DE3717222A1 - Axiallager mit einem behaelter mit einem muster von transportrillen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axiallager mit zwei um eine Drehungsachse gegenüber einander dreh­ baren Teilen mit einer ersten Oberfläche und einer der genannten ersten Oberfläche zugewandten zweiten Oberfläche, von denen die erste mit mindestens einem Muster von Lager­ rillen versehen ist, das bei einer relativen Drehbewegung der Oberflächen einen Druckaufbau in einem viskosen Medium herbeiführt, das im Betrieb in einem zwischen den Ober­ flächen auftretenden Spalt vorhanden ist.

Ein derartiges Axiallager ist aus der DE-PS 23 45 719.4 bekannt. In dem bekannten Lager sind zwei Muster von Lagerrillen vor­ handen, die bei einer Drehbewegung des einen Teils gegen­ über dem anderen Teil entgegengesetzte Drücke in dem zwischen den Lageroberflächen vorhandenen viskosen Medium erzeugen, wobei dieses Medium ein Schmiermittel wie Öl oder Fett sein kann. Zur einwandfreien Wirkung des Lagers ist es notwendig, dass unter Betriebsumständen immer genügend Schmiermittel zwischen den Oberflächen vorhanden ist und namentlich an der Stelle der Lagerrillen. Dadurch, dass es in der Praxis immer einen gewissen Verlust durch Weg­ lecken oder Verdunsten des viskosen Mediums gibt, wird das bekannte Lager nach gewisser Zeit soviel von dem viskosen Medium verloren haben, dass nicht genügend Druck aufgebaut werden kann, was das Lager unzuverlässig und daher für weitere Verwendung ungeeignet macht.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, das Axiallager der eingangs erwähnten Art derart zu verbessern, dass die Periode, während der das Lager auf zuverlässige Weise ver­ wendet werden kann, wesentlich verlängert wird.

Das Axiallager nach der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ein Behälter für viskoses Medium vorhanden ist, wobei an dieser Stelle eine der Oberflächen mit einem Muster von Transportrillen versehen ist, das in einem ringförmig gegenüber der Drehungsachse konzentrischen Gebiet vorge­ sehen ist, wobei die Transportrillen im Betrieb das vis­ kose Medium in der Richtung des Musters der Lagerrillen pumpen.

In dem Axiallager nach der Erfindung wird bei Drehung des einen Teils gegenüber dem anderen Teil durch Druckaufbau in dem viskosen Medium eine gute hydraulische Schmierung verwirklicht. Als viskoses Medium kann Öl oder Fett verwendet werden. Damit eine Störung der hydrodyna­ mischen Wirkung vermieden wird, wird der genannte Spalt zwischen den Oberflächen im Betrieb ständig mit einer ausreichenden Menge viskosen Mediums versehen. Dazu dienen die Transportrillen, die aus dem Behälter, in dem eine zusätzliche Menge viskosen Mediums während oder nach der Fertigung des Lagers angebracht ist, im Betrieb viskoses Medium in Richtung der Lagerrillen pumpen.

Das erfindungsgemässe Axiallager bietet deswegen den Vorteil, dass es eine Vorkehrung gibt, die dafür sorgt, dass das durch Weglecken, Verdunsten oder auf eine andere Art und Weise aus dem Lager verschwundene viskose Mittel während einer langen Periode mit einem viskosen Mittel nachgefüllt wird und die ausserdem dafür sorgt, dass das in dem Behälter vorhandene viskose Medium in den Spalt ge­ bracht wird. Das erfindungsgemässe Lager eignet sich da­ durch durchaus für Anwendungsbereiche, in denen eine lange und zuverlässige Lebensdauer erforderlich ist.

