DE4103352A1 - Lager fuer kleinmotoren und verfahren zur herstellung des lagers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für Klein­ motoren und ein Verfahren zur Herstellung des Lagers, an das eine Motorwelle angepaßt ist, und insbesondere ein Lager für Kleinmotoren, bei dem die von dem Motor­ umlauf erzeugten Geräusche verringert sind, indem der Abstand zwischen dem Lager und der Motorwelle zwangs­ weise dadurch reduziert ist, daß die äußere Umfangs­ fläche der Lagerunghalterung unter Verwendung eines Preßanschlags gepreßt ist.

Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Kleinmotor, der im wesentlichen dieselbe Konstruktion hat wie die üblicher­ weise anzutreffenden Kleinmotoren. In Fig. 4 wird einer Rotorwicklung 14, die auf einen Rotorkern 13 aufgewickelt ist, der seinerseits fest mit einer Motorwelle 5 ver­ bunden ist, elektrischer Strom über Anschlüsse 9 zuge­ führt, die von einem kleinen Gehäuseteil 8 gehalten sind, sowie über Bürsten 11, die in Kontakt mit einem Kommu­ tator 10 stehen, der fest an einer Motorwelle 5 ange­ bracht ist, die von Lagern 4 und 12 gehalten ist. Ein Rotor 16 mit den Rotorwicklungen 14, denen der Strom zugeführt wird, ist in einem Magnetfeld angeordnet, das von einem Permanentmagneten 15 gebildet wird, der fest an der inneren Umfangsfläche eines Motorgehäuses 1 angebracht ist, wodurch der Kleinmotor gedreht werden kann.

Die Toleranz, die bei der Bearbeitung des Lagers 4 und der Motorwelle 5 mit Werkzeugmaschinen erlaubt ist, liegt etwa bei 5 µm. Infolgedessen beträgt die Genauigkeit des Innendurchmessers des Lagers 4 als fertiggestelltes Teil ⌀+1-6 µm. Die Genauigkeit des Durchmessers der Motorwelle 5 beträgt ⌀-1-6 µm.

Somit beträgt der Zwischenraum zwischen dem Lager und der Motorwelle in einer Lagereinrichtung eines herkömm­ lichen Kleinmotors maximal 12 µm.

Wenn der Abstand zwischen der Motorwelle und dem Motor­ lager groß ist, wird durch die Drehung des Motors eine mechanische Vibration hervorgerufen. Je größer diese mechanische Vibration ist, umso lauter werden die mecha­ nischen Geräusche.

Um die mechanischen Geräusche zu reduzieren, muß der oben erwähnte Zwischenraum reduziert werden.

Wie jedoch oben beschrieben ist, beträgt der Abstand zwischen dem Lager und der Motorwelle in einer Lager­ einrichtung eines herkömmlichen Kleinmotors unvermeid­ lich bis zu 12 µm, wodurch das unerwünschte Problem beträchtlicher mechanischer Geräusche gegeben ist.

Dieses Problem kann selbstverständlich dadurch gelöst werden, daß das Lager und die Motorwelle von einer hoch­ gradig geschulten Bedienungsperson bearbeitet werden, die eine Werkzeugmaschine mit einer hohen Bearbeitungs­ genauigkeit verwendet. Dies würde jedoch dazu führen, daß die Bearbeitungskosten sehr hoch sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Probleme zu vermeiden. Es soll eine Lagereinrichtung für Kleinmotoren angegeben werden, bei der die durch den Abstand zwischen dem Lager und der Motorwelle hervorgerufene mechanische Vibration und damit das mechanische Geräusch während der Motordrehung reduziert sind. Außerdem soll ein Verfahren zur Her­ stellung einer solchen Lagereinrichtung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen der Patentansprüche 1 und 4 angegbenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Lagereinrichtung für Kleinmotoren hat eine gepreßte Nut an der äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung, die durch Pressen der äußeren Umfangs­ fläche ausgebildet ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Lagereinrichtung von Kleinmotoren wird der Abstand zwischen dem Lager und der Motorwelle dadurch einge­ stellt, daß die äußere Umfangsfläche der Lagerhalterung unter Verwendung eines Preßwerkzeugs bzw. Preßanschlags gepreßt wird. Außerdem sieht das erfindungsgemäße Her­ stellungsverfahren vor, daß das Preßwerkzeug wenigstens zwei festgelagerte Rollen aufweist, die in drehbaren Kon­ takt mit der äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung geraten können, wobei eine bewegbare Rolle drehbar auf die äußere Umfangsfläche der Lagerhalterung gezwängt wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1A und 1B Darstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips;

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens einer erfindungs­ gemäßen Lagereinrichtung für Klein­ motoren;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Lagerein­ richtung und

Fig. 4 die allgemeine Konstruktion eines Klein­ motors, auf den die vorliegende Erfin­ dung anwendbar ist.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungs­ form der Erfindung. Fig. 1A ist eine Querschnittsansicht einer Lagereinrichtung von Kleinmotoren, auf der die vor­ liegende Erfindung basiert, während Fig. 1B den Zustand zeigt, in dem die erfindungsgemäße Lagerein­ richtung befestigt wird. In Fig. 1 bezeichnen das Be­ zugszeichen 1 ein Motorgehäuse, 2 eine Endfläche des Motorgehäuses 1, 3 eine Lagerhalterung, 4 ein Lager, 5 eine Motorwelle und 6 einen Preßanschlag. Der Klein­ motor mit dieser Konstruktion läuft nach demselben Ar­ beitsprinzip wie der herkömmliche Kleinmotor.

