DE2016802C3 - Lageranordnung, insbesondere für einen Elektromotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für einen kleinen EL-ktrom λογ eignet sich ein Buchsenlager aus gesintertem Metall, wie z. B. Bronze, besonders gut. weil es leicht hc itellbar ist. Selbst-Schmierungseigenschaften besitzt und preiswert ist. Wie in der US-PS 33 87 153 beschrieben ist, kann die Porosität des gesinterten Werkstoffs zur Bildung von Schmiermittelkreislaufpfaden im Lager ausgenutzt werden. Das Lager enthält dadurch eine extrem lange Lebensdauer und wird beständig geschmiert. Das bekannte Motorlager besitzt nicht nur ein ausgezeich netes Schmiersystem, sondern vermeidet auch zwer Nachteile, die sonst beim gesinterten 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 Fluchtungsfehlern der Welle. Bei der bekannten Lageranordnung wird die Lagerbuchse mit zwei O-Ringen in dem 5" das Lager tragenden Motorteil derart bündig befestigt, daß die Buchse in einem Abstand vom Motoreisen angeordnet ist und nicht mit ihm in Berührung steht, aber keine Relativdrehung zwischen ihnen möglich ist. Weil die Nachgiebigkeit der O-Ringe eine Fehlausrich tung zwischen der Welle und der Lagerbuchse bis /u einem gewissen Grad zuläßt, werden hohe Spitzenbeanspruchungsspannungen auf ein Minimum herabgesetzt und die Lebensdauer des Lagers verlängert. Gleichzeitig verringert der Spalt zwischen der Lagerbuchse und dem Motöfeisen den Wärmeübergang vom Motor zum Lagerwerkstoff, wodurch ebenfalls die Lagerlebensdauer 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 Fällen deshalb nicht verwendet, weil es schwierig ist, die Lagerbuchse dagegen zu sichern, daß sie aus ihrem Halteteil durch die im Betrieb auftretenden Axial- oder Schubkräfte herausgedrückt wird. Das Erfordernis dieser Sicherung bereitet häufig unüberwindbare Herstellungsschwierigkeiten oder führt zu einer solchen Kostensteigerung, daß andere Arten von Lagern wie Kugellager. Rollenlager usw. von der Kostenseite her konkurrenzfähig werden.

Aus der DE-PS 9 60401 ist es bekannt, eint Buchse gegen axiales Verschieben in einem metallischen Zylinder durch ein Arretierungsglied in Form eines Federringes zu sichern, der einerseits in die Zylinderwand und andererseits in den Umfang der Buchse eingreift Der Federring ist nicht radial federnd, sondern in die zugehörige Nut eingegossen, und er würde auch kein axiales Spiel zwischen der Buchse und dem Zylinder zulassen, wenn erstere nicht selbst aus elastischem Kunststoff bestehen würde.

Aus der BE-PS 5 07 373 ist bekannt, eine wellenförmige Federklemme zum axialen Sichern eines Kugellagers für eine Riemenspannscheibe zu verwenden, bei dem weder ein radiales noch ein axiales Spiel möglich ist Aus der GB-PS 10 19 475 ist schließlich auch schon eine Lageranordnung für den Läufer eines elektrischen Kleinmotors bekannt bei dem ein Kugellager von einem in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Federring gehalter, wird, der innen gegen das Kugellager und außen gegen ein Tragteil drückt Die Breite des Federringes ist geringer als die Breite der ihn aufnehmenden Ringnut Eine axiale Sicherung des Kugellagers kann und soll der Federring nicht bewirken, für den eine ihn aufnehmende Ringnut nur im Tragteil vorgesehen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung anzugeben, die eine ausreichende axiale Sicherung einer stoßempfindlichen Lagerbuchse, insbesondere aus gesintertem Metall, in der Bohrung des Tragteils gewährleistet, zugleich aber eine gewisse Bewegungsfreiheit der Buchse sovohl in radialer als auch in axialer Richtung erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

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

Vorzugsweise M das Arretierungsglied ein in Umfangsrichtung der Lagerbuchse wellenförmig verlaufender Federring, der federnd innen gegen die Lagerbuchse und außen gegen das Tragteil drückt. Der axiale Bewegungsspielraum wird hierbei lediglich durch den Abstand zwischen dem Federring und den Seiten der jeweiligen Ringnut bestimmt.

In Verbindung mit der Zeichnung soll die Erfindung nun an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Elektromotor mit der Lageranordnung gemäß der Erfindung und

Fig.2 einen Schnitt längs der Ebene 2-2 gemäß Fig. I, welcher die Lage der als Axialhaltering wirkenden Federklemme nach der Montage zeigt.

Der die Lagermontageanordnung gemäß der Erfindung enthaltende, in F i g. 1 im Längsschnitt 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 als Tragteil 16 bezeichnet sind. Bei Motoren dieser Art enihält die Ständeranordnung üblicherweise eine Mehrzahl von ringförmigen Stahlblechen, die als Ständerpaket bezeichnet werden, und eine oder mehrere durch Wechselstrom erregte, mit dem Ständerpaket verbundene Wicklungen zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes. Wie in F i g. 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. Das Tragteil 16 kann an der Endplatte 14 angekittet oder auf andere Weise derart starr befestigt sein, daß seine Mittelbohrung 17 konzentrisch zu einer Mittelöffnung IS der Endplatte liegt.

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 erzeugten umlaufenden Magnetfeld zusammenwirkenden Leiter eingelegt sind. Bei der dargestellten Konstruktion sind die Leiterstangen im Blechpaket 20 aus leitendem Metall wie z. B. Aluminium einstückig mit dem Endring 22 und einem Nabenteil 24 gegossen. Letzterem ist eine konzentrische, sich axial erstreckende Nabe 26 angeformt, in der konzentrisch eine Motorwelle 28 gehalten ist.

Die Lageranordnung enthält 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 Lagerbuchse 30 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 17 in dem Tragteil 16, so daß dazwischen ein radialer Spalt besteht. Die Axialbohrung in der Buchse ist so bemessen, daß die Welle 28 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 ist in die Lagerbuchse eine periphere Ringnut 34 eingeformt. Die Schultern und die Nut sind so bemessen, daß die weiter unten näher erläutere O-Ringe bzw. ein Arretierungsglied aufnehmen können. In die Wand der Bohrung 17 ist eine weitere Ringnut 36 eingeformt, dip. wenn sie mit der Ringnut 34 in der Buchse fluchtet, eine ringförmige Kammer z»jr Aufnahme des Arretierungsgliedes bildet.

Die Lagerbuchse wird in der Ständeranordnung durch die kombinierte Wirkung der elastischen O-Ringe 33 und des Arretierungsgliedes 38 gehalten. Wie in der Zeichnung angedeutet ist, besitzen die O-Ringe 33 einen solchen Durchmesser, daß sie dann, wenn sie nach dein Einsetzen der Lagerbuchse in die Ständerbohrung auf den Schultern 32 der Buchse angeordnet sind, sowohl an der Buchse wie auch am Ständer mit einer solchen Reibungskraft anliegen, daß die Buchse gegen eine Drehung relativ zum Ständer gesichert ist. Um die wirksame Länge der Bohrung zu verlängern, ist angrenzend an die an der Endplatte 14 befestigten Wicklungsenden innerhalb der Ständeranordnung fest eine Verlängerungshülse 35 gehalten, die vorzugsweise aus Metall besteht und den gleichen Innendurchmesser wie die Ständerbohrung besitzt. Der in Fig. 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 das Arretierungsglied 38 in Form eines wellenförmig verlaufenden Federringes. Wie in F i g. 2 dargestellt ist, ist das Arretierungsglied 38 ein dünner, flacher Streifen aus Federwerkstoff, wie z. B. Stahl, der gewellt und so gewalzt worden ist, daß Wellenberge 38a und Wellentäler 386 entstanden sind. Wenn der Federring ίο um die Lagerbuchse herumgewickelt 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 der Federring derart montiert ist,

is ist offensichtlich die axiale Relativbewegung zwischen der Lagerbuchse 30 und dem Tragteil 16 auf das Spiel zwischen der Breite des Federringes und derjenigen der Ringnuten beschränkt Dieses Spiel kann ohne weiteres auf einigen Hundertstel eines Millimeters gehalten

werden.

Das federnde Arretierungsglied Ji ist so geformt, daß in seiner freien Lage seine größte rad.ale Abmessung etwa größer ist als die miteinander fluchtenden Nuten, in die es eingesetzt werden soll. Beim Einbau der Lagerbuchse in den Ständer wird das Arretierungsglied 38 in c;o Ringnut 34 der Buchse eingesetzt und letztere dann durch ein Trichterwerkzeug in die Bohrung 17 gebracht. Der Trichter bewirkt, daß das Arretierungsglied in der Ringnut 34 in der Buchse zusammenge-

drückt wird Es wird dort gehalten, bis die Lagerbuchse so weit eingeführt ist, daß die Ringnut 34 mit der Ringnut 36 in der Ständeranordnung fluchtet. Dann kommt das Arretierungsglied frei und kann sich so weit ausdehnen, wie es die Ringnut 36 zuläßt. Die Lagerbuchse und der Ständer sind nun miteinander verriegelt. Wenn es in seine Ringnuten eingesetzt ist, wird das Arretierungsglied vorzugsweise unter einer gewissen radialen Kompression gehalten, so daß es 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 Nabe 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 Druckunteriagescheiben 44 geschoben, so daß an den entsprechenden Stellen Schublagerflächen gebildet werden. Schließlich läßt man in eine Nut am Ende der Welle einen Haltering

jo 46 einschnappen, der die Anordnung zusammenhält. Es versteht sich, daß dl·? Anzahl und Dicke der Druckunterlagescheiben 42 und 44 so gewählt wird, daß unter Berücksichtigung der Maße der Welle und der I agt.rbuchse das gewünschte Axialspiel eingehalten wird.

Abschließend wird die Mittelöffnung in der Hülse 35 mit einem Kunststoffstöpsel 43 verschlossen, der das Eindringen von Schmutz und Staub in die Lageranordnung und das Austreten des Schniermittels aus der

Lageranordnung verhindert.

Die kombinierte Anordnung aus den O-Ringen 33 und dem Arretierungsglied 38 sichert also die Lagerbuchse 30 innerhalb der Ständerbohrung 17 fest sowohl gegen Verdrehung als auch gegen eine Axialbewegung.

Gleichzeitig schaffe·? aber auch die relativen Abmessungen der jeweiligen Teile eine Elastizität, durch welche Schwingungen absorbiert und bis zu einem gewissen Grad Fluchtungsfehler 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 Konstruktion. Beispielsweise kann die oben beschriebene Lageranordnung für die allgemein gebräuchlichen Motoren verwendet werden, bei denen die Lagerbuchse um eine feststehende Welle rotiert. In jedem Fall

hindert das Arretierungsglied 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 /wischen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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 in den ringförmigen Spalt zwischen der Lagerbuchse und der Bohrung des Tragteils eingepaßten Ringen aus einem gummielastischen Material, weiche die Lagerbuchse radial federnd und gegen Verdrehung sichernd in dem Tragteil halten, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Bohrung (17) des Tragteils (16) und im Umfang der Lagerbuchse (30), miteinander fluchtend, je eine Ringnut (34, 36) vorgesehen ist, in die ein radial federndes Arretierungsglied (38) eingesetzt ist, dessen Breite ein axiales Spiel zwischen der Lagerbucbi^ und dem Tragteil zuläßt.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arretierungsglied (38) ein im Umfangsrichtung der Lagerbuchse (30) wellenförmig verlaufender Federring ist der federnd innen gegen die Lagerbuchse und außen gegen das Tragteil (16) drückt.