Es sei bemerkt, daß aus der DE-PS 15 25 190.8 ein Axiallager für eine drehbare Achse bekannt ist, das mit einem Netzwerk von Kanälen zum Zuführen eines viskosen Mediums zu in dem Lager vorhandenen Mustern von Lagerrillen. Die Kanäle sind mit einem ausserhalb des Lagers befindlichen Behälter verbunden, aus dem viskoses Medium in die Rillen des Lagers gedrückt wird. Diese Art und Weise das Lager zu füllen erfordert aufwendige Massnahmen, wodurch die Konstruktion für viele Anwendungsbereiche uninteressant ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge­ mässen Axiallagers weist das Kennzeichen auf, dass das Muster von Transportrillen in der ersten Oberfläche vorge­ sehen ist, wobei der Behälter durch eine zentral um die Drehungsachse in der zweiten Oberfläche vorhandene Vertie­ fung gebildet ist. Diese Konstruktion ist insbesondere interessant, wenn das Lager als End- oder Zapfenlager aus­ gebildet ist. Mit einfachen Konstruktionsmassnahmen ist es dann möglich, im Betrieb eine optimale Zufuhr viskosen Mediums zu den Lagerrillen zu gewährleisten. Die Konstruk­ tion beschränkt sich übrigens nicht auf die genannte Art der Axiallager.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, dass der Behälter durch eine konzentrisch um das Muster von Lagerrillen liegende ringförmige Vertie­ fung in der zweiten Oberfläche gebildet ist. Diese Konstruk­ tion kann bei End- sowie Axiallagern mit einer Zentralöff­ nung für eine hindurchgehende Achse verwendet werden. Auch dieses erfindungsgemässe Axiallager lässt sich auf ein­ fache Weise herstellen. Bei einer relativen Drehung der Oberflächen wird in diesem Lager aus dem ringförmigen Behälter viskoses Medium hineingedrückt. Eine besonders günstige Konstruktionsmassnahme zur Verwirklichung des obenstehend beschriebenen erfindungsgemässen Axiallagers ist, dass die Vertiefung durch ein ringförmiges Element gebildet wird, das an einem der Teile des Lagers befestigt ist, wobei eine Seitenfläche des Elementes als Teil der zweiten Oberfläche an der Stelle des Behälters wirksam ist.

Eine optimale Zufuhr viskosen Mediums zu dem Muster der Lagerrillen ist unter Betriebsumständen gewähr­ leistet, wenn die Transportrillen in der ersten Oberfläche vorgesehen sind und bis an einen Umfangsrand des Behälters reichen und sich dort an die Lagerrillen anschliessen bzw. in die Lagerrillen übergehen.

Eine weitere günstige Ausführungsform, wobei die erste Oberfläche zwei miteinander zusammenarbeitende Muster von Lagerrillen aufweist, die eine aufeinander gerichtete Stauwirkung haben, weist das Kennzeichen auf, dass die Muster von Lagerrillen und das Muster von Transportrillen zusammen eine positive, der Drehungsachse zugewandte resultierende Stauwirkung haben. Auf diese Weise wird der Verlust an viskosem Medium auf ein Minimum beschränkt, ohne dass dazu Sondermassnahmen notwendig sind. Die er­ forderliche resultierende Stauwirkung kann durch eine ge­ eignete Wahl der Länge, der Tiefe, der Breite und/oder des Neigungswinkels der Lagerrillen erhalten werden. In dem Axiallager nach dieser Ausführungsform bilden die beiden Muster von Lagerrillen zusammen ein Fischgratmuster, wobei die Lagerrillen selbst Mittellinien haben, die gerade oder gekrümmt sein können. Vorzugsweise werden die Mittellinien der Lagerrillen die Form logarithmischer Spiralen aufweisen. Die Transportrillen des Behälters werden vorzugsweise eine Form haben, die an die Form der Lagerrillen angepasst ist.

Es sei noch bemerkt, dass die Transportrillen, wie diese in dem Axiallager nach der Erfindung verwendet werden, weiterhin eine obenstehend noch nicht beschriebene wesentliche Aufgabe haben beim Starten, d. h. beim In-Dre­ hung-Versetzen des drehbaren Teils gegenüber dem still­ stehenden Teil des Lagers. Es ist nämlich wichtig, dass sobald von einer gewissen relativen Bewegung der Ober­ flächen des Lagers die Rede ist, genügend viskoses Medium zwischen den Oberflächen vorhanden ist, damit vermieden wird, dass durch gegenseitige Berührung der Oberflächen Verschleiss auftritt. Gegenseitige Berührung der Oberflächen kann bei Stillstand des Lagers infolge auf das Lager wir­ kender Axialkräfte entstehen, die das zwischen den Ober­ flächen vorhandene viskose Medium wegdrücken. Die Transport­ rillen sorgen dafür, dass sobald eine Drehung entsteht in der Richtung, für die das Lager gemeint ist, viskoses Medium in die Lagerrillen gepumpt wird, wodurch schnell nach dem Starten ein Druckaufbau in dem Lager stattfindet und zwischen den Oberflächen ein Spalt gebildet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Elektromotor, in dem eine Ausführungsform des Axiallagers nach der Erfin­ dung verwendet worden ist,

Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt gemäss der Linie II-II durch das Axiallager aus Fig. 1 und

Fig. 3, 4 und 5 eine zweite, dritte bzw. vierte Ausführungsform des erfindungsgemässen Axiallagers.

