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Axialdrucklager für mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Wellen Die
Erfindung bezieht sich auf Axialdrucklager [thrust bearingsj zwischen eine Relativdrehung
zueinander ausführenden Wellen und dafür vorgesehenen Gehäuseteilen, und sie betrifft
insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Wellen mit relativ kleinem Durchmesser
und solche für eine Drehung mit sehr höhen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen, z.
B. in der Größenordnung von 100 000 U/min.
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Ein Axialdrucklager, bei welchem ein unmittelbares Zusammenwirken
zwischen zwei ebenen Lagerflächen awftritt, ist nicht für hohe Drehgeschwindigkeiten
brauchbar, und zwar wegen der außerordentlich großen Reibungskräfte, welche bei
diesen hohen Geschwindigkeiten auftreten. Überdies läßt ein solches Lager nicht
einen ausreichenden Freiheitsgräd für Relativschwenkbewegungen oder -verkantbewegungen
von Welle und Gehäuseteil zu. Lager, welche Teilkugelflächen in Form von unmittelbar
zusammenwirkenden Lageroberflächen haben., um dadurch ein axiales Schwenken zuzulassen,
sind bekannt; die Reibungskräfte, welche bei 'hohen Geschwindigkeiten oder bei einer
hohen axialen Schubkraft auftreten, werden dabei aber unzulässig groß und rufen
eine Überhitzung bzw. Überwärmung und ein Fressen des Lagers hervor. Zu Schmierzwecken
werden gewöhnlich Nuten oder Stufen zwischen den unmittelbar sich beeinflussenden
Lagerflächen vorgesehen; wenn aber der Wellendlurchmesser ein sehr kleiner ist,
dann ist es sehr schwierig, ein genaues Fluch, ten der beiden Schubkraft-Stirnflächen
beizubehalten:, und als Folge davon sind ihre Lagerkräfte nur sehr klein, und ihre
Zuverlässigkeit ist häufig nicht ausreichend. Ein Lager der sogenannten Michell-Bauart,
bei welchem einzelne Schwenkblocks in Umfangsrichtund rund um das Lager verteilt
vorgesehen sind, beseitigt in einem gewissen Ausmaß diese Schwierigkeiten; jedoch
ist es unpraktisch, ein Michell-Lager für kleine Wellendurchmesser heraustellen.
Daher bezweckt die Erfindung die Schaffung von Axialdrucklagern, insbesondere solchen
für Wellen mit kleinem Durchmesser und hohen Drehzahlen, welche größere Belastungen
als ähnliche Lager aushalten können, welche unmittelbar zusammenwirkende Lagerflächen
aufweisen und bei welchen ein Freiheitsgrad für eine relative Schwenkbewegung von
Welle und Gehäuse vorhanden ist.
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Die Erfindung besteht daher in erster Linie darin, daß ein Axialdrucklager
der bezeichneten Art sich zusammensetzt aus einem die Gleitfläche bildenden Ring
bzw. Bundteilstück, welcher bzw. welches die Welle frei umgibt und einen Schlitz
aufweist, in den ein mit der Welle lose verbundener, auswechselbarer Feder-bzw.
Keilbauteil derart eingreift, daß der Ring bzw. das Teilstück gezwungen ist, sich
mit der Welle zu drehen, wobei der Feder- oder Keilbauteil einen mit Abstand von
den Lagerflächen in der Axialrichtung der Welle vorgesehenen Vorsprung aufweist,
um den als. Drehpunkt ein begrenztes Verschwenken oder Schrägstellen der Welle relativ
zum Gehäuse miöglich ist.
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Zweckmäßig ist der Feder- oder Keilbauteil durch eine Querbohrung
oder ein -loch in der Welleneinrichtung hindurchgeführt, wobei jedes Ende des Feder-oder
Keilbauteiles aus der Bohrung herausragt und sich in einen Schlitz im Ring einlegt
und der Vorsprung an einer Wand der Bohrung in der Welleneinrichtung anliegt.
