DE3338507A1

DE3338507A1 - Elastisches element zum toleranzausgleichenden einbau von lagern

Info

Publication number: DE3338507A1
Application number: DE19833338507
Authority: DE
Inventors: Werner DDR 9103 Limbach-Oberfrohna Barthel; Wolfgang DDR 9387 Niederwiesa Czirpka; Gerhard Dr.-Ing. DDR 9023 Karl-Marx-Stadt Lorenz; Reiner Dipl.-Ing. DDR 9006 Karl-Marx-Stadt Müller; Siegfried DDR 9006 Karl-Marx-Stadt Riedel; Rudolph Rothe; Lothar Dipl.-Ing. DDR 9071 Karl-Marx-Stadt Rudolph
Original assignee: SCHLEUSINGEN ELEKTROMOTOR VEB
Current assignee: SCHLEUSINGEN ELEKTROMOTOR VEB
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-10-22
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DD218655A1

Description

Titel der Erfindung
Elastisches Element zum toleranzausgleichenden Einbau von Lagern Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein elastisches Element in napfähnlicher Ausführungs zum toleranausgleichenden Einbau von Wälz- und Gleitlagern vorzugsweise in Gehäuse, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind und deren Lagersitze (Durchgangs- oder Sacklochbohrungen) mit einem groben Toleranzfeld auch ohne besondere Feinbearbeitung hergestellt werden, beispielsweise für Elektromotorengehäuse.
Gleichzeitig werden durch dieses Element temperaturbedingte Ausdehnungsunterschiede zwischen Lager und Lagersitz im Gehäuse sowie bearbeitungsbedingte Kreisformfehler der Lagersitzbohrung ausgeglichen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es gilt als zur Zeit bekannt, daß der richtige und sorgfältige Einbau der Lager von wesentlicher Bedeutung für ihre Betriebssicherheit und Lebensdauer ist Lager werden meist mit Fest-oder Schiebesitz eingebaut. Voraussetzung dafür sind Bohrungen entsprechend der Qualität 6 und 7 und deren Einhaltung während des Betriebes.
Um den hohen Bearbeitungsaufwand vorwiegend in der Großserienfertigung zu reduzieren und während des Betriebes optimale Einbaubedingungen zu erhalten, wird der radiale Toleranz ausgleich zwischen Lager und Lagersitz zum Teil mittels - eines vorgewellten, bandförmigen Federelementes (Federband), - eines bandförmigen Federelementes mit eingeschnittenen und ausgestellten Laschen, - einer metallischen Paßhülse, die innen oder außen mit einem kautschukähnlichen Material glatt oder profiliert beschichtet ist (F 16 C, 35/o6 DD-PS 86 724, F 16 C, 35/o4 DE-OS 2 o41 948), - eines in einer Nut der Gehäusebohrung befindlichen als Viele eck ausgebildeten Drahtringes (F 16 C, 35/o6 DD-PS 78 144) realisiert. Die Wirkung dieser Lösungen ist auf den radialen Toleranzausgleich zwischen Lager und Lagersitz begrenzt. Der axiale Toleranzausgleich muß durch zusätzliche Elemente, wie z. B.. Wellscheiben oder andere Federelemente CF 16 C, 35/o4 DD-PS 51 164) realisiert werden.
Diese zusätzlichen Elemente sowie die vorstehend genannten Elemente zum radialen Toleranzausgleich bedingen die Ausbildung des Lagersitzes als Sacklochbohrung, al abgesetzte Bohne rung, das Einstechen einer Sicherungsnut in den Lagersitz oder den Einsatz von Sicherungsringen.
Die genannten Lösungen haben den Nachteil, daß zu ihrer Realisierung ein sehr hoher Boarbeitungs- und Montageaufwand sowie für die Herstellung des Lagersitzes teilweise relativ feine Toleranzfelder erforderlich sind. Gleichzeitig ist der Wärmeübergang auf das Gehäuse, insbesondere durch mit einem kautschukähnlichen Material beschichtete radialtoleranzausbleichende Elemente behindert.
Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der beschriebenen Nachteile der bekannten Lösungen. Insbesondere soll ein Element geschaffen werden, welches - einen radialen und/oder axialen und/oder koaxialen Ausgleich der durch Bearbeitung und Erwärmung entstehenden Lagerspiele, einen geringen Bearbeitungs und Montageaufwand und geringe Anforderungen an die Qualität der Lagersitzbohrung gewährleistet » den axial fixierten Einbau des Lagers in eine glatte Durch gangbohrung ohne besondere Gestaltung derselben und ohne zusätzliche Elemente ermöglicht, eine rationelle, qualitätsgerechte und ohne besondere Hil£smittel ausführbare Lagermontage gewährleistet, den den Wärmeübergang zwischen Lager und Gehäuse gegenüber den bekannten toleranzausgleichenden Elementen verbessert.
Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, größere Maß- und Formtoleranzen der Lagersiztzbohrungen als die ftlr den konventionelle Lagereinbau mit Fest- und Schiebesitz üblich sind, zuzulassen und gleichzeitig einen radialen und/oder axialen und/oder koaxialen Toleranzausgleich zwischen Lager und Lagerbohrung im Gehäuse zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kantel eines Federnapfes aus einer beliebigen Anzahl Lamellen besteht und an den Lamellen na¢h innen oder außen gerichtete Buckel vorgesehen sind oder aus dem geschlossenen Mantel nach innen oder außen Federzungen herausgestellt sind, daß die Lamellen oder der Mantel an der den Boden abgewandten Seite flanschartig ausgebildet sind, An den Lamellen sind nach innen oder außen geformte wellenförmige Quer- oder Längsbuckel angeordnet, die zur Zentrierung und Spannung des Lagers im Federnapf oder/und zur Zentrierung und Spannung des Federnapfes in der Lagerbohrung dienen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind im Boden des Federnapfes Federzungen zum Ausgleich axialer Tderanzen, nach innen ausgestellt. Vorteilhafter Weise ist der äußere Übergang der Lamellen zum Boden und zum Flansch radiusförniig ausgebildet.
Schließlich ist es ein Merkmal der Erfindung, daß der durch den Mantel oder einer beliebigen Anzahl Lamellen gebildete Flansch derart ausgebildet ist, daß sich der äußere Rand des Flansches in axialer Richtung gegen eine Fläche federnd ab.> stützt. Die den Flansch bildenden Lamellen sind in ihrer Anzahl variierbar und weisen in wechselnder Folge unterschiedliche Längen, Breiten und Querschnitte auf.
Bei Herstellung des Federnapfes vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gestattet - die gewählte konstruktive Ausführung - die große Oberfläche - die zwischen Lager und Lagerbohrung im Gehäuse vorhandene große Kontaktfläche einen guten Wärmeübergang zwischen Lager und Lagerbohrung im Gehäuse.
Weitere Vorteile der Erfindung sind: - Ausgleich aller auftretenden Toleranzen und Spiele durch die konstruktive Ausbildung des elastischen Elementes - wesentliche Senkung des Bearbeitungs- und Herstellungsaufwandes - Gewährleistung qualitätsgerechter Lagersitze in der Großserienfertigung - Erhöhung der Lebensdauer der Lager durch eine elastische Kopplung mit dem Gehäuse - Erweiterung des Einsatzbereiches von Lagern.
- Der axiale Toleranzausgleich, bedingt durch Pertigungatoleranzen und Wärmedehnung ist bei allen Größenverhältnissen des Federnapfes sicher gewährleistet, - Die Einhaltung der Federkennwerte in der erforderlichen Xoleranz ist bei Massenfertigung gegeben.
- Der federnde Flansch kann bezüglich Federzahl, Federkraft und Federweg entaprechend den Erfordernissen ausgelegt werden.
Die Federkennlinie kann durch die Form oder Kombination des Federflansches weich oder hart gewählt werden.
- Die Bearbeitung der Fläche für die Anlage des Flansches kann entfallen, wenn diese entsprechend genau hergestellt ist, z.
B. genügt die Qualität des Druckgusses.
Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll gn Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: das elastische Element in Ansicht mit Lamellenausführung Fig. 2s das elastische Element mit geschlossenem Mantel Fig. 3: Lagerausführung mit Federnapf in einer Durchgangsbohrung Fig. 4: Lagerkonstruktion i% redernäpfen und koaxial versetzten Lagerstellen Fig. 5: eine Lagerausführung mit Federnapf und federnden Flansch in einer Durchgangsbohrung Fig. 6: teilweise den federnd ausgebildeten Flansch in möglichen Ausführungsformen im Querschnitt Fig. 7 a eine Kombination de federnd ausgebildeten Flansches in Ansicht Fig. 8: eine seitenansicht der Fig. 7 im Schnitt mit teilweiser Darstellung der Anlagefläche.
Erfindungsgemäß ist das elastische Element als Federnapf 7 dergestalt außgebildot, daß - wie in Fig. 1 dargestellt - sich an den Boden 1 federnde Lamellen 4 anordnen, welche durch die wellenförmigen Quer- oder Längesbuckel 3 den radialen Toleranzausgleich gewährleisten. Der radiale Toleranzausgleich kann.
