DE2027414A1

DE2027414A1 - Kugelschichtförmiges, selbstein stellendes Wellenlager

Info

Publication number: DE2027414A1
Application number: DE19702027414
Authority: DE
Inventors: Gunter 6000 Nieder Eschbach Voigt
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1970-06-04
Filing date: 1970-06-04
Publication date: 1971-12-16
Also published as: JPS54912Y2; NL160637B; NL160637C; JPS5312943U; DE2027414B2; NL7107494A; US3680931A; FR2095747A5; DE2027414C3

Description

Braun Aktiengesellschaft, Prankfürt/Main

RUsselsheimer Strasse 22

PT/Pu/Pre 20. Februar 1970 - 146/69 g

Kugelschichtförmiges, selbsteinstellendes Wellenlager

Die Erfindung betrifft ein kugelschichtförmiges Wellenlager für Aufnahme kleinerer Kräfte, welches selbsteinstellend bewegbar zwischen einer Kugelpfanne und einer mit Hilfe von Gegenlagern vorgespannten Blattfeder gehaltert ist. Als Gegenlager für die Blattfeder dienen dabei z.B. einfach rechteckige Fenster in gegenüberliegenden Lagerstegen.

Solche Lagerkonstruktionen - mathematisch nicht ganz exakt oft auch "Kalottenlager" genannt - finden Verwendung bei den verschiedensten Kleinmaschinen. Gern werden sie z.B. benutzt zur Lagerung der Rotorwelle elektrischer Kleinmotorer bei deren Anordnung in Küchenmaschinen, wo diese Rotorwelle zugleich die Werkzeugwelle der Maschine ist, aber auch für die Lagerung anderer Wellen in kleinen, elektrisch.' betriebenen Maschinen.

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Diese wegen ihrer einfachen Bauart bevorzugte Lagerausoildung und -anordnung weist aber, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, nicht unwesentliche Nachteile auf.

Die Fähigkeit des Lagers zur Selbsteinatellung bleibt nämlich mangelhaft trotz der kugelschichtförmlgen Ausbildung desselben. Insbesondere erfolgt die Selbsteinstellung bzw. -nachstellung nicht exakt genug.

Durch einen in der Rotorwelle oder in der o.g. Blattfeder auftretenden Verzug zum Beispiel, oder durch eine Verkantung der Blattfeder, entsteht eine ungleichmäßige Lagerung der Welle, die nun durch eine entsprechende, selbsteinstellende Bewegung des kugelschichtförmigen Lagers in seiner Kugelpfanne sofort ausgeglichen werden müßte, v/ynn dieser Ausgleich wegen der mangelhaften Einstellungsfähigkeit bzw. des Mangels an Peinftihligkeit der ^?>elbsteinstellung des Lagers aber unterbleibt, so liegt es auf der Hand, daß dann eine größere Erwärmung der Lager, ein schnellerer Verschleiß, Ja auch eine mehr oder weniger starke, rasch eintretende Beschädigung derselben - aber auch häufig der gelagerten Welle - erfolgen müssen. Dies vor allem und in verstärktem Maße bei den hohen und z.T. sehr hohen Drehzahlen der Wellen, die in Maschinen der besprochenen Art zumeist gefahren werden. Ein Unbräuchbarwerden oder eine Beschädigung eines oder mehrerer Lager, oder etwa der Rotorwelle, bedeutet aber bei solchen Maschinen sehr oft praktisch auch Totalverlust des gesamten Aggregates, so dafl also durch die vorher beschriebene nachteilige Erscheinung ein relativ hoher Oesamtschaden entsteht.

Versuche, den geschilderten Nachteilen durch Dimensionsänderungen an Teilen der Lagerkonstruktion abzuhelfen, etwa indem die Blattfeder bei sonst gleichen gegebenen Verhältnissen im ganzen schwächer ausgeführt wurde,

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mußten eich natürlich als Fehlschlage erweisen, denn bestimmte Dimensionen der Konstruktionsteile sind Ja bei bestimmten gegebenen Kräfteverhältnissen unabdingbar, um die gesamte Lagerkonstruktion überhaupt grundlegend als solche funktionsfähig zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestehenden, oben erläuterten Nachteile auszuräumen. Die Selbsteinstellung des kugelschichtförmigen Wellenlagers soll einwandfrei und feinfühlig erfolgen können, dabei sollen aber zugleich die einfache Ausführung und Stabilität der bis- λ

herigen Bauweise erhalten bleiben.

Durch die Erfindung wird diese Aufgabe zufriedenstellend * gelöst. Die Erfindung ist - an einem Lager der oben beschriebenen Art - gekennzeichnet durch Ausbildung der (des) Oegenlager der Blattfeder und/oder der Blattfc selbst derart, daß die Auflagefläche der Blattfeder auf ihrem Gegenlager (bzw. ihren Oegenlagern), und/oder auf der Oberfläche des Wellenlagers weitgehend der Punktform angenähert ist.

Mehrere Konstruktionsvarianten haben sich zur Aus- und Weiterbildung der Erfindung als besonders vorteilhaft f

erwiesen. So zeichnet sich eine dieser vorteilhaften Varianten dadurch aus, daß die Auflagefläche für die Blattfeder an ihren zwei Gegenlagern jeweils eine senkrecht zur Längsrichtung der mit flachen, rechteckigem Querschnitt ausgeführten Feder verlaufende, symmetrisch der Feder entgegengewölbte Kontur - mit dem äußersten Punkt der Wölbung in der Mitte - aufweist. Man kann die Ausbildung auch so vornehmen, daß die Auflagefläche für die Blattfeder an ihren zwei Gegenlagern Jeweils eine senkrecht zur Längsriohtung der mit flachem, rechteckigem Querschnitt ausgeführten

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Feder verlaufende, symmetrische Dreieckskontur - mit der, der Feder entgegengerichteten Spitze des Dreiecks in der Mitte-aufweist. In ebenfalls vorteilhafter Weise verfährt man aber auch so, daß die Blattfeder in ihrem Querschnitt der - ebenen - Auflagefläche an ihren zwei Gegenlagern symmetrisch entgegengewölbt oder entgegengerichtet dreiecksförmig ausgebildet ist. Diese verschiedenen Varianten der Erfindung sind geeignet, verschiedene vorkommende Fäll-..; de·'" feinfühligen Anpassung, entsprechend den gegebenen Kräfte- und Raumverhältnissen und den Teilen der gesamten Lagerkonstruktion,einwandfrei so zu lösen, 'daß jeweils eine sofort reagierende, zufriedenstellende S^lbsteinstellung der Lager erfolgt-

Für ein«n ".pezialfall der feinfühligen Anpassung int außerdem vorteilhaft eine Ausbildung der Erfindung derart, daß - bei Verwendung einer Blattfeder mit zwei Gegenlagern und Wölbung oder dergl. der Auflagefläche an den Gegenlagern, ttfie oben beschrieben - in der sonst durchgängig mit flachem, rechteckigem Querschnitt ausgeführten Blattfeder - im Bereich ihrer Auflage auf don Wellenlager.-eine mittige, dem Wellenlager entgegengewölbte Sicke angebracht ist, die z.B. mit kreisförmigem Ouerschnitt, aber auch als Längssicke gestaltet sein kann/

Eine weitere, für einige Konstruktionsfälle besonders geeignete Ausbildung des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen, daß die mit nur einem Gegenlager ausgestattete und dort befestigte Blattfeder im Bereich des Gegenlagers in ihrem Querschnitt flach rechteckig ausgebildet ist, im Bereich ihrer Auflage auf dem Wellenlager aber einen symmetrisch dem Lager entgegengewölbten Querschnitt aufweist.

Schließlich hat es sich auch als recht vorteilhaft erwiesen, wenn die Blattfeder (bei Vorhandensein zweier Gcgenlageri zur Arretierung in ihrer Längsrichtung an ihren

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beiden Längsenden Je einen, durch dort verringerte Querschnittbreite gebildeten, gegen Anschlag wirkenden Bund aufweist. Durch die erfindungsgemäß der Punktform angenäherte geringe Auflagefläche der Blattfeder ist in manchen Fällen eine Neigung zur Längsverschiebung dieser Feder eher gegeben, und die eben genannte Ausbildung stellt eine siehe-· re und einfache Maßnahme dagegen dar. Die Dimensionierung kann in diesem Fall so vorgenommen werden, daß keine Beeinträchtigung der Anpassungsfähigkeit der Feder an die Lagerbewegungen eintritt.

Im folgenden werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.

Fig. i zeigt die fitirnansicht eines erfindungsgemäßen Lagers in eingebautem Zustand. stellt einen Schnitt nach A - B der Fig. 1 dar zeigt ein Gegenlager mit Auflagefläche für die Blattfeder, in Pfeilrichtung "C" gesehen, lassen weitere verschiedene Formen der Feder-Auflagefläche an solchen Gegenlagern erkennen, hingegen bieten Ansichten auf verschiedene Puerschnlttformen der Blattfeder, bei ebener Auflagefläche der Gegenlager. |

Fig. 9 zeigt eine Lagerkonstruktion unter Verwendung nur eines Gegenlagers für die Blattfeder und

Fig. IO zeigt dazu den,Schnitt nach D-F.

Flg. 11 gewährt eine Ansicht in Pfeilrichtüng "F'' (nach Fig. 1) auf eine Gegenlagerung der Feder, mit Arretierungsbund an derselben.

Flg. 12 schließlich stellt eine Fuder mit kreisförmiger Sicke im Wiillenlagerberelch dar, und

Pig. Ό zeigt zu diesem Bild die Ansicht in Pfeilrichtung, "G".

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Fig.	2
Fig.	3
Fig. und	4
Fig. bis	6 8

Das kugelschichtförmige Wellenlager 2 1st - wie Pig. I und 2 zeigen - zwischen einer Kugelpfanhe 5 und der Blattfeder 1 eingespannt und somit gehaltert. Es bleibt aber dennoch zur Selbsteinstellung in seiner Kugel pfanne 5 bewegbar. Mit 2a ist die Bohrung für die zu lagernde V'elle bezeichnet. Die Blattfeder 1 ist mit Hilfe von Gegenlagern 3 vorgespannt. Die Feder und deren Vorspannung sind entsprechend den Kräfteverhältnissen in und am Lager 2 dimensioniert. Die Auflagefläche 4 der Blattfeder 1 auf ihren Gegenlagern 3 ist weitgehend der Punktform angenähert gehalten, (im Falle der Fig. 1 durch gewölbte Kontur 4a der Auflagefläche für die Feder 1 am Gegenlager 3).

Die Kugelpfanne 5 ist in eine Verdickung 6a der Rippen 6 eingearbeitet. Die Rippen 6 stellen"die Verbindung zu den beiden Stegen 8 für die Feder-Gegenlager 3 her. 6, 6a und

8 sind zusammen aus einem Stück und als solches wiederum integriert in den - bspw. aus Kunststoff gepreßten - Maschinengrundkörper 7 (der in den Fig. 1 und 2 abgebrochen dargestellt ist). In einem Steg 8 ist die Umgebung des Gegenlagers 3 aufgebrochen dargestellt.

Sieht man in Pfeilrichtung "C" (Fig. 1) den Steg 8 an, so erhält man das Bild nach Fig. 3· (Die Feder ist - wie auch in den folgenden Figuren - der Klarheit halber an der .Auflagefläche im Schnitt gezeigt.) In den Fig. 4 bis 8 sind dann nur noch in entsprechender Weise die fensterartigen, der seitlichen Arretierung der Feder dienenden Ausschnitte

9 an den Gegenlagern 3 (in den Stegen 8) gezeigt. 4a und 4b bezeichnen zwei verschiedenartig der flachen Blattfeder 1 entgegengewölbte symmetrische Konturen der Auflagefläche für die Feder 1 an ihren beiden Gegenlagern 3» und mit 4c ist eine entsprechende Dreieckskontur bezeichnet.

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Andere Möglichkeiten, eine weitgehend der Punktform angenäherte Auflagefläche der Blattfeder 1 auf ihren Gegenlagern zu erhalten, sind gegeben durch Querschnittsausbildungen der Feder gemäß la, Ib, lc (gewölbte und Dreiecksformen^, die dann jeweils an einer ebenen Auflagefläche des Gegenlagers liegen. (Pig. 6 bis 8).

Bei der Verwendung nur eines Gegenlagers für die Feder 1 - gemäß Fig. 9 und 10 - ist die Feder auf diesem Gegenlager 3 mittels Schraube befestigt und hier im Querschnitt flach rechteckig gestaltet. Sie liegt natürlich auch in diesem Fall unter Vorspannung auf dem Wellenlager 2 auf und ist in diesem Bereich der Auflage mit einem dem Lager ent- ™ gegengewölbten, symmetrischen Querschnitt ld versehen. Es kommt bei solcher Ausbildung zu einer besonders geringen Auflagefläche, da die Annnäherung an die Punktform noch durch die kugelige Oberfläche des Wellenlagers 2 b ^ünstigt wird. Diese Ausführung ist für bestimmte Sonderfälle ■ .gnet und bestimmt. Mit 11 ist der Maschinengrundkörper bezeichnet.

In der Fig. 11, wo der Arretierungsbund gegen Verschiebungen der Feder 1 in ihrer Längsrichtung gezeigt wird (Ansicht in Pfeilrichtung F gemäß Fig. 11, ist dieser besagte Bund mit bezeichnet.

Eine Variante der Erfindung für einen besonderen Anwendungs- ™ fall zeigen schließlich auch die Fign.12 und 13 (Ansicht in Pfeilrichtung "G" gemäß Fig. 12). In diesem Fall, bei dem eine Blattfeder und zwei Gegenlager mit gewölbten Auflageflächen, etwa wie nach Fig. 1, verwendet werden, ist in der sonst durchgängig mit flach-rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Feder 1 eine mittige Sicke 10 vom kreisförmigen Querschnitt angebracht, und zwar im Bereich der Auflage der Feder 1 auf dem Uellenlager 2. Hier sind also Blattfeder und Gegenlager mit Ausbildungen zur E-zielung angenähert punktförmiger Auflagefläche der Feder 1 versehen.

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Claims

Patentansprüche

1J Kugelsohlentförralges Wellenlager für Aufnahme kleinerer Kräfte, welches selbsteinstellend bewegbar zwischen einer Kugelpfanne und einer mit Hilfe von Gegenlagern vorgespannten Blattfeder gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet« daß die Ausbildung der Auflage der Blattfeder (I^s. an einer Gegenlage (Gegenlager J>^s weitgehend der Punktform angenähert ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei chnet, daß die Auflagefläche für die Blattfeder (1^ an ihren zwei Gegenlagern (3 ^ Jeweils eine senkrecht zur Längsrichtung der mit flachem, reehteokigetn Querschnitt ausgeführten Feder (1 ^Λ verlaufende, symmetrisch der Feder (I^ entgegengewölbte Kontur (4a, 4b) - mit dem äußersten Punkt der Wölbung in der Mitte - aufweist.
3. Lager nach Anspruch 1, d ta durch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche für die Blattfeder (1) an ihren zwei Gegenlagern (3^ jeweils eine senkrecht zur Längsrichtung der mit flachem, rechteckigem Querschnitt ausgeführten Feder (1) verlaufende symmetrische Dreieckskontur (4c ^ - mit der, der Feder entgegengerichteten Spitze des Dreiecks in der Mitte - aufweist.
4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Blattfeder in ihrem Querschnitt der - ebenen - Auflagefläche an ihren zwei Gegenlagern symmetrisch entgegengewölbt (la, Ib) oder entgegengerichtet dreiecksförmig (Ic^ ausgebildet ist.
5. Lager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der sonst durchgängig mit flachem, rechteckigem Querschnitt ausgeführten Blatt-

feder (1) - im Bereich ihrer Auflage auf dem Wellenlager (2) - eine mittige, dem Wellenlager (2) entgegengewölbte Sicke (lo) angebracht ist.
6. Lager nach Anspruch 5* da d u r e h g e k e η η zeichnet, daß die Sicke (lo) kreisförmigen Querschnitt hat.
7. Lager nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die mit nur einem Qegenlager (j5) ausgestattete und dort befestigte Blattfeder im Bereich des Gegenlagers in ihrem Querschnitt flach rechteckig ausgebildet ist, im Bereich ihrer Auflage auf dem Wellenlager aber einen symmetrisch dem Lager entgegengewölbten Querschnitt (Id) aufweist.
8. Lager nach den Ansprüchen 1 bis 6* dadurch ge-

k en nzeichnet , daß die Blattfeder (1, la, Ib, Ic) zur Arretierung in ihrer Längsrichtung an ihren beiden Längsenden je einen, durch dort verringerte Querschnittsbreite gebildeten, gegen Anschlag wirkenden Bund (12) aufweist.

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