DE10338461B4

DE10338461B4 - Wellenlagerung

Info

Publication number: DE10338461B4
Application number: DE2003138461
Authority: DE
Inventors: Rico Lampert; Franz Tasch; Jan Matussik; Francois Schramm; Thomas Ernst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: DE10338461A1

Abstract

Wellenlagerung (10), insbesondere in einer Getriebe-Antriebseinheit eines Fensterhebers oder eines Schiebedachs, mit einem in einem Gehäuse (20) angeformten Lagersitz (18), in dem ein Lager (16) zur Aufnahme einer Welle (12) mittels Federmittel (28) gehalten wird, wobei das Lager (16) eine äußere umlaufende Oberfläche (42) aufweist, wobei das Federmittel (28) elastische Bereiche (36) aufweist, die formschlüssig in die Oberfläche (42) das Lagers (16) greifen, um ein Verdrehen des Lagers (16) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (36) an ihren in Umfangsrichtung (46) liegenden Seiten, scharfe Kanten (48) aufweisen, die durch ein definierten Stanzgrat (50) gebildet werden, und die Oberfläche (42) eine gewisse Oberflächenrauhigkeit aufweist, so dass sich der Stanzgrat (50) durch die federnde Anpresskraft der Laschen (36) in die Oberfläche (42) eingräbt, wodurch sich ein Formschluss (52) ergibt, der noch vergrößert wird, sobald sich das Drehmoment an der Oberfläche (42) des Lagers (16) erhöht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Wellenlagerung, insbesondere in einer Getriebe-Antriebseinheit eines Fensterhebers oder eines Schiebedachs, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Mit der DE 38 34 691 A1 ist eine Wellenlagerung bekannt geworden, bei der eine Welle in der Bohrung einer Lagerkalotte geführt ist. Die Lagerkalotte wird mittels eines federnden Bauelements mit dem Deckel eines Gehäuses in eine Lagerpfanne des Gehäuses gedrückt. Das Bauelement weist Federzungen auf, die unter Vorspannung flächig an der Oberfläche der Lagerkalotte anliegen. Bei einer solchen Vorrichtung wird ein Verdrehen der Lagerkalotte durch die unter der Vorspannung anliegenden Federzungen bis zu einem bestimmten Kalotten-Verdrehmoment unterdrückt.
Die DE 2545361 A1 zeigt eine Wellenlagerung, bei der eine Welle in der Bohrung einer Lagerkalotte geführt ist. Die Lagerkalotte wird mittels eines Druckrings in eine Lagerpfanne des Gehäuses gedrückt. Der Druckring weist Vorsprünge auf, die in entsprechende Ausformungen in der Oberfläche der Lagerkalotte eingreifen. Auch bei einer solchen Vorrichtung wird ein Verdrehen der Lagerkalotte bis zu einem bestimmten Kalotten-Verdrehmoment unterdrückt.
Treten jedoch beim Betrieb solcher Vorrichtungen höhere Kraftspitzen am Umfang des Kalottenlagers auf, dreht sich dieses in Kraftrichtung mit, wodurch aufgrund des Verschleißes zwischen der Lagerkalotte und dem Lagersitz unzulässiges Spiel auftritt, das den Rundlauf der Welle negativ beeinflusst. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine einfach zu fertigende Wellenlagerung zu realisieren, die auch bei höheren an der Oberfläche der Lagerkalotte wirkenden Drehmomente eine Drehung derselben zuverlässig verhindert.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass aufgrund des formschlüssigen Eingriffs der elastischen Bereiche der Federmittel in die Oberfläche des Lagers ein Verdrehen des Lagers im Lagersitz auch beim Auftreten von hohen Drehmomentspitzen wirksam unterbunden wird. Je stärker die auftretenden Drehmomentspitzen sind, desto tiefer graben sich die federnden Bereiche in die Oberfläche des Lagers ein, wobei gegebenenfalls eine Deformation der Oberfläche durch die eingeleitete Kraft verursacht wird.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnehmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 möglich. So ist das Federmittel vorteilhaft als Tellerfeder mit einer zentralen Öffnung ausgebildet, mit der diese axial über die Welle aufgeschoben wird.
Sind die elastischen Bereiche als federnde Laschen ausgebildet, die an einem Ende an die Tellerfeder angebunden sind und mit dem anderen freien Ende sich axial entlang der Oberfläche des Lagers erstrecken, wird eine sehr gleichmäßige Anpresskraft über dem gesamten Umfang der Welle erzeugt, die das Lager sowohl axial fixiert, als auch radial zentriert.
Weisen die Laschen an ihrem Seiten in etwa senkrecht zur Umfangsrichtung scharfe Kanten auf, so krallen sich diese beim Auftreten einer Drehmomentspitze in die Oberfläche des Lagers ein, das herstellungsbedingt eine gewisse Oberflächenrauhigkeit aufweist.
Vorteilhaft kann eine solche Kante beim Ausstanzen der Laschen bei der Herstellung des Federmittels erzeugt werden, indem der dabei entstehende Stanzgrat nicht entgratet wird. Daher kann auf einen zusätzlichen Arbeitsgang des Trommalisieren oder Walken der Federmittel verzichtet werden. Durch die Wahl der Materialstärke, sowie der Einstellung der Parameter beim Stanzverfahren, wie beispielsweise Stanzkraft oder Stanzgeschwindigkeit, kann ein definierter Stanzgrat hergestellt werden, der auf die entsprechende Oberflächenrauhigkeit der Lageroberfläche abgestimmt werden kann. Der Stanzgrat wirkt dabei wie ein scharfkantiges Werkzeug, das sich sehr leicht und dadurch entsprechend tief in die Oberfläche des Lagers eingräbt, sobald entsprechende Drehmomente auftreten, wodurch ein Verdrehen des Lagers auch bei hohen auftretenden Kräften verhindert wird. Dadurch, dass nicht nur Reibkräfte zwischen den Laschen und der Oberfläche auftreten, sondern in Abhängigkeit der auftretenden Kräfte ein mehr oder weniger stark ausgebildeter Formschluss geschaffen wird, kann eine Verdrehsicherung mit weit höherem Grenz-Verdrehmoment des Lagers gewährleistet werden. Ein solcher Effekt kann noch verstärkt werden, indem die seitlichen Kanten der Laschen derart umgeformt werden, dass der Anstellwinkel zwischen diesen seitlichen Fortsätzen und der Oberfläche des Lagers in Umfangsrichtung vergrößert wird, wodurch die Kante entlang der seitlichen Fortsätze leichter bzw. tiefer formschlüssig in die Oberfläche greift.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche des Lagers Vertiefungen auf, in die beispielsweise bei anfänglichem Verdrehen des Lagers gegenüber dem Federmittel die federnde Laschen formschlüssig eingreifen. Die Vertiefungen sind hierbei vorzugsweise als axiale Rillen ausgebildet, die in etwa parallel zu den Kanten der Laschen verlaufen. Solche Vertiefungen sorgen dafür, dass die elastischen Bereiche des Federmittels auf jeden Fall einen Ansatzpunkt finden, um formschlüssig in die Oberfläche des Lagers einzugreifen.
Eine solche Wellenlagerung eignet sich besonders für die Verdrehsicherung eines Kalottenlagers, das mittels Sinterverfahren hergestellt ist und direkt in einem Kunststoffgehäuse angeordnet wird. Bei dieser Materialkombination kann das Lager nicht einfach eingepresst werden, sondern wird zuverlässig durch das formschlüssige Eingreifen der elastischen Bereiche in die relativ raue Oberfläche des Sintermaterials zuverlässig vor einem Verdrehen des Lagers geschützt.
Mit der erfindungsgemäßen Wellenlagerung kann beispielsweise besonders einfach und kostengünstig eine Ankerwelle eines Elektromotors in einem Motor, bzw. Getriebegehäuse gelagert werden, wobei durch die verdrehsichere Lagerung des Kalottenlagers eine hohe Laufruhe und lange Lebensdauer erzielt wird.
Zeichnungen
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wellenlagerung im Ausschnitt und
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt nach Linie II-II.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Eine in 1 im Schnitt dargestellte Wellenlagerung 10 weist eine Welle 12 auf, die in einer Bohrung 14 eines Kalottenlagers 16 geführt ist. Das Kalottenlager 16 ist in einem Lagersitz 18 angeordnet, das in einem Gehäuseteil 20 aus Kunststoff ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 20, beispielsweise eines Getriebe- oder Motorgehäuses wird vorzugsweise mittels Spritzgussverfahren gefertigt. Das Kalottenlager 16 liegt mit einer ersten Schulter 22 direkt an einem Anschlag 24 des Lagersitzes 18 an. An einer zweiten Schulter 26 auf der axial