EP1931888A1 - Korrosionsbeständiges lager - Google Patents

Korrosionsbeständiges lager

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Publication number
EP1931888A1
EP1931888A1 EP06828802A EP06828802A EP1931888A1 EP 1931888 A1 EP1931888 A1 EP 1931888A1 EP 06828802 A EP06828802 A EP 06828802A EP 06828802 A EP06828802 A EP 06828802A EP 1931888 A1 EP1931888 A1 EP 1931888A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
housing
shaft
floating bearing
realized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06828802A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Wirthmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1931888A1 publication Critical patent/EP1931888A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50—Positive connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S384/00—Bearings
    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/906—Antirotation key

Definitions

  • the invention relates to a device for preventing fretting corrosion and knocking out of the bearing seat in motor systems, wherein the motor bearing a circumferential radial load acts, e.g. for motors with stiff coupled load.
  • Fretting corrosion is a kind of vibration wear on contact and mating surfaces. Vibrations, the finest vibrations, slippage and loose fits result in a high mechanical surface load due to the combination of mechanical wear and alternating stress.
  • the material surface is shattered and activated, it comes to the reaction with the surrounding medium (air, lubricants, water, etc.).
  • the formation of microcracks is favored, whereby the fatigue strength of the material is greatly reduced. As a result, it may therefore come to the occurrence of a "permanent break".
  • the published patent application DE 198 18 634 A1 shows a movable bearing for spindles and shafts, which is mounted by means of supporting elements in the bearing seat of a housing by means of an intermediate bearing.
  • the bearing for receiving circumferential radial forces is hardly suitable and at Applications with stiff coupling of a load, in which circumferential radial forces increasingly occur, premature bearing seat wear would occur.
  • a movable bearing for rotating machine parts with an outer ring which rotatably supports in an intermediate bearing, wherein the intermediate bearing is arranged in the installation space of a housing, and with an inner ring which is rotatably connected to the rotating machine part, wherein a lock is included, which inhibits a relative movement in the circumferential direction between the housing and the intermediate bearing and allows relative movement between housing and intermediate bearing along the axis of rotation of the machine part, wherein the lock preferably comprises a material of high corrosion resistance, in particular brass or stainless steel, and the intermediate storage preferably by means of a plastic bushing is arranged on the housing.
  • the floating bearing is usually realized as a rolling bearing, wherein the outer ring represents the outer race and the inner ring of the inner race. Both rings are spaced apart by means of a rolling element (ball, cylindrical roller, tapered roller, barrel roller, needle roller or the like), which are arranged within a Wälz Eisenlafigs.
  • a rolling element ball, cylindrical roller, tapered roller, barrel roller, needle roller or the like
  • a drive shaft understood, which drives the axis of rotation of a machine by means of rigid coupling (clutch, belt).
  • the inner diameter is suitable for firmly receiving the outer ring of the bearing and the outer diameter for housing in an annular recess of the housing.
  • the locking mentioned in connection with the aforementioned non-locating bearing and acting in the circumferential direction is realized by means of a mechanical guide in the axial direction (that is to say parallel to the axis of rotation).
  • the guide in the axial direction automatically causes a rotation inhibition.
  • the guide is realized by means of a bore on the intermediate bearing and a bore on the housing, wherein the rotational inhibition takes place by means of a pin inserted into these holes, while the axial movement is possible.
  • the locking is realized by means of a preferably positive-locking toothing, which is arranged both on the housing and on the intermediate bearing and ensures axial freedom of movement.
  • the toothing can also be arranged on the front side on the intermediate bearing ring or on the outside of the surface of the intermediate bearing ring (external toothing). At the respective opposite surfaces of the housing recess, which receives the bearing, then a corresponding toothing would be arranged.
  • a combination of the aforementioned solutions for locking in the direction of rotation would be conceivable, for example, a spur gear teeth on the intermediate bearing in conjunction with a guide pin or a spur gear teeth on the intermediate bearing in conjunction with a arranged on the circumference of the intermediate bearing teeth.