auch, wie in Fig. 2 dargestellt, mit aus dem Mantel lo des Napfes nach innen oder außen herausgestellten Federzungen 11 realisiert werden Die als Flansch 5 ausgebildeten oberen Enden der den Umfang des Federnapfes nach Fig. 1 bildenden Lag mellen 4 gestatten in Verbindung mit dem Boden 1 des Federnapfes den in einer glatten Durchgangsbohrung axial fixierten Lagereinbau ohne ausätzliche Anlagefläche in der Bohrung (Boden, Absatz, Spreng- oder Sicherungsringe). Der Federnapf ermöglicht bei Bedarf die Aufnahme axialer Kräfte durch aus seinem Boden 1 gestellte Federzungen 2 bzw, durch ein eingelegtee, sich auf dem Federnaptboden abstützendes, zusätzliches Federelement.
Der sich an die den Umfang des Federnapfes bildenden Lamellen 4 anschließende äußere Biegeradius 6 zum Boden bzw. zu den als Flansch 5 ausgebildeten Lamellenenden trägt zu einer wesentlichen Erleichterung der Montage des Federnapfes im Lagersitz bzw. des Lagers im Federnapf bei. Die den Mantel des Federnapfes bildenden Lamellen 4 mit wellenförmigem Querbuckel 3 nach innen gestatten einen Ausgleich koaxialer Toleranzen Die prinzipiellen Beispiele sind in Fig. 3 und 4 dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine Lagerausführung mit Federnapf in einer Durchgangsbohrung. Der Federnapf 7 bestimmt durch seinen Flansch 5 und den Boden 1 die axiale Lage des Wälzlagers 8. Der axiale Toleranz ausgleich wird durch die aus dem Boden 1 hervorstehenden Federzungen 2 gewährleistet. Der axiale Toleranzausgleich könnte auch durch das Einlegen zusätzlicher Federelemente (Wellscheiben) in den Federnapf erreicht werden, wenn die Jeweiligen Größenverhältnisse des Federnapfes ein Herausstellen der Federn zungen 2 nicht mehr ermöglichen, was vorwiegend bei kleinem Lagerdurchmesser auftreten kann. Der radiale Toleranzausgleich wird über die wellenförmigen Buckel 3 der Lamellen 4 gewährleistet.
Fig. 4 zeigt eine Lagerkonstruktion mit Federnäpfen und koaxial versetzten Lagerstellen. In den beiden Bohrungen 9 befindet sich Jeweils ein Federnapf 7. Die im Federnapfinneren liegenden wellenförmigen Buckel 3 gestatten einen begrenzten Versatz der Bohrungen zueinander. Die aus dem Boden 1 herausgestellten Federzungen 2 bzw. ein zusätzliches Federelement und der Flansch 5 sichern die axiale Fixierung der Wälzlager 8.
In Fig. 5 ist eine weitere Aus:?uhrung zum axialen Toleranzausgleich dargestellt. Der äußere Rand 12 des Flansches 5 kann dabei in Jeder beliebigen Ausführung in Blattfederform ausgebildet werden, wie aus Fig. 6 anhand einiger Ausführungsvarianten ersichtlich ist.
Die Lösung kann sowohl bei geschlossenen Mantel lo und geschlossenen Flansch 5 als auch bel geschlossenem Mantel lo und in Lamellen 4 aufgeteiltem Flansch 5 verwirklicht werden.
Der axiale Toleranzausgleich wird durch den federnd ausgebildeten Flansch übernommen, dem der erfindungsgemäße Flansch 5 alle auftretenden Axialkräfte von am Boden 1 sich abstützenden Lager auf die Fläche 13 überträgt.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform des Flansches 5 in Ansicht dargestellt. Die den Flansch 5 bildenden Lamellen weisen z, 3.
in wechselnder Folge unterschiedliche Längen auf, so daß sich nur einzelne Lamellen mit ihrem äußeren Rand 12 an der Fläche 13 abstützen. Aus Fig. 8 ist zu erkennen, daß zwischen den kurzer gehaltenen Lamellen bzw. den äußeren Rand 14 ein Luftspalt besteht. Mit zunehmender axialer Belastung federn die äußeren Ränder 12 soweit auseinander, bis die außeren Ränder 14 an der Fläche 13 zur Anlage kommen. Die Federkennlinie verläuft jetzt nicht mehr linear, sondern steigt durch die erhöhte federkraft sprunghaft an. Durch diese federnde Ausbildung des Flansches 5 werden unabhängig von den Größenverhältnissen des Lagers alle axialen und koaxialen Toleranzen sicher ausgeglichen, wobei der Flansch 5 entsprechend den Erfordernissen bezüglich Federzahl, Federkraft und Federweg ausgelegt werden kann.

