DE602004008514T2

DE602004008514T2 - Wälzlager und dasselbe verwendende motorvorrichtung

Info

Publication number: DE602004008514T2
Application number: DE602004008514T
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu c/o JTEKT Corporation Osaka-shi KUSANO; Masayoshi Chiyoda-ku YAMAMOTO
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; JTEKT Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: KR20060127898A; WO2005061915A1; EP1698791B1; DE602004008514D1; EP1698791A4; KR101141009B1; JP2005188527A; EP1698791A1; US7736064B2; US20070147717A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenkörperlager und insbesondere ein Rollenkörperlager mit einem zwischen dem Lager und einem dieses aufnehmenden Gehäuse eingefügten elastischen Glied sowie eine dasselbe verwendende Motorvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Für ein Rollenkörperlager mit einem Außenring, einem Innenring und einer Anzahl von Rollenkörpern zwischen den beiden Ringen wurde bereits eine Ausführung vorgeschlagen, bei welcher ein O-Ring in eine ringförmige Nut auf dem äußeren Umfang des Außenrings eingefügt ist, so dass das Kriechverhalten des Außenrings bei Beaufschlagung desselben mit Schwingungen und einer unsymmetrischen Belastung verbessert wird (Patent-Dokument 1 = Japan-Offenlegungsschrift Nr. 2002-130309 ). Ein Rollenkörperlager dieser Art wird beispielsweise zum Abstützen der Drehachse einer Motorvorrichtung eingesetzt, um Wirkungen dahingehend zu erzeugen, dass Schwingungen sowie das Motor-Laufgeräusch reduziert werden.
Bei diesem Rollenkörperlager gemäß Patent-Dokument 1 besteht jedoch nach erfolgter Befestigung des Außenrings im Gehäuse die Tendenz, dass der O-Ring (das elastische Glied) zwischen der Öffnungskante der Nut und dem Gehäuse eingespannt und dadurch beschädigt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Rollenkörperlagers, bei dem Schwingungen und Motor-Laufgeräusche verringert und Schäden an dem zu diesem Zweck eingesetzten elastischen Glied verhindert werden, sowie eine dieses Rollenlager verwendende Motorvorrichtung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß ist ein Rollenkörperlager mit einem Außenring, einem Innenring, einer Anzahl von zwischen den beiden Ringen angeordneten Rollenkörpern und einem elastischen Glied, das in eine entweder im äußeren Umfang des Außenrings oder dem inneren Umfang des Innenrings ausgebildete ringförmige Nut eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgeschrägter Bereich auf einer Seitenfläche der Nut und ein abgeschrägter Bereich auf der anderen Seitenfläche asymmetrisch in Bezug zueinander ausgebildet sind.
Der größere der beiden zueinander asymmetrisch abgeschrägten Bereiche weist einen Abstand von der Grundfläche der Nut auf, der die Hälfte oder mehr der Dicke des elastischen Glieds ausmacht.
Erfindungsgemäß ist eine Motoreinrichtung mit einem Motor, einem den Motor aufnehmenden Gehäuse und einem Rollenkörperlager mit einem Außenring, einem Innenring, einer Anzahl von zwischen den beiden Ringen angeordneten Rollenkörpern, das die Drehachse des Motors abstützt, und einem in eine ringförmige Nut im äußeren Umfang des Außenrings des Rollenkörperlagers eingefügten elastischen Glied dadurch gekennzeichnet, dass ein abgeschrägter Bereich auf einer Seitenfläche der Nut, in welche das elastische Glied eingefügt ist, und ein abge schrägter Bereich auf der anderen Seitenfläche asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Der größere der beiden asymmetrisch zueinander ausgebildeten abgeschrägten Bereiche ist vorzugsweise so konzipiert, dass sein Abstand von der Grundfläche der Nut die Hälfte oder mehr der Dicke des elastischen Glieds ausmacht, und vorzugsweise so ausgebildet, dass beim Einfügen des Außenrings in das Gehäuse der größere abgeschrägte Bereich später eingefügt wird.
Es können ein oder zwei aus Nut und elastischem Glied bestehende Anordnungen vorgesehen sein, wobei im Falle von zwei Anordnungen beide den vorgenannten Bedingungen entsprechend konzipiert sind.
Das elastische Glied ist beispielsweise in Form eines O-Rings vorgesehen, jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt und in einer anderen Querschnittsform wie rund, elliptisch, rechteckig usw. einsetzbar.
