DE3918844A1 - Staubsaugermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsaugermotor mit einer schnellaufenden Motorwelle, an der Axial- und Radialkräf­ te angreifen, wobei die Motorwelle in einem diese Kräfte aufnehmenden Gleitlager mit einem Rillen aufweisenden Axial-Lagerteil zum Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms gelagert ist.

Die Lagerung einer Welle eines Staubsaugermotors muß sehr hohen Anforderungen gerecht werden. Eine solche Welle läuft mit sehr hohen Drehzahlen von in der Regel über 20 000 Umdrehungen pro Minute, beispielsweise 24 000 Umdrehungen pro Minute. Durch an dem Läufer gege­ bene Unwuchten sind in der Lagerung Radialkräfte aufzu­ nehmen. Darüberhinaus ist an die Welle eines Staubsauger­ motors ein Saug-Flügelrad angeflanscht, das im Betrieb eine hohe auf die Welle wirkende Axialkraft erzeugt. In der Regel liegt die Axialkraft, die in der Lagerung einer solchen Welle aufzunehmen ist, etwa bei dem Dreifa­ chen der Radialkraft.

Es ist bekannt, für eine derartige Staubsaugerwelle eine zweifache Lagerung vorzusehen, wobei ein Kugellager vorgesehen ist, das sowohl radiale als auch axiale Kräf­ te aufnimmt sowie als zweites Lager ein Gleitlager, das lediglich Radialkräfte aufnimmt. Da es sich bei einem Staubsaugermotor um ein Massenprodukt handelt, ist man bestrebt, dieses möglichst kostengünstig auszubilden. Ein Kugellager ist hierbei ein vergleichsweise aufwendi­ ges Konstruktionsteil.

Aus der DE-OS 15 25 190 ist bereits ein Gleitlager be­ kannt, das sowohl Axial- wie auch Radialkräfte aufnehmen kann. Dieses Gleitlager ist jedoch zweigeteilt ausge­ führt und damit auch noch relativ aufwendig.

Ausgehend von dem vorstehend erwähnten Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, einen Staubsauger­ motor mit einer schnellaufenden Motorwelle anzugeben, bei welchem die Motorwelle in einem sowohl Axial- wie auch Radialkräfte aufnehmenden Gleitlager, bei insgesamt möglichst kostengünstiger Ausgestaltung, gelagert ist.

Diese Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Axial-Lagerteil in dem aus Sinterwerkstoff gebildeten einteiligen Gleit­ lager als Boden einer zylindrischen Vertiefung ausgebil­ det ist, deren innere Zylinderfläche das Radial-Lager­ teil bildet, wobei die Rillen sich radial nach außen vertiefen und in eine äußere Ringnut münden. Der Sinter­ werkstoff ermöglicht es, das Gleitlager einteilig, ohne eine gesonderte Schmiermittelzuführung, die etwa das Gleitlager durchsetzen müßte, auszubilden. Zugleich erbringt der Sinterwerkstoff vorteilhafte Eigenschaften beim Anlaufen des Staubsaugermotors, im Bereich der Misch- und Übergangsreibung. Dadurch, daß die Rillen sich nach außen vertiefend ausgebildet sind, ergibt sich relativ schnell ein tragender Schmierfilm. Das Lager ist auch geeignet, die mit höheren Umdrehungszahlen zunehmen­ de Axialkraft geeignet aufzunehmen. Die äußere Ringnut erbringt einen gewissen Stau des Schmiermittels, das bei den hohen Drehzahlen einer entsprechend großen Flieh­ kraft ausgesetzt ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß konzentrisch zu der ersten Ringnut eine zweite Ringnut ausgebildet ist. Diese zweite Ringnut kann auch vorteilhaft tiefer ausgebildet sein als die erste Ringnut. Neben einer geeigneten Rückhaltung des Schmiermittels bei hohen Drehzahlen ergibt sich auch eine vorteilhafte Zentrierung der Welle. Insgesamt ist der Boden der zylindrischen Vertiefung im wesentlichen senkrecht zu einer Wellenachse ausgebildet. Die innere Zylinderfläche ist bevorzugt im wesentlichen eben, ohne Rillen ausgebildet. Hierbei besitzt auch die Welle bevor­ zugt weder im Bereich des Radial- noch des Axial-Lager­ teiles eine Rillenausbildung. Die Rillen selbst, in dem Boden der zylinderförmigen Vertiefung, sind bevorzugt mit einem keilförmigen Querschnitt ausgebildet. Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gleitlager mittels eines Winkelabweichungen ausglei­ chenden Membranteils gehaltert ist. Bei einem Massenpro­ dukt wie einem Staubsaugermotor unter Umständen auftre­ tende geringfügige Winkelabweichungen in der axialen Ausrichtung der Motorwelle können so vorteilhaft ausge­ glichen werden. Das Membranteil erbringt desgleichen eine gewisse federnde Aufnahme in Axialrichtung. Das Membranteil kann beispielsweise aus einem Federwerkstoff bestehen. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Geitlager mittels einer Doppelmembran gehaltert ist. Hinsichtlich der erwähnten Rillen in dem Boden der zylin­ derförmigen Vertiefung kann auch vorgesehen sein, daß diese im Querschnitt sich radial nach außen verjüngend ausgebildet sind. Auch hierdurch kann ein vorteilhafter Staueffekt erzielt sein, wobei die Verjüngung auch kombi­ nativ mit den erwähnten äußeren Ringnuten vorgesehen sein kann.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungs­ beispiele darstellt erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Welle eines Staubsaugermotors mit zwei Lagern;

Fig. 2 ein Querschnitt, teilweise in schematischer Darstellung, einer ersten Ausführungsform eines Gleitlagers zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften;

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer weite­ ren Ausführungsform des Gleitlagers;

Fig. 5a-e Draufsichten auf hinsichtlich der Rillen ver­ schiedene Ausführungsformen des Gleitlagers; und

Fig. 6 einen Querschnitt durch Fig. 5b entlang der Linie VI-VI.

Dargestellt und beschrieben ist ein - zeichnerisch im einzelnen nicht dargestellter - Staubsaugermotor mit einer Welle 1, auf der ein Läufer 2 angeordnet ist. Der Läufer 2 ist in Fig. 1 zur Verdeutlichung übertrieben unsymmetrisch auf der Welle 1 angeordnet. Hierdurch ergibt sich bei Betrieb eine Radialkraft FR. An einem Wellenende ist ein in der Zeichnung lediglich schema­ tisch dargestelltes Gebläserad 3 angeordnet, das bei Betrieb eine in den Lagerungen aufzunehmende Axialkraft FA erzeugt.

Die Welle ist in zwei Gleitlagern 4 und 5 gelagert. Während das Gleitlager 4 im wesentlichen nur zur Aufnah­ me von Radialkräften ausgelegt ist, ist das Gleitlager 5, das in verschiedenen Ausführungsformen nachstehend im einzelnen beschrieben ist, zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften ausgelegt.

Aus Fig. 2 ergibt sich zunächst, daß das Gleitlager 5 aus einem Axial-Lagerteil 6 und einem Radial-Lagerteil 7 besteht. Das Gleitlager 5 ist einteilig ausgebildet und besteht weiter aus einem Sinterwerkstoff. Gesonderte Zuführungen für Schmiermittel, die etwa das Gleitlager 5 durchsetzen, sind bezüglich des Radial-Lagerteils 7 nicht vorgesehen. Das Axial-Lagerteil ist als im wesent­ lichen senkrecht zu einer Wellenachse 8 sich erstrecken­ der Boden einer zylindrischen Vertiefung ausgebildet. Die zylindrische Innenfläche bildet hierbei das Radial- Lagerteil 7.

In dem Axial-Lagerteil 6 sind Rillen 9 ausgebildet, die sich radial nach außen vertiefen und in eine Ringnut 10 münden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist konzen­ trisch zu der ersten Ringnut 10 eine zweite Ringnut 10′ ausgebildet, die auch eine größere Tiefe aufweist als die erste Ringnut 10.

Wie im einzelnen aue Fig. 6 ersichtlich, sind die Rillen 9 mit im wesentlichen keilförmigem Querschnitt ausgebil­ det. Die Ringnut 10, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5b als einzige Ringnut vorgesehen ist, geht radial auswärts unmittelbar in die Zylinderfläche des Radial-La­ gerteiles 7 über.

Mit Bezug zu Fig. 2 ist weiter zu erkennen, daß das Radial-Lagerteil 7 mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche ausgebildet ist. Aufgrund des Sinterwerkstof­ fes, aus dem insgesamt das Gleitlager 5 besteht, sind jedoch auch bezüglich des Radial-Lagerteils 7 günstige Verhältnisse beim Anlaufen des Staubsaugermotors gegeben.

Das Gleitlager 5 setzt sich jenseits des das Axial-Lager­ teil 6 bildenden Bodens in Form einer durchmesserkleine­ ren Nabe 11 fort, die mit Abstand zu einer äußeren Zylin­ der-Bodenringfläche 12 einen Absatz 13 ausbildet, der in einen durchmesserkleineren Abschnitt 14 übergeht. Gegen diesen Absatz 13 ist das Gleitlager 5 mittels eines Befestigungsringes 15 an einem Membranteil 16 befestigt, das seinerseits an einem Lagerschild 17 befestigt ist. Das Membranteil 16, das beispielsweise aus einem dünnen Federstahlelement bestehen kann, ist so ausgelegt, daß es - relativ geringfügige - Winkelabweichungen der Motor­ welle 1, die zu den - in den Fig. 2 und 3 übertrieben dargestellten - Winkelabweichungen der Achse 8 um einen Winkel plus/minus alpha führen können, ausgleichen kann.

Bei dem zweiten Gleitlager 4, vergl. Fig. 1, ist ein Membranteil 16′ vorgesehen, das unmittelbar in ein Lager­ element 16′′ übergeht.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt ein in zwei Mem­ branteilen 16 aufgenommenes Axial- und Radialgleitlager. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Elemente bzw. Merkmale wie sie vorstehend bereits beschrieben sind, soweit im folgenden nicht Abweichungen erläutert sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das Gleitlager 5 auch in seinen äußeren Abmessungen als im wesentlichen zylindrischer Körper ausgebildet, mit kugelgelenkartigen Übergangsbereichen 18, die mit kugelpfannenartigen Ausge­ staltungen 19 der beiden Membranen zusammenwirken. Auf­ grund der doppelt vorgesehenen Membranen 16 kann das Gleitlager 5 zwar in etwa gleicher Weise wie bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 Winkelabweichungen der Achse 8 und geringfügige Axialverschiebungen ausgleichen, ist jedoch in radialer Richtung steifer ausgebildet.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Gleitla­ ger 5, im wesentlichen entsprechend der Ausgestaltung gemäß Fig. 2. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform nur eine äußere Ringnut 10 vorgesehen. Die keilförmige Aus­ bildung der Rillen 9 ist ersichtlich.

In den Fig. 5a-e sind in den verschiedenen Draufsich­ ten unterschiedliche Möglichkeiten hinsichtlich der Ausge­ staltung der Rillen 9 dargestellt. Bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 5a sind die Rillen 9 durch zwei konvex gekrümmte Flankenbereiche 20 und 21 begrenzt, derart, daß eine Querschnittsfläche von radial innen nach radial außen abnimmt. Auch bei der Ausführungsform gemäß 5c nimmt die Querschnittsfläche von radial innen nach radial außen ab. Hierbei sind jedoch die Flankenbereiche 20′ und 21′ gleichsinnig gekrümmt ausgebildet. Zusätzlich verläuft eine Mittellinie 22 entsprechend gleichfalls gekrümmt.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5b verläuft die Mittellinie 22 einer Rille 9 gekrümmt. Die Flankenberei­ che 20′′ und 21′′ verlaufen bei dieser Ausführungsform gleichsinnig gekrümmt. Jedoch nimmt der Querschnitt bei dieser Ausführungsform von radial innen nach radial außen zu.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5d und 5e sind die Rillen 9 als relativ große, im wesentlichen dreieck­ förmige, nach außen sich erweiternde Ausnehmungen ausge­ bildet. Diese Ausnehmungen können beispielsweise einen Öffnungswinkel beta von 60° aufweisen. Die Dreiecksspit­ ze liegt am inneren Umfang 23, der die Öffnung für den Durchsatz der Welle begrenzt. In die Ausnehmungen bzw. Rillen 9 ist in den Ausführungsformen gemäß den Fig. 5d und 5e ein dreiecksförmiger Grundkörper 24 angeord­ net, derart, daß sich zwei gesonderte Rillen 9′ und 9′′ ergeben. Die dreiecksförmigen Grundkörper sind mit ihrer Spitze 24′ radial nach innen gerichtet. Die Mittelinie 25 liegt auf einer Radialen des Gleitlagers 5. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5e sind zwei geteilte drei­ ecksförmige Grundkörper 24 angeordnet, derart, daß sich im Bereich der Radialen des Gleitlagers 5 ein dritter Strömungsweg 9′′′ ergibt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.

Claims (9)

1. Staubsaugermotor mit einer schnellaufenden Motorwelle (1), an der Axial- und Radialkräfte angreifen, wobei die Motorwelle (1) in einem diese Kräfte aufnehmenden Gleit­ lager (5) mit einem Rillen 9 aufweisenden Axial-Lager­ teil (6), zum Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Axial-La­ gerteil (6) in dem aus Sinterwerkstoff gebildeten eintei­ ligen Gleitlager (5) als Boden einer zylindrischen Ver­ tiefung ausgebildet ist, deren innere Zylinderfläche das Radial-Lagerteil (7) bildet, wobei die Rillen 9 sich radial nach außen vertiefen und in eine äußere Ringnut 10 münden.

2. Staubsaugermotor, insbesondere nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu der ersten Ringnut 10 eine zweite Ringnut 10′ ausgebildet ist.

3. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Ringnut 10′ tiefer ausgebildet ist als die erste Ringnut 10.

4. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rillen 9 einen keilförmigen Querschnitt besitzen.

5. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Radial-Lagerteil (7) mit einer im wesentli­ chen ebenen Oberfläche ausgebildet ist.

6. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gleitlager (5) mittels eines Winkelabwei­ chungen ausgleichenden Membranteils (16) gehaltert ist.

7. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gleitlager (5) mittels einer Doppelmembran (16) gehaltert ist.

8. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Motorwelle (1) das Gleitlager (5) durch­ setzt.

9. Staubsaugermotor, insbesondere nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rillen (9) sich radial nach außen im Quer­ schnitt verjüngend ausgebildet sind.