TWI715450B

TWI715450B - 軸承系統及其止推板

Info

Publication number: TWI715450B
Application number: TW109106071A
Authority: TW
Inventors: 洪銀樹; 謝坤利; 張怡鑫
Original assignee: 建準電機工業股份有限公司
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-01-01
Also published as: CN211670722U; TW202132695A; CN212615888U; CN113374782A

Abstract

一種軸承系統及其止推板，用以解決習知軸承系統難以提升動壓的問題。本發明的止推板包含一本體及數個動壓溝，該數個動壓溝環設於該本體的內緣外周，各該動壓溝具有一轉折部位於一內弧段與一外弧段之間；其中，該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反，該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反；或者，該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，且各該動壓溝的轉折部連通一蓄液凹穴。

Description

軸承系統及其止推板

本發明係關於一種馬達或風扇的零組件，尤其是一種軸承系統及其止推板。

請參照第1圖，其係用於馬達或風扇的軸承系統中的一種習知的止推板9，該習知的止推板9的一軸向端面91上凹設有數個動壓溝92，各該動壓溝92概呈人字形，並具有一中間彎曲部921連接一內側部分922與一外側部分923；其中，各該動壓溝92的內側部分922由該中間彎曲部921朝內的延伸方向係與該止推板9的旋轉方向(第1圖中的空心箭頭指向)相同，而各該動壓溝92的外側部分923由該中間彎曲部921朝外的延伸方向亦與該止推板9的旋轉方向相同。運作時，該軸承系統中的油液可以從該內側部分922順暢地通過該中間彎曲部921再流向該外側部分923。類似於該習知的軸承系統9的一實施例已揭露於中國公開第1619170號及第1914429號等專利案當中。

上述習知的止推板9所產生的動壓雖已具有不錯的表現，但仍有加以改善之必要，以更進一步地提升動壓，使馬達或風扇運作時的性能更佳。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種軸承系統及其止推板，可由形態簡易而易於成型的動壓溝更進一步地提升動壓。

本發明的次一目的是提供一種軸承系統及其止推板，可提升油液流通順暢度及循環效果。

本發明的又一目的是提供一種軸承系統及其止推板，可提升止推板的旋轉穩定性。

本發明的再一目的是提供一種軸承系統及其止推板，可提升製造及組裝便利性。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明軸承系統的止推板，包含：一本體，具有一內緣及一外緣；及數個動壓溝，環設於該內緣外周，各該動壓溝具有一轉折部位於一內弧段與一外弧段之間，該內弧段位於該轉折部與該內緣之間；其中，該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反，該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反，且各該動壓溝的轉折部連通一蓄液凹穴，任二相鄰的動壓溝之間具有一凸台，該凸台的側壁具有一尖點，該尖點對應該動壓溝的轉折部，該本體具有一孔心，該數個凸台的尖點位於以該孔心為中心的同一圓周上，該凸台的側壁具有一起始點及一終點，該起始點至該本體外緣的徑向距離(D4)與該凸台的側壁從該起始點至該終點的總長度(U)的比值(D4/U)為0.2~0.7。

本發明的軸承系統，包含：一套筒；一軸承，位於該套筒內部；及一轉動件，具有一止推板及一轉軸，該止推板的內緣連接該轉軸，該止推板能夠在轉動時與該軸承之間形成一動壓間隙。

據此，本發明的軸承系統及其止推板，可藉由使該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反，及該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反；或是使該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，且該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，並於各該動壓溝的轉折部設置一蓄液凹穴，從而利用簡易而易於成型的動壓溝形態，達到更進一步地提升動壓的效果。

該軸承系統的止推板另可以包含一內環溝，該內環溝及該數個動壓溝可以位於該本體的端面，該內環溝鄰接該內緣，各該動壓溝可以連通該內環溝。如此，該數個動壓溝中的油液將得以流通，具有提升油液流通順暢度及循環效果等功效。

其中，該本體的二相對端面皆可以設有該數個動壓溝。如此，具有提升該止推板的旋轉穩定性等功效。

其中，該凸台的側壁具有一起始點及一終點，該起始點鄰近該本體的內緣，該終點可以位於該本體的外緣。如此，具有提升油液流通順暢度及循環效果等功效。

其中，該本體具有一孔心，該凸台與該動壓溝在以該孔心為中心的同一圓周上的弧長可以約略相等。如此，該凸台與該動壓溝的寬度可約略相等，具有提升該軸承系統的動壓及該止推板的旋轉穩定性等功效。

