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Die Erfindung betrifft eine Gleitlagereinrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere Starter eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lagerbuchse zur gleitlagernden Aufnahme einer Welle, insbesondere Ankerwelle, mit einer auf der Lagerbuchse koaxial angeordneten Trägerhülse und mit einem die Lagerbuchse und die Trägerhülse aufnehmenden Lagerdeckel, wobei zwischen dem Lagerdeckel und der Trägerhülse eine Dämpferhülse aus einem elastisch verformbaren Material angeordnet ist.
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Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere Starter für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in welchem eine Welle, insbesondere Ankerwelle, gelagert ist, wobei zur drehbaren Lagerung der Welle wenigstens eine Gleitlagereinrichtung vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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Gleitlagereinrichtungen und elektrische Maschinen der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Lagerung der Ankerwelle von Startern von Kraftfahrzeugen erfolgt in der Regel durch Gleitlager. Dabei werden häufig Sinterbuchsen mit Öltränkung eingesetzt, welche besonders geringe Reibwerte aufweisen. Häufig werden diese Lagerbuchsen direkt in einem Lagerdeckel eines Gehäuses der elektrischen Maschine gehalten. Durch die harte Anbindung der Lagerbuchsen können dann jedoch von dem Anker verursachte Geräusche leicht nach außen in das Gehäuse geleitet werden, was sich negativ auf den Geräuschpegel des Starters auswirkt.
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Zur Entkopplung einer direkten, harten Verbindung bei einem Gleitlager, schlägt das US-Patent
US 805,538 es vor, zwischen der Lagerbuchse und dem Lagerdeckel eine elastisch verformbare Dämpfungshülse vorzusehen. Die Dämpfungshülse weist dabei eine Vertiefung auf, in welcher die Lagerbuchse axial formschlüssig gehalten ist. Zur Stabilisierung ist außerdem eine Trägerhülse aus Stahl vorgesehen, die radial zwischen der Lagerbuchse und der Dämpferhülse liegt. Weitere Gleitlagereinrichtungen sind beispielsweise aus den Offenlegungsschriften
CN 201 730 049 U ,
DE 43 11 634 A1 ,
FR 1,147,702 ,
FR 1,449,103 ,
US 1,879,287 ,
US 3,130,991 und
US 3,353,879 , bekannt.
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Die bekannten Gleitlagereinrichtungen haben den Nachteil, dass durch Ausnahmesituationen beziehungsweise sehr hohe Lasten, bei denen das Dämpferelement mehr als erwartet beansprucht wird, eine Überlastung des Dämpferelementes erfolgt, die die Lebenszeit des Dämpferelements verkürzen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Gleitlagereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Überlastung der Dämpferhülse auf einfache Art und Weise vermieden wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Dämpferhülse axial kürzer ausgebildet ist, als die Trägerhülse, die Lagerbuchse und der Lagerdeckel, und dass wenigstens ein Radialvorsprung axial neben der Dämpferhülse vorgesehen ist, der als Radialanschlag zwischen Lagerdeckel einerseits und Trägerhülse und/oder Lagerbuchse andererseits die maximale Verformung der Dämpferhülse begrenzt. Es ist also vorgesehen, dass formschlüssig eine maximale Verformung der Dämpferhülse ausgeschlossen wird. Der Radialvorsprung ist zwischen dem Lagerdeckel einerseits und der Trägerhülse und/oder der Lagerbuchse andererseits angeordnet, so dass bei Unterschreiten eines durch den Radialvorsprungs eingestellten Mindestabstand zwischen den Hülsen der Radialanschlag eine weitere Verlagerung in radialer Richtung verhindert. Dadurch ist es möglich, die maximale Verformung der Dämpferhülse einzustellen beziehungsweise zu begrenzen. Dabei wird die Begrenzung derart gewählt, dass im Normalbetrieb der Gleitlagereinrichtung radiale Kräfte über das Elastomerelement beziehungsweise die Dämpferhülse übertragen werden, und dass bei einer Überlastung der Radialvorsprung die Dämpferhülse überbrückt und dadurch eine weitere Verformung der Dämpferhülse verhindert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Radialvorsprung als sich über den gesamten Umfang der Lagerbuchse, der Trägerhülse oder des Lagerdeckels erstreckender Steg ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als Umfangssteg wirkt der Radialvorsprung als Verformungsbegrenzung für die Dämpferhülse, unabhängig davon, in welche Umfangsrichtung die zu dämpfende Radialkraft wirkt. Alternativ ist es denkbar, mehrere Radialvorsprünge insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Lagerdeckels, der Trägerhülse oder der Lagerbuchse verteilt anzuordnen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Radialvorsprung einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser oder kleiner als der Außendurchmesser der Dämpferhülse. In diesem Fall ist der Radialvorsprung zweckmäßigerweise an der Trägerhülse oder an der Lagerbuchse vorgesehen. Durch die Wahl des Außendurchmessers des Radialvorsprungs verbleibt ein Spalt zwischen der Mantelaußenfläche des Radialvorsprungs und der Mantelinnenseite des Lagerdeckels, der die maximale Verformbarkeit der Dämpferhülse definiert.