gegenüberliegenden Seite des Kalottenlagers 16 wird dieses mittels eines tellerförmigen Federmittel 28 fest in den Lagersitz 18 gedrückt. Das Federmittel 28 stützt sich dabei über seinen äußeren Umfang 30 radial und axial am Gehäuse 20 ab und weist in seiner Mitte eine Aussparung 32 auf, durch die die Welle 12 hindurchragt. Zur Welle 12 hin weist das Federmittel 28 einen axialen Kragen 34 auf, mit dem sich das Federmittel 28 ebenfalls axial am Gehäuse 20 abstützt. Aus dem ringförmigen Federmittel 28 sind als elastische Bereiche 36 Laschen 36 ausgestanzt, die an einem Ende 38 mit dem Federmittel 28 verbunden sind und mit einem zweiten freien Ende 40 an einer äußeren Umfangsfläche 42 des Kalottenlagers 16 anliegt, die die zweite Schulter 26 für die Abstützung der Lagerkalotte 16 bildet. Die Laschen 36 sind vom Federkörper 28 abgespreizt und haben eine axiale als auch eine radiale Ausdehnung, so dass das Lager 16 durch die Laschen 36 sowohl radial zentriert, als auch axial fixiert ist. Um ein Verdrehen des Lagers 16 zu verhindern, weisen die Laschen 36 an ihren in Umfangsrichtung 46 liegenden Seiten, scharfe Kanten 48 auf, die durch ein Stanzgrat 50 gebildet werden. Die Oberfläche 42 weist eine gewisse Oberflächenrauhigkeit auf, so dass sich der Stanzgrat 50 durch die federnde Anpresskraft der Laschen 36 in die Oberfläche 42 eingräbt. Dadurch ergibt sich ein Formschluss 52, der noch vergrößert wird, sobald sich das Drehmoment an der Oberfläche 42 des Lagers 16 erhöht. Somit wird das Lager 16 nicht nur durch die Reibkräfte, die durch das Anpressen der Laschen 36 erzeugt wird, verhindert, sondern durch das formschlüssige Eingreifen der Kanten 48 der Laschen 36 in die Oberfläche 42 des Lagers 16.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wellenlagerung 10 gemäß einer Schnittdarstellung nach der Linie II-II dargestellt. Auf der Welle 12 ist wiederum einer Lagerhülse 16 angeordnet, die drehfest in einem Lagersitz 18 gehalten wird. Das Federmittel 28 weist wieder Laschen 36 auf, die das Lager 16 mit einer ersten Schulter 22 gegen einen Anschlag 24 pressen. Die Laschen 36 weisen hierbei Fortsätze 54 auf, die entlang der Kanten 48 an den beiden Seiten zur Umfangsrichtung 46 hin umgeformt sind. Die Fortsätze 54 sind derart angeordnet, dass sich deren Anstellwinkel 56 gegenüber einer Tangentialen 58 in Umfangsrichtung 46 zur Oberfläche 42 erhöht. Dadurch verkrallen sich die an den Fortsätzen 54 angeformten, insbesondere als Stanzgrat 50, ausgebildeten Kanten 48 leichter in der Oberfläche 42 der Lagerhülse 16. Durch die Ausbildung einer scharfen Kante 48 an beiden Seiten der Lasche 36 ist das Lager 16 gegenüber beiden Drehrichtungen gegen ein Verdrehen gesichert. Die Laschen 36 sind federnd an dem nicht näher dargestellten Federmittel 28 befestigt, das sich wiederum gegenüber dem Gehäuse 20 abstützt.
In einer Variation der Erfindung sind in die Oberfläche 42 des Lagers 16, Vertiefungen 60 angeformt, in die die Kanten 48, insbesondere die Stanzgrate 50, formschlüssig eingreifen. Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Oberfläche 42 und der Geometrie des Stanzgrats 50, dringt dieser mehr oder weniger weit in die Oberfläche 42 des Lagers 16 ein, wodurch das Lager 16 auch beim Auftreten hoher stoßartiger Verdrehmomente gegen ein Verdrehen geschützt ist.
Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beliebige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die Form und Anordnung der Laschen 36 variiert werden, so lange sie eine Kante 48, oder einen Stanzgrat 50 aufweisen, der sich in die Oberfläche 42 eingräbt, um ein Verdrehen des Lagers 16 zu verhindern. Die Erfindung wird bevorzugt für die Befestigung eines Kalottelagers 16 in einem Kunststoffgehäuse 20 angewendet, umfasst aber auch andere Formen der Lagerhülsen 16 und ist nicht auf ein Lagersitz 18 aus Kunststoff beschränkt. Beispielsweise können mit der erfindungsgemäßen Wellenlagerung 10 sehr zuverlässig Ankerwellen 12 im Getriebegehäuse 20 eines Elektromotors gelagert werden.

Claims

Wellenlagerung (10), insbesondere in einer Getriebe-Antriebseinheit eines Fensterhebers oder eines Schiebedachs, mit einem in einem Gehäuse (20) angeformten Lagersitz (18), in dem ein Lager (16) zur Aufnahme einer Welle (12) mittels Federmittel (28) gehalten wird, wobei das Lager (16) eine äußere umlaufende Oberfläche (42) aufweist, wobei das Federmittel (28) elastische Bereiche (36) aufweist, die formschlüssig in die Oberfläche (42) das Lagers (16) greifen, um ein Verdrehen des Lagers (16) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (36) an ihren in Umfangsrichtung (46) liegenden Seiten, scharfe Kanten (48) aufweisen, die durch ein definierten Stanzgrat (50) gebildet werden, und die Oberfläche (42) eine gewisse Oberflächenrauhigkeit aufweist, so dass sich der Stanzgrat (50) durch die federnde Anpresskraft der Laschen (36) in die Oberfläche (42) eingräbt, wodurch sich ein Formschluss (52) ergibt, der noch vergrößert wird, sobald sich das Drehmoment an der Oberfläche (42) des Lagers (16) erhöht.
Wellenlagerung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (28) als tellerförmiger Ring (29) mit einer zentralen Aussparung (32) ausgebildet ist, durch die die Welle (12) greift.
Wellenlagerung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Bereiche (36) als abgespreitzte Laschen (36) ausgebildet sind, die sich axial zur Welle (12) erstrecken.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federmittel (28) einerseits mit dem tellerförmigen Ring (29) radial und/oder axial am Gehäuse (20) und andererseits mit den Laschen (36) radial und/oder axial an der Oberfläche (42) des Lagers (16) abstützt.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Laschen (36) in Umfangsrichtung (46) seitliche Fortsätze (54) umgeformt sind, die formschlüssig in die Oberfläche (42) greifen.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (54) entlang der Kanten (48) an den beiden Seiten zur Umfangsrichtung (46) hin derart umgeformt sind, dass sich deren Anstellwinkel (56) gegenüber einer Tangentialen (58) in Umfangsrichtung (46) zur Oberfläche (42) erhöht, wodurch sich die an den Fortsätzen (54) angeformten, insbesondere als Stanzgrat (50), ausgebildeten Kanten (48) leichter in der Oberfläche (42) der Lagerhülse (16) verkrallen.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (28) zur Welle (12) hin weist einen axialen Kragen (34) aufweist, mit dem sich das Federmittel (28) ebenfalls axial am Gehäuse (20) abstützt.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche (42) Vertiefungen (60) ausgeformt sind, in die die Laschen (36) formschlüssig greifen.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) ein Kalottenlager (16) – insbesondere aus Sinterwerkstoff – ist, das in einem Lagersitz (18) aus Kunststoff angeordnet ist.
Wellenlagerung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) als Ankerwelle (12) eines Elektromotors ausgebildet ist.