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Der Feder- oder-- Keilbauteil. ist als ein im wesentlichen zylindrisch
ausgebildeter Stift ausgebildet, welcher den Vorsprung an einer Zwischenstelle in
bezug auf seine Längenabmessung aufweist.
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Der Feder- oder Keilbauteil kann auch blattförmig ausgebildet sein,
wobei der Vorsprung an einer Zwischenstelle in bezug auf die Längenabmessung seiner
einen Längskante vorgesehen ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein auswechselbares Endstück
an einem. Ende der Welle befestigt, das von dem Ring umgeben ist. Dabei ist das
Endstück in der Form eines Stutzens ausgebildet, welcher an, die Welle angeschraubt
ist, und eine Sicherungsvorrichtung ist in Wirkverbindung zwischen dem Stutzen und
der Welle vorgesehen.
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Die Sicherungsvorrichtung kann aus Drehstiften bestehen, welche in
axialen Nuten sitzen, die rund um
den Umfang des Stutzens verteilt
angeordnet sind und sich in entsprechende Löcher oder Bohrungen in der End- oder
Stirnfläche der Welle hinein erstrecken, wobei die freien Enden der Drehstifte unter
rechtem Winkel abgebogen sind, wenn das Lager zusammengefügt ist, und sich in diametral
angeordnete Schlitze in derjenigen Endfläche des Stutzens, welche der Welle abgewandt
ist, hineinlegen.
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Schließlich kann das Endstück einen in radialer Richtung davon vorstehenden
Ring aufweisen, welcher in einer Zwischenlage in bezug auf die Länge des Teilstückes
angeordnet ist und .durch den Ring bzw. das Bundstück hindurchführt, wobei der vorerwähnte
Ring die in radialer Richtung innere Wand des Ringes bzw. Bundteilstückes berührt
bzw. an dieser anliegt.
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Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, und
zwar zeigt Fig. 1 eine Axialschnittdarstellung eines Lagers gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht das Lagers nach Fig. 1, in Richtung des
Pfeiles 2 gesehen, Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Lager gemäß einer zweiten
Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 4 in Fig. 3, während
Fig. 5 eine Seitenansicht, in Richtung des Pfeiles 5 in Fig. 3 gesehen, wiedergibt.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung, welche in den Fig. 1 und
2 dargestellt ist, weist eine Welle 12 auf, welche in einer Buchse 13 gehalten ist,
die dicht bzw. genau eingepaßt im Gehäuse 14 sitzt. Die Welle sitzt innerhalb der
Buchse mit einem gewissen Freiheitsgrad, um dadurch eine Verkant- oder Schwenkbewegung
der Welle relativ zur Buchse zuzulassen. Um die Welle herum ist eine Lagerplatte
in der Form eines mit Lose bzw. Spiel passenden Ringes 15 vorgesehen, welcher eine
Lagerfläche aufweist, die mit einer weiteren Lagerfläche auf der Buchse zusammenwirkt.
