DE19712588A1 - Schnellaufender Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen schnellaufenden Elektromo­ tor mit einer Motorwelle, wobei die Motorwelle in Radi­ al-Wälzlagern gelagert ist und ein Radial-Wälzlager mittels einer Lagerbuchse in einem Lagerschild aufgenom­ men ist.

Derartige Elektromotoren sind in verschiedenen Ausge­ staltungen bekannt. Einsichtlich der Lager sind jedoch Problemfälle dahingehend bekanntgeworden, daß durch eine nicht fluchtende Anordnung ein erheblicher Ver­ schleiß oder Heißlaufen eingetreten ist. Dies insbeson­ dere bei Radial-Wälzlagern.

Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der technischen Problematik, einen schnellaufenden Elektromotor anzuge­ ben, der hinsichtlich seiner Lagerung verbessert ist. Diese technische Problematik ist zunächst und im wesent­ lichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß die Lagerbuchse des Radial- Wälzlagers bewegbar in dem Lagerschild aufgenommen ist. Während der Montage kann eine Bewegbarkeit der Motorwel­ le mit der Lagerbuchse erforderlich sein. Insbesondere ist hierbei an Elektromotoren gedacht, welche üblicher­ weise bei hoher Drehzahl laufen. Die genannten Radial- Wälzlager können bspw. Pillen- oder Schulterlager sein. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Lager­ buchse mittels einer in einer Längsrichtung der Motor­ welle belligen, vorzugsweise zylindrischen Umfangsflä­ che mit einer im Bereich des größten Querschnittes die Lagerbuchse erfassenden Aufnahme des Lagerschildes zusammenwirkt. Im Einzelnen ist hier bevorzugt zwischen den zugeordneten Flächen der Aufnahme des Lagerschildes und der Lagerbuchse ein Spalt ausgebildet, bzw. die Abmessungen sind so getroffen, daß ein Spalt verbleibt. Wie sich aus den Ausführungen weiter unten ergibt, ist jedoch weiter bevorzugt vorgesehen, daß dieser Spalt durch ein Führungselement überbrückt ist. Die Ball­ igkeit kann auch geometrisch als Kugelfläche bzw. Kugel­ abschnittsfläche, mit einem Mittelpunkt im Bereich der Motorwelle, in Überdeckung zu dem Radiallager, sein. Dadurch, daß die Unfangsfläche der Lagerbuchse in der Aufnahme des Lagerschildes im wesentlichen nur im Be­ reich des größten Umfanges erfaßt wird, ist einerseits eine radiale Stabilisierung der Lagerbuchse gegeben, andererseits aber die gewünschte Beweglichkeit erhal­ ten, welche weiter oben bereits angesprochen ist. Beson­ ders vorteilhaft ist dies im Zusammenhang mit einer Motorausbildung, welche in üblicher Weise eine Festla­ gerseite und eine Loslagerseite aufweist. In Axialrich­ tung der Welle ist damit eine Festlegung gegeben, so daß die verbliebene Beweglichkeit nur im Hinblick auf etwa nicht fluchtende Lagerschilde von Bedeutung ist, aber ansonsten dem Elektramotor keine zusätzliche Insta­ bilität verleiht. Das Festlager weist einen feststehen­ den axialen Anschlag auf, während das Loslager in axia­ ler Richtung bewegbar ist bzw. unter Vorspannung auf ein Teil des Lagerelementes einwirkt, wie weiter unten noch beschrieben. Es wird auch vorgeschlagen, daß die Aufnahme in dem Lagerschild im Bereich des größten Querschnittes der Lagerbuchse eine Nut aufweist. Diese Nut erbringt einerseits zwei Umfangslinien bzw. Randkan­ ten, an welchen das Lagerschild mit der Lagerbuchse zusammenwirken kann. Gleichwohl ist eine Beweglichkeit der Lagerbuchse bei der beschriebenen Ausgestaltung in dem Lagerschild erhalten. Darüber hinaus kann in der genannten Nut ein Führungselement, insbesondere ein O-ringartiges Fuhrungselement aufgenommen werden. Im einzelnen kann auch zusätzlich zu dem Fuhrungselement ein Ausgleichselement, etwa in Form eines O-Ringes vorgesehen sein. Das Führungselement kann auch vorste­ hend bezüglich der genannten Nut ausgewählt sein, so daß die Aufnahme nur vermittels des Führungselementes mit der Lagerbuchse zusammenwirkt. Durch eine Verform­ barkeit des Führungselementes ergibt sich dann auch eine flächenartige Anlage, wenn dieses durch das Aus­ gleichselement selbst gebildet ist, im Bereich des Führungselementes. Ansonsten wird die Anlage des Füh­ rungselementes unterstützt. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Lagerbuchse stirnseitig des Radial- Wälzlagers kugelabschnittsartig ausgebildet ist, zur Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Pfannenteil des Lagerschildes. Festlagerseitig ist dieses Pfannen­ teil dann bspw. sogleich integral oder fest verbunden mit dem Lagerschild ausgebildet. Loslagerseitig kann das Pfannenteil auch federabgestützt an dem Lagerschild bzw. eine mit dem Lagerschild fest verbundenen Stütz­ teil abgestützt sein.

