DE19930357C2 - Verfahren zur Herstellung einer Lageraufnahme eines gegossenen Gehäuseteiles für einen elektrischen Motor - Google Patents

Abstract

Die Lageraufnahme betrifft ein aus Leichtmetall gegossenes Gehäuseteil für einen elektrischen Motor, wobei das Gehäuseteil eine Endwand mit der gegossenen Lageraufnahme für ein die Antriebswelle des Motors stützendes Wälzlager umfaßt. Die Lageraufnahme umfaßt eine zylindrische, mit einer inneren Umfangsnut versehene Ausnehmung für das Wälzlager und die Umfangsnut ist zum Abstützen von elastischen, an dem Wälzlager zur Anlage kommenden Haltemitteln vorgesehen. Aus Gründen der verbilligten Herstellung ist die Umfangsnut durch Gießen an dem gehäuseinneren Randbereich der zylindrischen Ausnehmung vorgesehen und weist auf ihrer dem Rotor des Motors zugekehrten Seite eine aus dem gehäuseinneren Randbereich geformte Seitenwand auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageraufnahme eines aus Leichtmetall gegossenen Gehäuseteils für einen elektrischen Motor, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gehäuse für elektrische Motoren werden im unteren Leistungsbereich bis etwa 20 KW aus Leichtmetall im Druckgießverfahren hergestellt. Leicht­ metall hat neben der Gewichtsreduktion die Vorteile der besseren Ober­ flächengüte, der geringeren Fertigungskosten und ist nicht so spröde wie Grauguß. Es hat aber den Nachteil der großen Wärmedehnung, die etwa doppelt so groß ist wie bei Grauguß oder Stahl.

Durch verbesserte Gießverfahren ist es heute nicht mehr erforderlich, die mitgegossenen Lageraufnahmen in der Endwand von aus Leichtmetall gegossenen Gehäusen für elektrische Motoren mechanisch zu bearbeiten, so daß ein Wälzlager für die Abstützung der Antriebswelle des elektrischen Motors direkt an der gegossenen Fläche der Lageraufnahme anliegt. Weil jedoch im Motorbetrieb aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen Wälzlager und Lageraufnahme axiales und radiales Spiel auf­ treten kann und störende Laufgeräusche von der Lageraufnahme ausge­ hen können, ist es üblich, in der Sitzfläche der Lageraufnahme eine Um­ fangsnut durch eine spangebende Drehbearbeitung einzustechen, wo­ durch erhebliche zusätzliche Fertigungskosten bedingt sind, zumal diese Bearbeitungsstelle bei der Drehbearbeitung nicht einsehbar ist. In die Umfangsnut werden elastische Halte- und Dämpfungsmittel eingelegt, um bei Motorbetrieb das erwähnte Spiel auszugleichen und die Laufgeräu­ sche zu dämpfen.

In der DE 196 02 895 A1 ist eine Lageraufnahme in einem Lagerschild beschrieben, in die ein Kugellager eingesetzt ist. Das Kugellager ist in der Lageraufnahme vertieft in dem Lagerschild vorgesehen und dadurch axial gesichert, dass von dem Lagerschild um den offenen Rand der Lagerauf­ nahme herum Material teilweise abgetrennt und radial einwärts so weit gebogen ist, dass es das Kugellager direkt berührt. Zwar ist durch diese Konstruktion eine gewisse axiale Sicherung des Kugellagers in dem Lager­ schild gegeben, jedoch ist durch diese Konstruktion kein axialer Spielaus­ gleich und keine Laufgeräuschdämpfung im Bereich des Kugellagers gegeben, welche Vorteile erzielt werden, wenn z. B. ein an dem Kugellager anliegendes, flexibles Haltemittel in einer Aufnahmenut der Lagerauf­ nahme verwendet wird. Eine Aufnahmenut fehlt jedoch in dieser Lagerauf­ nahme. Des Weiteren erfolgt die teilweise Materialatrennung und dessen Umbiegung am offenen Rand der Lageraufnahme durch ein ringförmiges Schneidwerkzeug, das in Berechnung, Herstellung und Einstellung sehr genau sein muss, was einen erhöhten Konstruktionsaufwand bedeutet. Trotzdem kann eine genaue und sichere Positionierung des Kugellagers in der Lageraufnahme in der Regel nicht gewährleistet werden, weil die genaue Arbeitsweise des Schneidwerkzeuges von der Fertigungstoleranz des Lagerschildes und dessen Lageraufnahme abhängig ist.