其中，該動壓溝的數量可以大於或等於10個，該數個動壓溝可以等間距地環設於該內緣外周。如此，具有提升該軸承系統的動壓及該止推板的旋轉穩定性等功效。

其中，該尖點至該本體內緣的徑向距離(D1)可以小於該尖點至該本體外緣的徑向距離(D2)。如此，具有提升該軸承系統的動壓等功效。

其中，該凸台的側壁具有一起始點及一終點，該起始點至該尖點所通過的圓周的徑向距離(D3)與該起始點至該本體外緣的徑向距離(D4)的比值(D3/D4)約為0.1~0.3。如此，具有提升該軸承系統的動壓等功效。

其中，各該動壓溝的轉折部可以連通一蓄液凹穴。如此，可延緩油液流向該外弧段的速度，具有進一步提升該軸承系統的動壓等功效。

其中，該套筒內部可以具有一肩部，該軸承的一內表面可以抵接於該肩部，使該內表面與該套筒的一封閉端可以軸向相對並相間隔。如此，具有提升組裝便利性及該轉動件的旋轉順暢度等功效。

其中，該套筒內部可以具有一凹槽，該凹槽可以凹設於該套筒的一封閉端，該轉軸的一端可以伸入該凹槽，另一端可以凸伸穿出該軸承。如此，該凹槽可兼作儲存油液的空間，具有提升組裝便利性及該轉動件的旋轉順暢度等功效。

其中，該轉軸可以具有一環槽，該環槽可以鄰近該軸承遠離該止推板的一端。如此，油液上升至該環槽時將不易再繼續往上流動，具有防止油液溢出該軸承系統等功效。

〔本發明〕

1:套筒

11:開口

12:封閉端

13:肩部

14:凹槽

2:軸承

21:內表面

3:轉動件

3a:止推板

3b:轉軸

31:本體

311:端面

32:動壓溝

321:轉折部

322:內弧段

323:外弧段

33:凸台

331:側壁

332:尖點

34:內環溝

35:環槽

36:蓄液凹穴

B:軸承系統

C:孔心

D:旋轉方向

D1,D2,D3,D4:徑向距離

E1:內緣

E2:外緣

G:動壓間隙

L:連線

L1:第一弦

L2:第二弦

P:交點

P1:起始點

P2:終點

R:圓周

S:旋轉軸線

T1,T2:直線距離

U:總長度

U1,U2:弧長

θ1,θ2,α:夾角

〔習用〕

9:止推板

91:軸向端面

92:動壓溝

921:中間彎曲部

922:內側部分

923:外側部分

〔第1圖〕一種習知止推板的平面結構示意圖。

〔第2圖〕本發明第一實施例的分解立體圖。

〔第3圖〕本發明第一實施例的組合剖視圖。

〔第4圖〕本發明第一實施例的止推板的平面結構示意圖。

〔第5圖〕如第4圖所示的局部構造放大圖。

〔第6圖〕本發明第一實施例的止推板與對照組的動壓分布模擬圖。

〔第7圖〕本發明第一實施例的另一態樣止推板的局部構造放大圖。

〔第8圖〕本發明第二實施例的分解立體圖。

〔第9圖〕本發明第二實施例的止推板的平面結構示意圖。

〔第10圖〕如第9圖所示的局部構造放大圖。

〔第11圖〕本發明第二實施例的止推板與對照組的動壓分布模擬圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第2、3圖所示，其係本發明軸承系統B的第一實施例，係包含一套筒1、一軸承2及一轉動件3，該軸承2位於該套筒1內部，該轉動件3可旋轉地設於該軸承2。

該套筒1可概呈內部中空的杯狀，以供容置該軸承2並注入有油液；在本實施例中，該套筒1可以具有相對的一開口11及一封閉端12，該軸承2可從該開口11置入該套筒1內部，該封閉端12則可完全封閉該套筒1的底端，藉以有效避免該套筒1內的油液滲漏。該套筒1內部另可以具有一肩部13，使得從該開口11置入的該軸承2可以抵接於該肩部13。該套筒1內部還可以具有一凹槽14，該凹槽14可選擇凹設於該封閉端12，使該凹槽14可以與該轉動件3軸向相對，該凹槽14可作為儲存油液或供該轉動件3局部伸入的空間。

該軸承2位於該套筒1內部，該軸承2可以由一內表面21抵接於該肩部13，使該內表面21可以與該套筒1的封閉端12軸向相對並相間隔。其中，該軸承2可以緊配結合該套筒1的內環面，且較佳在相接處的外端予以雷射銲接，以提升該軸承2與該套筒1的結合穩固性。

該轉動件3具有一止推板3a及一轉軸3b，該止推板3a具有一本體31，該本體31具有一內緣E1及一外緣E2，該止推板3a的內緣E1連接該轉軸3b。更詳言之，在本實施例中，該止推板3a的本體31可以概呈環狀，使該轉軸3b能夠貫穿該本體31，並由該本體31的內緣E1連接該轉軸3b，例如可緊配結合，較佳另可在連接處予以雷射銲接；在其他實施例中，該止推板3a與該轉軸3b也可以一體成型相連接，換言之，該止推板3a可視為由該轉軸3b外環面向外延伸的部位，則該本體31的內緣E1即位於該止推板3a連接該轉軸3b外環面處。

該止推板3a位於該軸承2與該套筒1的封閉端12之間，該轉軸3b則貫穿該軸承2，在本實施例中，該轉軸3b的一端可以伸入該套筒1內的凹槽14，另一端則可凸伸穿出該軸承2以供連接馬達或風扇的轉子。其中，該止推板3a及該轉軸3b可以一旋轉軸線S為中心同步旋轉，且該止推板3a能夠在轉動時與該軸承2之間形成一動壓間隙G，使該止推板3a在轉動時不與該軸承2接觸，藉以降低旋轉所產生的噪音。

請參照第2、4圖所示，該止推板3a具有數個動壓溝32，該數個動壓溝32可以等間距地環設於該內緣E1外周。各該動壓溝32具有一轉折部321位於一內弧段322與一外弧段323之間，且該內弧段322位於該轉折部321與該內緣E1之間；在本實施例中，各該動壓溝32可概呈人字形，該動壓溝32的數量則可以大於或等於10個，以提供適當的動壓效果。

任二相鄰的動壓溝32之間具有一凸台33，各該凸台33的二側壁331分別具有一起始點P1及一終點P2，該起始點P1鄰近該本體31的內緣E1，該終點P2則可以位於該本體31的外緣E2。此外，本實施例的各該動壓溝32，其內弧段322由該轉折部321往該內緣E1的延伸方向與該止推板3a的旋轉方向D相反，其外弧段323由該轉折部321往該外緣E2的延伸方向亦與該止推板3a的旋轉方向D相反。

該凸台33的側壁331可以具有一尖點332，該尖點332約對應該動壓溝231的轉折部321。該尖點332至該本體31內緣E1的徑向距離D1可以小於該尖點332至該本體31外緣E2的徑向距離D2。

請參照第4、5圖所示，該本體31具有一孔心C通過該旋轉軸線S(標示於第3圖)，該數個凸台33的尖點332可以位於以該孔心C為中心的同一圓周R上。該起始點P1至該尖點332所通過的圓周R的徑向距離D3與該起始點P1至該本體31外緣E2的徑向距離D4的比值(D3/D4)約為0.1~0.3。該起始點P1至該本體31外緣E2的徑向距離D4與該凸台33側壁331從該起始點P1至該終點P2的總長度U(第4、5圖中加粗線條表示處)的比值(D4/U)約為0.2~0.7；較佳地，該凸台33的二側壁331從該起始點P1至該終點P2的總長度U可以相等。

此外，該凸台33與該動壓溝32寬度可設為相等；亦即，該凸台33與該動壓溝32在以該孔心C為中心的同一圓周R上的弧長U1、U2(第 5圖中加粗線條表示處)相等。在本實施例中，該凸台33與該動壓溝32在以該孔心C為中心的任一圓周R上的弧長U1、U2都可以呈相等。換言之，任一圓周R可以在二相鄰的凸台33與動壓溝32上形成三個交點P，該三個交點P可以與該孔心C形成三條連線L，該三條連線L可以形成二夾角θ1、θ2，該二夾角θ1、θ2概呈相等，使得二相鄰的凸台33與動壓溝32在該圓周R上的弧長U1、U2亦概呈相等。值得一提的是，第5圖雖以該尖點332所通過的圓周R作為示例，但並不以此為限，以該孔心C為中心且與該數個動壓溝32相交的任一圓周R上均具有前述特性。

該止推板3a另可以具有一內環溝34，該內環溝34鄰接該內緣E1，且各該動壓溝32連通該內環溝34，使該數個動壓溝32中的油液得以流通。又，請配合參照第3圖所示，該內環溝34及該數個動壓溝32可以位於該本體31朝向該軸承2的端面311，較佳該本體31的二端面311皆設有該內環溝34及該數個動壓溝32。該套筒1的凹槽14可以對位在該內環溝34的徑向範圍內。另一方面，該轉軸3b可以具有一環槽35，該環槽35可以鄰近該軸承2遠離該止推板3a的一端，使油液上升至該環槽35時不易再繼續往上流動，藉以防止油液溢出該軸承系統B。

請參照第3、4圖所示，據由前述結構，本實施例的軸承系統B可以在該轉動件3旋轉時，在油液中引起動壓，且在各該動壓溝32的轉折部321附近出現動壓最大的壓力峰值。另藉由將該轉動件3的止推板3a的動壓溝32的內弧段322設成與旋轉方向D相反的延伸方向，使位於該轉動件3的轉軸3b旁的油液能夠順暢地流向該動壓溝32的轉折部321，並因為該轉折部321的設置而延緩油液流向該動壓溝32的外弧段323的速度，使油液可以在該動壓溝32中停留較久的時間，並減緩油液從該止推板3a的內緣E1至外緣E2的壓差，同時達到提升動壓的效果。

請參照第6圖所示，其係以模擬分析軟體於相同條件下，比較本實施例止推板3a(右圖)與對照組止推板(左圖)的動壓分布模擬圖。本次的模擬條件為：動壓溝數量均為12個，各該動壓溝的溝深均為17.5μm，油膜厚度均為10μm。模擬結果為：對照組止推板的動壓約為0.1607N，本實施例止推板3a的動壓則約為0.2501N，提升約55.6%。

此外，請參照第7圖所示，本實施例的止推板3a還可以具有數個蓄液凹穴36，各該動壓溝32的轉折部321連通一個前述的蓄液凹穴36，該蓄液凹穴36可以位於該凸台33的凹處，並向該凸台33的凸處延伸，使該凸台33的側壁331只剩下位在凸處的一尖點332，使得從該內弧段322流向該轉折部321的油液能有一部分流入該蓄液凹穴36中，以更進一步地延緩油液流向該外弧段323的速度，達到進一步提升動壓的效果。

請參照第8、9圖所示，其係本發明軸承系統B的第二實施例，本實施例的止推板3a的動壓溝32，其內弧段322由該轉折部321往該內緣E1的延伸方向可以與該止推板3a的旋轉方向D相同，其外弧段323由該轉折部321往該外緣E2的延伸方向亦可以與該止推板3a的旋轉方向D相同，且該止推板3a還可以具有數個蓄液凹穴36，各該動壓溝32的轉折部321連通一蓄液凹穴36，該蓄液凹穴36可以位於該凸台33的凹處，並向該凸台33的凸處延伸，使該凸台33的側壁331只剩下位在凸處的一尖點332。

其中，該止推板3a具有一內環溝34連通該數個動壓溝32。位於任二相鄰的動壓溝32之間的凸台33，其尖點332至該本體31內緣E1的徑向距離D1可以大於或等於該尖點332至該本體31外緣E2的徑向距離D2。該尖點332至該本體31外緣E2的徑向距離D2與該起始點P1至該本體31外緣E2的徑向距離D4的比值(D2/D4)約為0.2~0.4。又，一第一弦L1通過該尖點332與起始點P1，一第二弦L2通過該尖點332與該終點P2，該第一弦L1與該第二弦L2的夾角α約為50~60度。

此外，請參照第10圖所示，該凸台33與該動壓溝32寬度大致上相等；亦即，除了該數個尖點332所通過的圓周R處(即具有該數個蓄液凹穴36處)外，該凸台33與該動壓溝32在以該孔心C為中心的同一圓周R上的弧長U1、U2(第9圖中加粗線條表示處)相等(即夾角θ1=夾角θ2)。其中，該蓄液凹穴36的末端至相鄰尖點332的直線距離T1與任二相鄰尖點332之間的直線距離T2的比值(T1/T2)約為0.4~0.45。

據由前述結構，本實施例的軸承系統B可以藉由在各該動壓溝32的轉折部321處設有蓄液凹穴36，使得從該內弧段322流向該轉折部321的油液能有一部分流入該蓄液凹穴36中，以延緩油液流向該外弧段323的速度，使油液可以在該動壓溝32中停留較久的時間，並達到提升動壓的效果。

請參照第11圖所示，其係以模擬分析軟體於相同條件下，比較本實施例止推板3a(右圖)與對照組止推板(左圖)的動壓分布模擬圖。本次的模擬條件為：動壓溝數量均為12個，各該動壓溝的溝深均為17.5μm，油膜厚度均為10μm。模擬結果為：對照組止推板的動壓約為0.1607N，本實施例止推板3a的動壓則約為0.1663N，提升約3.5%。

綜上所述，本發明的軸承系統及其止推板，可藉由使該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反，及該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相反；或是使該內弧段由該轉折部往該內緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，且該外弧段由該轉折部往該外緣的延伸方向與該止推板的旋轉方向相同，並於各該動壓溝的轉折部設置一蓄液凹穴，從而利用簡易而易於成型的動壓溝形態，達到更進一步地提升動壓的效果。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。