DE2016802A1 - Lageranordnung mit einer in einer zylindrischen Bohrung angeordneten Lagerbuchse - Google Patents

Description

8256-70/H

F 20 456

U.S. Ser. Ho. 814.253

filed April 8, 1969

ROTRON INCORPORATED

Haebrouck Lane

Woodstock, New York 12498/V.St.A.

Lageranordnung mit einer in einer zylindrischen Bohrung angeordneten Lagerbuchse

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere für einen Elektromotor, mit einer in einer zylindrischen Bohrung eines Tragteils angeordneten Lagerbuchse, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung und die eine zentrale Bohrung zur Aufnahme einer Welle enthält, und mit einer Einrichtung zur elastisohen, gegen Verdrehung gesicherten Halterung der Buchse in der Bohrung des Tragteils.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Halterung eines Buchsenlagers in einem kleinen Elektromotor.

Itir einen kleinen Elektromotor eignet sioh ein Buchsenlager aus gesintertem Metall, wie z. B. Bronze, besonders gut, weil es leicht herstellbar ist, Selbstsohmierungseigenschaften besitzt und preiswert ist. Wie in der Ü.S^„-Patentschrift 3.387.151 beschrieben ist, kann die Porösität des gesinterten Werkstoffs zur Bildung von Schmierraittelkreislaufpfaden im Lager ausgenutzt werden· Das Lager erhält dadurch eine extrem lange Lebensdauer

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und wird "beständig geschmiert.

Das aus der erwähnten Patentschrift "bekannte Motorlager besitzt nicht nur ein ausgezeichnetes Schmiersystem, sondern vermeidet auch zwei Machteile, die sonst bei gesintertem Bronzelager auftreten. Da dieser Werkstoff relativ brüchig ist, sind daraus hergestellte Lager besonders anfällig für eine schnelle Abnutzung bei hohen Temperaturen oder Spitzenbeanspruchungsspannungen infolge von Pluehtungsfehlern der Welle. Bei der aus der erwähnten Patentschrift bekannten Lageranordnung wird die Lagerbuchse mit zwei O-Ringen in dem das Lager tragenden Motorteil derart bündig befestigt, daß die Buchse in einem Abstand vora Motor eis en angeordnet ist und nicht mit ihm in Berührung oteht, aber keine Relativdrehung zwischen ihnen möglich ist. Weil die Nachgiebigkeit der O-Ringe eine I¹ ehlausrichtung zwischen der V/elle und der Lagerbuchse bis zu einem gewissen Grad zuläßt, werden hohe Spitsünbeanspruchungsspannungen auf ein Minimum herabgesetzt und die Lebensdauer des Lagers verlängert. Gleichzeitig verringert der Spalt zwischen der Lagerbuchse und dem Motoreisen den Wärmeübergang vom Motor zum Lagerwerkstoff, wodurch ebenfalls die Lagerlebensdauor verlängert wird»

Diese Vorteile haben in Verbindung mit den relativ geringen Kosten des gesinterten Lagerwerkstoffs selbst den Anwendungsbereich solcher Lager wesentlich erweitert. Dennoch wurden sie bisher in vielen Rillen deshalb nicht verwendet, weil es sohwierig ist, die Lagerbuchse dagegen zu sichern, dai3 sie aus ihrem Halteteil durch die im Betrieb auftretenden Axial- oder Schubkrafte herausgedrückt wird. Daa Erfordernis dieser Sicherung bereitet häufig unüberwindbare Hör--» stellungsschwierifkeiten oder führt au einer solohen Kost ens teigorung, daß andere Arten von Lagern wie Kugellager, Rollenlager w"w, von der Koatenseito her konkurrenzfähig werden·

