DE102017129803A1

DE102017129803A1 - Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, insbesondere einer Welle eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102017129803A1
Application number: DE102017129803.7A
Authority: DE
Inventors: Jan SCHMITT; Carsten Jacobs
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, insbesondere einer Welle eines Elektromotors, mit einer Lagerhülse (10), mit mindestens einem darin befestigten Wälzlager (6), das einen Außenring (6.1) und einen Innenring (6.2) aufweist, mit einer in dem Wälzlager (6) gelagerten Welle (4) und mit mindestens einem in der Lagerhülse (10) angeordneten Federelement (12), das den Außenring (6.1) des Wälzlagers (6) mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagt. Die technische Aufgabe, eine Lagereinheit anzugeben, die eine hohe Lebensdauer aufweist und in montagetechnischer Sicht vorteilhaft ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mindestens eine Federelement (12) derart ausgebildet ist, dass es den Außenring (6.1) des Wälzlagers (6) mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen (6.4) des Außenringes (6.1) vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung der Lagereinheit in einem einen Elektromotor aufweisenden Reinigungsgerät, insbesondere Staubsauger oder Staubsaugervorsatzgerät, Küchengerät oder Werkzeug, insbesondere Akkuschrauber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, insbesondere einer Welle eines Elektromotors, mit einer Lagerhülse, mit mindestens einem darin befestigten Wälzlager, das einen Außenring und einen Innenring aufweist, mit einer in dem Wälzlager gelagerten Welle und mit mindestens einem in der Lagerhülse angeordneten Federelement, das den Außenring des Wälzlagers mit einer vorgegebenen Kraft axial beaufschlagt.
Eine derartige Lagereinheit ist aus der Praxis bekannt. Bei der bekannten Lagereinheit ist zwischen zwei in der Lagerhülse angeordneten Kugellagern eine Schraubenfeder angeordnet, welche die Außenringe der Kugellager gleichmäßig mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagen soll. Der Krafteintrag in die Außenringe der Kugellager erfolgt jedoch bedingt durch die Form der Schraubenfeder inhomogen, so dass es zu einem Schiefstand der Lagerringe bzw. zu einem übermäßigen Verschleiß der Lagerringe kommen kann. Dies führt zu einem unrunden Lauf der Welle und erhöht somit den Verschleiß der Lagereinheit, insbesondere der Kugellager. Dieses Problem kann zwar durch das Einlegen von Unterlegscheiben zwischen Schraubenfeder und den Außenringen der Kugellager verringert werden, jedoch verkompliziert sich hierdurch der Aufbau und infolge dessen auch die Montage der Lagereinheit.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinheit anzugeben, die sich durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet und in montagetechnischer Sicht vorteilhaft ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lagereinheit mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lagereinheit sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement derart ausgebildet ist, dass es den Außenring des Wälzlagers mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen des Außenringes vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt.
Durch die Beaufschlagung des Außenrings des Wälzlagers mit einem derartigen vergleichmäßigten Krafteintrag wird ein eventueller Schiefstand der Lagerringe, insbesondere des Außenrings des Wälzlagers verhindert. Hierdurch kann die Lebensdauer der Lagereinheit erhöht werden, da die einzelnen Bauteile aufgrund des nicht mehr vorhandenen Schiefstands ruhiger laufen und dadurch der Verschleiß erheblich verringert wird. Zudem ist die erfindungsgemäße Lagereinheit in montagetechnischer Hinsicht vorteilhaft, da sie grundsätzlich ohne zusätzliche Komponenten auskommt. Allerdings können vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lagereinheit zusätzliche Komponenten umfassen, wobei diese dann aber relativ einfach montiert werden können. Bevorzugt ist ein zweites Wälzlager in der Lagerhülse angeordnet, wobei das mindestens eine Federelement derart ausgebildet ist, dass die Außenringe der beiden Wälzlager entlang ihrer einander zugewandten, ringförmigen Seitenflächen mittels des Federelements mit einem vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Lagerhülse mindestens eine ringförmige Anlagefläche für das Federelement vorgesehen. Mittels einer ringförmigen Anlagefläche kann das mindestens eine Federelement in der Lagerhülse zuverlässig axial festgelegt werden.
Bevorzugt ist die ringförmige Anlagefläche durch einen an der Innenfläche der Lagerhülse ausgebildeten umlaufenden Vorsprung definiert. Mittels eines solchen Vorsprungs wird es in konstruktiv günstiger Weise ermöglicht, mindestens ein Federelement zur gleichmäßigen axialen Beaufschlagung des Außenrings des Wälzlagers in zuverlässiger Weise axial festzulegen. Dabei kann das mindestens eine Federelement besser bzw. flexibel an die jeweilig gewünschten oder vorgegebenen Rahmenbedingungen angepasst werden, indem beispielsweise ein Federelement aus einer Gruppe von Federelementen mit unterschiedlichen Federkonstanten ausgewählt werden kann.
Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die ringförmige Anlagefläche durch ein in die Lagerhülse eingesetztes hohlzylindrisches Distanzelement definiert. Mittels des hohlzylindrischen Distanzelements kann die axiale Sicherung eines Federelements auch bei Lagerhülsen vorgesehen werden, die keinen an der Innenfläche der Lagerhülse angeordneten Vorsprung, sondern einen entlang der axialen Erstreckung der Lagerhülse im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser aufweisen. Dies kann insbesondere in produktionstechnischer Hinsicht vorteilhaft sein und zu Material- und Kosteneinsparungen führen. Beispielsweise können auch mehrere Distanzelemente hintereinander in der Lagerhülse angeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein zweites Wälzlager und ein zweites Federelement, das den Außenring des zweiten Wälzlagers mit einer vorgegebenen Kraft axial beaufschlagt, vor, wobei das zweite Federelement derart ausgebildet ist, dass auch der Außenring des zweiten Wälzlagers mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen des Außenringes vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt wird. Mittels einer solchen Ausgestaltung wird eine Lagereinheit zur Verfügung gestellt, welche zwei Walzläger aufweist und somit eine besonders stabile Zweipunktlagerung für die mittels der Wälzlager gelagerte Welle schafft. Durch das Vorsehen von zwei separaten Federelementen können die Federelemente besser an die jeweils gewünschten oder vorgegebenen Rahmenbedingungen angepasst werden, da beispielsweise Federelemente mit unterschiedlichen Federkonstanten vorgesehen werden können.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerhülse eine zweite ringförmige Anlagefläche für das zweite Federelement vorgesehen ist. Diese zweite Anlagefläche kann entweder durch einen an der Innenseite der Lagerhülse ausgebildeten Vorsprung oder durch ein in die Lagerhülse eingesetztes hohlzylindrisches Distanzelement zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch muss zur Überbrückung der Distanz zwischen den beiden Wälzlagern kein langes Federelement zur Verfügung gestellt werden, da der an der Innenfläche der Lagerhülse ausgebildete Vorsprung oder das in die Lagerhülse eingesetzte Distanzelement eine axiale Festlegung der Federelemente ermöglicht. Hierdurch können insbesondere Kosten in Bezug auf das Federelement eingespart werden.
Bevorzugt sind die ringförmigen Anlageflächen für die beiden Federelemente unterschiedlich groß. Unterschiedlich große Anlageflächen bieten in montagetechnischer Hinsicht den Vorteil, dass ein die Lagereinheit montierenden Nutzer zwischen den einzelnen Seiten der Lagerhülse bzw. den Anlageflächen des Vorsprungs differenzieren kann.
Bevorzugt begrenzen die beiden ringförmigen Anlageflächen eine axiale Durchgangsöffnung, die in axialer Erstreckung einen sich verändernden Innendurchmesser, vorzugsweise eine konische Innenfläche aufweist. Mittels einer axialen Durchgangsöffnung, welche in axialer Erstreckung einen sich verändernden Innendurchmesser aufweist, können unterschiedlich große Anlageflächen in konstruktiv günstiger Weise zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt werden die unterschiedlich großen Innenflächen mittels eines an der Innenseite der Lagerhülse ausgebildeten Vorsprungs gebildet, der in axialer Erstreckung einen sich verändernden Innendurchmesser aufweist.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Federelement als Tellerfeder oder als Wellfeder ausgebildet ist. Hierdurch wird in konstruktiv günstiger Hinsicht ermöglicht, dass das mindestens eine Federelement zumindest den Außenring des mindestens einen Wälzlagers mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen des Außenringes vergleichmäßigtem Krafteintrag beaufschlagt. Wellfedern bieten den Vorteil, dass die Vorspannkraft der Feder sehr präzise eingestellt werden kann. Tellerfedern bieten den Vorteil, dass sie sehr kompakt sind und eine hohe Federkraft aufweisen können.
Bevorzugt weist die Wellfeder zumindest drei Wellen auf, die gleichmäßig über den Umfang der Wellfeder verteilt sind. Hierdurch wird in einfacher und zuverlässiger Weise ein vergleichmäßigter Krafteintrag entlang der Seitenflächen der Außenringe der Wälzlager sichergestellt. Eine Ausgestaltung der Wellfeder mit drei Wellen ermöglicht eine besonders stabile vergleichmäßigte axiale Kraftbeaufschlagung der Außenringe der Wälzlager. Ein Wackeln und/oder eine Schiefstellung der Außenringe können so in zuverlässiger Weise verhindert werden.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Wellfeder als mehrlagige Wellfeder ausgebildet ist. Eine mehrlagige Wellfeder kann auch als Wellenberg bezeichnet werden. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei einem größeren Abstand zwischen den Seitenflächen zweier in der Lagerhülse aufgenommenen Wälzlagern bzw. bei einem größeren Abstand zwischen der Seitenfläche des mindestens einen Wälzlagers und der dem Federelement zugeordneten Anlagefläche vorteilhaft, da hierdurch ein größerer axialer Abstand überbrückt werden kann als mit einer einlagig ausgebildeten Wellfeder.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Außenring mindestens eines der Wälzlager stoffschlüssig, vorzugsweise mittels einer Klebenaht, mit der Lagerhülse verbunden. Eine solche Verbindung ist in konstruktionstechnischer und montagetechnischer Hinsicht vorteilhaft, da dann keine Nuten oder ähnliches in der Innenfläche der Lagerhülse zur Verbindung der Wälzlager und der Lagerhülse vorgesehen werden müssen. Insbesondere kann eine stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise mittels einer Klebenaht, kostengünstig ausgeführt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine Buchse gekennzeichnet, welche die Welle mit Spiel umgibt und mit dem Ende der Lagerhülse derart verbunden, vorzugsweise verklebt ist, dass das Federelement unter einer vorbestimmten Spannung steht. Mittels der Buchse kann das mindestens eine in der Lagerhülse angeordnete Federelement unter eine vorbestimmte Spannung gesetzt werden.
Bevorzugt weist die Buchse einen umlaufenden Kragen auf, der an einer der Stirnseiten der Lagerhülse anliegt, wobei die Buchse in die Lagerhülse eingreift und gegen das Federelement und/oder den Außenring des Wälzlagers drückt. Mittels einer derartigen konstruktiven Ausgestaltung wird es ermöglicht, dass die Buchse eine axiale Kraft auf den Außenring des Wälzlagers oder das Federelement ausübt. Bei einer axialen Kraftausübung auf den Außenring des Wälzlagers ist es bevorzugt, dass das Wälzlager die von der Buchse ausgeübte Kraft auf das Federelement überträgt.
Die Lehre der vorliegenden Erfindung beinhaltet insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Lagereinheit, vorzugsweise in einer der vorgenannten Ausgestaltungen, in einem einen Elektromotor aufweisenden Reinigungsgerät, insbesondere Staubsauger oder Staubsaugervorsatzgerät, Küchengerät oder Werkzeug, insbesondere Akkuschrauber.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit bzw. die Lagerhülse (Hülse) kann beispielsweise wie folgt montiert werden:

1) Die Wellfeder wird durch eine erste Öffnung der Lagerhülse in die Lagerhülse eingelegt, bis sie zur Anlage an eine Anlagefläche eines Vorsprungs in der Hülse gebracht wird;
2) ein erstes Lager (vorzugsweise Wälzlager) wird durch die erste Öffnung in die Lagerhülse eingelegt, bis es an der Wellfeder anliegt, und wird mit der Lagerhülse verklebt;
3) die Welle wird durch eine zweite Öffnung der Lagerhülse in die Lagerhülse eingeführt, so dass die Welle durch die Wellfeder, das erste Lager (Wälzlager) und eine Buchse oder die Hülse verläuft und aus der ersten Öffnung der Lagerhülse ragt;
4) die Achse oder Welle wird durch eine zweite Öffnung der Lagerhülse eingesetzt, bis sie aus dem ersten Ende der Lagerhülse herausragt;
5) eine zweite Wellfeder wird durch die zweite Öffnung eingesetzt, wobei in der Lagerhülse eine weitere Anlagefläche angeordnet ist, an der die zweite Wellfeder im eingesetzten Zustand anliegt;
6) ein zweites Lager (vorzugsweise Wälzlager) wird durch die zweite Öffnung der Lagerhülse eingesetzt und mit der Maßgabe mit der Lagerhülse verklebt, dass die zweite Wellfeder unter einer vorgegebenen Vorspannung steht;
7) eine Buchse wird, die erste oder zweite Öffnung der Lagerhülse bis auf einen Kanal für die Welle abdeckend derart mit der Lagerhülse verklebt, dass die zweite Wellfeder unter einer vorgegebenen Spannung steht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Längsschnittansicht,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Längsschnittansicht,
3 eine in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Lagerhülse in einer Längsschnittansicht,
4 eine in dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellte Lagerhülse in einer Längsschnittansicht,
5 ein in dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestelltes Distanzelement in einer Längsschnittansicht,
6 eine in den ersten beiden Ausführungsbeispielen dargestellte Wellfeder in einer dreidimensionalen Darstellung,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wellfeder in einer dreidimensionalen Darstellung, und
8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Teils einer erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Längsschnittansicht.

In der nachfolgenden Beschreibung verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele werden Bauteile und Elemente mit gleicher Funktion und gleicher Wirkungsweise mit denselben Bezugszeichen versehen, auch wenn die Bauteile und Elemente bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen in ihrer Dimension oder Form Unterschiede aufweisen können.
Die in der Zeichnung dargestellte Lagereinheit 2 dient der Lagerung einer Welle 4. Die Welle 4 dient beispielsweise dazu, ein von einem Elektromotor abgegebenes Drehmoment auf ein anderes mit der Welle 4 verbundenes drehbares Maschinenelement zu übertragen. Dabei verbindet die Welle 4 beispielsweise einen Elektromotor eines Küchengeräts mit einem Rotor oder den Elektromotor eines Staubsaugers mit einem Gebläse oder einer Bürstenwalze.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagereinheit 2 umfasst zwei Wälzlager, beispielsweise Kugellager 6, die jeweils einen Außenring 6.1, einen Innenring 6.2 und zwischen dem Außenring 6.1 und dem Innenring 6.2 angeordnete Wälzkörper 6.3 aufweisen. Die Wälzkörper 6.3 können dabei über den Umfang des Wälzlagers 6 verteilt in einem Käfig (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Wälzlager 6 sind axial voneinander beabstandet in einer Lagerhülse 10 angeordnet. Mittels einer Klebenaht 8 sind die Außenringe der Wälzlager 6 mit der Innenfläche 10.1 der Lagerhülse 10 stoffschlüssig verbunden.
Die Welle 4 weist eine zylindrische Verdickung 4.1 auf, deren Länge vorzugsweise im Wesentlichen der Länge der Lagerhülse 10 entspricht. Das eine Ende der Welle 4 weist ein Außengewinde 4.2 auf.
Zwischen den beiden Wälzlagern 6 weist die Lagerhülse 10 an ihrer Innenfläche 10.1 einen umlaufenden Vorsprung 10.2 auf, der entlang seiner axialen Erstreckung mit Ausnahme etwaiger Fertigungstoleranzen einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser aufweist. Zwischen den dem Vorsprung 10.2 zugewandten Seitenflächen 6.4 der Wälzlager 6 und den Anlageflächen 10.3 des Vorsprungs 10.2 ist jeweils eine Wellfeder 12 angeordnet. Die Form bzw. Ausgestaltung der Wellfeder 12 ist am besten in 6 zu erkennen und wird im Rahmen der Beschreibung zu 6 näher erläutert.
Eine Ende bzw. eine Stirnseite der Lagerhülse 10 ist mit einer Buchse 14 versehen, so dass der an dieser Seite der Lagerhülse 10 angeordnete Außenring 6.1 des Wälzlagers 6 durch die Buchse 14 mit einer Kraft in axialer Richtung beaufschlagt wird. Die Buchse 14 ist hierzu mit der Lagerbuchse 14 stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt. Die auf den Außenring 6.1 übertragene Kraft wird auf die zwischen dem Wälzlager 6 und dem Vorsprung 10.2 angeordnete Wellfeder 12 übertragen, so dass die Wellfeder 12 unter einer vorgegebenen Spannung steht. Dazu weist die Buchse 14 an ihrem der Lagerhülse 10 zugewandten Ende einen umlaufenen Kragen 14.1 auf, mittels dem die Buchse 14 in die Lagerhülse 10 eingreift und gegen den Außenring 6.1 des Wälzlagers 6 drückt. An dem der Lagerhülse 10 abgewandten Ende weist die Buchse 14 eine mittig angeordnete Öffnung, vorzugsweise Durchgangsbohrung 14.2 als Austrittsöffnung für die Welle 4 auf. Dabei ragt dasjenige Ende der Welle 4 durch die Öffnung bzw. Bohrung 14.2 der Buchse 14, welches das Außengewinde 4.2 aufweist.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagereinheit 2 dargestellt. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Lagerhülse 10 an ihrer Innenfläche 10.1 einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser auf. Die Funktion des Vorsprungs 10.2 wird von einem mittig in der Lagerhülse 10 angeordnetem Distanzelement 16 erfüllt, welches mittels einer Klebenaht 18 mit der Innenfläche 10.1 der Lagerhülse 10 verklebt ist. Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung, dass das Distanzelement 16 nicht mit der Lagerhülse 10 verklebt ist, sondern lediglich mittels der Federelemente 12 axial festgelegt ist. Das Distanzelement 16 ist als hohlzylindrisches Rohr ausgestaltet und weist einen im Wesentlichen konstanten Innen- sowie Außendurchmesser auf. Die Wellfedern 12 liegen an den beiden Anlageflächen 10.3 des Distanzelements 16 an, wobei die Kontaktpunkte der Wellfedern 12 gleichmäßig über den Umfang der Anlageflächen 10.3 verteilt sind. Gleiches gilt für die Kontaktpunkte der Wellfedern 12 mit den Seitenflächen 6.4 der Außenringe 6.1 der Wälzlager 6. Hierdurch wird eine vergleichmäßigte axiale Kraftbeaufschlagung der Außenringe 6.1 der Wälzlager 6 und der Anlageflächen 10.3 des Distanzelements 16 erzielt.
In den 3 und 4sind die Lagerhülsen 10, die Teil der Lagereinheiten 2 sind, welche in den 1 und 2 dargestellt sind, einzeln gezeigt. Die in 3 dargestellte Lagerhülse 10 weist an ihrer Innenfläche 10.1 mittig einen radialen zylindrischen Vorsprung 10.2 auf. Dabei weißt der Vorsprung 10.2 entlang seiner axialen Erstreckung im Wesentlichen einen konstanten Innendurchmesser auf. Der Außendurchmesser der Lagerhülse 10 ist entlang ihrer axialen Erstreckung ebenfalls konstant. Die kreiszylindrische Innenfläche des Vorsprungs 10.2 liegt koaxial zu der äußeren kreiszylindrischen Mantelfläche der Lagerhülse 10.
Die in 4 dargestellte Lagerhülse 10 entspricht der in 2 dargestellten Lagerhülse 10, wobei die Lagerhülse 10 entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser di sowie einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweist.
5 zeigt das in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Distanzelement 16. Das Distanzelement 16 weist entlang seiner gesamten axialen Erstreckung einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser sowie einen konstanten Außendurchmesser d_a auf. Dabei ist der Außendurchmesser d_a des Distanzelements 16 geringfügig kleiner als der Innendurchmesser di der in 4 gezeigten Lagerhülse 10, so dass das Distanzelement 16 mit geringem radialen Spiel in der Lagerhülse 10 angeordnet und mit der Innenfläche der Lagerhülse 10 verklebt werden kann.
In 6 ist eine Wellfeder 12, die den Wellfedern 12 entspricht, welche in den 1 und 2 der beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Lagereinheit 2 im Schnitt dargestellt sind, in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Die Wellfeder 12 weist drei Wellen auf, wobei sich die Wellen aus drei Wellenbergen 12.1 und drei Wellentälern 12.2 zusammensetzen. Die drei Wellen sind sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Wellfeder 12 gleichmäßig entlang des Umfangs der Wellfeder 12 verteilt angeordnet bzw. ausgebildet. Die Wellfeder 12 definiert somit im montierten Zustand drei Kontaktstellen oder Kontaktbereiche an dem Außenring 6.1 des Wälzlagers 6 sowie drei Kontaktstellen oder Kontaktbereiche an der ihr zugeordneten Anlagefläche 10.3.
7 zeigt eine mehrlagige Wellfeder 12, die beispielsweise aus insgesamt sechs Wellfederlagen zusammensetzt ist. Dabei weist jede der Lagen analog zu der in 6 dargestellten Wellfeder 12 drei Wellenberge 12.1 und drei Wellentäler 12.2 auf. Eine mehrlagige Wellfeder 12, beispielsweise die in 7 dargestellte Wellfeder 12, wird in einer erfindungsgemäßen Lagereinheit verwendet, wenn in konstruktiver Hinsicht eine größere axiale Erstreckung des mindestens einen in Form einer Wellfeder ausgestalteten Federelements 12 benötigt wird.
In 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagereinheit 2 dargestellt. In diesem Fall ist in der Lagerhülse 10 lediglich ein Wälzlager 6 mit einer Wellfeder 12 kombiniert. Die Wellfeder 12 ist wiederum einlagig ausgebildet und weist vorzugsweise drei Wellen auf, die im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Umfangs der Wellfeder 12 angeordnet sind. Die Lagerhülse 10 weist an ihrer Innenfläche 10.1 einen umlaufenden, radial nach innen vorstehenden Vorsprung 10.2 auf, der eine ringförmige Anlagefläche 10.3 zur axialen Festlegung (Abstützung) der Wellfeder 12 aufweist. Die Wellfeder 12 beaufschlagt den Außenring 6.1 des Wälzlagers 6 mit einem entlang der ringförmigen Seitenfläche 6.4 des Außenringes 6.1 vergleichmäßigten Krafteintrag. Das Wälzlager 6 ist in der Lagerhülse 10 axial festgelegt, indem sein Außenring 6.1 mit der Innenfläche 10.1 der Lagerhülse mittels einer Klebenaht 8 verklebt ist.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der umlaufende Vorsprung 10.2 entlang seiner axialen Erstreckung einen sich verändernden Innendurchmesser auf. In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche des umlaufenden Vorsprungs 10.2 konisch ausgebildet, und zwar dergestalt, dass sich unterschiedliche große Anlageflächen 10.3 ergeben. An der kleineren der beiden Anlageflächen 10.3 ist eine umlaufende Ringnut 10.4 ausgebildet, die sich unmittelbar an die kleinere Anlagefläche 10.3 anschließt. Mittels dieser Ringnut 10.4 kann beispielsweise ein Sprengring (Sicherungsring) oder eine ringförmige Dichtung (beides nicht dargestellt) in konstruktiv günstiger Weise in der Lagerhülse 10 axial festgelegt werden.
Nachfolgend wird beschrieben, auf welche Art und Weise eine erfindungsgemäße Lagereinheit 2 montiert werden kann. Dabei wird die Montage exemplarisch für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert.
Zunächst wird eine erste Wellfeder 12 durch eine erste Öffnung der Lagerhülse 10 in die Lagerhülse eingelegt und zur Anlage an der ersten ringförmigen Anlagefläche 10.3 des Vorsprungs 10.2 gebracht.
Anschließend wird ein erstes Wälzlager 6, beispielsweise ein Kugellager, durch die erste Öffnung in die Lagerhülse 10 soweit eingeschoben, bis sein Außenring 6.1 an der ersten Wellfeder 12 anliegt. Zugleich oder nachfolgend wird der Außenring 6.1 des Wälzlagers 6 mit der Innenfläche 10.1 der Lagerhülse 10 verklebt.
Danach wird die Welle 4 durch eine zweite Öffnung der Lagerhülse 10 in die Lagerhülse 10 eingeführt, so dass die Welle 4 durch die erste Wellfeder 12, das erste Wälzlager 6 und die erste Öffnung der Lagerhülse 10 ragt.
Sodann wird eine zweite Wellfeder 12 durch die zweite Öffnung der Lagerhülse 10 eingeschoben, bis diese Wellfeder an der zweiten ringförmigen Anlagefläche 10.3 des Vorsprungs 10.2 anliegt.
Anschließend wird ein zweites Wälzlager 6 durch die zweite Öffnung der Lagerhülse 10 eingeschoben und derart mit der Innenfläche 10.1 der Lagerhülse 10 verklebt, dass die zweite Wellfeder 12 unter einer vorgegebenen Vorspannung steht.
