Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Axialsicherung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Im Stand der Technik ist durch die DE-OS 2 718 428 ein Ventilator mit einem Kleinmotor bekannt geworden, der eine solche Axialsicherung aufweist. Diese sichert den Rotor gegen ein axiales Herausfallen bei frei hängendem Lauf.
Dazu ist hier am freien Ende der Welle ein Sprengring angebracht, der am Innenring eines Kugellagers oder über eine zusätzliche Laufscheibe an einem Gleitlager anliegt. Mittels einer an einem weiteren Sprengring abgestützten Feder wird auf das Lager eine axiale Spannung ausgeübt. Diese Axialsicherung ist in der Herstellung sehr aufwendig und das Mass des Axialspiels ist nicht ausreichend genau bestimmbar. Durch den hier nicht vermeidbaren Eintritt von Verunreinigungen in das Lager und den Austritt von Schmiermittel wird die Lebensdauer beschränkt.
Durch die japanische Gebrauchsmusterschrift sho 61-72076 (72076/1986) ist ein Kleinmotor bekannt geworden, bei dem die Axialsicherung der Welle in aufwendiger Weise Permanentmagnete und einen das Lager schützenden Deckel aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die sich insbesondere für einen Kleinmotor in einem Ventilator eignet und die oben genannten Nachteile vermeidet. Auch in Serienproduktion soll eine kostengünstige Herstellung und Montage möglich und dennoch die genaue Einhaltung eines bestimmten Axialspiels gewährleistet sein.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss Anspruch 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung muss das freie Wellenende zum Aufbringen des Sicherungselementes nicht von aussen zugänglich sein und kann deshalb das Axiallager geschlossen und somit gegen Verschmutzung und Schmiermittelaustritt gesichert ausgebildet sein. Trotzdem ist die Montage denkbar einfach, da der Rotor wie bei einer Lagerung ohne Axialsicherung eingesetzt werden kann. Das Sicherungselement wird hierbei ohne weitere Massnahmen an die genau vorbestimmbare Position gebracht. Die Parameter, welche das Axialspiel bestimmen, sind fertigungstechnisch in einfacher Weise beherrschbar und ihre Anzahl ist gegenüber dem Stand der Technik wesentlich kleiner und zudem kann die Vorrichtung zur Axialsicherung an die Stelle der genannten Laufscheibe treten.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung und vergrössertem Massstab einen teilweisen Schnitt durch einen Stator und einen Rotor eines Scheibenläufermotors im Bereich der Rotorwelle,
Fig. 2 einen Teilschnitt im Bereich des Axiallagers zur Erläuterung der Montage, und
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Axialsicherung.
Der in Figur 1 schematisch gezeigte Scheibenläufermotor eines Ventilators weist einen Rotor 2 mit Permanentmagneten 5 und einen Stator 3 mit zwei Magnetspulen 4 auf. Eine Welle 13 ist an einem Ende fest mit dem Rotor 2 verbunden und weist am anderen Ende eine ballige Fläche 14 auf, die unter magnetischem Axialzug an einer Auflagefläche einer Ausnehmung 15 des Statorgehäuses 31 anliegt. Zwischen den Enden ist die Welle 13 rotierbar in einem selbstschmierenden Gleitlager 6 gelagert.
Zur axialen Sicherung des Rotors 2 gegen ein Herausfallen bei hängendem Lauf ist ein Sicherungselement 8 in eine Ringnut 12 der Welle 13 eingerastet. Dieses Sicherungselement weist eine axiale Spieldistanz zum Gleitlager 6 auf und weist auch sonst keine Berührungsstellen mit dem Stator 3 auf.
Das ringförmige Sicherungselement 8 weist einen nach innen gerichteten und durch einen oder mehrere radiale Einschnitte 11 unterbrochenen Wulst 9 auf, der in die Ringnut 12 eingerastet ist. Ein am Wulst 9 angeformter zylindrischer Ansatz 10 ist so dimensioniert, dass dieser mit seiner Unterseite beim Aufschieben auf die Welle 13 auf der Fläche 15 der Ausnehmung aufsteht. Dies wird nun anhand der Figur 2 näher erläutert werden. Bei der Montage wird das Sicherungselement 8 in die Ausnehmung 7 gelegt und dann das Gleitlager 6 eingesetzt. Nun wird die Welle 13 in das Gleitlager und unter leichtem axialen Druck in das Sicherungselement 8 eingesetzt. Hierbei wird das Sicherungselement 8 insbesondere im Bereich des Wulstes 9 unter Spannung radial gedehnt, wobei der Ansatz 10 mit seiner Unterseite 20 ringförmig auf der Fläche 15 aufliegt.
Kurz bevor die Fläche 14 der Welle auf die Fläche 15 der Ausnehmung 7 auftrifft erreicht das Sicherungselement 8 eine Position, in der es infolge seiner Spannung in die Ringnut 12 einrastet und hierbei in Richtung des Pfeiles 18 angehoben wird. Hierbei wird das Sicherungselement 8 nun soweit angehoben, dass die Fläche 20 über der Fläche 14 der Welle liegt. Hat die Welle 13 ihre Endposition erreicht, weist dann das Sicherungselement 8 wie in Fig. 1 gezeigt, in axialer Richtung sowohl zu Fläche 15 als auch zum Gleitlager 6 bestimmte Abstände auf. Die Welle 13 ist damit axial gesichert und kann nur so weit aus dem Stator 3 herausfallen, bis die Spieldistanz zwischen dem Sicherungselement 8 und dem Gleitlager 6 verbraucht ist.
Für Reparaturzwecke kann das Sicherungselement 8 jedoch wieder ausgerastet werden, in dem die Welle 13 mit höherer Zugkraft aus dem Lager herausgezogen wird. Das Sicherungselement 8 verbleibt hierbei in der Ausnehmung 7 und kann wie oben beschrieben wieder auf die Welle 13 aufgesetzt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist ein Sicherungselement 16 in der Art eines Sprengringes oder eines O-Ringes vorgesehen. Eine Ausnehmung 17 weist eine erhöhte Schulterfläche 21 auf, die beim Einsetzen der Welle 13 am Sicherungselement 16 anliegt und dieses auf die Welle 13 schiebt. Hierbei wird das Sicherungselement 16 durch die Schulterfläche 21 unter radialer Dehnung so weit vor die Ringnut 12 geschoben, bis dieses unter Spannungsminderung in die Ringnut 12 einrastet und in axialer Richtung angehoben wird.
Trotz der erheblichen Vorteile der erfindungsgemässen Axialsicherung ist diese ersichtlich mit wenigen, einfachen und robusten Bauteilen realisierbar, so dass diese nicht nur den montagetechnischen Anforderungen in hervorragender Weise Rechnung trägt, sondern aufgrund seiner einfachen und robusten Ausführbarkeit kostenmässig günstig und betrieblich äusserst zuverlässig ist.
The invention relates to a device for axial securing according to the preamble of independent claim 1.
In the prior art, a fan with a small motor has become known from DE-OS 2 718 428, which has such an axial lock. This secures the rotor against axial falling out when the barrel is hanging freely.
For this purpose, a snap ring is attached to the free end of the shaft, which rests on the inner ring of a ball bearing or on an additional bearing on a plain bearing. An axial tension is exerted on the bearing by means of a spring supported on another snap ring. This axial lock is very complex to manufacture and the degree of axial play cannot be determined with sufficient accuracy. Due to the inevitable entry of contaminants into the bearing and the escape of lubricant, the service life is limited.
A small motor is known from the Japanese utility model sho 61-72076 (72076/1986), in which the axial securing of the shaft has permanent magnets and a cover protecting the bearing in a complex manner.
The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which is particularly suitable for a small motor in a fan and avoids the disadvantages mentioned above. Cost-effective production and assembly should also be possible in series production, while still ensuring precise compliance with a specific axial play.
The object is achieved by the invention according to claim 1.
In the device according to the invention, the free shaft end for applying the securing element does not have to be accessible from the outside and the axial bearing can therefore be closed and thus designed to be protected against contamination and lubricant leakage. Nevertheless, the assembly is very easy because the rotor can be used like a bearing without axial locking. The securing element is brought to the precisely predeterminable position without further measures. The parameters which determine the axial play can be easily mastered in terms of production technology, and their number is considerably smaller than in the prior art and, moreover, the device for securing the axial position can take the place of the above-mentioned running disk.
Advantageous further developments result from the dependent patent claims.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
1 in a schematic representation and on an enlarged scale, a partial section through a stator and a rotor of a disc rotor motor in the region of the rotor shaft,
Fig. 2 is a partial section in the area of the thrust bearing to explain the assembly, and
Fig. 3 shows a partial section through a further embodiment of the inventive device for axial locking.
The disc rotor motor of a fan shown schematically in FIG. 1 has a rotor 2 with permanent magnets 5 and a stator 3 with two magnet coils 4. A shaft 13 is fixedly connected to the rotor 2 at one end and has a spherical surface 14 at the other end, which bears against a bearing surface of a recess 15 of the stator housing 31 under magnetic axial tension. Between the ends, the shaft 13 is rotatably supported in a self-lubricating slide bearing 6.
To axially secure the rotor 2 against falling out while hanging, a securing element 8 is engaged in an annular groove 12 in the shaft 13. This securing element has an axial play distance to the slide bearing 6 and also has no other points of contact with the stator 3.
The annular securing element 8 has an inwardly directed bead 9 which is interrupted by one or more radial incisions 11 and which is latched into the annular groove 12. A cylindrical projection 10 formed on the bead 9 is dimensioned such that its underside stands on the surface 15 of the recess when it is pushed onto the shaft 13. This will now be explained in more detail with reference to FIG. 2. During assembly, the securing element 8 is placed in the recess 7 and then the slide bearing 6 is inserted. Now the shaft 13 is inserted into the slide bearing and under slight axial pressure in the securing element 8. In this case, the securing element 8 is radially stretched under tension, in particular in the region of the bead 9, the attachment 10 with its underside 20 resting annularly on the surface 15.
Shortly before the surface 14 of the shaft strikes the surface 15 of the recess 7, the securing element 8 reaches a position in which, due to its tension, it engages in the annular groove 12 and is thereby raised in the direction of the arrow 18. Here, the securing element 8 is now raised to such an extent that the surface 20 lies above the surface 14 of the shaft. When the shaft 13 has reached its end position, the securing element 8, as shown in FIG. 1, has certain distances in the axial direction both to the surface 15 and to the slide bearing 6. The shaft 13 is thus axially secured and can only fall out of the stator 3 until the clearance between the securing element 8 and the slide bearing 6 has been used up.
For repair purposes, however, the securing element 8 can be disengaged again by pulling the shaft 13 out of the bearing with a higher tensile force. The securing element 8 remains in the recess 7 and can be placed on the shaft 13 as described above.
In the embodiment according to FIG. 3, a securing element 16 in the manner of a snap ring or an O-ring is provided. A recess 17 has a raised shoulder surface 21 which bears against the securing element 16 when the shaft 13 is inserted and pushes it onto the shaft 13. Here, the securing element 16 is pushed through the shoulder surface 21 with radial expansion so far in front of the annular groove 12 until it engages in the annular groove 12 with a reduction in tension and is raised in the axial direction.
Despite the considerable advantages of the axial lock according to the invention, it can obviously be realized with a few, simple and robust components, so that it not only takes account of the assembly requirements in an excellent manner, but is also inexpensive and extremely reliable in terms of operation due to its simple and robust design.