DE19840433B4

DE19840433B4 - Hydrodynamisches Lager

Info

Publication number: DE19840433B4
Application number: DE19840433A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kashiba Takahashi
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2018-09-05
Also published as: DE19840433A1; GB9819375D0; JP3646957B2; JPH1182486A; GB2328987B; GB2328987A; US5941644A

Abstract

Hydrodynamisches Lager, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: Eine Welle (1) mit zwei radialen Flanschen (3, 4), welche axial mit einem bestimmten Maß voneinander beabstandet angeordnet sind; eine Buchse (2), durch welche die Welle (1) hindurchgeht, und welche unter Druck zwischen den radialen Flanschen (3, 4) gehalten wird; einen radialen dynamischen Drucklagerbereich (5), welcher zwischen der Welle (1) und einer inneren Umfangsfläche (2a) der Buchse (2) gebildet wird; sowie Druckausgleichsdurchlässe (11), welche entsprechend in die Buchse (2) und an einer Anzahl von Stellen am Umfang und radial außerhalb der axialen dynamischen Drucklagerbereiche (7, 9) entsprechend eingeformt sind, und durch welche Endflächen (2b, 2c) der Buchse (2) miteinander kommunizieren, wobei die Welle (1) sich relativ zur Buchse (2) dreht und die Buchse (2) durch ein integrales Teil gebildet wird, die Druckausgleichsdurchlässe (11) durch eine Anzahl von Bohrungen gebildet werden, durch welche die Endflächen (2b, 2c) der Buchse (2) miteinander kommunizieren, die...

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lager.

3 zeigt ein Beispiel eines hydrodynamischen Lagers, welches zum Stand der Technik gehört. Das hydrodynamische Lager umfaßt: Eine Welle 30, welche zwei radiale Flansche 34 und 35 aufweist, die axial in einer bestimmten Entfernung zueinander beabstandet angeordnet sind; eine Buchse 31, durch welche die Welle hindurchgeht, und welche unter Druck zwischen den radialen Flanschen 34 und 35 gehalten wird; einen radialen dynamischen Drucklagerbereich 37, welcher zwischen der Welle 30 und der inneren Umfangsfläche der Buchse 31 gebildet wird; axiale dynamische Drucklagerbereiche 38 und 39, welche zwischen den Endflächen der Buchse 31 und den radialen Flanschen 34 und 35 entsprechend gebildet werden; sowie Druckausgleichsdurchlässe 36, welche entsprechend in die Buchse 31 und an einer Anzahl von Stellen am Umfang und radial außerhalb der axialen dynamischen Drucklagerbereiche 38 und 39 eingebracht sind, und durch welche die Endflächen der Buchse miteinander kommunizieren. Wenn die Welle 30 sich relativ zur Buchse 31 dreht, wird in dem radialen dynamischen Drucklagerbereich 37 und in den axialen dynamischen Drucklagerbereichen 38 und 39 ein dynamischer Druck erzeugt. Die Buchse 31 ist durch Preßsitz eines zylindrischen inneren Buchsenteiles 32 in einem zylindrischen äußeren Buchsenteil 33 integral geformt. Wie 4 zeigt, sind abgetrennte Bereiche 42, durch welche die Endflächen der Buchse miteinander kommunizieren, an der äußeren Umfangsfläche des inneren Buchsenteiles 32 und an sich diametral gegenüberliegenden Stellen entsprechend angeordnet. Wenn das innere Buchsenteil 32 mit Preßsitz in die innere Umfangfläche des äußeren Buchsenteiles 33 eingepreßt wird, bilden die abgetrennten Bereiche 42 die Druckausgleichsdurchlässe 36. Die inneren Umfangsflächen 33a und 33b der Endbereiche des äußeren Buchsenteiles 33 sind so angeordnet, daß sie sich in unmittelbarer Nähe der Seitenflächen 34a und 35a der radialen Flansche befinden und diesen gegenüberliegen, und daß sie weiterhin die Seitenflächen 34a und 35a entsprechend umgeben. Es werden weiterhin durch die Spalten zwischen den Seitenflächen 34a und 35a der Flansche und den inneren Umfangsflächen 33a und 33b des äußeren Buchsenteiles infolge der Oberflächenspannung Flüssigkeitsabdichtungsbereiche 40 und 41 gebildet, wodurch die Flüssigkeit in dem Lager gehalten wird. Ein solches hydrodynamisches Lager nach dem Stand der Technik ist z. B. in der Beschreibung des US-Patentes 4 795 275 beschrieben.

In dem hydrodynamischen Lager des Standes der Technik wirkt während einer relativen Drehung der Welle 30 zur Buchse 31 ein dynamischer Druck auf die dynamischen Druckbereiche 37, 38 und 39. Wenn der Druckausgleich in dem Lager aussetzt, kann die im Lager befindliche Flüssigkeit aus den Dichtungsspalten 40 und 41 zwischen den Seitenflächen 34a und 35a des Flansches und den Innenflächen 33a und 33b der Buchse austreten. Um den Druckausgleich aufrechtzuerhalten, sind die Druckausgleichsdurchlässe 36 so geformt, daß die Flüssigkeit in die Druckausgleichsdurchlässe 36 eingeleitet wird, wodurch die Flüssigkeit am Austreten gehindert wird.

In dem hydrodynamischen Lager des Standes der Technik umfaßt das Lager drei Teile, nämlich die Welle 30, das innere Buchsenteil 32 und das äußere Buchsenteil 33, und dadurch ist eine hohe Achsparallelität zwischen den Teilen erforderlich, so daß es schwierig ist, diese Teile herzustellen und zusammenzufügen. Infolgedessen müssen diese Teile exakt bearbeitet werden, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen. Weil die innere Umfangsfläche des äußeren Buchsenteiles 33 durch eine Zylinderfläche gebildet wird, ist das Austreten der Flüssigkeit trotz des Vorhandensein der Druckausgleichsdurchlässe 36 unvermeidlich.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Lager zu schaffen, welches leicht hergestellt und montiert werden kann, und in welchem ein Austreten der Flüssigkeit verhindert wird.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein hydrodynamisches Lager geschaffen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es in einer ersten Ausführungsform umfaßt: Eine Welle mit zwei radialen Flanschen, welche axial mit einem bestimmten Maß voneinander beabstandet angeordnet sind; eine Buchse, durch welche die Welle hindurchgeht und welche unter Druck zwischen den radialen Flanschen gehalten wird; einen radialen dynamischen Drucklagerbereich, welcher zwischen der Welle und der inneren Umfangsfläche der Buchse gebildet wird; Druckausgleichsdurchlässe, welche in die Buchse und an einer Anzahl von Stellen am Umfang und radial außerhalb der axialen Drucklagerbereiche entsprechend eingeformt sind, und durch welche die Endflächen der Buchse miteinander kommunizieren, wobei die Welle sich relativ zur Buchse dreht und die Buchse durch ein integrales Teil gebildet wird, und die Druckausgleichsdurchlässe durch eine Anzahl von Bohrungen gebildet werden, durch welche die Endflächen der Buchse miteinander kommunizieren, sowie die Flüssigkeit umschließende Teile vorgesehen sind, welche die Seitenflächen der radialen Flansche gegenüberliegend umgeben, und an den Endflächen der Buchse entsprechend fixiert sind, sowie Flüssigkeitsdruckbereiche an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile entsprechend angeformt sind, und die Druckausgleichsdurchlässe in das Innere des Lagers über die Flüssigkeitsdruckbereiche geöffnet sind, und die Flüssigkeitsdruckbereiche die Flüssigkeit zu den Druckausgleichsdurchlässen leiten, wodurch das Austreten von Flüssigkeit in die Atmosphäre unterdrückt wird.

Das erfindungsgemäße hydrodynamische Lager ist in einer zweiten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform benannten Flüssigkeitsdruckbereiche durch konische Flächen gebildet werden, welche an den inneren Flächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile angeformt sind, und welche einen Durchmesser aufweisen, der allmählich vermindert wird, wenn sie sich der zur Atmosphäre gerichteten Seite nähern.

