DE102012113093A1

DE102012113093A1 - Lagerhalter

Info

Publication number: DE102012113093A1
Application number: DE102012113093A
Authority: DE
Inventors: Bruno Neuhaus; Michael Watzek
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-07-04
Also published as: JP2013139876A; KR101920502B1; CN103185076A; US8894291B2; US20130169092A1; JP6310177B2; KR20130077790A

Abstract

Bei einem Lagerhalter zum Befestigen eines Lagers an einer Stützkonstruktion wie beispielsweise einem Getriebegehäuse wird ein einziger plattenähnlicher Körper verwendet. Der Körper hat eine Durchgangsöffnung, eine Mehrzahl von Haken, die sich von einer ersten Seite des Körpers erstrecken und eine erste axiale Stufe definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch die Öffnung begrenzt, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die sich von einer zweiten Seite des Körpers erstrecken und ausgebildet sind für eine radiale Verformung, um eine zweite axiale Stufe zu definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch die Öffnung in einer zweiten axialen Richtung begrenzt. Zentrierlippen, die sich von der Kante der Öffnung nach innen erstrecken, können zum Fixieren der seitlichen Position des Lagers vorgesehen sein.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Halten eines Lagers und insbesondere einen Lagerhalter, der geeignet ist, die axiale Position des Lagers zu fixieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Lagerbefestigungen oder Lagerhalter sind normalerweise mit der Montage von mehreren Teilen oder eines speziellen Befestigungselements verbunden. Jedes Bauteil der Konstruktion vergrößert die Komplexität und erhöht die Produktkosten, und jeder Konstruktionsschritt erhöht die Montagezeit und dadurch die Herstellungskosten.
Ein kostensparendes Verfahren zum Befestigen eines Lagers an einem Gehäuse oder an einem Bauteil umfasst das Formen von Haken, die ein Gehäuse für das Lager bilden. Die Herstellung kann durch das Prägen von zwei Platten erfolgen, die das Lager von beiden Seiten umschließen. Die Haken an einer Platte bilden eine Hälfte eines kompletten Gehäuses, das aus beiden Platten gebildet ist. Wenn das Lager in dem Gehäuseabschnitt einer Platte angeordnet wird, wird es in den seitlichen Richtungen fixiert, kann sich jedoch axial noch bewegen, so dass es möglicherweise aus dem Gehäuse heraus gerät. Zur Vermeidung einer axialen Bewegung wird das Gehäuse durch das Zusammensetzen der beiden Platten geschlossen. Die Verwendung von zwei Platten verteuert den Lagerhalter.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aus diesem Grund wird ein kostengünstiger Lagerhalter gewünscht.
Zu der vorliegenden Erfindung wird dieser erreicht durch die Verwendung einer einzigen Platte oder eines Paneels, die oder das nach dem Montieren des Lagers einer Formung unterzogen wird, um das Lager darin zu sichern.
Demzufolge wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Lagerhalter zum Befestigen eines Lagers angegeben, umfassend: einen plattenähnlichen Körper (ein Paneel) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite; eine durch den Körper hindurchführende Öffnung, die axiale und radiale Richtungen und einen Leerraum für die Aufnahme des Lagers definiert; eine Mehrzahl von Haken, die sich von der ersten Seite des Körpers erstrecken und eine erste axiale Stufe definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch den Leerraum in einer ersten axialen Richtung begrenzt, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die sich von der zweiten Seite des Körpers erstrecken und ausgebildet sind für eine radiale Verformung, um eine zweite axiale Stufe zu definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch den Leerraum in einer zweiten axialen Richtung begrenzt.
Vorzugsweise drückt eine Mehrzahl von Zentrierlippen gegen eine laterale Seite des Lagers, um das Lager radial genau zu positionieren.
Vorzugsweise erstrecken sich die Zentrierlippen von der Kante der Öffnung radial nach innen.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge U-förmige Vorsprünge, und die Basis des U ist derart ausgebildet, dass sie nach radialer Verformung gegen eine axiale Endfläche des Lagers drückt.
Vorzugsweise ist die Basis jedes U-förmigen Vorsprungs mit einem Finger ausgebildet, der sich im Wesentlichen radial nach innen erstreckt, wobei die Finger derart angeordnet sind, dass sie das Lager aufnehmen, bevor die Vorsprünge verformt werden, und derart, dass sie an ein axiales Ende des Lagers drücken, um das Lager nach der Verformung der Vorsprünge an einen ersten axialen Anschlag zu drücken.
Vorzugsweise haben die Haken einen ersten Abschnitt, der sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich im Wesentlichen in einer Richtung radial nach innen erstreckt.
Vorzugsweise befindet sich der erste Abschnitt der Haken nicht in Kontakt mit Lager.
Vorzugsweise wird das Lager ohne Bewegung (Spielraum) zwischen der ersten axialen Stufe und der zweiten axialen Stufe in dem Leerraum gehalten.
Vorzugsweise ist der Körper ein Teil eines Getriebegehäuses.
Vorzugsweise ist der Körper ein Teil einer Lagerstützplatte.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird auch ein Aktuator angegeben, umfassend: eine Ausgangswelle, einen Elektromotor, einen Getriebezug, der den Elektromotor mit der Ausgangswelle verbindet, ein Gehäuse, das den Getriebezug aufnimmt und den Motor und die Ausgangswelle stützt, wobei die Ausgangswelle in einem Lager zapfengelagert ist, das durch einen Lagerhalter wie vorstehend definiert an dem Getriebegehäuse befestigt ist.
Dieser kostengünstige Lagerhalter kann in einem Getriebe verwendet werden, um unter Reduzierung der Anzahl von separaten Bauteilen den Montagevorgang des Getriebes zu vereinfachen und die Kosten zu senken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 ist eine Ansicht eines Aktuators, in dem ein Lagerhalter gemäß vorliegender Erfindung eingebaut ist;
2 ist eine Ansicht des Lagerhalters von 1 vor dem Montieren eines Lagers;
3 ist eine Ansicht des Lagerhalters von 2 nach dem Montieren eines Lagers, jedoch vor dem Fixieren des Lagers;
4 ist eine Schnittansicht der Baugruppe von 3;
5 ist eine Draufsicht auf eine Lagerbaugruppe nach dem Befestigen des Lagers an dem Lagerhalter; und
6 ist eine Schnittansicht der Baugruppe von 5.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen Aktuator 10 mit einer Ausgangswelle 12 und einem Elektromotor 14, der über ein in einem Getriebegehäuse 16 angeordneten Getriebezug die Ausgangswelle antreibt. Die Ausgangswelle 12 ist durch ein Lager 18 drehbar gelagert, das durch einen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Lagerhalter 30 an einem plattenförmigen Körper wie einem Paneel 20 des Gehäuses 16 befestigt ist. Die Position des Lagers muss präzise und spiel- oder bewegungsfrei sein, so dass die Lage der Ausgangswelle fest und endgültig ist. Bei solchen Aktuatoren wird das Objekt, das durch den Aktuator getrieben wird, während der Montage normalerweise auf die Ausgangswelle oder das Lager ausgerichtet, und jede Bewegung des Lagers in dem Lagerhalter ermöglicht eine Lageänderung des Lagers, wodurch der Betrieb des Aktuators beeinträchtigt wird. Wie gezeigt, hat das Gehäuse 16 Befestigungsfahnen 22 zum Festlegen des Aktuators an einer Montagefläche. Das Gehäuse 16 ist ein zweiteiliges Gehäuse mit einer Basis und einer Abdeckung. Die Basis wird durch ein Blech gebildet und durch Formen an den Getriebezug und an die Befestigungsfläche angepasst. Die Abdeckung kann ähnlich geformt sein. Das Paneel 20 kann ein Abschnitt der Basis (wie gezeigt) oder der Abdeckung sein.
