NL8601464A - Axiaal lager met een reservoir met een patroon van transportgroeven. - Google Patents

Description

-§ - PHN 11.769 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Axiaal lager met een reservoir met een patroon van transportgroeven.”

De uitvinding heeft betrekking op een axiaal lager met twee om een rotatie-as ten opzichte van elkaar roteerbare onderdelen, omvattende een eerste en een naar het eerste oppervlak toegericht tweede oppervlak, van welke oppervlakken het eerste is voorzien van tenminste 5 een patroon van lagergroeven, dat bij een relatieve rotatiebeweging van de oppervlakken een drukopbouwwerking teweegbrengt in een visceus medium, dat aanwezig is in een tijdens bedrijf tussen de oppervlakken optredende spleet.

Een dergelijk axiaal lager is bekend uit de Nederlandse oc-10 trooiaanvrage 7213192 (PHN 6559, herewith incorporated by reference).

In het bekende lager zijn twee patronen van lagergroeven aanwezig, die bij een rotatiebeweging van het ene onderdeel ten opzichte van het an-• dere onderdeel tegengestelde drukken opwekken in het tussen de lagerop-pervlakken aanwezige visceuze medium, hetgeen een smeermiddel, zoals olie of vet kan zijn. Voor een goede werking van het lager is het noodzakelijk dat er onder bedrijfsomstandigheden voortdurend voldoende smeermiddel tussen de oppervlakken, met name ter plaatse van de lagergroeven, aanwezig is. Doordat er in de praktijk altijd enig verlies van het visceuze medium optreedt, door bijvoorbeeld lekkage en verdamping, 20 zal het bekende lager na enige tijd zoveel visceus medium verloren hebben dat niet meer voldoende druk opgebouwd kan worden, hetgeen het lager onbetrouwbaar en derhalve ongeschikt maakt voor verdere toepassing.

De uitvinding beoogt het axiale lager van de in de aanhef genoemde soort zodanig te verbeteren, dat de periode gedurende welke 25 het lager betrouwbaar kan worden gebruikt aanzienlijk wordt verlengd.

Het axiale lager volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat tussen het eerste en het tweede oppervlak een reservoir voor het visceuze medium aanwezig is, ter plaatse waarvan een van de oppervlakken is voorzien van een patroon van transportgroeven, welk in een ringvormig ten opzichte van de rotatie-as concentrisch gebied is aangebracht, waarbij de transportgroeven in bedrijf het visceuze medium in de richting van het patroon van lagergroeven pompen.

8601464

« 'V

PHN 11.769 2

In het axiale lager volgens de uitvinding wordt bij rotatie van het ene onderdeel ten opzichte van het andere onderdeel door druk-opbouw in het visceuze medium een goede hydrodynamische smering verwezenlijkt. Als visceus medium kan olie of vet aangewend worden. Om een g verstoring van de hydrodynamische werking te voorkomen wordt de genoemde spleet tussen de oppervlakken tijdens bedrijf voortdurend van een voldoende hoeveelheid visceus medium voorzien. Daartoe dienen de trans-portgroeven, welke vanuit het reservoir, waarin een extra hoeveelheid visceus medium tijdens of na de fabricage van het lager is aangebracht, tijdens bedrijf visceus medium in de richting van de lagergroeven pompen .

Het axiale lager volgens de uitvinding heeft derhalve het voordeel, dat er een voorziening aanwezig is die er voor zorgt, dat het door lekken, verdampen of anderszins uit het lager verloren gegane vis-^5 ceuze medium gedurende een lange periode aangevuld wordt met visceus medium uit het reservoir, en die er bovendien voor zorgt, dat het in het reservoir aanwezige visceuze medium tijdig in de spleet wordt gebracht. Het lager volgens de uitvinding is daardoor uitermate geschikt voor toepassingen, waar een lange en betrouwbare levensduur is vereist.

