DE1134866B - Stossentlastende Lageranordnung - Google Patents

Description

• Stoßentlastende Lageranordnung Die Erfindung betrifft eine stoßentlastende Lageranordnung für ein Umlaufteil mit einem zu dessen Rotationsachse koaxialen Lagerzapfen, der durch eine Öffnung im Boden eines Halterungsteils für ein Lagerteil in dieses hineinragt, dessen Innenfläche zusammen mit der Außenfläche des Lagerzapfens Lagerschalen für dazwischen angeordnete Lagerkugeln bilden, wobei das Lagerteil in dem Halterungsteil axial in Richtung der Rotationsachse gegen Federwirkung verschiebbar ist, welche das Lagerteil gegen den Boden des Halterungsteils drückt, und wobei ferner das Umlaufteil mit Lagerzapfen einen Anschlag zur Begrenzung der Axialverschiebung des Zapfens bei einem axialen Stoß, der den Lagerzapfen in die Lageranordnung hineinzudrücken bestrebt ist, sowie einen Anschlag zur Begrenzung der radialen Verschiebung des Lagerzapfens bei radialem Stoß aufweist. -Stoßentlastende Lageranordnungen der erwähnten Art sind an sich bereits bekannt, und zwar gleiten bei einer bekannten Kugellageranordnung die schrägen Oberflächen eines Konuslagerkörpers auf der schrägen Anschlagfläche des äußeren Gehäusekörpers bzw. Halterungsteils, und in der Normal-bzw. Mittelstellung berührt der Lagerteil den Halterungsteil breitflächig längs der gesamten Konusfiäche. Bei reinen Radialstößen ist somit keine Kippung und Stoßentlastung möglich. Bei kombiniertem Axial-und Radialstoß wird zwar der Konuslagerkörper von seinem Sitz in dem Halterungsteil abgehoben und damit auch eine Verschwenkung möglich. Soweit der Konuslagerkörper hierbei tatsächlich eine Schwenkbewegung ausführt, erfolgt diese um das von der Stoßrichtung abliegende Ende des Lagerkörpers, derart, daß die an der Oberfläche des Halterungsteils gleitende Oberfläche des Lagerteils durch die den Stoß hervorrufende Kraft direkt belastet wird, so daß zwischen den aneinandergleitenden Flächen von Konuskörper und Halterungsteil eine beträchtliche Reibung besteht, welche die Ausgleichbewegung des Lagerteiles behindert und die Stoßsicherung beeinträchtigt.
• Bei einer anderen bekannten stoßentlastenden Lageranordnung, die ein Spitzenlager betrifft, ist innerhalb des eigentlichen Halterungsteils keine Verschwenkung des Lagerteils möglich; vielmehr muß zur Ermöglichung einer Verschwenkung bei dieser bekannten Anordnung an dem Halterungsteil ein erweiterter Ansatz vorgesehen werden. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist eine Verschwenkung überhaupt nur bei kombinierten Radial- und Axialstößen, nicht jedoch bei reinen Radialstößen denkbar. Soweit eine Verschwenkung tatsächlich stattfindet, erfolgt sie auch hier um das von der Stoßrichtung abliegende Ende des Halterungsteils mit den genannten nachteiligen Folgen hoher Reibungsbehinderung.
• Bei empfindlichen Lagerungen, wie beispielsweise für Rotorwellen von Kreiselinstrumenten u. dgl., ist es erwünscht, die Lagerflächen und die empfindlichen Teile der Welle von übermäßigen axialen und seitlichen (d. h. im wesentlichen senkrecht zur Wellenachse wirkenden) Stößen zu entlasten, wobei jedoch die seitliche Lagerung der Welle während der normalen Arbeitsweise gewährleistet sein muß.
• Die Erfindung bezweckt, eine derartige stoßgesicherte Lageranordnung zu schaffen, bei der die beim Auftreten eines Stoßes mit seitlich wirkender Kraftkomponente hervorgerufene Ausweichbewegung des Lagerteiles nicht durch eine starke Reibung behindert wird.
• Die Lageranordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Halterungsteiles in Form eines zur Drehachse im wesentlichen senkrecht verlaufenden, ringförmigen, ebenen Anschlages ausgebildet ist, gegen welchen das Lagerteil normalerweise durch die Feder gedrückt wird, daß die Innenwandung des Halterungsteiles in Form eines kreiszylindrischen Rotationskörpers ausgebildet ist und mit dem Boden des Halterungsteiles einen scharfen Winkel bildet und daß das Lagerteil in seiner Mittelstellung die Innenwandung des Halterungsteils nur an der Verbindungsstelle der Innenwandung mit der Anschlagfläche berührt, so daß das Lagerteil unter der Wirkung eines radialen Stoßes eine Schwenkbewegung um einen Punkt in der Nähe der Verbindungsstelle ausführt.
• Für die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist also wesentlich, daß das Lagerteil in seiner Normalstellung in der Nähe des Bodens des Halterungsteils in diesem eng passend gehaltert ist und daß es andererseits, beim Auftreten von Stößen mit seitlicher, d. h. radial wirkender Kraftkomponente eine Kippbewegung um die Halterungsstelle in der Nähe des Bodens des Halterungsteils ausführen kann. Dadurch werden seitliche Stöße durch eine echte, wenn auch in ihren Ausmaßen äußerst geringfügige Schwenkbewegung des Lagerteils innerhalb des Halterungsteils aufgefangen, wobei diese Schwenkbewegung praktisch nicht durch Reibung zwischen dem Lagerteil und dem Halterungsteil behindert wird. Andererseits ergibt die Lageranordnung in der Normalstellung durch den Paßsitz zwischen dem Lagerteil und dem Halterungsteil eine vollkommene radiale Fixierung.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels einer stoßgesicherten Lageranordnung für die Rotorwelle eines Kreiselgerätes näher veranschaulicht.