Bei Ausführung des elastischen Glieds als O-Ring entspricht dessen Dicke dem Drahtdurchmesser des O-Rings, wobei vorzugsweise der folgenden Formel zu entsprechen ist: Innendurchmesser abgeschrägter Bereich Δ Mitteldurchmesser O-Ring. Im Falle eines elastischen Glieds mit einer anderen als runden Querschnittsform kann die Dicke des elastischen Glieds der folgenden Formel entsprechen: Dicke = (Außendurchmesser elastisches Glied – Innendurchmesser elastisches Glied)/2 und die Bedingung für den Abstand von der Grundfläche der Nut der Formel: Innendurchmesser abgeschrägter Bereich Δ (Außendurchmes ser elastisches Glied + Innendurchmesser elastisches Glied)/2 = Mitteldurchmesser elastisches Glied.
Für den Zustand, dass einer der abgeschrägten Bereiche größer ist als der andere, gilt die Bedingung, dass der Mittelwert eines der abgeschrägten Bereiche A mit einem Fertigungsfehler a und der Mittelwert des anderen abgeschrägten Bereichs B mit einem Fertigungsfehler b angenommen sind (B – b) > (A + a).
Beim Einsetzen des Rollenkörperlagers in das Gehäuse wird der kleinere abgeschrägte Bereich auf der zum Gehäuse näheren Seite angeordnet. Dem elastischen Glied wird vom Gehäuse in einer zur Einbaurichtung entgegengesetzten Richtung eine Kraft beaufschlagt, doch da die Fläche der entsprechenden Abschrägung größer ist, kann sich das elastische Glied verhältnismäßig stärker verformen, so dass die Kraft, mit der es gegen die Öffnungskante der Nut gepresst wird, eine Verringerung erfährt. Weiter wird in dem Falle, wo der Abstand des größeren abgeschrägten Bereichs von der Grundfläche der Nut die Hälfte oder mehr der Dicke des elastischen Glieds ausmacht, das elastische Glied selbst dann von der Seitenfläche der Nut aufgenommen, wenn es sowohl auf den größeren als auch den kleineren abgeschrägten Bereich gepresst wird, und seine Verschiebung in Achsrichtung verhindert.
Im Falle des erfindungsgemäßen Rollenkörperlagers wird beim Einsetzen in das Gehäuse der kleinere abgeschrägte Bereich auf der näher zum Gehäuse liegenden Seite angeordnet. Obwohl dem elastischen Glied vom Gehäuse eine Kraft in einer der Einbaurichtung entgegengesetzten Richtung beaufschlagt wird, kann es sich somit in dem abgeschrägten Bereich verfor men, so dass die Kraft, durch welche es gegen die Kante der Nutenöffnung gepresst wird, eine Verringerung erfährt; hierdurch lassen sich Schäden an dem elastischen Glied verhindern. In dem Falle, wo der Abstand des größeren abgeschrägten Bereichs von der Grund- bzw. Bodenfläche der Nut die Hälfte oder mehr von der Dicke des elastischen Glieds ausmacht, wird das elastische Glied selbst dann von der Seitenfläche der Nut aufgenommen, wenn es gegen sowohl den größeren als auch kleineren abgeschrägten Bereich gedrückt wird, und wird seiner Verschiebung in der Achsrichtung entgegengewirkt; damit besteht die Möglichkeit, ein Loskommen des elastischen Glieds aus der Nut mit Sicherheit zu verhindern.
Bei der erfindungsgemäßen Motoreinrichtung wird beim Einsetzen des Rollenkörperlagers in das Gehäuse der größere abgeschrägte Bereich später eingefügt. Wenngleich dem elastischen Glied vom Gehäuse eine Kraft in einer der Einbaurichtung entgegengesetzten Richtung beaufschlagt wird, kann es sich im abgeschrägten Bereich verformen, so dass die Kraft, durch welche es gegen die Kante der Nutenöffnung gepresst wird, eine Verringerung erfährt; hierdurch lassen sich Schäden an dem elastischen Glied und damit weitgehend Probleme bei der Montage der Motoreinrichtung verhindern sowie der Montagewirkungsgrad verbessern. In dem Falle, wo der Abstand des größeren abgeschrägten Bereichs von der Bodenfläche der Nut die Hälfte oder mehr von der Dicke des elastischen Glieds ausmacht, wird das elastische Glied selbst dann von der Seitenfläche der Nut aufgenommen, wenn es gegen sowohl den größeren als auch den kleineren abgeschrägten Bereich gedrückt wird, und seine Verschiebung in Achsrichtung verhindert; hierdurch kann ein Loskommen des elastischen Glieds aus der Nut wirksam verhindert und da mit der Montagewirkungsgrad beim Zusammenbau der Motoreinrichtung weiter verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Senkrechtschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motoreinrichtung;
2 eine Senkrechtschnittansicht der oberen Hälfte eines erfindungsgemäßen Rollenkörperlagers in einer Ausführungsform; und
3 eine im größeren Maßstab gezeichnete Senkrechtschnittansicht eines wesentlichen Teils aus 2.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. In dieser Beschreibung bedeuten die Begriffe "rechts und links" jeweils recht und links in jeder Zeichnung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Motoreinrichtung. 2 ist eine im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht eines erfindungsgemäßen Rollenkörperlagers und 3 eine weitere im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht eines wesentlichen Teils dieses Lagers.
