DE2939560A1

DE2939560A1 - Festlager mit einem waelzlager, insbesondere fuer die lagerung der laeuferwelle eines kleineren elektromotors

Info

Publication number: DE2939560A1
Application number: DE19792939560
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Blank; Hans-Peter 8501 Feucht Latussek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-09-29
Filing date: 1979-09-29
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2939560C2

Description

Festlager mit einem Wälzlager, insbesondere für die
Lagerung der Läuferwelle eines kleineren Elektromotors Die Erfindung bezieht sich auf ein Festlager mit einem Wälzlager, insbesondere für die Lagerung der Läuferwelle eines kleineren Elektromotors, bei dem der Außenlaufring des Wälzlagers in einer Lageraufnahme durch eine an der Lageraufnahme befestigte Lagerkappe elastisch gegen eine Schulter der Lageraufnahme gedrückt ist; ein derartiges Festlager ist aus der DE-AS 15 75 609 bekannt.
Im bekannten Fall soll die feste Halterung eines Kugellagers im Lagerschild so gestaltet werden, daß keine Verformung der Lagerschildbohrung und damit des Lageraußenlaufringes auftreten kann, die Ursache für Lagergeräusche und für den Ausfall des Lagers sein kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Lagerkappe im Bereich des Außenlaufringes des Kugellagers elastisch ausgebildet ist, wozu insbesondere in der Lagerkappe im Bereich der Schrauben zur Befestigung der Lagerkappe am Lagerschild zentrisch zur Welle verlaufende Schlitze vorgesehen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem Festlager der eingangs genannten Art ohne wesentlichen zusätzlichen Fertigungs- und Montageaufwand eine feste Halterung des Wälzlagers ohne Gefahr einer Verformung der Lagerschildbohrung beim Festziehen der Lagerkappe als auch einen spielfreien zentrierten Sitz des Kugellagers in der Lagerschildbohrung zu gewährleisten und dadurch insgesamt die Lagergeräusche merklich mindern zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Festlager der eingangs genannten Art dadurch möglich, daß die Lagerkappe mit einem axial angeformten Rand in Form eines zum Außenlaufring des Wälzlagers gerichteten Keils versehen ist, derart daß der Keil bei der Befestigung der Lagerkappe an der Lageraufnahme mit seiner radial inneren, schrägen Keilfläche elastisch gegen den Außenlaufring gedrückt ist. In vorteilhafter Weise kann entweder die Lagerkappe selbst elastisch ausgebildet oder der Rand über ein elastisches Zwischenteil mit der Lagerkappe verbunden sein.
Bei dem erfindungsgemäßn ausgebildeten Festlager wird einerseits die Elastizität der Lagerkappe bzw. des Zwischenteils zwischen dem Rand und der Lagerkappe dazu benutzt, das Wälzlager in der Lagerschildbohrung ohne Beachtung besonderer Toleranzvorschriften für die Tiefe der Lagerschildbohrung und dabei ohne Gefahr einer Verformung dieser Bohrung fest zu haltern und andererseits das Wälzlager über den an dem Außenlaufring unter Druck anliegenden Keil des angeformten Randes bei der Montage spielfrei zu zentrieren. Bei dem erfindungsgemäßen Festlager liegt das Wälzlager an seinem dem Keil gegenüberliegenden axialen Ende mittel- oder unmittelbar gegen eine Schulter der Lagerschildbohrung an. Insbesondere bei kleineren Elektromotoren könnte daher sowohl die Zentrierung als auch die betriebsmäßige Halterung des gesamten Wälzlagers im übrigen von dem an den Außenlaufring des Wälzlagers angedrückten und teilweise übergreifenden, in der Form eines Keils ausgebilddeten an die Lagerkappe angeformten Rand zentriert und gehaltert werden.
Bei einem Festlager mit einem in eine Lagerschildbohrung einzupassenden Wälzlager mit einem radialen Spielraum zwischen dem Außenlaufring des Wälzlagers und der Lagerbohrung kann in vorteilhafter Weise vorgesehen werden, daß der Keil in den Spielraum zwischen dem Außenlaufring des Wälzlagers und der Lagerschildbohrung im Sinne eines Ausgleichs des jeweiligen radialen Spiels gedrückt ist. Vorzugsweise ist in diesem Fall der Keil mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radial äußeren, parallell zur Lagerung verlaufenden Keilfläche und einer zweiten, radial inneren konisch und in schrägem Anstellwinkel zur anliegenden äußeren Umfangsfläche des Außenlaufringes des Wälzlagers verlaufenden Keilfläche versehen.
