WO2010006593A1 - Federvorrichtung für eine bezüglich einer axialachse drehbar gelagerten welle - Google Patents

Federvorrichtung für eine bezüglich einer axialachse drehbar gelagerten welle Download PDF

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WO2010006593A1
WO2010006593A1 PCT/DE2009/001001 DE2009001001W WO2010006593A1 WO 2010006593 A1 WO2010006593 A1 WO 2010006593A1 DE 2009001001 W DE2009001001 W DE 2009001001W WO 2010006593 A1 WO2010006593 A1 WO 2010006593A1
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WO
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spring
shaft
spring device
stiffness
axial
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/001001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Koch
Peter Klingler
Markus Egerland
Andreas Schweichart
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co.
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/32—Belleville-type springs
    • F16F1/324—Belleville-type springs characterised by having tongues or arms directed in a generally radial direction, i.e. diaphragm-type springs

Definitions

  • the invention relates to a spring device and a device with a respect to an axial axis rotatably mounted shaft.
  • DE 195 08 306 A1 discloses a drive unit with an electric drive motor and a worm gear following this.
  • the drive unit has a drive shaft, which comprises a motor armature shaft and a worm shaft of the transmission, and a leaf spring-like spring element, which presses to release the axial play of the drive shaft biased against the free end face of the worm shaft.
  • the object of the invention is to provide an improved spring device which is adapted to at least partially cancel an axial clearance of a free end of a shaft rotatably mounted with respect to an axial axis.
  • the object of the invention is achieved by a one-piece spring device with a spring stiffness which is suitable for at least partially canceling an axial clearance of a free end of a shaft rotatably mounted relative to a Axialachse, the spring device is designed multi-stage resilient and, if the free end of the shaft the spring device presses against a counter device, at the beginning of the pressing a first spring stiffness and, after the shaft has compressed the spring device by a predetermined degree, having a substantially different from the first spring stiffness second spring stiffness.
  • a further aspect of the invention relates to a device, in particular an electric motor, having a shaft rotatably mounted with respect to an axial axis with at least one free end, a counter device and the spring device according to the invention arranged between the free end of the shaft and the counter device.
  • the device according to the invention may in particular comprise a rotary device, such as e.g. an electric motor, and has the shaft rotatably mounted with respect to the axial axis.
  • the shaft comprises at least the one free end and the counter device, e.g. a stator or a housing of the device according to the invention, within which the shaft is at least partially arranged.
  • the spring device is arranged, which is in particular intended to compensate for an axial play or even component tolerances at least partially.
  • the shaft presses with its free end, the spring device against the housing, generally against the counter device.
  • the spring device has the multistage spring stiffness characteristic, which is chosen such that when the shaft presses the spring device against the counter device with its free end, the spring device has a first spring stiffness at the beginning of the pressing.
  • the spring device changes its spring stiffness so that when the shaft further compresses the spring device, it has a second spring stiffness substantially different from the first spring stiffness.
  • the first spring stiffness can in particular be much smaller than the second spring stiffness.
  • a ne only relatively small spring force.
  • the spring device compressed by the predetermined degree ie a first spring stiffness associated first spring travel of the spring device is used, during which the spring device has the first spring stiffness
  • the spring device can absorb relatively high forces due to the relatively high compared to the first spring stiffness second spring stiffness
  • the transition between the two spring stiffnesses can be carried out essentially abruptly or also smoothly or softly. Because of the soft transition, for example, envelope noise can be avoided by a relatively hard impact on the shaft.
  • the spring device may comprise first and second spring means, wherein substantially the first spring means, the first spring stiffness is assigned and the spring device is designed such that the first spring means substantially determine the spring stiffness of the spring device until the spring device compressed by the predetermined degree is.
  • the first spring means substantially absorb, at the beginning of compression of the spring device, e.g. applied by the shaft and acting in the direction of the axial axis force until the spring device is compressed by the predetermined degree. If the spring device compressed by the predetermined degree, then the second spring means can contribute at least the second spring stiffness of the spring device.
  • the first spring means may be formed, for example, as a plurality of radially extending leaf springs, which exert a first spring force associated with the first spring stiffness acting in the direction of the axial axis.
  • the second spring means may be formed substantially as a particular circular cylindrical basic body, which exerts a second spring stiffness at least partially associated in the direction of the axial axis acting second spring force after the shaft of the spring device to the predetermined Degree has compressed.
  • essentially only the wing springs initially act as resilient components of the spring device until it is compressed by the predetermined degree. If the shaft pushes the spring device further together, then either alone or possibly together with the leaf springs the base body acts as a resilient component of the spring device, whereby the spring rigidity of the spring device changes from the first spring stiffness to the second spring stiffness.
  • the plurality of radially extending leaf springs are in accordance with an embodiment of the spring device according to the invention laterally integrally connected to the main body, wherein abut free of the main body protruding ends of the plurality of leaf springs on the counter device and the main body is only applied to the counter device when the spring device to is compressed to the predetermined degree.
  • the base body has a circular cylindrical shape, then it can rest against the free end of the shaft with its side facing away from the spring wings.
  • the spring device compressed by the predetermined degree then according to this variant of the device according to the invention the wing springs facing side of the circular cylindrical body on the counter device, so that in a further compression of the spring device in a relative to the wing springs relatively rigid running body
  • Spring stiffness of the spring device is essentially determined by the stiffness of the body. This makes it possible in a relatively simple manner that the spring device initially has a relatively small spring rigidity, the first spring stiffness determined by the winged springs, and, after it has been compressed by the predetermined degree, a relatively large spring stiffness. the stiffness, which has, inter alia, by the stiffness of the body certain second spring stiffness.
  • the main body of the spring device can have at least one integrally formed indentation directed in the direction of the counter device, which abuts against the counter device only when the spring device is compressed by the predetermined degree.
  • the bulge may e.g. Ensure that the transition between the first and second spring stiffness is not abrupt but soft.
  • the spring device can be made of different materials.
  • the spring device may e.g. have a single material, such as plastic, in particular POM, or metal.
  • the spring device may also be implemented as a multi-component element, e.g. made of NBR or POM.
  • the spring device in the injection molding process, in particular made of plastic.
  • the spring device according to the invention may also have more than two degrees of spring stiffness and / or damping properties dependent on the degree of compression.
  • the spring device may be rotationally symmetrical, in particular with respect to the axial axis.
  • a relatively inexpensive, space-optimized, one-piece spring device can be created which realizes the functions "axial force absorption", “axial play compensation” and “noise damping by non-linear, progressive or degressive stiffness”.
  • the Federvorrich- device can be relatively easily manufactured in terms of parts and space with a relatively high level of functionality.
  • the design of the wing feathers makes it possible to derweg and the stiffness characteristic (degressive or progressive).
  • An advantage of the spring device according to the invention may be that a measurement of the axial play is no longer necessary, whereby unnecessary geometry variants with different thicknesses.
  • an initial state in the region of the elastic spring travel can be achieved after assembly.
  • the spring device can also be adapted relatively easily to different applications or boundary conditions. Boundary conditions are, for example, installation space, temperature, tolerances, forces, tribology.