  • the solution according to the invention is used in an electric motor whose shaft is equipped by means of a fixed bearing (B-side, i.e. in the vicinity of the motor housing rear wall) and a movable bearing (A-side, that is to say on the output side).
  • the output-side drive shaft of the electric motor is mounted by means of a floating bearing according to the invention mounted in a flange.
  • the floating bearing is arranged in a flange-side floating bearing bore.
  • the bearing housing is realized in this case by the flange and the bearing cap, wherein the locking between the bearing cap and intermediate bearing or between flange, bearing cap and intermediate bearing is realized.
  • a change in length of the drive shaft is thus compensated exclusively on the output side, so that occurring in the immediate vicinity of the B-side fixed bearing length changes without negative consequences for this fixed bearing or arranged here and stored on the shaft additional components remain.
  • fretting corrosion is avoided and the commonly used springs for realizing a bias between the engine shaft bearings are not additionally set in rotation. Circumferential radial forces are absorbed by the floating bearing without affecting the bearing seat.
  • This use of the invention also means that electric motors can be used as stiff-coupled direct drives without the bearings failing early.
  • the invention is preferably used in an electric motor with an engine brake arranged on the motor shaft and / or a movement data acquisition device arranged on the motor shaft.
  • Design changes are not required because of the solution according to the invention, because the brake can remain within the motor housing at the point where it is usually arranged, namely B-side (ie in the immediate vicinity of the fixed bearing), remain arranged.
  • B-side ie in the immediate vicinity of the fixed bearing
  • the motion detection such as a feedback unit for speed measurement.
  • the reason for this is that in the immediate vicinity of the fixed bearing, the length changes are minimal and they increase in proportion to the wavelength and thus the distance relative to the fixed bearing. The further away a component is from the fixed bearing, the greater fluctuations in the wavelength must be compensated.
  • the brake (holding brake and / or service brake) usually consists of two components. One component is fixedly connected to the shaft and another component is firmly connected to the housing. There is an air gap between both components. During braking both components are intentionally pressed together. With a change in length of the shaft, this air gap is reduced and possibly even leads to an undesired pressing together of the components and thus to a reduction in the engine speed during normal operation. This can be avoided if the brake is mounted as close as possible to the fixed bearing, which is ensured by means of the invention as before and without changes to the overall construction. Similar problems occur in the storage of additional components such as movement data acquisitions. Axial forces on their bearings can have destructive consequences even with length changes of 0.5 mm.
  • the advantages of the invention come in conjunction with a machine, in particular a production machine, to bear, wherein the shaft is effected by means of the output of a previously mentioned electric motor and with the aid of a power transmission means, such as a clutch or a drive belt.
  • a power transmission means such as a clutch or a drive belt.
  • the invention reduces this risk and thus increases the life of the bearing, it also reduces the maintenance of engine or engine.
  • the rigidity of the drive train is maintained.
  • a further preferred embodiment of the invention is that the machine comprises a housing-less electric motor and that the bearing is mounted in a bearing seat on the machine in which the engine is installed.
  • the invention is at the same time optimized for standard motors as well as for more and more in use coming frameless motors. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a drive shaft 6, a bearing consisting of three mechanical components 5,10,11 and a housing, represented by the components 3,7,8.
  • the shaft 6 is radially supported by the bearing 5,10,11 and the bearing 5,10,11 is mounted by means of an intermediate bearing 1 in the bearing seat 3 of the housing 7,8 preferably using a plain bearing bush 14.
  • This polymer plain bearing bush 14 is preferably pressed into the housing 3, whereby the formation of corrosion (fretting corrosion) is prevented.
  • the components 5, 10 and 11 form a roller bearing, whose inner ring 1 1 is rotatably seated on the shaft 6 and whose outer ring 10 is firmly seated in the intermediate bearing 1.
  • a locking means 4 is provided in order to inhibit a relative movement between the intermediate bearing 1 and the bearing seat 3, a locking means 4 is provided.
  • a projection 1a is shown, which is encompassed by the intermediate bearing 1 and serves as a contact surface for a biasing spring 13.
  • Biasing springs 13 are not rotated due to the solution shown here, which avoids additional material stresses and increases the life of the springs.