Die beiden Lagerflächen können genutet oder abgestuft ausgebildet sein, um dadurch
die Schmierung zu erleichtern oder zu verbessern. Schmiereinrichtungen sind vorgesehen,
jedoch nicht dargestellt. Der Ring 15 sitzt auf der Welle, derart, daß er sich zusammen
mit dieser dreht, und wird über einen Stift 16 gehalten, welcher mit Lose bzw. Spiel
in einem Durchlaß 17 in der Welle sitzt, wobei die Enden des Stiftes in einen. Schlitz
18 im Ring 15 vorragen. In der Mitte des Stiftes ist ein verbreitertes Teilstück
oder eine Ausweitung 19 vorgesehen, welche eine gerundete Fläche für das Zusammenwirken
mit der Wandung des Durchlasses 17 aufweist. Jedes Schwenken der Welle relativ zum
Gehäuse wirkt sich an der Kontaktstelle des Ansatzes 19 und der Welle aus. Um das
Lager zusammenzubauen oder auseinanderzunehmen, wird die Welle in Achsrichtung von
dem. Gehäuse abgezogen, um danach den Stift 16 aus dem Schlitz 18 herausnehmen zu
können. Der Stift 16 wird dann aus dem Durchlaß 17 herausgezogen. Wenn die axiale
Belastung, die auf das Lager einwirkt, für einen Stift zu groß ist, dann kann auch
eine blattförmige Feder (Nutenkeil) [blade-shaped key] an Stelle eines Stiftes zur
Anwendung kommen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Fig. 3 bis
5 dargestellt ist, weist eine Welle 20 auf, welche in einer Buchse 21 läuft, welche
ihrerseits fest in einem Gehäuse 22 sitzt. An. das Ende der Welle ist ein Endstück
in Form eines Stutzens 24 mit einem Durchlaß 25 angeschraubt. Das Endstück kann
alternativ auch in Form einer Mutter ausgebildet sein. Gegen die End- oder Stirnfläche
der Buchse legt sich eine Lagerplatte in der Form eines Ringes 26, der ebenfalls
einen Durchlaß 27 aufweist, sowie in seiner Außenfläche einen Schlitz 28. Der Ring
26 sitzt lose auf dem Stutzen 24, mit Ausnahme einer Verbreiterung 23 in der Form
eines in einem Stück ausgebildeten Ringstückes, das in einer Zwischenstellung in
bezug auf die Länge des Kopfes des Stutzens ausgebildet bzw. angeformt ist. Der
Ring 26 ist zur Ausführung einer Drehung zusammen mit dem Stutzen über eine blattförmige
Feder 29 gekuppelt, welche durch den Durchlaß im Stutzen hindurchfährt und an seinen
Enden im Schlitz 28 sitzt. Die Feder weist einen gerundeten Vorsprung 30, auf, welcher
sich gegen die Wandung des Durchlasses 27 abstützt. Jede Schwenkbewegung der Welle
relativ zum Gehäuse tritt an der Kontaktstelle des Vorsprunges 30 und des Stutzens
auf und erfolgt außerdem um die Ebene der Kontaktberührung der Verbreiterung 23
(s. Fig. 4) mit dem Ring 26. Diese letzte Kontaktebene ist ungefähr auf halbem Wege
zwischen der Lagerfläche zwischen Ring und Buchse und der Kontaktstelle zwischen
dem Vorsprung 30 und dem Stutzen gelegen. Die Verbreiterung 23 verhindert Exzentrizität
und Taumelbewegung im Lager. Um die Beanspruchungskonzentration zwischen der Feder
29 und dem Boden des Schlitzes 28 im Ring herabzusetzen, ist der Schlitz gerundet
ausgeführt. Das kann dadurch. erreicht werden, daß der Ring geschlitzt wird und
daraufhin der Durchlaß 27 angebohrt wird. Um das Lager zusammenzubauen., wird der
Ring an seiner Stelle auf der Buchse angeordnet, und dann wird der Stutzen, und
zwar mit der Feder bereits in der richtigen Lage im Durchlaß 25, auf die Welle aufgeschraubt,
und die Enden der Feder werden in den Schlitz 28 eingesetzt. Der Stutzen muß dann
mit der Welle verriegelt bzw. gesichert werden. Dies wird dadurch erreichst, daß
Drahtstifte 31 in Umfangsrichtung verteilt in vorgesehene Schlitze oder Löcher eingebracht
werden, welche sich in Achsrichtung es Stutzenkopfes erstrecken, und daß die Vorderenden
der Drahtstifte in Löcher 33 in der End- oder Stirnfläche der Welle eingesteckt
werden. Die freien Enden der Drahtstifte werden dann unter rechten Winkeln, in diametral
verlaufende Schlitze 34 hinein, umgebogen. Diese Lagerausführungsform weist einen
Vorteil .gegenüber der ersteren Ausführungsform auf, indem nämlich die Wellen nicht
axial zum Gehäuse bewegt zu werden brauchen, wenn das Lager zusammengebaut oder
auseinandergenommen werden soll.