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BAD ORIGINAL

Die Erfindung verbindet das aus der erwähnten Patentschrift bekannte Prinzip des elastisch montierten Buchsenlagers mit der Verwendung eines Haltegliedes in Form einer Federklemme. Beide Merkmale zusammen "bilden eine einfache, zuverlässige und preisgünstige Einrichtung zum Festhalten der Lagerbuchse in ihrem Halteteil. Mittels der O-Ringe, wie sie aus der erwähnten Patentschrift bekannt sind, wird die lagerbuchse gegen eine Drehung relativ zur Motoranordnung festgehalten. Gegen eine Axialbewegung relativ zur Motoranordnung wird sie dagegen durch eine elastische Federklemme gesichert, die eine gewellte Form besitzt und in miteinander fluchtende Ringnuten in der Außenfläche des Lagers bzw. in der inneren Bohrung der Motoranordnung eingreift. Wenn die Lagerbuchse in die Motorbohrung eingesetzt wird, v/erden die Wellen der Federklemme teilweise in der Hut -um den Umfang der Buchse flach gedrückt, so daß sie in die bohrung gleit en kann. Wenn die Nuten in der Buchse und in der Motorbohrung miteinander fluchten, federt die Halteklemme nach außen in die Nut in der Motorbohrung hinein, so daß die Wellenberge bzw. Wellentäler in die miteinander fluchtenden Nuten in der Motoranordnung bzw. in der Buchse eingreifen. Dadurch wird die Buchse fest gegen eine Axialbewegung in die Motorbohrung hinein oder aus ihr heraus verriegelt. Der axiale Bewegungsspielraum wird dabei lediglich durch den Spielraum zwischen der Federklemme und den Seiten der jeweiligen Rillen bestimmt.

Durch die Kombination des Merkmals der elastisch gehalterten Lagerbuchse mit dem Axialhaltering in Form der Federklemme wird eine Sinterlageranordnung geschaffen, die vor schnellem Verschleiß bewahrt wird und zugleich von einfacher und preisgünstiger Konstruktion ist.

In Verbindung mit der Zeichnung soll die Erfindung nun an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert

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■werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Elektromotor mit der Lageranordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Ebene 2-2 gemäß Fig. 1, welcher die lage der als A::ialhaltering wirkenden lederklemme nach der Hontage zeigt.

Der die Lagermontageanordnung gemäß der Erfindung enthaltende, in Pig. 1 im Querschnitt dargestellte Elektromotor ist vom sogenannten "Umkehrtyp", d. h. der feldabhängige Teil des Läufers 10 befindet sich außerhalb des das Feld erzeugenden Ständers 12. Selbstverständlich eignet sich die Lageranordnung gemäß der Erfindung auch für anders aufgebaute Motoren.

Der Ständer 12 enthält eine im wesentlichen flache Endplatte 14. Auf der einen Seite dieser Platte sind die Ständerbleche und Ständerwicklungen montiert, die in ihrer Gesamtheit mit 16 bezeichnet sind. Bei Motoren dieser Art enthält die Ständeranordnung üblicherweise eine Mehrzahl von ringförmigen Stahlblechen, die als "Ständereisen" oder iJtänderpaket bezeichnet werden, und eine oder mehrere durch Wechselstrom erregte, mit dem Ständerpaket verbundene Wicklungen zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes. Wie in Pig. 1 zu sehen ist, sind das Ständerpaket und die Wicklungen konzentrisch zu der Endplatte 14 auf ihrer einen Seite montiert. Die Wicklungen sind vorzugsweise in einer isolierenden Kunststoffmasse eingeschlossen. Die Ständeranordnung 16 kann an der Endplatte 14 angekittet oder auf andere Weise derart starr befestigt sein, daß ihre Mittelbohrung 17 konzentrisch zu einer Mittelöffnung 15 der Endplatte liegt.

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Der Läufer 10 enthält In üblicher Weise ein Blechpaket 20, das mit Längsschlitzen (nicht dargestellt) versehen ist, in welche die mit dem von der Ständeranordnung 16 erzeugten umlaufenden Magnetfeld zusammenwirkenden Leiter eingelegt sind. Bei der dargestellten Konstruktion sind die Leiterstangen im Läuferpaket 20 aus leitendem Metall wie z. B, Aluminium einstückig mit dem Endring 22 und einem Habenteil 24 gegossen. Letzterem ist eine konzentrische, sich axial erstreckende Nabe 26 angeformt, in der konzentrisch eine Motorwelle 28 gehalten ist.

