CH401598A - Wellenlager - Google Patents

Description

  Wellenlager    Die     Erfindung    bezieht sich auf sich     selbstein-          stellende        Wellenlager,    bei denen eine     beträchtliche          Schrägstellung    der sich drehenden Welle gegenüber  dem Lager vorhanden sein oder auftreten kann und  ein zuverlässiger und     zu-friedenstellender        Betrieb    des  Lageras     gewährleistet    sein russ.

      Die     Erfindung        betrifft    ein Wellenlager mit einer  Lagerschale und     einem        diaselbe        umgebenden    Stütz  organ,     woben.    die     Lagerschale    eine äussere ringförmige       Oberfläche    aufweist, welche im     Querschnitt    konvex  ist, während das Stützorgan eine innere Oberfläche  aufweist,     welche    der     genannten,    äusseren Fläche     ge-          genüberliegt,

      im Abstand von dieser     angeordnet    und  im     Querschnitt    konkav ist, mit     mindestens    zwei  Schraubenfedern, die sich im Raum zwischen den       beiden    Oberflächen befinden, wobei sich ihre     Achsren     in     Umfangsrichtung    der Lagerschalen erstrecken und  die mit den     beidle:

  n        Oberflächen    in     Eingriff    stehen, um  die Lagerschale auf dem     Stützorgan    zu     halten,    da  durch     gekennzeichnet,        dass        die        Schraubenfedern    bieg  sam sind und sich um ihre Achsen verdrehen,     wenn     sie, bei einer     Relativbewegung    zwischen Lagerschale  und     Stützorgan,    auf den     gemannten    Flächen abrollen,

    so     dass    die     Lagerschale    sich     gegenüber    dem     Stütz-          organ        ausrichten    kann, wobei diese Oberflächen im  Querschnitt annähernd parallel zueinander sind und  wobei diese Oberflächen an ihren axialen Enden näher  beisammen     sind        als    in ihrem mittleren Teil, um     eine     wachsende     Rückstellkraft    zu erzeugen,

   wenn die Fe  der sich um ihre Achsen     abrollen.       Der Mittelpunkt     der    axialen Wölbung kann vor  zugsweise in jedem axialen Abschnitt der ringförmi  gen Oberfläche der Lagerschale weiter von dem ent  sprechenden     Abschnitt    der ringförmigen     Oberfläche       des Stützorgans entfernt sein als der     Mittelpunkt    der       axialen        Wölbung   <B>des</B> entsprechenden     Abschnittes.     



  Die     Schraubenfedern        kön@ne@n    so angeordnet sein,  dass die     Kräfte,    welche bei einer     Schrägstellung    der       Welle        gegenüber    dem Lager auftreten, zu einer ent  sprechenden     Auslenkung    des Lagers in Richtung der       Schrägstellung    führen, was durch     Abrollen    der  Schraubenfedern auf     den    Führungen ermöglicht wer  den kann.  



  Die     Stützflächen        können    im axialen Querschnitt  so geformte sein, dass sie     dlie    Bewegung     und        Aus-          biegung    der     Schraubenfedern        beeinflussen        kö        nen,     wodurch eine entsprechende Anpassung an die       Schrägstellung    bei     einem        Mintimum    an inneren Kräf  ten     gewährleistet    ist,

   so     @dass        eine    wachsende     Rück-          stellkraft    mit wachsender     Schrägsuellung    geschaffen  wird.  



  Die     Schraubenfedlexn        können    so     geformt    und so  bemessen sein, dass sie zusätzlich zu den oben er  wähnten     Aufgaben:    die     Lagerkräfte    aufnehmen kön  nen.  



  Die Anordnung     kann    konzentrisch     und,    symme  trisch sein, so     d'ass    sich das Lager an eine Schräg  stellung der     Welle    in jeder Richtung anpassen     kann.     



       Ein        Ausführungsbeispiel    des     erfindungsgemässen     Lagers ist im folgenden     anhand    der     beigefügten          Zvichnung    ausführlich     beschmieben.    In der     Zeichnung     ist     ein        senkrechter        Schnitt    durch eine     bevorzugte          Ausführungsfonrn        dargestellt.     



  Gemäss der     Zeichnung    ist     ein    Lagersockel 1     mit          einem        Lagerdeckel    2 versehen, die in üblicher Weise  durch nicht     dargestellte        Bolzen        miteinander        venbun-          den        sind.     



  Es     sind        Lagerschalenhälften    5 und 6     vorgesehen,,     die     mit        Weissmetall   <I>5a</I>     bzw.    6a ausgelegt sind     und    die           mittels        Kopfschrauben    so miteinander     verbunden     sind, dass eine vollständige, in sich abgeschlossene       Lagerschalenanordnung    gebildet wird. Innerhalb die  ser     Lageranordnung    läuft     eine    Welle, welche sich  gegenüber dem, ortsfesten Lagersockel schräg     stellen     kann.  