Der in Fig. 1 dargestellte Elektromotor weist einen Ständer 1 mit einer Anzahl, beispielsweise sechs, Erregungsspulen 3, einen Läufer 5 mit einem ringförmigen axial magnetisierten mehrpoligen Magneten 7, und eine An­ zahl Hall-Elemente 11 zum elektronischen Kommutieren der Erregungsspulen auf. Der Läufer 5 ist als Plattenteller für eine nicht dargestellte optische Platte ausgebildet und ist um eine in dem Ständer befestigte Achse 9 drehbar. Der Ständer 1 ist an einem Gestell 13 eines optischen Platten­ spielers befestigt. Ein Ring 12 sorgt für die axiale Siche­ rung des Läufers 5 auf der Achse 9.

Der Elektromotor weist weiterhin ein erfindungs­ gemässes Axiallager auf, das mit einer ersten Oberfläche 15 und einer zweiten Oberfläche 17 versehen ist. Die erste Oberfläche 15 ist auf dem Ständer 1 angeordnet und ist ist mit zwei Mustern von Lagerrillen 19 A und 19 B versehen, deren Mittellinien vorzugsweise sich entsprechend loga­ rithmischen Spiralen erstrecken, wobei die Muster 19 A und 19 B zusammen ein Fischgratmuster bilden, wie beispielsweise in der bereits genannten niederländischen Patentanmeldung 7 213 192 dargestellt ist. Im Betrieb, wobei der Läufer 5 um eine Drehungsachse 9 A sich gegenüber dem Ständer dreht, wird in einem in den Lagerrillen befindlichen Schmiermittel, wie Fett, ein Druck aufgebaut, wodurch eine hydrodynamische Schmierung erhalten wird.

Die zweite Oberfläche 17, die auf dem Läufer 5 angebracht, arbeitet mit den genannten Mustern von Lager­ rillen 19 A und 19 B zusammen und ist mit einer Vertiefung 21 versehen. Die Vertiefung 21 liegt konzentrisch um die Achse 9 und ist als Behälter wirksam, in dem sich ein Vorrat des Schmiermittels befindet. In dem gegenüber der Vertiefung 21 liegenden Teil der ersten Oberfläche 15 ist ein Muster von Transportrillen 23 vorgesehen, die an dem Rand des Behälters in die Lagerrillen 19 B übergehen. Die Transportrillen bezwecken unter Betriebsumständen, d. h. wenn der Läufer 5 in Drehung ist, Schmiermittel in die Lagerrillen 19 B und 19 A zu pumpen.

Durch eine günstige Bemessung des Musters von Transportrillen 23 gegenüber dem Muster von Lagerrillen 19 A und 19 B kann einerseits dafür gesorgt werden, dass die Lagerrillen 19 A und 19 B optimal mit Schmiermittel versehen werden und andererseits kann vermieden werden, dass Schmier­ mittel aus dem Lager gepumpt wird. In dem dargestellten erfindungsgemässen Lager ist als Beispiel die Tiefe der Lagerrillen 4 µm, die Tiefe der Transportrillen 40 µm und die Tiefe des Behälters 0,5 mm gewählt.

In Fig. 3 ist auf schematische Weise in einer auseinandergeschobenen Lage eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Axiallagers dargestellt. Das Lager, das als Endlager ausgebildet ist, weist zwei gegenüber ein­ ander um eine Drehungsachse 31 drehbare Teile 33 und 35 auf. Der Teil 33 ist mit einer ersten Oberfläche 37 versehen, in der auf dieselbe Art und Weise wie in Fig. 2 dargestellt zwei Muster von Lagerrillen 19 A und 19 B sowie ein Muster von Transportrillen 23 vorgesehen ist. Der Teil 35 ist mit einem mit der ersten Oberfläche 37 zusammenarbeitenden zweiten Oberfläche 39 versehen, in der eine zentrale Ver­ tiefung 41 vorgesehen ist und zwar zum Bilden eines Be­ hälters für ein Schmiermittel.

In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Axiallagers dargestellt. Dieses Lager weist einen Teil 51 und einen gegenüber demselben um eine Drehungsachse 53 drehbaren Teil 55 auf. Der Teil 51 hat eine erste Oberfläche 57, in der nur ein Muster von spiral­ förmigen Lagerrillen 59 vorgesehen ist und zwar auf die Art und Weise, wie beispielsweise in dem in der Philips Technisch Tÿdschrift, Jahrgang 25, Nr. 9, 1963, Seiten 296-316 (insbesondere Fig. 17) (durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet) dargestellt ist. In diesem Lager wird, bei Drehung in der Drehrichtung, für die dieses Lager gemeint ist, ein Druck aufgebaut, der von dem Aussen­ rand des Musters von Lagerrillen zu der Mitte des Lagers ansteigt. Nach der Erfindung ist das Lager mit einem Be­ hälter 61 für ein Schmiermittel versehen. Der Behälter 61 ist durch eine ringförmige Vertiefung in der zweiten Ober­ fläche 63 des Teils 55 gebildet. Der an den Behälter 61 grenzende Teil der Oberfläche 57 ist mit einem Muster von Transportrillen 65 versehen, die dazu dienen, Schmier­ mittel in Richtung des Musters von Lagerrillen 59 zu pumpen.

In Fig. 5 ist eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Lagers dargestellt. Das in Fig. 5 dargestell­ te Lager hat denselben Teil 51 wie das in der vorhergehen­ den Figur dargestellte Lager. Der Unterschied zu diesem Lager ist nur die Art und Weise wie der Behälter 61 für das Schmiermittel erhalten worden ist. Auf dem mit dem Teil 51 zusammenarbeitenden Teil 55 A ist zum Bilden des Be­ hälters 61 nämlich ein ringförmiges Element 65 befestigt, wobei eine Seitenfläche 67 des Elementes 65 mit dem Muster von Transportrillen in dem gegenüberliegenden Teil 51 zu­ sammenarbeitet.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen. Die Lager­ oberflächen - obenstehend als erste und zweite Oberfläche bezeichnet - brauchen nämlich nicht immer flach zu sein. Die Lageroberflächen können auch gekrümmt sein, beispiels­ weise kugelförmig.

Claims (6)

1. Axiallager mit zwei um eine Drehungsachse gegen­ über einander drehbaren Teilen mit einer ersten Ober­ fläche und einer der genannten ersten Oberfläche zuge­ wandten zweiten Oberfläche, von denen die erste mit minde­ stens einem Muster von Lagerrillen versehen ist, das bei einer relativen Drehbewegung der Oberflächen einen Druck­ aufbau in einem viskosen Medium herbeiführt, das im Be­ trieb in einem zwischen den Oberflächen auftretenden Spalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ein Behälter für vis­ koses Medium vorhanden ist, wobei an dieser Stelle eine der Oberflächen mit einem Muster von Transportrillen ver­ sehen ist, das in einem ringförmig gegenüber der Drehungs­ achse konzentrischen Gebiet vorgesehen ist, wobei die Transportrillen im Betrieb das viskose Medium in der Rich­ tung des Musters der Lagerrillen pumpen.

2. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Muster von Transportrillen in der ersten Oberfläche vorgesehen ist, wobei der Behälter durch eine zentral um die Drehungsachse in der zweiten Oberfläche vorhandene Vertiefung gebildet ist.

3. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Behälter durch eine konzentrisch um das Muster von Lagerrillen liegende ringförmige Vertiefung in der zweiten Oberfläche gebildet ist.

4. Axiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, dass die Vertiefung durch ein ringförmiges Element gebildet wird, das an einem der Teile des Lagers befestigt ist, wobei eine Seitenfläche des Elementes als Teil der zweiten Oberfläche an der Stelle des Behälters wirksam ist.

5. Axiallager nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrillen, die in der ersten Oberfläche vorgesehen sind sich bis an einen Umfangsrand des Behälters reichen und sich dort an die Lagerrillen anschliessen.

6. Axiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Oberfläche zwei miteinander zusammenarbei­ tende Muster von Lagerrillen aufweist, die eine aufein­ ander gerichtete Stauwirkung haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Muster von Lagerrillen und das Muster von Trans­ portrillen zusammen eine positive, der Drehungsachse zuge­ wandte resultierende Stauwirkung haben.