DE3221865A1 - Lagervorrichtung fuer ein drehbares teil - Google Patents

Lagervorrichtung fuer ein drehbares teil

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DE3221865A1 DE19823221865 DE3221865A DE3221865A1 DE 3221865 A1 DE3221865 A1 DE 3221865A1 DE 19823221865 DE19823221865 DE 19823221865 DE 3221865 A DE3221865 A DE 3221865A DE 3221865 A1 DE3221865 A1 DE 3221865A1
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Description

J NAOHQERgICHT
- 3 Beschreibung
Lagervorrichtung für ein drehbares Teil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung für die drehbare Lagerung eines drehbaren Teiles mittels zweier Kugellager, die dadurch gebildet sind, daß eine Vielzahl von Kugeln zwischen einen inneren Laufring und einen äußeren Laufring eingefügt ist.
In Fig. 1 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor angedeutet, der mit einer herkömmlichen Lagervorrichtung dieser Art ausgestattet ist und der so konstruiert ist, daß beispielsweise ein Abwickel- oder Aufwickelspulenträger 2 eines Bildbandgerätes durch diesen bürstenlosen Gleichstrommotor 1- direkt angetrieben wird. Wie in Fig. veranschaulicht, ist der obere Teil einer Drehachse 3 zwangsweise in dem Spulenträger 2 untergebracht, der ein Rotor ist. Ein ringförmiger Magnet 4 ist dabei deraxt magnetisiert, daß unterschiedliche Polaritäten abwechselnd bei gleichem Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet und in der rückseitigen Ausnehmung des betreffenden Rotors eingelegt sind. Die Drehachse 3 wird mit Hilfe von Kugellagern 5 und 6 drehbar getragen, die in oberen und unteren Positionen eines Lagergehäuses angeordnet sind. Der oben erwähnte Magnet h ist in entgegengesetzten Richtungen und nahe einer Vielzahl von Statorspulen 8 angeordnet,die ringförmig angeordnet sind und die an einem Eisenplatten-Statorjoch 7 befestigt
.,
sind.
Die oben erwähnten Kugellager 5 und 6 sind mit einer Vielzahl von Kugeln (Stahlkugeln) zwischen äußeren Laufringen 5a bzw. 6a und inneren Lauf ringen 5t> bzw. 6b eingefüllt. Die äußeren Laufringe 5a und 6a sind zwangsg weise in dem Lagergehäuse 10 befestigt, welches an dem Statorjoch 7 fest angebracht ist. Die Drehachse 3 ist in die inneren Laufringe $h und 6b der Kugellager 5 und 6 in einem relativ gleitbaren Zustand eingeführt. Darüber hinaus ist eine Mutter 11 auf einen Gewindeteil 3a am unteren Ende der Drehachse 3 aufgeschraubt. Eine Spulendruckfeder 12 ist zwischen dieser Mutter 11 und dem inneren Laufring 6b des Kugellagers 6 angeordnet.
Da der innere Laufring 5"b des Kugellagers 5 i*1 der in Fig. 1 durch den Pfeil Λ angedeuteten Richtung durch eine magnetische Anziehung gedrückt wird, die zwischen dem Magneten 4 und dem Statorj och 7 und durch ein Gewicht des Rotors 13 hervorgerufen wird, bestehend aus dem Spulenträger 2 und dem Magneten 4, wird ein zwisehen Nuten 1 4a und 14b des äußeren Laufringes 5a und des inneren Laufrings $h und den Kugeln 9 vorhandener Spalt aufgehoben, so daß eine Art von Vorlast in solcher Art und Weise erzeugt wird, daß zwischen diesen Elementen kein Spiel vorhanden ist. Der innere Laufring 6b des Kugellagers 6 wird in Richtung des in Fig. 1 angedeuteten Pfeiles B durch die Druckkraft der oben erwähnten Spulendruckfeder 12 gedrückt, wodurch dieses Kugellager 6 ebenfalls unter dem vorbelasteten Zustand steht, und zwar in derselben Art und
ÜU Weise wie das oben erwähnte Kugellager 5·
Bei einer derartigen Lagerkonstruktion ist das Kugellager 5 einer magnetischen Anziehung ausgesetzt, die zwischen dem Magneten 4 und dem Statorj och 7 hervorgerufen wird. Außerdem ist das betreffende Kugellager einer Druck- bzw. Schubbelastung durch das Gewicht des Rotors 13 sowie einer Druckkraft (einer vorbela-
steten Kraft) ausgesetzt, die von der Spulendruclcfeder 12 herrührt. Aus diesem Grunde ist ein großes Kugellager 5 erforderlich, welches die mechanische Festigkeit berücksichtigt 5 so daß die gesamte Konstruktion eines Lagerblocks eine erhebliche Größe erhält. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Spul exidruckfe der 12 auf einer1 Drehachse 3 nach dem Zusammenbau des Rotors 13 anzuordnen und dann darauf eine Mutter 11 zu befestigen.