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trägerhülse den Radialvorsprung aufweist, der insbesondere axial an der Dämpferhülse anliegt. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Trägerhülse mit dem Radialvorsprung versehen ist, so dass der die maximale Verformbarkeit definierende Radialspalt zwischen Radialvorsprung und Lagerdeckel liegt. Dadurch, dass die Trägerhülse den Radialvorsprung aufweist, wird dieser bevorzugt gleichzeitig auch als Axialanschlag für die Dämpferhülse genutzt. Dadurch lassen sich auch Axialkräfte von der Lagerhülse auf die Dämpferhülse übertragen, um auch in axialer Richtung eine Dämpfwirkung beziehungsweise Entkopplung zu erzielen, die das Geräuschverhalten weiter optimiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerbuchse auf der dem Radialvorsprung gegenüberliegenden Seite einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Radialsteg aufweist, der einen Axialanschlag für den Lagerdeckel bildet. Während einendig also der Radialvorsprung an der Trägerhülse vorgesehen ist, ist bevorzugt anderendig an der Lagerbuchse der Radialsteg angeordnet, der bevorzugt ebenfalls einen Axialanschlag für die Dämpferhülse bildet. Der Radialsteg ragt jedoch über die Dämpferhülse hinaus, weist also einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser der Dämpferhülse, so dass er einen Axialanschlag für den Lagerdeckel bildet. Dadurch wird ein maximaler axialer Verfahrweg zumindest in eine Richtung ebenfalls auf einfache Art und Weise begrenzt. Vorzugsweise ist auf der dem Radialsteg gegenüberliegenden Seite des Gleitlagers wenigstens ein Sicherungsring vorgesehen, der die Lagerbuchse formschlüssig an der Welle axial arretiert.
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Besonders bevorzugt ist die Lagerbuchse als Sinterbuchse mit Öltränkung ausgebildet. Derartige Lagerbuchsen eignen sich aufgrund ihres Reib- und Temperaturverhaltens auch hervorragend für Starter von Kraftfahrzeugen. Durch das Zwischenschalten der Trägerhülse zwischen der Lagerbuchse und der Dämpferhülse stellt die Öltränkung der Sinterbuchse für den Zusammenhalt der Elemente der Gleitlagereinrichtung kein Problem dar.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dämpferhülse als auf die Trägerhülse und/oder in den Lagerdeckel eingespritztes oder einvulkanisiertes Elastomerelement ausgebildet ist. Durch die eingespritzte oder einvulkanisierte Ausbildung ist ein sicherer Zusammenhalt der Dämpferhülse mit der Trägerhülse und/oder dem Lagerdeckel gewährleistet. Insbesondere lässt sich hierdurch auch eine axiale Dämpfung realisieren, da durch die stoffschlüssige Verbindung auch Axialkräfte übertragen werden können.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gleitlagereinrichtung auf. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
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Figur eine elektrische Maschine mit einer Gleitlagereinrichtung in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung.
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Die Figur zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine elektrische Maschine 1, die als Startermotor für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein hier nicht dargestellter Stator sowie ein drehbar gelagerter Anker 3 angeordnet sind. Der Anker 3 ist dabei auf einer Welle 4 drehfest angeordnet, welche wiederum drehbar im Gehäuse 2 gelagert ist. Die Welle 4 stellt somit die Abtriebswelle der Maschine 1 im motorischen Betrieb dar.
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Die Maschine 1 weist zur drehbaren Lagerung der Welle 4 eine erste Gleitlagereinrichtung 5 sowie eine zweite Gleitlagereinrichtung 6 auf. Die Gleitlagereinrichtung 5 ist dabei einem aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Ende der Welle 4, an welchem das Drehmoment der Maschine 1 abgegeben wird, zugeordnet, während die Gleitlagereinrichtung 6 dem anderen, innerhalb des Gehäuses 2 liegenden Ende der Welle 4 zugeordnet ist.
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Die zweite Gleitlagereinrichtung 6 ist als einfaches Gleitlager mit einer Lagerbuchse ausgebildet, die in einem Lagerdeckel des Gehäuses 2 gehalten ist und das freie Ende der Welle 4 aufnimmt. Die Lagerbuchse ist vorteilhafterweise als ölgetränkte Sinterbuchse ausgebildet.
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Die Gleitlagereinrichtung 5 weist ebenfalls eine Lagerbuchse 7 sowie einen Lagerdeckel 8 auf. Zur Aufnahme der Lagerbuchsen 5 und 7 sind die Lagerdeckel 6 und 8 jeweils als zylinderförmige Lagerdeckelhülsen ausgebildet. Im Unterschied zu der Gleitlagereinrichtung 6 liegt die Lagerbüchse 7 jedoch nicht direkt an dem Lagerdeckel 8 radial an. Vielmehr ist vorgesehen, dass zwischen der Lagerbuchse 7 und dem Lagerdeckel 8 eine Trägerhülse 9 und eine Dämpferhülse 10 angeordnet sind. Der Lagerdeckel 7 ist zweckmäßigerweise aus einem harten Kunststoff, aus Stahl oder Aluminium gefertigt. Gleiches gilt bevorzugt auch für die Trägerhülse 9.
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Die Trägerhülse 9 ist auf die Lagerbuchse 7 axial aufgeschoben, wobei bevorzugt zwischen Lagerbuchse 7 und Trägerhülse 9 eine Presspassung vorliegt. Die Trägerhülse 9 ist dabei bis zu einem Radialsteg 11 an einem dem Anker 3 zugewandten Ende der Lagerbuchse 7 aufgeschoben. Das den Radialsteg 11 aufweisende Ende der Lagerbuchse 7 ist dabei axial gegen einen Wellenabsatz 12 der Welle 4 aufgeschoben und dadurch axial auf der Welle 3 arretiert. Das gegenüberliegende Ende der Lagerbuchse 7 ist auf der Welle 3 durch einen Sicherungsring 13 gesichert.
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Die fest auf der Lagerbuchse 7 angeordnete Trägerhülse 9 weist an ihrem dem Radialsteg 11 gegenüberliegenden Ende einen sich über den gesamten Umfang der Trägerhülse 9 erstreckenden Radialvorsprung 14 auf, der sich radial nach außen in Richtung des Lagerdeckels 6 erstreckt, so dass ein Spalt beziehungsweise ein Radialabstand von R > 0 verbleibt.
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Zwischen dem Lagerdeckel 6 und der Trägerhülse 9 ist die Dämpferhülse 10 als Elastomerelement einvulkanisiert oder eingespritzt, so dass die Dämpferhülse sowohl an dem Lagerdeckel 6 als auch an der Trägerhülse 10 radial dicht anliegt. Die Lagerung der Welle 4 mittels der Gleitlagereinrichtung 5 im Gehäuse 2 erfolgt somit über die Lagerbuchse 7, die Trägerhülse 9, die Dämpferhülse 10 und den Lagerdeckel 8.
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Der Außendurchmesser des Radialvorsprungs 14 ist derart gewählt, dass er größer ist als der Innendurchmesser der Dämpferhülse 10 und kleiner als der Außendurchmesser der Dämpferhülse 10 beziehungsweise als der Innendurchmesser des Lagerdeckels 8. Der Radialvorsprung 14 endet dabei vorliegend radial etwa auf mittlerer Höhe der Dämpferhülse 10.
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Die Dämpferhülse 10 ist dabei axial kürzer ausgebildet als der Lagerdeckel 8, die Trägerhülse 9 und die Lagerbuchse 7, so dass sich der Radialvorsprung 14 wie oben beschrieben an der Dämpfhülse 10 vorbei radial nach außen erstreckt. Die Dämpferhülse 10 liegt dabei axial an dem Radialvorsprung 14 an. Auf der dem Radialvorsprung 14 gegenüberliegenden Seite endet die Dämpferhülse 10 axial beabstandet zu dem Radialsteg 11, so dass hier ein axialer Abstand A verbleibt.
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Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 ist somit das Gehäuse 1 von der Welle 4 durch die Gleitlagereinrichtung 5 mechanisch derart entkoppelt, dass radiale und/oder axiale Schwingungen, die ihren Ursprung im Anker 3 haben, nicht oder nur in geringem Maße auf das Gehäuse 2 übertragen werden. Die radialen Schwingungen werden stattdessen durch eine radiale Verformung der Dämpferhülse 10 aufgenommen. Axiale Schwingungen werden ebenso durch die Dämpferhülse 10 entkoppelt. Dabei begrenzen die Abstände R und A die maximale Verformung des Elastomerelements in radialer Richtung (R) und in axialer Richtung (A). Wird beispielsweise eine besonders hohe radiale Kraft auf die Welle 4 ausgeübt, so kann diese in der Gleitlagereinrichtung 5 maximal so weit radial zu einer Verformung des Elastomerelements beziehungsweise der Dämpferhülse 10 führen, bis der Radialvorsprung 14 an die Innenseite des Lagerdeckels 6 anstößt und eine weitere Bewegung der Welle 4 in radialer Richtung formschlüssig verhindert.
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Die Dämpferhülse 10 kann bei der Fertigung direkt in den Lagerdeckel 8 insbesondere zusammen mit der Trägerhülse 9 eingespritzt oder als Bauteil mit Innen- und Außenring eingepresst werden.
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Insgesamt ergibt sich durch die vorteilhafte Gestaltung der Gleitlagereinrichtung 5 eine Reduzierung der axialen und radialen Lastspitzen sowie eine Reduzierung des Lagerverschleiß.
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Gemäß einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleitlagereinrichtung 6 wie die Gleitlagereinrichtung 5 ausgebildet. Auch ist es denkbar, nur die Gleitlagereinrichtung 6 entsprechend der beschriebenen Gleitlagereinrichtung 5 auszubilden, während die Gleitlagereinrichtung 5 wie die einfache Gleitlagereinrichtung 6 in der Figur ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 805538 [0004]
- CN 201730049 U [0004]
- DE 4311634 A1 [0004]
- FR 1147702 [0004]
- FR 1449103 [0004]
- US 1879287 [0004]
- US 3130991 [0004]
- US 3353879 [0004]