Die Form des Lagerhalters ist in den 2 bis 6 dargestellt. Der Lagerhalter 30 wird gebildet durch das Stanzen und Prägen des Paneels 20, das vorzugsweise ein Abschnitt des Blechgehäuses 16 ist. Ein solcher Lagerhalter 30 ist aus einem einzelnen Blech oder einer einzelnen Platte aus einem Metallmaterial hergestellt. In dem Blech ist eine Öffnung 32 für die Aufnahme des Lagers 18 gebildet. Das dargestellte Lager ist ein typisches Kugellager, wobei jedoch auch andere Lagertypen im Zusammenhang mit dem Lagerhalter verwendbar sind, unter anderem Hülsenlager, Rollenlager etc.
Eine Mehrzahl von Haken 34 erstreckt sich von der Nähe der Kante der Öffnung 32 zu einer Seite des Paneels, hier zur Bodenseite, wie dargestellt. Die Haken können als Bodenhaken bezeichnet werden und haben einen sich axial erstreckenden Abschnitt 36 und einen sich radial erstreckenden Abschnitt 38 oder ein vorderes Ende, die zusammen einen Anschlag oder einen Sitz für den Kontakt mit dem Lager 18 bilden. Eine Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Vorsprüngen erstreckt sich von der Kante der Öffnung, um Zentrierlippen 40 zu bilden, die für die seitliche Fixierung des Lagers an einer radial äußeren Fläche des Lagers 18 anliegen. Vorzugsweise sind das Lager und die Zentrierlippen derart angeordnet, dass das Lager innerhalb der Zentrierlippen einen Presssitz bildet.
Eine Mehrzahl von Haltestrukturen, die als Stoßlaschen 42 bezeichnet werden, ist an der den Bodenhaken gegenüberliegenden Seite des Paneels gebildet, hier an der Oberseite, wie dargestellt. Die Stoßlaschen 42 sind angeordnet, um das Lager in dem Lagerhalter zu halten oder zu fixieren und um idealerweise das Lager axial an den Anschlag zu drücken, der durch die Bodenhaken gebildet wird. Während die Stoßlaschen einfache, radial verformbare Haken sein können, haben die bevorzugten Stoßlaschen eine besondere Konstruktion. Jede Stoßlasche 42 hat einen U-förmigen Bereich 44 mit einem radial gerichteten Finger 46, der sich von der Basis des U erstreckt. Ein längliches Fenster 48 ist angrenzend an die Kante der Öffnung 32 gebildet, wobei zwischen der Öffnung und dem Fenster ein schmaler Streifen verbleibt. Dieser schmale Streifen ist in der Mitte nach oben gebogen, um den U-förmigen Bereich 44 zu bilden. Der Finger 46 wird anfänglich eine leichte Neigung nach oben verliehen, so dass dieser mit dem Paneel oder mit der Oberseite des Lagers einen Winkel α bildet. Die inneren Enden der Finger sind ausreichend beabstandet, so dass das Lager in den Lagerhalter 30 eingesetzt werden kann.
