DE19636872A1 - Kalottenlager - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kalottenlager für insbesondere dünne Rotorwellen von Elektrokleinmotoren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem Kalottenlager für Elektromotoren (US 4 711 590) ist die Lagerkalotte zwischen einer am Lagerschild selbst ausgebildeten Pfanne und einer Nabe mit konisch sich erweiternden Stirnschräge eingespannt. Die Nabe ist an einer Kappe festgelegt, die das Kalottenlager vollständig einschließt und mit einem am Kappenrand ausgebildeten Radialflansch am Lagerschild befestigt ist.

Die Rotorwellen von Elektrokleinmotoren werden üblicherweise in zwei Zylinderlagern aufgenommen, die jeweils in eine Lageraufnahme eingepreßt werden. Die Lageraufnahmen sind am Motorgehäuse, am Polrohr, am Getriebegehäuse oder im Getriebedeckel ausgebildet. Bei Kleinmotoren mit dünnen Rotorwellen hat sich gezeigt, daß wegen der Gefahr der Durchbiegung der Rotorwelle eine dritte Lagerstelle notwendig ist. Behält man bei einer solchen Dreipunktlagerung der Rotorwelle die Zylinderlager bei, so kann es durch die statische Überbestimmtheit dieser Lagerung infolge von Fluchtungsfehlern in den Lagerstellen zu einer extremen Laufgeräuschentwicklung kommen. Abhilfe kann hierbei durch Verwendung von Kalottenlagern geschaffen werden, die anstelle der Zylinderlager in die vorgesehenen Lageraufnahmen einzusetzen sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kalottenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der Austauschbarkeit gegen ein Zylinderlager, ohne daß konstruktive Änderung am Motor erforderlich sind. Der Haltekäfig mit darin verrasteter Lagerkalotte wird wie ein Zylinderlager in die am Motor vorgesehenen Lageraufnahmen eingepreßt. Da er den gleichen Außendurchmesser wie ein Zylinderlager hat, wird ein gleich guter Sitz in der Lageraufnahme gewährleistet. Da die Lagerkalotte innerhalb des Haltekäfigs noch eine gewisse Schwenkbeweglichkeit besitzt, werden Fluchtungsfehler bei einer Dreipunktlagerung automatisch kompensiert, so daß keine Laufgeräusche induziert werden können. Die Montage des Kalottenlagers erfordert nur ein Ineinanderdrücken zweier Teile, nämlich des Haltekäfigs und der Lagerkalotte. Diese vormontierte Baueinheit wird dann wie ein Zylinderlager in die Lageraufnahme des Motors eingesetzt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kalottenlagers möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Haltekäfig einen kreisförmigen Haltering mit davon axial abstrebenden, über dessen Umfang verteilt angeordneten Haltestegen und mit davon radial einwärts abstrebenden Anschlagsegmenten auf, die an der von den Haltestegen abgekehrten Stirnseite des Halterings über dessen Umfang verteilt angeordnet sind. Die Außenflächen von Haltering und Haltestegen legen die Außenkontur des Haltekäfigs fest, deren Durchmesser gleich dem des Innendurchmessers einer Lageraufnahme ist. Zwischen den Haltestegen erstrecken sich federelastische Klemmstege, die an einem Ende am Haltering festgelegt sind und am anderen Ende je eine die Stirnseite der Lagerkalotte übergreifende Rastnase aufweisen. Die einwärts gerichteten Klemmstege verlaufen, ausgehend vom Haltering unter einem spitzen Winkel zur Käfiglängsachse. Durch den Haltering, der zudem noch an seiner inneren Ringfläche an die kalottenförmige Außenkontur des im Haltering einliegenden vorderen Kalottenabschnitts der Lagerkalotte formschlüssig angepaßt ist, ist die Lagerkalotte in Radialrichtung formschlüssig im Haltekäfig festgelegt. Die federelastisch sich auf den anderen hinteren Kalottenabschnitt der Lagerkalotte kraftschlüssig aufpressenden Klemmstege sorgen zusammen mit den am Haltering angeformten Anschlagsegmenten für eine axiale Festlegung der Lagerkalotte. Das Kalottenverdrehmoment im Haltekäfig kann durch die konstruktive Auslegung der Klemmstege mit Rastnasen festgelegt werden, und wird nicht durch Teile- und Montagetoleranzen der anderen Haltekäfigabschnitte beeinflußt.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kalottenlagers,

