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Kalottenlager fur die Rotorwelle eines Elektrokleinmotors Die Erfindung
betrifft ein Kalottenlager für die Rotorwelle eines Elektrokleinmotors mit einer
als ringförmige die Kontur der Lagerkugel überragende Stahlbrille ausgebildete Kalotte
die radial einwärts dem Kugelumfang angeschmiegte Lagerlappen aufweist, auf deren
freien Lagerlappenenden die Lagerkugel gleitet.
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Bei einem bekannten Kalottenlager dieser Art ist die der Stahlbrille
gegenübergelegene Kalotte eine halbkugelförmige Vertiefung in einem Aluminiumschild.
Bei Belastung dieser Aluminiumkalotte vermindert sich die Gleitfähigkeit zwischen
Lagerkugel und Kalotte, wodurch die Laufeigenschaften der Rotorwelle beeinträchtigt
werden. Solche Beeinträchtigungen entstehen besonders
dann, wenn,
wie bei einer Ausfürungsform des bekannten Kalottenlagers, die Lagerkugel aus Sinterbronze
besteht.
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Aufgabe der Erfndung ist es, mit einfachen, den bei der Elektrokleinmotoren
üblichen Massenfertigung zugeänglichen Mitteln die Gleitfähigkeit eines Lagers der
eingangs genannten Art auch unter Belasung zu verbessern.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, da, die Lagerkugel beidses,;g
auf den freien ,appenenden je einer als Stahlbrille ausgeY eten Kalotte gleitet.
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Es hat sich gezeigt, dals die Gleitfähigkeit der Lagerkugel auf den
freien Lagerlappen der Stahlbrille ausgezeichnet ist, auch unter Belastung. Diesen
Umstand macht sich die Erfindung zunutze, indem sie die Lagerkugel beidseitig auf
solchen stählernen Lagerlappen lagert. Das bringt auch den Vorteil mit sich, daß
für beide Kalotten das gleiche Fertigungsteil verwendet werden kann, wenn gemäß
einer zweckmäßigen Weiterbildung die beiden Kalotten identisch ausgebildet und spiegelsymmetrisch
zueinander angeordnet sind.
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Aufgabe einer Weiterbildung ist es, das Kalottenlager selbstzentrierend
auszugestalten. Diese Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dab die ankerferne
Kalotte an ihrer ankerfernen Seite selbstzentrierend auf dem zugehörigen Lagerschild
abgestützt ist, indem sie unter kreisrunder Linienberührung auf einer kreisrunden
Kante die durch diese Stahlbrille zugekehrte Stirnfläche des bagerschildes und eine
im stumpfen Winkel dazu stehende konische, zur Achse weisende Konusfläche gebildet
ist, in axialer Richtung abgestützt ist mit einer sich durch die Aufbiegung der
Lappen ergebenden kreisrunden zur Kante koaxialen konischen äußeren Konusfläche
deren Krummungsradius bezogen auf den in Achsrichtung gelegenen Querschnitt im Bereich
der Linienberührung mit der Kante erheblich größer ist als der der Kante. Vorteilhaft
bei dieser Weiterbildung ist der geringe Aufwand und die sichere Bunktion.
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Man kann die Einzelteile des Kalottenlagers lose in das Lagerschild
einsetzen und erst innerhalb des Lagerschildes zusammenhalten. Diese Lösung zeichnet
sich durch sehr geringen Aufwand bei der Herstellung des Kalottenlagers aus.
