DE1447347C - Lager fur eine Welle mit konischem Wellenende - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager für eine Welle mit konischem Wellenende, dessen eines Teil ein Reservoir und eine in diesem Reservoir gebildete konische Vertiefung (8) zur Aufnahme des genannten Wellenendes aufweist, wobei die Flächenteile, die das Reservoir begrenzen, gestellfest mit der konischen Vertiefung sind.

Lager dieser Art werden insbesondere in der Kleinapparate- und Uhrenindustrie verwendet, in letzterer z. B. in Weckern oder Uhren. Das Reservoir, welches durch fest mit dem die konische Vertiefung aufweisenden Teil verbundene Flächenteile begrenzt ist, ist zur Aufnahme und zum Zurückhalten einer Reserveölmenge bestimmt, so daß die konische Spitze der Welle dauernd geschmiert wird. Die Anordnung eines solchen Reservoirs wurde vorgeschlagen für Lager der genannten Art, wenn diese in Hochpräzisionsapparaten verwendet werden, denn der durch die konische Spitze der Welle örtlich ausgeübte Druck auf den Boden der konischen Vertiefung erreicht in Anbetracht der geringen Ausdehnung der Berührungsfläche sehr leicht beträchtliche Werte, und zwar insbesondere im Fall von Uhrenlagern, welche Stößen ausgesetzt sind. Wenn die zwischen der Fläche des Lagers und der Fläche der Wellenspitze befindliche Ölschicht unterbrochen wird, so bildet sich nur schwer wieder eine, und die Welle läuft in ihrer Vertiefung trocken.

Die bekannten Lager, in denen der die konische Vertiefung aufweisende Teil gleichzeitig auch ein Reservoir bildet, welches das Wellenende umgibt, weisen jedoch ein zylindrisches Reservoir auf, welches an seinem der konischen Vertiefung gegenüberliegenden Teil durch einen inneren Rand begrenzt ist, so daß zwischen der Welle und diesem Rand ein enger Durchgang blieb, in welchem das Öl durch Kapillarität angezogen wurde und von wo es sich entlang der Welle ausbreitete. Außerdem hatten diese konischen Reservoirs den Nachteil, daß das Wellenende ganz vom öl überschwemmt wurde.

Es sind auch Lager bekannt, welche eine konische Vertiefung aufweisen, in welche die konische Spitze der Welle des beweglichen Teiles eingreift. Diese Lager weisen ein Reservoir auf, welches das Wellenende umgibt, und außerdem besitzt ihre Welle oberhalb des inneren Randes des Reservoirs ein Kräglein, um die im Reservoir befindliche Flüssigkeit darin zurückzuhalten. Diese Ausführungen wurden jedoch für Lager vorgesehen, in welchen ein elektrischer Kontakt zwischen der Welle und dem Lager aufrechterhalten werden muß und die das Reservoir füllende Flüssigkeit Quecksilber ist. Man weiß jedoch, daß die Oberflächenspannung des Quecksilbers viel höher ist als diejenige des Schmieröles.

Während daher die Lager mit konischen Vertiefungen es erlaubten, Druckrisiken beim Zapfen dadurch zu vermeiden, daß die konische Wellenspitze aus einem sehr widerstandsfähigen und harten Material hergestellt werden konnte, war die Anwendung dieser Lager bei Uhrwerken, und insbesondere bei Armbanduhren, mit Schwierigkeiten verbunden, da die Anordnung der bekannten Lager es nicht gestattete, ihre Schmierung zufriedenstellend sicherzustellen.

Ms ist der Zweck der vorliegenden Hrfindung, diese G5 Nachteile zu beheben, und /war durch die Schaffung eines Lagers der anfangs erwähnten Art, in welchem eine im Reservoir enthaltene Schmierölreserve regelmäßig das konische Lager speist, ohne daß das öl herausgeschleudert wird und ohne das Wellenende zu überschwemmen.

Zu diesem Zweck ist das Lager gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei der genannten Flächenteile einen inneren spitzen Winkel bilden, daß die Spitzenlinie des genannten Winkels sich in einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Lagerachse, zwischen der Spitze und der Basislinie der Kegelmantelfläche des genannten Wellenendes liegt, und daß die genannten Flächenteile so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein flüssiges Schmiermittel durch Kapillarwirkung zurückgehalten wird.

