DE102011121935B4 - Bearing bush with bearing for use in an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Lagerbuchse (18; 118) mit einem Lager (17; 26) zur drehbaren Aufnahme einer Welle (9) oder Achse, wobei die Lagerbuchse (18; 118) zwei axiale Abschnitte aufweist, wobei ein Lagerabschnitt (19, 119) das Lager (17) aufweist oder zur Aufnahme eines Lagers (26) dient und wobei ein Befestigungsabschnitt (20) zur Befestigung der Lagerbuchse (18; 118), und nur dieser, an einem spritzgegossenen Teil aus Kunststoff einer Maschine oder Vorrichtung ausgebildet ist, und wobei der Innendurchmesser (IB) des Befestigungsabschnitts (20) um ein Übermaß (M) größer ist als der Innendurchmesser des Lagers (DW), so dass die Innenfläche (23) des Befestigungsabschnittes (20) eine in der Lagerbuchse verlaufende Welle (9) oder Achse nicht berührt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übermaß (M) zwischen 5% und 10% des Lagerinnendurchmessers (DW) beträgt;
die Lagerbuchse (18; 118) am Befestigungsabschnitt (20) eine axiale Fixierung aufweist; und
die Lagerbuchse (18; 118) am Befestigungsabschnitt (20) eine Verdrehsicherung aufweist.
Bearing bush (18; 118) with a bearing (17; 26) for rotatably receiving a shaft (9) or axle, the bearing bush (18; 118) having two axial sections, one bearing section (19, 119) supporting the bearing (17 ) or serves to receive a bearing (26) and wherein a fastening section (20) for fastening the bearing bushing (18; 118), and only this, is formed on an injection-molded part made of plastic of a machine or device, and wherein the inner diameter ( IB) of the fastening section (20) is larger by an oversize (M) than the inner diameter of the bearing (DW), so that the inner surface (23) of the fastening section (20) does not touch a shaft (9) or axis running in the bearing bush,
characterized in that
the oversize (M) is between 5% and 10% of the bearing inner diameter (DW);
the bearing bush (18; 118) has an axial fixation on the fastening section (20); and
the bearing bush (18; 118) has an anti-twist device on the fastening section (20).
Description
Die Erfindung beschreibt eine Lagerbuchse mit einem Lager zur drehbaren Aufnahme einer Welle oder Achse, wobei die Lagerbuchse an einem spritzgegossenem Teil aus Kunststoff einer Maschine oder Vorrichtung anbringbar ist.The invention describes a bearing bush with a bearing for rotatably receiving a shaft or axle, the bearing bush being attachable to an injection-molded part made of plastic of a machine or device.
Beispielsweise kann eine solche Maschine oder Vorrichtung eine elektrische Maschine mit einem spritzgegossenen Gehäuse aus Kunststoff sein, in der eine Lagerbuchse mit einem Lager angeordnet ist und die einen Rotor aufweist, der auf einer Welle in dem Lager drehbar gelagert ist.For example, such a machine or device can be an electrical machine with an injection-molded housing made of plastic, in which a bearing bush with a bearing is arranged and which has a rotor which is rotatably supported on a shaft in the bearing.
Eine solche elektrische Maschine ist beispielsweise eine Kraftstoffpumpe mit einem permanentmagnetisch erregten Elektromotor. Da der Motor dabei typischerweise vom Kraftstoff durchflossen wird, ist eine Lagerung mit Gleitlagern naheliegend.Such an electrical machine is, for example, a fuel pump with an electric motor excited by permanent magnets. Since the engine typically has fuel flowing through it, a bearing with plain bearings is obvious.
Die Lagerbuchse kann beispielsweise einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet sein, wobei das Gleitlager direkt beim Spritzguss des Gehäuses erzeugt wird. Dadurch besteht das Gleitlager jedoch aus dem gleichen Material wie das Gehäuse. Um jedoch gute Lagereigenschaften zu erhalten ist die Verwendung eines speziellen Lagermaterials sinnvoll, das beispielsweise härter ist und eine geringere Reibung aufweist.The bearing bush can, for example, be designed in one piece with the housing, the sliding bearing being produced directly during the injection molding of the housing. As a result, however, the plain bearing is made of the same material as the housing. However, in order to obtain good bearing properties, it is advisable to use a special bearing material that is, for example, harder and has less friction.
Es ist daher sinnvoll eine separate Lagerbuchse zu verwenden, die mit dem Gehäuse verbunden werden muss. Dies kann beispielsweise durch eine Flanschverbindung erfolgen, bei der die Lagerbuchse als Teil des Gehäuses dient. Dies ist jedoch aufwändig, da die Lagerbuchse und das restliche Gehäuse aufwändig ausgerichtet und verschraubt werden müssen, was teuer ist.It is therefore sensible to use a separate bearing bush that has to be connected to the housing. This can be done, for example, by means of a flange connection in which the bearing bush serves as part of the housing. However, this is complex, since the bearing bush and the rest of the housing have to be aligned and screwed in a complex manner, which is expensive.
Daher ist es bekannt, die Lagerbuchse im Spritzguss des Gehäuses mit Kunststoff zu umspritzen. Durch den hohen Spritzgussdruck von etwa 800 bar, erfolgt dabei jedoch eine Verformung der Lagerbuchse. Das Gleitlager muss daher durch eine spanende Nachbearbeitung auf die Welle oder Achse angepasst werden, was ebenfalls aufwändig und teuer ist. Aus den Druckschriften
Diese Nachbearbeitung kann auch nicht durch einen Dorn, der während des Spritzprozesses in die Lagerbuchse eingesetzt ist, verhindert werden.This post-processing cannot be prevented by a mandrel that is inserted into the bearing bush during the injection molding process.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Lagerbuchse für eine elektrische Maschine der vorgenannten Art zu schaffen, die einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.The object of the invention is therefore to create a bearing bush for an electrical machine of the aforementioned type which can be produced more simply and cost-effectively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lagerbuchse mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by the bearing bushing with the features mentioned in the main claim.
Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung weist die Lagerbuchse zwei axiale Abschnitte auf. Das Lager ist in einem ersten Abschnitt, dem Lagerabschnitt, angeordnet. Dabei spielt es zunächst keine Rolle welche Art von Lager benutzt wird. Der Lagerabschnitt kann beispielsweise einen Lagersitz aufweisen, in den ein Wälzlager oder ein Gleitlager eingesetzt ist. Dabei kann eine Innenfläche des Lagerabschnitts auch selbst eine Lagerfläche, etwa die Gleitfläche eines Gleitlagers oder den Außenring eines Wälzlagers darstellen.To achieve the effect according to the invention, the bearing bush has two axial sections. The bearing is arranged in a first section, the bearing section. At first it does not matter which type of storage is used. The bearing section can, for example, have a bearing seat into which a roller bearing or a plain bearing is inserted. An inner surface of the bearing section can itself also represent a bearing surface, for example the sliding surface of a sliding bearing or the outer ring of a roller bearing.
Ein zweiter Abschnitt, der Befestigungsabschnitt, dient zur Befestigung der Lagerbuchse beispielsweise an einem spritzgegossenen Gehäuse. Dazu wird insbesondere nur dieser Befestigungsabschnitt beim Spritzguss des Gehäuses umspritzt. Dadurch wirkt der Spritzgussdruck nur auf diesen Befestigungsabschnitt der Lagerbuchse. Auch hier kann eine Verformung der Lagerbuchse nicht verhindert werden. Der Trick der Erfindung besteht nun darin, dass der Innendurchmesser der Lagerbuchse im Befestigungsabschnitt so groß ist, dass er auch nach der Verformung durch den Spritzguss noch größer ist, als der Durchmesser der Welle oder Achse. Dadurch wird verhindert, dass die verformte Lagerbuchse die Welle oder Achse berührt.
Der Lagerabschnitt wird hingegen nicht durch den Spritzgussdruck beaufschlagt, so dass ein dort angeordnetes Lager oder ein Lagersitz durch den Spritzgussprozess nicht beeinträchtigt ist. Die Lagerbuchse kann daher bereits mit einem auf Maß gefertigtem Lagerabschnitt hergestellt werden und es ist nach dem Spritzguss des Gehäuses keine weitere Nachbearbeitung notwendig. Es entfällt daher ein aufwändiger Arbeitsschritt, wodurch die Herstellung wesentlich einfacher und kostengünstiger ist.A second section, the fastening section, is used to fasten the bearing bush to an injection-molded housing, for example. For this purpose, in particular, only this fastening section is encapsulated during the injection molding of the housing. As a result, the injection molding pressure only acts on this fastening section of the bearing bush. Here, too, deformation of the bearing bush cannot be prevented. The trick of the invention is that the inner diameter of the bearing bush in the fastening section is so large that it is even larger than the diameter of the shaft or axle even after the deformation by the injection molding. This prevents the deformed bearing bushing from touching the shaft or axle.
In contrast, the bearing section is not acted upon by the injection molding pressure, so that a bearing or a bearing seat arranged there is not impaired by the injection molding process. The bearing bush can therefore already be manufactured with a bearing section made to measure and no further reworking is necessary after the injection molding of the housing. There is therefore no need for a complex work step, which means that production is much simpler and more cost-effective.
Dabei ist das Übermaß des Innendurchmessers des Befestigungsabschnittes etwa 5% bis 10% des Innendurchmessers des Lagers. Dieser Wert kann jedoch je nach den für das Gehäuse und die Lagerbuchse verwendeten Materialien und Wandstärken und dem Spritzgussdruck variieren, so dass auch geringere oder größere Übermaße ausreichend beziehungsweise notwendig sein können.The oversize of the inside diameter of the fastening section is about 5% to 10% of the inside diameter of the bearing. However, this value can vary depending on the materials and wall thicknesses used for the housing and the bearing bushing and the injection molding pressure, so that smaller or larger oversize can also be sufficient or necessary.
Die Lagerbuchse kann mit dem Kunststoff des Gehäuses umspritzt werden. Damit die Lagerbuchse sicher im Gehäuse fixiert ist, weist die Lagerbuchse eine axiale Fixierung auf. Dazu weist beispielsweise die Lagerbuchse am Außenumfang des Befestigungsabschnittes wenigstens einen Vorsprung oder eine Ausnehmung auf, die eine formschlüssige Verzahnung zwischen Lagerbuchse und Gehäuse bewirkt.The bearing bush can be overmolded with the plastic of the housing. So that the bearing bush is securely fixed in the housing, the bearing bush has an axial fixation. To do this, points For example, the bearing bush on the outer circumference of the fastening section has at least one protrusion or a recess which causes a form-fitting toothing between the bearing bush and the housing.
Darüber hinaus ist am Befestigungsabschnitt eine Verdrehsicherung angeordnet, die eine Drehung der Lagerbuchse innerhalb des Gehäuses verhindert.In addition, an anti-rotation device is arranged on the fastening section, which prevents rotation of the bearing bush within the housing.
Beides gemeinsam kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass als axiale Fixierung am Außenumfang des Befestigungsabschnitts ein umlaufender Ring angeordnet ist, der mehrere radiale Vorsprünge als Verdrehsicherung aufweist.Both can be achieved together, for example, in that a circumferential ring is arranged as an axial fixation on the outer circumference of the fastening section, which ring has several radial projections as an anti-twist device.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Lagerabschnitt eine Gleitfläche auf, die als Gleitlager für die Welle oder Achse dient. Somit sind neben der Lagerbuchse keine weiteren Bauteile mehr notwendig, wodurch das Lager kostengünstig und einfach herstellbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the bearing section has a sliding surface which serves as a sliding bearing for the shaft or axle. Thus, besides the bearing bush, no further components are necessary, so that the bearing can be manufactured inexpensively and easily.
Es wird dabei vorzugsweise eine separate Lagerbuchse verwendet, die unabhängig vom Gehäuse aus einem für ein Gleitlager optimiertes Material bestehen kann. Insbesondere besteht die Lagerbuchse aus einem Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärktem Polyphenylensulfid (PPS) mit 65% Glasfaseranteil.
Die Lagerbuchse ist vorzugsweise ebenfalls in einem separaten Spritzgussprozess hergestellt. Dabei kann insbesondere die Gleitlagerfläche bereits auf Maß zur Welle des Rotors dimensioniert sein.In this case, a separate bearing bush is preferably used which, independently of the housing, can consist of a material optimized for a plain bearing. In particular, the bearing bush consists of a plastic, for example a glass fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS) with 65% glass fiber.
The bearing bush is preferably also produced in a separate injection molding process. In particular, the sliding bearing surface can already be dimensioned to measure for the shaft of the rotor.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings.
Es zeigt:
-
1 einen Querschnitt durch eine Kraftstoffpumpe mit einem erfindungsgemäßen Elektromotor als Pumpenantrieb, -
2 eine Schrägansicht einer Lagerbuchse, -
3 einen Querschnitt der Lagerbuchse und -
4 eine Vorderansicht der Lagerbuchse.
-
1 a cross section through a fuel pump with an electric motor according to the invention as a pump drive, -
2 an oblique view of a bearing bush, -
3 a cross section of the bearing bush and -
4th a front view of the bearing bush.
Die
Der Stator
Der Rotor
Weiterhin ist auf der Welle
Die genaue Ausbildung der Kraftstoffpumpe
The
Still on the
The exact design of the
Die Welle
Das Gleitlager
Anstelle des Gleitlagers kann die Lagerbuchse auch einen Lagersitz zur Aufnahme eines Wälzlagers oder separaten Gleitlagers aufweisen.The plain bearing
Instead of the plain bearing, the bearing bush can also have a bearing seat for receiving a roller bearing or a separate plain bearing.
Erfindungsgemäß weist die Lagerbuchse
Der Befestigungsabschnitt
Zur axialen Fixierung der Lagerbuchse
Zusätzlich sind am Außenumfang des Rings
Additionally are on the outer circumference of the
Während dem Spritzgussvorgang wirkt der Spritzgussdruck, beispielsweise 800 bar, nur auf den Befestigungsabschnitt
Erfindungsgemäß ist daher der Innendurchmesser
The inside diameter is therefore according to the invention
Durch die axiale Trennung der Lagerbuchse
In
Die gezeigten Ausführungsbeispiele dienen nur zur Veranschaulichung der Erfindung und sind in keiner Weise beschränkend. Insbesondere können die Form der Lagerbuchse, die Form, Anzahl und Ausgestaltung der axialen Fixierung und der Verdrehsicherung ohne Einbußen der Funktion nahezu beliebig variiert werden.The exemplary embodiments shown serve only to illustrate the invention and are in no way restrictive. In particular, the shape of the bearing bush, the shape, number and configuration of the axial fixation and the anti-rotation device can be varied almost as desired without any loss of function.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftstoffpumpeFuel pump
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Elektrische MaschineElectric machine
- 44th
- Statorstator
- 55
- Rotorrotor
- 66th
- StatorkörperStator body
- 77th
- StatorblechStator lamination
- 88th
- StatorwicklungStator winding
- 99
- Wellewave
- 1010
- RotorkörperRotor body
- 1111th
- RingmagnetRing magnet
- 1212th
- PumpenradImpeller
- 1313th
- Einlassinlet
- 1414th
- EinlassseiteInlet side
- 1515th
- AuslassOutlet
- 1616
- AuslassseiteOutlet side
- 1717th
- Gleitlagerbearings
- 18, 11818, 118
- LagerbuchseBearing bush
- 19, 11919, 119
- LagerabschnittWarehouse section
- 2020th
- BefestigungsabschnittFastening section
- 2121
- Ringring
- 2222nd
- Radialer VorsprungRadial projection
- 2323
- Innenfläche BefestigungsabschnittInner surface fastening section
- 2424
- GleitlagerflächePlain bearing surface
- 2525th
- LagersitzBearing seat
- 2626th
- Kugellagerball-bearing
- 2727
- Anschlag AußenringOuter ring stop
- DWDW
- Innendurchmesser LagerBearing inside diameter
- IBIB
- Innendurchmesser BefestigungsabschnittInner diameter mounting section
- MM.
- ÜbermaßExcess
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