Die Lageranordnung umfasst eine Lagerbuchse 30, die vorzugsweise aus einem gesinterten Metallwerkstoff wie z. B. Bronze besteht, dessen Poren in der Lage sind, einen beständigen Vorrat an Schmiermittel zu halten. Der Außendurchmesser der Buchse 30 1st kleiner als der Durohmesser der Bohrung 17 in der Ständeranordnung 16, so daß dazwischen ein radialer Spalt besteht. Die Axialbohrung in der Buchse ist so bemessen,, daß die Welle 18 in ihr gelagert ist. An jedem Ende weist die Lagerbuchse 30 eine Stufe bzw, eine ringförmige Schulter 32 auf. An einer mittleren Stelle zwischen ihren Enden lot in die Lagerbuchse eine periphere Ringnut 34 eingeformt. Die Schultern und die Hut sind so bemessen, daß sie weiter unten näher erläuterte O-Ringe bzw. eine Halteklemme aufnehmen können. In die Wand der Bohrung 17 ist eine v/eitere Ringnut 36 eingeformt, die, wenn sie mit der Ringnut 34 in der Buchse fluchtet, eine ringförmige Kammer zur Aufnahme der Halteklemme bildet.

Die Lagerbuchse wird in der 3tänderanordnung duroh die kombinierte Wirkung der elastischen O-Ringe 33 und der Halteklemme 38 gehalten. Wie In der Belohnung angedeutet ist, beeitzen die 0-Ringe 33 einen solohen Durohmesser, daß sie dann, wenn sie nach dem Einsetzen der Lagerbuchse in

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die Ständerbohrung auf den Schultern 32 der Buchse angeordnet sind, sowohl ander Buchse wie auch am Ständer mit einer solchen Reibungskraft anliegen, daß die Buchse gegen eine Drehung relativ zum Ständer gesichert ist. TIm die wirksame Länge der Bohrung zu verlängern, ist angrenzend an die an der Bndplatte 14 befestigten Wicklungsenden innerhalb der Ständeranordnung fest eine Hülse 35 gehalten, die vorzugsweise aus Metall besteht und den gleichen Innendurchmesser wie die Ständerbohrung besitzt. Der in Pig. 1 rechte O-Ring 33 wird dadurch zwischen der Lagerbuchse und der Verlängerungshülse 35 gehalten.

Zur Sicherung der Lagerbuchse gegen eine Axialbewegung bezüglich der Ständeranordnung dient die gewellte Federhalteklemme 38. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Klerame 38 ein dünner, flacher Streifen aus Federwerkstoff wie z. B. Stahl, der gewellt und so gewalkt worden ist, daß Wellenberge 38a und Wellentäler 38b entstanden sind. Wenn die Halteklemme um die Lagerbuchse heruragewlkkelt und innerhalb der fluchtenden Ringnuten 34, 36 angeordnet worden ist, greifen die Wellenberge zwischen die Wände der Ringnut 36 und die Wellentäler zwischen diejenigen der Ringnut 34 ein. Wenn die Halteklemme derart montiert ist, ist offensichtlich die axiale Relativbewegung zwischen der Lagerbuchse 30 und der Standeranordnung 16 auf das Spiel swisohon der Breite der Halteklemme und derjenigen der Ringnuten beschränkt. Dieses Spiel kann ohne vreiteres auf einigen Hundertstel eines Millimeters gehalten weniun,

Die fedorndo Halteklemme iut ao geformt, daß in ihrer freien Lage ihre größte radiale Abmessung etwas größer ist als die miteinander fluchtenden Nuten, in die 3ie eingesetzt werden soll. Beim Einbau der Lagerbuchse in

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BADORtGINAL

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den Ständer wird die Klemme 38 in die Ringnut 34 der Buchse eingesetzt und letztere dann durch ein Trichterwerkzeug in die Bohrung 17 gebracht. Der Trichter bewirkt, daß die Klemme in der Ringnut 34 in der Buchse zusammengedrückt wird. Sie wird dort gehalten, bis die Lagerbuchse so weit eingeführt ist, daß die Ringnut 34 mit der Ringnut 36 in der Ständeranordnung fluchtet. Dann kommt die Klemme frei und kann sich so weit ausdehnen, wie es die Ringnut 36 zuläßt. Me Lagerbuchse und der Ständer sind nun miteinander verriegelt. Wenn sie in ihre Ringnuten eingesetzt ist, wird die Halteklemme vorzugsweise unter einer gewissen radialen Kompression gehalten, so daß sie dazu beiträgt, die Lagerbuchse in der Ständerbohrung zu zentrieren.

Zum Zusammenbau der Ständer- und Läuferteile des Motors werden Druckunterlagescheiben 42 über die Welle 28 gegen die Habe 26 geschoben. Dann wird die Welle in die Axialbohrung der Lagerbuchse eingeführt, und über das hervortretende Ende der Welle wird die erforderliche Anzahl von weiteren Druokunterlagescheiben 44 geschoben, so daß an den entsprechenden Stellen Schublagerflächen gebildet werden. Schließlich läßt man in eine Nut am Ende der Welle einen Haltering 46 einschnappen, der die Anordnung zusammenhält. Es versteht sich, daß die Anzahl und Dicke der Druckunterlagescheiben 42 und 44 so gewählt wird, daß unter Berücksichtigung der Maße der Welle und der Lagerbuchse das gewünschte Axialspiel eingehalten wird.

Abschließend wird die Mittelöffnung in der Hülse 35 mit einem Kunststoffstöpsel 48 verschlossen, der das Eindringen von Schmutz und Staub in die Lageranordnung und das Austreten des Schmiermittels aus der Lageranordnung verhindert.

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BAD OR$W^O CAS

• Die kombinierte Anordnung aus den O-Ringen 33 "und der Halteklemme 38 sichert also die Lagerbuchse 30 innerhalb der Ständerbohrung 17 fest sowohl gegen Verdrehung als auch gegen eine Axialbewegung. Gleichzeitig schaffen aber auch die relativen Abmessungen der jeweiligen Teile eine Elastizität, durch welche Schwingungen absorbiert und bis zu einem gewissen Grad KLuchtungsfehler der Welle und des Lagers kompensiert werden. Außerdem verringert der radiale Spalt zwischen der Bohrung 17 und der Lagerbuchse 30 einen Temperaturanstieg in der Buchse und trägt dadurch zur Verlängerung ihrer Lebensdauer bei.

Selbstverständlich eignet sich die Erfindung auch für Motoren mit einer anderen als der dargestellten Kons-feuktion. Beispielsweise kann die oben beschriebene Lageranordnung für die allgemein gebräuchlichen Motoren verwendet werden, bei denen die Lagerbuchse um eine feststehende Welle rotiert. In jedem lall hindert die Halteklemme 38 die Buchse an einer Axialbewegung im Halteteil, während die elastischen O-Ringe die Buchse in einem Abstand von der Motorkonstruktion halten, um die Wärmeübertragung zwischen ihnen auf ein Minimum herabzusetzen und ein solches Maß an Elastizität einzuführen, daß Vibrationen weitgehend vermieden und Fluchtungsfehler kompensiert werden· Es versteht sich auch, daß die Lageranordnung gemäß der Erfindung nicht nur für Elektromotoren geeignet ist.

Kurz zusammengefasst, schafft die Erfindung also eine Be~ festigungsanordnung für ein gesintertes Buohsenlager vorzugsweise in einem Elektromotor. Der Durchmesser einer Bohrung in der Motoranordnung ist etwas größer als der Außendurohmesser des Lagers. Das Lager wird an jedem Ende von einem bündig eingepassten elastischen O-King verdrehungsfest gehalten. Gegen eine Axialbewegung wird die Lagerbuchse in der Bohrung von einer gewellten Halte-

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feder gesichert, die in miteinander fluchtende Ringnuten eingreift, welche in der Bohrung und um die Buchse vorgesehen sind.■