Eine Motoreinrichtung (1) für eine elektrische Kraftlenkung umfasst einen Motor (2), ein Gehäuse (3) zur Aufnahme des Motors (1) sowie rechte und linke Rollenkörperlager (4) und (5), welche das rechte bzw. linke Ende einer Drehachse (15) des Motors (2) abstützen.
Das Gehäuse (3) ist mit einem Joch (11) in Form eines Zylinders, der einen Boden aufweist und an seinem linken Ende offen ist, einer zylinderförmigen Lagerabstützung (12) mit kleinerem Durchmesser in seinem Bodenbereich und einer die linksseitige Öffnung des Jochs (11) abdeckenden Endplatte (13) versehen.
Der Motor (2) besteht aus einem Permanentmagneten (14), der auf der inneren Umfangsfläche des Jochs (11) angeordnet ist, eine in dem Gehäuse (3) frei drehbar angeordnete Drehachse (15), einem auf der Drehachse befestigten Anker (16), einem am linken Ende der Drehachse (15) angebrachten Kollektor (17) und einer Bürste (18), die durch ein elastisches Glied (19) mit der Oberfläche des Kollektors (17) in Kontakt gedrückt wird.
Von den rechten und linken Rollenkörperlagern (4) und (5) ist das linksseitige Lager ein allgemein übliches Kugellager, das so konzipiert ist, dass sein Außenring (31) auf dem inneren Umfang der Endplatte (13) angeordnet und sein Innenring (32) an der Drehachse (15) befestigt ist, und das rechtsseitige Rollenkörperlager (5) mit verbesserter Antikriecheigenschaft dahingehend ausgebildet ist, dass sein Außenring (21) mit an diesem befestigtem O-Ring (27) von einem Lagerstützabschnitt (12) des Jochs (11) abgestützt wird, und dass sein Innenring (22) an der Drehachse (15) befestigt ist. Bei der vorbeschriebenen Motoreinrichtung (1) ist das Joch (11) auf einer Ziehpresse geformt; da die Fertigungsgenauigkeit des Lagerstützabschnitts gegenüber einer maschinellen Bearbeitung nicht so groß ist, besteht die Tendenz der Bildung eines Spalts zwischen dem Rollenkörperlager (5) auf der rechten Seite und dem Lagerstützabschnitt (12), wobei in diesem Falle bei häufigem Kontakt miteinander und Trennen voneinander das Problem gegeben ist, dass Schwingungen und Betriebsgeräusche erzeugt werden; aus diesem Grunde ist das Rollenkörperlager (5) auf der rechten Seite als Produkt mit verbesserter Antikriecheigenschaft hergestellt.
Wie aus 2 ersichtlich, besteht das Rollenkörperlager (5) auf der rechten Seite aus einem Außenring (21), einem Innenring (22), einer Anzahl von Kugeln (23), die zwischen den beiden Ringen (21) und (22) angeordnet sind, einem Halter (24), der die Kugeln (23) hält, auf den rechten und linken Enden der beiden Ringe (21) und (22) angebrachten Dichtungen (25) und (26) und einem O-Ring (27) als elastisches Glied, das in eine ringförmige Nut (28) auf dem äußeren Umfang des Außenrings (21) eingefügt ist.
Die Härte des O-Rings (27) ist in dem Bereich Hs 60 bis 75 und die Größe des Überstands des O-Rings (27) über die Nut (28) mit 4 bis 40 % des Durchmessers des O-Rings (27) gewählt.
Wie aus 3 ersichtlich, ist der abgeschrägte (größere) Bereich (29) auf der linken Seitenfläche der Nut (28) größer als der abgeschrägte (kleinere) Bereich (30) auf der rechten Seite derselben, wobei sein Abstand D von der Bodenfläche der Nut (28) die Hälfte oder mehr des Drahtdurchmessers (der Dicke) des O-Rings (27) ausmacht (Bezugszeichen W in der Zeichnung).
Beim Einfügen des Rollenkörperlagers (5) in das Gehäuse (2) der Motoreinrichtung (1) werden wie aus 2 ersichtlich der große abgeschrägte Bereich (29) auf der weiter vom Lagerstützabschnitt (12) entfernten Seite und der kleine abgeschrägte Bereich (30) auf der näher beim Stützabschnitt (12) liegenden Seite angeordnet. In dieser Einbauphase wird dem O-Ring (27) vom Lagerstützabschnitt (12) eine linksgerichtete (in der der Einbaurichtung entgegengesetzten Richtung wirkende) Kraft beaufschlagt; da jedoch das Ausmass der Abschrägung des großen abgeschrägten Bereichs (29) größer ist, kann sich dieser verhältnismäßig stärker verformen, so dass Beschädigungen verhindert werden können. Da der Bedingung D μ W entsprochen ist, kann weiterhin ein Loskommen des O-Rings (27) aus der Nut (28) verhindert werden.
In diesem Zusammenhang kann anstelle des O-Rings (27) ein anderes ringförmiges Element in den verschiedensten Formen eingesetzt werden, wobei in diesem Falle W (die halbe Dicke) ermittelt wird mit (Außendurchmesser des elastischen Glieds·Innendurchmesser des elastischen Glieds)/4.
Mittels eines einzelnen Schneidwerkzeugs mit einer rechts-links-asymmetrischen Form kann die Nut (28) hergestellt werden und ist die Möglichkeit gegeben, eine höhere Zahl von Bearbeitungsvorgängen wie im Falle einer Nut mit rechts-linkssymmetrischen abgeschrägten Flächen zu vermeiden. Weiter lässt sich durch zusätzliche Bearbeitung einer Nut mit rechts-linkssymmetrischen abgeschrägten Flächen, beispielsweise eine R- Bearbeitung, eine den vorstehend beschriebenen Bedingungen entsprechende Nut herstellen.
INDUSTRIELLE VERWENDBARKEIT
Bei einem Rollenkörperlager und einer Motoreinrichtung nach der vorliegenden Erfindung lassen sich nach dem Einfügen des Lagers in ein Gehäuse Beschädigungen eines elastischen Glieds verhindern, so dass eine Motoreinrichtung bereitgestellt wird, bei der Montageprobleme weitgehend ausgeschlossen sind.

Claims

Rollenkörperlager mit einem Außenring, einem Innenring, einer Anzahl von Rollenkörpern zwischen den beiden Ringen und einem ringförmigen elastischen Glied, das in eine ringförmige Nut eingefügt ist, die auf dem äußeren Umfang des äußeren Rings oder dem inneren Umfang des inneren Rings vorgesehen ist, wobei ein abgeschrägter Bereich auf einer Seitenfläche der Nut und ein abgeschrägter Bereich auf der anderen Seitenfläche asymmetrisch in Bezug zueinander ausgebildet sind.
Rollenkörperlager nach Anspruch 1, wobei der größere abgeschrägte Bereich einen Abstand von der Bodenfläche der Nut aufweist, der die Hälfte oder mehr von der Dicke des elastischen Gliedes ausmacht.
Motoreinrichtung mit einem Motor, einem Gehäuse, das den Motor aufnimmt, und einem Rollenkörperlager, das einen Außenring, einen Innenring und eine Anzahl von Rollenkörpern zwischen den beiden Ringen aufweist und die Drehachse des Motors abstützt, mit einem ringförmigen elastischen Glied, das in eine ringförmige Nut eingefügt ist, die am äußeren Umfang des Außenringes und des Rollenkörperlagers ausgebildet ist, wobei ein abgeschrägter Bereich auf einer Seitenfläche der Nut, in die das elastische Glied eingefügt ist, und ein abgeschrägter Bereich auf der anderen Seitenfläche asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Motorvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der größere abgeschrägte Bereich einen Abstand von der Bodenfläche der Nut aufweist, der die Hälfte oder mehr der Dicke des elastischen Gliedes ausmacht.
Motorvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei beim Einfügen des Außenringes in das Gehäuse der größere abgeschrägte Bereich später eingefügt wird.