In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Lagern dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 und 3 Schnittansichten einer zweiten Ausführungsform, wobei in F i g. 2 das Wellenende in Normalstellung und in Fig. 3 in seitlich versetzter Stellung dargestellt ist, und

Fig. 4 bis 10 geschnittene Ansichten von sieben weiteren Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Lagern.

Das in F i g. 1 dargestellte Lager ist aus einem einzigen zylindrischen Teil 1 gefertigt, welcher eine Lagerschale bildet. In die eine der ebenen Flächen dieser Lagerschale ist eine Vertiefung 2 gearbeitet, welche die Form eines Rotationskörpers aufweist, dessen Rotationsachse senkrecht zur genannten ebenen Fläche steht und mit der Achse einer Welle 3 zusamenfällt, die ein konisches Ende 4 besitzt, das im genannten Lager gelagert ist. Die Vertiefung 2 ist von vier Rotationsflächenteilen begrenzt, nämlich: einem zylindrischen Flächenteil 5, welcher den obersten Teil der Vertiefung bildet, einem kegelstumpfmantelförmigen Teil 6, der sich nach unten öffnet, einem ebenen Ringflächenteil 7 und einer Kegelmantelfläche 8 mit nach oben gerichteter Öffnung, wobei der letztgenannte Flächenteil die Innenfläche einer konischen Vertiefung mit gerundeter Basis bildet, in welche das Wellenende 4 eingreift. Wie in F i g. 1 ersichtlich, ist der öffnungswinkel des Wellenendes 4 kleiner als der öffnungswinkel der Kegelmantelfläche 8. Letztere ist bezüglich der Ringfläche 7 durch eine kreisförmige Kante begrenzt, wobei der Winkel zwischen den Erzeugenden der Flächen 7 und 8 ein stumpfer ist. Der Übergang der Ringfläche 7 zur Kegelstumpffläche 6 wird durch eine weitere kreisförmige Kante gebildet, deren Radius größer ist als derjenige der Kante zwischen den Flächen 8 und 7, und der Winkel zwischen den Erzeugenden der Flächen 7 und 6 ist spitz. Die beiden letztgenannten Flächen begrenzen ein Kapillarreservoir, das eine bestimmte Menge Schmieröl 9 konzentriert im Grunde der Ausnehmung 8 und im Kapillarreservoir (6, 7) festhält. Unter der Wirkung seiner Oberflächenspannung hat das Schmiermittel das Bestreben, sich im spitzen Winkel zwischen den Flächen 6 und 7 anzusammeln. Es breitet sich längs der Fläche 6 nicht über eine bestimmte Zone hinaus aus und schmiert ununterbrochen das Wellenende 4 und die Innenfläche der Ausnehmung 8 und gewährleistet damit eine stete Schmierung des Lagers. Wird die Lage des Lagers verändert, erfolgt entsprechend auch eine bestimmte Lageänderung des Schmier-

mittels, wobei ein Teil die Ausnehmung 8 verläßt und in das Reservoir 6, 7 fließt und umgekehrt, ohne daß aber durch diese Änderungen die Lagerflächen trockenlaufen.

Die zylindrische Fläche 5 der Vertiefung 2 hat noch einen weiteren Vorteil. Ihr Durchmesser ist so berechnet, daß, wenn die Spitze des Wellenendes 4 so tü'if in die Vertiefung 2 eingeführt wird, daß sie die Höhe der Fläche 7 erreicht und die Seitenfläche des Wellenendes 4 gegen die obere Kante der Fläche 5 anliegt, daß dann die Spitze des Wellenendes 4 sich genau im Eingang der Vertiefung 8 befindet. Sie tritt somit automatisch in diese Vertiefung, was die Montage des Wellenendes im beschriebenen Lager erleichtert.

Diese Anordnung ist auch durch die F i g. 2 und 3 veranschaulicht, welche ein analoges Lager zeigen, in welchem die gleichen Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist das Kapillarreservoir durch die ebene Ringfläche 7 und durch eine konische Fläche 10 begrenzt. Die Abmessungen der konischen

* Fläche 10 werden in gleicher Weise gewählt wie diejenigen der zylindrischen Fläche 5 in Fig. 1.

Die F i g. 4 veranschaulicht eine Variante der Ausführungsform der Fig. 1, in welcher ein zylindrischer Flächenteil 12 analog dem Flächenteil 5 die Kegelstumpfmantelfläche 11 nach oben begrenzt. Der Öffnungswinkel des Kapillarreservoirs ist in dieser Variante gleich demjenigen der Ausführungsform nach F i g. 2.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform des Lagers, bei welcher dieses aus zwei Teilen besteht. Die Vertiefung der Lagerschale 1 ist durch eine ebene Ringfläche 7 sowie durch eine zylindrische Fläche 10 begrenzt, jedoch wird das Kapillarreservoir seitlich und nach oben durch einen Ring 13 abgeschlossen, der in die zylindrische Öffnung eingetrieben ist, welche durch die Fläche 10 begrenzt wird. Der Ring 13 besitzt zu diesem Zweck eine ebene innere Fläche 14, die auf der ebenen Fläche 7 aufliegt, eine Kegelstumpfmantelfläche 15 mit nach unten gerichteter Öffnung sowie eine weitere Kegelstumpfmantelfläche 16, je-

doch mit nach oben gerichteter Öffnung, welch letztere durch eine zylindrische Innenfläche 17 begrenzt ist, die der Fläche 5 des Lagers der F i g. 1 entspricht. Das Kapillarreservoir weist somit in diesem Ausführungsbeispiel zwei spitze Winkel auf, deren erster zwischen den Flächen 7 und 15 und deren zweiter zwischen den Flächen 15 und 16 gebildet ist.

In der Ausführungsform nach F i g. 6 bildet die Lagerschale 1 ebenfalls nur einen Teil des Lagers. Sie ist mit einer durchgehenden koaxial zum Wellenende 4 verlaufenden öffnung versehen. In ihrem unteren Teil bildet diese öffnung eine zylindrische Aufnahme, in welche eine Lagerpfanne 18 eingetrieben ist, deren äußere Form der öffnung entspricht und deren eine Endfläche die Vertiefung 8 aufweist. Diese Lagerpfanne kann aus Beryllium-Bronze bestehen, welche thermisch so behandelt wurde, daß ihre Härte 400 Wickers-Einheiten erreicht. Die Lagerpfanne 18 könnte auch aus gehärtetem Stahl bestehen. Der obere Teil der Öffnung der Lagerschale 1 weist eine kegelstumpfmantelförmige Fläche 19 mit nach unten gerichteter öffnung auf, deren untere Kante die obere Fläche 20 des Lagerteils 18 berührt, sowie eine zylindrische Fläche 21, die die gleiche Rolle spielt wie die zylindrische Fläche 5 des ersten Beispiels.

Die Form des Lagers ist gleich derjenigen des Lagers nach Fig. 1, die Möglichkeit, als Lagerpfanne ein unabhängiges zylindrisches Element verwenden zu können, bietet jedoch Vorteile gegenüber dem aus einem Stück bestehenden Lager der Fig. 1. Das Kapillarreservoir ist bei diesem Beispiel durch die Fläche 20 des Lagerteils 18 und durch die Flächen

ίο 19 der Lagerschale 1 begrenzt.

Statt in die Lagerschale 1 eingetrieben, könnte die Lagerpfanne 18, wie dies beim Beispiel der F i g. 7 gezeigt ist, auch in der Lagerschale 1 gefaßt sein.
Die in der F i g. 7 dargestellte Ausführungsform besteht aus den gleichen Elementen wie diejenigen der F i g. 6. Insbesondere weist das Kapillarreservoir die gleiche Form auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die obere Kante der Fläche 19 des Kapillarreservoirs nicht an die zylindrische Fläche 21 angrenzt, sondern an eine kegelstumpfmantelförmige Fläche 22 mit nach oben gerichteter Öffnung, die ihrerseits an eine zylindrische Fläche 23 angrenzt, die sich bis zur oberen Fläche der Lagerschale 1 erstreckt. Diese Anordnung gestattet die obere Fläche 19 des Kapillarreservoirs in Achsrichtung zu verlängern, ohne die seitliche Bewegungsfreiheit des Wellenendes 4 zu beeinträchtigen.

F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform, in welcher, die obere Fläche des Kapillarreservoirs noch näher an der Lagerachse verläuft. Das in F i g. 8 dargestellte Lager besieht ebenfalls aus einer Lagerschale 1 und einer Lagerpfanne 18, die in eine zylindrische Öffnung der Lagerschale 1 eingetrieben ist. Dagegen ist das Kapillarreservoir durch eine zylindrische Fläche 24 begrenzt, deren untere Kante die obere Fläche der Lagerpfanne 18 berührt, sowie durch eine Kegelstumpfmantelfläche 25 mit nach oben gerichteter Öffnung. Diese letztgenannte Fläche bildet mit der oberen Fläche der Lagerschale 18 einen Winkel, dessen Öffnung gegen die Peripherie der Lagerschale 1 gerichtet ist. Die obere Fläche 25 grenzt an eine zylindrische Fläche 26 von geringer Höhe, die ihrerseits an eine Kegelstumpfmantelfläche 27 mit nach oben gerichteter öffnung grenzt, welche in gleicher Weise angeordnet ist wie die Fläche 22 des Lagers der F i g. 7.

Der durch die Fläche 25, 26 und 27 gebildete Ring schließt das Kapillarreservoir des beschriebenen Lagers fast vollständig ab, gestattet jedoch dem Wellenende 4 sich seitlich zu verschieben, solange seine Spitze in der Vertiefung 8 verbleibt. Wie in F i g. 8 deutlich ersichtlich, ist diese Ausnehmung von geringerer Tiefe als die entsprechende Vertiefung in Fig. 7.

Die Ausführungsform nach F i g. 9 endlich zeigt das obere Lager des Regulierorganes eines Uhrwerkes. Dieses Lager besitzt einen zylindrischen Support 28 mit einem Außengewinde, welcher in einen Teil des Gestelles 29 dieses Uhrwerkes eingeschraubt ist. Ein Flansch 30 des Supports 28 hält einen Rücker 31, der eine öffnung besitzt, in welche der Support eingreift und durch einen Federring 32 an diesen Rücker gepreßt ist. Der Support 28 besitzt eine zylindrische öffnung 33, in welche eine Lagerpfanne 34 aus synthetischem Stein eingesetzt ist, deren untere Fläche eine konische Ausnehmung 35 aufweist, sowie einen Ring 36, dessen Innenflächen die gleiche Form und die gleiche Anordnung auf-

weisen wie die Flächen 19 und 21 der Lagerschale 1 der F i g. 6. Das Regulierorgan des Uhrwerkes sitzt auf einer Welle 37, die an ihrem oberen Ende einen Zapfen mit konischer Spitze 38 aufweist. Der Support 28 kann mehr oder weniger in den Gestellteil 5 eingeschraubt werden, so daß das axiale Spiel der Welle 38 mit sehr großer Präzision reguliert werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lager für eine Welle mit konischem Wellenende, dessen eines Teil ein Reservoir und eine in diesem Reservoir gebildete konische Vertiefung (8) zur Aufnahme des genannten Wellenendes aufweist, wobei die Flächenteile, die das Reservoir begrenzen, gestellfest mit der konischen Vertiefung sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der genannten Flächenteile (6, 7; 24, 25) einen inneren spitzen Winkel bilden, daß die Spitzenlinie des genannten Winkels sich in einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Lagerachse, zwischen der Spitze und der Basislinie der Kegelmantelfläche des genannten Wellenendes liegt, und daß die genannten Flächenteile so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein flüssiges Schmiermittel durch Kapillarwirkung zurückgehalten wird.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Flächenteile zur Achse der konischen Vertiefung koaxiale Rotationsflächen sind.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir eine ebene ringförmige Bodenfläche aufweist, welche senkrecht zur Lagerachse liegt und die kreisförmige äußere Kante der konischen Vertiefung umgrenzt.

4. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der inneren Randlinie einer der genannten, das Reservoir begrenzenden Flächenteile so bestimmt ist, daß die Spitze des Wellenendes in die konische Vertiefung eindringt, wenn das Wellenende in das Reservoir so eingeführt wird, daß seine konische Mantelfläche die genannte innere Randlinie streift.

5. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Flächenteile an zwei getrennten, miteinander verbundenen Teilen (1, 18) gebildet sind, deren eines eine zylindrische Lagerpfanne (18) bildet, deren eine Endfläche (20) die konische Vertiefung (8) aufweist und das in eine entsprechende öffnung eines Supports eingesetzt ist.

6. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Flächenteile an zwei getrennten, miteinander verbundenen Teilen (1, 13) gebildet sind, deren eines ein Ring mit vieleckigem Profil ist, der in eine Aussparung eines Supports eingesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen