DE1061576B

DE1061576B - Lager zur Aufnahme grosser Axialkraefte, insbesondere bei hohen Drehzahlen

Info

Publication number: DE1061576B
Application number: DED18277A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Bader
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-07-19
Filing date: 1954-07-19
Publication date: 1959-07-16
Also published as: US2936201A

Description

Lager zur Aufnahme großer Axialkräfte, insbesondere bei hohen Drehzahlen Die Erfindung betrifft Lager zur Aufnahme großer axialer Lasten bei gleichzeitig hohen Drehzahlen, wie sie z. B. bei hydrostatischen Getrieben auftreten. Es sind Lager bekannt, bei denen die Last durch mechanische kraftaufteilende, waagebalkenartig wirkende Zwischenglieder, die Keilflächen mit entsprechend der gewünschten Lastverteilung gleichen oder verschiedenen Kantenneigungen aufweisen, auf mehrere Lager verteilt wird. Hierbei wurde auch schon vorgeschlagen, die Kantenneigungen den zu verteilenden Lagerdrücken entsprechend zu bemessen, und zwar derart, daß größeren weiterzuleitenden Axialdrücken Kantenwinkel mit größerer Neigung zur Lagerachse entsprechen.
Bei bekannten Lagern mit Aufteilung der Last auf eine Anzahl von Einzellagern wird der Lastausgleich zum Teil dadurch erzielt, daß eine größere Anzahl von waagebalkenartigen Zwischengliedern auf einem zur Lagerachse konzentrischen Ring angeordnet und auf diesem waagebalkenartig abgestützt sind, wobei ihre radial zueinander - versetzt liegenden Enden j e zur Abstützung von z. B. hülsen- oder ringförmigen Zwischengliedern dienen, die sich ihrerseits auf axial zueinander angeordneten Einzellagern abstützen. Eine solche Anordnung ist jedoch hinsichtlich der Konstruktion und des Zusammenbaues umständlich und teuer.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber vor allem eine vereinfachte Bauart sowie einen vereinfachten Zusammenbau der Lagerteile und besteht im wesentlichen darin, daß als kraftaufteilende Zwischenglieder durch Längsschlitz federnd ausgebildete Ringe oder Hülsen mit keilförmigen Abstützflächen verwendet werden. Die Hülsen oder Ringe können dadurch unter der Wirkung axialer Kräfte in radialer Richtung jeweils so weit nachgeben, daß die federnden Enden der Hülsen in radialer Richtung durch die an den abzustützenden Teilen wirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen und sich damit die Kräfte vollkommen gleichmäßig bzw. entsprechend der Neigung der Keilflächen verteilen. Man kann dadurch mit sehr wenigen Teilen für das gesamte Lager auskommen. Auch gleichen die federnden Ringe oder Hülsen Herstellungsungenauigkeiten und Dürchbiegungen der Welle ohne weiteres aus, wodurch sich eine einwandfreie Einstellung des Kräftegleichgewichtes unter allen Umständen erzielen läßt.
Bei Verwendung von' Hülsen weisen diese zweckmäßig Längsschlitze auf, welche in Umfangsrichtung abwechselnd von der einen und von der anderen Seite der Enden eingeschnitten sind.
In einer besonders vörteilhaften Ausführungsform der Erfindung umschließen die geschlitzten Hülsen korbartig die hintereinander angeordneten Einzellager, wobei sie auf diese die Last entsprechend den Kantenneigungen verteilen.
Die Lastverteilung kann sowohl auf eine gerade als auch auf eine ungerade Zahl von Lagern erfolgen. Bei ungleicher Verteilung werden z. B. Zwischenringe mit ungleichen Keilwinkeln verwendet. Zweckmäßig wird der Axialschub zunächst auf zwei oder mehrere Hauptgruppen und hierauf auf die Einzellager verteilt. Gegebenenfalls kann eine weitere Aufteilung vorgesehen werden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verteilung der Kräfte auf vier Lager nach dem Waagebalkenprinzip, Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine konstruktive Ausführung mit zwei Lagern und Keilringen als- Ausgleichsglieder, Fig.3 einen Axialschnitt durch eine. konstruktive Ausführung mit zwei Lagern und Kugelre als Ausgleichsglieder, Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine konstruktive Ausführung mit vier Lagern und Keilringen als Ausgleichsglieder, Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine konstruktive Ausführung mit fünf Lagern und Keilringen als Ausgleichsglieder, Fig.6 eine schematische Darstellung der Kraftverteilung bei Keilringen für eine ungleiche Aufteilung der Lagerdrücke und Fig. 7 eine _perspektive Darstellung einer zur Kraft= übertragung zwischen -den Lagern dienenden geschlitzten Hülse.
In Fig. 1 wird die Axiallast, z. B. eines hydrostatischen Getriebes, durch eine Welle 1 in Pfeilrichtung x eingeleitet. Sie verteilt sich zunächst auf das Lager 2 und die Druckhülse 3. Das Lager 2 überträgt die- Teillast auf die Hülse 4. Von der Druckhülse 3 wird eine Teillast auf das Lager 5 abgezweigt. Im Ausgleichspunkt 7 erfolgt der Lastausgleich, also die gleichmäßige Verteilung, auf beide Lager 2 und 5: Vom Punkt 7 werden die wieder zusammengefaßten Teillasten über die Hülse 8 weiter übertragen. Die von der Hülse 3 übertragene restliche Axiallast stützt -sich auf der Hülse 9 ab. Von hier verzweigt sie sich über das Lager 10 auf die Hülse 12 und über die Hülse 11 auf das Lager 13. Im Ausgleichspunkt 14 erfolgt wieder der Lastausgleich zwischen dem Lager 10 und dem Lager 13. Die wieder zusammengefaßten Teillasten aus den Ausgleichspunkten 7 und 14 erhalten ihren Gesamtausgleich im Ausgleichspunkt 15, wo sie in der der bei 1 eingeführten Gesamtaxiallast entsprechenden Größe mittels des Druckringes 16 auf das Gehäuse 17 übertragen werden.
Die Verhältnisse sind natürlich die gleichen, wenn der Kraftfluß in entgegengesetzter Richtung vom Gehäuse 17 auf die Welle 1 betrachtet wird.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine kostruktive Ausführung mit zwei Lagern 2 und 5 und einem Keilring 6 als Ausgleichsglied. Die durch die Welle 1 eingeführte Axiallast verzweigt sich auf das Lager 2 und die Hülse 3. Vom Lager 2 wird die Teillast auf die Hülse 4 geleitet, während sie von der Hülse 3 durch das Lager 5 abgestützt wird. Durch den sich mittels der Druckscheibe 7 gegen das Gehäuse abstützenden Keilring 6 erfolgt der Lastausgleich zwischen dem Lager 5 und der Hülse 4. Der Keilring 6 ist zu diesem Zweck bei 6 a geschlitzt und mit Keilflächen 6 b und 6 c versehen, die sich gegen entsprechende Keilflächen an der Hülse 4 bzw. des Kugellagers 5 anlegen, wobei die durch den Schlitz 6a bewirkte Federung in Verbindung mit den gleichen Keilwinkeln der Flächen 6 b und 6 c (von z. B. 45° zur Ebene der Druckscheibe 7) einen genauen Kraftausgleich gewährleistet.
Fig. 3 zeigt dasselbe wie in Fig. 2; nur werden hier an Stelle eines Keilringes Druckkugeln 6 d verwendet, die mit den Keilflächen 6 b, 6 c der Büchse 4 bzw. des Kugellagers 5 zusammenwirken. Die Kugeln können hierbei z. B. in Käfigen oder in Nuten der Druckscheibe 7 geführt sein.
Bei der der Fig. 1 entsprechenden konstruktiven Ausführung nach Fig. 4 ist der Druckpunkt 7 der Fig. 1 durch den mit der Büchse 8 aus einem Stück bestehenden Keilring 7 a, der Druckpunkt 14 durch den Keilring 18 und der Druckpunkt 15 der Fig. 1 durch die Keilflächen der Druckscheibe 19 verwirklicht.
Die zur Übertragung der Lagerdrücke dienende geschlitzte Hülse 8 ist in Fig. 7 perspektivisch dargestellt. Die Hülse 8 stützt sich hierbei mittels Schrägflächen 8 b und 8 c auf entsprechenden Schrägflächen der ungeschlitzten Hülse 4 bzw. des Kugellagers 5 ab und ist mit Schlitzen 8 a und 8 a' versehen, die abwechselnd nach unten und nach oben geöffnet sind und die Federung der Hülse bewirken.
Das obere Ende der Hülse liegt mittels einer Schrägfläche 8d an einer entsprechenden Schrägfläche 16a der Druckscheibe 16 an, die sich andererseits mittels einer Schrägfläche 16 b gegen einen mit Schlitzen 19 a versehenen Ring 19 abstützt, der sich seinerseits gegen den geschlitzten Ring 18 anlegt, der mittels Schrägflächen 18a und 18 b mit der Hülse 12 bzw. dem Kugellager 13 zusammenwirkt. Die Kraftübertragung entspricht derjenigen von Fig. 1.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt die Verteilung des axialen Druckes auf fünf Kugellager 2, 5, 10, 13 und 20, indem einerseits die die Druckscheibe 16 der Fig. 4 ersetzende Druckhülse 16 a den auf sie entfallenden Teil des Lagerdruckes und andererseits die Hülse 11 direkt oder über die Hülse 21 und das Kugelläger 20 einen restlichen Teil des Axialdruckes auf den geschlitzten Keilring 22 überträgt, der sich seinerseits gegen die Druckscheibe 23 abstützt. Die Keilflächen 22 a und 22 b des geschlitzten Keilringes 22 besitzen hierbei einen verschiedenen Neigungswinkel zur Achse der Welle 1, derart, daß, wie Fig. 6 zeigt, im Gleichgewichtszustand bei einem resultierenden Axialdruck A eine relativ große Druckkomponente B auf die Keilfläche 22 a und eine relativ kleine Druckkomponente C auf die Keilfläche 22b entfällt. Durch entsprechende Wahl der Neigungswinkel kann erreicht werden, daß entsprechend den vier Drucklagern 2, 5, 10 und 13 ein Lastanteil von 4/5 des gesamten Axialdruckes über die Fläche 22 a und entsprechend dem fünften Lager 20 ein Lastanteil von 1/5 des Axialdruckes über die Fläche 22 b übertragen wird.
Wird der Kraftfluß von 23 nach 1 betrachtet, so wird in diesem Falle der Axialdruck zunächst bei 22 zu einem Fünftel auf das Lager 20 und zu vier Fünftel auf die Hülse 16a verteilt, von der der letztgenannte Anteil bei 19 je zur Hälfte, also zu je zwei Fünftel der Gesamtlast, auf die Hülse 8 und den Druckring 19 übertragen wird. Jeder der Teile 8 und 19 verteilt die auf ihn entfallende Kraft wiederum je zur Hälfte, also zu einem Fünftel der Gesamtlast, auf die Läger 13 und 10 einerseits und die Lager 5 und 2 andererseits.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Lager zur Aufnahme großer Axialkräfte, insbesondere bei hohen Drehzahlen, wobei die Last durch mechanische, kraftaufteilende, waagebalkenartig wirkende Zwischenglieder, die Keilflächen mit entsprechend der gewünschten Lastverteilung gleichen oder verschiedenen Kantenneigungen aufweisen, auf mehrere Lager verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als kraftaufteilende Zwischenglieder durch Längsschlitze federnd ausgebildete Ringe oder Hülsen mit keilförmigen Abstützflächen verwendet werden.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, däß die geschlitzten Hülsen Längsschlitze aufweisen, welche in Umfangsrichtung abwechselnd von der einen und von der anderen Endseite eingeschnitten sind (insbesondere Fig. 7).
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzten Hülsen axial hintereinander angeordnete Einzellager umschließen und auf diese die Last entsprechend den Kantenneigungen verteilen.
4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ungeraden Anzahl von Einzellagern ein geringerer Lagerdruck für ein Einzellager abgezweigt und der restlich größere Lagerdruck gleichmäßig auf zwei gleich große Gruppen von Einzellagern verteilt wird. -In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 719 588, 517 161, 433 222, 274 401, 246 355; USA.-Patentschriften Nr. 2 374 820, 1421082; britische Patentschrift Nr. 517 418; französische Patentschrift Nr. 886 075.