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Jf^ YUlHQ

Claims (5)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   lageranordnung, insbesondere für einen Elektromotor, mit einer in' einer zylindrischen Bohrung eines Tragteils angeordneten lagerbuchse, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung und die eine zentrale Bohrung zur Aufnahme einer V/elle enthält, und· mit einer Einrichtung sur elastischen, gegen Verdrehung gesicherten Halterung der Buchse in der Bohrung des Tragteils, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glied (38) vorgesehen ist, welches in miteinander fluchtende Arretierungsteile (34,36) in der Wand der Bohrung (17) des Tragteils (16) und im Umfang der Lagerbuchse (30) eingreift und dadurch die Buchse gegen eine Axia!bewegung in der Bohrung sichert.
2. 2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur elastischen Halterung und. Drehsicherung mehrere im Abstand voneinander angeordnete O-Ilinge (33) au3 gummiartigem Werkstoff umfaßt, die bündig in den ringförmigen Spalt zwischen der Lagerbuchse (30) und der Bohrung (17) de3 Tragteils (16) eingepasst sind.
3. 3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Lagerbuchse (30) an Jedem Ende eine ringförmige Schulter (32) zur Aufnahme je einee 0-llinges (33) aufweist.
4. 4. Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsteile Ringnuten (34,36) praktisch gleicher Breite und Tiofo aind oder enthalten, welche in die Wand der Bohrung (17) bzw. den Umfang dar Buoiise (30) eingoforot aind, daß daa in

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   diese Ringnuten eingreifende Glied eine wellenförmige Federklemme (38) ist oder aufweist, die so breit ist, daß sie mit einem bestimmten Spiel in die Ringnuten passt, und deren Länge annähernd gleich der TJmfangslänge der Ringnuten ist und daß die Wellenberge und Wellentäler der Federklemme in der jeweiligen Ringnut gehalten sind, so daß bis auf das gewählte Spiel die Axialbewegung zwischen dem Tragteil und der Buchse beschränkt ist.
5. 5. Lageranordnung zur Befestigung in einer Bohrung in einer Haltekonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerbuchse vorgesehen ist, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung und die eine ZBntrale _m Bohrung zur Aufnahme einer Welle aufweist, daß die Buchse ferner an jedem Ende um ihren äußeren Umfang eine ringförmige Schulter und zwischen diesen Enden eine ringförmige Umfangsnut aufweist, daß zwei O-Ringe aus elastomerera Werkstoff vorgesehen sind, welche bündig zwischen die entsprechenden Schultern und die Bohrung in der Haltekonstruktion eingepasst werden können, um die Buchse gegen eine Verdrehung in der Bohrung zu sichern und eine Elastizität zwischen diesen Teilen zu schaffen, und daß eine gewellte Federklemme vorgesehen ist, welche von der ringförmigen Hut aufgenommen werden kann und sowohl in diese Nut als auch in eine mit ihr fluchtende Nut in der Wand der Bohrung eingreift, so daß sie die Buchse gegen eine Axialbewegung in der Bohrung festhält.

   6, Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse aus gesintertem Metallwerkstoff besteht.

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   7· Lageranordnung für einen Elektromotor mit Läufer- und Ständerteilen, von denen der eine Teil eine Bohrung *ur Aufnahme der Lageranordnung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerbuchse aus gesintertem Metall vorgesehen ist, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung in dem einen Teil und die eine zentrale Bohrung zur Aufnahme einer Welle "besitzt, die vom anderen Teil getragen wird, daß die Buchse ferner an jedem Ende um ihren Außenumfang eine ringförmige Schulter und zwischen diesen Enden eine ringförmige Umfangsnut besitzt, daß ein Paar von O-Ringen aus elastomercm Werkstoff vorgesehen sind, die bündig zwischen die entsprechenden Schultern und die Bohrung in dem einen Teil eingesetat werden können, um die Buchse gegen eine Verdrehung in der Bohrung zu sichern und eine Elastizität zwischen ihnen zu schaffen, und daß eine gewellte Federklemme vorgesehen ist, welche von der ringförmigen Hut aufgenommen werden kann und sowohl in diese Nut als auch in eine mit ihr fluchtende Hut in der Wand der Bohrung eingreift, so daß sie die Bucliee gegen eine Axialbewegung in der Bohrung festhält.

   8· Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bohrung enthaltende Teil der Ständer ist.

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