AT18536U1

AT18536U1 - Vorrichtung zur drehbaren Lagerung eines Gegenstandes

Info

Publication number: AT18536U1
Application number: ATGM50084/2024U
Authority: AT
Original assignee: Msg Mechatronic Systems Gmbh
Priority date: 2024-07-09
Filing date: 2024-07-09
Publication date: 2025-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehbaren Lagerung eines Gegenstandes, insbesondere eines Lüfterrades (2), aufweisend zwei Lagerstellen und eine relativ zu den Lagerstellen um eine Rotationsachse drehbare Welle (5), wobei eine erste Lagerstelle und ein erstes Ende (6) der Welle (5) korrespondierende kegel- oder kegelstumpfförmige Flächen (3) aufweisen, über welche Flächen (3) die Welle (5) mit der ersten Lagerstelle verbunden ist. Um einen besonders laufruhigen Betrieb zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Lagerstelle durch ein Wälzlager gebildet ist, wobei die Welle (5) in axialer Richtung bewegbar in einem Innenring (9) des Wälzlagers gelagert ist, wobei eine einerseits mit der Welle (5) und andererseits mit dem Wälzlager, insbesondere dem Innenring (9) des Wälzlagers, verbundene Feder (11) vorgesehen ist, welche zum einen die Welle (5) in axialer Richtung gegen die erste Lagerstelle drückt und zum anderen eine Vorspannkraft auf das Wälzlager aufbringt.

Description

Ss N

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUR DREHBAREN LAGERUNG EINES GEGENSTANDES

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drehbaren Lagerung eines Gegenstandes, insbesondere eines Lüfterrades, aufweisend zwei Lagerstellen und eine relativ zu den Lagerstellen um eine Rotationsachse drehbare Welle, wobei eine erste Lagerstelle und ein erstes Ende der Welle korrespondierende kegel- oder kegelstumpfförmige Flächen aufweisen, über welche Flächen die Welle mit der ersten Lagerstelle verbunden ist.

[0002] Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt geworden. Beispielsweise offenbart das Dokument AT 16976 U1 eine Vorrichtung zur Lagerung eines Lüfterrades eines Radiallüfters. Bei der in diesem Dokument geoffenbarten Vorrichtung ist die Welle, an welcher das Lüfterrad angeordnet ist, endseitig beidseits über kegelförmige Flächen gelagert und ist ein Lüfterrad zwischen den Lagerstellen an der Welle angeordnet.

[0003] Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Form der Lagerung insbesondere bei Axiallüftern nachteilig hinsichtlich einer Laufruhe und somit nachteilig hinsichtlich einer Geräuschentwicklung ist.

[0004] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche auch bei Verwendung mit einem Axiallüfterrad einen laufruhigen und geräuscharmen Betrieb ermöglicht. Zudem soll die Vorrichtung kostengünstig herstellbar sein.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher die zweite Lagerstelle durch ein Wälzlager gebildet ist, wobei die Welle in axialer Richtung bewegbar in einem Innenring des Wälzlagers gelagert ist, wobei eine einerseits mit der Welle und andererseits mit dem Wälzlager, insbesondere dem Innenring des Wälzlagers, verbundene Feder vorgesehen ist, welche zum einen die Welle in axialer Richtung gegen die erste Lagerstelle drückt und zum anderen eine Vorspannkraft auf das Wälzlager aufbringt.

[0006] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine derartige Lagerung zu einer geräuscharmen und laufruhigen Lagerung auch bei Einsatz in einem Axiallüfter führt, zumal das Wälzlager durch die Vorspannung mittels der Feder spielfrei läuft und der Druck der Feder auf die Welle in Richtung der ersten Lagerstelle dazu führt, dass ein Verschleiß im Kegel bzw. kegelstumpfförmigen Wälzlager durch ein Nachführen der Welle in axialer Richtung leicht ausgeglichen werden kann.

[0007] Weiter hat sich gezeigt, dass durch Einsatz eines Wälzlagers die Herstellung der Vorrichtung bei besonders niedrigen Kosten möglich ist.

[0008] Die Feder ist somit zumindest in Axialrichtung starr sowohl mit dem Innenring als auch mit der Welle verbunden, wobei die Verbindung kraft-, form- oder stoffschlüssig ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann die vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildete Feder an einem Ende über eine Presspassung, eine Schweiß- oder Klebeverbindung mit der Welle verbunden sein und an einem zweiten Ende am Innenring des Wälzlagers anliegen.

[0009] Die Feder bringt somit eine Kraft in Axialrichtung auf die Welle und entgegengesetzt dazu eine Kraft auf den Innenring des Wälzlagers auf. Dadurch wird der Innenring entgegen der Axialrichtung gegen am Innenring angeordnete Wälzkörper gedrückt, sodass diese spielfrei im Wälzlager umlaufen können.

[0010] Das Wälzlager kann grundsätzlich als beliebig ausgebildetes Wälzlager ausgeführt sein, beispielsweise als Kegelrollenlager oder Nadellager. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Wälzlager als Kugellager ausgebildet ist. Dies ermöglicht in Verbindung mit der durch die Feder gegebene Vorspannkraft, welche im Wesentlichen entgegen der Axialrichtung wirkt, einen laufruhigen Betrieb bei besonders niedrigen Herstellungskosten.

[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Außenring des Wälzlagers in axialer Richtung

1177

A hes AT 18 536 U1 2025-09-15

Ss N

starr mit einem Gehäuse, insbesondere einem Lüftergehäuse, verbunden ist. Die Verbindung zwischen Außenring und Gehäuse kann wiederum kraft-, form- oder stoffschlüssig erfolgen.

[0012] Das Gehäuse kann aus unterschiedlichsten Materialien bestehen und einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Um eine günstige Herstellbarkeit zu gewährleisten, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse im Wesentlichen durch ein Kunststoffteil gebildet ist und zur mechanischen Anbindung des Wälzlagers einen metallischen Lagersitz aufweist, welcher mit dem Kunststoffteil verbunden ist. Der Lagersitz kann beispielsweise als Metallhülse ausgebildet sein, welche mit dem Kunststoffteil verbunden ist.

[0013] Es hat sich bewährt, dass der Außenring des Wälzlagers in einer Metallhülse fixiert ist, welche Metallhülse mit einem Kunststoffteil des Gehäuses wiederum starr verbunden ist. Auf diese Weise kann eine hohe Lebensdauer bei geringen Kosten, insbesondere trotz Einsatz eines Kunststoffgehäuses, erreicht werden. Das Gehäuse umfasst bei dieser Ausführung somit ein Kunststoffteil und die starr mit dem Kunststoffteil verbundene Metallhülse, welche mit dem Kunststoffteil beispielsweise verklebt oder über eine Presspassung verbunden sein kann.

[0014] Um eine besonders hohe Stabilität zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass außenseitig an der Metallhülse ein Spulenkörper mit einer Spule angeordnet ist. Der Spulenkörper samt der Spule stabilisiert die Hülse, welche das Wälzlager abstützt. Über die Spule kann somit ein Magnetfeld erzeugt werden, durch welches das Lüfterrad in eine Drehbewegung um eine Rotationsachse versetzt werden kann. Das Lüfterrad kann für den Antrieb über durch die Spule erzeugte Magnetkräfte Permanentmagnete, einen Magnetring und/oder ebenfalls eine Spule aufweisen.

[0015] Günstig ist es, wenn der Außenring mit dem Gehäuse, insbesondere einer Metallhülse des Gehäuses, verstemmt, verschweißt, verklebt und/oder über eine Presspassung verbunden ist.

[0016] Vorteilhaft ist es, wenn die Welle starr mit dem Gegenstand, insbesondere einem Lüfterrad, verbunden ist.

