DE1272732B - Waelzlagerpaar mit selbsttaetigem Ausgleich des Lagerspieles, insbesondere fuer Strahlablenkeinrichtungen an Flugzeugtriebwerken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057WW PATENTAMT Int. Cl.:

B64d

AUSLEGESCHRIFT

F16 c
Deutsche KL: 62 b-37/02

Nummer: 1272 732

Aktenzeichen: P 12 72 732.1-22 (E 31816)

Anmeldetag: 7. Juni 1966

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Wälzlagerpaar mit geneigten Laufflächen und selbsttätigem Ausgleich des von der Betriebstemperatur abhängigen Lagerspiels, insbesondere für Strahlablenkeinrichtungen an Flugzeugtriebwerken, wobei die Betriebstemperatur als Steuergröße für eine gegenseitige axiale Verschiebung der inneren und äußeren Lagerringe dient.

Unter dem Einfluß der Lagerreibung selbst oder auch von äußerlich einwirkenden Temperaturen kommt es meistens zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung der inneren und äußeren Lagerringe eines Lagers sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, welche zu einem schädlichen Lagerspiel führt.

Es ist bereits für ein Kraftfahrzeug-Radlager eine selbsttätig wirkende, temperaturabhängige Vorrichtung zur Regelung des Lagerspieles bekannt, bei der das regulierende Element ein sich radial ausdehnender oder zusammenziehender Ring ist, welcher mit kegelig ausgebildeten Stirnflächen an entsprechenden Flächen eines der Lagerringe anliegt. Die radiale Größenänderung wird auf diese Weise in eine axiale Verschiebung des Lagerringes umgewandelt und damit zur Veränderung des Lagerspiels benutzt.

Bei dieser bekannten Anordnung ist es erforderlich, daß der Regulierring eine von dem übrigen Material verschiedene Wärmeausdehnung besitzt, damit eine radiale Relativbewegung zustande kommt. In manchen Fällen, vor allem bei extrem hohen, an der Verträglichkeitsgrenze der bekannten Konstruktionsmaterialien liegenden Betriebstemperaturen ist jedoch die Verwendung verschiedenartiger Materialien im Bereich der Betriebstemperatur nicht möglich, da es meistens nur noch eine einzige Materialart gibt, welche der Temperatur standhält. Deshalb ist ein Lager der bekannten Bauart für extrem hohe Temperaturen nicht verwendbar. Dieser Nachteil fällt noch mehr ins Gewicht durch die Tatsache, daß der Regulierring des bekannten Lagers der das Lagerspiel verursachenden Temperatur unmittelbar, d. h. also in voller Höhe, ausgesetzt ist.

Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß zwischen dem temperaturabhängigen Regulierring und dem zu verstellenden Lagerring keinerlei Zwischenglieder eingeschaltet sind, so daß eine freie Wahl der Übersetzungen der Steuergröße in die Verschiebung der Lagerringe nicht möglich ist. Die geringe Variationsmöglichkeit der Übersetzung, die durch eine Wahl des Kegelwinkels der Stirnflächen innerhalb der durch die Selbsthemmung gegebenen Grenzen gegeben ist, reicht in vielen Fällen nicht aus.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlagerung der eingangs genannten Art zu schaf-Wälzlagerpaar mit selbsttätigem Ausgleich
des Lagerspieles, insbesondere
für Strahlablenkeinrichtungen
an Flugzeugtriebwerken

Anmelder:

Entwicklungsring Süd G. m. b. H.,

8000 München 27, Arabellastr. 16

Als Erfinder benannt:
Gerhard Kopp, 8000 München

fen, welche auch bei extremen Temperaturverhältnissen die Verwendung von Materialien geringer Temperaturbeständigkeit für die Spielausgleichseinrichtungen erlaubt und die überdies die Möglichkeit gibt, die Übersetzung der Steuergröße in die Verschiebung der Lagerringe in einem weitgehend beliebigen Verhältnis zu gestalten.'

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen koaxial zum Lager drehbaren Steuerring, der durch mindestens ein von der Lagertemperatur beeinflußtes Stellglied betätigt wird und dessen Drehbewegung über eine Getriebekette die axiale gegenseitige Verschiebung der Lagerringe bewirkt.

Das Stellglied kann dabei so weit von der Tempefaturquelle entfernt sein, daß es der Temperaturbelastung in jedem Fall standhält. Die Getriebekette erlaubt die Übersetzung der Steuerringbewegung in die Lagerringbewegung in einem beliebigen Verhältnis.

Das temperaturabhängig gesteuerte Stellglied kann nach einem Merkmal der Erfindung aus mindestens einem Stab aus einem Material mit einer verhältnismäßig großen Wärmeausdehnung bestehen, welcher mit einem Ende an einem festen Lagerteil und mit seinem anderen Ende an dem drehbaren Steuerring angelenkt ist, wobei seine Lage derart ist, daß zumindest eine Komponente seiner Ausdehnung tangential zum Steuerring wirkt. Bei einer Ausdehnung des Stabes bzw. der Stäbe wird demnach der Steuerring verdreht, welcher seinerseits über die Getriebekette das Lagerspiel steuert.

Die Erfindung ermöglicht überdies die Herstellung einer beliebigen funktionalen Abhängigkeit des Wertes der Lagerringverschiebung von der Temperaturänderung. Zu diesem Zweck ist als Steuerglied er-

809 569/137

findungsgemäß ein aus an sich bekannten Temperaturfühlern, einem Meßregler sowie von diesem gesteuerten Servomotoren zusammengeschaltetes Steueraggregat vorgesehen, welches den Steuerring verstellt. Die Temperaturfühler messen die Temperatur an einer exponierten Stelle und geben die Meßgröße an den Meßregler weiter. Dieser steuert die Lagerspielregulierung über vorzugsweise elektrische, hydraulische oder pneumatische Servomotoren.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerring als Innenzahnkranz ausgebildet ist, der mit mehreren, jeweils Axialverstellschrauben antreibenden Ritzeln im Eingriff steht, welche an dem zu verstellenden Lagerring anliegen und dessen Lage steuern. Diese Ausführung ist konstruktiv und fertigungstechnisch besonders einfach.

Nach einer anderen Ausgestaltung, welche besonders an ein doppeltes Kegelrollenlager mit einem gemeinsamen Innenlagerring und einem geteilten Außenlagerring angepaßt ist, befinden sich zwischen den beiden Teilen des Außenlagerringes Nockenscheiben mit zwei gegeneinanderliegenden Nocken, wobei die Nockenscheiben mit durch den Steuerring betätigten Nockenhebeln verbunden sind. Die Flanken der Nokken haben gemäß der Erfindung beispielsweise die Form von archimedischen Spiralen.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung im Bereich des Steuerringes,

Fig. 2 einen Teilschnitt entsprechend der Linie B-B gemäß Fi g. 1 und 3,

F i g. 3 eine Teildraufsicht auf die Ausführungsform gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine Teilansicht C gemäß F i g. 2,

F i g. 5 einen Teilschnitt der F i g. 6 durch eine weitere Ausführungsform entsprechend der Linie D-D,

F i g. 6 eine Teildraufsicht auf die Ausführungsform gemäß F i g. 5,

F i g. 7 eine Teilansicht E gemäß F i g. 5,

Fig. 8 einen Nocken im Schnitt,

F i g. 9 schematisch die Anordnung eines aus Meßregler und Servomotor gebildeten Stellgliedes.

Die Rohrsegmente 1, 2, 3 eines Strahlablenker an einem Strahltriebwerk weisen jeweils Laschen 4 auf, an denen Stäbe 5 od. dgl. aus einem Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten angeordnet sind. Diese Stäbe 5 greifen in Laschen 6 des Steuerringes 7 ein. Der Steuerring 7, welcher aus mehreren Steuerringsegmenten aufgebaut ist, weist eine Verzahnung 8 auf, die mit entsprechend verzahnten Ritzeln von Axialverstellschrauben 9 kämmen. Letztere liegen mit ihrem gewindeseitigen Ende an den äußeren Lagerringen 10 der Rollen 11 an. Der innere Lagerring 12, der in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel feststehend ausgeführt ist, weist schräge Rollenlaufflächen 13 auf. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß die Axialverstellschrauben 9 an einem axial verschiebbaren inneren Lagerring angreifen und demzufolge der äußere Lagerring feststehend angeordnet ist. Die schrägen Rollenlaufflächen des äußeren Lagerringes müssen in diesem Fall entgegengesetzt geneigt sein. Zur Verhinderung des Mitdrehens der äußeren Lagerringe sind in einem Lagerdeckel 14 Führungen 15, die in Nuten der äußeren Lagerringe 10 eingreifen, angeordnet.

Der Steuerring 7 besteht vorzugsweise aus Segmenten, die an ihren Enden Laschen 16 aufweisen, welche mittels Schrauben 17 die einzelnen Segmentstücke miteinander verbinden (Fig. 4). Ein Dichtring 18 verhindert Druckverluste zwischen den Rohrsegmenten.

Bei dem Ausführungsbeispiel, wie es in den F i g. 5 bis 8 gezeigt ist, betätigt der Steuerring 19 einen Nockenhebel 20, der entsprechend der Ausdehnung

ίο der längenveränderlichen Glieder 5 einen Winkel α beschreibt und durch diese Winkelbewegung einen Nocken 21, der beispielsweise als archimedische Kurve ausgebildet ist, verdreht. Dadurch werden, wie in F i g. 8 veranschaulicht, die Lagerringe 10 zwisehen einem Minimal- und Maximalbereich axial verschoben.

Die erfindungsgemäße Anordnung funktioniert wie folgt: Die infolge der Temperaturerhöhung sich ausdehnenden Stäbe 5 versetzen den Steuerring 7 in Drehung (in F i g. 1 strichpunktiert gezeichnet). Die Verzahnung 8 des Steuerringes 7 verdreht dadurch die Axialverstellschrauben 9, was eine Verschiebung der äußeren Lagerringe 10 bewirkt und damit einen automatischen Lagerspielausgleich in Abhängigkeit der jeweils vorherrschenden Temperaturen schafft. In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform in stark erhitztem Zustand gezeichnet.

Kühlen nun die Rohrsegmente 1,2, 3 und damit auch die inneren Lagerringe 12 ab, so kehren gleichzeitig auch die Stäbe 5 in ihre Ausgangslage zurück, bewegen dabei den Steuerring 7, der wiederum die Axialverstellschrauben in entsprechende Drehung versetzt. Dadurch werden die Wälzlager auf den Schrägflächen 13 des Lagerringes 12 verschoben und der Spielausgleich für das Lager in abgekühltem Zustand geschaffen.

Bei der in den F i g. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist das geschilderte Prinzip des Lagerspielausgleichs dasselbe, lediglich die konstruktive Lösung zeigt eine neue Variante. Der Steuerring

19 wird ebenfalls durch die längenveränderlichen Stäbe 5 bewegt, dadurch wird ein mit dem Steuerring 19 in Wirkverbindung stehender Nockenhebel

20 verdreht, der einen Nocken 21 — vorzugsweise eine archimedische Spirale — betätigt, welche spreizend auf die äußeren Lagerringe 10 der Rollen 11 einwirkt. Dadurch wird in Abhängigkeit des durch die Wärmeausdehnung geschaffenen Lagerspiels der oder die Lagerringe verschoben.

Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist noch ihre völlige Wartungsfreiheit zu erwähnen. Es versteht sich von selbst, daß der Nocken auch auf die inneren Lagerringe des Wälzlagers einwirken kann, wenn die Gesamtkonstruktion entsprechend abgeändert wird.

F i g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Stellglied ein aus nicht näher dargestellten Temperaturfühlern, einem Meßregler 30 und Servoeinrichtungen 50 zusammengeschaltetes Steueraggregat dient.

Die Meßfühler, welche die Lagertemperaturen abtasten, geben ihre Meßwerte über Leitungen 31 auf den Meßregler 30, welcher die Steuerkommandos für die schematisch dargestellte Servoeinrichtung 50 in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur erzeugt. Dabei kann der Meßregler ein Steuerprogramm enthalten, so daß eine beliebige funktionelle Abhängigkeit von Temperatur und Steuerbefehl herstellbar ist. Die eigentliche Verstellenergie kann bei-

spielsweise als elektrische oder hydraulische Energie über Leitungen 33 aus dem Bordsystem entnommen werden. Mit 32 sind die Verbindungsleitungen vom Servosystem 50 zu der eigentlichen Getriebekette 9, 20, 21 bezeichnet, wie schematisch dargestellt ist.

In F i g. 5 ist weiterhin noch eine für die Lagerung von gegeneinander verdrehbaren Strahlrohrsegmenten günstige Ausbildung gezeigt. Das Rohrsegment 1, dessen dargestelltes Ende für die Aufnahme des Lagers ausgebildet ist, weist Schlitze 22 auf, so daß das Lager selbst von einem ständigen Kühlluftstrom durchströmt werden kann. Dies stellt eine primäre Maßnahme zur Vermeidung einer zu hohen thermischen Belastung dar, wie es bei Nachbrennern von Strahltriebwerken mit Flammentemperaturen von etwa 700° C durchaus angebracht ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wälzlagerpaar mit geneigten Laufflächen und selbsttätigem Ausgleich des von der Betriebstemperatur abhängigen Lagerspiels, insbesondere für Strahlablenkeinrichtungen an Flugzeugtriebwerken, wobei die Betriebstemperatur als Steuergröße für eine gegenseitige axiale Verschiebung der inneren und äußeren Lagerringe dient, gekennzeichnet durch einen koaxial zum Lager drehbaren Steuerring (7, 19), der durch mindestens ein von der Lagertemperatur beeinflußtes Stellglied (5, 30, 50) betätigt wird und dessen Drehbewegung über eine Getriebekette die axiale gegenseitige Verschiebung der Lagerringe bewirkt.

2. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied aus mindestens einem Stab (5) aus einem Material mit einer verhältnismäßig großen Wärmeausdehnung besteht, welcher mit einem Ende an einem festen Lagerteil und mit seinem anderen Ende an dem drehbaren Steuerring (7) angelenkt ist, wobei seine Lage derart ist, daß zumindest eine Komponente seiner Ausdehnung tangential zum Steuerring wirkt.

3. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied ein aus Temperaturfühlern, einem Meßregler (30) sowie von diesem gesteuerten Servoeinrichtungen (50) zusammengeschaltetes Steueraggregat dient, welches den Steuerring verstellt.

4. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) als Innenzahnkranz (8) ausgebildet ist, der mit mehreren, jeweils Axialverstellschrauben (9) antreibenden Ritzeln im Eingriff steht, welche an dem zu verstellenden Lagerring (10) anliegen und dessen Lage steuern.

5. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1, insbesondere doppeltes Kegelrollenlager mit einem gemeinsamen Innenlagerring und einem geteilten Außenlagerring, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Teilen des Außenlagerringes (10) Nockenscheiben (21) mit zwei gegenüberliegenden Nocken angeordnet sind, wobei die Nockenscheiben mit durch den Steuerring betätigten Nockenhebeln (20) verbunden sind.

6. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Nokken (21) die Form von archimedischen Spiralen aufweisen.

7. Wälzlagerpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (7) aus mehreren, beispielsweise drei Segmenten zusammengesetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 066 388.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 569/137 7.68 © Bundesdruckerei Berlin