DE19804328A1

DE19804328A1 - Axiale Fixierung eines eine Welle aufnehmenden Wälzlagers

Info

Publication number: DE19804328A1
Application number: DE19804328A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Koplin; Henning Fasterding; Walter Csicser; Peter Skala
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-12

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer axialen Fixierung eines eine Welle aufnehmenden Wälzlagers nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der EP 0 259 242 ist es beispielsweise bekannt, ein Wälzlager axial dadurch zu fixieren, daß an dessen Außenring ein speziell geformter federnder Ring angeordnet wird, der eine tiefe Einbuchtung aufweist, mit welcher er über den Außenring greift und sich mit seinem Außenrand an einer Gehäusewandung abstutzt. Ein derartiger Federring ist relativ kompliziert und für in Großserie hergestellte Maschinen ungeeignet, da auch die Montage der Wälzlagerfixierung mittels dieses Federringes umständlich ist. Ferner muß für die Einbuchtung des Federringes oberhalb des Lagers ausreichend Platz vorhanden sein.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße axiale Fixierung eines eine Welle aufnehmenden Wälzlagers mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie einfach und preiswert ist, insbesondere dadurch, daß im Handel erhältliche Elemente bzw. Normteile verwendbar sind, deren Montage ebenfalls sehr einfach ist. Damit gelingt es, eine spielfreie Axiallagerung z. B. des Läufers einer Elektromaschine zu bewerkstelligen. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung.

Zeichnung

Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines Generators, Fig. 2 eine Teilansicht (Schnitt) nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 eine Einzelheit nach Fig. 1, die Fig. 4 bis 10 Abwandlungen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bzw. 2 in Teilansichten, dabei Fig. 7 eine Einzelheit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Drehstrom-Generator für Kraftfahrzeuge im Schnitt, dessen Gehäuse im wesentlichen aus zwei Gehäuseteilen 10 und 11 besteht. Diese sind durch Schrauben 12 zusammengehalten. Etwa in der Gehäusemitte befindet sich der Ständer 14 und radial innerhalb desselben der Läufer 15 mit Wicklung 16. Auf der linken Seite des Generators, d. h. im Gehäuseteil 10, ist eine Nabe 18 ausgebildet, in der ein Kugellager 19 angeordnet ist, in welchem der linke antriebsseitige Teil der Läuferwelle 20 gelagert ist. Der rechte Teil der Läuferwelle ist in einem schwächer ausgebildeten Kugellager 21 gelagert, welches in einer Nabe 23 des Gehäuseteils 11 angeordnet ist. An das Gehäuseteil 11 schließen sich einige weitere, etwa scheibenförmig ausgebildete Teile an, z. B. ein Plus-Kühl körper 24 und ein Minus-Kühlkörper 25 eines Gleichrichters, welche zusammen mit einer Schutzkappe 26 am Gehäuseteil 11 befestigt sind. Am äußeren, rechten Ende der Läuferwelle 20 befinden sich zwei Schleifringe 29, 30, an denen Kohlebürsten eines Bürstenhalters 31 anliegen. Auf die zuletzt genannten Teile ist nur kurz eingegangen, da sich nicht erfindungswesentlich und im übrigen üblich sind.

Während das antriebsseitige Kugellager 19 mittels einer Lagerplatte 32 in der Nabe axial festgelegt ist, müssen Fertigungstoleranzen und Temperaturdehnungen zwischen den Lagerstellen der Welle 20 an der rechten Lagerstelle aufgenommen werden.

Wesentlich dafür ist die Lagerung des rechten, bürstenseitigen Kugellagers 21. Hierzu sei auf die Fig. 2 und 3 verwiesen, wobei die Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Lagerung des Kugellagers 21 nach Fig. 1 zeigt. In der Lagerbohrung 23A der Nabe 23 des Gehäuseteils 11 befindet sich ein sogenannter Einpaßring 33, der von der Innenseite des Gehäuses eingesteckt ist und an der Außenwand der Bohrung 23A anliegt. Der Außenring 21A des Kugellagers 21 berührt die Innenwand des Einpaßrings 33, der etwas über den Außenring in Richtung zum freien Ende der Welle hinaussteht. Der Innenring 21B des Kugellagers 21 sitzt auf der Läuferwelle 20 fest, an deren Ende auch die Schleifringe 29, 30 zu erkennen sind. Auf den Außenring 21A des Kugellagers 21 drücken elastische Elemente in Form von drei Wellfedern 35 bis 37, wobei die erste Wellfeder 35 mit ihrer gewölbten Seite gegen den Außenring 21A des Kugellagers drückt, die zweite Wellfeder 36 mit ihrer Wölbung in die entgegengesetzte Seite zeigt und sich hier mit ihrer Außenwölbung an der Außenwölbung der dritten Wellfeder 37 abstützt. Die Wellfedern sind einstückig aus einem mit drei Windungen hochkant gewickelten Federband hergestellt und drücken über die Kugeln 38 spielfrei die linke Schulter 21C des Innenrings 21B unter Vorspannung an eine Ringschulter der Läuferwelle 20. Die Vorspannung wird erzeugt durch eine Federscheibe 39, wie sie in Fig. 3 in Ansicht dargestellt ist. Sie hat eine größere Anzahl von sich radial nach außen erstreckenden Krallen 40, die sich bei der Montage des Kugellagers und der Wellfedern mit dem Einsetzen der Federscheibe 39 selbsttätig in die Wand der Bohrung 23A hineindrücken. Beim Einschieben der Federscheibe 39 werden die Krallen, die nach außen zeigen, federnd etwas nach innen gebogen, während sie sich, wenn die Teile montiert sind, in die Wand verkrallen. Dies geschieht natürlich insbesondere dann, wenn eine Kraft das Kugellager 21 nach außen drücken sollte. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß sich in der Läuferwelle 20 im Bereich des Kugellagers 21 und der Schleifringe 29, 30 zwei Längsnuten 42, 43 befinden, durch welche von den Schleifringen kommende Kontaktschienen 44, 45 für die Stromversorgung der Erregerwicklung 16 unter der Lagerstelle hindurchgeführt sind. Diese sind ebenso wie die Schleifringe 29, 30 in einem Isolierkörper 22 verankert bzw. eingebettet.