[0017] Grundsätzlich kann das Lüfterrad zwischen den Lagerstellen oder außerhalb der Lagerstellen mit der Welle verbunden sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Welle an einem Bereich, welcher nicht zwischen erster Lagerstelle und zweiter Lagerstelle liegt, insbesondere an einem zweiten Ende, mit dem Gegenstand verbunden ist. Dadurch ist ein einfacher Zusammenbau bei mechanisch günstigen Beanspruchungen der Lagerstellen gewährleistet.

[0018] Das Lüfterrad ist bevorzugt etwa glockenförmig ausgebildet, sodass ein Schwerpunkt des Lüfterrades axial innerhalb des Kugellagers liegt, wodurch günstige mechanische Verhältnisse insbesondere auch bei der ersten Lagerstelle erreicht werden, welche dann im Wesentlichen nur in Axialrichtung belastet wird.

[0019] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Lagerstelle als Gleitlagerung ausgebildet ist und die Flächen als Gleitflächen ausgebildet sind. Die Gleitlagerung kann mit oder ohne Schmierung ausgebildet sein.

[0020] Es hat sich bewährt, dass die erste Lagerstelle eine Lagerbuchse aus einem Kunststoff aufweist. Eine Innenfläche der Lagerbuchse bildet somit die kegel- oder kegelstumpfförmige Fläche, welche mit der korrespondierenden Fläche der Welle zusammenwirkt.

[0021] Günstig ist es, wenn die erste Lagerstelle, insbesondere die Lagerbuchse, einen Innenkonus aufweist und die Welle im Bereich der ersten Lagerstelle mit einem Außenkonus ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellbarkeit sowie einen stabilen und wartungsarmen Betrieb.

[0022] Üblicherweise ist vorgesehen, dass die Welle aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, gebildet ist.

[0023] Bei einem Axiallüfter mit einem in einem Gehäuse um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Lüfterrad ist es günstig, wenn das Lüfterrad durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung drehbar im Gehäuse gelagert ist. Auf diese Weise wird ein laufruhiger und geräusch-

A hes AT 18 536 U1 2025-09-15

Ss N

armer Betrieb erreicht. Gleichzeitig kann der Axiallüfter mit besonders niedrigen Kosten ausgebildet sein. Bevorzugt wird ein derartiger Axiallüfter im automobilen Bereich, insbesondere zur Kühlung von Scheinwerfern, eingesetzt.

[0024] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindungen ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

[0025] Fig. 1 und 2 einen Axiallüfter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlichen Ansichten.

[0026] Fig. 1 zeigt den Axiallüfter 1 in einer Draufsicht und Fig. 2 den Axiallüfter 1 der Fig. 1 in Schnittdarstellung entlang der Linie Il-Il in Fig. 1.

[0027] Wie in Fig. 2 gut ersichtlich weist der Axiallüfter 1 ein in einem Gehäuse über eine Welle 5 gelagertes Lüfterrad 2 auf, wobei die Welle 5 einerseits in einer ersten Lagerstelle und andererseits in einer zweiten Lagerstelle im Gehäuse gelagert ist.

[0028] Die erste Lagerstelle weist eine Lagerbuchse 17 aus einem Kunststoff mit einem Innenkonus auf. Korrespondierend damit ist die Welle 5 im Bereich eines ersten Endes 6 mit einem Außenkonus ausgebildet, sodass die Welle 5 in der Lagerbuchse 17 über korrespondierende, konusförmige Flächen 3 gleitend gelagert ist und Axialkräfte über die erste Lagerstelle aufgenommen werden können.

[0029] Die zweite Lagerstelle ist durch ein als Kugellager 8 ausgebildetes Wälzlager gebildet. Die Welle 5 ist mit Spiel in axialer Richtung in einem Innenring 9 des Wälzlagers angeordnet, sodass die Welle 5 in axialer Richtung relativ zum Innenring 9 bewegbar ist.