Fig. 2 eine Ansicht eines Haltekäfigs des Kalottenlagers in Richtung Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 im Längsschnitt zu sehende Kalottenlager dient zur Gleitlagerung von dünnen Rotorwellen von Elektrokleinmotoren und wird in eine Lageraufnahme eingesetzt, die am Elektrokleinmotor, z. B. in dessen Lagerschilder, dessen Polgehäuse, oder in einem Getriebegehäuse oder in einem das Getriebegehäuse abdeckenden Getriebedeckel ausgebildet ist. Das Kalottenlager ist zweiteilig und besteht aus einer Lagerkalotte 10, die vorzugsweise aus Sintermetall hergestellt wird und eine Axialbohrung 11 zur Gleitaufnahme einer Rotorwelle aufweist, und einem Haltekäfig 12, in dem die Lagerkalotte 10 radial formschlüssig einliegt und axial verrastet ist. Insgesamt hat der Haltekäfig 12 eine zylinderförmige Außenkontur, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Lageraufnahme entspricht, so daß das gesamte Kalottenlager in die Lageraufnahme im Austausch zu einem evtl. vorgesehenen Zylinderlager eingepreßt werden kann.

Im einzelnen weist der Haltekäfig 12 einen kreisförmigen Haltering 13 mit davon axial abstrebenden, über dessen Umfang verteilt angeordneten Haltestegen 14 und mit davon radial einwärts abstrebenden Anschlagelementen 15 auf, die an der von den Haltestegen 14 abgekehrten Stirnseite 13 über dessen Umfang verteilt angeordnet sind. Insgesamt sind drei Haltestege 14 und drei Anschlagelemente 15 vorgesehen, die jeweils um 120° Umfangswinkel gegeneinander versetzt sind. Die axialen Mitten der Haltestege 14 und die radialen Mitten der Anschlagelemente 15 liegen dabei in der gleichen, durch die Längsachse des Haltekäfigs 12 hindurchgehenden Ebene. Die Außenflächen von Haltering 13 und Haltestegen 14 definieren die Außenkontur des Haltekäfigs 12. Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist die axiale Breite b des Halterings 13 kleiner als die halbe axiale Länge l des Haltekäfigs 12, und die innere Ringfläche 131 des Halterings 13 ist an die kalottenförmige Außenkontur des im Haltering 13 einliegenden vorderen Kalottenabschnitts 101 der Lagerkalotte 10 (Fig. 1) formschlüssig angepaßt.

Zwischen den Haltestegen 14 des Haltekäfigs 12 erstrecken sich federelastische Klemmstege 16, die an ihrem einen Ende am Haltering 13 festgelegt sind und an ihrem anderen Ende je eine die Stirnseite 103 der Lagerkalotte 10 übergreifende Rastnase 17 tragen. Die Klemmstege 16 sind einwärts gerichtet und verlaufen ausgehend vom Haltering 13 unter einem spitzen Winkel zur Käfiglängsachse. Die insgesamt drei Klemmstege 16 sind zueinander um 120° Umfangswinkel versetzt am Haltering 13 angeordnet. Die Innenflächen 161 der Klemmstege 16 spannen einen Konusmantel auf, dessen an den Rastnasen 17 liegender lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der von den Rastnasen 17 übergriffenen Stirnseite 103 der Lagerkalotte 10. Dadurch spreizen sich beim Einsetzen der Lagerkalotte 10 in den Haltekäfig 12 die Klemmstege 16 auf und liegen mit Federkraft auf dem ebenfalls konisch verlaufenden hinteren Kalottenabschnitt 102 der Lagerkalotte 10 auf (Fig. 1). Die Haltestege 14, die Klemmstege 16 mit Rastnasen 17 und die Anschlagelemente 15 sind einstückig an dem Haltering 13 angeformt. Der gesamte Haltekäfig 12 ist als Kunststoffspritzteil ausgeführt.

