DE4103352C2 - - Google Patents
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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 hochgradig geschulten
Bedienungsperson bearbeitet werden, die eine Werkzeugmaschine
mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit verwendet. Dies würde
jedoch dazu führen, daß die Bearbeitungskosten sehr hoch sind.
Aus der US 27 94 691 ist eine Lagereinrichtung bekannt, die
eine zylindrische Lagerstützschale, die an einer Endfläche eines
metallischen Motorgehäuses angeformt ist, und ein Lager aufweist,
das in der Lagerstützschale sitzt, um eine Welle zu
halten. In der äußeren Umfangsfläche der Lagerstützschale ist
eine Nut eingepreßt, die dazu dient, einen äußeren Lagerring in
Position zu halten.
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 Herstellung einer solchen Lagereinrichtung
angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der
Patentansprüche 1 und 2 angegbenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Lagereinrichtung für Kleinmotoren hat eine
eingepreßte Nut in der äußeren Umfangsfläche der Lagerstützschale,
wodurch die Lagerstützschale und das Gleitlager derart
in Richtung auf die Motorwelle zu verformt sind, daß der Zwischenraum
zwischen der Bohrung des Gleitlagers und der Motorwelle
durch die Verformung des Gleitlagers bestimmt ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Lagereinrichtung
für Kleinmotoren wird der Zwischenraum zwischen der
Bohrung des Gleitlagers und der Motorwelle dadurch eingestellt,
daß bei in die Lagerstützschale eingesetztem Gleitlager und in
die Bohrung des Gleitlagers eingesetzter Motorwelle unter Verwendung
einer Preßeinrichtung die Nut in die äußere Umfangsfläche
der Lagerstützschale gepreßt wird. Außerdem sieht das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vor, daß das Preßwerkzeug
wenigstens zwei feststehende Rollen aufweist, die drehbar in
Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Lagerhalterung geraten
können, wobei eine bewegbare Rolle drehbar gegen die äußere
Umfangsfläche der Lagerstützschale gezwängt werden kann.
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
halterung 3 gleichzeitig mit dem Vorgang der Ausbildung
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 (5)
1. Lageranordnung für Kleinmotoren, mit einer zylindrischen
Lagerstützschale (3), die an einer Endfläche (2) eines metallischen
Motorgehäuses (1) angeformt ist, mit einem Gleitlager
(4), das im Preßsitz in der Lagerstützschale (3) festgelegt ist,
um eine Motorwelle (5) drehbar zu lagern, mit einer eigepreßten
Nut (7) in der äußeren Umfangsfläche der Lagerstützschale (3),
wodurch die Lagerstützschale (3) und das Gleitlager (4) derart
in Richtung auf die Motorwelle (5) zu verformt sind, daß der
Zwischenraum (G) zwischen der Bohrung des Gleitlagers (4) und
der Motorwelle (5) durch die Verformung des Gleilagers (4)
bestimmt ist.
2. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung für Kleinmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum (G) zwischen der Bohrung des Gleitlagers
(4) und der Motorwelle (5) dadurch eingestellt wird, daß bei in
die Lagerstützschale (3) eingesetztem Gleitlager (4) und in die
Bohrung des Gleitlagers (4) eingesetzter Motorwelle (5) unter
Verwendung einer Preßeinrichtung die Nut (7) in die äußere
Umfangsfläche der Lagerstützschale (3) gepreßt wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung für Kleinmotoren
nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßeinrichtung wenigstens zwei feststehende Rollen, die
drehbar in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Lagerstützschale
stehen können, und eine bewegbare Rolle aufweist,
die drehbar gegen die äußere Umfangsfläche der Lagerstützschale
gezwängt werden kann.
4. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung für Kleinmotoren
nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpreßkraft der bewegbaren Rolle einstellbar ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung nach einem der
Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegbare Rolle eine solche Form hat, daß sie gleichzeitig
die Nut (7) einpressen und das von der Endfläche (2) des
Motorgehäuses (1) beabstandete Ende der Lagerstützschale (3)
verformen kann.
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