ITMI981911A1

ITMI981911A1 - Cuscinetto a strisciamento per un albero

Info

Publication number: ITMI981911A1
Application number: IT98MI001911A
Authority: IT
Inventors: Hans-Hoerg Aees
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-02-21
Also published as: BR9803331A; IT1301927B1; DE19738396B4; ITMI981911A0; JPH11132234A; DE19738396A1; JP4268705B2

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione concerne un cuscinetto a strisciamento per un albero, specialmente un albero dell'indotto o del rotore di un elettromotore, del genere definito nella parte introduttiva della rivendicazione 1.

Gli alberi dell'indotto o del rotore in elettromotori vengono supportati nella carcassa del motore con supportazione in due punti, secondo il principio dei punti fisso e mobile. In proposito vengono di preferenza utilizzati cuscinetti a strisciamento di metallo sinterizzato (ferro sinterizzato oppure bronzo sinterizzato), che a motivo dei loro pori impregnati di olio possiedono un buon effetto di scorrimento.

In un noto cuscinetto a strisciamento di questo genere ( "Konstruktionselemente der Feinmechanik", Werner Krause, Karl Hanser Verlag, Monaco, Vienna 1989, pagina 362) l'appoggio assiale ha luogo direttamente in corrispondenza della bronzina di metallo sinterizzato. Dato che la bronzina di metallo sinterizzato possiede però solo una modesta resistenza agli urti, in caso di sollecitazione a vibrazioni non è data alcuna sufficiente resistenza e la bronzina si usura in modo relativamente rapido. Vantaggi dell'invenzione

Il supporto a strisciamento di cui all'invenzione, avente le caratteristiche della rivendicazione 1, ha il vantaggio che, grazie al fissaggio per costruzione della bronzina nello scudo per mezzo di una lunetta di compressione fissata sullo scudo, l'appoggio assiale non avviene più direttamente in corrispondenza della bronzina, bensì in corrispondenza della lunetta di compressione, per cui viene evitata un'usura ovalizzante del metallo sinterizzato relativamente tenero. Per effetto della lunetta di compressione viene nel contempo creata una tenuta del tipo a labirinto che, nel caso di elettromotori realizzati sotto forma di motori a commutatore oppure a collettore, impedisce la penetrazione nel cuscinetto a strisciamento della polvere di carbone che si forma per effetto del consumo delle spazzole, e perciò ci si oppone ad un guasto prematura del cuscinetto a strisciamento. La lunetta di compressione assorbe direttamente la forza assiale esercitata dal disco di spallamento e la scarica tanto attraverso il colletto anulare della bronzina, come anche direttamente nello scudo. La quota parte della forza che in proposito viene convogliata attraverso il colletto anulare dipende dalla rigidità propria della lunetta di compressione .

Quando si realizza il cuscinetto a strisciamento come punto fisso, ciò che è previsto secondo la rivendicazione 6, la forza assiale che proviene dalla direzione della battuta viene inoltrata, attraverso la bronzina, al disco di spallamento ed attraverso il disco di spallamento viene scaricata nello scudo. Per il colletto anulare è in proposito fatta passare solo una modesta quota parte di questa forza assiale, cosicché viene solo scarsamente sollecitato il potenziale punto debole della bronzina che esiste in corrispondenza del raccordo tra parte cilindrica e colletto anulare delle bronzina, a motivo dell'effetto di intaglio qui esistente.

Per effetto dei provvedimenti evidenziati nelle altre rivendicazioni sono possibili vantaggiosi, ulteriori sviluppi e perfezionamenti del cuscinetto a strisciamento indicato nella rivendicazione 1.

Secondo una preferita forma di realizzazione dell'invenzione, la larghezza della luce anulare prevista tra l'albero ed il bordo interno della lunetta di compressione è dimensionata per quanto possibile piccola, quindi in modo che, tenendo presenti le tolleranze di fabbricazione esistenti, l'albero e la lunetta di compressione arrivino giusto a non toccarsi. Per effetto di questa configurazione costruttiva la rigidità propria della lunetta di compressione resta in larga misura non influenzata e resta relativamente modesta la quota parte della forza assiale che agisce sulla lunetta di compressione e che attraverso il colletto anulare della bronzina deve essere pilotata nello scudo.

Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, la bronzina è inserita in un foro a gradini praticato nello scudo, laddove la profondità assiale della porzione di foro che accoglie il colletto, avente il diametro più grande, è un poco più piccola rispetto all'altezza assiale del colletto anulare. In seguito a ciò, quando si blocca la lunetta di compressione sullo scudo, si crea una forza di precarico che agisce sulla bronzina e che garantisce un bloccaggio assiale sicuro della bronzina nello scudo.

Il bloccaggio assiale dell'albero completo nel cuscinetto a strisciamento viene realizzato, secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, per il fatto che da un lato il disco di spallamento è fissato con solidarietà di rotazione sull'albero e dall'altro, sul lato della bronzina opposto rispetto allo spallamento, in maniera assialmente inamovibile, sull'albero è disposta una battuta, contro la quale la bronzina va a poggiare tramite un secondo disco di spallamento. La disposizione del disco di spallamento e della battuta è in proposito studiata in modo che il giuoco assiale nel punto fisso sia molto piccolo, preferibilmente ammonti a circa 0,1 mm. Per effetto di questo giuoco assiale viene da un lato evitata una forza di attrito assiale inaccettabilmente elevata nel cuscinetto a strisciamento, dall'altra parte però, in conseguenza di una sollecitazione a vibrazione, viene prodotta una forza assiale molto elevata, che attraverso la bronzina deve essere direttamente trasmessa alla lunetta di compressione e perciò non porta ad una sollecitazione inacettabilmente elevata del colletto anulare della bronzina .

Disegno

L'invenzione è illustrata più in dettaglio nella descrizione che segue in relazione ad un esempio di realizzazione rappresentato nel disegno. In esso:

la figura 1 mostra in maniera parzializzata una sezione longitudinale di un elettromotore realizzato sotto forma di motore a collettore,

la figura 2 mostra una vista di uno scudo nell'elettromotore, nella direzione della freccia II nella figura 1,

la figura 3 mostra una vista dello scudo nella direzione della freccia III nella figura 1,

la figura 4 mostra una sezione secondo la linea IV-IV nella figura 2,

la figura 5 mostra una rappresentazione in scala più grande del particolare V di cui alla figura 4.

Descrizione dell'esempio di realizzazione L'elettromotore rappresentato nella figura 1 in modo parzializzato, in sezione longitudinale, è realizzato sotto forma di motore a collettore e presenta una carcassa 10, nella quale è alloggiato uno statore 11 ed è supportato un rotore 10 che gira nello statore 11. Lo statore 11 reca poli di eccitazione 13 realizzati sotto forma di magneti permanenti, mentre il rotore 12 accoglie l'avvolgimento 14 dell'indotto che giace in cave di un pacco di lamierini e le cui estremità di bobinatura sono collegate con le lamelle 151 di un collettore o commutatore 15. La presa di corrente dal collettore 15 ha luogo in maniera nota tramite spazzole di carbone 19 che sono precaricate da molle e con orientamento radiale sono alloggiate in un porta-spazzole 20 fissato nella carcassa 10.

L'albero 16 del rotore è supportato nella carcassa 10 con supportazione in due punti, secondo il principio dei punti fisso e mobile, laddove nella figura 1 il cuscinetto di sinistra dell'albero 16 del rotore è un punto mobile 21 ed il cuscinetto destro è un punto fisso 22. Entrambi i cuscinetti 21, 22 sono realizzati sotto forma di cuscinetti a strisciamento, con una bronzina 23 rispettivamente 24 di metallo sinterizzato fissata nella carcassa, laddove il punto mobile 21 è un cuscinetto cilindrico ed il punto fisso 22 è un cuscinetto con spallamento .

Il punto fisso 22 è accolto in uno scudo 25 che è fissato nella carcassa 10. Lo scudo 25 presenta un foro coassiale 26 a gradini, nel quale è alloggiata la bronzina 24 recante un colletto anulare 241. Foro a gradini 26 e bronzina 24 sono in proposito tra loro armonizzati in modo che la profondità assiale della porzione 261 del foro di diametro più grande, che alloggia il colletto anulare 241, sia un poco più grande rispetto all'altezza assiale del colletto anulare 241 (figura 5). La bronzina 24 sporge in seguito a ciò leggermente oltre lo scudo 25 con il proprio lato frontale contiguo al colletto anulare 241. Su questo lato dello scudo 25 è fissata una lunetta di compressione 27 che spinge contro il colletto anulare 241 della bronzina 24 e perciò fissa la bronzina 24, in modo assialmente non traslabile, nel foro a gradini 26 dello scudo 25.

La lunetta di compressione 27, che possiede un'elevata rigidità propria, è visibile in vista frontale nella figura 3 ed in rappresentazione sezionata nella figura 4. Esso presenta un foro centrale 28, coassiale all'albero 16 del rotore ed il cui diametro è scelto in modo che tra l'albero 16 del rotore ed il bordo del foro rimanga una luce anulare 29 per quanto possibile piccola (figura 1), la quale è giusto tanto grande da far sé che, tenendo presenti le tolleranze di fabbricazione esistenti, l'albero 16 del rotore e la lunetta di compressione 27 non si tocchino in nessun punto. La lunetta di compressione 27 ricopre completamente il colletto anulare 241 della bronzina 24 ed ancora si protende oltre questa. Nella zona in cui sporge, la lunetta di compressione 27 reca svariati, complessivamente quattro nell'esempio di realizzazione, fori passanti 30, con i quali la lunetta di compressione 27 viene calzata su risalti a rivetto 31 che sono ricavati per stampaggio sul lato frontale dello scudo 25. Con l'ausilio di una ribaditura bugnata o bulinata dei risalti a rivetto 31, la lunetta di compressione 27 viene fissata sullo scudo 25, laddove essa, per effetto della quota di sporgenza a (figura 5) della bronzina 24 oltre il lato frontale dello scudo 25, produce una forza assiale di compressione sulla bronzina 24, forza che blocca la bronzina 24 con il suo colletto anulare 241 contro lo spallamento 263 del foro a gradini 26, tra le due porzioni 261, 262 del foro. La forza di precarico della lunetta di compressione 27 è in proposito dimensionata più grande della forza assiale che si viene a creare in conseguenza della sollecitazione a vibrazione dell'albero 16 del rotore.

Per la realizzazione del punto fisso 22, su un primo lato dello scudo 25 è disposto uno anello di spallamento 32 e sull'altro lato dello scudo 25 è disposta una battuta, laddove entrambi sono uniti assialmente, in modo non traslabile e non girevole, con l'albero 16 del rotore. La battuta viene in proposito formata da un pignone di azionamento sotto forma di una ruota dentata cilindrica 33. Tra ruota dentata cilindrica 33 e bronzina 24 ha sede ancora un secondo anello di spallamento 34 che può aver sede, senza vincoli, sull'albero 16 del rotore oppure può essere con questo unito in modo da risultare solidale nella rotazione. Il secondo anello di spallamento 24 può essere omesso quando lo spallamento di appoggio della ruota dentata cilindrica 33 è realizzato più grande del diametro esterno della bronzina 24. In occasione del montaggio del punto fisso 22 l'anello di spallamento 32 viene anzitutto unito con l'albero 16 del rotore, per esempio tramite un accoppiamento forzato oppure tramite saldatura, successivamente viene calzato lo scudo 24 premontato, con bronzina 24 e lunetta di compressione 27, ed infine la ruota dentata cilindrica 33 viene fissata sull'albero 16 del rotore parimenti tramite accoppiamento forzato oppure saldatura. In proposito, la ruota dentata cilindrica 33 viene montata in modo che nel punto fisso 22 sia presente un giuoco assiale di come massimo 0,1 mm, quindi l'albero 16 del rotore possa scorrere assialmente in ragione di 0,1 mm relativamente allo scudo 25. Questo giuoco assiale è necessario per evitare un attrito assiale inaccettabilmente elevato.

Questo giuoco assiale provoca, in conseguenza di una sollecitazione vibratoria, una forza assiale che dipende dall'entità del giuoco. Questa forza assiale, che è tanto grande da non poter essere assorbita senza danni dal colletto anulare 241 della bronzina 24, viene intercettata dalla lunetta di compressione 27. L'appoggio assiale ha luogo tra l'anello di spallamento 32 e la lunetta di compressione 27. La forza assiale proveniente dall'anello di spallamento 32 viene direttamente assorbita dalla lunetta di compressione 27 e convogliata nello scudo 25 attraverso il colletto anulare 241. A motivo del diametro esterno dell'anello di spallamento 32 si è provveduto affinché solo una quota parte minore della forza assiale debba essere pilotata nel colletto anulare 241. Quanto alta debba essere questa quota parte dipende dalla rigidità propria della lunetta di compressione 27 che di preferenza viene dimensionata piuttosto grande. La forza assiale che si viene a creare e proviene dalla ruota dentata cilindrica 33 viene direttamente inoltrata, attraverso la bronzina 24, sulla lunetta di compressione 27 ed attraverso la lunetta di compressione 27 viene convogliata nello scudo 25. Grazie al piccolo foro 28 nella lunetta di compressione 27 viene garantito che la forza possa essere inoltrata senza cambiamenti di direzione e pertanto non si osserva praticamente alcun effetto di intaglio dovuto allo spigolo di inversione in corrispondenza del raccordo tra colletto anulare 241 e parte cilindrica della bronzina 24,.

Claims

Rivendicazioni 1.- Cuscinetto a strisciamento per un albero, specialmente albero dell'indotto oppure del rotore di un elettromotore, comprendente uno scudo (25), una bronzina (24) di metallo sinterizzato, che è alloggiata coassialmente nello scudo (25) e presenta un colletto anulare (241) per l'appoggio assiale contro uno spallamento di appoggio (263) realizzato sullo scudo (25), e comprendente uno anello di spallamento (32) che ha sede sull’albero (16), accanto al colletto anulare (241), caratterizzato dal fatto che tra anello di spallamento (32) e bronzina (24) è inserita una lunetta di compressione (27) che con vincolo dinamico fa appoggiare il colletto anulare (241) contro lo spallamento di appoggio (263) e che è fissato sullo scudo (25) coassialmente ed in modo da lasciare una luce anulare (29) rispetto all'albero (16). 2.- Cuscinetto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la larghezza della luce anulare (29) è dimensionata per quanto possibile piccola e di preferenza in modo che, tenendo conto delle tolleranze di fabbricazione esistenti, albero (16) e lunetta di compressione (27) giusto non si tocchino. 3 .- Cuscinetto secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che la bronzina (24) ha sede in un foro (26) a gradini praticato nello scudo (25), e dal fatto che la profondità assiale della porzione (261) del foro che accoglie il colletto anulare (241) ed avente il diametro più grande è un poco più piccola rispetto all'altezza assiale del colletto anulare (241). 4.- Cuscinetto secondo una delle rivendicazioni 1 - 3, caratterizzato dal fatto che il bloccaggio della lunetta di compressione (27) sullo scudo? (25) ha luogo per mezzo di risalti a rivetto (31), che sono ricavati per stampaggio sul lato frontale dello scudo (25) e che si protendono attraverso fori passanti (30) praticati nella lunetta di compressione (27). 5.- Cuscinetto secondo una delle rivendicazioni 1 - 4, caratterizzato dal fatto che la forza di precarico, esercitata dalla lunetta di compressione (27) sulla bronzina (24), è più grande della forza assiale che si viene a creare in conseguenza della sollecitazione a vibrazione dell'albero (16). 6.- Cuscinetto secondo una delle rivendicazioni 1 - 5, caratterizzato dal fatto che, per la sua realizzazione in qualità di punto fisso (22), l' anello di spallamento (32) è fissato sull'albero (16) in modo da non poter traslare assialmente, dal fatto che sul lato frontale, opposto rispetto al colletto anulare (241), della bronzina (24) una battuta (33) è disposta in modo assialmente non traslabile sull'albero (16), dal fatto che tra battuta (33) e lato frontale della bronzina (24) è inserito un secondo spallamento (34), e dal fatto che la disposizione degli spallamenti (32, 34) e della battuta (33) è studiata in modo che il giuoco assiale nel punto fisso (22) sia molto piccolo, di preferenza ammonti a 0,1 mm. 7.- Cuscinetto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il primo anello di spallamento (32) è unito con l'albero (16) mediante accoppiamento forzato oppure saldatura. 8.- Cuscinetto secondo la rivendicazione 7 oppure 8, caratterizzato dal fatto che la battuta è formata dal lato frontale di un pignone condotto, realizzato di preferenza sotto forma di ruota dentata cilindrica (33), il quale ha sede sull'albero (16) con solidarietà di rotazione, per mezzo di accoppiamento forzato o di accoppiamento saldato . 9.- Cuscinetto secondo una delle rivendicazioni 1 - 8, caratterizzato dal fatto che la lunetta di compressione (27) possiede un'elevata rigidità propria .