Sobald das Lager 18 in den Lagerhalter 18 eingesetzt ist, wobei das Lager auf den Bodenhaken 34 sitzt oder sich mit diesen in Kontakt befindet, werden die Stoßlaschen 42 radial verformt, um die Finger 46 radial nach innen zu bewegen, so dass der Raum zwischen den inneren Enden der Finger zu klein ist für den Durchtritt des Lagers. Mit anderen Worten: Die Finger werden radial nach innen bewegt, um das obere Ende des Lagers axial abzudecken und zu verhindern, dass sich das Lager von dem Lagerhalter entfernt. Wahlweise werden die Stoßlaschen mit Hilfe einer Vorrichtung, die eine radiale Kraft auf die Stoßlaschen ausübt, wie durch die Blockpfeile in 5 gezeigt, gleichzeitig verformt. Darüber hinaus sind die Stoßlaschen derart ausgebildet, dass bei der radialen Verformung der Stoßlasche der Finger in Richtung auf die horizontale Verkleinerung des Wertes von α gedreht wird und mit dem oberen Ende des Lagers in Kontakt gelangt, um das Lager fest an den Bodenhaken 34 zu halten oder an dieselben zu drücken und eine axiale Bewegung des Lagers in dem Lagerhalter zu verhindern. Idealerweise liegt der Finger 46 im voll eingebauten Zustand parallel zur und vollständig in Kontakt mit der Oberfläche des Lagers 18, d. h. der Winkel α beträgt Null. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass eine bestimmte Toleranz hinsichtlich der Dicke des Lagers und der Prägung des Lagerhalterpaneels durch eine Variation des Winkels α ohne weiteres hinnehmbar ist, der in der endgültig montierten Position, in der die Stoßlasche mit einer gewünschten Kraft an das Lager gedrückt wird, mehr oder weniger als 0 Grad beträgt.
Die Bildung des schmalen Streifens, um die Stoßlasche 42 zu bilden, bedeutet, dass die Kraft, die für die radiale Verformung des Stoßlasche notwendig ist, steuerbar ist, und die Verformung führt zu einer Verwindung des schmalen Streifens, wodurch eine Rückfederung des Fingers gegen das Lager bei Aufhebung der Verformungskraft nicht in dem Maße nachteilig ist für die Haltekraft wie eine einzige axial gerichtete Verformungskraft. Die leichte Neigung des Fingers 46 vor der Verformung der Stoßlasche hilft sicherzustellen, dass der Finger mit dem äußeren Rand des Lagers in Kontakt ist und nicht mit den Dichtungsdeckeln, wenn ein Kugellager oder ein Rollenlagen verwendet wird, was ansonsten zu einer Beschädigung des Lagers führen würde.
Um eine präzise radiale Positionierung oder einen präzisen radialen Sitz des Lagers 18 sicherzustellen, befinden sich nur die Zentrierlippen 40 mit der radial äußeren Fläche des Lagers in Kontakt. Die Bodenhaken 34 sind derart angeordnet, dass ein Kontakt mit dem Lager 18 nur durch die radialen Abschnitte 38 erfolgt, indem zwischen den sich axial erstreckenden Abschnitten 36 und der radial äußeren Fläche des Lager 18 ein Spalt 50 verbleibt. Dies ist in 1 erkennbar. Ähnlich befinden sich die U-förmigen Bereiche 44 der Stoßlaschen 42 nicht in Kontakt mit der radial äußeren Fläche des Lagers, sondern lediglich die Finger 46 drücken primär in einer axialen Richtung nach unten auf die Oberseite der äußeren Schale des Lagers 18.
In der Praxis ist die Herstellung des Lagerhalters einfach, und das Lager lässt sich schnell und einfach in den Lagerhalter einbauen. Eine Platte oder ein Paneel 20, wie beispielsweise ein Abschnitt eines Getriebegehäuses, wird geprägt oder tiefgezogen, um die Durchgangsöffnung 32, die Bodenhaken 34, die Zentrierlippen 40 und die Stoßlaschen 42 zu bilden. Das Lager 18 wird in den Lagerhalter eingesetzt. Es wird radial durch die Zentrierlippen 40 und axial in einer Richtung durch sich radial erstreckende Abschnitte 38 der Bodenhaken 34 gehalten. Die Stoßlaschen 42 werden dann mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung gleichzeitig radial nach innen geschoben, um das Lager zu fangen. Vorzugsweise drücken die Stoßlaschen nach der radialen Verschiebung oder plastischen Verformung unter einer gewünschten Vorspannkraft gegen das axiale Ende des Lagers, so dass das Lager zwischen den Bodenhaken und den Stoßlaschen eingeklemmt oder eingezwängt wird. Dadurch wird das Lager ohne axiales Spiel gehalten.