Im montierten Zustand des Kalottenlagers (Fig. 1) wird die Lagerkalotte 10 im Bereich des vorderen Kalottenabschnitts 101 von dem Haltering 13 und im Bereich ihres hinteren Kalottenabschnitts 102 von den Klemmstegen 16 radial formschlüssig aufgenommen. Die Lagerkalotte 10 liegt mit ihrer vorderen Stirnseite 104 an den Anschlagelementen 15 an und wird auf ihrer hinteren Stirnseite 103 von den Rastnasen 17 der Klemmstege 16 übergriffen und damit im Haltekäfig 12 gegen Axialverschiebung festgelegt. Die Federelastizität der Klemmstege 16 erlaubt dabei eine Ausrichtung der Lagerkalotte 10, die etwas von der Parallelität zur Käfiglängsachse abweicht. Ein Axialspiel zwischen Lagerkalotte 10 und Haltekäfig 12 ergibt sich aus der axialen Länge der Lagerkalotte 10 und dem axialen Innenmaß li des Haltekäfigs 12, das durch den Abstand der einander zugekehrten Innenflächen von Rastnasen 17 und Anschlagelementen 15 bestimmt ist.

Claims (9)

1. Kalottenlager für insbesondere dünne Rotorwellen von Elektrokleinmotoren zur Festlegung in einer in deren Lagerschild, Polgehäuse, Getriebegehäuse, Getriebedeckel oder dgl. vorgesehenen Lageraufnahme, mit einer eine Axialbohrung (11) zur Gleitaufnahme der Rotorwelle aufweisenden Lagerkalotte (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkalotte (10) in einem Haltekäfig (12) zumindest teilweise radial formschlüssig einliegt und axial verrastet ist und daß der Haltekäfig (12) eine zylinderförmige Außenkontur aufweist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Lageraufnahme entspricht.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekäfig (12) einen kreisförmigen Haltering (13) mit davon abstrebenden, über dessen Umfang verteilt angeordneten Haltestegen (14) und mit davon radial einwärts abstrebenden Anschlagsegmenten (15) aufweist, die an der von den Haltestegen (14) abgekehrten Stirnseite des Halterings (13) über dessen Umfang verteilt angeordnet sind, und daß die Außenflächen von Haltering (13) und Haltestegen (14) die Außenkontur des Haltekäfigs (12) festlegen.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite (b) des Halterings (13) kleiner ist als die halbe axiale Länge (1) des Haltekäfigs (12).

4. Lager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ringfläche (131) des Halterings (13) an die kalottenförmige Außenkontur des im Haltering (13) einliegenden Kalottenabschnitts (101) der Lagerkalotte (10) formschlüssig angepaßt ist.

5. Lager nach einem der Ansprüche 2-4 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Haltestegen (14) sich federelastische Klemmstege (16) erstrecken, die an ihrem einen Ende am Haltering (13) festgelegt sind und an ihrem anderen Ende die Stirnseite (103) der Lagerkalotte (10) übergreifende Rastnasen (17) tragen, und daß die Klemmstege (16) ausgehend vom Haltering (13) unter einem spitzen Winkel zur Käfiglängsachse einwärts gerichtet verlaufen.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (161) der Klemmstege (16) einen Konusmantel aufspannen, dessen an den Rastnasen (17) liegender lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der von den Rastnasen (17) übergriffenen Stirnseite (103) der Lagerkalotte (10).

7. Lager nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestege (14) und Klemmstege (16) jeweils um gleiche Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnet sind, und vorzugsweise daß der Versatzwinkel 120° beträgt.

8. Lager nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestege (14), Anschlagelemente (15) und Klemmstege (16) mit Rastnasen (17) einstückig an dem Haltering (13) angeformt sind.

9. Lager nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekäfig (12) als Kunststoffspritzteil ausgeführt ist.