NL8602565A

NL8602565A - Lagersysteem met een aktief reservoir tussen twee op axiale afstand van elkaar geplaatste hydrodynamische lagers.

Info

Publication number: NL8602565A
Application number: NL8602565A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-05-02
Also published as: US4798480A; DE3763795D1; EP0265005B1; EP0265005A1; KR960004309B1; JPS63106419A; JP2512020B2; KR880005375A

Description

% > PHN 11.898 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Lagersysteem met een aktief reservoir tussen twee op axiale afstand van elkaar geplaatste hydrodynamische lagers."

De uitvinding heeft betrekking op een lagersysteem voorzien van twee op axiale afstand van elkaar opgestelde hydrodynamische lagers, waarmede twee lichamen, welke met elkaar samenwerkende lagerop-pervlakken vertonen waartussen zich een smeermiddel bevindt, roteerbaar om een rotatie-as ten opzichte van elkaar zijn gelagerd, waarbij in tenminste een van de lageroppervlakken van elk van de lagers een binnenste patroon en een buitenste patroon met schroeflijnvormige groeven zijn aangebracht, welke twee patronen van groeven bij rotatie in de richting waarvoor het lagersysteem is bedoeld, in tegengestelde rich-^ ting werken voor het opbouwen van een druk in het zich tussen de lageroppervlakken bevindende smeermiddel, welk lagersysteem voorts is voorzien van een tussen de genoemde hydrodynamische lagers aangebrachte kamer welke dient als reservoir voor een extra hoeveelheid smeermiddel, welke kamer is begrensd door twee cilindrische wanddelen van de genoem-15 de lichamen.

Een dergelijk lagersysteem is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage NL 8401864 (PHN 11.058; herewith incorporated by reference). Het bekende lagersysteem is toegepast in een constructie, die een roteerbare ronde as en een stilstaand lagerhuis omvat. Tussen 20 de beide radiale hydrodynamische lagers bevindt zich een spieetvormige ruimte die fungeert als reservoir voor een reserve hoeveelheid smeermiddel. De spieetvormige ruimte is gelegen tussen twee concentrische wanddelen, waarbij een van de wanddelen een deel van de as is en het andere wanddeel is gevormd door een ringvormige uitsparing in het la-25 gerhuis. Van de twee concentrische wanddelen is er een voorzien van twee patronen van transportgroeven (feed grooves), voor het tijdens bedrijf pompen van smeermiddel in de richting van de lagers.

In de lagers van het bekende lagersysteem wordt bij rotatie in de richting waarvoor het lagersysteem is bedoeld, het aanwezige 30 smeermiddel opgestuwd door de als een visgraatpatroon samenwerkende binnenste en buitenste patronen met groeven, waardoor door drukopbouw in het smeermiddel een goede hydrodynamische smering verwezenlijkt wordt. Om een verstoring van deze hydrodynamische werking te voorkomen 8602565 * * PHN 11.898 2 dienen de lagers voortdurend van een voldoende hoeveelheid smeermiddel, zoals olie of vet, voorzien te zijn. In het bekende lagersysteem wordt dit bereikt door een hoeveelheid extra smeermiddel aan te brengen in de tussen de lagers gelegen spieetvormige ruimte, van waaruit het 5 smeermiddel tijdens bedrijf in de richting van de lagers wordt gepompt.

Bij het bekende lagersysteem zijn zeer kleine axiale afstanden tussen de twee hydrodynamische lagers niet mogelijk, omdat het ten behoeve van een goede werking van de patronen van transportgroeven noodzakelijk is, dat de groeven een bepaalde lengte hebben. Een nadeel hiervan is, dat het bekende lagersysteem niet toepasbaar is in constructies waarbij het bijvoorbeeld in verband met de bouwlengte gewenst is, dat de lagers dicht naast elkaar staan.

De uitvinding beoogt nu het lagersysteem van de in de aanhef 15 genoemde soort zodanig te verbeteren, dat een lagersysteem ontstaat, waarin de lagers op zeer kleine afstand van elkaar geplaatst kunnen zijn.

Het lagersysteem volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, dat de twee de kamer begrenzende cilindrische wanddelen excen- 20 trisch ten opzichte van elkaar zijn aangebracht, voor het bij rotatie in de richting waarvoor het lagersysteem is bedoeld opbouwen van een druk in het zich in de kamer bevindende smeermiddel.