Die Lagereinrichtung eines Kleinmotors, auf der die vorliegende Erfindung basiert, d. h., die Lagereinrich­ tung im montierten Zustand eine Kleinmotors, hat, wie Fig. 4 zeigt, einen relativ großen Zwischenraum G von beispielsweise 12 µm zwischen dem Lager 4 und der Motor­ welle 5 infolge der beschränkten Bearbeitungsgenauigkeit, wie Fig. 1A zeigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Preßanschlag 6 gegen die gesamte äußere Umfangsfläche der Lagerhal­ terung 3 von einer nicht dargestellten Preßeinrichtung in Richtung der Motorwelle 5 gepreßt, wie Fig. 1B zeigt. Die Druckkraft bzw. Preßkraft, die von dem Preßwerkzeug 6 ausgeübt wird, kann zwangsläufig und zuverlässig den Zwischenraum G reduzieren. Während des Preßvorgangs mittels des Preßanschlags 6, bei dem die äußere Umfangs­ fläche des Lagers 4 solange gepreßt wird, bis die innere Umfangsfläche des Lagers 4 in Berührung mit der Motorwelle 5 gerät, woraufhin der Preßanschlag 6 entfernt wird, wird der Zwischenraum (nicht dargestellt) zwischen dem Lager 4 und der Motorwelle 5 infolge der Rückstellkraft des Lagers 4 minimal.

Nachdem die erfindungsgemäße Lagereinrichtung für Klein­ motoren diesem Preßvorgang unterworfen wurde, ist eine gepreßte Nut 7 (Fig. 3) als Preßmarkierung auf bzw. in der äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung 3 aus­ gebildet. Die gepreßte Nut 7 kann eine relativ scharfe und tiefe Nut oder eine flache Nut sein oder eine be­ liebige andere Form haben. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sollte die Antriebseinheit zum Pressen des Preßan­ schlags 6 so ausgebildet sein, daß die Preßkraft ein­ stellbar ist.

Wie oben beschrieben, kann der Zwischenraum zwischen dem Lager 4 und der Motorwelle 5 dadurch reduziert werden, daß lediglich der Vorgang des Pressens der ge­ samten äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung 3 hin­ zugefügt wird, nachdem das Lager 4 in die Lagerhalterung 3 eingesetzt ist. Dies bedeutet, daß es die Erfindung ermöglicht, den Zwischenraum zwischen dem Lager und der Motorwelle dadurch zu reduzieren, daß nur der vor­ stehend erwähnte Preßvorgang hinzugefügt wird, ohne daß ansonsten das herkömmliche Herstellungsverfahren geändert wird, womit im Ergebnis die mechanische Ge­ räuschentwicklung reduziert wird. Wenn außerdem der Vorgang der festen Befestigung des Lagers 4 und der Lagerhalterung 3 durch Biegen eines Endes der Lager­ der gepreßten Nut unter Verwendung des Preßanschlags 6 ausgeführt wird, muß das herkömmliche Herstellungsver­ fahren nicht geändert werden, indem lediglich die Form des Preßanschlags 6 geändert wird.

Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Preß­ werkzeugs bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens. Fig. 3 zeigt das Lager 4 und die gepreßte Nut 7, die durch die Preßvorrichtung 6 gemäß Fig. 2 ausgebildet ist. Die Bezugszeichen 6-1 und 6-2 in der Figur bezeichnen feststehende Preßrollen, 6-1′ und 6-2′ Wellen der feststehenden Rollen, 6-3 eine bewegbare Preßrolle, 6-3′ eine Welle der bewegbaren Rolle und 7 eine gepreßte Nut. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Fig. 1. In Fig. 2 sind die feststehenden Preßrollen 6-1 und 6-2 sowie die bewegbare Preßrolle 6-3 drehbar auf den feststehenden Rollenwellen 6-1′ und 6-2′ sowie der bewegbaren Rollenwelle 6-3′ ge­ halten. Die feststehenden Rollenwellen 6-1′ und 6-2′ sind auf solche Weise befestigt, daß sie rotieren können, ohne ihre relativen Positionen zu bewegen. Die bewegbare Rollen­ welle 6-3′ kann sich andererseits in Richtung des Pfeils a bewegen, und zwar mittels einer Antriebseinrichtung über eine Schraubenwelle (nicht dargestellt) oder auf hydraulische Weise, während sie ihren drehbaren Zustand beibehält. Die Form des Außenumfangs der feststehend angeordneten Preßrollen 6-1 und 6-2 sowie der bewegbaren Preßrolle 6-3 entspricht beispielsweise derjenigen des Preßanschlags 6, der in Fig. 1B dargestellt ist.