20 Opgemerkt wordt, dat uit de Nederlandse octrooiaanvrage 6503950 (PHN 776, herewith incorporated by reference) een axiaal lager voor een roteerbare as bekend is, dat is voorzien van een netwerk van kanalen voor het toevoeren van een visceus medium aan in het lager aanwezige patronen van lagergroeven. De kanalen staan in verbinding met 25 een zich buiten het lager bevindend reservoir, van waaruit visceus medium in de groeven van het lager wordt gestuwd. Deze wijze van vullen van het lager vereist gecompliceerde en derhalve kostbare maatregelen, waardoor de constructie voor vele toepassingen onaantrekkelijk is.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het axiale lager volgens de 3Q uitvinding heeft het kenmerk, dat het patroon van transportgroeven in het eerste oppervlak is aangebracht, waarbij het reservoir is gevormd door een centraal rondom de rotatie-as in het tweede oppervlak aanwezige verdieping. Deze constructie is in het bijzonder interessant, wanneer het lager als eindlager of taatslager is uitgevoerd. Met eenvoudi-35, ge constructieve maatregelen is het dan mogelijk om tijdens bedrijf een optimale toevoer van visceus medium naar de lagergroeven te garanderen. De constructie is overigens niet beperkt tot het genoemde soort 8601484 --------_ύύί PHN 11.769 3 •f~ ·ν axiale lagers.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het reservoir is gevormd door een concentrisch om het patroon van la-gergroeven lopende ringvormige verdieping in het tweede oppervlak. Deze 5 constructie kan zowel bij eindlagers als axiale lagers voorzien van een centrale opening voor een doorgaande as toegepast worden. Ook dit axiaal lager volgens de uitvinding is op eenvoudige wijze te vervaardigen. Tijdens relatieve rotatie van de oppervlakken wordt in dit lager vanuit het ringvormige reservoir visceus medium naar binnen gedrukt.

10 Een bijzonder gunstige constructieve maatregel om het hierboven beschreven axiaallager volgens de uitvinding te verwezenlijken is, om de verdieping te vormen door een ringvormig element dat aan een van de onderdelen van het lager is bevestigd, waarbij een zijvlak van het element fungeert als een deel van het tweede oppervlak ter plaatse van het I5 reservoir.

Een optimale toevoer van visceus medium naar het patroon van lagergroeven is onder bedrijfsomstandigheden gegarandeerd, als de transportgroeven in het eerste oppervlak zijn aangebracht en tot aan een omtreksrand van het reservoir lopen en daar aansluiten op, dan wel ^ overgaan in de lagergroeven.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm, waarbij het eerste oppervlak twee met elkaar samenwerkende patronen van lagergroeven heeft, welke een naar elkaar toegerichte stuwwerking hebben heeft het kenmerk, dat de patronen van lagergroeven en het patroon van transportgroeven 25 tezamen een positieve naar de rotatie-as toegerichte resulterende stuwwerking hebben. Op deze wijze wordt het verlies aan visceus middel tot een minimum beperkt, zonder dat daartoe extra voorzieningen nodig zijn. De vereiste resulterende stuwwerking kan worden verkregen door een geschikte keuze van de lengte, de diepte, de breedte en/of de 30 spoedhoek van de lagergroeven. In het axiale lager volgens deze uitvoeringsvorm vormen de beide patronen van lagergroeven tezamen een vis-graatpatroon, waarbij de lagergroeven zelf hartlijnen hebben, die recht of gebogen kunnen zijn. Bijvoorkeur zullen de hartlijnen van de lagergroeven de vorm van logarithmische spiralen hebben. De transportgroeven van het reservoir zullen bijvoorkeur een vorm hebben die aangepast is aan de vorm van de lagergroeven.

Opgemerkt wordt nog, dat de transportgroeven, zoals die wor- 8601464 PHN 11.769 4 den toegepast in het axiale lager volgens de uitvinding voorts een hierboven nog niet vermelde essentiële functie vervullen bij het starten, dat wil zeggen bij het in rotatie brengen van het roteerbare onderdeel ten opzichte van het stilstaande onderdeel van het lager. Het 5 is namelijk belangrijk, dat er zodra er sprake is van enige relatieve beweging van de oppervlakken van het lager voldoende visceus medium tussen de oppervlakken aanwezig is, teneinde te voorkomen, dat er slijtage optreedt door onderlinge aanraking van de oppervlakken. Onderlinge aanraking van de oppervlakken kan ontstaan tijdens stilstand van het ^ lager als gevolg van op het lager werkende axiale krachten, welke het zich tijdens rotatie tussen de oppervlakken bevindende visceuze medium wegdrukken. De transportgroeven zorgen er voor, dat er zodra een rotatie ontstaat in de richting waarvoor het lager is bedoeld, visceus medium in de lagergroeven wordt gepompt, waardoor er zeer snel na het 15 starten een drukopbouw plaatsvindt in het lager en er tussen de oppervlakken een spleet wordt gevormd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Figuur 1 een doorsnede van een electrische motor toont, 20 “ waarin een uitvoeringsvorm van het axiale lager volgens de uitvinding is toegepast,

Figuur 2 een vergrote doorsnede volgens de lijn II-II van het axiaal lager uit figuur 1 toont, en de Figuren 3, 4 en 5 een tweede, derde, respectievelijk 25 vierde uitvoeringsvorm van het axiale lager volgens de uitvinding tonen.