Bei der Montage der erfindungsgemäßenLagerkappe wird unter Mitausnutzung der axialen Druckkraft aufgrund der Elastizität der Lagerkappe selbst oder des elastischen Zwischenteils die Keilsp-tze dem jeweils gegebenen radialen Spiel entsprechend tief axial in den Spielraum gedrückt. Der keilförmige Rand paßt sich dabei gegebenenfalls unter Einwirkung der axialen Druckkraft, die sich an der Keilschräge in eine axiale und eine radiale Kraftkomponente aufteilt, dem veränderlichen radialen Spiel zwischen Wäizlageraißenlaufring und Innenfläche der Lagerschildbohrung an.
Dadurch werden nicht nur durch Bearbeitungstoleranzen gegebene Passungspiel aufgehoben, sondern auch ein passungsspielfreier Lagersitz während des Betriebes gewährleistet, wenn sich die Größe des Lagerspiels z. B. durch Erwärmung bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Lagerbohrung einerseits und Lager andererseits betriebsmäßig verändert. Durch die unsymmetrische zuvor beschriebene Ausftihrung der Keilfläche ergibt sich in vorteilhafter Weise einerseits eine gut geführte Anlage der Keilscheibe in der Lagerschildbohrung, in die das Wälzlager einzupassen ist, und andererseits eine sicher gewährleistete Wirksamkeit der Keilschräge zur Vermeidung eines unerwünschten radialen Spiels.
In fertigungs- und montageteshnisch günstiger Weise ist bei einem gesonderten elastischen Zwischenteil zwischen Lagerkappe und Rand die Lagerkappe zusammen mit dem Rand und dem Zwischenteil als einstückig handhabbares Materialteil ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist die Lagerkappe dazu zusammen mit dem Rand und dem Zwischenteil als einstückiges Form-, Spritz- bzw. Gußteil, insbesondere als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläuter-t.
Darin zeigen: Fig. 1 in einem Teilschnitt ein Festlager mit einer Lagerkappe und über einen angeformten Faltenbalg mittelbar verbundenem keilförmigen Rand, Fig. 2 in einem Teilschnitt ein Festlager mit einer durch konzentrische Ringe elastisch ausgebildeten Lagerkappe mit unmittelbar angeformtem keilförmigen Rand, Fig. 3 in einem Teilschnitt ein Festlager mit axial beidseitig am Außenlaufring des Wälzlager jeweils anliegendem keilförmigen Rand.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Festlager mit einem Wälzlager 3, das mit seinem Inneniaufring 32 auf einer Welle 6 fixiert ist und mit seinem Außen auf ring 31 am axial rechten Ende unmittelbar (Fig. 1 und Fig. 2) bzw. mittelbar (Fig. 3) an einer Schulter 44 einer Lagerbohrung 41 bzw. 42 bzw.43 i Lagerschild 4 anliegt. Zur weiteren Festlegung und Fixierung des Wälzlagers 3 ist am Lagerschild 4 über Schrauben 5 eine Lagerkappe 2 befestigt, die mit einem axial angeformten Rand in Form eines zum Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 gerichteten Keils 21 versehen ist, der bei der Befestigung der Lagerkappe 2 am Lagerschild 4 mit seiner radial inneren, schrägen Keilfläche 211 elastisch gegen den Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 gedrückt wird.
Zur Erzielung dieses elastischen Andruckes ist nach der Ausführung gemäß Fig. 1 der Rand in Form eines zum Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 gerichteten Keils 21 über einen angeformten Faltenbalg 22 mit der Lagerkappe 2 verbunden. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Rand in Form eines zum Außenlaufring 31 des Wälzlagers gerichteten Keils 21 unmittelbar an die Lagerkappe 2 angeformt und die Lagerkappe selbst elastisch ausgebildet; zu einer derartigen elastischen Ausbildung der Lagerkappe 2 selbst ist diese in der Nähe des Außenlaufrings 31 des Wälzlagers 3 mit konzentrisch zur Lë çerwelle 6 verlaufenden Schlitzen 23 versehen cine derartige elastische Lagerkapnausführung für ein Festlager ist in der DE-AS 15 75 609 näher beschrieben.
Die Tiefe der Lagerbohrung 41 bzw. 42 bzw. 43 kann ohne besondere Toleranzvorschriften gefertigt werden, da zum Befestigen des Außenlaufringes 31 und damit des Wälzlagers 3 eine elastisch ausgebildete Lagerkappe 2 oder ein elastisches Zwischenteil z. B. in Form des Faltenbalges 22 vorgesehen ist. Durch die derartige elastische Ausbildung werden beim Anziehen der Befestigungsschrauben 5 der am Lagerschild 4 anzubringenden Lagerkappe 2 praktisch Biegespannungen vermieden, die die Lagerbohrung elliptisch verformen könnten, wenn die Lagerkappe 2 bei deren Anschrauben an das Lagerschild 4 immer weiter gegen den Außenlaufring 31 des Festlagers gedrückt wird.
Gleichzeitig kann auf die Beachtung besonderer Toleranzvorschriften in der radialen Weite der Lagerschildbohrung verzichtet werden, da durch den angeformten Rand in Form eines Keiles 21, wie z. B. aus Fig. 2 ersichtlich, eine sichere Lageraufnahme des Wälzlagers 3 durch Anlage des Außenlaufrings 31 an der außen umfassenden schrägen Keilfläche 211 des Keils 21 sichergestellt ist. In Fig. 2 ist das angenommene "Freimaß" der radialen Weite zwischen äußerer Umfangsfläche des Außenlaufringes 31 und der Innenfläche der Lagerbohrung 2 mit a bezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Festlager mit einem in eine Lagerbohrung 41 einzupassenden Wälzlager und mit entsprechend kleinerem Abstand b zwischen dem Außenumfang des Außenlaufringes 31 und der Innenfläche der Lagerbohrung 42.
Ein derartiges Radialspiel ist unerwünscht, da es als Ursache für eine zusätzliche Geräuschbildung erkannt wurde. In vorteilhafter Weise ist der Keil 21 in den Spielraum zwischen dem Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 und der Lagerbohrung 41 im Sinne eines Ausgleichs des jeweiligen Radialspiels b gedrückt, wobei zweckmäßigerweise der Keil 21 mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radialen äußeren, parallel zur gegenliegenden Innenfläche der Lagerbohrung 41 verlaufenden Keilfläche 212 und einer zweiten radial inneren, konisch und in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Um- fangsfläche des Außenlaufrings 31 des Wälzlagers 3 verlaufenden Keilfläche 211 versehen; damit sich der axial angeformte Rand in Form eines zum Außenlaufring 31 des Wälzlagers 3 gerichteten Keils 21 nach Maß des auszugleichenden radialen Spiels den unterschiedlichen radialen Maßen des jeweiligen Anlagepunktes der schrägen Keilfläche an der äußeren Umfangsfläche des Außenlaufrings 31 anzupassen vermag, ist eine gewisse elastische Nachgiebigkeit des Materials, insbesondere bei in sich geschlossenem umlaufenden keilförmigen Rand zweckmäßig; zur gezielteren Veränderung bzw. Festlegung der Federrate des keilförmigen Randes und zur optimalen Abstimmung zwischen dem Material der Scheibe und der axial andrückenden Kraft aufgrund der elastischen Lagerkappe oder des elastischen Zwischenteils kann in zweckmäßiger Weise vorgesehen werden, daß der keilförmige Rand durch axial gerichtete und am Umfang verteilte schlitzförmige Ausnehmungen unterbrochen ist.
Fig. 3 zeigt ein Festlager, bei dem in vorteilhafter Weise in der Lagerbohrung 43 auch an dem der Lagerkappe 2 axial abgewandten Ende des Kugellagers 3 ein Keilrand 7 vorgesehen und bei der Montage der Lagerkappe 2 als Zwischenlager zwischen der Schulter 44 des Lagerschildes 4 und dem Wälzlager 3 mit seiner Keilfläche 71 gegen das rechte Ende des Außenlaufrings 31 des Wälzlagers 3 gedrückt ist. Zwischen der Außenumfangsfläche des Außenlaufrings 31 und der Innenumfangsfläche der Lagerbohrung 43 ist ein "Freimaß" c vorgesehen. Durch die beidseitige Anlage des Außenlaufringes 31 an einer Keilfläche 211 des Keils 21 einerseits bzw. an einer Keilfläche 71 des Keils 7 andererseits wird beim Befestigen der elastischen Lagerkappe 2 am Lagerschild 4 durch die Anstellmöglichkeit des Außenlaufrings 31 am keilförmigen Rand der Außenlaufring auf eine dem Innenlaufring 32 angepaßte Abrollbahn gedrückt; dadurch werden ein Teil der Fertigungstoleranzen, mit denen das Kugellager 3 selbst behaftet ist, wirkungslos und entsprechende ansonsten auftretende Lagergeräusche vermieden.
Der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 an der rechten Seite des Außenlaufrings 31 anliegende umlaufende, gegebenenfalls durch axiale, am Umfang verteilte schlitzförmige Öffnungen unterbrochene Keilrand 71 kann als Einzelteil in Form einer entsprechenden Scheibe bei der Montage zwischen Schulter 44 und Wälzlager 3 zwischengelegt werden; in fertigungs- und montagetechnischer besonderes günstiger Weise ist vorgesehen, den Keilrand 71 an die Lagerbohrung 43 bzw. die Schulter 44 anzuspritzen.
Während zweckmäßigerweise bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, bei dem der Keil 21 nicht innen an der Lagerbohrung 42 anliegt, eine Außenzentrierung der Lagerkappe 2 am Lagerschild 4, beispielsweise durch angegossene Nocken an der Stirnseite des Lagerschildes und entsprechende Vertiefungen am gegenliegenden Teil der Lagerkappe vorgesehen wird, ist beim Ausführungs beispiel nach Fig. 3 der Keilrand 7 vorteilhafterweise zentrisch zu einem Zentrierrand des Lagerschildes einzuspritzen und dann auf eine Außenzentrierung des axial gegenüberliegenden, an die Lagerkappe angeformten Keils zu verzichten.

Claims

Patentansprüche rs (1.) Festlager mit einem Wälzlager, insbesondere für die agerung der Läuferwelle eines kleineren Elektromotors, bei dem der Außenlaufring des Wälzlagers in einer Lageraufnahme durch eine an der Lageraufnahme befestigte Lagerkappe elastisch gegen eine Schulter der Lageraufnahme gedrückt ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lagerkappe (2) mit einem axial angeformten Rand in Form eines zum Außenlaufring (31) des Wälzlagers (3) gerichteten Keils (21) versehen ist, derart daß der Keil (21) bei der Befestigung der Lagerkappe (2) an der Lageraufnahme (Lagerschild 4) mit seiner radial inneren, schrägen Keilfläche (211) elastisch gegen den Außenlaufring (31) gedrückt ist.
2. Festlager nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerkappe (2) selbst elastisch ausgebildet ist.
3. Festlager nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rand über ein elastisches Zwischenteil (Faltenbalg 22) mit der Lagerkappe verbunden ist.
4. Festlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerkappe (2) zusammen mit dem Rand und dem Zwischenteil (FaltenbelgP)als einstückig handbares Montageteil ausgebildet ist.
5. Festlager nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Lagerkappe (2) zusammen mit dem Rand und dem Zwischenteil (Faltenbalg 22) als einstückiges Form-, Spritz- oder Gußteil, insbesondere als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet ist.
6. Festlager mit einem in eine Lagerbohrung der Lageraufnahme einzupassenden Wälzlager und einem Radialspiel zwischen dem Außenlaufring des Wälzlagers und der Lagerbohrung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Keil (21) in den Spielraum zwischen dem Außenlaufring (31) des Wälzlagers (3) und der Lagerbohrung (41) im Sinne eines Ausgleichs des Jeweiligen Radialspiels (b) gedrückt ist. (Fig. 1)
7. Festlager nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Keil (21) mit einem unsymmetrischen Querschnitt mit einer ersten radialen äußeren, parallel zur Lagerung verlaufenden Keilfläche (212) und einer zweiten radial inneren, konisch und in schrägem Anstellwinkel zur äußeren Umfangsfläche des Außenlaufringes des Wälzlagers verlaufenden Keilfläche (211) versehen ist.
8. Festlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auch an dem der Lagerkappe (2) axial abgewandten Ende ein Keilrand (7)vgBehenund bei der Montage der Lagerkappe (2) als Zwischenlage zwischen der Schulter (41) des Lagerschildes (4) und dem Wälzlagers (3) mit seinen Keilfläche (71) gegen den Außenlaufring (31) des Wälzlagers (3) gedrückt ist.
9. Festlager nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Keilrand (7) in die Lagerbohrung (43) eingespritzt ist.