DE3344249A1 - Anordnung zur einstellung des axialspiels bzw. der axialen lager-anstellkraft einer rotorwelle - Google Patents

Description

• Anordnung zur Einstellung des Axialspiels bzw. der
• axialen Lager-Anstelikraft einer Rotorwelle (Es wird die Innere Priorität der deutschen Patentanmeldung P 33 35 647.5 vom 30.09.1983 in Anspruch genommen) Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Einstellung des Axialspiels bzw. der axialen Lager-Anstell kraft einer Rotorwelle gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2; eine Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bei einer gleitgelagerten Rotorwelle durch die DE-OS 31 50 572 und eine Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 3 ist durch eine offenkundige Vorbenutzung bekannt.
• Bei der durch die DE-OS 31 50 572 bekannten Anordnung wird zur Begrenzung des Axialspiels einer in Gleitlagern gelagerten Motor-Getriebe-Welle eines Fensterheber-Antirebes vor dem getriebeseitigen Wellenende eine in das Getriebegehäuse einschraubbare Justierschraube mit einer stirnseitigen Anlauffläche für die Motor-Getriebe-Welle bis zur definierten, in jedem Einzelfall aufgrund der unterschiedlichen Toleranzmaße individuell einzumessenden axialen Tiefe eingedreht und in dieser Stellung nach Beendigung des Einstellvorgangs gesondert festgelegt.
• Bei der offenkundig vorbenutzten Anordnung wird zur Einstellung der axialen Anstellkraft der in Kugellagern gelagerten Rotorwelle zunächst die Lagerstelle, an welcher der axiale Ausgleich vorgenommen werden soll, axial geöffnet. Anschließend werden axial vor das Kugellager eine Federscheibe und z.B. drei Ausgleichsscheiben zum Zwecke des Axialspielausgleichs entsprechend einer angenommenen auszugleichenden Toleranz eingelegt. Danach wird die Lagerstelle mit einem durch z.B. zwei Schrauben zu sichernden Deckel geschlossen. Nach dem Gesamtzusammenbau des Motors wird die axiale Anstellkraft der Läuferlagerung in einer Meßvorrichtung geprüft. Liegt die axiale Anstellkraft außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches, so muß der Lagerdeckel durch Lösen der Schrauben nochmals geöffnet und es müssen entweder weitere Ausgleichsscheiben beigelegt oder zuvor beigelegte Ausgleichsscheiben herausgenommen werden. Daraufhin erfolgt nochmals eine Prüfung der axialen Anstellkraft in zuvor beschriebener Weise.
• Es ist nicht ausgeschlossen, daß ein solcher Einstellvorgang zur Einstellung einer einzigen Lagerstelle mehrmals wiederholt werden muß.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in fertigungs- und montagetechnisch wesentlich einfacherer Weise die Einstellung des Axialspiels bzw. der axialen Anstellkraft der in einer Lagerbohrung gelagerten Rotorwelle eines Kleinmotors ermöglichen zu können.
• Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß bei einer Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.
• des Anspruchs 3 jeweils durch die kennzeichnende Lehre des entsprechenden Anspruchs; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der entsprechend rückbezogenen Unteransprüche.
• Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht am montierten Motor eine Einstellung einer definierten Anstellkraft in einfachster Weise, indem die Einstellscheibe aufgrund eines auf sie einwirkenden Gegendruckes in eine einrastende Einstellage gebracht werden kann. Speziell erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung die Einstellung der axialen Anstellkraft bei einer in Kugellagern gelagerten Rotorwelle ohne zwischenzeitliche Montage- bzw. Demontage von Motorbauteilen durch einfaches, von außen bedienbares Verdrehen der Einstellscheibe.