Eine weitere Lageraufnahme für einen Elektromotor ist in der DE 38 30 386 A1 beschrieben. Diese Lageraufnahme ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem starren Ringteil und aus einem elastischen Ringteil, wobei beide Ringteile formschlüssig ineinandergreifen, das eine Ringteil mit einem Lagerschild verbunden ist und das andere Ringteil ein Wälzlager oder ein Gleitlager für die Motorwelle aufnimmt. Diese Konstruktion er­ möglicht zwar einen Lagerspiegelausgleich und eine Laufgeräuschdämp­ fung von Wellenlager und Welle, ist jedoch sehr teuer in der Fertigung und hat wegen des elastischen Materials des einen Ringteil eine verringerte Lebensdauer und ist nicht so hoch belastbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das einleitend erwähnte Her­ stellungsverfahren für die Lageraufnahme so zu verbessern, daß die Ferti­ gungskosten für die Herstellung der Lageraufnahme beträchtlich gesenkt sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine Lagerauf­ nahme für einen Elektromotor ist deren Ausbildung und Herstellung kosten­ günstiger möglich als bisher. Es ist keinerlei spangebende Bearbeitung der Lageraufnahme erforderlich, um die Umfangsnut in der Lageraufnahme herzustellen. Es entfällt somit eine Einstechdrehbearbeitung in der Sitzfläche der Lageraufnahme mittels eines Einstechwerkzeuges auf einer Drehbank; statt dessen wird die Ringnut zum einen Teil bereits beim Gießen des ge­ samten Gehäuses mitgegossen und zum anderen Teil ist nur eine gewisse plastische Verformung eines Teils des freien Randes der Lageraufnahme zur Bildung einer Nutseitenwand erforderlich, um eine Umfangsnut zum Aufnehmen eines Spiel ausgleichenden Haltemittels, das auch Geräusche dämpfen kann, zu vervollständigen. Der Arbeitsgang des plastischen Verformens ist wesentlich schneller und einfacher durchführbar als das spangebende Eindrehen einer Nut mittels eines Drehwerkzeuges auf einer Drehbank. Einige wenige, stellenweise oder abschnittsweise Umbiegear­ beitsgänge mittels eines einfachen Drückwerkzeuges reichen für das Umbiegen von Randmaterial der gegossenen Nabe aus, um die erwähnte Nutseitenwand herzustellen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein gegossenes Motorgehäuse,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Einzelheit X in Fig. 1 in vergrößer­ tem Maßstab,

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch das Gehäuse nach Fig. 1 mit einem Bearbeitungswerkzeug,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen fertigen Elektromotor mit ei­ nem Gehäuse nach Fig. 2 bzw. 3.

Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt ein im allgemeinen Aufbau bekanntes, aus Leichtmetall gegossenes Gehäuseteil 1 für einen elektrischen Motor. Das Gehäuseteil umfaßt hier eine vollständige Umfangswand 2, die mit Kühlrippen 3 versehen sein kann, und eine Endwand 4 mit einer zentrischen Lageraufnahme 5. Die Lageraufnahme 5 kann die Form einer hohlzylindri­ schen Nabe 6 aufweisen, wie es dargestellt ist. Die Nabe 6 weist die übli­ che zylindrische Ausnehmung 7 als Aufnahme für ein Wälzlager 20 (Fig. 4) auf, die nach dem Gießen und dem Erstarren nicht mehr spangebend bearbeitet wird, weil mit den heutigen Gießverfahren und Gießformen bereits die erforderliche Maßhaltigkeit für den Sitz des Wälzlagers in der Nabe erreicht wird.

In dem gehäuseinneren Randbereich der zylindrischen Ausnehmung 7, d. h. in demjenigen Randbereich, der dem Rotor 18 des Motors 17 zu­ gekehrt ist (Fig. 4), wird eine umfangsmäßige Aussparung 8 durch Gießen hergestellt, die sich bis zum freien Ende der Nabe 6 erstreckt. Diese Aus­ sparung 8 ist somit auf einfache Weise herstellbar und bildet bereits teil­ weise eine Umfangsnut, wobei die Wandflächen der Aussparung nach dem Gießen und Erstarren nicht mehr spangebend bearbeitet werden.

Um die spätere Fertigstellung der Umfangsnut zur Aufnahme eines Halte­ mittels zu erleichtern, kann der gehäuseinnere Randbereich der Nabe 6 mit einem axialen Ringfortsatz 9 gießtechnisch ausgebildet werden. Wie die Fig. 1 und die Fig. 2, linke Hälfte, zeigen, weist der Ringfortsatz 9 eine Dicke auf, die kleiner ist als die Dicke der übrigen Nabe 6. Dieser dünnere Ringfortsatz läßt sich leichter umbiegen als ein dickerer Nabenrandbereich oder ein Teil davon.