De in figuur 1 weergegeven electrische motor omvat een stator 1 met een aantal, bijvoorbeeld zes, bekrachtigingsspoelen 3» een rotor 5 met een ringvormige axiaal gemagnetiseerde meerpolige magneet 30 7, en een aantal Hall elementen 11 voor het electronisch commuteren van de bekrachtigingsspoelen. De rotor 5 is uitgevoerd als draaitafel voor een niet getoonde optische plaat en is draaibaar om een in de stator bevestigde as 9. De stator 1 is bevestigd aan een frame 13 van een optische platenspeler. Een ring 12 zorgt voor de axiale borging van de 35 rotor 5 op de as 9.

De electrische motor omvat voorts een axiaal lager volgens de uitvinding, dat is voorzien van een eerste oppervlak 15 en een twee- 86 0 1 4 S 4 *r· ^ PHN 11.769 5 de oppervlak 17· Het eerste oppervlak 15 is aangebracht op de stator 1 en is voorzien van twee patronen van lagergroeven 19A en 19B, waarvan de hartlijnen bij voorkeur verlopen volgens logarithmisehe spiralen, waarbij de patronen 19A en 19B tezamen een visgraatpatroon vormen, zo-5 als bijvoorbeeld getoond is in de reeds genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 7213192. Tijdens bedrijf, waarbij de rotor 5 om een rotatie-as 9A roteert ten opzichte van de stator wordt in een zich in de lagergroeven bevindend smeermiddel, zoals vet, een druk opgebouwd, waardoor een hydrodynamische smering wordt verkregen.

Het tweede oppervlak 17, dat op de rotor 5 is aangebracht, werkt met de genoemde patronen van lagergroeven 19A en 19B samen en is voorzien van een verdieping 21. De verdieping 21 loopt concentrisch om de as 9 en fungeert als een reservoir waarin zich een voorraad van het smeermiddel bevindt. In het tegenover de verdieping 21 liggende deel 15 van het eerste oppervlak 15 is een patroon van transportgroeven 23 (feed grooves) aangebracht, welke aan de rand van het reservoir overgaan in de lagergroeven 19B. De transportgroeven hebben tot doel om onder bedrijfsomstandigheden, dat wil zeggen wanneer de rotor 5 in rota-tiebeweging is, smeermiddel in de lagergroeven 19B en 19A te pompen.

on u Door een gunstige dimensionering van het patroon van trans portgroeven 23 ten opzichte van de patronen van lagergroeven 19A en 19B kan er enerzijds voor gezorgd worden, dat de lagergroeven 19A en 19B optimaal van smeermiddel worden voorzien en anderzijds worden voorkomen, dat er smeermiddel uit het lager wordt gepompt. In het getoonde 25 lager volgens de uitvinding is bij wijze van voorbeeld de diepte van de lagergroeven 4 pm, de diepte van de transportgroeven 40 pm en de diepte van het reservoir 0,5 mm gekozen.

In figuur 3 is schematisch, in een uiteengeschoven stand een tweede uitvoeringsvorm van het axiaal lager volgens de uitvinding ge-30 toond. Het lager dat als een eindlager is uitgevoerd omvat twee ten opzichte van elkaar, cm een rotatie-as 31 roteerbare onderdelen 33 en 35. Het onderdeel 33 is voorzien van een eerste oppervlak 37, waarin op eenzelfde wijze als getoond is in figuur 2 twee patronen van lagergroeven 19A en 19B alsmede een patroon van transportgroeven 23 is aange-35 bracht. Het onderdeel 35 is voorzien van een met het eerste oppervlak 37 samenwerkend tweede oppervlak 39, waarin een centrale verdieping 41 is aangebracht voor het vormen van een reservoir voor een smeermiddel.

