DE1056431B - Federnde Aufhaengung fuer axial bewegliche, zylindrische Lager - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine federnde Aufhängung für axial bewegliche, zylindrische Lager, derenLagerbüchse an der sie gleichachsig mit Abstand umschließenden Öffnung einer Grundplatte mit Federn aufgehängt ist.

Bei derartigen Lagern ist es bekannt, die Lagerbüchse mit der sie tragenden Grundplatte durch zwei Sätze von Schraubenfedern zu verbinden, die in kegelförmiger Anordnung zu beiden Seiten der Grundplatte liegen, mit ihren inneren Enden am öffnungsrand der Grundplatte und mit ihren äußeren Enden, in ihrer kegelförmigen Anordnung nach außen verjüngt zulaufend, an Halteringen kleineren Durchmessers anzubringen, die zusammen mit äußeren, radial über die öffnung der Grundplatte hervorstehenden Anschlagplatten an den Enden der Lagerbüchse befestigt sind. Die Federn liegen dabei mit ihren Achsen in Ebenen, die durch die Achse der Lagerbüchse verlaufen, so daß die Federachsen in der Richtung von Mantellinien der durch die kegelige Anordnung der Federn bestimmten Kegelflächen liegen. Demgemäß liegen auch die Befestigungsstellen der inneren Federenden an dem Öffnungsrand der Grundplatte den äußeren Befestigungsstellen der Federn an den auf den Enden der Lagerbüchse sitzenden Halteringen in durch die Achse der Lagerbüchse verlaufenden Radialebenen, also in Umfangsrichtung unversetzt gegenüber. Es ist weiterhin bekannt, zur Erzielung einer Schwingungsdämpfung für derartige Federsysteme auf der Lagerbüchse in dem von den Federsätzen umschlossenen Raum einen die Lagerbüchse bundartig umschließenden Ansatz oder axial verschiebbare, durch eine Feder axial auswärts gedrückte Scheiben oder büchsenartige Hohlkörper anzuordnen, die sich von innen her gegen die zur Aufhängung der Lagerbüchse dienenden Federn legen und ihre freie Beweglichkeit beeinträchtigen. TJm die Federdämpfung zu verstärken, hat man auch vorgeschlagen, die zur Aufhängung der Lagerbüchse dienenden Schraubenfedern mit eng anliegenden Mantelhülsen oder federnden Einsatzhülsen zu versehen. Diese Dämpfungsmittel haben aber den Nachteil, daß sie die Axialbeweglichkeit der Lagerbüchse in ihrem Aufhängesystem beeinträchtigen und bei starken Axialbewegungen der Lagerbüchse zu einer Verklemmung der Federn zwischen der Lagerbüchse und dem Öffnungsrand der sie umschließenden Grundplatte führen können.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu beseitigen und in anderer Weise eine wirksame Dämpfung der Schwingungen derartiger Lager zu erreichen, wobei diese Dämpfung gegebenenfalls zusätzlich zu den bekannten Maßnahmen für die Dämpfung der Federschwingungen verwendet werden kann.

Federnde Aufhängung
für axial bewegliche, zylindrische Lager

Anmelder:
A. Wells & Company Limited,
London,

und United-Carr Fastener Corporation,
Cambridge, Mass. (V.StA.)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinliausen₁ Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 22. November 1955

William Fleming Wingard, Newtonville₁ Mass.,
und Raymond Arthur Gosselin, Cambridge, Mass.
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Diese anderweitige Dämpfung soll dadurch vermittelt werden, daß das Lager mit Hilfe der für seine Aufhängung verwendeten Federn bei seinen Axialschwingungen ein jedem Federsatz auf der Lagerbüchse zugeordnetes, drehbar gelagertes Glied antreibt, das einen die freie Beweglichkeit der Federn vermindernden Reibungswiderstand aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Halteringe an den Enden der Lagerbüchse mit Reibung drehbar gelagert und die Federn bei unbelastetem Lager schräg zu den Mantellinien der Kegelflächen, und zwar für die beiden Federsätze gegensinnig, angeordnet sind. Die Federn sollen dabei in der Grundstellung des Lagers entspannt sein.

Diese Anordnung bringt es mit sich, daß bei den Axialverstellungen der Lagerbüchse ein Antrieb auf die an der Lagerbüchse mit Reibung drehbar gelagerten Halteringe der Federn übertragen wird:

Bewegt sich die Lagerbüchse relativ zu der Grundplatte, so werden die Federn des einen Federsatzes gedehnt, wobei jede Feder das Bestreben hat, sich in eine durch die Achse der Federbüchse gehende Ebene einzustellen. Dies kann geschehen, indem sich der Haltering, mit dem diese Federn an der Lagerbüchse befestigt sind, auf der Lagerbüchse dreht, was jedoch nur unter Überwindung seiner Reibung erfolgen kann.