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Man kann das Kalottenlager aber auch von vornherein zu einer Baueinheit
zusammenfassen, wodurch die Endmontage erleichtert wird. Eine solche Baueinheit
kann man einfach dadurch erzielen, daß man die beiden Flotten entlang ihres äußeren
Umfanges miteinander verbindet. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise dadurch, daß
die beiden Kalotten durch elektrische Widerstandsschweißung miteinander verbunden
sind oder dadurch, daß die beiden Kalotten unter Zwischenlage eines Filzringes durch
einen.umbördelten Haltering miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise besteht beim Kalottenlager nach der Erfindung die Lagerkugel
aus Sinterbronze, weil es sich dabei um ein außerordentlich abriebfestes Material
handelt. Das spröde Sinterbronzematerial schleift sich nach kurzem Einlaufen Gleitflächen
in die stählernen Lappenenden, so daß sich auch, wenn die Einzelteile mit den bei
der Kleinteilemassenfertigung unvermeidbaren Ungenauigkeiten hergestellt werden,
dennoch eine außerordentliche Gleitfähigkeit der Lagerkugel in den stählernen Kalotten
erzielen läßt.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Figur 1 im Querschnitt einen Elektrokleinmotor,
dessen Rotorwelle in zwei Kalottenlagern nach der Erfindung gelagert ist, Figur
2 den durch die strichpunktierte Linie umgebenen Ausschnitt aus Figur 1 in stark
vergrößertem Maßstab, Figur 3 im Schnitt entsprechend Figur 2 die Randverbindung
der beiden Kalotten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kalottenlagers nach
der Erfindung, Figur 4 eine Kalotte in Draufsicht wie sie bei den in Figur 1 bis
3 ge'zeigten Kalottenlagern verwendet ist, Figur 5 den Schnitt V - V aus Figur'4,
Figur 6 im Querschnitt das eine Lagerschild eines dritten Ausführungsbeispiels,
Figur 7 die Ansicht gemäß dem Pfeil VII aus Figur 6, und Figur 8 im Ausschnitt aus
Figur 6 in vergrößertem Maßstab Teile der Lagerbrücke und der ihr zugekehrten Kalotte.
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Gemäß Figur 1 ist mit 1 der Stator und mit 2 der Rotor eines Elektrokleinmotors
bezeichnet. Die Rotorwelle ist in zwei allgemein mit 4 und 5 bezeichneten Kalottenlagern
gelagert, in deren Lagerkugeln die Lagerwelle gleitend drehbar gelagert ist. Die
beiden Kalottenlager 4 und 5 sind in Lagerschilden 6 und 7 befestigt, die ihrerseits
auf dem Stator 1 verschraubt sind und die Form einer Brücke haben.
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Das Kalottenlager 5 weist eine Lagerkugel 1o aus Sinterbronze auf,
die zwischen zwei als Stahlbrillen ausgebildete Kalotten 11 und 12 gleitend gelagert
ist. Die beiden Kalotten sind identisch zueinander ausgebildet und spiegelsymmetrisch
zueinander angeordnet.
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Wie besonders gut aus Figur 4 und 5 ersichtlich, weist die Kalotte
11 - ebenso wie die Kalotte 12 - einen äußeren Ring 13 auf, von dem radial einwärts
und dem Lagerkugelumfang angeschmiegte Lagerlappen 14, 15 ausgehen, die gleichförmig
auf den ganzen Umfang verteilt sind. Auf den freien Enden 16, 17 dieser Lagerla.ppen
gleitet die Lagerkugel lo. Die beiden Kalotten 11 und 12 überragen die Kontur der
Lagerkugel 10 und sind entlang ihres äußeren Umfanges miteinander verbunden. Bei
dem Kalottenlager 4 und 5 sind zu diesem Zweck die Ringe 13, 18.der beiden Kalotten
11, 12 durch elektrische Widerstandsschweißung miteinander verbunden.
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Diese Widerstandsschweißung wird durch elektrische Stromimpulse hoher
Stromstärke unter gleichzeitigem Aufeinanderpressen der miteinander zu verschweißenden
Teile hervorgerufen. Die auf diese Weise miteinander verbundenen Kalotten 11, 12
fassen die Lagerkugel 1o zwischen sich ein und bilden so ein fertiges Einbauteil,
das im dargestellten Ausführungsbeispiel in eine kreisrunde, treppenförmige Ausnehmung
20 des Lagerschildes 7, das aus Aluminium besteht, eingesetzt ist. Durch einen in
eine entsprechende ringförmige Ausnehmung 21 anschließend eingepreßten Haltering
22 wird. das Kalottenlager 5.festgelegt.
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Die Rotorwelle 3 läuft mit ihrem freien Ende 23 gegen eine Anlaufscheibe
24. Im Gegensatz dazu ist die Rotorwelle 3 im Bereich des anderen Kaottenlagers
4 aus dem Lagerschild 6 herausgeführt.
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Im übrigen ist das Kalottenlager 4 genauso ausgebildet wie das Kalottenlager
5 und auch in entsprechender Weise in dem Lagerschild 6 befestigt, wobei die Befestigung
lediglich spiegelsymmetrisch zu der des Kalottenlagers 5 ausgebildet ist.
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Statt die Ringe 13 und 18 durch Schweißung miteinander zu verbinden,
kann man sie auch auf andere Weise miteinander .verbinden, wie beispielsweise in
Figur 3 dargestellt, durch einen umbördelnden Haltering 25 unter Zwischenlage eines
Filzringes 26, der
zwischen die beiden Ringe 27 und 28 der Kalotten
29 und 30 gelegt ist.
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Vorteilhaft ist bei der Ausgestaltung nach Figur 1 und 2 für die Montage,
da13 das Kalottenlager, bestehend aus den Kalotten 11 und 12 und der Lagerkugel
lo, ein einziges geschlossenes Bauteil ist. Durch die Befestigung der beiden Kalotten
11 und 12 aneinander ist auerdem sichergestellt, daß die Kalotten bei Betrieb sich
nicht gegeneinander verschieben können.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
nur durch die Ausgestaltung der Kalottenlager, wie dies nun anhand des einen Kalottenlagers
im einzelnen beschrieben wird.Das in Figur 6 und 7 dargestellte Lagerschild 40 entspricht
dem Lagerschild 6 aus Figur 1. Dieses Lagerschild weist ein zum Anker offenes kreiszylindrisches
Sackloch 41 auf, das in seinem Boden einen Durchbruch 42 zum Herausführen der Motorachse
aufweist. Ein entsprechender Durchbruch ist bei dem nicht dargestellten gegenüberliegenden,
dem Lagerschild 7 entsprechenden Lagerschild nicht vorgesehen. In dieses Sackloch
41 ist zuunterst ein Pilzring 43, darüber eine Kalotte 44, dann ein Filzring 45,
schließlich die Kalotte 46 und darüber unter Zwischenlage einer Metallunterlegscheibe
54 der Abdeckring 47 gelegt. In den Abdeckring 47 ist ein weiterer Filzring 53 eingelegt,
der durch eine einwärts gekehrte Umbördelung 55 des -freien Randes des Abdeckringes
47 gehaltert wird.
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Die genannten in das Sackloch 41 eingepaßten Teile sind innerhalb
des Sackloches festgelegt durch punktweise Umbördelungen 49 bis 52 des Randes 48.
Der Abdeckring 47 reicht bis zum Rand des Sackloches und stützt sich auf vier, den
Umbördelungen 49 bis 52 gegenüberliegenden Schultern ab, von denen die eine Schulter
60s die der Umbördelung 49 gegenüberliegt, in Figur 6 sichtbar ist.
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Die Kalotten 44 und 46 sind genauso ausgebildet wie die Kalotten 11
und 12 aus dem ersten Ausführungsbeispiel und nehmen die Lagerkugel 56, die aus
Sintermetall besteht, zwischen ihren aufgebogenen Lappen auf. Die beiden Kalotten
reichen mit ihrem
Umfang nicht bis an die Lagerbrücke 40 und haben
Spiel, sich selbst zu zentrieren. Zum Zweck der Zentrierung ist die Kalotte 44 auf
einer kreisrunden zur Achse 61 koaxialen Kante 62 abgestützt, die durch die der
Kalotte 44 zugekehrte Stirnfläche 63 und eine im stumpfen Winkel 64 von etwa 120
° dazu stehende konische , zur Achse 61 koaxiale Konusfläche 65 der Lagerbrücke
40 gebildet ist. An dieser Ka.nte 62 liegt die Kalotte 44 mit einer Konusfläche
66 an, die durch die Aufbiegung ihrer Lappen 67, 68 entstanden ist. Diese Konusfläche
66 weist im Bereich der Linienberührung mit der Kante 62 einen erheblich größeren
Krümmungsradius bezogen auf den in Figur 8 dargestellten, durch die Achse 61 gehenden
Querschnitt auf, als die Kante 62. Die Kalotte 44 kann sich auf diese Weise auf
der Kante 62 zentrieren, indem sich die Linienberührung mit der Kante entlang der
Konusfläche 66 durch Verschieben einjustiert, was während des ersten Betriebes nach
erfolgter Montage geschieht.
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Die Filzringe 43, 45, 53 werden, ebenso wie die entsprechenden Filzringe
der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zweckmäßig mit Öl getränkt.
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In Abänderung des dritten Ausführungsbeispiels kann man die beiden
Kalotten 44 und 46 en-tsprechend wie in Figur 3 dargestellt oder auf andere Weise
an ihrem äußeren Rand miteinander verbinden, so daß die Kalotten 44 und 46 mit dem
dazwisch.engelegenen Filzring 45 und der eingesetzten Lagerkugel- 56 ein geschlossenes
Bauteil bilden, das als solches in das Sackloch eingesetzt und innerhalb dessen
durch die Linienberührung an der Kante 62 zen-.
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trierbar ist.