Die Balligkeit der kugelabschnittsartig ausgebildeten Elemente, mit einem Mittelpunkt im Bereich der Motorwel­ le, sowie die ebene radiale Beweglichkeit durch das Ausgleichselement erlaubt einen Ausgleich von Fluch­ tungsfehlern. Der Mittelpunkt der Kugelscheiben liegt dabei in Angriffspunkt der Lager auf die Motorwelle.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei die Fig. 1 der Zeichnung eine schematische Querschnittsansicht eines schnellaufenden Elektromotors zeigt, im wesentlichen reduziert auf die Motorwelle und die Lagerschilde. Fig. 2 zeigt eine gleiche Darstellung, wobei jedoch hier im Bereich der Zusammenwirkung mit der Lagerbuchse ein durch einen O-Ring abgestütztes Führungselement vorgesehen ist.

Dargestellt ist eine Motorwelle 1 eines schnellaufenden Elektromotors, welche in zwei Lagerschilden 2, 3 aufge­ nommen ist. Es handelt sich um einen Elektromotor mit Drehzahlen < 4000 min¹.

Das Lagerschild 2 stellt die Festlagerseite dar, wäh­ rend das Lagerschild 3 die Loslagerseite darstellt.

Im einzelnen ist die Motorwelle 1 mittels zweier Schul­ terkugellager 4 bzw. 5 in dem Lagerschild 2 bzw. 3 gelagert. Es handelt sich um Schulterwälzlager.

Das Schulterkugellager 4 ist in einer den Außenring 6 des Schulterkugellagers 4 erfassenden Lagerbuchse 7 aufgenommen. Während die Lagerbuchse 7 auf der im we­ sentlichen zylindrischen, symmetrisch sich zu der Motor­ wellenachse erstreckenden Außenfläche des Außenringes 6 vollflächig aufliegt, ist die Lagerbuchse 7 außenseitig im Querschnitt ballig, nämlich beim Ausführungsbeispiel kreisabschnittsförmig, ausgebildet. Hinzu kommt beim Ausführungsbeispiel auch ein kurzer mittiger zylindri­ scher Abschnitt. Der zylindrische Abschnitt ist in beiden axialen Richtungen zur leichteren Montage mit einer Fase versehen. Im Bereich eines größten Durchmes­ sers D der Lagerbuchse 7 wirkt die Lagerbuchse 7 mit einer Aufnahme 9 des Lagerschildes 2 zusammen. An sich ist ein Spalt zwischen der Lagerbuchse 7 und der Aufnah­ me 9 ausgebildet. Der Spalt ist jedoch überbrückt, wie weiter unten noch beschrieben. Die Aufnahme 9 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Im Bereich des größten Durchmessers D der Lagerbuchse 7 ist in der Aufnahme 9 weiter eine umlaufende Nut 10 ausgebildet, welche entsprechend zwei umlaufende Randkanten 11, 12 aufweist. Weiter ist in der Nut 10 ein O-Ring 13 und ein Führungselement 27 aufgenommen. Der O-Ring 13 wirkt hier als Ausgleichselement zum Ausgleich von radialen Fluchtungsfehlern, während der Führungsring 27 auf der Außenfläche der Lagerbuchse 7 aufliegt. Es handelt sich im Einzelnen um ein Teflonteil. Der Führungsring ist geeigneterweise nicht voll über seinen Umfang ausgebil­ det, sondern weist eine Unterbrechung auf, um die weite­ stgehende Anlage zu ermöglichen. Dies kann auch durch einen variablen Überdeckungsbereich realisiert sein.

Die Lagerbuchse 7 weist darüber hinaus einen integral ausgebildeten Radialflausch 14 auf, welcher sich auf einer Seite des Schulter-Wälzlagers 4, nämlich der dem weiteren Schulter-Wälzlager 5 abgewandten Seite, stirn­ seitig bezüglich des Schulter-Wälzlagers 4 erstreckt. Ein radial äußerer Teil des Radialflansches 14 liegt mit einer Auflagefläche 15 an einer Stirnseite des Außenringes 6 des Schulter-Wälzlagers 4 an. Die Auflage­ fläche 15 erstreckt sich im wesentlichen rechtwinklig zu der umfangseitigen Auflagefläche der Lagerbuchse bezüglich des Außenringes 6 des Schulter-Wälzlagers 4. Ein weiterer, sich hiervon nach radial innen erstrecken­ der Abschnitt des Radialflansches 14 verläuft mit Ab­ stand zu einer Stirnfläche des Schulter-Wälzlagers 4 und insbesondere eines inneren Lagerringes des Schul­ ter-Wälzlagers 4.