• In der Abbildung ist mit 1 die Rotorwelle eines Kreiselinstrumentes bezeichnet. Die Welle 1 ist mit einer Lagerfläche 2 versehen, die durch Kugeln 3 mit der Lagerfläche eines Lagergliedes in Form eines äußeren Laufringes 4 zusammenarbeitet. Hierdurch wird ein Zapfenkugeldrucklager gebildet. Der Außenlaufring 4 wird federnd in eine Bohrung in einem Halterungsteil 5 von Blattfedern 6 gehalten, wobei ein Flansch oder ein Umfangswulst 7 am Laufring 4 die Bohrung im Halterungsteil 5 an der Verbindungsstelle der inneren zylindrischen Fläche 8 mit der Fläche 9 am Ende der Bohrung berührt. Diese Flächen laufen unter einem Winkel von 90° zusammen. Daher ist bei normalem Sitz der Außenlaufring 4 radial und axial genau festgelegt.
• Der Halterungsteil 5 ist in ein Gehäuse 10 eingeschraubt. Wird dieses Gehäuse abwärts beschleunigt, so bewegt sich der Außenlaufring 4 infolge der Trägheit der Rotorteile relativ axial aufwärts entgegen den von den Federn 6 ausgeübten Kräften, bis, wenn die Beschleunigung groß ist, ein an der Welle 1 vorgesehener Absatz 11 an die Innenfläche des Halterungsteiles 5 anschlägt. Hierdurch wird gewährleistet, daß ein etwa noch verbleibender Stoßanteil von einem massiven Teil der Welle und nicht von den Lagerflächen aufgenommen wird. Beschleunigungen in der entgegengesetzten Richtung werden durch ein ähnliches Lager am anderen Ende der Rotorwelle entlastend aufgenommen.
• Wird auf das Gehäuse 10 eine seitliche Beschleunigung ausgeübt, so kippt der Außenlaufring 4 um einen Punkt an dem Umfangswulst 7, bis die Welle 1 gegen den Rand der Bohrung im Ende des Halterungsteiles 5, durch die sie hindurchragt, anschlägt. Wiederum wird jeder übermäßig starke Stoß von einem massiven Teil der Welle 1 und nicht von den Lagerflächen aufgenommen. Sobald der Stoß vorüber ist, bringen die Federn 6 den Außenlaufring 4 in seinen Sitz zurück, so daß die Welle 1 wiederum genau festgelegt ist.
• Die Abstände zwischen den zusammenwirkenden Flächen des axialen und des seitlichen Anschlages können sehr klein sein, z. B. einige hundertstel Millimeter, so daß gegenüber der Halterung die Bewegung der Welle aus ihrer normalen Arbeitslage ebenfalls klein ist.
• Wenn die den Stoß hervorrufende seitliche Kraft in der Abbildung z. B. von links nach rechts gerichtet ist, wird der Außenlaufring 4 um die rechte Kante des Wulstes 7 kippen, wobei möglicherweise die linke Kante des Wulstes bei seiner Aufwärtsbewegung ein kleines Stück auf der Oberfläche des Halterungsteiles 5 gleiten wird. Die den Stoß hervorrufende Kraft ist dabei jedoch so gerichtet, daß sie die beiden Gleitflachen voneinander zu entfernen sucht, so daß diese Flächen nicht direkt belastet sind und die Reibung zwischen ihnen sehr gering ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Stoßentlastende Lageranordnung für ein Umlaufteil mit einem zu dessen Rotationsachse koaxialen Lagerzapfen, der durch eine Öffnung im Boden eines Halterungsteils für ein Lagerteil in dieses hineinragt, dessen Innenfläche zusammen mit der Außenfläche des Lagerzapfens Lagerschalen für dazwischen angeordnete Lagerkugeln bilden, wobei das Lagerteil in dem Halterungsteil axial in Richtung der Rotationsachse gegen Federwirkung verschiebbar ist, welche das Lagerteil gegen den Boden des Halterungsteils drückt, und wobei ferner das Umlaufteil mit Lagerzapfen einen Anschlag zur Begrenzung der Axialverschiebung des Zapfens bei einem axialen Stoß, der den Lagerzapfen in die Lageranordnung hineinzudrükken bestrebt ist, sowie einen Anschlag zur Begrenzung der radialen Verschiebung des Lagerzapfens bei radialem Stoß aufweist, dadurch gekennzeichnet, däß der Boden des Halterungsteiles (5) in Form eines zur Drehachse im wesentlichen senkrecht verlaufenden ringförmigen ebenen Anschlages (9) ausgebildet ist, gegen welchen das Lagerteil (4) normalerweise durch die Feder (6) gedrückt wird, daß die Innenwandung (8) des Halterungsteiles (5) in Form eines kreiszylindrischen Rotationskörpers ausgebildet ist und mit dem Boden des Halterungsteiles (5) einen scharfen Winkel bildet und daß das Lagerteil (4) in seiner Mittelstellung die Innenwandung (8) des Halterungsteils (5) nur an der Verbindungsstelle der Innenwandung (8) mit der Anschlagfläche (9) berührt, so daß das Lagerteil (4) unter der Wirkung eines radialen Stoßes eine Schwenkbewegung um einen Punkt in der Nähe der Verbindungsstelle ausführt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 644104, 890 436; schweizerische Patentschrift Nr. 257 770.