DE3918844A1 - VACUUM CLEANER MOTOR - Google Patents
VACUUM CLEANER MOTORInfo
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Abstract
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.The invention relates to a vacuum cleaner motor with a high-speed motor shaft, on the axial and radial force attack the motor shaft in one of these forces receiving slide bearing with a grooved Axial bearing part to build a hydrodynamic Lubricating film is stored.
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.The bearing of a shaft of a vacuum cleaner motor must meet very high requirements. Such Shaft usually runs at very high speeds over 20,000 revolutions per minute, for example 24,000 revolutions per minute. By against the runner Radial forces must be compensated for in the bearing to take. It is also attached to the shaft of a vacuum cleaner motors flanged a suction impeller that is in operation generates a high axial force on the shaft. In usually the axial force lies in the bearing such a wave is to be recorded, for example with the Dreifa radial force.
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.It is known for such a vacuum cleaner shaft provide double storage, with a ball bearing is provided, the both radial and axial force te accommodates and as a second bearing a plain bearing, the only absorbs radial forces. Since it is one Vacuum cleaner motor is a mass product, one is endeavors to train this as cost-effectively as possible. A ball bearing is a comparatively complex one construction part.
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.From DE-OS 15 25 190 a plain bearing is already knows that absorb both axial and radial forces can. However, this plain bearing is made up of two parts leads and thus also relatively expensive.
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.Based on the prior art mentioned above the invention has the task of a vacuum cleaner motor with a high-speed motor shaft, in which the motor shaft in both axial and also radial force absorbing plain bearings, in total as inexpensive as possible, is stored.
Diese Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.This object is in the specified in claim 1 Invention solved.
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.According to the invention it is provided that the axial bearing part in the one-piece glide made of sintered material Bearing designed as the bottom of a cylindrical recess det, whose inner cylindrical surface is the radial bearing forms part, the grooves extending radially outwards deepen and open into an outer ring groove. The sinter material enables the plain bearing to be made in one piece without a separate lubricant supply that the Slide bearings would have to be trained. At the same time the sintered material provides advantageous properties when starting the vacuum cleaner motor, in the area of Mixed and transitional friction. Because the grooves are deepened to the outside results a supporting lubricating film relatively quickly. The camp is also suitable that increase with higher speeds de Suitable to absorb axial force. The outer ring groove brings about a certain jam of the lubricant, which at the high speeds of a correspondingly large flee is exposed to force. In an embodiment of the invention provided that a concentric to the first annular groove second annular groove is formed. This second ring groove can also advantageously be deeper than that first ring groove. In addition to appropriate restraint of the Lubricant at high speeds also results an advantageous centering of the shaft. Overall is the bottom of the cylindrical recess essentially formed perpendicular to a shaft axis. The inner one Cylinder surface is preferably essentially flat, without Grooves formed. Here the shaft also has before moves neither in the area of the radial nor the axial bearing partly a groove formation. The grooves themselves in the Bottom of the cylindrical recess are preferred formed with a wedge-shaped cross section. According to Another teaching of the invention provides that compensate the plain bearing using an angular deviation The membrane part is supported. With a mass pro may look like a vacuum cleaner motor tending slight angular deviations in the axial Alignment of the motor shaft can be advantageous be compared. The membrane part provides the same a certain resilient absorption in the axial direction. The Membrane part can for example be made of a spring material consist. In a further embodiment it is provided that the sliding bearing is held by means of a double membrane. Regarding the mentioned grooves in the bottom of the cylin Such a depression can also be provided that these taper radially outwards in cross section are trained. This can also be advantageous Congestion effect can be achieved, the taper also combi provided natively with the mentioned outer ring grooves can be.
Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungs beispiele darstellt erläutert. Hierbei zeigt: The invention is further illustrated below attached drawing, however, only execution represents examples explained. Here shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Welle eines Staubsaugermotors mit zwei Lagern; Figure 1 is a schematic representation of a shaft of a vacuum cleaner motor with two bearings.
Fig. 2 ein Querschnitt, teilweise in schematischer Darstellung, einer ersten Ausführungsform eines Gleitlagers zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften; Fig. 2 is a cross-sectional view, partly in schematic representation, a first embodiment of a sliding bearing to accommodate axial and radial forces;
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform; Fig. 3 is a view according to Figure 2 of a second embodiment.
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer weite ren Ausführungsform des Gleitlagers; Fig. 4 is a perspective view of a wide ren embodiment of the plain bearing;
Fig. 5a-e Draufsichten auf hinsichtlich der Rillen ver schiedene Ausführungsformen des Gleitlagers; und Fig. 5a-e top views of ver with respect to the grooves different embodiments of the plain bearing; and
Fig. 6 einen Querschnitt durch Fig. 5b entlang der Linie VI-VI. Fig. 6 shows a cross section through Fig. 5b along the line 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.Shown and described is a vacuum cleaner motor with a shaft 1 , on which a rotor 2 is arranged, which is not shown in detail in the drawing. The rotor 2 is exaggeratedly asymmetrically arranged on the shaft 1 in FIG. 1. This results in a radial force FR during operation. At one end of the shaft, a fan wheel 3 is only shown schematically in the drawing, which generates an axial force FA to be absorbed in the bearings during operation.
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.The shaft is supported in two plain bearings 4 and 5 . While the plain bearing 4 is designed essentially only for receiving radial forces, the plain bearing 5 , which is described in detail in various embodiments below, is designed to accommodate axial and radial forces.
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.From Fig. 2 it first emerges that the slide bearing 5 consists of an axial bearing part 6 and a radial bearing part 7 . The slide bearing 5 is formed in one piece and further consists of a sintered material. Separate feeds for lubricants, which penetrate the slide bearing 5 , for example, are not provided with respect to the radial bearing part 7 . The axial bearing part is formed as in wesent union perpendicular to a shaft axis 8 extending the bottom of a cylindrical recess. The cylindrical inner surface forms the radial bearing part 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.Grooves 9 are formed in the axial bearing part 6 , which deepen radially outwards and open into an annular groove 10 . In the embodiment of Fig. 2 is a second annular groove 10 is formed concentrated symmetrical to the first annular groove 10 ', also having a greater depth than the first annular groove 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.As can be seen in detail in FIG. 6, the grooves 9 are formed with a substantially wedge-shaped cross section. The annular groove 10 , which is provided in the embodiment of FIG. 5b as the only annular groove, goes radially outward directly into the cylindrical surface of the radial La gerteiles 7 .
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.With reference to Fig. 2 it can also be seen that the radial bearing part 7 is formed with a substantially flat surface. Due to the sintered material from which the slide bearing 5 is made, there are also favorable conditions with regard to the radial bearing part 7 when the vacuum cleaner motor starts up.
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.The plain bearing 5 continues beyond the axial bearing part 6 forming the bottom in the form of a small-diameter ren hub 11 , which forms a paragraph 13 at a distance from an outer Zylin der-bottom ring surface 12 , which merges into a smaller-diameter section 14 . Against this paragraph 13 , the slide bearing 5 is fastened by means of a fastening ring 15 to a membrane part 16 which in turn is fastened to a bearing plate 17 . The membrane part 16 , which may consist for example of a thin spring steel element, is designed so that it - relatively minor - angular deviations of the motor shaft 1 , which - to the - exaggerated in FIGS. 2 and 3 - angular deviations of the axis 8 by an angle plus / minus alpha can compensate.
Bei dem zweiten Gleitlager 4, vergl. Fig. 1, ist ein Membranteil 16′ vorgesehen, das unmittelbar in ein Lager element 16′′ übergeht.In the second slide bearing 4 , see Fig. 1, a membrane part 16 'is provided, which passes directly into a bearing element 16 ''.
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.The embodiment of FIG. 3 shows a part in two Mem 16 received axial and radial plain bearings. The same reference numerals refer to the same elements or features as already described above, unless deviations are explained below.
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.In the embodiment of Fig. 3 is formed the sliding bearing 5 and in its outer dimensions as a substantially cylindrical body with a ball joint-like transition regions 18 which cooperate with ball-socket-like staltungen Substituted 19 of the two membranes. Due to the double-provided membranes 16 , the slide bearing 5 can compensate for angular deviations of the axis 8 and slight axial displacements in approximately the same way as in the embodiment according to FIG. 2, but is stiffer in the radial direction.
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. Fig. 4 shows a perspective view of a Gleitla ger 5 , substantially corresponding to the embodiment of FIG. 2. However, in this embodiment, only an outer annular groove 10 is provided. The wedge-shaped formation of the grooves 9 can be seen.
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.In FIGS. 5a-e ten different ways in the various terms of Draufsich On the staltung the grooves 9 shown. In the execute form in accordance with FIG. 5a, the grooves 9 are defined by two convex arcuate edge portions 20 and 21, such that a cross-sectional area decreases radially inwardly to radially outwardly. In the embodiment according to FIG. 5c, too, the cross-sectional area decreases from radially inside to radially outside. Here, however, the flank regions 20 'and 21 ' are curved in the same direction. In addition, a center line 22 is also correspondingly curved.
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.In the embodiment according to FIG. 5b, the center line 22 of a groove 9 is curved. The flank areas che 20 '' and 21 '' are curved in the same direction in this embodiment. However, the cross section increases in this embodiment from radially inside to radially outside.
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.In the embodiment according to FIGS. 5d and 5e, the grooves 9 are formed as relatively large, essentially triangular, outwardly widening recesses. These recesses can have, for example, an opening angle beta of 60 °. The triangular tip lies on the inner circumference 23 , which limits the opening for the throughput of the shaft. In the recesses or grooves 9 in the embodiments according to FIGS. 5d and 5e, a triangular base body 24 is arranged in such a way that there are two separate grooves 9 'and 9 ''. The triangular base body is directed radially inward with its tip 24 '. The center line 25 lies on a radial of the slide bearing 5 . In the embodiment according to Fig. 5e, two divided three corner-shaped base body 24 are arranged such that there is a third flow path 9 '''in the region of the radial bearings 5 .
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.The in the above description, the drawing and Features of the invention disclosed in the claims can both individually and in any combination for the realization of the invention may be of importance.
Claims (9)
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |