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Dokumentenidentifikation DE3221865C2 11.02.1993
Titel Lagervorrichtung für ein drehbares Teil
Anmelder Sony Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Fujimori, Tohru, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Mitscherlich, H., Dipl.-Ing.; Gunschmann, K., Dipl.-Ing.; Körber, W., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schmidt-Evers, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 09.06.1982
DE-Aktenzeichen 3221865
Offenlegungstag 05.01.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.02.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.02.1993
IPC-Hauptklasse F16C 25/08
IPC-Nebenklasse H02K 5/16   G11B 17/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung zur Lagerung eines Teiles mittels zweier Kugellager.

In Fig. 4 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor 1 angedeutet, der mit einer herkömmlichen Lagervorrichtung ausgestattet und der so konstruiert ist, daß beispielsweise ein Abwickel- oder Aufwickelspulenträger 2 eines Bildbandgerätes durch diesen bürstenlosen Gleichstrommotor 1 direkt angetrieben wird. Wie in Fig. 4 veranschaulicht, ist der obere Teil einer Welle 3 in dem Spulenträger 2 untergebracht, der ein Rotor ist. Ein ringförmiger Magnet 4 ist derart magnetisiert, daß unterschiedliche Polaritäten abwechselnd bei gleichem Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Er ist in die rückseitige Ausnehmung des Rotors eingelegt. Die Welle 3 wird mit Hilfe von Kugellagern 5 und 6 drehbar getragen, die oben und unten in einem Lagergehäuse 10 angeordnet sind. Der Magnet 4 ist entgegengesetzt zu einer Vielzahl von Statorspulen 8 angeordnet, die ringförmig angeordnet und an einem Eisenplatten-Statorjoch 7 befestigt sind.

Die Kugellager 5 und 6 sind mit Kugeln zwischen äußeren Laufringen 5a bzw. 6a und inneren Laufringen 5b bzw. 6b versehen. Die äußeren Laufringe 5a und 6a sind in dem Lagergehäuse 10 befestigt, welches an dem Statorjoch 7 fest angebracht ist. Die Welle 53 ist in die inneren Laufringe 5b und 6b der Kugellager 5 und 6 gleitbar eingeführt. Eine Mutter 11 ist auf ein Gewinde 3a am unteren Ende der Welle 3 aufgeschraubt. Eine Schraubendruckfeder 12 ist zwischen dieser Mutter 11 und dem inneren Laufring 6b des Kugellagers 6 angeordnet.

Da der innere Laufring 5b des Kugellagers 5 durch magnetische Anziehung in die in Fig. 4 durch den Pfeil A angedeutete Richtung gedrückt wird, was zwischen dem Magneten 4 und dem Statorjoch 7 und durch das Gewicht des Rotors 13 bestehend aus dem Spulenträger 2 und dem Magneten 4 hervorgerufen wird, wird ein zwischen Nuten 14a und 14b des äußeren Laufrings 5a und des inneren Laufrings 5b und den Kugeln 9 vorhandener Spalt aufgehoben, so daß eine Vorlast erzeugt wird, und zwischen diesen Elementen kein Spiel vorhanden ist. Der innere Laufring 6b des Kugellagers 6 wird in Richtung des Pfeiles B in Fig. 4 durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder 12 gedrückt, wodurch dieses Kugellager 6 wie das Kugellager 5 vorbelastet ist.

Bei einer derartigen Lagerkonstruktion ist das Kugellager 5 einer magnetischen Anziehung ausgesetzt, die zwischen dem Magneten 4 und dem Statorjoch 7 hervorgerufen wird. Außerdem ist das Kugellager einer Druck- bzw. Schubbelastung durch das Gewicht des Rotors 13 sowie einer Druckkraft von der Schraubendruckfeder 12 ausgesetzt. Daher ist ein großes Kugellager 5 von großer mechanischer Festigkeit erforderlich, so daß die gesamte Konstruktion eine erhebliche Größe erhält. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Schraubendruckfeder 12 nach dem Zusammenbau des Rotors 13 auf der Welle 3 anzuordnen und dann darauf eine Mutter 11 zu schrauben.

Demgemäß ist die Anzahl der Montageschritte und die Anzahl und Einzelteile groß, was die Kosten erhöht. Überdies ist die Brauchbarkeit dieser Lagervorrichtung ungenügend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung zu schaffen, die mit kleinen Kugellagern auskommt, eine geringe Anzahl von Einzelteilen benötigt, eine einfache Montage ermöglicht und sowohl den Aufbau als auch die Montage verbilligt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Aus der GB-PS 9 04 303 ist eine Lagervorrichtung bekannt, bei der zwei Wälzlager im Abstand voneinander zwischen einer feststehenden Welle und einem diese umgebenden Teil vorgesehen sind. Zwischen den inneren Laufringen dieser Wälzlager, die nicht als Kugellager ausgebildet sind, ist eine Druckfeder vorgesehen. Das eine Wälzlager liegt mit seinem äußeren Laufring an einem Absatz des drehbaren Teils an und der äußere Laufring des anderen Walzlagers wird mittels eines gesonderten Schraubteils in dem drehbaren Teil festgehalten. Das betreffende Schraubteil wird überdies durch eine Mehrzahl von Schrauben gesichert, so daß insgesamt der konstruktive Aufwand relativ hoch ist.

Die DE-PS 1 89 407 zeigt ein federndes Halslager, bei dem eine drehbare Welle von zwei getrennten Lagen von Kugelreihen an einem stationären Teil drehbar getragen wird. Die beiden Kugelreihen werden durch eine Druckfeder voneinander in Abstand gehalten. Diese Druckfeder dient aber nur dazu, Druck auf Kugel-Anlegeplatten auszuüben, deren Anlageflächen radial in Bezug auf die drehbare Welle verlaufen.

Eine ähnliche Lageranordnung geht aus der FR-PS 5 52 655 als bekannt hervor.

Die DE-PS 27 01 295 zeigt eine Anordnung zur axialen Verspannung eines aus zwei Radialwälzlagern bestehenden Lagersystems.

Aus "Niemann, Maschinenelemente", Band I, 1975, Seite 277/278 ist zu ersehen, welche verschiedenen Kugel- und Rollenlager es gibt und ein Teil ihrer Vorteile ist aufgelistet.

Die Druckschrift "SKF Lagerungsbeispiele Dd 4605 A.1.66 Reg. 077 73 zeigt, daß man Kugellager gegen Schultern anlegen kann.

Ein Gleiches zeigt "Die Gestaltung von Wälzlagerungen, FAG, Publ.-Nr. 00 200 DA, 1970.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Lagervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der für einen Spulenträgerantrieb in einem direkt angetriebenen Bildbandgerät dient.

Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt der Lagervorrichtung.

Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Vertikalschnitt den wichtigen Teil der Lagervorrichtung.

Fig. 4 zeigt in einer vertikalen Schnittansicht eine herkömmliche Lagervorrichtung.

Wie in Fig. 1 und 2 veranschaulicht, ist ein bürstenloser Gleichstrommotor 1 auf einem Statorjoch 7 angeordnet, welches aus einer Eisenplatte besteht. Der Rotor 13 ist als Träger 2 einer Ab- bzw. Aufwickelspule ausgebildet. Der Träger 2 ist als integriertes Kunststofformteil, z. B. aus Kunstharz, ausgeführt. Der Träger 2 ist auf einer feststehenden Achse 16 drehbar, die mittels eines Ansatzes 15 an dem Statorjoch 7 in vertikaler Richtung angebracht ist.

Der Ansatz 15 ist an zwei Stellen an dem Statorjoch 7 abgedichtet. Mehrere Statorspulen 8, beispielsweise sechs, sind ringförmig angeordnet und sie umgeben die Achse 16. Die Statorspulen 8 sind elektrisch entsprechend einem bestimmten Verdrahtungsmuster verbunden. Eine zylindrische Ausnehmung 17 mit zwei abgestuften Schultern 20 und 21 ist in axialer Richtung in dem Träger 2 gebildet. Ein Kugellager 18 mit einem relativ kleinen Durchmesser und ein Kugellager 19 mit einem relativ großen Durchmesser sind in die Schultern 20 bzw. 21 durch Preßpassung eingesetzt. Diese Kugellager 18 und 19 weisen eine Vielzahl von Stahlkugeln 22 zwischen äußeren Laufringen 18a bzw. 19a und inneren Laufringen 18b bzw. 19b auf. Die Lager 18 und 19 sind als ein Block an dem Träger 2 befestigt. Die feststehende Achse 16 ist in die Lagerbohrung 23 und 24 der inneren Laufringe 18 b und 19 b der Kugellager 18 bzw. 19 gleitbar. Der Rotor 13 wird von der feststehenden Achse 16 mittels der beiden Kugellager 18 und 19 drehbar getragen.

Ein ringförmiger Magnet 4, in dem Spulenträger 2 ist nahe der Statorspulen 8 und gegenüber diesen angeordnet. Der Rotor 13 wird mit den beiden Kugellagern 18 und 19 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Magnet 4 und dem Statorjoch 7 zu der Seite des Statorjochs 7 hin angezogen (in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1). Die Bewegung des Rotors 13 zu der Seite des Stators 7 hin aufgrund dieser magnetischen Anziehung wird dadurch verhindert, daß eine Anlage zwischen dem Ansatz 15 und dem inneren Laufring 19b des Kugellagers 19 erfolgt (siehe Fig. 2 und 3). Deshalb befindet sich, siehe Fig. 3, der innere Laufring 19b des Kugellagers 19 in einer von dem äußeren Laufring 19a nach oben (in Richtung des Pfeiles C) verschobenen Stellung. Demgemäß wird ein Spiel der Kugeln 22 zwischen dem inneren Laufring 19a und dem äußeren Laufring 19b aufgehoben, so daß die Kugeln 22 an einem Punkt mit den Nuten 25a bzw. 25b des inneren Laufrings 19a bzw. des äußeren Laufrings 19b in Berührung gelangen. Infolgedessen ist das Kugellager 19 vorbelastet.

Um das Kugellager 18 vorzubelasten und um außerdem eine Schubbelastung auf die beiden Kugellager 18 und 19 aufzuteilen, ist zwischen die Kugellager 18 und 19 eine Schraubendruckfeder 26 eingesetzt. Deren beide Enden sind von zwei Federkappen 28 aufgenommen. Davon weist jede einen Teil 28a mit einem relativ Kleinen Durchmesser und einen Teil 28b mit einem relativ großen Durchmesser auf. Die Teile 28a dieser Federkappen 28 werden zu den inneren Laufringen 18b bzw. 19b der Kugellager 18 bzw. 19 durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder 26 hingedrückt und liegen an den Innenlaufringen an. Demgemäß wird der innere Laufring 18b des Kugellagers 18 von dem äußeren Laufring 18a nach oben (in Richtung des Pfeiles C gemäß Fig. 3) durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder 26 gedrückt, wodurch das Kugellager 18 vorbelastet ist, ähnlich dem Kugellager 19. Die Druckkraft der Schraubendruckfeder 26 wirkt ferner auf den inneren Laufring 19b des Kugellagers 19. Da diese Druckkraft geringer ist als die magnetische Anziehungskraft, bleibt das Kugellager 19 noch vorbelastet, wie dies Fig. 3 veranschaulicht.

Im folgenden wird die Montage einer solchen Lagervorrichtung beschrieben werden. Zunächst werden das Kugellager 19, die untere Federkappe 28, die Schraubendruckfeder 26, die obere Federkappe 28 und das Kugellager 18 in dieser Reihenfolge auf die feststehende Achse 16 aufgebracht. Sodann wird der Rotor 23 auf der feststehenden Achse 16 befestigt, und ihre zugehörigen Teile derart aufgesteckt, daß diese Teile in die Ausnehmung 17 des Rotors 23 eingeführt werden. So werden die äußeren Laufringe 18a und 19a der Kugellager 18 bzw. 19 in Preßpassung in die Schultern 20 bzw. 21 der Ausnehmung 17 eingesetzt, und zugleich wird die Schraubendruckfeder 26 zusammengedrückt. So einfach werden der Rotor 13 und der Träger 2 an der feststehenden Achse 16 drehbar angebracht.

Diese Lagervorrichtung läßt die beiden Kugellager 18 und 19 unter Vorbelastung bringen, so daß den Kugeln 22 keinerlei Spiel gegeben ist, wobei außerdem die zwischen dem Magneten 4 und dem Statorjoch 7 hervorgerufene magnetische Anziehungskraft zwischen die beiden Kugellager 18 und 19 aufgeteilt wird. Da der Rotor 13 eine Kraft aufnimmt, die ihn nach oben anhebt (in Richtung des Pfeiles C), und zwar über das Kugellager 18 mittels der Druckkraft der Schraubendruckfeder 26, zwischen den Kugellagern 18 und 19, wird die auf das Kugellager 19 einwirkende magnetische Anziehungskraft durch die Druckkraft vermindert. Wenn beispielsweise die durch die Schraubendruckfeder 26 hervorgerufene Druckkraft halb so groß gemacht wird wie die magnetische Anziehungskraft, dann teilen sich die beiden Kugellager 18 und 19 diese Anziehungskraft gleichmäßig. Demgemäß können sogar kleine Kugellager 18 und 19 zuverlässig in einer Lagerfunktion arbeiten und dies wesentlich dauerhafter.

Darüber hinaus sind bei der Ausführungsform nach der Erfindung entbehrliche Teile, wie das Lagergehäuse 10 gemäß Fig. 4 weggelassen, so daß eine Miniaturisierung realisiert werden kann. Da auch die in Fig. 4 dargestellte Mutter 10 und einige weitere Teile nicht benötigt werden, kann die Anzahl der Einzelteile vermindert werden, und die Montage wird erheblich vereinfacht und verbilligt, wodurch die Brauchbarkeit der Lagervorrichtung nach der Erfindung verbessert ist.

Bei der obigen Ausführungsform ist der Rotor 13 auf einer feststehenden Achse 16 drehbar angebracht worden. Dieses Konzept kann jedoch auch auf eine Drehkonfiguration eines integrierten einstückigen Rotors 13 und einer Rotationsachse angewandt werden. Überdies kann eine zwischen den inneren Laufringen 18b und 19b der Kugellager 18 bzw. 19 einzufügende Druckeinrichtung irgendeine andere elastische Anordnung sein, wie eine zylindrische Gummifeder oder dergleichen, anstelle einer Schraubendruckfeder 26. Überdies kann die Erfindung auch auf verschiedene Arten von Drehteilen angewandt werden, die z. B. als Bandantriebsachse bzw. -welle eines Bandgerätes, eines Bandgerätes und etc. sowie als Mittelachse eines Plattentellers eines Plattenspielers verwendet werden.

Wesentlich ist nach der Erfindung:

  • 1. Die äußeren Laufringe der beiden Kugellager sind in das Drehteil als ein Körper einbezogen.
  • 2. Die Druckeinrichtung (beispielsweise eine Schraubendruckfeder 26) ist zwischen die inneren Laufringe der beiden Kugellager eingefügt.


Dabei ist die Verwendung von Kugellagern geringerer Größe möglich, so daß eine Miniaturisierung einer Lagervorrichtung und eine Kostenersparnis erreicht werden können.


Anspruch[de]
  1. 1. Lagervorrichtung zur Lagerung eines Teiles (2) welches aus einer feststehenden Achse (16), die mittels eines Ansatzes (15) senkrecht zu einem stationären Teil (7) angebracht ist und in eine einseitig offene Ausnehmung (17) des drehbaren Teiles (2) ragt, drehbar gelagert ist, wobei die Lagerung durch zwei Kugellager (18, 19) mit einem inneren Lagerring (18b, 19b) und einem äußeren Lagerring (18a, 19a) erfolgt, deren Innenringe (18b, 19b) die feststehende Achse (16) umschließen mit einer zwischen diesen Innenringen (18b, 19b) angeordneten Schraubendruckfeder (26) welche die inneren Laufringe (18b, 19b) der beiden Lager (18, 19) in Längsrichtung der Achse (16) derart voneinander wegdrückt, daß das Lauflager (18) unter einer Vorbelastung steht, wobei die Ausnehmung (17) im Abstand voneinander vorgesehene erste und zweite ringförmige Schultern (20, 21) aufweist, die jeweils in einer Wandfläche der betreffenden Ausnehmung (17) gebildet sind und die beide in Richtung der Öffnung der Ausnehmung (17) weisen und die äußeren Laufringe (18a, 19a) der beiden Kugellager (18, 19) in der betreffenden Ausnehmung (17) derart aufgenommen sind, daß sie an den genannten beiden Schultern (20, 21) anliegen, und daß der Ansatz (15) am feststehenden Teil (7) eine ringförmige Schulter bildet, die axial in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung weist, in der die betreffende Ausnehmung (17) offen ist, und an der der innere Laufring (19b) des einen Kugellagers (19) anliegt.
  2. 2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federkappen (28) zwischen den inneren Laufringen der beiden Kugellager (18, 19) angeordnet sind und daß die Schraubendruckfeder (26) zwischen diesen Federkappen (28) vorgesehen ist.
  3. 3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (2) ein Rotor eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist.
  4. 4. Lagervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des bürstenlosen Gleichstrommotors ein Spulenträger eines direkt angetriebenen Bildbandgerätes oder Bandgerätes, ein Plattenteller eines Plattenspielers oder dergleichen ist.






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