• Als weiteres, die Einstellung vereinfachendes Mittel, das die Zuhilfenahme von zusätzlichen Meßinstrumenten und die Notwendigkeit von mehreren Zwischenmessungen während der Einstellung der Anstellkraft erübrigt,ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die axial außenliegende Stirnseite zusätzlich über ihren Umfang mit jeweils zwischen den Auflagestufen angeordneten, jeweils die benachbarten Auflagestufen um ein bestimmtes Maß axial überragenden Anschlagstufen versehen ist, durch die jede weitere Drehung der Einstellscheibe beim Erreichen der definierten axialen Anstellkraft durch Anschlagen einer entsprechenden Anschlagstufe gegen einen der Nocken hemmbar ist.
• Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, daß der axiale Abstand zwischen der Auflagefläche einer Auflagestufe und der Anschlaghöhe der entgegen der Einstell-Drehrichtung nächstfolgenden Anschlagstufe einer Stufenreihe der maximalen Einbauhöhe der Feder entspricht bzw. daß der axiale Abstand zwischen der Auflage fläche einer Auflagestufe und der Anschlaghöhe der entgegen der in Einstell-Drehrichtung vorhergehenden Anschlagstufe einer Stufenreihe der minimalen Einbauhöhe der Feder entspricht. Eine zwischen zwei Auflagestufen einer Stufenreihe vorgesehene Anschlagstufe überragt also jeweils axial die auf der Einstellscheibe entgegen deren Einstell-Drehrichtung nächstfolgende Auflagestufe um die maximale und die entgegen der Einstell-Drehrichtung auf der Einstellscheibe vorhergehende Auflagestufe um die minimale Einbauhöhe der Federscheibe. Durch die maximale bzw. minimale Einbauhöhe der Feder wird der Federkennlinienbereich definiert, in dem mit Sicherheit die geforderte Andruckkraft auf das Kugellager gewährleistet ist.
• Zur Erzielung einer möglichst unverkanteten Auflage der Auflagestufen an den Nocken ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Umfang einer Einstellscheibe zumindest in zwei Hälften derart aufgeteilt ist, daß zwei gleichartige einander gegenüberliegende Stufenreihen entstehen. Falls einerseits die Stufenzahl und andererseits die Größe des Umfangs der Einstellscheibe dies erlauben, kann zur Erhöhung der Auflagesicherheit die Einstellsc-heibe auch z.B.
• in drei, vier oder mehrere gleichartige Stufenreihen am Umfang aufgeteilt sein.
• Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig.l in einem Teilausschnitt die Seitenansicht eines Kleinmotors mit im rechten Lagerschild vorgesehener Anordnung zur Einstellung der Anstellkraft einer in einem Kugellager gelagerten Rotorwelle, Fig.2 eine stirnseitige Draufsicht auf den Kleinmotor gemäß Fig.l, Fig.3 einen vergrößerten Detailausschnitt aus Fig.l im Bereich der Anordnung zur Einstellung der Anstellkraft, Fig.4 eine Abwicklung von zwei gleichartigen, an der außenliegenden Stirnseite der Einstellscheibe angeordneten Stufenreihen zur erfindungsgemäßen Einstellung der Anstellkraft, Fig.5 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einen Lagerschild mit in dessen Lagerbohrung ragenden Nocken, eine Einstellscheibe mit zwei stirnseitigen Stufenreihen von Auflagestufen und Anschlagstufen zur Auflage bzw. zum Anschlag an den Nocken des Lagerschildes sowie eine zwischen der Einstellscheibe und dem Kugellager angeordnete Federscheibe.
• Fig.l zeigt in einem Teilschnittbild die Seitenansicht eines Käfigläufer-Kleinmotors. Die das Rotorpaket RP aufnehmende Rotorwelle RW ist mit ihrem rechten in Fig.l dargestellten Ende in einem Kugellager KL gelagert. Das Kugellager KL wird von der Lagerbohrung LB eines Lagerschildes LS aufgenommen, das über axial zum anderen Lagerschild verlaufende Stiftschrauben S1 bzw. S2 gegen das Statorblechpaket SP des Käfigläufer-Kleinmotors festgespannt ist.