  • the solution according to the invention has the advantage for the mechanical engineer that no change must be made to the mechanism.
  • standard components eg low-cost rolling bearings, ball bearings
  • no special tools or manufacturing processes are needed, ie additional manufacturing costs are minimal and limited to anyway usual in mechanical engineering operations.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Lagerung einer Antriebswelle (6) mittels eines Zwischenlagers (1) und eines Wälzlagers (5, 10, 11)bezüglich eines Gehäuses (3, 7, 8), wobei eine Arretierung (4) umfasst ist, welche eine Relativbewegung in Umlaufrichtung zwischen Gehäuse (3, 7, 8)und Zwischenlager (1) hemmt und eine Relativbewegung zwischen Gehäuse (3, 7, 8) und Zwischenlager (1) entlang der Rotationsachse der Welle (6) zulässt und wobei das Arretierungsmaterial hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist und insbesondere Messing oder Edelstahl umfasst, und das Gehäuse (3) eine Kunststoffgleitlagerbuchse (14) umfasst.

Description

314169 IP
27.09.2006 - Kauth
Bosch Rexroth AG, 70184 Stuttgart
Korrosionsbeständiges Lager
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung von Passungsrost und Ausschlagen des Lagersitzes bei Motoranlagen, wobei auf das Motorlager eine umlaufende Radiallast wirkt, z.B. bei Motoren mit steif gekoppelter Last.
Beim Anbau von Elektromotoren an Maschinen können zur Drehmomentübertragung Riemen, Ritzel oder Kupplungen verwendet werden, wobei die klassische Lagerbelastung eine Punktlast ist. Bei einer sehr steifen Kupplung aber wird eine umlaufende Radiallast generiert. Das Motorlager stellt sich in den meisten Fällen als die erste mechanische „Schwachstelle" heraus. Das durch die umlaufende Last generierte Drehmoment wirkt sich deswegen auf das Lager bzw. seinen Sitz aus, bis das Lager nach kurzer Zeit „ausschlägt" bzw. so genannten Passungsrost bildet.
Passungsrost, ist eine Art Schwingungsverschleiß an Kontakt- und Passflächen. Schwingungen, feinste Vibrationen, Schlupf und lose Passungen führen durch Kombination von mechanischem Verschleiß und Wechselbeanspruchung zu einer hohen mechanischen Oberflächenbelastung. Die Werkstoffoberfläche wird zerrüttet und aktiviert, es kommt zur Reaktion mit dem Umgebungsmedium (Luft, Schmiermitteln, Wasser, etc.). Daneben wird die Bildung von Mikrorissen begünstigt, wodurch die Dauerschwingfestigkeit des Werkstoffes stark reduziert wird. Als Folge kann es-daher zum Auftreten eines "Dauerbruches" kommen.
Die Offenlegungsschrift DE 198 18 634 A1 zeigt ein Loslager für Spindeln und Wellen, welches mittels Stützelementen im Lagersitz eines Gehäuses mittels eines Zwischenlagers gelagert ist.
Aufgrund der Anordnung des Lagers im Lagersitz mittels der Stützelemente ist das Lager zur Aufnahme von umlaufenden Radialkräften kaum geeignet und bei Anwendungen mit steifer Ankopplung einer Last, bei der umlaufende Radialkräfte vermehrt auftreten, würde ein vorzeitiger Lagersitzverschleiß auftreten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der wegen der umlaufenden Radiallast verursachte mechanische Schaden des Lagersitzes minimiert bzw. eliminiert wird und bei der dem Entstehen von Passungsrost bzw. Reiboxidation vorgebeugt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung eines Loslagers für umlaufende Maschinenteile, mit einem Außenring, der in einem Zwischenlager drehfest lagert, wobei das Zwischenlager im Einbauraum eines Gehäuses angeordnet ist, und mit einem Innenring, welcher mit dem umlaufenden Maschinenteil drehfest verbunden ist, wobei eine Arretierung umfasst ist, welche eine Relativbewegung in Umlaufrichtung zwischen Gehäuse und Zwischenlager hemmt und eine Relativbewegung zwischen Gehäuse und Zwischenlager entlang der Rotationsachse des Maschineteils zulässt, wobei die Arretierung vorzugsweise ein Material hoher Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Messing oder Edelstahl, umfasst, und das Zwischenlager vorzugsweise mittels einer Kunststoffbuchse am Gehäuse angeordnet ist.