8601434 PHN 11.769 6

In figuur 4 is een derde uitvoeringsvorm van het axiale lager volgens de uitvinding getoond. Dit lager omvat een onderdeel 51 en een ten opzichte daarvan om een rotatie-as 53 roteerbaar onderdeel 55.

Het onderdeel 51 heeft een eerste oppervlak 57 waarin één patroon van 5 spiraalvormige lagergroeven 59 is aangebracht, op een wijze zoals bijvoorbeeld getoond is in het Philips Technisch Tijdschrift, Jaargang 25, no. 9, 1963» blz. 296-316, (in het bijzonder Fig. 17), (herewith incorporated by reference). In dit lager wordt, bij draaiing in de draairichting waarvoor het lager ontworpen is, een druk opgebouwd die vanaf 10 de buitenrand van het patroon van lagergroeven naar het centrum van het lager toe oploopt. Volgens de uitvinding is het lager voorzien van een reservoir 61 voor een smeermiddel. Het reservoir 61 is gevormd door een ringvormige verdieping in het tweede oppervlak 63 van het onderdeel 55. Het aan het reservoir 61 grenzende deel van het oppervlak 57 is 15 voorzien van een patroon van transportgroeven 65 die er voor dienen om smeermiddel in de richting van het patroon van lagergroeven 59 te pompen .

In figuur 5 is een variant van het in figuur 4 getoonde lager weergegeven. Het in figuur 5 getoonde lager heeft hetzelfde onder-2° deel 51 als het in de voorgaande figuur getoonde lager. Het verschil met dat lager is slechts gelegen in de wijze waarop het reservoir 61 voor het smeermiddel is verkregen. Op het met het onderdeel 51 samenwerkende onderdeel 55A is voor het vormen van het reservoir 61 namelijk een ringvormig element 65 bevestigd, waarbij een zijvlak 67 van het 25 element 65 samenwerkt met het patroon van transportgroeven in het tegenoverliggend onderdeel 51.

De uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvormen. Zo behoeven de lageroppervlakken - in het voorafgaande als eerste en tweede oppervlakken aangeduid - niet altijd vlak 30 te zijn. De lageroppervlakken kunnen ook gebogen zijn, bijvoorbeeld bolvormig.

35 8801464 .........:_

Claims (6)

1. Axiaal lager met twee om een rotatie-as ten opzichte van el kaar roteerbare onderdelen, omvattende een eerste oppervlak en een naar het eerste oppervlak toegericht tweede oppervlak, van welke oppervlakken het eerste is voorzien van tenminste een patroon van lagergroeven, 5 dat bij een relatieve rotatiebeweging van de oppervlakken een drukop-bouwwerking teweegbrengt in een visceus medium, dat aanwezig is in een tijdens bedrijf tussen de oppervlakken optredende spleet, met het kenmerk, dat tussen het eerste en het tweede oppervlak een reservoir voor het visceuze medium aanwezig is, ter plaatse waarvan een van de opper-10 vlakken is voorzien van een patroon van transportgroeven, welk in een ringvormig ten opzichte van de rotatie-as concentrisch gebied is aangebracht, waarbij de transportgroeven in bedrijf het visceuze medium in de richting van het patroon van lagergroeven pompen.

2. Axiaal lager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 15 patroon van transportgroeven in het eerste oppervlak is aangebracht, waarbij het reservoir is gevormd door een centraal rondom de rotatie-as in het tweede oppervlak aanwezige verdieping.

3. Axiaal lager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het reservoir is gevormd door een concentrisch om het patroon van lager- 20 groeven lopende ringvormige verdieping in het tweede oppervlak.

4. Axiaal lager volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verdieping is verwezenlijkt door een ringvormig element dat aan een van de onderdelen van het lager is bevestigd, waarbij een zijvlak van het element fungeert als een deel van het tweede oppervlak ter plaatse van 25 het reservoir.

5. Axiaal lager volgens de conclusies 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat de transportgroeven, welke in het eerste oppervlak zijn aangebracht, tot aan een omtreksrand van het reservoir lopen en daar aansluiten op de lagergroeven. 30

6. Axiaal lager volgens een van de voorgaande conclusies, waar bij het eerste oppervlak twee met elkaar samenwerkende patronen van lagergroeven vertoont, welke een naar elkaar toegerichte stuwwerking hebben, met het kenmerk, dat de patronen van lagergroeven en het patroon van transportgroeven tezamen een positieve naar de rotatie-as toege-35 richte resulterende stuwwerking hebben. 8601464