Es sind eine große Anzahl von Variationen für die axiale spielfreie Lagerung des Kugellagers 21 denkbar. So zeigt z. B. die Fig. 4 eine Ausführung, bei welcher nur eine Wellfeder 35 sowie eine Federscheibe 39 verwendet werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 treten als elastische Elemente anstelle der Wellfedern eine größere Anzahl von Tellerfedern 47, die in zwei Paketen gestapelt einander entgegengerichtet sind und wobei die axial innenliegenden, gegen den Außenring des Kugellagers drücken. Es wird nun eine andere Federscheibe verwendet, sie trägt die Bezeichnung 49 und hat einen innenliegenden Bund 49A, an dem die Innendurchmesser der Tellerfedern anliegen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 verwendet nur eine einzige Federscheibe 51, die wie die Federscheibe 39 radial nach außen weisende Krallen 52 hat, jedoch auch axial nach innen gebogene Krallen 53, die wiederum als elastisches Element auf den Außenring 21A des Kugellagers 21 drücken.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 verwendet wiederum die Federscheibe nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, die nun aber mit ihrem innenliegenden Rücken über einen Dämpfungsring 55 als elastisches Element auf den Außenring des Kugellagers drückt. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt der Einpaßring 33.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 9 und 10 wird ein etwas anderes Prinzip für die axiale Sicherung des Kugellagers 21 angewandt. Hier erstreckt sich ein Einpaßring 57 ebenfalls axial über den Außenring 21A hinaus, ist dann jedoch radial abgewinkelt und erstreckt sich mit seinem Bereich 57A über die Stirnseite des Außenrings. Auf diesen abgewinkelten Bereich 57A des Einpaßrings 57 drückt nun die Federscheibe 39.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 weist eine gewisse Ahnlichkeit mit dem vorhergehenden auf, jedoch mit dem Unterschied, daß der Einpaßring - jetzt mit 59 bezeichnet - einen axialen Federring 59B mit nach außen abstehenden Krallen 59A aufweist, die sich in die Bohrungswand 23A verkrallen.

Claims

1. Axiale Fixierung eines eine Welle (20) aufnehmenden Wälzlagers (21), das mit seinem Außenring (21A) in einer Lagerbohrung (23A) vorzugsweise einer elektrischen Maschine aufgenommen ist und mit seinem Innenring (21B) an einer Wellenschulter (20A) der Maschinenwelle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Fixierung des Wälzlagers (21) eine Federscheibe (39, 49, 51) dient, die über ein vorzugsweise elastisches Element (35-37; 47; 53; 55; 57; 59A) gegen den Außenring des Wälzlagers drückt und sich selbsthemmend an der das Wälzlager aufnehmenden Bohrung (23A) verkeilt.

2. Fixierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenring (21B) des Wälzlagers (21) mindestens eine federnde Scheibe (35 bis 37) anliegt, an welche sich die mit radial nach außen weisenden Krallen (40) versehene Federscheibe (39, 49) anlegt.

3. Fixierung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Wälzlager anliegenden, federnden Elemente Wellfedern (35 bis 37), Tellerfedern (47) oder Federzugen (53) der Federscheibe (51) sind.

4. Fixierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (51) sich radial nach außen erstreckende Krallen (52) sowie sich in axialer Richtung erstreckende Vorsprünge (53) hat, welche sich elastisch gegen den Außenring des Kugellagers legen.

5. Fixierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Federscheibe (39) und dem Außenring (21A) des Kugellagers ein Dämpfungsring (55) liegt.

6. Fixierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenring (21A) des Wälzlagers und der diesen aufnehmenden Bohrung (23A) ein Einpaßring (33) liegt, der sich mindestens über die gesamte Länge des Außenrings erstreckt.

7. Fixierung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpaßring (57) einen Ringrand (57A) aufweist, welcher sich teilweise über die Stirnseite des Wälzlagers erstreckt und daß sich an diesem Ringrand die Federscheibe (39) anliegt.

8. Fixierung nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einpaßring (50) radial nach außen gerichtete Krallen (59A) aufweist, welche sich an der Wand der Bohrung (23A) verkeilen.

9. Fixierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine ein Drehstrom-Generator für Kraftfahrzeuge ist.