Mittels dieser Lösung wird ein Festsetzen des Lagers in radialer Richtung bzw. in Umlaufrichtung bewirkt, während eine Beweglichkeit in axialer Richtung zur Kompensation von Längenänderungen des umlaufenden Maschinenteils durch Wärmeeinwirkungen verhindert wird. Wesentlich hierbei ist, dass die Axialbewegung nicht zwischen dem umlaufenden Maschinenteil und Innenring des Lagers, sondern zwischen dem Gehäuse und dem Zwischenlager stattfindet. Damit ist eine starre Verbindung zwischen dem umlaufenden Maschinenteil und dem Innenring stets gewährleistet. Das Loslager ist relativ einfach und kostengünstig zu realisieren, Passungsrost wird vermieden und der Vorspannung dienende Federn zwischen Motorgehäuse und Lager werden nicht zusätzlich in Drehung versetzt.
Aufgrund der bevorzugten Verwendung von korrosionsbeständigen Materialien oder Legierungen für die Arretierung, speziell Messing oder Edelstahl, und den bevorzugten Einsatz einer Kunststofflagerbuchse, vorzugsweise eines Polymer-Gleitlagers, wird eine Reaktion der betroffenen Materialoberflächen mit dem Umgebungsmedium (Luft, Schmiermitteln, Wasser, etc.) vorgebeugt und somit Passungsrost und vorzeitiger Verschleiß_vermieden. Der grundlegende Gedanke ist dabei eine Paarung von nicht korrosionsbeständigen Materialen zu vermeiden.
Das Loslager ist üblicherweise als Wälzlager realisiert, wobei der Außenring den äußeren Laufring und der Innenring den inneren Laufring repräsentiert. Beide Ringe sind mittels eines Wälzkörpers (Kugel, Zylinderrolle, Kegelrolle, Tonnenrolle, Nadelrolle oder dergleichen) beabstandet, welche innerhalb eines Wälzkörperkäfigs angeordnet sind.
Unter einem umlaufenden Maschinenteil wird beispielsweise eine Antriebswelle verstanden, welche die Drehachse einer Maschine mittels steifer Ankopplung (Kupplung, Riemen) antreibt.
Unter dem Zwischenlager wird beispielsweise eine ringförmige Buchse oder dergleichen verstanden, deren Innendurchmesser zur festen Aufnahme des Außenringes des Lagers und deren Außendurchmesser zur Unterbringung in einer ringförmigen Aussparung des Gehäuses geeignet ist.
Vorzugsweise wird die im Zusammenhang mit dem zuvor genannte Loslager, erwähnte und in Umlaufrichtung wirkende Arretierung mittels einer mechanischen Führung in axialer Richtung (d.h. parallel zur Rotationsachse) realisiert. Die Führung in axialer Richtung bewirkt automatisch eine Drehhemmung.
Besonders bevorzugt ist die Führung mittels einer Bohrung am Zwischenlager und einer Bohrung am Gehäuse realisiert, wobei mittels eines in diese Bohrungen eingefügten Stiftes die Drehhemmung erfolgt, während die axiale Bewegung möglich ist.
Alternativ zur zuvor erwähnten Lösung ist die Arretierung mittels einer vorzugsweise formschlüssigen Verzahnung realisiert, welche sowohl am Gehäuse als auch am Zwischenlager angeordnet ist und eine axiale Bewegungsfreiheit gewährleistet. Die Verzahnung kann auch stirnseitig am Zwischenlagerring angeordnet sein oder außen an der Oberfläche des Zwischenlagerringes (Außenverzahnung). An den jeweils gegenüberliegenden Flächen der Gehäuseaussparung, welche das Lager aufnimmt, wäre dann eine korrespondierende Verzahnung anzuordnen. Auch eine Kombination der zuvor genannten Lösungen zur Arretierung in Drehrichtung wäre denkbar, beispielsweise eine Stirnverzahnung am Zwischenlager in Verbindung mit einem Führungsstift oder eine Stirnverzahnung am Zwischenlager in Verbindung mit einer am Umfang des Zwischenlagers angeordneten Verzahnung.
Vorteilhafterweise kommt die erfindungsgemäße Lösung bei einem Elektromotor zum Einsatz, dessen Welle mittels eines Festlagers (B-Seitig, d.h. in Nähe der Motorgehäuserückwand) und eines Loslagers (A-Seitig, d.h. abtriebsseitig) ausgestattet ist. Die abtriebsseitige Antriebswelle des Elektromotors ist dabei mittels eines in einem Flansch gelagerten erfindungsgemäßen Loslagers gelagert. Das Loslager ist in einer flanschseitigen Loslagerbohrung angeordnet. Das Lagergehäuse ist in diesem Falle durch den Flansch und den Lagerdeckel realisiert, wobei die Arretierung zwischen Lagerdeckel und Zwischenlager bzw. zwischen Flansch, Lagerdeckel und Zwischenlager realisiert ist. Eine Längenänderung der Antriebswelle wird somit ausschließlich abtriebsseitig kompensiert, so dass in unmittelbarer Nähe des B-seitig vorhandenen Festlagers auftretende Längenänderungen ohne negative Folgen für dieses Festlager oder hier angeordnete und an der Welle gelagerte Zusatzkomponenten bleiben. Außerdem wird Passungsrost vermieden und die üblicherweise verwendeten Federn zur Realisierung einer Vorspannung zwischen den Motorwellenlagern werden nicht zusätzlich in Rotation versetzt. Umlaufende Radialkräfte werden von dem Loslager aufgenommen, ohne dass der Lagersitz beeinträchtigt wird. Diese Verwendung der Erfindung führt außerdem dazu, dass Elektromotoren als steifgekoppelte Direktantriebe eingesetzt werden können ohne, dass die Lager frühzeitig ausfallen.
Bevorzugt kommt die Erfindung zum Einsatz bei einem Elektromotor mit einer an der Motorwelle angeordneten Motorbremse und/oder einer an der Motorwelle angeordneten Bewegungsdatenerfassungsvorrichtung. Konstruktionsänderungen sind aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich, denn die Bremse kann innerhalb des Motorgehäuses an der Stelle, wo sie üblicherweise angeordnet ist, nämlich B-seitig (also in unmittelbarer Nähe des Festlagers), angeordnet bleiben. Gleiches gilt für die Bewegungserfassung, wie beispielsweise eine Feedbackeinheit zur Drehzahlmessung. Der Grund hierfür ist, dass in unmittelbarer Nähe des Festlagers die Längenänderungen minimal sind und diese proportional zur Wellenlänge und damit zum Abstand bezüglich des Festlagers zunehmen. Je weiter also eine Komponente vom Festlager entfernt ist, desto größere Schwankungen der Wellenlänge müssen kompensiert werden.
Die Bremse (Haltebremse und/oder Betriebsbremse) besteht in der Regel aus zwei Komponenten. Eine Komponente ist fest mit der Welle verbundenen und eine weitere Komponente ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Zwischen beiden Komponenten ist ein Luftspalt vorhanden. Beim Bremsvorgang werden beide Komponenten gewollt aufeinander gepresst. Bei einer Längenänderung der Welle verringert sich dieser Luftspalt und führt ggf. sogar zu einem ungewollten Aufeinanderpressen der Komponenten und damit zu einer Verringerung der Motordrehzahl im Normalbetrieb. Dies kann vermieden werden, wenn die Bremse möglichst in der Nähe des Festlagers montiert wird, was mittels der Erfindung nach wie vor und ohne Änderungen an der Gesamtkonstruktion gewährleistet ist. Ähnliche Probleme treten bei den Lagern von Zusatzkomponenten wie Bewegungsdatenerfassungen auf. Axialkräfte auf deren Lager können schon bei Längenänderungen um 0,5 mm zerstörerische Folgen haben.