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Die Federn des anderen Federsatzes suchen sich in die Ebene der zentralen öffnung der Grundplatte einzustellen. Dies kann aber nur zusammen mit einer Drehung des anderen Halteringes geschehen, mit dem diese Federn an der Lagerbuchse befestigt sind, was wiederum nur unter Überwindung der Reibung des Halteringes erfolgen kann. Außerdem legen sich diese Federn seitlich gegeneinander und reiben sich dabei aneinander. Durch diese unterschiedlichen Reibungen wird eine wirksame Dämpfung der Federschwingungen erzielt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Dratifsicht auf ein elastisches Lager,

Fig. 2 die gleiche Draufsicht, jedoch bei teilweise weggeschnittener oberer Anschlagplatte,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Lagers,

Fig. 4 einen senkrechten Teilschnitt durch das Lager nach der Linie 4-4 in Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen der Halteringe für die Federn,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Haltering nach der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine Teildraufsicht auf das Lager bei abgenommener oberer Anschlagplatte in überlastetem Zustand in noch größerem Maßstab,

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 4 durch das überlastete Lager nach der Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine der in diesem Lager verwendeten Federn,

Fig. 10 und 11 Ansichten dieser Feder von zwei Seiten,

Fig. 12 eine Ansicht einer der verwendeten Federn in unbelastetem Zustand,

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des elastischen Lagers,

Fig. 14 eine Seitenansicht dieses Lagers,

Fig. 15 einen Teilschnitt durch das Lager nach der Linie 15-15 in Fig_i 13 und 14,

Fig. 16 einen waagerechten Teilschnitt durch das Lager nach der Linie 16-16- in Fig. 15 und

Fig. 17 bis 22 Diagramme zur Kennzeichnung der Arbeitsweise der Lager. ^Λ

Das in Fig. 1 bis 12 dargestellte elastische Lager weist eine aus Metall bestehende Grundplatte 12 mit einer zentralen Öffnung 14 und Löchern 16 in den Ecken auf. Der Rand der zentralen Öffnung wird durch Zähne 18 gebildet, durch die das Federsystem 20 gehalten wird. Rechtwinklig zu der Grundplatte 12 erstreckt sich durch die zentrale öffnung 14 eine Lagerbüchse 22, in deren Bohrung 24 ein nicht dargestellter Lagerzapfen der zu lagernden Vorrichtung oder Maschine eingesetzt wird. Bei unbelastetem Lager wird diese Büchse durch das Federsystem 20 in der Mitte der öffnung gehalten.

An den beiden Enden der Büchse 22 sind nachgiebige Anschlagplatten 26 befestigt, die vorzugsweise aus Federstahl bestehen. Sie weisen, wie Fig. 1 bis 4 erkennen lassen, vier radial nach außen gerichtete Federarmpaare auf, die den Rand der zentralen öffnung 14 der Grundplatte überragen. Jedes Paar besteht aus einem schmaleren Federarm 28 und einem breiteren Federarm 30. Der schmalere Federarm ist zur Grundplatte 12 hin durchgebogen, so daß ~ das Ende schräg nach außen von der Grundplatte weg zeigt, während der breitere Federarm sich gerade nach außen erstreckt. Die "schmaleren Federarme 28 dienen für besonders starke "Stöße als nachgiebige Anschläge.

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An der Innenfläche der Anschlagplatten 26 befinden sich an den Enden der Büchse 22 Halteringe 32. Diese Ringe sind mit auswärts gerichteten Nasen 34 versehen, die um einen Drahtring 36 herumgebogen sind. Die Halteringe 32 sind auf der Büchse mit Reibung drehbar - gelagef t.

Das Federsystem 20 besteht aus zwei Zugfedersätzen 38 und 40. Die einzelnen Federn 52 sind mit dem einen Ende an dem Drahtring 36 der betreffenden Seite des Lagers und mit dem anderen Ende an einem Drahtring 42 befestigt, der zwischen den abwechselnd paarweise nach oben und nach unten gebogenen Zähnen 18 des Randes der zentralen öffnung 14 gehalten ist. Bei dieser Anordnung liegen die einzelnen Federn der Federsätze 38 bzw. 40 bei unbelastetem Lager auf den Mantelflächen zweier gedachter Kegel, deren Grundflächen in der Grundplatte und deren Spitzen in der Achse der Büchse 22 liegen.