Der in Fig. 2 dargestellte Bearbeitungsvorgang dient dazu, den Zwischenraum G zwischen dem Lager 4 und der Motorwelle 5 zu reduzieren, indem die äußere Umfangs­ fläche der Lagerhalterung 3 kräftig mittels der fest­ stehenden Preßrollen 6-1 und 6-2 und der bewegbaren Preßrolle 6-3 gepreßt wird. Dies bedeutet, daß eine Lagereinrichtung mit einem schmaleren Zwischenraum g ausgebildet wird, indem die äußere Umfangsfläche der Lagerhalterung 3 eines in Fig. 1A dargestellten Kleinmotors in Kontakt mit jeder der feststehenden Preßrollen 6-1 und 6-2 und der bewegbaren Preßrolle 6-3 gebracht wird, und indem die bewegbare Preßrolle 6-3 gegen die äußere Umfangsfläche der Lagerhalterung 3 in Richtung des Pfeils a gezwängt wird, während alle drei Rollen in Richtung des Pfeils b rotieren, wodurch sowohl die Lagerhalterung 3 als auch das Lager 4 ver­ formt werden, wie Fig. 1B zeigt.

Die auf die Lagerhalterung 3 ausgeübte Preßkraft kann eingestellt werden, indem die Umdrehung der Schrauben­ welle der Antriebseinheit geändert wird, um die beweg­ bare Preßrolle 6-3 zu bewegen und in Richtung des Pfeils a zu drücken, oder indem der Druck der hydrau­ lischen Einheit anstelle der Schraubenwelle geändert wird.

Fig. 3 zeigt eine Lagereinrichtung des Kleinmotors, die nach dem oben erwähnten Herstellungsverfahren her­ gestellt wurde. Der Abstand g zwischen dem Lager 4 und der Motorwelle 5 in der Lagereinrichtung ist kleiner als der Abstand G vor dem Preßvorgang, der in Fig. 1A abgebildet ist. Die erfindungsgemäße Lagereinrichtung hat eine gepreßte Nut 7, die auf bzw. in der äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung 3 infolge der Druck­ kraft ausgebildet ist, die von den feststehenden Preß­ rollen 6-1 und 6-2 und der bewegbaren Preßrolle 6-3 ausgeübt wurde, die gegen die äußere Umfangsfläche ge­ drückt wurden.

Vorstehend ist eine Lagereinrichtung für Kleinmotoren und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren be­ schrieben. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen einem herkömmlichen Klein­ motor und einem erfindungsgemäßen Kleinmotor. Die Daten der Tabelle sind Durchschnittswerte für 10 Ein­ heiten von Kleinmotoren, und die mechanischen Geräusch­ werte, die in der Tabelle angegeben sind, sind unter Verwendung einer Resonanzbox gemessen.

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß die Er­ findung es ermöglicht, den Zwischenraum zwischen dem Lager und der Motorwelle eines Kleinmotors zu reduzieren, wo­ durch die mechanische Vibration und die Geräuschent­ wicklung verringert werden.

Claims (7)

1. Lagereinrichtung für Kleinmotoren, mit einer zylindrischen Lagerstützschale, die an einer Endfläche eines metallischen Motorgehäuses angeformt ist, und einem Lager, das im Preßsitz in der Lagerstützschale sitzt, um eine Motorwelle drehbar zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine gepreßte Nut (7) in der äußeren Umfangsfläche der Lagerstützschale (3) durch Pressen der äußeren Um­ fangsfläche ausgebildet ist.

2. Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßte Nut schmaler ist als die Breite der Lagerstützschale (3).

3. Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßte Nut breiter ist als die Breite der Lagerstützschale (3).

4. Verfahren zur Herstellung einer Lagereinrichtung für Kleinmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Lager und der Motor­ welle dadurch eingestellt wird, daß die äußere Umfangs­ fläche der Lagerstützschale unter Verwendung einer Preß­ einrichtung in einem Zustand gepreßt wird, in dem die Motorwelle in das Lager eingesetzt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßeinrichtung wenigstens zwei feststehende Rollen, die drehbar in Kontakt mit der äußeren Umfangs­ fläche der Lagerstützschale stehen können, und eine be­ wegbare Rolle aufweist, die drehbar gegen die äußere Umfangsfläche der Lagerstützschale gezwängt werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft der bewegbaren Rolle einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Rolle eine solche Form hat, daß sie gleichzeitig die gepreßte Nut und ein Ende der Lager­ stützschale verformen kann.