Ganz besonders bevorzugt kommen die Vorteile der Erfindung in Verbindung mit einer Maschine, insbesondere einer Produktionsmaschine, zum tragen, wobei die Welle mittels des Abtriebs eines zuvor genannten Elektromotors und mit Hilfe eines Kraftübertragungsmittels, beispielsweise einer Kupplung oder eines Antriebsriemens erfolgt. Besonders bei steifer Ankopplung ist mit starken auf das abtriebsseitige Lager des Elektromotors wirkenden Umfangslasten zu rechen, die die Zerstörung des Lagersitzes, beispielsweise durch Passungsrost, fördern. Die Erfindung reduziert dieses Risiko und erhöht damit die Lebensdauer der Lager, sie verringert außerdem die Wartungsanfälligkeit der Maschine bzw. des Motors. Die Steifigkeit des Antriebsstranges bleibt dabei erhalten.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Maschine einen gehäuselosen Elektromotor umfasst und dass das Lager in einem Lagersitz an der Maschine, in die der Motor eingebaut wird, montiert ist. Somit ist die Erfindung gleichzeitig für Standard-Motoren als auch für immer mehr in den Einsatz kommende gehäuselose Motoren optimiert. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Figur 1 zeigt in schematisierter Darstellung eine Antriebswelle 6, ein Lager bestehend aus drei mechanischen Komponenten 5,10,11 und ein Gehäuse, repräsentiert durch die Komponenten 3,7,8. Die Welle 6 wird vom Lager 5,10,11 radial abgestützt und das Lager 5,10,11 wird mittels eines Zwischenlagers 1 im Lagersitz 3 des Gehäuses 7,8 vorzugsweise unter Verwendung einer Gleitlagerbuchse 14 montiert. Diese Polymer- Gleitlagerbuchse 14 ist vorzugsweise in das Gehäuse 3 eingepresst, wodurch die Bildung von Korrosion (Passungsrost) unterbunden wird. Die Komponenten 5,10 und 11 bilden ein Wälzlager, dessen Innenring 1 1 auf der Welle 6 drehfest sitzt und dessen Außenring 10 fest im Zwischenlager 1 sitzt. Um eine Relativbewegung zwischen Zwischenlager 1 und Lagersitz 3 zu hemmen, ist ein Arretierungsmittel 4 vorgesehen. Zusätzlich ist ein Vorsprung 1a gezeigt, welcher vom Zwischenlager 1 umfasst ist und als Anlagefläche für eine Vorspannfeder 13 dient.
In Anwendungen, wo die mit einer Last verbundene Motorwelle 6 direkt oder mittels einer sehr steifen Kupplung mechanisch verbunden ist, kann es vorkommen, dass die Last, die auf die Welle 6 übertragen wird nicht stationär bzw. punktförmig ist, sondern umlaufend auf alle Lagerkomponenten wirkt. Die umlaufende Last verursacht eine Kraft, die zwangsläufig irgendwo in der Mechanik aufgenommen werden muss, wobei das Motorlager bzw. der Lagersitz 3 sich in den meisten Fällen als die erste mechanische „Schwachstelle" herausstellt. Das durch die umlaufende Last generierte Drehmoment wird auf das Lager 5,10,11 bzw. dessen Außenring 10 übertragen. Wenn das Drehmoment die Haftreibungsschwelle zwischen dem Außenring 10 des Wälzlagers 5,10,11 und dem Lagersitz 3 überschreitet, dreht sich der Außenring 10 üblicherweise relativ zum Gehäuse mit. Die Erfindung verhindert dieses Mitdrehen und schont daher den Lagersitz, ohne dass ein Festlager benötigt wird, denn ein Festlager würde wiederum eine Längenausdehnung der Motorwelle nicht kompensieren, was wiederum zu einer Zerstörung der Anordnung führen würde. Die Erfindung löst das Problem, indem sie ein Loslager verwendet, welches bezüglich radial auftretender Lasten wie ein Festlager wirkt.
Vorspannfedern 13 werden aufgrund der hier gezeigten Lösung nicht in Rotation versetzt, was zusätzliche Materialbelastungen vermeidet und die Lebensdauer der Federn erhöht. Die erfindungsgemäße Lösung hat für den Maschinenbauer den Vorteil, dass keine Änderung an der Mechanik vorgenommen werden muss. Für den Motorhersteller entsteht der Vorteil, dass Standard-Komponenten (z.B. preiswerte Wälzlager, Kugellager) verwendet werden können. Außerdem werden keine speziellen Werkzeuge oder Fertigungsprozesse benötigt, d.h. zusätzliche Herstellungskosten sind minimal und auf ohnehin im Maschinenbau übliche Arbeitsvorgänge beschränkt.
Bezugszeichenliste:
Buchse a Vorsprung
Deckel
Lagersitz
Führungsstift
Wälzkörper
Welle
Flansch
Lagerdeckel
Wälzlager mit Außenring/Innenring/Wälzkörper 0 Außenring 1 Innenring 2 Elektromotor 3 Vorspannfeder 4 Vorzugsweise Polymergleitlagerbuchse

Claims

314169 IP27.09.2006 - KauthBosch Rexroth AG, 70184 StuttgartPatentansprüche
1. Loslager eines umlaufenden, rotationssymmetrischen Maschinenteils (6), mit einem Außenring (10), der in einem Zwischenlager (1 ) drehfest lagert, wobei das Zwischenlager (1) im Einbauraum eines Gehäuses (3, 8) angeordnet ist, und mit einem Innenring (11), welcher mit dem umlaufenden Maschinenteil (6) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arretierung umfasst ist, welche eine Relativbewegung in Umlauf richtung zwischen Gehäuse (3, 8) und Zwischenlager (1 ) hemmt und eine Relativbewegung zwischen Gehäuse (3, 8) und Zwischenlager (1 ) entlang der Rotationsachse des Maschineteils (6) zulässt.
2. Loslager nach Anspruch 1 , wobei die Arretierung ein Material hoher Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Messing oder Edelstahl, umfasst, und das Zwischenlager (1 ) mittels einer Kunststoffbuchse (14) am Gehäuse (3, 8) angeordnet ist.
3. Loslager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Arretierung in Umlaufrichtung mittels einer mechanischen Führung parallel zur Rotationsachse realisiert ist.
4. Loslager nach Anspruch 3, wobei die Führung mittels einer Bohrung am Zwischenlager (1 ) und Gehäuse (3, 8) sowie mittels eines in diese Bohrungen eingefügten Stiftes (4) realisiert ist.
5. Loslager nach Anspruch 3, wobei die Arretierung mittels einer formschlüssigen Verzahnung realisiert ist, welche sowohl am Gehäuse (3, 8) als auch am Zwischenlager (1) angeordnet ist.
6. Loslager nach Anspruch 3, wobei die Arretierung mittels einer Kombination von wenigstens einer der in Anspruch 4 oder 5 vorgestellten Maßnahmen realisiert ist.
7. Elektromotor mit Antriebswelle (6), wobei die Welle (6) abtriebsseitig mittels eines in einer Ausnehmung an einem Motorflansch (7) gelagerten Loslagers (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 gelagert ist.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, wobei dieser eine an der Motorwelle (6) angeordnete Motorbremse und/oder eine Bewegungsdatenerfassungsvorrichtung umfasst. Maschine, insbesondere Produktionsmaschine, deren Welle (6) mit Umfangslasten beaufschlagt ist, wobei die Welle (6) mittels des Abtriebs eines Elektromotors nach Anspruch 7 oder 8, und mit Hilfe eines Kraftübertragungsmittels, beispielsweise einer Kupplung oder eines Antriebsriemens, angetrieben ist.
EP06828802A 2005-09-28 2006-09-28 Korrosionsbeständiges lager Withdrawn EP1931888A1 (de)

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DE102005046529 2005-09-28
DE102005062243 2005-12-24
PCT/EP2006/009412 WO2007036358A1 (de) 2005-09-28 2006-09-28 Korrosionsbeständiges lager

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EP1931888A1 true EP1931888A1 (de) 2008-06-18

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EP06828802A Withdrawn EP1931888A1 (de) 2005-09-28 2006-09-28 Korrosionsbeständiges lager

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