Claims

Patentansrüche Elastisches Element zum toleranzausgleichenden Einbau von Lagern dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (lo) eines Federnapfes (7) aus einer beliebigen Anzahl Lamellen (4) besteht und an den Lamellen (4) nach innen oder außen gerichtete Buckel (3) vorgesehen sind bzw. aus einem geschlossenen Mantel (lo) nach innen oder außen Federzungen (11) herausgestellt sind, daß die Lamellen (4) oder der mantel (lo) an der dem Boden (1) abgewandten Seite flanschartig ausgebildet sind, 2. Elastisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lamellen (4) nach innen oder außen geformte wellenförmige Quer- oder Längebuckel (3) zur Zentrierung und Spannung des Lagere (8) im Federnapf (7) oder/und zur Zentrierung und Spannung des Federnapfes (7) in der Bohrung (9) angeordnet sind, 3, Elastisches Element nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (1) des Federnapfes (7) Federzungen (2) zum Ausgleich axialer Toleranzen nach innen ausgestellt sind.

4. Elastisches Element nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennt zeichnet, daß der durch den Mantel (lo) oder einer beliebigen Anzahl (Lamellen (4) gebildete Flansch (5) derart ausgebildet ist, daß sich der äußere Rand (12; 14) des Flansches (5) in axialer Richtung an einer Fläche (13) federnd abstutzt.

5. Elastisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Flansch (5) bildenden Lamellen (4) unterschied liche Längen, Breiten oder Querschnitte aufweisen.

6. Elastisches Element nach den Änsprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Übergang der Lamellen (4) zum Boden (1) und zum Flansch (5) radiusförmig ausgebildet ist.