[0030] Weiter ist eine Feder 11 zwischen dem Innenring 9 und der Welle 5 angeordnet, welche Feder 11 in Axialrichtung 4 einerseits starr mit der Welle 5 und andererseits starr mit dem Innenring 9 des Wälzlagers verbunden ist. Dadurch übt die Feder 11 konstant eine Kraft in Richtung der Rotationsachse bzw. in Axialrichtung 4 auf die Welle 5 und entgegengesetzt dazu auf den Innenring 9 des Wälzlagers aus, welche Kraft einerseits für eine Vorspannung des Wälzlagers sorgt und somit einen spielfreien und geräuscharmen Betrieb des Kugellagers 8 ermöglicht.

[0031] Andererseits drückt die Feder 11 das kegelförmige erste Ende 6 der Welle 5 in die Lagerbuchse 17, sodass ein allfälliger Verschleiß in der Lagerbuchse 17 durch ein Nachführen der in Axialrichtung 4 bewegbar im Kugellager 8 angeordneten Welle 5 ausgeglichen werden kann.

[0032] Es versteht sich, dass derartige Bewegungen in axialer Richtung zum Ausgleich von Verschleiß sehr gering sind, sodass kein Anstreifen des Lüfterrades 2 im Gehäuse oder dergleichen erfolgt.

[0033] Das Kugellager 8 selbst ist an einem Außenring 10 in einer Metallhülse 13 gelagert, welche somit einen Lagersitz bildet und mit einem Kunststoffteil 12 des Gehäuses starr verbunden ist. Außenseitig an der Metallhülse 13 ist ein Spulenkörper 14 mit einer Spule 15 befestigt, welcher die Metallhülse 13 stabilisiert, sodass ein besonders stabiler und laufruhiger Betrieb erreicht wird.

[0034] Die Spule 15 ist dazu ausgebildet, ein Magnetfeld zu erzeugen, durch welches das Lüfterrad 2 in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse versetzt werden kann.

[0035] Das Lüfterrad 2 des Axiallüfters 1 ist an einem zweiten Ende 7 der Welle 5 mit der Welle 5 verbunden. Das Lüfterrad 2 weist dabei einerseits ein Lüfterradkunststoffteil 19 auf, welches die Flügel 18 trägt bzw. bildet. Andererseits weist das Lüfterrad 2 einen Metalltopf 20 auf, welcher im Lüfterkunststoffteil angeordnet ist und bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise Eisen, besteht. Die Verbindung zwischen dem Lüfterkunststoffteil und dem Metalltopf 20 kann beispielsweise formschlüssig sein, um ein Drehmoment vom Metalltopf 20 auf das Lüfterkunststoffteil übertragen zu können.

[0036] Über diesen Metalltopf 20 ist das Lüfterrad 2 somit mit der aus einem Stahl bestehenden Welle 5 verbunden, sodass eine stabile Verbindung zwischen Lüfterrad 2 und Welle 5 erreicht

A hes AT 18 536 U1 2025-09-15

Ss N

wird. Die Welle 5 kann mit dem Metalltopf 20 verschweißt, verklebt, verstemmt, über eine Presspassung oder auf andere Weise verbunden sein.

[0037] Um über ein mittels der Spule 15 erzeugtes Magnetfeld eine Bewegung des Lüfterrades 2 relativ zum Gehäuse zu erreichen, ist am Lüfterrad 2 ein Magnetring 21 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser innenseitig am Metalltopf 20 positioniert. Ferner sind axial angrenzend an den Spulenkörper 14 Blechpakete 16 vorgesehen, welche das durch die Spule 15 erzeugte Magnetfeld gut leiten.

[0038] Wie dargestellt ist das Lüfterrad 2 etwa glockenförmig ausgebildet, sodass ein Schwerpunkt des Lüfterrades 2 nicht in einem Bereich der Verbindung des Lüfterrades 2 mit der Welle 5, also einem zweiten Ende 7 der Welle 5, liegt, sondern etwa im Bereich des Kugellagers 8. Dadurch werden Radialkräfte auf die erste Lagerstelle reduziert, wodurch ein geringer Verschleiß der Gleitflächen gewährleistet ist.

[0039] Die Lagerbuchse 17 an der ersten Lagerstelle besteht aus einem Kunststoff und ist im Kunststoffteil 12 des Gehäuses fixiert, wobei eine Fixierung beispielsweise durch Kleben, Verschweißen oder Verstemmen erfolgen kann.

[0040] Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Axiallüfter 1 kann beispielsweise zur Kühlung eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden, wenngleich natürlich auch andere Anwendungen denkbar sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise ist eine besonders kompakte Bauform möglich. So kann ein Innendurchmesser des Wälzlagers beispielsweise 3 mm und ein Außendurchmesser 8 mm betragen, wodurch auch Komponenten eingesetzt werden können, welche zu besonders geringen Kosten erhältlich sind.

[0041] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen geräuscharmen und laufruhigen Betrieb eines rotierenden Gegenstandes, insbesondere eines Lüfterrades 2 eines Axiallüfters 1 trotz der auftretenden axialen Kräfte und ist zudem mit besonders geringen Kosten herstellbar.

417

Claims

A hes AT 18 536 U1 2025-09-15 Ss N Ansprüche

1. Vorrichtung zur drehbaren Lagerung eines Gegenstandes, insbesondere eines Lüfterrades (2), aufweisend zwei Lagerstellen und eine relativ zu den Lagerstellen um eine Rotationsachse drehbare Welle (5), wobei eine erste Lagerstelle und ein erstes Ende (6) der Welle (5) korrespondierende kegel- oder kegelstumpfförmige Flächen (3) aufweisen, über welche FIächen (3) die Welle (5) mit der ersten Lagerstelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerstelle durch ein Wälzlager gebildet ist, wobei die Welle (5) in axialer Richtung bewegbar in einem Innenring (9) des Wälzlagers gelagert ist, wobei eine einerseits mit der Welle (5) und andererseits mit dem Wälzlager, insbesondere dem Innenring (9) des Wälzlagers, verbundene Feder (11) vorgesehen ist, welche zum einen die Welle (5) in axialer Richtung gegen die erste Lagerstelle drückt und zum anderen eine Vorspannkraft auf das Wälzlager aufbringt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Kugellager (8) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenring (10) des Wälzlagers in axialer Richtung starr mit einem Gehäuse, insbesondere einem Lüftergehäuse, verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10) des Wälzlagers in einer Metallhülse (13) fixiert ist, welche Metallhülse (13) mit einem Kunststoffteil (12) des Gehäuses wiederum starr verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruche 4, dadurch gekennzeichnet, dass außenseitig an der Metallhülse (13) ein Spulenkörper (14) mit einer Spule (15) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10) mit dem Gehäuse, insbesondere der Metallhülse (13) des Gehäuses, verstemmt, verschweißt, verklebt und/oder über eine Presspassung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) starr mit dem Gegenstand, insbesondere dem Lüfterrad (2), verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) an einem Bereich, welcher nicht zwischen erster Lagerstelle und zweiter Lagerstelle liegt, insbesondere an einem zweiten Ende (7), mit dem Gegenstand verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle als Gleitlagerung ausgebildet ist und die Flächen (3) als Gleitflächen ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle eine Lagerbuchse (17) aus einem Kunststoff aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle, insbesondere die Lagerbuchse (17), einen Innenkonus aufweist und die Welle (5) im Bereich der ersten Lagerstelle mit einem Außenkonus ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, gebildet ist.

13. Axiallüfter (1) mit einem in einem Gehäuse um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Lüfterrad (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (2) durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 drehbar im Gehäuse gelagert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen