DE2345719A1

DE2345719A1 - Axiallager

Info

Publication number: DE2345719A1
Application number: DE19732345719
Authority: DE
Inventors: Jacobus Pieter Reinhoudt
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE2345719C3; DE2345719B2; GB1431688A; SE392753B; CA994400A; NL7213192A; CH573063A5; JPS4971343A; FR2201732A5; US3870382A; BE805418A

Description

PHN. 6559.

l'alrntnnwait

Anmelder: N. V. Philips'GloeüampenfabriekeiÖ WIJ / WJM.

Akte No. PHN- 6559 Anmeldung vowi: -JQ. Sept., 1973

"Axiallager".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axiallager mit zwei in gegenseitiger Beziehung zueinander drehbaren Oberflächen, welches Lager mindestens zwei Rillenmuster enthält, die bei relativer Bewegung der Oberflächen entgegengesetzte Drücke erzeugen in einem Mittel, das in einem zwischen den beiden Oberflächen im Betrieb auftretenden Spalt vorhanden ist.

Ein Lager dieser Art ist aus der britischen

Patentschrift 1.068.448 bekannt. Das bekannte Lager, das für zwei Drehrichtungen bestimmt ist, hat in jeder der beiden Drehrichtungen eine hohe Steifheit und eine grosse Tragkraft.

Der Nachteil des bekannten Lagers ist, dass die grosse Steifheit mit einer hohen Tragkraft einhergeht,

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was bedeutet, dass das Lager durch zusätzliche Vorkehrungen für diejenigen Anwendungen, bei denen die Steifheit erwünscht aber die Belastung gering ist, belastet werden muss, mit dem Nachteil, dass diese hohe Belastung zu Verformung der Oberflächen führt. Ausserdem müssen Massnahmen getroffen werden um beim Anlaufen, wenn die beiden Oberflächen einander berühren, die Belastung vorübergehend wegzunehmen, da sonst Verschleiss auftritt.

Diese Probleme treten u.a. bei der Lagerung sehr leichter Teile auf, wobei es erwünscht ist, dass die Lageroberflächen im Betrieb sich in einem konstanten Abstand voneinander befinden. Auch treten diese Probleme auf bei den Lagerungen, die unter gewichtslosen Umständen im Weltraum arbeiten müssen.

Die Erfindung bezweckt nun, die genannten

Nachteile auszuschalten und für Anwendungen mit nur einer bestimmten Drehrichtung ein Lager zu schaffen, wobei unter Beibehaltung der hohen Steifheit die Tragkraft bei einer bestimmten Spalthöhe ausgeschaltet ist. Dazu wird ein Axiallager der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Rillenmuster derart gewählt ist, dass bei nur einer bestimmten Drehrichtung das eine Muster eine positive von der Spalthöhe stark abhängige Tragkraft und eine hohe Steifheit liefert und das andere Muster, dessen Rillen tiefer sind als die des genannten Musters, eine nur wenig spaltabhängige negative Tragkraft und eine geringe Steifheit liefert, dies und jenes derart, dass bei einer

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bestimmten Spalthöhe die Summe der beiden Tragkräfte Null ist und das Lager eine hohe positive Steifheit aufweist.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen ist ein für nur eine bestimmte Drehrichtung geeignetes Lager erhalten werden, das bei einer bestimmten Spalthöhe keine Anpresskraft erfordert und dabei eine hohe Steifheit aufweist. Das erfindungsgemässe Lager bietet ausserdem den Vorteil, dass der Spalt zwischen den beiden Oberflächen bei einer Tragkraft gleich Null von der Drehzahl und von der Viskosität des zwischen dem Lager vorhandenen Mittels unabhängig ist.

Dies bietet den Vorteil, dass dieses Lager für die Lagerung sehr leichter bzw. gewichtsloser Teile verwendbar ist, ohne dass die Lagerung durch zusätzliche Mittel vorbelastet zu werden braucht, mit allen damit einhergehenden Nachteilen. Weiter wird sich durch die hohe Steifheit bei etwaiger Belastungsänderung die Spalthöhe nicht oder kaum ändern. Das bedeutet also eine ziemlich konstante Spalthöhe, was für viele Anwendungen Vorteile bietet. Wie aus dem Obenstehenden bereits hervorging, ist in diesem Zusammenhang unter Steifheit die Belastungsänderung geteilt durch die dabei auftretende Spalthöhenänderung zu verstehen.

Eine günstige weitere Ausführungsform des

erfindungsgemässen Lagers, wobei die beiden Rillenmuster in ringförmigen gegenübereinander konzentrischen Gebieten vorgesehen sind, wird dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenmuster, das die von der Spalthöhe stark abhängige Tragkraft

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liefert, im äusseren ringförmigen Gebiet und das andere wenig spaltabhängige Rillenmuster im inneren ringförmigen Gebiet vorgesehen ist.

Das Anbringen des Rillenmusters mit grosser Tragkraft und hoher Steifheit im äusseren Ring bietet den Vorteil, dass das Lager auch eine grosse Steifheit gegen Kippen hat, so dass eine sehr stabile Lagerung erhalten worden ist.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform nach der Erfindung entspricht die Rillentiefe des Musters, das die von der Spalthöhe stark abhängige Tragkraft liefert, nahezu der Spalthöhe und die Rillentiefe des anderen wenig spaltabhängigen Rillenmusters wenigstens dem Fünffachen der Tiefe der Rillen des obengenannten Musters.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in

den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine schematische und nicht massgerechte Darstellung zum Teil in Ansicht zum Teil im Schnitt eines Spiralrillenlagers,

Fig. 3 und 4 eine schematische Darstellung

wie die Tragkraft des Lagers nach Fig. 1 und 2 mit der Spalthöhe zwischen den Lageroberflächen verläuft,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Lagers mit geraden Rillen.

In Fig. 1 und 2 ist durch das Bezugszeichen 1 eine Welle angegeben, an der ein erster drehbarer Lager-

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teil 2 befestigt ist. Der fest angeordnete Lagerteil 3 ist mit zwei Rillenmustern 4 und 5 versehen, die sich über zwei gegenübereinander konzentrisch liegende Gebiete erstrecken.

Die Rillen des Rillenmusters sind dabei von sehr geringe Tiefe und zwar in der Grössenordnung von einigen

/um, so dass dieses Muster bei Drehung eine von der Spalthöhe äusserst abhängige Tragkraft liefern wird. Die Tragkraft dieses Rillenmusters 4 ist in Fig. 3 gegenüber der Spalthöhe aufgetragen, was die Kurve 6 ergibt. Aus'ser einer hohen Tragkraft weist dieses Muster, wie aus Fig. 3 hervorgeht, auch eine hohe positive Steifheit auf, d.h., dass kleine Spalthöhenänderungen mit grossen Tragkraftänderungen einhergehen. Das Rillenmuster 5 ist mit Rillen versehen, die eine Tiefe aufweisen, die mindestens das Fünffache der Tiefe der Rillen des Musters 4 sind. Dies ergibt also Rillen mit einer Tiefe von 10 /um und mehr, und hat zur Folge, dass die Tragkraft dieses Rillenmusters von der Spalthöhe nur wenig abhängen wird, wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, in der die Tragkraft des Musters 5 durch die Kurve 7 angegeben ist. Aus dieser Figur geht auch hervor, dass dieses Lager nur für eine Drehrichtung, nämlich diejenige Drehrichtung, bei der das Muster 4 eine positive und das Muster 5 infolge der ^ entgegengesetzten Richtung, in der seine Rillen laufen, eine negative Tragkraft liefert, geeignet ist. Die Summe dieser Tragkräfte AF ist in Fig. 4 durch die Linie 8 dargestellt. Daraus geht hervor, dass für eine Spalthöhe h" die Tragkraft des Lagers Null ist. Auf beiden Seiten der Spalthöhe h₁ ist

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die Steif he-it des Lagers gross und positiv, so dass wenn Belastungsänderungen auftreten, diese aufgefangen werden können, ohne dass die Spalthöhe spürbar von h.. abweicht. Das bedeutet also, dass ein Lager erhalten worden ist mit einer Tragkraft Null bei einer bestimmten Spalthöhe und mit einer grossen positiven Steifheit. Beim Konstruieren eines derartigen Lagers kann man nun, ausgehend von der gewünschten Spalthöhe die Tiefe der Rillen des Musters 4 der Spalthöhe etwa entsprechend wählen und die Rillen des Musters 5 mindestens fünfmal tiefer wählen. Man hat dann bereits ein Lager mit einer Tragkraftkurve, wie diese in den Fig. 3 und dargestellt ist, durch die Wahl der anderen Parameter der Rillenmuster, welche die Grosse der Tragkräfte beeinflussen, gelangt man dann zu der gewünschten Kurve für .Δ- F, wie diese in Fig, 4 dargestellt ist. Es stellt sich nun heraus, dass die Drehzahl und die Viskosität des Mittels zwischen den Lageroberflächen die Spalthöhe nicht beeinflussen, so dass also unabhängig davon immer die gleiche Spalthöhe erhalten wird.

In Fig. 1 und 2 liegt das Rillenmuster 4 in einem äusseren konzentrischen Ring und das Rillenmuster 5 in einem inneren konzentrischen Ring. Durch die grosse Steifheit des Musters 4 hat dies einen günstigen Einfluss auf die Kippsteifheit des Lagers. Wenn daran keine hohen Anforderungen gestellt werden, kann die Lage der Muster 4 und 5 vertauscht werden. Gewünschtenfalls können die Rillenmuster beide oder eines derselben im anderen Lagerteil 2

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vorgesehen sein. Obschon beim Lager nach Fig. 1 und 2 die Rillen als Spiralrillen ausgebildet sind, können auch andere Rillenformen verwendet werden, so können beispielsweise gerade Rillen verwendet werden, wie dies in Fig. 5 auf schematische Weise dargestellt ist·

Statt flacher Lager können nach dem Obenstehenden auch sphärische oder kegelförmige Lager hergestellt werden, wobei dann die beiden Rillenmuster auf einer' kugel- bzw. kegelförmigen Oberfläche vorgesehen sind.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE .

ί 1 .\ Axiallager mit zwei in gegenseitiger Beziehung

zueinander drehbaren Oberflächen, welches Lager mindestens zwei Rillenmuster enthält, die bei relativer Bewegung der Oberflächen entgegengesetzte Drücke erzeugen in einem Mittel, das in einem im Betrieb zwischen den beiden Oberflächen auftretenden Spalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Rillenmuster derart gewählt ist, dass bei nur einer bestimmten Drehrichtung das eine Muster eine positive, von der Spalthöhe stark abhängige Tragkraft und eine hohe Steifheit liefert und das andere Muster, dessen Rillen tiefer sind als die des erstgenannten Musters, eine nur wenig spaltabhängige negative Tragkraft und eine geringe Steifheit liefert, dies und jenes derart, dass bei einer bestimmten Spalthöhe die Summe der beiden Tragkräfte Null ist und das Lager eine hohe positive Steifheit aufweist.
2. Lager nach Anspruch 1, wobei die beiden Rillenmuster in ringförmigen gegenübereinander konzentrischen Gebieten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rillenmuster, das die von der Spalthöhe stark abhängige Tragkraft liefert, im äusseren ringförmigen Gebiet und das andere nur wenig spaltabhängige Rillenmuster im inneren ringförmigen Gebiet vorgesehen ist.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillentiefe des Musters, das die von der Spalthölle stark abhängige Tragkraft liefert, der Spalthöhe r>aiiezu entspricht und die Rillentiefe des anderen

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nur wenig spaltabhängigen Musters mindestens das Fünffache der Tiefe der Rillen des obengenannten Musters beträgt.

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