Auf der Seite des Radialflansches 14 ist des weiteren unmittelbar auf der Welle eine Hülse 16 aufgeschoben. Diese wirkt auf einer Seite stirnseitig mit dem inneren Lagerring des Schulter-Wälzlagers 4 zusammen. Dadurch ist das Schulter-Wälzlager 4 in dieser Richtung ortsmä­ ßig festgelegt.

Weiter stirnseitig bezüglich des Radialflansches 14 ist eine Kugelscheibe 17 angeordnet, welche mit einem Kegel­ pfannenabschnitt 18 des Lagerschildes 2 zusammenwirkt. Im übrigen ist zwischen der Buchse 16 und dem Lager­ schild 2 sowie der Buchse 16 und der Kugelscheibe 17 ein Spalt s belassen.

Es ist hieraus ersichtlich, daß die Motorwelle 1 in dem Lagerschild 2 um einen Drehpunkt, jedenfalls um wenige Winkelgrad beweglich ist. In gleicher Weise ist das Lagerschild 2 um diesen Punkt relativ zu einer festste­ henden Lagerbuchse und darin aufgenommener Motorwelle 1 bewegbar.

Bezüglich des Lagerschildes 3 sind im wesentlichen gleiche Verhältnisse gegeben.

Beide Schulter-Wälzlager 4 und 5 liegen an ihren zuge­ wandten Seiten an einer Stufe 19 bzw. 20 der Motorwelle 1 an.

Im Unterschied zu der Ausbildung im Lagerschild 2 ist in dem Lagerschild 3 ein Kegelpfannenteil 21 vorgese­ hen, welches über Druckfedern 22 in dem Lagerschild 3 bzw. beim Ausführungsbeispiel einem mit dem Lagerschild 3 über Schrauben 23 fest verbundenen Stützteil 24 abge­ federt ist. Dieses wirkt mit einem Kugelteil 25 zusam­ men, das im wesentlichen mit dem bereits beschriebenen Kugelteil 17 vergleichbar ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist anstelle des Führungsteils 27 nur das Ausgleichsteil in Form eines O-Ringes 13 vorgesehen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 überbrückt der O-Ring und bei der Ausführungsform der Fig. 2 das Führungselement 27 den erwähnten Spalt zwischen der Lagerbuchse und der Aufnahme 9.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offebbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (12)

1. Schnellaufender Elektromotor mit einer Motorwelle (1), wobei die Motorwelle (1) in Schulter-Wälzlagern (4, 5) gelagert ist und ein Schulter-Wälzlager (4, 5) vermittels einer Lagerbuchse (7) bewegbar in dem Lager­ schild (2, 3) aufgenommen ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1 oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß das Schulter-Wälzla­ ger (4, 5) im wesentlichen um einen Mittelpunkt (P) des Schulter-Wälzlagers (4, 5) bewegbar ist.

3. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (7) vermittels einer in einer Längsrichtung der Motorwelle (1) balli­ gen Unfangsfläche mit einer im Bereich des größten Querschnittes (D) die Lagerbuchse (7) erfassenden Auf­ nahme (9) des Lagerschildes (2, 3) zusammenwirkt.

4. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (9) im Bereich des größten Querschnittes (D) der Lagerbuchse (7) eine Nut (10) aufweist.

5. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (10) ein Führungsrings aufgenommen ist.

6. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring ein O-Ringelement (13) ist.

7. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (7) stirnseitig des Schulter-Wälzlagers (4, 5) kugelabschnittartig ausgebil­ det ist, zur Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Pfannenteil (18, 21) des Lagerschildes (2, 3).

8. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Pfannenteil (18, 21) auf einer Loslagerseite federabgestützt ist.

9. Schnellaufender Elektromotor mit einer Motorwelle (1), wobei die Motorwelle (1) in Schulter-Wälzlagern (4, 5) gelagert ist und die Schulter-Wälzlager (4, 5) vermittels Lagerbuchsen (7) um jeweils einen Mittel­ punkt (P) der Kugelscheiben (17, 25), die mit einem entsprechenden Pfannenteil (18, 21) des Lagerschildes (2, 3) zusammenwirken, bewegbar in den Lagerschildern (2, 3) aufgenommen sind.

10. Elektromotor nach Anspruch 9 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchsen (7) in der zur Längsrichtung der Motorwelle (1) verlau­ fenden zylindrischen Umfangsfläche zu einer im Bereich des größten Querschnittes (D) die Lagerbuchse (7) erfas­ senden Aufnahme (9) des Lagerschildes (2, 3) einen Spalt aufweisen.

11. Elektromotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahme (9) im Bereich des größten Quer­ schnittes (D) der Lagerbuchse (7) eine Nut (10) auf­ weist, in der ein O-Ringelement (13) und ein Führungs­ ring (27) aufgenommen ist, die den unter Anspruch 10 beschriebenen Spalt zwischen Lagerbuchse (7) und dem Lagerschild (2, 3) unterbrechen.

12. Elektromotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich­ net, daß das Pfannenteil (21) auf der Loslagerseite mit Federn (22) abgestützt wird.