  • a noise attenuation upon a change of sign of the axial force exerted by the shaft e.g. caused by a turning over a shaft coupled to the worm shaft when changing direction in a worm gear
  • the stiffness characteristic associated with the spring stiffness of the spring device can be adjusted by suitable geometry parameters, in particular the wing feathers (e.g., progressive or degressive).
  • FIGS 1 and 2 show an electric motor 1 as an example of a rotating machine in two operating states.
  • the electric motor 1 has a housing 2, which is shown only partially, and a shaft 3, which is arranged at least partially within the housing 2 and has, for example, a convex free shaft end 4.
  • the shaft 3 is rotatably supported about its axial axis A and has a diameter d w at least in the region of its free shaft end 4.
  • the Axialanlaufelement 5 is intended to at least partially compensate for axial play of the free shaft end 4 of the shaft 3.
  • the Axialanlaufelement 5 is resilient and has a spring stiffness k shown in FIG. 5 on.
  • the axial starting torque 5 is made of one piece of plastic, e.g. made of POM, and in particular by injection molding.
  • the Axialanlaufmoment 5 is further rotationally symmetrical with respect to an axis formed and arranged substantially between the free shaft end 4 of the shaft 3 and the housing 2, so that this axis coincides substantially with the axial axis A of the shaft 3.
  • the axial starting element 5 has a basic body 5a of substantially circular-cylindrical form with a base surface 6 of circular design.
  • the base 6 points in the direction of the free shaft end 4 of the shaft 3 and touches in particular the free shaft end. 4
  • the Axialanlaufelement 5 further comprises an integrally formed on the periphery of the base body 5a plurality of, for example, six air springs 5b, which protrude beyond the circumference of the shaft 3.
  • the free ends 7 of the wing springs 5b are in operation of the electric motor 1 on the inside 2a of the housing 2.
  • the Axialanlaufelement 5 also has an integrally formed in the direction of the housing 2 and on the base body 5a, in particular annular bulge 5c.
  • the Axialanlaufelement 5 is resilient and has the spring stiffness k shown in FIG. 5 on. in the Operation of the electric motor 1, it is possible that the shaft 3 with its free shaft end 4, the Axialanlaufelement 5 prints in the direction of the housing 2 and this squeezed or upsets thereby.
  • the Axialanlaufelement 5 is designed such that only the free ends 7 of the air springs 5b touch the inside of the housing 2, as long as the Axialanlaufelement 5 is not bruised. If the shaft 3 with its free shaft end 4 presses the axial starting element 5 m in the direction of the housing 2 (axial direction), then a force flow passes through the base body 6 of the main body 5 a, which is in operative connection with the free shaft end 4, through the main body 5 a and the flight springs 5 b on the housing 2 via. As a result, the wing springs 5b are printed in the direction of the axial axis A by a distance di until the basic body 5a bears with the bulge 5c on the inside of the housing 2. This state is shown in FIG. 2. During this process, the spring stiffness k of the axial contact element 5 is essentially determined by a spring stiffness ki acting on the air springs 5b in the direction of the axial axis A.
  • the spring stiffness k of Axialan ⁇ runner element 5 is also determined by the rigidity of the bulge 5c, whereby the spring stiffness k of Axialanlaufelements 5 changes in a progressive transition region in which the shaft 3 further compresses the axial compensation element 5 by one distance d 2 in the direction of the axial axis A. In the transition region, the Axialanlaufelement 5, the spring stiffness k 3 and the air springs 5b are relieved.
  • the spring stiffness k of the axial starting element 5 will at least be greatest. partly determined by the spring stiffness of the main body 5a.
  • the basic body 5a is also relatively rigid, so that the spring stiffness k of the axial contact element 5 at the beginning of the cumulative compression by the distance di has the relatively small spring stiffness ki determined essentially by the wing springs 5b and in another Compression by a distance greater than di + d 2 has a relatively large spring stiffness k 2 , which is determined in particular by an elastic deformation of the base body 5a.
  • FIGS 6 and 7 show a further Axialanlaufelement 65, which can be used instead of the Axialanlaufelements 5 for the electric motor 1.
  • the Axialanlaufelement 5 was in the case of the present exemplary embodiment also made of plastic in one piece by injection molding and comprises a cylindrically designed Grundkorper 65a with a circular shaped the shaft 3 facing the base surface 66.
  • the base 66 points in the direction of the free shaft end 4 of the shaft 3 and In particular, the free shaft end 4 touches.
  • the Axialanlaufelement 65 further comprises an integrally formed on the circumference of the Grundkorpers 65a plurality of, for example, four Flugel springs 65b.
  • the free ends 67 of the wing springs 65b are in the operation of the electric motor 1 on the inside of the housing 2.
  • the Axialanlaufelement 65 is also resilient and has a spring stiffness k of the Axialanlaufelements 5 corresponding spring stiffness. During operation of the electric motor 1, it is possible for the shaft 3 with its free shaft end 4 to print the axial contact element 5 in the direction of the housing 2 and to thereby compress or compress it.
  • the Axialanlaufelement 65 is designed such that only the free ends 67 of the wing springs 65b touch the inside of the housing 2, as long as the Axialanlaufelement 65 is not compressed.
  • the Axialanlaufelement 65 on so the spring stiffness of the Axialanlaufelements 65 is at least largely determined by the spring stiffness of the body 65a.
  • the main body 65a is also relatively rigid, so that the spring stiffness of the Axialanlaufelements 65 at the beginning of the compression has the relatively small substantially determined by the wing springs 65b spring stiffness and in a further compression has a relatively large spring stiffness, the in particular by an elastic
  • FIGS. 8 to 10 show a further axial starting element 85 which can be used for the electric motor 1.
  • the axial contact element 85 shown in FIGS. 8-10 essentially differs from the axial contact element 5 by its number of winged springs 85b and in that its main body 85a does not include a bulge 5c.
  • the main body 85a of the Axialanlaufelements 85 has a free shaft end 4 of the shaft 3 touching the base surface 86 and the housing 2 facing base 88 which presses at sufficiently large acting on the Axialanlaufelement 85 and applied by the shaft 3 force against the housing 2, whereby the axial starting element 85 has a spring rigidity resembling the spring stiffness k of the axial starting element 5.
  • Figures 11 and 12 show a further Axialanlaufelement 115, which can be used for the electric motor 1.
  • the axial contact element 115 shown in FIGS. 11 and 12 differs essentially from the axial contact element 5 by its number of wing springs 115b and in that its main body 115a does not include a bulge 5c.
  • the main body 115a of the axial contact element 115 has a base surface 116 contacting the free shaft end 4 of the shaft 3 and a base surface 118 facing the housing 2 which presses against the housing 2 with a force acting on the axial contact element 115 and applied by the shaft 3; whereby the Axialanlaufelement 115 has a spring stiffness k of the Axialanlaufelements 5 resembling spring stiffness.
  • FIG. 13 and 14 show a further Axialanlaufelement 135, which can be used for the electric motor 1.
  • FIG. 13 shows a top view and
  • FIG. 14 shows a lateral section of the axial starting element 135.
  • the Axialanlaufelement 135 shown in Figures 13 and 14 differs substantially from the Axialanlaufelement 5 by its number of wing springs 135b, characterized in that its base 135a includes no bulge 5c, and in that the Axialanlaufelement 135 not only the housing 2 facing wing springs 135b but also the wave 3 facing wing springs 135c, which are integrally formed on the main body 135a.
  • the leaf springs 135b facing the housing 2 alternate with the leaf springs 135c facing the shaft 3, whereby the manufacture of the axial abutment element 135 can be facilitated.
  • FIGS. 15 and 16 show a further axial starting element 155 which can be used for the electric motor 1.
  • Fig. 15 shows the Axialanlaufelement 155 in a perspective view
  • Fig. 16 shows the Axialanlaufelement in a side-sectional view.
  • the axial contact element 155 shown in FIGS. 15 and 16 differs substantially from the axial contact element 115 shown in FIGS. 11 and 12 in that, in addition to the wing springs 155b formed on the main body 155a, it additionally has winged springs 155c which engage on the main body 155a at the Shaft 3 remote base 158 are formed.
  • the shaft 3 facing base surface of the circular cylindrical body 155a is provided with the reference numeral 156.
  • the leaf springs 155b and 155c are formed concentrically on the main body 155a, wherein the leaf springs 155c extend within the leaf springs 155b.
  • the wing springs 155b and 155c are further dimensioned such that in the uncompressed state of the Axialanlaufelements 155 initially only the free ends of the outer wing springs 155b touch the housing 2 and only after a certain first distance by which the shaft 3 upsets the Axialanlaufelement 155, the free Ends of the inner wing springs 155 c, the housing 2 touch.
  • the spring stiffness of the Axialanlaufelements 155 is first determined by the spring stiffness of the outer wing springs 155b until the Axialanlaufelement 155 is compressed by the first route. Then determine the spring stiffness di the outer and inner wing springs 155b, 155c, the spring stiffness of the Axialanlaufelements 155 until the Axialanlaufelement 155 is so compressed that the spring stiffness of the Grundkorpers 155a determines the spring stiffness of the Axialanlaufelements 155.
  • the Axialanlaufelements 155 may also be designed such that the inner wing springs 155c abut with their free ends at the beginning of a compression of the Axialanlaufelements 185 on the housing 2 and the outer wing springs 155b with their free ends after a certain compression with their free ends the housing. 2 touch.
  • FIG. 17 shows a further axial starting element 175 in a laterally cut representation, which can be used for the electric motor 1.
  • the axial starting element 175 shown in FIG. 17 also comprises, e.g. In contrast to the Axialanlaufelement shown in Figures 11 and 12 115 comprises the Axialanlaufelement 175 next to the housing 2 facing and on the base body 175 a integrally formed Flugel springs 175 b 175 b also formed on the base body 175a and the shaft 3 facing wing springs 175c.
  • FIG. 18 shows a further axial starting element 185 in a laterally sectioned representation which can be used for the electric motor 1.
  • the axial starting element 185 shown in Fig. 18 also comprises e.g. Vietnamese notion formig trained base body 185 with a housing 2 facing the base 188 and a shaft 3 facing the base surface
  • the Axialanlaufelement 185 adjacent to the housing 2 and formed on the main body 185a wing springs 185b and 185c also integrally formed on the base body 185a and the shaft 3 facing wing springs 185d and 185e.
  • the wing springs 185d and 185e facing the shaft 3 are arranged concentrically, with the outer wing springs 185d with their free ends abutting the free shaft end 4 of the shaft 3 at the beginning of a compression of the axial contact element 185 and the inner wing springs 185e with their free ends only after a certain Compression with their free ends touching the free shaft end of the shaft 3.
  • the Axialanlaufelements 185 may also be designed such that the inner wing springs 185e abut with their free ends at the beginning of a compression of the Axialanlaufelements 185 at the free shaft end 4 of the shaft 3 and the outer wing springs 185d with their free ends after a certain compression with their free Ends the free shaft ⁇ nende the shaft 3 touch.
  • the Axialanlaufelements 185 may also be designed such that the inner wing springs 185c abut with their free ends at the beginning of a compression of the Axialanlaufelements 185 on the housing 2 and the outer wing springs 185b with their free ends only after a certain compression with their free ends the housing. 2 touch.
  • the axial contact elements 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185 shown in FIGS. 13 to 18 do not have a bulge 5c, they can likewise have such a bulge, in particular pointing in the direction of the housing 2.
  • the Axialanlaufiana 5, 65, 85, 135, 155, 175, 185 need not necessarily be made of plastic. Other materials, such. As metal, are also conceivable.
  • Figures 19 and 20 show a further variant of the spring device shown in Figures 1 and 2 in the form of Axialanlaufelements 5.
  • the axial contact element 5 contacts the housing 2 both on the housing jacket 2b and on the inner side 2a of the housing 2.
  • the part of the axial contact element 5 which rests on the inner side 2a of the housing 2 migrates radially outwards in the direction of GeHouseman ⁇ tel 2b.
  • the free end of the support wing 7a bends due to the shape of the Axialanlaufelements 5 away from the housing shell 2b in the direction of the axial axis A.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine einteilige Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) mit einer Federsteifigkeit (k), die geeignet ist, ein Axialspiel eines freien Endes (4) einer bezüglich einer Axialachse (A) drehbar gelagerten Welle (3) zumindest teilweise aufzuheben. Die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) ist mehrstufig federnd ausgeführt und weist, wenn das freie Ende (4) der Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) gegen eine Gegenvorrichtung (2) drückt, zu Beginn des Drückens eine erste Federsteifigkeit (k1) und, nachdem die Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um einen vorbestimmten Grad (d1) zusammengedrückt hat, eine von der ersten Federsteifigkeit (k1) wesentlich unterschiedliche zweite Federsteifigkeit (k2) auf.

Description

Federvorrichtung für eine bezüglich einer Axialachse drehbar gelagerten Welle
Beschreibung
Federvorrichtung und Vorrichtung mit einer bezüglich einer Axialachse drehbar gelagerten Welle
Die Erfindung betrifft eine Federvorrichtung und eine Vor- richtung mit einer bezüglich einer Axialachse drehbar gelagerten Welle.
Die DE 195 08 306 Al offenbart ein Antriebsaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem diesem nachgeordne- ten Schneckengetriebe. Das Antriebsaggregat weist eine Antriebswelle, die eine Motorankerwelle und eine Schneckenwelle des Getriebes umfasst, und ein blattfederartiges Federelement auf, das zur Aufhebung des Axialspiels der Antriebswelle vorgespannt gegen die freie Stirnfläche der Schnecken- welle drückt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Federvorrichtung anzugeben, die geeignet ist, ein Axialspiel eines freien Endes einer bezüglich einer Axialachse drehbar gelagerten Welle zumindest teilweise aufzuheben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einteilige Federvorrichtung mit einer Federsteifigkeit, die geeignet ist, ein Axialspiel eines freien Endes einer bezüglich einer Axi- alachse drehbar gelagerten Welle zumindest teilweise aufzuheben, wobei die Federvorrichtung mehrstufig federnd ausgeführt ist und, wenn das freie Ende der Welle die Federvorrichtung gegen eine Gegenvorrichtung drückt, zu Beginn des Drückens eine erste Federsteifigkeit und, nachdem die Welle die Federvorrichtung um einen vorbestimmten Grad zusammengedrückt hat, eine von der ersten Federsteifigkeit wesentlich unterschiedliche zweite Federsteifigkeit aufweist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Elektromotor, aufweisend eine bezüglich einer Axialachse drehbar gelagerte Welle mit wenigstens ei- nem freien Ende, eine Gegenvorrichtung und die zwischen dem freien Ende er Welle und der Gegenvorrichtung angeordnete erfindungsgemäße Federvorrichtung .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere eine ro- tierende Vorrichtung, wie z.B. ein Elektromotor, sein und weist die bezüglich der Axialachse drehbar gelagerte Welle auf. Die Welle umfasst wenigstes das eine freie Ende und die Gegenvorrichtung, die z.B. ein Stator oder ein Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, innerhalb dem die Welle zumindest teilweise angeordnet ist.
Zwischen dem freien Ende der Welle und der Gegenvorrichtung ist die Federvorrichtung angeordnet, die insbesondere dafür vorgesehen ist, ein Axialspiel oder auch Bauteiltoleranzen zumindest teilweise auszugleichen. Beispielsweise im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung drückt die Welle mit ihrem freien Ende die Federvorrichtung gegen das Gehäuse, allgemein gegen die Gegenvorrichtung. Die Federvorrichtung weist erfindungsgemäß die mehrstufige Federsteifigkeitscharakte- ristik auf, die derart gewählt ist, dass, wenn die Welle mit ihrem freien Ende die Federvorrichtung gegen die Gegenvorrichtung drückt, die Federvorrichtung zu Beginn des Drückens eine erste Federsteifigkeit aufweist. Hat die Welle die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt, dann ändert die Federvorrichtung ihre Federsteifigkeit, so dass sie, wenn die Welle die Federvorrichtung weiter zusammendrückt, eine von der ersten Federsteifigkeit wesentlich unterschiedliche zweite Federsteifigkeit aufweist.
Die erste Federsteifigkeit kann insbesondere wesentlich kleiner als die zweite Federsteifigkeit sein. Somit ergibt sich zu Beginn des Zusammendrückens der Federvorrichtung ei- ne nur relativ geringe Federkraft. Ist dagegen die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt, d.h. ist ein der ersten Federsteifigkeit zugeordneter erster Federweg der Federvorrichtung aufgebraucht, während dem die Federvorrichtung die erste Federsteifigkeit aufweist, kann die Federvorrichtung aufgrund der im Vergleich zur ersten Federsteifigkeit relativ großen zweiten Federsteifigkeit relativ hohe Kräfte aufnehmen. Der Übergang zwischen den beiden Federsteifigkeiten kann im Wesentlichen abrupt oder auch fließend bzw. weich ausgeführt werden. Aufgrund des weichen Übergangs können z.B. Umschlaggeräusche durch einen relativ harten Stoß auf die Welle vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Federvorrichtung kann erste und zweite Federmittel aufweisen, wobei im Wesentlichen den ersten Federmitteln die erste Federsteifigkeit zugeordnet ist und die Federvorrichtung derart ausgeführt ist, dass die ersten Federmittel die Federsteifigkeit der Federvorrichtung im Wesentlichen bestimmen, bis die Federvorrichtung um den vorbe- stimmten Grad zusammengedrückt ist. Die ersten Federmittel nehmen im Wesentlichen zu Beginn des Zusammendrückens der Federvorrichtung eine z.B. von der Welle aufgebrachte und in Richtung der Axialachse wirkende Kraft auf, bis die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt ist. Ist die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt, dann können die zweiten Federmittel zumindest die zweite Federsteifigkeit der Federvorrichtung mitbewirken.
Die ersten Federmittel können z.B. als eine Mehrzahl von ra- dial verlaufenden Flügelfedern ausgebildet sein, die eine der ersten Federsteifigkeit zugeordnete in Richtung der Axialachse wirkende erste Federkraft ausüben. Die zweiten Federmittel können im Wesentlichen als ein insbesondere kreis- zylinderförmiger Grundkörper ausgebildet sein, der eine der zweiten Federsteifigkeit zumindest teilweise zugeordneten in Richtung der Axialachse wirkende zweite Federkraft ausübt, nachdem die Welle die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt hat. Nach diesen Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirken im Wesentlichen zunächst nur die Flügelfedern als federnde Bestandteile der Federvorrichtung, bis diese um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt ist. Drückt die Welle die Federvorrichtung weiter zusammen, dann wirkt entweder allein oder eventuell zusammen mit den Flügelfedern der Grundkörper als federnder Bestandteil der Federvorrichtung, wodurch sich die Federsteifigkeit der Federvorrichtung von der ersten Federsteifigkeit zur zweiten Federsteifigkeit ändert.
Die Mehrzahl von radial verlaufenden Flügelfedern sind gemäße einer Ausführungsform der der erfindungsgemäßen Federvorrichtung seitlich mit dem Grundkörper einteilig verbunden, wobei freie von dem Grundkörper abstehende Enden der Mehrzahl von Flügelfedern an der Gegenvorrichtung anliegen und der Grundkörper erst dann an der Gegenvorrichtung anliegt, wenn die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt ist.
Ist der Grundkörper kreiszylinderförmig ausgebildet, dann kann er mit seiner, den Federflügeln abgewandten Seite an dem freien Ende der Welle anliegen. Ist die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt, dann liegt gemäß dieser Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung die den Flügelfedern zugewandte Seite des kreiszylinderförmigen Grundkörpers an der Gegenvorrichtung an, so dass bei einem weiteren Zusammendrücken der Federvorrichtung bei einem im Vergleich zu den Flügelfedern relativ starr ausgeführten Grundkörper die Federsteifigkeit der Federvorrichtung im Wesentlichen durch die Steifigkeit des Grundkörpers bestimmt wird. Dadurch ist es in relativ einfacher Weise möglich, dass die Federvorrichtung zunächst eine relativ kleine Federsteifigkeit, die durch die Flügelfedern bestimmte erste Federsteifigkeit, aufweist und, nachdem sie um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt ist, eine relativ große Fe- dersteifigkeit, die u.A. durch die Steifigkeit des Grundkörpers bestimmte zweite Federsteifigkeit, aufweist.
Der Grundkörper der Federvorrichtung kann nach einer Varian- te der erfindungsgemäßen Federvorrichtung wenigstens eine in Richtung der Gegenvorrichtung gerichtete angeformte Ausbuchtung aufweist, die erst dann an der Gegenvorrichtung anlieget, wenn die Federvorrichtung um den vorbestimmten Grad zusammengedrückt ist. Die Ausbuchtung kann z.B. dafür sorgen, dass der Übergang zwischen der ersten und der zweiten Federsteifigkeit nicht abrupt, sondern weich verläuft.
Die Federvorrichtung kann aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Die Federvorrichtung kann z.B. ein einziges Material aufweisen, wie beispielsweise Kunststoff, insbesondere POM, oder Metall. Die Federvorrichtung kann auch als ein Mehrkomponentenelement ausgeführt und z.B. aus NBR oder POM gefertigt sein. Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde die Federvorrichtung im Spritzgussver- fahren, insbesondere aus Kunststoff, gefertigt.
Die erfindungsgemäße Federvorrichtung kann auch mehr als zwei vom Grad des Zusammendrückens abhängige sich wesentlich unterscheidende Federsteifigkeiten und/oder dämpfende Eigen- Schäften aufweisen. Die Federvorrichtung kann insbesondere bezüglich der Axialachse rotationssymmetrisch ausgeführt sein .
Je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federvorrich- tung kann eine relativ kostengünstige, bauraumoptimierte, einteilige Federvorrichtung geschaffen werden, die die Funktionen "Axialkraftaufnahme", "Axialspielausgleich", und "Geräuschdämpfung durch eine nichtlineare, progressiv oder degressiv wirkende Steifigkeit" realisiert. Die Federvorrich- tung kann relativ einfach hinsichtlich Teilezahl und Bauraum bei gleichzeitig relativ hohem Funktionsumfang gefertigt werden. Über das Design der Flügelfedern lassen sich der Fe- derweg und die Steifigkeitscharakteristik (degressiv oder progressiv) einstellen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Federvorrichtung kann sein, dass ein Vermessen des Axialspiels nicht mehr nötig ist, wodurch sich auch Geometrievarianten mit unterschiedlichen Dicken erübrigen. Beim Einsatz der Federvorrichtung als Axialausgleichselement kann nach der Montage ein Anfangszustand im Bereich des elastischen Federwegs erreicht werden.
Im Falle des kreiszylinderförmigen Grundkörpers können Vorraussetzungen gegeben sein, dass keine geometrischen Änderungen des Grundkörpers nötig sind, da z.B. Einlaufeffekte durch die Flügelfedern kompensiert werden, wodurch sich das Axialspiel nicht vergrößert. Die Federvorrichtung kann auch relativ einfach an verschiedene Applikationen oder Randbedingungen angepasst werden. Randbedingungen sind beispielsweise Bauraum, Temperatur, Toleranzen, Kräfte, Tribologie.
Durch die Federeigenschaften der erfindungsgemäßen Federvorrichtung und gegebenenfalls von Dämpfungseigenschaften der Federvorrichtung kann eine Geräuschdämpfung bei einem Vorzeichenwechsel der von der Welle ausgeübten Axialkraft, z.B. bedingt durch ein Umschlagen einer mit der Welle gekoppelten Schneckenwelle bei Drehrichtungswechsel in einem Schneckengetriebe, erreicht werden. Die der Federsteifigkeit der Federvorrichtung zugeordnete Steifigkeitskennlinie kann durch geeignete Geometrieparameter insbesondere der Flügelfedern eingestellt werden (z.B. progressiv oder degressiv).
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 einen Elektromotor in zwei verschiedenen Betriebszuständen, Fig. 3 und 4 ein Axialanlaufelement des Elektromotors in zwei verschiedenen Anschichten,
Fig. 5 eine Federsteifigkeitskennlinie,
Fig. 6 und 7 ein weiteres Axialanlaufelement für den Elektromotor,
Fig. 8 - 10 ein weiteres Axialanlaufelement für den Elektromotor,
Fig. 11 und 12 ein weiteres Axialanlaufelement für den Elektromotor,
Fig. 13 und 14 ein weiteres Axialanlaufelement für den
Elektromotor,
Fig. 15 und 16 ein weiteres Axialanlaufelement für den
Elektromotor und
Fig. 17 und 18 weitere Axialanlaufelemente für den Elektromotor,
Fig. 19 und 20 ein weiteres Axialanlaufelement für den Elektromotor.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Elektromotor 1 als Beispiel einer rotierenden Maschine in zwei Betriebszuständen. Der Elektromotor 1 weist ein nur teilweise dargestelltes Gehäuse 2 und eine zumindest teilweise innerhalb dem Gehäuse 2 angeordnete Welle 3 mit einem z.B. konvex ausgeführten freien Wellenende 4 auf. Die Welle 3 ist um ihre Axialachse A drehbar gelagert und weist zumindest im Bereich ihres freien Wellenendes 4 einen Durchmesser dw auf.
Zwischen der nach Innen gerichteten Seite des Gehäuses 2 und dem freien Wellenende 4 der Welle 3 ist im Falle des vorlie- genden Ausfuhrungsbeispiels ein in den Figuren 3 und 4 naher dargestelltes Axialanlaufelement 5 angeordnet. Das Axialanlaufelement 5 ist dafür vorgesehen, zumindest teilweise ein Axialspiel des freien Wellenendes 4 der Welle 3 auszuglei- chen. Das Axialanlaufelement 5 ist federnd ausgeführt und weist eine in der Fig. 5 gezeigte Federsteifigkeit k auf.
Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels ist das Axialanlaufmoment 5 einteilig aus Kunststoff, z.B. aus POM, und insbesondere im Spritzgussverfahren gefertigt. Das Axialanlaufmoment 5 ist ferner rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse ausgebildet und im Wesentlichen derart zwischen dem freien Wellenende 4 der Welle 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet, so dass diese Achse im Wesentlichen mit der Axialachse A der Welle 3 zusammenfallt.
Das Axialanlaufelement 5 weist im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels einen im Wesentlichen kreiszylinderfor- mig ausgebildeten Grundkorper 5a mit einer kreisförmig aus- gebildeten Grundflache 6 auf. Die Grundflache 6 zeigt in Richtung des freien Wellenendes 4 der Welle 3 und berührt insbesondere das freie Wellenende 4.
Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels weist das Axialanlaufelement 5 ferner eine am Umfang des Grundkorpers 5a angeformte Mehrzahl von beispielsweise sechs Flugelfedern 5b auf, die über den Umfang der Welle 3 hinausragen. Die freien Enden 7 der Flugelfedern 5b liegen im Betrieb des Elektromotors 1 an der Innenseite 2a des Gehäuses 2 an.
Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels weist das Axialanlaufelement 5 außerdem eine in Richtung des Gehäuses 2 und am Grundkorper 5a angeformte insbesondere ringförmig ausgeführte Ausbuchtung 5c auf.
Das Axialanlaufelement 5 ist federnd ausgeführt und weist die in der Fig. 5 dargestellte Federsteifigkeit k auf. Im Betrieb des Elektromotors 1 ist es möglich, dass die Welle 3 mit ihrem freien Wellenende 4 das Axialanlaufelement 5 in Richtung des Gehäuses 2 druckt und dieses dadurch zusammendruckt bzw. staucht.
Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels ist das Axialanlaufelement 5 derart ausgeführt, dass lediglich die freien Enden 7 der Flugelfedern 5b die Innenseite des Gehäuses 2 berühren, solange das Axialanlaufelement 5 nicht ge- staucht ist. Druckt die Welle 3 mit ihrem freien Wellenende 4 das Axialanlaufelement 5 m Richtung des Gehäuses 2 (Axialrichtung) , so geht ein Kraftfluss über die mit dem freien Wellenende 4 in Wirkverbindung stehenden Grundflache 6 des Grundkorpers 5a durch den Grundkorper 5a und die Flugelfe- dern 5b auf das Gehäuse 2 über. Dadurch werden die Flugelfedern 5b in Richtung der Axialachse A um eine Strecke di gedruckt, bis der Grundkorper 5a mit der Ausbuchtung 5c auf der Innenseite des Gehäuses 2 anliegt. Dieser Zustand ist in der Fig. 2 dargestellt. Wahrend dieses Vorgangs wird die Fe- dersteifigkeit k des Axialanlaufelementes 5 im Wesentlichen durch eine von den Flugelfedern 5b in Richtung der Axialachse A wirkenden Federsteifigkeit ki bestimmt.
Druckt die Welle 3 das Axialanlaufelement 5 weiter in Rich- tung Gehäuse 2, so wird die Federsteifigkeit k des Axialan¬ laufelements 5 auch durch die Steifigkeit der Ausbuchtung 5c bestimmt, wodurch sich die Federsteifigkeit k des Axialanlaufelements 5 in einem progressiven Ubergangsbereich ändert, in dem die Welle 3 das Axialausgleichselement 5 um ei- ne Strecke d2 in Richtung der Axialachse A weiter zusammendruckt. Im Ubergangsbereich weist das Axialanlaufelement 5 die Federsteifigkeit k3 auf und die Flugelfedern 5b werden entlastet .
Staucht im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels die Welle 5 das Axialanlaufelement 5 weiter, so wird die Feder- steifigkeit k des Axialanlaufelements 5 zumindest größten- teils durch die Federsteifigkeit des Grundkorpers 5a bestimmt. Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels ist der Grundkorper 5a außerdem relativ starr, so dass die Federsteifigkeit k des Axialanlaufelements 5 zu Beginn des Zu- sammendruckens um die Strecke di die relativ kleine im Wesentlichen durch die Flugelfedern 5b bestimmte Federsteifig- keit ki aufweist und bei einem weiteren Zusammendrucken um eine Strecke großer als di+d2 eine relativ große Federstei- figkeit k2 aufweist, die insbesondere durch eine elastische Verformung des Grundkorpers 5a bestimmt wird.
Die Figuren 6 und 7 zeigen ein weiters Axialanlaufelement 65, das anstelle des Axialanlaufelements 5 für den Elektromotor 1 verwendet werden kann. Das Axialanlaufelement 5 wur- de im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels ebenfalls aus Kunststoff einteilig im Spritzgussverfahren gefertigt und umfasst einen zylinderförmig ausgeführten Grundkorper 65a mit einer kreisförmig ausgebildeten der Welle 3 zugewandten Grundflache 66. Die Grundflache 66 zeigt in Richtung des freien Wellenendes 4 der Welle 3 und berührt insbesondere das freie Wellenende 4.
Im Falle des vorliegenden Ausfuhrungsbeispiels weist das Axialanlaufelement 65 ferner eine am Umfang des Grundkorpers 65a angeformte Mehrzahl von beispielsweise vier Flugelfedern 65b auf. Die freien Enden 67 der Flugelfedern 65b liegen im Betrieb des Elektromotors 1 an der Innenseite des Gehäuses 2 an .
Das Axialanlaufelement 65 ist ebenfalls federnd ausgeführt und weist eine der Federsteifigkeit k des Axialanlaufelements 5 entsprechenden Federsteifigkeit auf. Im Betrieb des Elektromotors 1 ist es möglich, dass die Welle 3 mit ihrem freien Wellenende 4 das Axialanlaufelement 5 in Richtung des Gehäuses 2 druckt und dieses dadurch zusammendruckt bzw. staucht . Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Axialanlaufelement 65 derart ausgeführt, dass lediglich die freien Enden 67 der Flügelfedern 65b die Innenseite des Gehäuses 2 berühren, solange das Axialanlaufelement 65 nicht gestaucht ist. Drückt die Welle 3 mit ihrem freien Wellenende 4 das Axialanlaufelement 65 in Richtung des Gehäuses 2, so geht ein Kraftfluss über die mit dem freien Wellenende 4 in Wirkverbindung stehenden Grundfläche 66 des Grundkörpers 5a durch den Grundkörper 5a und die Flügelfedern 65b auf das Gehäuse 2 über. Dadurch werden die Flügelfedern 65b in Richtung der Axialachse A gedrückt, bis der Grundkörper 65a seiner dem Gehäuse 2 zugewandten Grundfläche 68 auf der Innenseite des Gehäuses 2 anliegt.
Staucht im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die
Welle 3 das Axialanlaufelement 65 weiter, so wird die Feder- steifigkeit des Axialanlaufelements 65 zumindest größtenteils durch die Federsteifigkeit des Grundkörpers 65a bestimmt. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Grundkörper 65a außerdem relativ starr, so dass die Federsteifigkeit des Axialanlaufelements 65 zu Beginn des Zusammendrückens die relativ kleine im Wesentlichen durch die Flügelfedern 65b bestimmte Federsteifigkeit aufweist und bei einem weiteren Zusammendrücken eine relativ große Federstei- figkeit aufweist, die insbesondere durch eine elastische
Verformung des Grundkörpers 65a bestimmt wird. Dadurch ergibt sich auch eine Verdrehsicherheit des Axialanlaufelements 65.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen ein weiteres Axialanlaufelement 85, das für den Elektromotor 1 verwendet werden kann.
Das in den Figuren 8-10 dargestellte Axialanlaufelement 85 unterscheidet sich im Wesentlichen vom Axialanlaufelement 5 durch seine Anzahl von Flügelfedern 85b und dadurch, dass sein Grundkörper 85a keine Ausbuchtung 5c umfasst. Der Grundkörper 85a des Axialanlaufelements 85 weist eine das freie Wellenende 4 der Welle 3 berührende Grundfläche 86 und eine dem Gehäuse 2 zugewandte Grundfläche 88 auf, die bei genügend großer auf das Axialanlaufelement 85 wirkenden und von der Welle 3 aufgebrachten Kraft gegen das Gehäuse 2 drückt, wodurch das Axialanlaufelement 85 eine der Feder- steifigkeit k des Axialanlaufelements 5 ähnelnde Federstei- figkeit aufweist.
Die Figuren 11 und 12 zeigen ein weiteres Axialanlaufelement 115, das für den Elektromotor 1 verwendet werden kann.
Das in den Figuren 11 und 12 dargestellte Axialanlaufelement 115 unterscheidet sich im Wesentlichen vom Axialanlaufele- ment 5 durch seine Anzahl von Flügelfedern 115b und dadurch, dass sein Grundkörper 115a keine Ausbuchtung 5c umfasst.
Der Grundkörper 115a des Axialanlaufelements 115 weist eine das freie Wellenende 4 der Welle 3 berührende Grundfläche 116 und eine dem Gehäuse 2 zugewandte Grundfläche 118 auf, die bei genügend großer auf das Axialanlaufelement 115 wirkenden und von der Welle 3 aufgebrachten Kraft gegen das Gehäuse 2 drückt, wodurch das Axialanlaufelement 115 eine der Federsteifigkeit k des Axialanlaufelements 5 ähnelnde Feder- Steifigkeit aufweist.
Die Figuren 13 und 14 zeigen ein weiteres Axialanlaufelement 135, das für den Elektromotor 1 verwendet werden kann. Die Fig. 13 zeigt eine Draufsicht und die Fig. 14 einen seitli- chen Schnitt des Axialanlaufelements 135.
