DE69903984T2

DE69903984T2 - Lagerhalterung für eine Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE69903984T2
Application number: DE69903984T
Authority: DE
Inventors: David Frank Buck; Kevin Roy Harpenau; Brian Scott Phillips; Steven John Yockey
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: EP0940593A3; US5947612A; EP0940593A2; EP0940593B1; DE69903984D1; AU1847299A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drehende Maschinen, und spezieller Konstruktionen um Lager in drehenden Maschinen zurückzuhalten.
In drehenden Maschinen wird ein drehendes, an einer Welle befestigtes Bauelement häufig an mindestens einem Ende durch ein Lager gestützt. Das Lager ist innerhalb einer Lagertasche in einem Gehäuse der Maschine befestigt.
In manchen Fällen kann der Zusammenbau der Maschine erleichtert werden, wenn der Rotor vor Einbau des vorgenannten Lagers innerhalb der beiden Hälften des Gehäuses montiert wird. Wenn die Maschine so zusammengebaut wird, ragt ein Ende der Welle in die Lagertasche hinein. Ein Lager wird dann gleichzeitig sowohl in die Tasche (der äußere Laufring des Lagers) wie auch auf die Welle (der innere Laufring des Lagers) aufgepreßt. Es muß jedoch eine Art und Weise bereitgestellt werden um eine axiale Bewegung des Lagers in die Lagertasche hinein zu erlauben, damit diese Montagefolge erfolgreich ist.
Ein Weg axiale Bewegung des Lagers zu erlauben ist es ein Lager zu verwenden, das ein "Ausdehnungsausgleichs"-Band, ein Elastomerband um den äußeren Laufring herum, aufweist. Ein derartiges Lager ist jedoch teuer und von einer relativ begrenzten Anzahl von Lieferanten verfügbar. Ein anderer Weg eine axiale Bewegung zu erlauben ist es das Gehäuse zu erhitzen, um die Lagertasche direkt vor dem Einsetzen des Lagers auszudehnen. Wenn das Gehäuse abkühlt und sich die Lagertasche zusammenzieht, können die resultierenden Spannungen das Lager jedoch vorbelasten. Dies kann die Lebensdauer des Lagers verkürzen. Somit wird eine verbesserte Konstruktion, welche eine axiale Bewegung des Lagers während der Montage zuläßt, die Verwendung kosteneffizienter Standardlager - ohne jene durch erhitzen des Gehäuses der Maschine eingeführten Belastungen - erleichtern.
Außerdem ist es wichtig das Lager vor äußeren Verunreinigungen zu schützen, um eine lange Lebensdauer des Lagers sicherzustellen. In einer gegenwärtig bekannten Konstruktion wird eine gestanzte Metall-Staubabdeckung in das Gehäuse eingepreßt, um das Äußere des Lagers zu schützen. In dieser Art und Weise montierte Staubabdeckungen sind möglicherweise jedoch nicht immer angemessen sicher. Somit wird eine Konstruktion vorteilhaft sein, welche kosteneffizient und robust für einen Schutz des Lagers sorgt.
U.S.-Patent Nr. 3,749,463 (Krapf) beschreibt eine Lagermontage für ein Zahnrad eines Fahrzeuggetriebes, in welcher eine Lagersicherung in eine Tasche in einer Wand eines Gehäuses eingepreßt wird. Ein innere und äußere Laufringe aufweisendes Lager wird über einer Welle angebraucht, an welcher dann ein Zahnrad und ein zweites Lager angebracht werden. Das erste Lager wird nachfolgend von der selben Seite in die Lagersicherung des Gehäuses eingepreßt wie das Zahnrad. Vorsprünge und Kerben auf der Lagersicherung und der Tasche können eine relative Drehbewegung verhindern.
Die vorliegende Erfindung stellt eine drehende Maschine bereit. Die Maschine umfaßt ein Gehäuse, das eine allgemein zylindrische Lagertasche begrenzt, und eine Lagersicherung, die einen in der Lagertasche zurückgehaltenen, allgemein zylindrischen Buchsenabschnitt aufweist. Die Maschine schließt außerdem ein Lager ein, das einen äußeren Laufring und einen inneren Laufring aufweist, wobei der äußere Laufring innerhalb des zylindrischen Buchsenabschnitts befestigt ist. Außerdem umfaßt die Maschine ein - zur Drehung hiermit - auf der Welle montiertes, sich drehendes Bauelement, wobei die Welle einen innerhalb des inneren Laufrings dieses Lagers befestigten Abschnitt besitzt. Entweder die Lagersicherung oder die Lagertasche schließen rotationsverhütende, verkeilende Vorsprünge ein. Das andere von Lagersicherung und Lagertasche schließt komplementäre Vertiefungen für die verkeilenden Vorsprünge ein, wobei die verkeilenden Vorsprünge mit den komplementären Vertiefungen zusammenwirken um eine Drehung der Lagersicherung bezüglich der Lagertasche zu verhindern. Eine Kappe wird durch Einrasten auf der Lagersicherung befestigt, um im Wesentlichen zu verhindern daß eine Verunreinigung von außerhalb des Gehäuses das Lager erreicht.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine zweite Konstruktion einer drehenden Maschine bereit. Die Maschine schließt ein Gehäuse ein, das eine allgemein zylindrische Lagertasche begrenzt und das weiterhin ein Inneres und Äußeres des Gehäuses begrenzt. Die Maschine umfaßt außerdem eine Lagersicherung, die einen in der Lagertasche zurückgehaltenen, allgemein zylindrischen Buchsenabschnitt besitzt, und ein Lager, das einen äußeren Laufring und einen inneren Laufring aufweist, wobei der äußere Laufring innerhalb des zylindrischen Buchsenabschnitts eingepreßt ist. Die Maschine schließt weiterhin ein - zur Drehung hiermit auf einer Welle montiertes, drehendes Bauelement ein, wobei die Welle einen innerhalb des inneren Laufringes des Lagers eingepreßten Abschnitt davon besitzt. Außerdem schließt die Lagersicherung ein Flansch außerhalb des Gehäuses ein, und die Maschine eine durch Einrasten auf dem Flansch der Lagersicherung befestigte Kappe, um im Wesentlichen zu verhindern daß eine Verunreinigung von außerhalb das Lager erreicht.
Die vorliegende Erfindung kann Konstruktionen bereitstellen welche die Verwendung von Standardlagern in drehenden Maschinen in Anwendungen erlauben, in denen das Lager eingebaut wird nachdem das Gehäuse montiert ist. Dies kann Kosten vermindern und die Zuverlässigkeit gegenüber alternativen Konstruktionen verbessern. Weiterhin können manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen kosteneffektiven und robusten Schutz des Lagers vor äußeren Verunreinigungen bereitstellen.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Abb. 1 eine Explosionsansicht einer Lagersicherungs-Konstruktion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Abb. 2 eine Querschnittsansicht durch die Lagersicherungs-Konstruktion 38, das Lager 34 und die Kappe 52 von Abb. 1 ist;
Abb. 2A eine vergrößerte Ansicht des Bereichs innerhalb von Kreis 2A von Abb. 2 ist;
Abb. 3, 4 und 5 drei Ansichten von Lagersicherung 38 sind;
Abb. 6 eine entlang der Linie 6-6 von Abb. 3 aufgenommene Querschnittsansicht von Lagersicherung 38 ist;
Abb. 7 und 8 zwei Ansichten von Kappe 52 sind; und
Abb. 9 eine entlang der Linie 9-9 von Abb. 7 aufgenommene Querschnittsansicht von Kappe 52 ist.
Man nehme zuerst Bezug auf die Abb. 1, 2 und 2A. Dort sind relevante Abschnitte einer Lagersicherungs-Konstruktion für eine drehende Maschine veranschaulicht. In der hier besonders veranschaulichten Ausführungsform ist die drehende Maschine eine Lichtmaschine. Ein Rotor 20 schließt eine Welle 22 ein, auf welcher Polstücke 24 und 26 zur Drehung damit um die Achse von Welle 22 montiert sind. Die Lichtmaschine schließt außerdem ein metallisches Gehäuse 30 ein, welches ein Inneres des Gehäuses (in welchem sich der Rotor 20 befindet) und ein Äußeres des Gehäuses begrenzt. Gehäuse 30 begrenzt eine allgemein zylindrische Lagertasche 32, die konstruiert ist um ein Lager 34 aufzunehmen. Die Lagertasche 32 schließt Kerben 36 ein, deren Funktion direkt hierunter beschrieben wird.
Eine Kunststoff-Lagersicherung 38 (siehe auch Abb. 3-6) schließt einen zylindrischen Buchsenabschnitt 40 und ein Flansch 42 ein. Lagersicherung 38 schließt außerdem verkeilende Vorsprünge 44 ein. Die Lagersicherung 38 wird in die Lagertasche 32 hinein eingesetzt, wobei verkeilende Vorsprünge 44 mit Kerben 36 zusammenwirken, um eine Drehung von Lagersicherung 38 bezüglich der Lagertasche 32 zu verhindern.
Lager 34, welches einen inneren Laufring 46 und einen äußeren Laufring 48 einschließt) wird innerhalb des zylindrischen Buchsenabschnitts 40 von Lagersicherung 38 eingepreßt, und wird - bevorzugt gleichzeitig - auf Endabschnitt 50 von Welle 22 von Rotor 20 aufgepreßt. Diese Abfolge wird vorzugsweise erreicht indem man Gehäuse 30 mit seiner dazu passenden Hälfte (nicht gezeigt) vor Einbau von Lager 34 zusammenbaut. Endabschnitt 50 von Welle 22 erstreckt sich somit in Lagertasche 32 hinein. Dann werden vorzugsweise Lagersicherung 38 und Lager 34 eingebaut. Ein derartiger Einbau von Lagersicherung 38 und Lager 34 wird erleichtert, wenn die Lichtmaschine derart ausgerichtet ist daß die Achse von Welle 22 vertikal ist.
Eine Kunststoffkappe 52 (siehe auch Abb. 7-9) wird dann auf Flansch 42 des Buchsenabschnitts 40 von Lagersicherung 38 aufgerastet. Kappe 52 hindert Verunreinigungen von außerhalb des Gehäuses 30 daran das Lager 34 zu verschmutzen.
Die hierin offenbarte Konstruktion erlaubt eine axiale Bewegung von Lager 34 bezüglich der Lagertasche 32, was den Zusammenbau der Maschine erleichtert. Der äußere Laufring von Lager 34 ist trotzdem sicher gegen Drehung bezüglich der Lagertasche 32 befestigt. Die hierin offenbarte Konstruktion stellt weiterhin eine robuste und kosteneffektive Sicherung von Kappe 52 bereit, um Lager 34 vor Verschmutzung zu schützen.

Claims

1. Eine drehende Maschine, die umfaßt:

ein Gehäuse (30), das eine allgemein zylindrische Lagertasche (32) begrenzt;

eine Lagersicherung (38), die einen in dieser Lagertasche (32) zurückgehaltenen, allgemein zylindrischen Buchsenabschnitt (40) aufweist;

ein Lager (34), das einen äußeren Laufring (48) und einen inneren Laufring (46) aufweist, wobei dieser äußere Laufring innerhalb diese zylindrischen Buchsenabschnitts befestigt ist; und

ein - zur Drehung hiermit - auf einer Welle (22) montiertes, sich drehendes Bauelement (20), wobei diese Welle einen innerhalb des inneren Laufrings (46) dieses Lagers (34) befestigten Abschnitt besitzt; und worin

entweder diese Lagersicherung (38) oder diese Lagertasche (32) rotationsverhütende, verkeilende Vorsprünge (44) einschließen; und

das andere dieser Lagersicherung und dieser Lagertasche komplementäre Vertiefungen (36) für diese verkeilenden Vorsprünge (44) einschließt, wobei diese verkeilenden Vorsprünge mit diesen komplementären Vertiefungen zusammenwirken, um eine Drehung dieser Lagersicherung (38) bezüglich dieser Lagertasche (32) zu verhindern;

dadurch gekennzeichnet, daß eine Kappe durch Einrasten auf dieser Lagersicherung befestigt wird, um im Wesentlichen zu verhindern daß eine Verunreinigung von außerhalb des Gehäuses das Lager erreicht.

2. Eine drehende Maschine gemäß Anspruch 1, in der diese Lagersicherung (38) aus Kunststoff gefertigt ist.

3. Eine drehende Maschine gemäß Anspruch 1, in der diese Lagersicherung (38) diese rotationsverhütenden, verkeilenden Vorsprünge (44) einschließt.

4. Eine drehende Maschine, die umfaßt:

ein Gehäuse (30), das eine allgemein zylindrische Lagertasche (32) begrenzt, und das weiterhin ein Inneres und ein Äußeres dieses Gehäuses begrenzt;

ein Lager (34), das einen äußeren Laufring (48) und einen inneren Laufring (46) aufweist, wobei dieses Lager (34) innerhalb dieses zylindrischen Buchsenabschnitts (40) eingepreßt ist;

ein - zur Drehung hiermit - auf einer Welle (22) montiertes, sich drehendes Bauelement (20), wobei diese Welle einen innerhalb des inneren Laufrings (46) dieses Lagers (34) eingepreßten Abschnitt besitzt; und

eine an dieser Lagersicherung (38) befestigte Kappe (52), um im Wesentlichen Verschmutzungen daran zu hindern dieses Lager von diesem Äußeren her zu erreichen;

dadurch gekennzeichnet, daß diese Lagersicherung (38) ein Flansch (42) außerhalb dieses Gehäuses einschließt, und worin diese Kappe (52) auf diesen Flansch (42) aufgerastet ist.

5. Eine drehende Maschine gemäß Anspruch 4, in der diese Lagersicherung (38) und diese Kappe (52) aus Kunststoff gefertigt sind.

6. Ein Verfahren zur Montage einer drehenden Maschine, die ein Gehäuse (30) besitzt das eine allgemein zylindrische Lagertasche (32) begrenzt, und die eine Lagersicherung (38) aufweist die einen allgemein zylindrischen Buchsenabschnitt (40) einschließt, wobei dieses Verfahren umfaßt:

(a) Plazieren dieser Lagersicherung (38) mit diesem allgemein zylindrischen Abschnitt (40) in dieser Lagertasche (32);

(b) gleichzeitig Einpressen eines äußeren Laufrings (48) eines Lagers (34) in diesen allgemein zylindrischen Buchsenabschnitt (40) hinein und eines inneren Laufrings (46) dieses Lagers (34) auf eine Welle (22) eines drehenden Bauelements (20), das innerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist; und das weiterhin umfaßt:

(c) Aufschnappen einer Kappe (52) auf diese Lagersicherung (38), um dieses Lager vor Verschmutzungen von außerhalb dieses Gehäuses zu schützen.