Demgemäß ist die Anzahl der Montageprozesse hoch. Überdies ist die Brauchbarkeit des Zusammenbaus sehr schlecht, und ferner ist die Anzahl der Komponenten und Einzelteile hoch, und schließlich sind die Kosten hoch.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung zu schaffen, die die Verwendung eines relativ kleinen Kugellagers ermöglicht. 20
Ferner soll eine geringe Kosten mit sich bringende Lagervorrichtung bereitgestellt werden, die eine geringe Anzahl von Komponenten und Einzelteilen aufweist.
■ ° Schließlich soll eine Lagervorrichtung geschaffen werden, die einfachere und wirksamere Montagearbeiten ermöglicht.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe dux%ch
die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Lagervorrichtung zwei Kugellager mit inneren und
äußeren Laufringen und. mit einer Vielzahl von Kugeln, 35
die zwischen den betreffenden Laufringen angeordnet
sind. Die äußeren Laufringe der beiden Kugellager sind fest in dem drehbaren Teil untergebracht. Zwi-
sehen den inneren Laufringen der beiden Kugellager ist eine Druckeinrichtung eingefügt. Die beiden Kugellager stehen dadurch unter einem vorbelasteten Zustand. Die Schubbelastung wird auf bzw. zwischen die beiden Kugellager aufgeteilt.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer vertikalen Schnittansicht eine herkömmliche Lagervorrichtung.
Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Lagervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der für einen Spulenträgerantrieb in einem direkt angetriebenen Bildbandgerät dient.
Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt der Lagervorrichtung.
Fig. 4 zeigt in einem vergrößerten Vertikalschnitt den
wichtigen Teil der Lagervorrichtung. 20
Im folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Eine Ausführungsform, bei der die Erfindung auf eine Lagervorrichtung eines bürstenlosen Gleichstrommotors für einen Spulenträgerantrieb in einem direkt angetriebenen Bildbandgerät angewandt wird, ist in Fig. 2 bis 4 veranschaulicht. In diesen Figuren sind solche Teile, die den in Fig. 1 gezeigten Teilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1. Eine detaillierte Beschrei-
bung der betreffenden Teile wird nachstehend nicht vorgenommen.
¥ie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht, sind zwei bürstenlose Gleichstrommotoren 1 auf einem Statorjoch 7 angeordnet, welches aus einer Eisenplatte besteht (in den betreffenden Zeichnungsfiguren ist lediglich ein bürstenloser Gleichstrommotor veranschaulicht). Die Rotoren
— ΤΙ 13 dieser bürstenlosen Gleichstrommotoren 1 sind als Abwickelspulenträger bzw, als Aufwickelspulenträger 2 ausgebildet. Bex diesel· Ausiührungsform ist der Spulenträger 2 als integriertes Kunststofformteil ausgeführt, welches aus einem Kunstharz besieht„ Dieser Spulenträger 2 ist auf einer feststehenden Achse 16 drehbar angebracht, die feststeht und die mittels eines Ansatzes 15. an dem Stat or j och 7 in vertikaler Richtung angebracht ist.