Die nach Fig. 1 problemlos gießtechnisch herstellbare Lageraufnahme ist der besseren Übersicht wegen in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dar­ gestellt. Man erkennt aus der linken Hälfte der Fig. 2 eine bereits teilweise hergestellte Umfangsnut 10 in Form der umfangsmäßigen Aussparung 8. Aus der rechten Hälfte der Fig. 2 erkennt man, daß der Ringfortsatz 9 der Nabe 6 radial einwärts plastisch verformt worden ist und somit eine Seiten­ wand 11 der fertigen Umfangsnut 10 bildet.

In die so gebildete Umfangsnut 10 wird ein Haltemittel 12 mit Geräusch­ dämpfungsfunktion eingelegt, das beispielsweise aus einem O-Ring aus Gummimaterial oder aus einem metallischen Toleranzring bestehen kann. Das Haltemittel hält das Wälzlager in der Nabe 6 bei eingetretenem Na­ benspiel.

Der gegossene Ringfortsatz 9 wird durch plastische Verformung zur äuße­ ren Nutseitenwand 11 umgeformt. Diese Umformung kann entlang des gesamten Umfanges des Ringfortsatzes 9 erfolgen oder auch nur stellen­ weise oder abschnittsweise. Des weiteren kann die Umformung radial einwärts auch nur so weit erfolgen, daß die Höhe der so entstehenden Nutseitenwand 11 geringer ist als die andere Seitenwand der Umfangsnut 10, die an die Sitzfläche 7 für ein in der Nabe 6 aufzunehmendes Wälzlager angrenzt.

Das Umbiegen des freien, d. h. des gehäuseinneren Randbereiches der Nabe 6 kann beispielsweise auf einfache Weise durch ein radial einwärts gerichtetes, umfangsmäßiges Umbiegen erfolgen. Hierzu zeigt Fig. 3 eine Ausführungsmöglichkeit. Ein drehbares Werkzeug 13, das beispielsweise zwei sich gegenüberliegende, schräggestellte Andrückrollen 14 aufweist, wird gemäß den Pfeilen 15 und 16 axial und drehend gegen den Ringfort­ satz 9 bewegt, so daß die Nutseitenwand 11 entsteht.

Fig. 4 zeigt einen fertig montierten elektrischen Motor 17 mit einer vor­ stehend beschriebenen Lageraufnahme 5. Der Rotor 18 des Motors ist auf einer Antriebswelle 19 drehfest montiert, die in Wälzlagern 20 und 21 abge­ stützt ist. Die Lageraufnahme 5 bzw. die hohlzylindrische Nabe 6 enthält in ihrer Umfangsnut 10 am freien Ende der Nabe das Haltemittel 12, das an dem Wälzlager 20 anliegt und dieses bei eingetretenem Lagerspiel hält. Durch das Haltemittel werden auch Lagergeräusche, die bei Motorbetrieb infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungen und eingetretenem Spiel zwischen dem Wälzlager 20 und der Nabe 6 entstehen können, gedämpft.

Außer dem topfförmigen Gehäuseteil 1 kann auch das nur in Fig. 4 ge­ zeigte, gegossene und eine Endwand bildende Gehäuseteil 25, das das Gehäuseteil 1 an seinem anderen Ende abschließt und in einer Nabe 26 das andere Wälzlager 21 für die Motorwelle 19 trägt, im Bereich seiner Nabe 26 mit der vorstehend beschriebenen Nutausbildung 10, 11 versehen sein, wie es ohne weiteres verständlich ist. Zwar ist eine solche Nutaus­ bildung nicht in Fig. 4 gezeigt, sie ist jedoch vom Schutzumfang der anlie­ genden Ansprüche miterfaßt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung einer Lageraufnahme eines durch Gießen aus Leichtmetall zu fertigenden, eine Endwand umfassenden Gehäuse­ teiles für einen elektrischen Motor, gemäß dem die Lageraufnahme in der Endwand beim Gießen des Gehäuseteiles durch Ausbilden einer hohlzylin­ drischen Nabe mitgegossen wird, derart, daß bereits die gegossene Innen­ wandfläche der Nabe nach dem Erstarren eine Sitzfläche für ein Wälzlager bildet, wobei die Nabe mit einer inneren Umfangsnut zum Abstützen eines Haltemittels versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (10) durch Gießen einer Aussparung (8) an dem gehäuseinneren Rand­ bereich der Nabe (6) vorbereitet und nach dem Erstarren durch radial einwärts gerichtetes, plastisches Verformen des gehäuseinneren Rand­ bereiches der Nabe zum Ausbilden einer wenigstens teilweisen Nutseiten­ wand (11) fertiggestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseinnere Randbereich der Nabe (6) derart gegossen wird, daß ein axialer Ringfortsatz (9) mit einer Dicke entsteht, die kleiner ist als die Dicke der übrigen Nabe, und daß der Ringfortsatz (9) nach dem Erstarren zur Ausbildung der Nutseitenwand (11) entlang seines freien Randes wenigs­ tens teilweise radial einwärts umgebogen wird.