       Zwischen    dem Lagersockel 1 und dem Lager  deckel 2 einerseits und der     vollständigen    Lager  schalenanordnung 5, 6 anderseits sind zwei endlose  biegsame Elemente 4 vorgesehen, von     denen    jedes  eine Schraubenfeder aufweist, deren Achsen in Um  fangsrichtung dies Lagers angeordnet sind. Jede  Schraubenfeder ist vollständig um     die        Lagerschalen-          anordnun!g    gewickelt und ihre Enden sind miteinan  der verbunden.  



  Öl     wird        dem,    Lager in     der    üblichen Weise zu  geführt, und die Kammer 10 zwischen der Lager  schalenanordncung und dem Lagersockel und Lager  deckel ist dem     üblichen    Öldruck     ausgesetzt.     



  Es sind Dichtungsringe 7 und 8 aus elastischem  Material vorgesehen, um     Leckverluste    des zugeführ  ten Öles zu verhindern, wobei     diese    Dichtungsringe  genügend elastisch sind, um eine     relative    Schwenk  bewegung zwischen der     Lagerschalenanordnung    und  dem Lagersockel sowie dem Lagerdeckel zu ermög  lichen.  



  Es sind     zwecks        leichterer        Zusammensetzung    in  Hälften ausgebildete     Endplatten    15, 16 vorgesehen,  ferner ist zwischen den Federn 4     ein        Käfigring    17       angeordnet,    um die Federn in .ihrer Lage zu halten  und um in     Verbindung        mit        einem    durch eine  Schraube 18 festgehaltenen Stift 19 in Notfällen die  Last der Welle auf das Lager     aufzunehmen.    Öffnun  gen für die     Ölzufuhr    sind am inneren und äusseren  Laufring bei 20 und, 21 vorgesehen.  



  Um die     erwähnte    Schwenkbewegung zu ermög  lichen, ist ein vorbestimmter radialer Spalt 11 zwi  schen der     Lagerschalenanordnun!g    und dem Lager  sockelvorgesehen.  



  Das Federelement 4 ruht     anfänglich    auf     einer     aussen an der     Lagerschalenanordnung    vorhandenen,  ringförmigen Führungsfläche, deren Profil in axialer       Ebene    wie     dargestellt    konvex     ist.     



  Beim Zusammensetzen der ganzen Lagerschale 5,  6 mit dem Federelement 4 auf     dem;    Sockel 1 und bei  Festschrauben des Deckels 2 mit Hilfe von Schrau  ben, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, zeigt es  sich, dass das     Fedierelement    auf der     Aussenseite    auf  der     inneren    konkaven Führungsfläche. 13 abgestützt  ist, welche im Sockel 1 und im Deckel 2 vorgesehen  ist.

       Der    Mittelpunkt x der Wölbung der     Führungs-          fläche    12 in     einer    axialen Ebene ist weiter von der  Fläche 12 entfernt, als der Abstand zwischen der  äusseren     Führungsfläche    13 und ihrem Wölbungs  mittelpunkt     x1    gross ist.  



  Wie     dargestellt,    ist die Führungsfläche 12     ein    Teil  einer Kugelfläche, deren     Mittelpunkt    x sich auf der  Lagerachse befindet. Der Mittelpunkt der     axialen     Wölbung     des    Teiles der Führungsfläche 13     in    der  axialen Ebene befindet sich an der Stelle     x1.       Infolge der Tatsache,

   dass der Unterschied! zwi  schen den maximalen Durchmessern der Führungs  fläche 13     und    der Führungsfläche 12 etwas     kleiner     ist als der doppelte     Aussendurchmesser    der Feder  elemente 4 im     Axialschnitt    des     genannten        Elementces     im entspannten Zustand:, bewirkt das Festschrauben  des Deckels 2 eine radiale     Kompression    im Feder  element, wodurch dieses im Querschnitt eine ellipti  sche Form erhält.

      Die radiale     Steifigkeit    der     Lagerschalenanordnung     relativ zum Lagersockel ergibt sich somit aus dem  mittleren Durchmesser des Federelementes 4, aus der  gesamten Anzahl Windungen, aus dem Drahtdurch  messer und, aus :den elastischen     Eigenschaften    des  Materials, aus denen der Draht hergestellt ist.  



  Wenn eine:     Schrägstellung    zwischen der nicht       dergestellben    Welle     und    dem Sockel 1 mit dem  Deckel 2     auftritt,    so bewirkt dies eine Schrägstellung  der     Lagerschalenanordnung        gegenüber    dem Sockel 1,  in dem sich das Federelement um seine Schrauben  achse sowie in Richtung seiner     Torusachse    relativ zu  und zwischen den Führungsflächen 12 und 13 ab  rollt.  



  Diese     A'broll'bewegung    ist nicht gleichmässig am       ganzen    Umfang der Feder 4, sondern     ändert    sich  von Null an Stellen an der     Schrägstellungsachse    bis  zum Maximum in entgegengesetzter Richtung an       anderen    Stellen., zunehmend zwischen den Stellen  ohne     Abrollbewegung.    Diese unterschiedliche Be  wegung     erzeugt    eine     Rückstell'kraft.     



  Durch passende     Ausbildung    der axialen Profile       dieser        Führungsflächen    12 und 13 können zu  sätzliche Zunahmen oder Abnahmen in der     radialen     Kompression des Federelementes während der  Schrägstellung der     Lagerschalenanordnung    gegenüber  dem Lagersockel bewirkt werden, wodurch Rück  stellkräfte erzeugt werden, welche sich. in     vorbe-          stimmbe!r    Weise ändern, wenn die     Lagerschalenan-          ordhun@g    von ihrer richtigen Stellung in .ihre maximale       Schrägseellung    bewegt     wird.     



  Wie in der     Zeichnung        dargestellt    ist,     konver-          gieren!    die 'beiden Führungsflächen 12 und 13 in  axialer Richtung von der Mitte     ausgehend,    so     d!ass          diese        Abrollbewe,gung    der     Federelemente    4 eine  leichte Klemmwirkung auf die Feder ausübt, wo  durch     eine        Rückstellkraft    erzeugt wird, die- von der  Grösse     :der    Schrägstellung der Welle und der Lager  schale gegenüber dem Sockel abhängig ist.  



  Die     dargestellten    Federn besitzen     maximalen          Wicklungsdurchmesser        dm    Hinblick auf den     abgewin-          kelben    Spalt     zwischen    den     gegenü'berlie'genden    Füh  rungsflächen.

   Die     Steifigkeit,        :d.    h. der Zusammen  hang zwischen Belastung     und        Auslenkung    sowohl  in Radial- als auch in Umfangsrichtung ist durch       denn        anfänglichen    radialen Druck auf die     Federn          während,    des Zusammenbaues     bestimmt    und durch  den Durchmesser des die     Federn        bildenden        Drahtes;

            diese        Federm        werden    so gewählt, dass sie die     ge-          ringste        Steifigkeit    gegen     Verdrehung        besitzen,    die      sich mit     genügender    Abstützung der radialen Lager  belastung vereinbaren lässt.  



  Durch     eine    Kombination von anfänglicher ra  dialer     Ausbie:gung    dies     elastischen        Elementes        oder    der  elastischen     Elemente    und durch Steuerung     dier    wei  teren     Ausbiegung    und der weiteren Bewegung     durch     entsprechende     Formung    der     Führungsflächen    ist es  möglich,     Schrägstellungskräfte    in den Federn auf  zunehmen,

   welche trotz genügender     Steifigkeit    zum  Abstützen einer     beträchtlichen    Lagerbelastung hin  reichend biegsam sind, um beim     vollständigen    Aus  biegen keinen übermässigen Betrag an innerer Ener  gie     aufzuspeichern.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wellenlager mit einer Lagerschale und einem dieselbe umgebenden Stützorgan, wobei die Lager- schale eine äussere ringförmige Oberfläche aufweist, welche im Querschnitt konvex ist, während das Stütz organ eine, innere Oberfläche aufweist, welche der genannten äusseren Fläche gegenüberliegt, im<B>Ab-</B> stand von dieser angeordnet und irrt Querschnitt konkav ist,

   mit mindestens zwei Schraubenfedern., die sich im Raum zwischen den beiden Oberflächen befinden., wobei sich ihre Achsen in Umfangsrich tung dien Lagerschale erstrecken und die mit dien beiden Oberflächen in Eingriff stehen, um die Lager schale auf dem Stützorgan zu halten, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schraubenfedern biegsam sind und sich um ihre Achsen verdrehen, wenn sie, bei einer Relativbewegung zwischen.

   Lagerschale und Stützorgan, -auf dien genannten Flächen abrollen, so d'ass die Lagerschale sich gegenüber dem Stützorgan ausrichten kann, wobei diese Oberflächen im Quer- schnitt annähernd parallel zueinander sind und wobei diese Oberflächen an ihren axialen Enden: näher bei sammen sind als in ihrem mäulem Teil, um eine wachsende Rückstellkraft zu erzeugen, wenn die Fe dern sich um ihre Achsen abrollen.

   UNTERANSPRüCHE 1. Wellenlager nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Mittelpunkt der axialen Wöl bung in: jedem axialen Abschnitt der ringförmigen Oberfläche der Lagerschale weiter von dem ent sprechenden. Abschnitt der ringförmigen Oberfläche dies Stützorgans entfernt ist als der Mittelpunkt der axialen Wölbung des entsprechenden Abschnittes. 2.

   Wellenlager nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass :die Schraubenfedern sich rund, um die Lagerschale als ein Ring erstrecken, wobei die beiden Enden jeder Feder miteinander verbunden sind. 3.

   Wellenlager nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Käfigring im axialen Raum zwischen. den Federn vorgesehen ist, um sie im Ab stand , voneinander zu halten und um als Stütze für die Lagerschale zu dienen, falls eine der Federn aus- fällt. 4.

   Wellenlager nach Patentanspruch, gekennzeich net durch Dichtungs.rin:ge aus elastischem Material, um Leckverluste des Öles zu verhindern, das dem ringförmigen Spalt zugeführt wird, und die genregend elastisch sind, um eine relative Schwenkbewegung zwischen Lagerschale und Stützorgan zu ermöglichen.