In de kamer van het lagersysteem volgens de uitvinding zal tijdens bedrijf een wigeffekt ontstaan, dat resulteert in een drukop-25 bouw in het in de kamer aanwezige smeermiddel. Deze opbouw is over de gehele axiale afstand tussen de lagers aanwezig, waardoor een stuwende beweging van het smeermiddel in de richting van de lagers ontstaat, waardoor deze voortdurend van smeermiddel worden voorzien. Op deze wijze is een lagersysteem verkregen, dat ook bij aanwezigheid van een 30 zeer smal reservoir zeer doelmatig en betrouwbaar is.

In het reservoir van het lagersysteem volgens de uitvinding vindt tijdens bedrijf de drukopbouw in hoofdzaak plaats in het smeermiddel dat zich bevindt in dat gedeelte van de kamer, waar deze de kleinste radiale afmetingen heeft. Daardoor ontstaat in het gehele la-35 gersysteem een gedwongen circulatie van het smeermiddel. Dit heeft tot gevolg, dat het smeermiddel in de lagers als het ware voortdurend wordt ververst, hetgeen het verouderingsproces van het smeermiddel aanzien- 8602565 3f 9 PHN 11.898 3 lijk kan vertragen vooral bij gebruik van een vet als smeermiddel.

Opgemerkt wordt nog, dat gebleken is, dat het bereiken van de stuwende beweging van smeermiddel naar de lagers toe in het lagersysteem volgens de uitvinding met minder wrijvingsverliezen gepaard 5 gaat, dan wanneer eenzelfde stuwende beweging bereikt wordt met de constructie volgens de reeds genoemde Nederlandse octrooiaanvrage NL 8401864. Het lagersysteem volgens de uitvinding heeft derhalve een beter rendement dan het bekende lagersysteem.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van het lagersysteem volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat in een van de lichamen een ontlueh-tingskanaal is aangebracht, dat uitmondt in de kamer, in een gebied met een grotere radiale afstand tussen de cilindrische wanddelen, in welk gebied bij rotatie geen drukopbouw plaatsvindt. Het ontluchtingskanaal zorgt ervoor, dat in de kamer voortdurend de gewenste luchtdruk heerst, ter voorkoming van het door eventueel aanwezige lucht verdringen van het smeermiddel in de lagers, als gevolg van bijvoorbeeld temperatuursveranderingen .

De uitvinding heeft tevens betrekking op een electrische machine, welke is voorzien van het lagersysteem volgens de uitvinding, 20 waarbij de twee lichamen van het lagersysteem zijn gevormd door een lagerbus van de electrische machine en een in de lagerbus stekende machine-as.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin 25

Figuur 1 in langsdoorsnede schematisch en niet op schaal een uitvoeringsvorm van het lagersysteem volgens de uitvinding toont,

Figuur 2 de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 in dezelfde doorsnede, echter met een verwijderd lichaam, toont,

Figuur 3 de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 in doorsnede 30 III-III toont, en

Figuur 4 in dwarsdoorsnede een electromotor toont, waarin de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 is toegepast.

Het in de figuren 1, 2 en 3 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van het lagersysteem volgens de uitvinding omvat een stilstaand 35 lichaam, bestaande uit een lagerhuis 1 en een roteerbaar lichaam, bestaande uit een om een rotatieas 2 roteerbare ronde as 3· Het lagerhuis 1 is gevormd uit brons en maakt deel uit van de in figuur 4 aangeduide 8602565 ΡΗΝ 11.898 4 Λ electromotor. De as 3 is gevormd uit staal en is door middel van twee in lijn opgestelde radiale hydrodynamische lagers 5 en 7, gelagerd in het lagerhuis 1. De lagers zijn elk voorzien van een niet weergegeven smeermiddel, dat kan bestaan uit een vet of een olie.

5

Het lagerhuis 1 vertoont twee cylindrische lageroppervlakken 9, welke zich bevinden tegenover twee cylindrische lageroppervlakken 11 van de as 3. Ter plaatse van de lagers 5 en 7 zijn in de lageroppervlakken 9 van het lagers 1 twee patronen 13 en 15 van ondiepe schroeflijnvormige groeven aangebracht, waarbij de groeven in dit voorbeeld 10 een diepte van 12 pm hebben. In de lagers 5 en 7 lopen de groeven van het binnenste patroon 13 tegengesteld gericht aan de groeven van het patroon 15 en wel zodanig, dat wanneer de as 3 roteert in de richting van de pijl R elk paar patronen 13 en 15 het smeermiddel naar elkaar toe stuwen, waardoor in de lagers 5 en 7 een hydrodynamische druk in 15 het smeermiddel wordt opgebouwd.

Het lagersysteem volgens de uitvinding omvat voorts een kamer 17, die als reservoir dient voor een extra hoeveelheid smeermiddel. De kamer 17, welke zich in axiale richting gezien tussen de lagers 5 en 7 uitstrekt, ligt opgesloten tussen twee excentrische cilindrische 20 wanddelen, te weten een cilindrisch wanddeel 19 van het lagerhuis 1 en een cilindrisch wanddeel 21 van de as 3· De cilindrische wand 19 heeft een denkbeeldige centrale as 19A, welke parallel aan de rotatie-as 2 loopt en ten opzichte van de rotatie-as 2 over een afstand e verschoven ligt, terwijl de cilindrische wand 21, die een kleinere omtrekslengte 25 heeft dan de wand 19, een met de rotatie-as 2 samenvallende denkbeeldige centrale as heeft. Hierdoor heeft de kamer 17 de vorm van een ringvormige spleet met een variabele radiale spleethoogte h, hetgeen tot gevolg heeft, dat bij rotatie van de as 3 in de richting van pijl R een drukopbouw in het smeermiddel plaatsvindt in het gebied in de kamer 17, 30 dat ongeveer overeenkomt met het door pijl P aangegeven gebied.

In een practische uitvoeringsvorm, waarmede zeer gunstige resultaten werden bereikt, bedroeg de minimale spleethoogte 50 pm en de maximale spleethoogte 0,5 mm. Experimenteel is voorts gebleken, dat de lagers op zeer korte afstand van elkaar geplaatst kunnen worden, waar-35 bij een axiale afstand tussen de lagers van ongeveer 1 mm mogelijk is.

In het lagerhuis 3 is een ontluchtingskanaal 23 aangebracht, dat uitmondt in de kamer 17. Vanzelfsprekend is het kanaal 23 zodanig 8602565 8 PHN 11.898 5 gepositioneerd, dat de opening 23A van het kanaal 23 zich bevindt in een gebied, waar geen drukopbouw plaatsvindt. Het kanaal 23 kan tevens gebruikt worden om de kamer 17 met smeermiddel te vullen.

De patronen 13 en 15 in de lagers 5 en 7 zijn ten opzichte 5 van elkaar en ten opzichte van de kamer 17 zodanig gedimensioneerd, dat de maximaal mogelijke drukopbouw die wordt veroorzaakt door de buitenste patronen 15 groter is dan de drukopbouw die in het reservoir en de patronen 13 tezamen wordt opgewekt. Daardoor wordt voorkomen, dat smeermiddel uit het lagersysteem wordt gepompt.

De in figuur 4 getoonde electrische machine volgens de uitvinding is voorzien van een lagersysteem van een soort, zoals in de figuren 1, 2 en 3 is getoond. De electrische machine is uitgevoerd als een collectorloze gelijkstroommotor, en is toegepast in een niet nader getekende optische platenspeler, bijvoorbeeld een draagbare Compact 15

Disc speler, ten behoeve van het aandrijven van een draaitafel 25. De motor omvat een gestel 27 met een stator 29, die van een blikpakket 29a en spoelen 29b is voorzien. In het gestel 27 is met een geschikte perspassing een lagerbus 31 bevestigd, waardoorheen een om een rotatie-as 32 roteerbare motoras 33 steekt.

De motoras 33 is door twee radiale hydrodynamische lagers 5 en 7 in de lagerbus 31 gelagerd. Tussen de lagers 5 en 7 bevindt zich een kamer 17 met een hoeveelheid smeermiddel, waarbij de kamer is voorzien van een ontluchtingskanaal 23. Voor een uitvoerige beschrijving van de constructie en de werking van de lagers 5 en 7 en de kamer 17 25 wordt verwezen naar het op de figuren 1, 2 en 3 betrekking hebbende deel van de vorenstaande beschrijving. Volledigheidshalve wordt in dit verband nog opgemerkt, dat de lagerbus 31 en de motoras 33 overeenkomen met het lagerhuis 1 respectievelijk de ronde as 3 in het lagersysteem „„ van de figuren 1, 2 en 3· 30

Op de motoras 33 is de reeds genoemde draaitafel 25 alsmede een cilindrische rotor 35 onverdraaibaar bevestigd, waarbij in dit uit-voeringsvoorbeeld de rotor 35 via de draaitafel 25 op de rotoras 33 is bevestigd. De rotor 35 is aan de binnenzijde voorzien van een eilin-drische radiaal gemagnetiseerde permanente rotormagneet 35a.

Voor de axiale lagering van de rotoras 33 is een taatslager 37 toegepast, dat een lagerelement 37a omvat en dat is vervaardigd uit een sluitvaste kunststof. Het lagerelement 37a draagt aan de naar de 8602565 PHN 11.898 6 motoras 33 toegekeerde zijde een laagje kunststof, dat met een lager-deel 33a van de rotoras 33 samenwerkt. Het lager 37 is voorzien van een uitwendige schroefdraad en is schroefbaar in een van inwendige schroefdraad voorzien cilindrisch deel 27a van het metalen gestel 27. De 5 motoras 33 wordt door een magnetische aandrukkracht tegen het taats-lager 37 gedrukt. Deze magnetische kracht is aanwezig tussen het lagerelement 37a, dat als een in axiale richting gemagnetiseerde permanente magneet is uitgevoerd, en een op de rotoras 33 geklemde ring 39 uit ferromagnetisch materiaal.

10

Aan het gestel 27 is nog een printplaat 41 met een niet weergegeven printpatroon met electronische componenten ten behoeve van de electrische commutatie en de motorregeling bevestigd. Voorts zijn nog afhechtpennen 43 aanwezig, die door de printplaat Ml steken en electrisch aan het printpatroon daarvan, alsmede aan de spoelen 29b 15 zijn bevestigd.

De uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot het hier getoonde uitvoeringsvoorbeeld, zo kunnen bijvoorbeeld twee lagers van onderling verschillende afmetingen toegepast worden, of kan de as stationair en het lagerhuis roteerbaar zijn uitgevoerd.

20 25 30 35

M

8602565

Claims

1. Lagersysteem, voorzien van twee op axiale afstand van elkaar opgestelde hydrodynamisehe lagers, waarmede twee lichamen, welke met elkaar samenwerkende lageroppervlakken vertonen waartussen zich een smeermiddel bevindt, roteerbaar om een rotatie-as ten opzichte van el-5 kaar zijn gelagerd, waarbij in tenminste een van de lageroppervlakken van elk van de lagers een binnenste patroon en een buitenste patroon met schroeflijnvormige groeven zijn aangebracht, welke twee patronen van groeven bij rotatie in de richting waarvoor het lagersysteem is bedoeld, in tegengestelde richting werken voor het opbouwen van een druk ^ in het zich tussen de lageroppervlakken bevindende smeermiddel, welk lagersysteem voorts is voorzien van een tussen de genoemde hydrodynamische lagers aangebraehte kamer welke dient als reservoir voor een extra hoeveelheid smeermiddel, welke kamer is begrensd door twee cilindrische wanddelen van de genoemde lichamen, met het kenmerk, dat de 15 twee de kamer begrenzende cilindrische wanddelen excentrisch ten opzichte van elkaar zijn aangebracht, voor het bij rotatie in de richting waarvoor het lagersysteem is bedoeld opbouwen van een druk in het zich in de kamer bevindende smeermiddel.

2. Lagersysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in 20 een van de lichamen een ontluchtingskanaal is aangebracht, dat uitmondt in de kamer, in een gebied met een grotere radiale afstand tussen de cilindrische wanddelen, in welk gebied bij rotatie geen drukopbouw plaatsvindt.

3. Electrische machine, voorzien van een lagersysteem volgens 25 conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de twee lichamen van het lagersysteem zijn gevormd door een lagerbus van de electrische machine en een in de lagerbus stekende machine-as. 30 35 8602565