Die Ansätze 15 sind an zwei festliegenden Stellen an dem Statorj och 7 abgedichtet. Diese beiden Ansätze I5 sind jeweils zwangsweise an der feststehenden Achse 16 angebracht. Einige Statorsptilen 8, beispielsweise sechs derartige Statorspulen, sind jeweils ringförmig angeordnet und in einer solchen Weise festgelegt, daß jede Statorspule 8 die oben erwähnte feststehende Achse 16 umgibt. Diese Statorspulen ß sind elektrisch entsprechend einem bestimmten Verdrahtungsniuster verbunden, was in der betreffenden Zeichnungsfigur weggelassen ist. Andererseits ist eine zylindrische Ausnehmung 17 mit zwei abgestuften Teilen 20 und 21 in der axialen Richtung in dem mittleren Teil tier Rückseite des Spulenträgers 2 gebildet. Ein Kugellager 18 mit einem relativ kleinen Durchmesser und ein Kugellager 19 mit einem relativ großen Durchmesser sind in die abgestuften Teile 20 bzw. 21 durch Preßpassung eingesetzt. Diese Kugellager 18 und 19 weisen eine solche Struktur bzw, einen solchen Aufbau auf, bei dem eine Vielzahl
von Stahlkugeln 22 zwischen £iußere Lauf ringe 18a bzw. 19a lind inneren Laufringen 18b bzw. 1 9t> eingesetzt ist. Diese äußeren Laufringe 18a und 19a sind in die abgestuften Teile 20 bzw. 21 eingelegt, so daß die äußeren Laufringe 18 und I9 als ein Block an dem Spulenträger befestigt sind. Überdies ist die feststehende Achse 16 in die Lagerbohrungen 23 und Zk der inneren Lfufringe 18b und 19b der Kugellager 18 bzw. I9 in einem relativ
-δι gleitbaren Zustand eingeführt. Der Rotor I3 wird um die feststellende Achse 10 mittels der beiden Kugellager 18 und 19 drehbar getragen.
Andererseits ist ein ringförmiger Magnet k, der in den Spulenträger 2 eingelegt ist, nahe der Statorspulen 8 und in gegenüberliegender Beziehung zu diesen angeordnet. Der Rotor I3 wird mit den beiden Kugellagern 18 und 19 zu der Seite des Statorjoches 7 hin angezogen (in Richtung des in Fig. k angedeuteten Pfeiles A), und zwar aufgrund der magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem Magnet 4 und dem Statorj och 7 vorhanden ist. Sodann wird die Bewegung des Rotors I3 zu der Seite des Stators 7 hin aufgrund dieser magnetischen Anziehung dadurch verhindert, daß eine Anlage zwischen den Ansätzen I5 und dem inneren Laufring 19b des Kugellagers 19 erfolgt (siehe Fig. 3 und k\ Deshalb befindet sich, wie dies Fig. h veranschaulicht, der innere Laufring 19t> des Kugellagers 19 in einer von dem äußeren Laufring 19a nach oben (in Richtung des angedeuteten Pfeiles C) verschobenen Stellung. Demgemäß wird ein Spiel der Kugeln 22 zwischen dem inneren Laufring 19a und dem äußeren Laufring 19b aufgehoben, so daß die Kugeln 22 an einem Punkt mit den Nuten 25a bzw. 25b des inneren Laufrings 19a bzw. des äußeren Laufrings 19b in Berührung gelangen. Infolgedessen befindet sich das Kugellager I9 unter einem vorbelasteten Zustand.
Um das Kugellager 1S vorzubelasten und um außerdem eine
Schubbelastung zwischen die beiden Kugellager 18 und 19
aufzuteilen, ist zwischen die Kugellager 18 und 19 eine Schraubendruckfeder 26 eingesetzt. Die beiden Enden der Schraubendruckfeder 2.6 sind von zwei Federkappen 28 aufgenommen. Jede FeUe !."kappe 28 weis L einen Teil ilSa mit 35
einem relativ kleinen Durchmesser und einen Teil 28b mit einem relativ großen Durchmesser auf. Die Teile 28a dieser Federkappen 28 werden zu den inneren Laufringen 18b
bzw. 19ΐ> der Kugellager 18 bzw. 19 durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder 2.6 hingedrückt und liegen an den betreffenden Innenlaufringen an. Demgemäß wird der innere Laufring 18b des Kugellagers 18 von dem äußeren Laufring 18a nach oben (in Richtur.g des Pfeiles C gemäß Fig. 4) durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder gedrückt, wodurch das betreffende Kugellager unter dem vorbelasteten Zustand steht, und zwar ähnlich dem oben erwähnten Kugellager 19. In diesem Falle wirkt die Druckkraft der iJ ehr aubendruckf ede r 26 ferner auf den inneren Laufring 19b des Kugellagers 19 ein. Mit Rücksicht darauf, daß diese Druckkraft so festgelegt ist, daß sie geringer ist als ü.ie oben erwähnte magnetische Anziehungskraft, verbleibt jedoch das Kugellager 19 noch unter einem vorbelasteten Zustand, wie dies Fig. k veranschaulicht.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Montage einer Lagervorrichtung mit einem derartigen Aufbau beschrieben werden. Zunächst werden das Kugellager 19, die Federkappe 28, die Spulendruckfeder 26, die Federkappe und das Kugellager 18 der Reihe nach auf die feststehen de Achse 16 aufgebracht. Sodann wird der Rotor 23 an der feststehenden Achse 16 derart befestigt, daß die betreffende feststehende Achse 16 und ihre zugehörigen Teile in die Ausnehmung 17 des Rotors 23 eingeführt werden können. Infolge dieser Montagearbeit werden die äußeren Laufringe 18a und 19a der Kugellager 18 bzw. in Preßpassung in die abgestuften Teile 20 bzw. 21 der
obigen Ausnehmung 17 eingesetzt, und zugleich wird die Schrauben- bzw. Spulendruckfeder 26 entgegen ihrer Elastizität zusammengedrückt. Durch eine solche einfache Arbeit werden der Rotor 13 und demgemäß der
Spulenträger 2 ebenfalls an der feststehenden Achse 16 35
drehbar angebracht.
-ΙΟΙ Die einen derartigen Aufbau zeigende Lagervorrichtung ermöglicht es., die beiden Kugellager 18 und 19 unter einen Vorbelastungszustand zu bringen, d.h. unter einen Zustand, bei dem der Kugel 22 keinerlei Spiel gegeben ist, wobei außerdem die zwischen dem Magneten 4 und dem Statorj och 7 hervorgerufene magnetische Anziehungskraft zwischen die beiden Kugellager 18 und 19 aufgeteilt wird. Da der Rotor 13 eine Kraft aufnimmt, die ihn nach oben anhebt (in Richtung des angedeuteten Pfeiles C), und zwar über das Kugellager 18 mittels der Druckkraft der Schraubendruckfeder 26, die zwischen den Kugellagern 18 und 19 einwirkt, wird ~ mit anderen Worten ausgedrückt - die auf das Kugellager 19 einwirkende magnetische Anziehungskraft durch die obige Druckkraft vermindert. ¥enn beispielsweise die durch die Schraubendruckfeder 26 hervorgerufene Druckkraft halb so groß gemacht wird wie die magnetische Anziehungskraft, dann teilen sich die beiden Kugellager 18 und 19 diese Anziehungskraft gleichmäßig. Demgemäß können sogar dann, wenn die Kugellager 18 und 19 eine relativ geringe Größe aufweisen, diese Kugellager 18 und 19 völlig in einer Lagerfunktion arbeiten und dies wesentlich dauerhafter.
° Darüber hinaus sind bei dieser Ausführungsform dank der Technik, gemäß der ein Lrehsystem bzw. ein rotierendes System durch Einpressen der äußeren Laufringe 18a und 19b der Kugellager 18 bzw. 19 im Preßsitz In diß Ausnehmung 17 des Spulenträgers 2 realisierbar ist Jegliche TBiIa wie das
Lagergehäuse 10 gemäß Fig. 1 nicht erforderlich, so daß
eine Miniaturisierung einer vollständigen Vorrichtung realisiert werden kann. Da die in Fig. 1 dargestellte Mutter 10 und einige weitere Dinge nicht benötigt werden, kann überdies die Anzahl der Komponenten und 35
Einzelteile in einer Lagervorriclitung herabgesetzt werden, und die Montagearbeit der Lagervorrichtung kann erheblich vereinfacht und wirksam vorgenommen
, werden, wodurch, die Brauchbarkeit bzw. Durchführbarkeit der betreffenden Montage auf ein volles Ausmaß verbessert ist.
Obwohl eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, dürfte einzusehen sein, daß verschiedene Modifikationen auf der Grundlage des technischen Konzepts i'er Erfindung möglich sind.
in Bei der obigen Ausführungsform ist das Drehteil 13 auf einer feststehenden Aclise 10 drehbar angebracht worden. Dieses Konzept kann jedoch, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein, sogar auf eine Drehkonfiguration eines integrierten einstückigen drehbaren Teiles 13 und einer Rotationsachse angewandt werden. Überdies kann eine zwischen den innei'en Lauf ringen 18b und 19b der Kugellager 18 bzw. 19 einzufügende Druckeinrichtung irgendeine andere elastische Anox'dnung sein, wie ein zylindrischer Gummi oder irgendeine andere Einrichtung anstelle einer S -Iiraubendruckf euer 26. Überdies dürfte es sicher ersichtlich sein, daß dieses Konzept auch auf eine Lagervorrichtung für verschiedene Arten von Drehteilen angewandt werden kann, die als Bandantriebsachse bzw. -welle eines Bildbandgerätes, eines Bandgerätes und etc. sowie als Mittelachse eines Plattentellers eines Plattenspielers verwendet werden.
¥ie oben erwähnt, ist die Lagervorrichtung gemäß der Erfindung so aufgebaut, daß die beiden Kugellager unter einen vorbelasteten Zustand gelangen und daß die axiale Belastung zwischen die obigen beiden Kugellager entsprechend den folgenden beiden Verfahren aufgeteilt wird:
1) Die äußeren Laufringe der beiaen Kugellager sind jeweils in das obige Drehteil als ein Körper einbezogen.
- 12 -
2) Die Druckeinriclitung (beispielsweise eine Schraubendruclcfeder 26, wie sie bei der Ausfübxungsform dargestellt ist) ist zwischen uie inneren Laufringe der beiden Kugellager eingefügt.
Demgemäß ist die Verwendung von Kugellagern geringerer Größe im Vergleich zu einem Kugellager bei einem herkömmlichen System ermöglicht, so daß eine Miniaturisierung einer Lagervorrichtung und eine Kostenersparnis erreicht werden können. Darüber hinaus ist beim Zusammenbau der Lagervorrichtung nichts erforderlich als die Einfügung der Druckeinrichtung zwischen die inneren Laufringe der beiden Kugellager. Die Anzahl der Komponenten und Einzelteile kann dabei vermindert werden. Somit können die Montagearbeiten bei einer Lagervorrichtung vereinfacht und wirksamer ausgeführt werden, wobei die Brauchbarkeit des Zusammensetzens ebenso verbessert werden kann.
:anwalt

Claims (5)

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-BOCK) MÜNCHEN 22 Dipi.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10 Dr. re r. not. W. KÖRBER"® (089) * 29 66 84 Dipl.-I η g. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE 9.6.1982 SONY CORPORATION 7-35 Kitashinagawa 6-chome Shinagawa-ku Tokio, Japan Patentansprüche
1. Lagervorrichtung zur drehbaren Lagerung eines drehbaren Teiles (2) mittels zweier Kugellager (18, 19)} die dadurch gebildet sind, daß eine Vielzahl von Kugeln (22) zwischen einem inneren Laufring (i8b, 19b) und einem äußeren Laufring (i8a, 19a) eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Laufringe (18a, 19a) der beiden Kugellager (18, I9) in dem drehbaren Teil (2) fest untergebracht sind und daß zwischen den inneren Lauf ringen (1 8b, 19ΐ>) der beiden Kugellager (18, I.9) eine Druckeinrichtung (26) derart vorgesehen ist, daß die beiden Kugellager (18, I9) unter einem vorbelasteten Zustand stehen und daß die Schuebelastung zwischen die beiden Kugellager (i8, I9) aufgeteilt ist.
2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federkappen (28) zwischen den inneren Laufringen der beiden Kugellager (18, I9) angeordnet sind
'XLiU daß die Druckeinrichtung (26) zwischen diesen Federkappen (28) vorgesehen ist.
2 -
3· Lagervori'ichtung nach AnsiDrucli 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung1 durch eine Schrau bendruckfeder (26) gebildet ist.
4. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das drehbare Teil ein Rotor eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist.
5. Lagervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des bürstenlosen Gleichstrommotors ein Spulenträger eines direkt angetriebenen Bildbandgerätes oder Bandgerätes, ein Plattenteller eines Plattenspielers oder dergleichen ist.
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