In dem Ringraum zwischen der Büchse und den Federn befindet sich eine Dämpfungsvorrichtung 44 aus zwei flachen Ringen 46 und 48 und einer dazwischenliegenden Schraubenfeder 50, die die Ringe mit ihren äußeren Kanten gegen die Federsätze 38 und 40 drückt.

- Die einzelnen Federn 52 des Federsystems 20 verjüngen sich nach den Enden, und ihre Endschleifen 54 und 56 sind in verschiedener Weise angeordnet, wie dies Fig. 9 bis 12 zeigen, und zwar liegt die Schleife 54 seitlich der Federwindungen und nicht wesentlich abweichend von der Ebene der letzten Windung, während die Endschleife 56 etwa senkrecht zu den Federwindungen steht. Diese Endschleife umgreift den an dem Haltering 32 vorgesehenen Drahtring 36, während die Schleife 54 den am Außenrand der zentralen öffnung 14 vorgesehenen Drahtring 42 umgreift. In unbelastetem Zustand des Lagers berührt die Schleife 56 den Drahtring 36 in den Punkten 60 und 62 (Fig. 12). Der Druck der Dämpfungsvorrichtung 44 bewirkt eine schwache Durchbiegung der Federn 52, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist.

In unbelastetem Zustand des Lagers befinden sich die Achsen der Federn 52 der beiden Federsätze 38 und 40 unter dem gleichen Winkel zu der Grundplatte 12 und zur Achse der Büchse 22.

Die Lager gemäß der Erfindung können einzeln oder zu zweit oder in größeren Gruppen vorgesehen werden, je nach der Größe der zu lagernden Vorrichtung oder Maschine. Die Stärke der Federn wird so gewählt, daß unter statischer Belastung der eine Federsatz leicht gespannt ist. Tritt in der Richtung der Achse der Büchse 22 eine Überlast auf, beispielsweise eine drei- oder viermal so große Last, wie sie normalerweise für das Lager vorgesehen ist, so wird die Büchse 22 in der Öffnung 14 so verlagert, daß die obere Anschlagplatte 26 fast mit der Grundplatte 12 in Berührung kommt, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Hierdurch ergibt sich eine beträchtliche Streckung der Federn des unteren Federsatzes 40, während die Federn des oberen'Federsatzes 38 etwa in der Ebene der Grundplatte 12 liegen. Dies hat zur Folge, daß diese Federn stark nach außen durchgebogen werden, wie dies Fig. 7' erkennen läßt," und außerdem etwas nach Unten, wie dies Fig. 8 zeigt. Die Länge der Federn ist dabei so gewählt, daß der Haltering 32 auf der Büchse 22 etwas gedreht' wird. Außerdem kommen die benachbarten Federn miteinander in Berührung.

Die Dämpfungswirkung''des Lagers ergibt sich aus den Reibungskräften, die dadurch entstehen, daß bei einer Belastung des Lagers, durch die die Federn des

Claims (1)

1. einen Federsatzes in die Ebene der Grundplatte 12 gedrückt werden, sich der Abstand zwischen den Befestigungsstellen dieser Federn an der Grundplatte und dem Haltering 32 verringert. Da sich die Federn aber nicht zusammendrücken lassen, muß sich der Befestigungsring auf der Büchse 22 drehen, was nicht ohne Reibungsverluste geschehen kann. Weitere Reibung entsteht dadurch, daß die benachbarten Federn dieses Federsatzes bei einer bestimmten Zusammendrückung des Lagers miteinander in Berührung kornmen. Schließlich ergeben sich auch Reibungsverluste zwischen den Federn und der Dämpfungsvorrichtung 44.

   Bei dem in Fig. 13 bis 16 dargestellten Lager bestehen die beiden Federsätze 38 und 40 nicht aus acht, sondern nur aus je sechs Federn 52, so daß der Abstand zwischen den benachbarten Federn größer ist. Ihr Windungsdurchmesser ist aber größer.

   Gleiche Teile sind bei dieser Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie bei dem bereits beschriebenen Lager. Eine Beschreibung dieser Teile erübrigt sich daher. Dieses Lager ist mit etwas anders ausgebildeten Anschlagplatten versehen. An jedem Ende der Büchse 22 befindet sich hier eine verhältnismäßig kräftige Anschlagplatte 64 mit vier Armen 66. Innerhalb dieser Anschlagplatten befindet sich je eine elastischere Anschlagplatte 68 mit nachgiebigen Armen 70, die nach innen durchgebogen sind, so daß ihr Ende schräg nach außen von der Grundplatte weg zeigt. Die elastischeren Anschlagplatten 68 nehmen gegebenenfalls auftretende härtere Stöße weicher auf, als dies die festeren ebenen Anschlagplatten 64 tun würden.

   Auch die Dämpfungsvorrichtung 72 ist bei dieser Ausführungsform abgeändert. Sie besteht aus zwei tassenförmigen Ringen 74, 76, die zur Erzielung einer guten Nachgiebigkeit geschlitzt sein können. Zwischen den beiden Ringen befindet sich auch hier eine Schraubenfeder 78, die sich unter Zwischenschaltung von Unterlegscheiben 80 bzw. 82 von innen gegen die tassenförmigen Ringe anlegt und diese mit ihren konvexen Außenseiten gegen die Federn 52 anlegt. Diese Ausbildung des Dämpfers 72 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Lager häufig Stößen und starken Schwingungen unterworfen wird, durch die die Büchse 22 seitlich, also in Richtung auf irgendeine Stelle des Randes der zentralen Öffnung 14, bewegt wird. Die konvexen Flächen legen sich dann weich gegen die Außenflächen der Federn 52 an. Die in den tassenförmigen Ringen vorgesehenen Schlitze ermöglichen ein elastisches Nachgeben der Dämpfungsvorrichtung, wodurch sich sowohl eine Puffer- als auch eine Dämpfungswirkung ergibt.

   An Stelle der Unterlegscheiben 80, 82 können auch kleinere tassenförmige Ringe vorgesehen werden, so daß an jedem Ende der Feder 78 zwei ineinanderliegende tassenförmige Ringe vorhanden sind.

   Die in Fig. 17 bis 21 dargestellten Diagramme lassen erkennen, welche Dämpfungsergebnisse mit Lagern gemäß der Erfindung zu erzielen sind, wenn der zu lagernde Gegenstand entsprechend der Skizze auf vier an jeder Ecke des Gegenstandes vorgesehene Lager gestützt ist. Dabei wurde der Gegenstand, wie dies in der deutschen Patentschrift 947 126 beschrieben ist, einer Schwingung unterworfen, deren Frequenz verändert wurde. In allen Diagrammen stellt die Abszisse die Frequenz der dem Gegenstand erteilten Schwingungen pro Sekunde dar, deren Amplitude etwa 1,5 mm betrug. Die Ordinate stellt das Verhältnis der Amplitude der dem Gegenstand erteilten Schwingung zur Amplitude der über die Lager übertragenen Schwingung dar.

   Die Lager wurden unter den in den Diagrammen rechts oben schematisch dargestellten Bedingungen untersucht. Hier sind auch die Richtung der erteilten Schwingung und die der Messung der übertragenen Schwingung eingezeichnet. Man erkennt, daß in allen Fällen bei hohen Frequenzen die Amplitude der übertragenen Schwingung klein ist, daß die Lager also bei hohen Frequenzen gut isolieren und daß das genannte Amplitudenverhältnis bei der Resonanzschwingungszahl ebenfalls verhältnismäßig klein ist, selbst nach einem östündigen Betrieb bei Resonanz (Fig. 22). Es konnte auch festgestellt werden, daß die Leistung des Lagers selbst bei Beschleunigungen in Höhe der 15fachen Erdbeschleunigung nur ganz wenig ungleichmäßig war.

   Patentanspruch:

   Federnde Aufhängung für axial bewegliche, zylindrische Lager, deren Lagerbüchse an der sie gleichachsig mit Abstand umschließenden Öffnung einer Grundplatte mit Federn aufgehängt ist, die in kegelförmiger Anordnung zu beiden Seiten der Grundplatte liegen, mit ihren inneren Enden am Öffnungsrand der Grundplatte und mit ihren äußeren Enden an Halteringen kleineren Durchmessers angreifen, die zusammen mit äußeren, radial über die Öffnung der Grundplatte hervorstehenden Anschlagplatten an den Enden der Lagerbüchse sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (32) an den Enden der Lagerbüchse (22) mit Reibung drehbar gelagert und die Federn (38, 40) bei unbelastetem Lager schräg zu den Mantellinien der Kegelflächen, und zwar für die beiden Federsätze gegensinnig, angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschriften Nr. 155 399, 571 026,
   719 590;

   französische Zusatzpatentschrift Nr. 34 267 zur Patentschrift Nr. 634 178.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © 909' 508/219 4.59