Das in den Figuren 13 und 14 dargestellte Axialanlaufelement 135 unterscheidet sich im Wesentlichen vom Axialanlaufelement 5 durch seine Anzahl von Flügelfedern 135b, dadurch, dass sein Grundkörper 135a keine Ausbuchtung 5c umfasst, und dadurch, dass das Axialanlaufelement 135 nicht nur dem Gehäuse 2 zugewandte Flügelfedern 135b, sondern auch der Welle 3 zugewandte Flügelfedern 135c aufweist, die am Grundkörper 135a angeformt sind. Im Falle des vorliegenden Äusführungs- beispiels wechseln sich die dem Gehäuse 2 zugewandten Flügelfedern 135b mit den der Welle 3 zugewandten Flügelfedern 135c ab, wodurch die Herstellung des Axialanlaufelements 135 erleichtert werden kann.
Die Figuren 15 und 16 zeigen ein weiteres Axialanlaufelement 155, das für den Elektromotor 1 verwendet werden kann. Die Fig. 15 zeigt das Axialanlaufelement 155 in einer perspektivischen Ansicht und die Fig. 16 zeigt das Axialanlaufelement in einer seitlich geschnittener Darstellung.
Das in den Figuren 15 und 16 dargestellte Axialanlaufelement 155 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in den Figuren 11 und 12 gezeigten Axialanlaufelement 115 dadurch, dass es zusätzlich zu den am Grundkörper 155a angeformten Flügelfedern 155b zusätzlich Flügelfedern 155c aufweist, die am Grundkörper 155a an der der Welle 3 abgewandten Grundfläche 158 angeformt sind. Die der Welle 3 zugewandten Grundfläche des kreiszylinderförmigen Grundkörpers 155a ist mit dem Bezugszeichen 156 versehen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Flü- gelfedern 155b und 155c konzentrisch am Grundkörper 155a angeformt, wobei die Flügelfedern 155c innerhalb der Flügelfedern 155b verlaufen. Die Flügelfedern 155b und 155c sind ferner derart dimensioniert, dass im ungestauchten Zustand des Axialanlaufelements 155 zunächst nur die freien Enden der äußeren Flügelfedern 155b das Gehäuse 2 berühren und erst nach einer bestimmten ersten Strecke, um die die Welle 3 das Axialanlaufelement 155 staucht, die freien Enden der inneren Flügelfedern 155c das Gehäuse 2 berühren. Somit wird die Federsteifigkeit des Axialanlaufelements 155 zunächst durch die Federsteifigkeit der äußeren Flügelfedern 155b bestimmt, bis das Axialanlaufelement 155 um die erste Strecke gestaucht ist. Anschließend bestimmen di Federsteifigkeiten der äußeren und der inneren Flugelfedern 155b, 155c die Federsteifigkeit des Axialanlaufelements 155, bis das Axialanlaufelement 155 derart gestaucht ist, so dass auch die Federsteifigkeit des Grundkorpers 155a die Federsteifigkeit des Axialanlaufelements 155 bestimmt.
Das Axialanlaufelements 155 kann auch derart ausgeführt sein, dass die inneren Flugelfedern 155c mit ihren freien Enden zu Beginn einer Stauchung des Axialanlaufelements 185 am Gehäuse 2 anliegen und die äußeren Flugelfedern 155b mit ihren freien Enden erst nach einer bestimmten Stauchung mit ihren freien Enden das Gehäuse 2 berühren.
Die Fig. 17 zeigt ein weiteres Axialanlaufelement 175 in ei- ner seitlich geschnittenen Darstellung, das für den Elektromotor 1 verwendet werden kann.
Das in der Fig. 17 dargestellte Axialanlaufelement 175 um- fasst ebenfalls einen z.B. kreiszylmderformig ausgebildeten Grundkorper 175 mit einer dem Gehäuse 2 zugewandten Grundflache 178 und einer der Welle 3 zugewandten Grundflache 176. Im Unterschied zu dem in den Figuren 11 und 12 gezeigten Axialanlaufelement 115 umfasst das Axialanlaufelement 175 neben dem Gehäuse 2 zugewandten und am Grundkorper 175a angeformten Flugelfedern 175b auch am Grundkorper 175a angeformte und der Welle 3 zugewandte Flugelfedern 175c.
Die Fig. 18 zeigt ein weiteres Axialanlaufelement 185 in einer seitlich geschnittenen Darstellung, das für den Elektro- motor 1 verwendet werden kann.
Das in der Fig. 18 dargestellte Axialanlaufelement 185 umfasst ebenfalls einen z.B. kreiszylinderformig ausgebildeten Grundkorper 185 mit einer dem Gehäuse 2 zugewandten Grund- flache 188 und einer der Welle 3 zugewandten Grundflache
186. Im Unterschied zu dem in den Figuren 15 und 16 gezeigten Axialanlaufelement 155 umfasst das Axialanlaufelement 185 neben dem Gehäuse 2 zugewandten und am Grundkörper 185a angeformten Flügelfedern 185b und 185c auch am Grundkörper 185a angeformte und der Welle 3 zugewandte Flügelfedern 185d und 185e. Die der Welle 3 zugewandten Flügelfedern 185d und 185e sind konzentrisch angeordnet, wobei die äußeren Flügelfedern 185d mit ihren freien Enden zu Beginn einer Stauchung des Axialanlaufelements 185 am freien Wellenende 4 der Welle 3 anliegen und die inneren Flügelfedern 185e mit ihren freien Enden erst nach einer bestimmten Stauchung mit ihren freien Enden das freie Wellenende der Welle 3 berühren.
Das Axialanlaufelements 185 kann auch derart ausgeführt sein, dass die inneren Flügelfedern 185e mit ihren freien Enden zu Beginn einer Stauchung des Axialanlaufelements 185 am freien Wellenende 4 der Welle 3 anliegen und die äußeren Flügelfedern 185d mit ihren freien Enden erst nach einer bestimmten Stauchung mit ihren freien Enden das freie Welle¬ nende der Welle 3 berühren.
Das Axialanlaufelements 185 kann auch derart ausgeführt sein, dass die inneren Flügelfedern 185c mit ihren freien Enden zu Beginn einer Stauchung des Axialanlaufelements 185 am Gehäuse 2 anliegen und die äußeren Flügelfedern 185b mit ihren freien Enden erst nach einer bestimmten Stauchung mit ihren freien Enden das Gehäuse 2 berühren.
Die in den Figuren 13 bis 18 gezeigten Axialanlaufelemente 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185 weisen zwar keine Ausbuchtung 5c auf, können jedoch ebenfalls eine solche insbesonde- re in Richtung des Gehäuses 2 zeigende Ausbuchtung aufweisen.
Die Axialanlaufelemente 5, 65, 85, 135, 155, 175, 185 müssen nicht notwendigerweise aus Kunststoff gefertigt sein. Andere Materialien, wie z. B. Metall, sind auch denkbar. Die Figuren 19 und 20 zeigen eine weitere Variante des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Federvorrichtung in Form eines Axialanlaufelements 5. Dargestellt ist neben dem Axialanlaufelement 5 ein Becher-förmiges Gehäuse 2 mit parallel zu Axialachse A, in Richtung Welle 3 sich erstreckenden Gehäusemantel 2b. Hier sind an dem Axialanlaufelement 5, entsprechend der Figuen 1 und 2, an den (ursprunglich) freien Enden 7 der Flügelfedern 5b zusätzlich noch Abstύtzflügel 7a angeformt, die im ungestauchten Zustand des Axialanlaufele- mentes 5 an dem Gehäusemantel 2b des Gehäuses 2 zur Anlage kommen. Dies gewährleistet im Rahmen der Montage eine fluchtende, bezogen auf das Gehäuse 2 spielfreie Positionierung des Axialanlaufelementes 5 bezüglich der Axialachse A bzw. der Welle 3.