Schließlich wird die Buchse 14 derart in die erste oder zweite Öffnung der Lagerhülse 10 eingeschoben, dass der umlaufende Kragen 14.1 der Buchse 14 auf den Außenring 6.1 des ersten oder zweiten Wälzlagers 6 drückt. Diese Kraft wird mittels der gleichmäßig entlang des Umfangs der Wellfeder 12 verteilten Kontaktstellen zwischen dem Außenring 6.1 und der Wellfeder 12 auf die Wellfeder 12 übertragen, so dass die Wellfeder 12 dann ebenfalls unter einer vorgegebenen Spannung steht.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten der erfindungsgemäßen Lagereinheit denkbar, die auch bei einer von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichenden Gestaltung von der in den beigefügten Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So können beispielsweise verschiedene Merkmale der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele miteinander zu einer anderen bzw. weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit kombiniert werden.

Claims

Lagereinheit zur Lagerung einer Welle, insbesondere einer Welle eines Elektromotors, mit einer Lagerhülse (10), mit mindestens einem darin befestigten Wälzlager (6), das einen Außenring (6.1) und einen Innenring (6.2) aufweist, mit einer in dem Wälzlager (6) gelagerten Welle (4) und mit mindestens einem in der Lagerhülse (10) angeordneten Federelement (12), das den Außenring (6.1) des Wälzlagers (6) mit einer vorgegebenen Kraft axial beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (12) derart ausgebildet ist, dass es den Außenring (6.1) des Wälzlagers (6) mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen (6.4) des Außenringes (6.1) vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerhülse (10) mindestens eine ringförmige Anlagefläche (10.3) für das Federelement (12) vorgesehen ist.
Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anlagefläche (10.3) durch einen an der Innenfläche (10.1) der Lagerhülse (10) ausgebildeten umlaufenden Vorsprung (10.2) definiert ist.
Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anlagefläche (10.3) durch ein in die Lagerhülse (10) eingesetztes hohlzylindrisches Distanzelement (16) definiert ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren gekennzeichnet durch ein zweites Wälzlager (6) und ein zweites Federelement (12), das den Außenring (6.1) des zweiten Wälzlagers (6) mit einer vorgegebenen Kraft axial beaufschlagt, wobei das zweite Federelement (12) derart ausgebildet ist, dass auch der Außenring (6.1) des zweiten Wälzlagers (6) mit einem entlang einer der ringförmigen Seitenflächen (6.4) des Außenringes (6.1) vergleichmäßigten Krafteintrag beaufschlagt wird.
Lagereinheit nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerhülse (10) eine zweite ringförmige Anlagefläche (10.3) für das zweite Federelement (12) vorgesehen ist.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Anlageflächen (10.3) für die beiden Federelemente (12) unterschiedlich groß sind.
Lagereinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ringförmigen Anlageflächen (10.3) eine axiale Durchgangsöffnung begrenzen, die in axialer Erstreckung einen sich verändernden Innendurchmesser, vorzugsweise eine konische Innenfläche aufweist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (12) als Tellerfeder oder Wellfeder ausgebildet ist.
Lagereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellfeder (12) zumindest drei Wellen aufweist, die gleichmäßig über den Umfang der Wellfeder (12) verteilt sind.
Lagereinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellfeder als mehrlagige Wellfeder (12) ausgebildet ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (6.1) mindestens eines der Wälzlager (6) stoffschlüssig, vorzugsweise mittels einer Klebenaht (8), mit der Lagerhülse (10) verbunden ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, des Weiteren gekennzeichnet durch eine Buchse (14), welche die Welle (4) mit Spiel umgibt und mit einem Ende der Lagerhülse (10) derart verbunden, vorzugsweise verklebt ist, dass das Federelement (12) unter einer vorbestimmten Spannung steht.
Lagereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (14) einen umlaufenden Kragen (14.1) aufweist, der an einer Stirnseite der Lagerhülse (10) anliegt, wobei die Buchse (14) in die Lagerhülse (10) eingreift und gegen das Federelement (12) und/oder den Außenring (6.1) des Wälzlagers (6) drückt.
Verwendung einer Lagereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem einen Elektromotor aufweisenden Reinigungsgerät, insbesondere Staubsauger oder Staubsaugervorsatzgerät, Küchengerät oder Werkzeug, insbesondere Akkuschrauber.