• Der Innenring des Kugellagers KL ist fest mit der Oberfläche der Rotorwelle RW verspannt; gegen die rechte Stirnseite des Außenringes des Kugellagers KL ist stirnseitig eine Federscheibe FS angedrückt,deren Andruckkraft auf das Kugellager KL und damit dessen Anstellkraft über eine in der Lagerbohrung LB am Lagerschild LS sich abstützende Einstellscheibe ES einstellbar ist, deren Funktion im folgenden anhand der Figuren 2 bis 5 noch näher erläutert wird.
• Die Einstellscheibe kommt an ihrer nach axial innen gerichteten Stirnseite mit einer planen Stirnfläche auf dem Umfang der Federscheibe FS zur Anlage. An ihrer nach axial außen gerichteten Stirnseite ist die Einstellscheibe ES - wie insbesondere aus der perspektivischen Darstellung in Fig.5 bzw. aus der Abwicklung dieser Stirnseite in Fig.4 ersichtlich - auf jeder Umfangs-Hälfte mit je eine Stufenreihe von Auflagestufen ST1-ST4 bzw.ST5-ST8 versehen.
• Die Auflagehöhe der aufeinanderfolgenden Stufen jeder Stufenreihe bzw. der Abstand zwischen der planen Stirnfläche und der jeweiligen Auflagefläche ist jeweils von Stufe zu Stufe unterschiedlich und steigt entgegen der Einstell-Drehrichtung D der Einstellschraube ES an. Zwischen den Auflagestufen ST1-ST4 bzw.ST5-ST8 sind jeweils Anschlagstufen STI-STIV bzw.STV-STVIII angeordnet, die ebenfalls jeweils entgegen der Einstell-Drehrichtung D der Einstellschraube ES von Stufe zu Stufe ansteigen und sowohl die vorhergehende als auch die folgende Auflagestufe jeweils um ein bestimmtes Maß axial überragen. Je nach Axialspiel bzw. Anstellkraft-Einstellung liegt ein bestimmte Auflagestufe gleicher Stufenhöhe jeder Stufenreihe mit ihrer Auflagefläche gegen eine der beiden Nasen N1 bzw.
• N2, die an das Lagerschild angeformt sind und radial in die Lagerbohrung LB ragen; bei Erreichen der definierten Anstellkraft-Einstellung wird jede weitere Drehung der Einstellscheibe ES in Einstell-Drehrichtung D dadurch gehemmt, daß eine Anlagestufe jeder Stufenreihe mit ihrer Seitenflanke gegen die Seitenflanke eines der beiden in die Lagerbohrung LB ragenden Nocken N1 bzw.N2 anschlägt.
• Ausgehend von einer angenommenen gesamten Einbauhöhentoleranz für die Federscheibe FS wird diese Einbauhöhentoleranz durch die Einstellscheibe ES in mehrere Stufen gemäß Fig.4 entsprechend der Stufung jeder Stufenreihe unterteilt. Der axiale Abstand von der Auflagefläche einer Auflagestufe bis zur oberen axialen Begrenzung der entgegen der Einstell-Drehrichtung D nächstfolgenden Anschlagstufe entspricht der maximalen Feder-Einbauhöhe. Der Abstand einer Auflagefläche einer Auflagestufe bis zur oberen axialen Begrenzung der entgegen Einstell-Drehrichrichtung D vorhergehenden Anschlagstufe entspricht der minimalen Feder-Einbauhöhe; dabei ist, wie bereits früher erläutert, durch die Grenzwerte der minimalen bzw. maximalen Federeinbauhöhe der Federkennlinienbereich definiert, durch den die geforderten Lager-Andruckkräfte gewährleistet werden können. In Abhängigkeit des gewählten Abstandes von der Auflagefläche einer Auflagestufe zur korrespondierenden, zur Auflage vorgesehenen Fläche der Nasen N1 bzw.N2 und des Abstandes der Einstellscheibe ES zum Außenring des Kugellagers KL kann jede beliebige unterteilte Einbauhöhentoleranz durch eine entsprechende Stufung der Einstellscheibe ES festgelegt werden.
• Beim Einbauen der Einstellscheibe ES sollen zunächst die Auflagestufen ST1 und ST5 als jeweils erste Stufe der beiden hier vorgesehenen Stufenreihen in die Nocken N1 bzw.N2 der Lagerbohrung einrasten. Zur Einstellung des Axialdrucks wird dann bei fertigmontiertem Motor mittels eines in den Kreuzschlitz KS eingesetzten Werkzeuges zur axialen Einstellung die Einstellscheibe ES die Federscheibe FS mittels der axial gedrückten Einstellscheibe ES gegen den Außenring des Kugellagers KL bis auf Anschlag gedrückt.
• Die Einstellscheibe ES wird nun in der mit einem Richtungspfeil gekennzeichneten Einstell-Drechrichtung D soweit gedreht, bis eine der in ihrer axialen Höhe innerhalb jeder Stufenreihe ansteigenden Anschlagstufen STI-STIV bzw.STV-STVIII schließlich gegen je eine der beiden Nocken N1 bzw.N2 anschlägt und eine weitere Drehung der Einstellscheibe ES hemmt; bei der Drehung der Einstellscheibe ES muß jeweils zwischen den Anschlagstufen ein Nocken N1 bzw.
• N2 über eine höhere Auflage fläche einer der auf die Anfangs-Auflagestufe ST1 bzw.ST5 folgenden Auflagestufen, z.B. ST2 bzw.ST6, bewegt werden, wodurch die Einstellscheibe ES um das entsprechende axiale Stufenmaß zwischen den Auflagestufen einer Stufenreihe axial tiefer in die Lagerbohrung hineingedrückt wird. Nach Rückziehen des Werkzeuges aus dem Kreuzschlitz kommen dann die axialen Auflageflächen der Nocken und der vor der anschlagenden Anschlagstufe liegenden Auflagestufe gegenseitig zur Anlage. In dieser Stellung ist dann automatisch ohne Notwendigkeit eines Nachmessens die gewünschte bzw. definierte axiale Lager-Anstellkraft innerhalb der Einbauhöhentoleranz der Feder scheibe FS erreicht und gleichzeitig in dieser Lage die Einstellscheibe ES gesichert.
• Das Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in Anwendung für die Einstellung der axialen Anstellkraft bei einem Kugellager unter Verwendung einer am Außenring des Kugellagers an drückenden Federscheibe, die gleichzeitig auch aufgrund ihres Gegendruckes die Einstellscheibe gegen die Nocken in der Lagerbohrung drückt. Ein entsprechender Druck auf die Einstellscheibe kann im Fall der Einstellung des Axialspiels, z.B.
• bei einer gleitgelagerten Welle, durch einen entsprechenden axialen Wellendruck während der Justierung der Einstellscheibe oder auch durch eine im Lagerschild gehaltene federelastische axiale Gegenabstützung der Einstellscheibe auf einfache Weise erreicht werden.
• Darüber hinaus ist im Rahmen vorliegender Erfindung die Einstellung eines Axialspiels bzw. einer axialen Anstellkraft dort anwendbar, wo auf einfache Weise eine definierte, axiale Wegebegrenzung, wie z.B. bei Kolben- oder Schiebebewegungen, erstrebt wird.
• Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten gesonderten Federscheibe FS kann in vorteilhafter Weise, insbesondere wenn die Einstellscheibe als Spritzgußteil oder als Stanzbiegeteil gefertigt wird, durch gleichzeitige Anformung von Federbeinen auf eine gesonderte Federscheibe verzichtet werden.