Im gestauchten Zustand, entsprechend der Figur 20, berührt das Axialanlaufelement 5 das Gehäuse 2 sowohl an dem Gehäusemantel 2b als auch an der inneren Seite 2a des Gehäuses 2. Wobei jedoch der Teil des Axialanlaufelements 5, der an der inneren Seite 2a des Gehäuses 2 aufliegt , ausgehend vom ungestauchten Zustand, radial nach außen in Richtung Gehäuseman¬ tel 2b wandert. Das freie Ende des Abstützflügels 7a biegt sich dabei aufgrund der Formgebung des Axialanlaufelements 5 von dem Gehäusemantel 2b weg in Richtung Axialachse A.
Bezugszeichenliste
1 Elektromotor
2 Gehäuse 2a innere Seite des Gehäuses
2b Gehäusemantel
3 Welle
4 freies Wellenende
5 Axialanlaufelement 5a Grundkörper
5b Flügelfedern
5c Ausbuchtung
6 Grundfläche
7 freien Enden 7a Abstützflügel
65 Axialanlaufelement 65a Grundkörper
65b Flügelfedern
66 Grundfläche 67 freien Enden
68 Grundfläche
85 Axialanlaufelement
85a Grundkörper 85b Flügelfedern 86 Grundfläche
87 freien Enden
88 Grundfläche
115 Axialanlaufelement 115a Grundkörper 115b Flügelfedern
116 Grundfläche 118 Grundfläche
135 Axialanlaufelement
135a Grundkörper 135b Flügelfedern
135c Flügelfedern
155 Axialanlaufelement 155a Grundkörper
155b Flügelfedern
155c Flügelfedern
156 Grundfläche
158 Grundfläche
175 Axialanlaufelement
175a Grundkörper
175b Flügelfedern
175c Flügelfedern
176 Grundfläche
178 Grundfläche
185 Axialanlaufelement
185a Grundkörper
185b Flügelfedern
185c Flügelfedern
185d Flügelfedern
185e Flügelfedern
186 Grundfläche
188 Grundfläche
A Axialachse di, d2 Strecke k, ki, k2, k3 FederSteifigkeit

Claims

Ansprüche
1. Einteilige Federvorrichtung mit einer Federsteifigkeit (k), die geeignet ist, ein Axialspiel eines freien Endes (4) einer bezüglich einer Axialachse (A) drehbar gelagerten Welle (3) zumindest teilweise aufzuheben, wobei die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) mehrstufig federnd ausgeführt ist und, wenn das freie Ende (4) der Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) gegen eine Gegenvorrichtung (2) drückt, zu Beginn des Drückens eine erste Federsteifigkeit (ki) und, nachdem die Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um einen vorbestimmten Grad (di) zusammengedrückt hat, eine von der ersten Federsteifigkeit (ki) wesentlich unterschiedliche zweite Federsteifigkeit (k2) aufweist.
2. Federvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Federsteifigkeit (kx) wesentlich kleiner als die zweite Federsteifigkeit (k2) ist.
3. Federvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) erste und zweite Federmittel (5a, 5b, 65a, 65b, 85a, 85b, 115a, 115b, 135a, 135b, 155a 155b, 155c, 175a, 175b, 175c, 185a, 185b, 185c, 185d, 185e) aufweist, wobei im Wesentlichen den ersten Federmitteln (5b, 65b, 85b, 115b, 135b, 155b, 175b, 185b) die erste Federsteifigkeit (ki) zugeordnet ist und die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) derart ausgeführt ist, dass die ersten Federmittel (5b, 65b, 85b, 115b, 135b, 155b, 175b, 185b) die Federsteifigkeit (k) der Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) im Wesentlichen bestimmen, bis die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um den vorbestimmten Grad (dx) zusammengedrückt ist .
4. Federvorrichtung nach Anspruch 3, bei der, wenn die Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um den vorbestimmten Grad (di) zusammengedrückt hat, die zweiten Federmitteln (5a, 65a, 85a, 115a, 135a, 155a, 175a, 185a) zumindest die zweite Federsteifigkeit (k2) der Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) mitbewirken.
5. Federvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die ersten Federmittel als eine Mehrzahl von radial verlaufenden Flügelfedern (5b, 5b, 85b, 115b, 135b, 155b, 175b, 185b) ausgebildet sind, die eine der ersten Federsteifigkeit (ki) zugeordneten in Richtung der Axialachse (A) wirkende erste Federkraft ausüben.
6. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) einen insbesondere kreiszylinderförmigen Grundkörper (5a, 65a, 85a, 115a, 135a, 155a, 175a, 185a) aufweist, der im Wesentlichen die zweiten Federmittel bildet und eine der zweiten Federsteifigkeit (k2) zumindest teilweise zugeordneten in Richtung der Axialachse (A) wirkende zweite Federkraft ausübt, nachdem die Welle (3) die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um den vorbestimmten Grad (di) zusammengedrückt hat.
7. Federvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, bei der die Mehrzahl von radial verlaufenden Flügelfedern (5b, 65b, 85b, 115b, 135b, 155b, 175b, 185b) insbesondere seitlich mit dem Grundkörper (5a, 65a, 85a, 115a, 135a, 155a, 175a, 18a5) einteilig verbunden sind, freie von dem Grundkörper (5a, 65a, 85a, 115a, 135a, 155a, 175a, 185a) abstehende Enden (7, 67, 87) der Mehrzahl von Flügelfedern (5b, 65b, 85b, 115b, 135b, 155b, 175b, 185b) an der Gegenvorrichtung (2) anliegen und der Grundkörper (5a, 65a, 85a, 115a, 135a, 155a, 175a, 185a) erst dann an der Gegenvorrichtung (2) anlieget, wenn die Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) um den vorbestimmten Grad (di) zusammengedrückt ist.
8. Federvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Grundkörper (2) der Federvorrichtung (5) wenigstes eine in Richtung der Gegenvorrichtung (2) zeigende angeformte Ausbuchtung (5c) aufweist, die erst dann an der Gegenvorrichtung (2) anliegt, wenn die Federvorrichtung (5) um den vorbestimmten Grad (dl) zusammengedrückt ist.
9. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die
- im Spritzgussverfahren gefertigt wurde,
- mehr als zwei vom Grad des Zusammendrückens abhängige sich wesentlich unterscheidende Federsteifigkeiten aufweist,
- dämpfende Eigenschaften aufweist,
- mehrere Materialkomponenten aufweist,
- aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist und/oder
- bezüglich der Axialachse (A) rotationssymmetrisch ausgeführt ist.
10. Vorrichtung, insbesondere Elektromotor (1), aufweisend
- eine bezüglich einer Axialachse (A) drehbar gelagerte Welle (3) mit wenigstens einem freien Ende (4),
- eine Gegenvorrichtung (2) und
- eine zwischen dem freien Ende (4) der Welle (3) und der Gegenvorrichtung (2) angeordnete Federvorrichtung (5, 65, 85, 115, 135, 155, 175, 185) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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