In der dargestellten bevorzugten Anordnung sind drei Zentrierlippen 40, drei Stoßlaschen 42 und sechs Bodenhaken 34 um den Umfang der Öffnung 32 gleich verteilt, wobei ein Bodenhaken 34 zwischen benachbarten Zentrierlippen und Stoßlaschen liegt.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
Der Lagerhalter in der Beschreibung ist beispielsweise in dem Getriebegehäuse eines Aktuators gebildet. Der Lagerhalter kann jedoch in einer einfachen Lagerkonsole, Stützplatte oder in einem anderen geeigneten Element gebildet sein, an dem ein Lager befestigt werden muss.
Die Zentrierlippen in der Beschreibung erstrecken sich von der Kante der Öffnung nach innen. Sie könnten jedoch ebenso an den axialen Bereichen der Bodenhaken vorgesehen sein.

Claims

Lagerhalter zum Fixieren eines Lagers, umfassend: einen plattenähnlichen Körper (20) mit einer ersten Seite, einer zweiten Seite; und eine durch den Körper hindurchführende Öffnung (32), die axiale und radiale Richtungen und einen Leerraum für die Aufnahme des Lagers (18) definiert; gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Haken (34), die sich von der ersten Seite des Körpers erstrecken und eine erste axiale Stufe definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch den Leerraum in einer ersten axialen Richtung begrenzt, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (42), die sich von der zweiten Seite des Körpers erstrecken und ausgebildet sind für eine radiale Verformung, um eine zweite axiale Stufe zu definieren, die die axiale Bewegung des Lagers durch den Leerraum in einer zweiten axialen Richtung begrenzt.
Lagerhalter nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl von Zentrierlippen (40), die derart konfiguriert sind, dass sie gegen eine laterale Seite des Lagers (18) drücken, um das Lager radial genau zu positionieren.
Lagerhalter nach Anspruch 2, wobei sich die Zentrierlippen (40) von der Kante der Öffnung (32) radial nach innen erstrecken.
Lagerhalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Vorsprünge (42) U-förmige Vorsprünge sind und die Basis des U derart angeordnet ist, dass sie nach einer radialen Verformung gegen eine axiale Endfläche des Lagers drückt.
Lagerhalter nach Anspruch 4, wobei die Basis jedes U-förmigen Vorsprungs (42) mit einem Finger (46) ausgebildet ist, der sich im Wesentlichen radial nach innen erstreckt, wobei die Finger (46) derart angeordnet sind, dass sie das Lager (18) aufnehmen, bevor die Vorsprünge verformt werden, und derart, dass sie an ein axiales Ende des Lagers drücken, um das Lager an einen ersten axialen Anschlag zu drücken, nachdem die Vorsprünge (42) verformt wurden.
Lagerhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Haken (34) einen ersten Abschnitt (36) haben, der sich in einer im Wesentlichen axialen Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (38), der sich im Wesentlichen in einer Richtung radial nach innen erstreckt.
Lagerhalter nach Anspruch 6, wobei sich der erste Abschnitt (36) der Haken mit dem Lager nicht in Kontakt befindet.
Lagerhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Lager (18) ohne Spielraum zwischen der ersten axialen Stufe und der zweiten axialen Stufe in dem Leerraum gehalten wird.
Lagerhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Körper (20) ein Abschnitt eines Gehäuses (16) eines Getriebes oder einer Lagerstützplatte ist.
Aktuator (10), umfassend: eine Ausgangswelle (12), einen Elektromotor (14), einen Getriebezug, der den Elektromotor mit der Ausgangswelle verbindet, ein Gehäuse (16), das den Getriebezug aufnimmt und den Motor und die Ausgangswelle stützt, wobei die Ausgangswelle in einem Lager (18), das durch einen Lagerhalter (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 an dem Getriebegehäuse befestigt ist, zapfengelagert ist.