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Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Anordnung zur Einstellung des Axialspiels bzw. der axialen Lager-Anstellkraft einer Rotorwelle mit einer in einem die Rotorwelle aufnehmenden Lagerschild mit Lagerbohrung durch Drehen von axial außen einstellbaren und anschließend festlegbaren Einstellvorrichtung, gegen welche die Rotorwelle mittelbar oder unmittelbar anläuft, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Einstellvorrichtung eine von außen durch die Lagerbohrung (LB) drehbare Einstellscheibe (ES) vorgesehen ist, die mit ihrer axial innenliegenden Stirnseite dadurch im Sinne eines definierten Abstandes bzw. einer definierten Andrückkraft in die entsprechende Abstandslage gegenüber der Rotorwelle (RW) bringbar ist, daß sie mit ihrer axial außenliegenden, über ihren Umfang mit Auflagestufen (ST1-ST4 bzw.ST5 ST8) mit entgegen der Einstell-Drehrichtung (D) von Stufe zu Stufe ansteigender axialer Auflagehöhe versehenen Stirnseite jeweils mittels einer entsprechenden Auflagestufe gegen zumindest einen als Widerlager dienenden Nocken (N1 bzw.N2) in der Lagerbohrung (LB) abstützbar ist.
2. 2. Anordnung 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 Einstellscheibe über ein Federelement gegen die als Widerlager dienenden Nocken gedrückt ist.
3. 3. Anordnung zur Einstellung der axialen Anstellkraft einer Rotorwelle, die gegen den Innenring eines Kugellagers festgespannt ist, gegen dessen Außenring eine Feder mittels einer sich in einem das Kugellager aufnehmenden Lagerschild mit Lagerbohrung abstützenden und festlegbaren Einstellvorrichtung mit definiertem Druck andrückbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß als Einstellvorrichtung eine von außen durch die Lagerbohrung (LB) drehbare Einstellscheibe (ES) vorgesehen ist, die mit ihrer axial innenliegenden Stirnseite dadurch im Sinne einer definierten Andrückkraft gegen die Feder (Federscheibe FS) andrückbar ist, daß sie mit ihrer axial außenliegenden, über ihren Umfang mit Auflagestufen (ST1-ST4 bzw.ST5-ST8) mit entgegen der Einstell-Drehrichtung (D) der Einstellscheibe (ES) von Stufe zu Stufe ansteigender axialer Auflagehöhe versehenen Stirnseite jeweils mittels einer entsprechenden Stufe gegen zumindest einen als Widerlager dienenden Nocken (N1 bzw.N2) in der Lagerbohrung (LB) abgestützt ist.
4. 4. Anordnung 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 axial außenliegende Stirnseite zusätzlich über ihren Umfang mit zwischen den Auflagestufen (ST1-ST4 bzw.ST5-ST8) angeordneten, jeweils die benachbarten Auflagestufe um ein bestimmtes Maß axial überragenden Anschlagstufen (STI-STIV bzw. STV-STVIII) versehen ist, durch die jede weitere Drehung der Einstellscheibe (ES) beim Erreichen der definierten axialen Andrückkraft durch Anschlagen einer entsprechenden Anschlagstufe gegen einen der Nocken (N1 bzw.N2) hemmbar ist.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß je eine von zwei gleichartigen Stufenreihen von Auflagestufen bzw. Anschlagstufen auf je einer Umfangshälfte der Einstellscheibe (ES) verteilt angeordnet ist.
6. 6. Anordnung 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 axiale Abstand zwischen der Auflage fläche einer Auflagestufe und der Anschlaghöhe der entgegen der Einstell-Drehrichtung (D) nächstfolgenden Anschlagstufe einer Stufenreihe jeweils der maximalen Einbauhöhe der Feder (Federscheibe FS) entspricht.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß der axiale Abstand zwischen der Auflagefläche einer Auflagestufe und der Anschlaghöhe der entgegen der in Einstell-Drehrichtung (D) vorhergehenden Anschlagstufe einer Stufenreihe der minimalen Einbauhöhe der Feder (Federscheibe FS) entspricht.
8. 8. Anordnung nach eine 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 die Einstellscheibe (ES) aus einem einstuckigen Gußteil, insbesondere einem Kunststoff-Spritzgußteil, besteht.
9. 9. Anordnung 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 die Einstellscheibe aus einem Stanzbiegeteil besteht.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an das Spritzgußteil bzw. das Stanzbiegeteil eine gesonderte Federscheibe ersetzende Federbeine einstückig angeformt sind.