Das hydrodynamische Lager ist in einer dritten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform benannten Flüssigkeitsdruckbereiche durch periphere Absätze gebildet werden, welche an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile angeformt sind und welche im Querschnitt die Form eines Rechteckes aufweisen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
Die Zeichnungen zeigen:
1 ist eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des hydrodynamischen Lagers;
2 ist eine Teilschnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform des hydrodynamischrn Lagers;
3 ist eine Schnittansicht eines hydrodynamischen Lagers des Standes der Technik; und
4 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie X-X in 3 ergibt.
1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers. Das hydrodynamische Lager umfaßt: Eine Welle 1 mit zwei radialen Flanschen 3 und 4, welche axial mit einem bestimmten Maß voneinander beabstandet angeordnet sind; eine Buchse 2, durch welche die Welle 1 hindurchgeht, und welche unter Druck zwischen den radialen Flanschen 3 und 4 gehalten wird; einen radialen dynamischen Drucklagerbereich 5, welcher zwischen der Welle 1 und der inneren Umfangsfläche 2a der Buchse 2 durch Formung dynamischer Drucknuten 6 in der Oberfläche der Welle 1 gebildet wird; axiale dynamische Drucklagerbereiche 7 und 9, welche zwischen den Endflächen 2b und 2c der Buchse 2 und den radialen Flanschen 3 und 4 durch dynamische Drucknuten 8 und 10, die in die Innenflächen 3a und 4a der radialen Flansche 3 und 4 eingeformt sind, entsprechend gebildet werden, wobei die Innenflächen 2a und 4a den Endflächen 2b und 2c, welche sich in einer Richtung rechtwinklig zur axialen Richtung der Buchse 2 erstrecken, gegenüberliegen; sowie Druckausgleichsdurchlässe 11, welche entsprechend in die Buchse 2 und an einer Anzahl von Stellen am Umfang und radial außerhalb der axialen dynamischen Drucklagerbereiche 7 und 9 entsprechend eingeformt sind, und durch welche die Endflächen 2b und 2c der Buchse miteinander kommunizieren. Die Welle 1 dreht sich relativ zur Buchse 2.
Die Buchse 2 wird durch ein integrales Teil gebildet. Die Druckausgleichsdurchlässe 11 werden durch eine Anzahl von Bohrungen gebildet, durch welche die Endflächen 2b und 2c der Buchse 2 miteinander kommunizieren. Periphere Absätze 12 und 13 sind an den Endflächen 2b und 2c der Buchse 2 entsprechend so angeformt, daß sie zur axialen Außenseite vorstehen. Die Flüssigkeit umschließende Teile 14 und 15 sind an den peripheren Absätzen 12 und 13 so fixiert, daß sie die Seitenflächen 3a und 4a der radialen Flansche 3 und 4 gegenüberliegend umgeben und dementsprechend bestimmte Spalten 20 und 21 bilden. Weiterhin sind Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17 an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile 14 und 15 entsprechend angeformt. Die Flüssigkeitsdruckbereiche sind in kommunizierender Weise in das Innere des Lagers geöffnet und leiten die Flüssigkeit zu den Druckausgleichsdurchlässen 11 und unterdrücken dadurch ein Austreten der Flüssigkeit in die Atmosphäre.
Die inneren Zylinderflächen 14a und 15a der die Flüssigkeit umschließenden Teile 14 und 15 sind so angeordnet, daß sie sich in in der Nähe und gegenüberliegend zu den Seitenflächen 3a und 4a der radialen Flansche 3 und 4 der Welle 1 entsprechend befinden. Die Spalten 20 und 21 zwischen diesen Flächen dienen infolge der Oberflächenspannung als die Flüssigkeit abdichtende Bereiche. Im folgenden werden die Spalten 20 und 21 als flüssigkeitsabdichtende Bereiche 20 und 21 bezeichnet.
Die Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17 sind als konische Flächen 18 und 19 gebildet, welche an den inneren Flächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile 14 und 15 angeformt sind, und welche einen Durchmesser aufweisen, der zur Seite der Atmosphäre hin allmählich abnimmt. Wie vorstehend beschrieben, sind die konischen Flächen 18 und 19 in den Positionen angeformt, in denen die Druckausgleichsdurchlässe 11 mit dem Inneren des Lagers in Verbindung stehen. Die konischen Flächen 18 und 19, welche als Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17 dienen, ermöglichen es, daß die Flüssigkeit sicher durch die Druckausgleichsdurchlässe 11 bewegt wird, um den Druckausgleich während der Drehung des Lagers aufrechtzuerhalten. Weiterhin wird die Flüssigkeit in Flüssigkeitshalteräumen 22 und 23, welche durch die konischen Flächen 18 und 19 ge bildet werden, zurückgehalten, und damit wird verhindert, daß Flüssigkeit aus den flüssigkeitsabdichtenden Bereichen 20 und 21 austritt.
Wie in 2 dargestellt ist, können die Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17 als periphere Absätze 24 gebildet werden, welche an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile 14 und 15 angeformt werden können, und welche im Querschnitt die Form eines Rechteckes besitzen. Wie vorstehend beschrieben, sind die peripheren Absätze 24 an den Stellen angeformt, an welchen die Druckausgleichsdurchlässe 11 mit dem Inneren des Lagers kommunizieren. Die peripheren Absätze 24, welche im Querschnitt die Form eines Rechteckes aufweisen, und welche als Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17 dienen, können denselben Effekt erzielen, wie die konischen Flächen 18 und 19. Die peripheren Absätze können leichter hergestellt werden als die konischen Flächen.
In dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lager ist es, weil die Buchse 2 durch ein integrales Teil gebildet wird, nur erforderlich, auf die Achsparallelität zwischen der Welle 1 und der Buchse 2 zu achten. Deshalb kann das erfindungsgemäße hydrodynamische Lager leichter hergestellt und montiert werden als das hydrodynamische Lager des Standes der Technik. Infolge des Vorhandenseins der Flüssigkeitsdruckbereiche 16 und 17, welche in den die Flüssigkeit umschließenden Teilen 14 und 15 gebildet sind, kann die Flüssigkeit darüber hinaus sicher durch die Druckausgleichsdurchlässe 11 bewegt werden, um den Druckausgleich während der Drehung des Lagers aufrechtzuerhalten.

Claims

Hydrodynamisches Lager, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: Eine Welle (1) mit zwei radialen Flanschen (3, 4), welche axial mit einem bestimmten Maß voneinander beabstandet angeordnet sind; eine Buchse (2), durch welche die Welle (1) hindurchgeht, und welche unter Druck zwischen den radialen Flanschen (3, 4) gehalten wird; einen radialen dynamischen Drucklagerbereich (5), welcher zwischen der Welle (1) und einer inneren Umfangsfläche (2a) der Buchse (2) gebildet wird; sowie Druckausgleichsdurchlässe (11), welche entsprechend in die Buchse (2) und an einer Anzahl von Stellen am Umfang und radial außerhalb der axialen dynamischen Drucklagerbereiche (7, 9) entsprechend eingeformt sind, und durch welche Endflächen (2b, 2c) der Buchse (2) miteinander kommunizieren, wobei die Welle (1) sich relativ zur Buchse (2) dreht und die Buchse (2) durch ein integrales Teil gebildet wird, die Druckausgleichsdurchlässe (11) durch eine Anzahl von Bohrungen gebildet werden, durch welche die Endflächen (2b, 2c) der Buchse (2) miteinander kommunizieren, die Flüssigkeit umschließende Teile (14, 15), welche die Seitenflächen (3a, 4a) der radialen Flansche (3, 4) gegenüberliegend umgeben, und an den Endflächen (2b, 2c) der Buchse (2) entsprechend fixiert sind, sowie Flüssigkeitsdruckbereiche (16, 17) an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile (14, 15) entsprechend angeformt sind, und die Druckausgleichsdurchlässe (11) über die Flüssigkeitsdruckbereiche (16, 17) in das Innere des Lagers geöffnet sind, wobei die Flüssigkeitsdruckbereiche (16, 17) die Flüssigkeit zu den Druckausgleichsdurchlässen (11) leiten und dadurch ein Austreten der Flüssigkeit in die Atmosphäre unterdrücken.
Hydrodynamisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdruckbereiche (16, 17) als konische Flächen (18, 19) an den inneren Flächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile (14, 15) angeformt sind, welche einen Durchmesser aufweisen, der zur Seite der Atmosphäre hin allmählich abnimmt.
Hydrodynamisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdruckbereiche (16, 17) als periphere Absätze (24) ge bildet sind, welche an den Innenflächen der die Flüssigkeit umschließenden Teile (14, 15) angeformt sind, und welche im Querschnitt die Form eines Rechteckes besitzen.