DE2149453A1 - Schwenklager oder pendellager mit einem kugelkalottenfoermigen konkaven aussenring und einem konvexen innenring - Google Patents

Description

• Schwenklager oder Pendellager mit einem kugelkalottenförmigen konkaven Außenring und einem konvexen Innenring Die Erfindung betrifft ein Schwenklager oder Pendellager mit einem kugelkalottenförmigen konkaven Außenring und einem konvexen Innenring.
• Bs sind Gelenklager in der Form von Radial-Gelenklagern, Schräg-Gelenklagern und Axial-Gelenklagern in Gleitlagerausführung bekannt. Sie dienen als Übertragungselemente zur Umwandlung von Dreh- und Schwenkbewegungen in lineare Bewegungen. Außerdem werden derartige Gelenklager verwendet, um starke Wellendurchbiegungen auszugleichen oder um Kentenpressungen an den Lagerstellen infolge von Montagefehlern zu vermeiden, Nachteilig bei Gelenklagern in Form von Gleitlagern ist, daß keine großen Gleitgeschwindigkeiten möglich sind, daß die Lager in der Regel ein Lagerspiel aufweisen, was sich bei schnell wechselnden Lastrichtungen sehr nachteilig bemerkbar macht, und daß das Moment zur Ausführung der Schwenkbewegung stark init der Belastbarkeit ansteigt.
• Weiterhin sind Gelenklager nach dem Wälzlagerprinzip als Pendelkugellager oder Pendelrollenlager bekannt geworden.
• Derartige Gelenklager sind in gewisser Hinsicht vorteilhafter als Gelenk-Gleitlager, da sie mit geringerem Spiel arbeiten und größere Drehzahlen zulassen. I;achteilig ist jedoch, daß derartige Golenklager stopempfindlicher als die Cleitlagerausführungen, geringere Schwenkwinkel zulassen und praktisch keine dämpfende Wirkung besitzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwenklager oder Pendellager so auszubilden, daß die Nachteile der bekannten Schwenklager vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Außenring hydrostatisch beaufschlagbare Lagertaschen vorgesehen sind und symmetrisch zur axialen Mitte des Außenringes jeweils gleichgroße wirksame Lagertaschenflächen vorgesehen sind und über den Umfang verteilt jeweils mindestens drei voneinander getrennte Lagertaschen angeordnet sind.
• Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, statt der Gleitlageranordnung oder der Wälzlageranordnung eine hydrostatische Lagerung für die Schwenklager oder Pendellager vorzusehen. Hydrostatische Lager, die bereits in der Form von Radiallagern, Axiallagern sowie in Form von Maschinen-Schlittenführungen und hydrostatischen Muttern für Transport-£evindespindeln bekannt geworden sind, arbeiten derart, daß zwischen den Anlageflächen von gegeneinander bewegbaren Teilen ein auch bei Belastungsschwankungen aufrechterhaltener, druckfester Ölfilm aufgebaut wird, der einen direkten Kontakt der beiden Anlageflächen zueinander verhindert. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung wird ein absolut spielfreies und verschleißfreies Schwenk- oder Pendellager erschaffen.
• Da eine von der Gleitgeschwindigkeit unabhängige reine Flüssigkeitsreibung besteht, deren Größe aus dem Produkt von Gleitflächengröße, Ölviskosität, Gleitgeschwindigkeit und dem reziproken Wert der Ölfilmstärke besteht, nähert sich die tatsächlich auftretende Treibkraft bei kleineren Gechwindigkeiten dem Wert Null. Ein hydrostatisches Lager kann daher keine Hysteresis aufweisen. Ein "Stick-slip-Effekt" kann nicht auftreten.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Dimensionierung und Anzahl der Lagertaschenflächen bzw. Lagertaschen dient dazu, die für die Funktion unbedingt erforderlichen Rückstellkräfte zu erzielen. Radial-Gelenklager werden iii der Regel nicht paarweise, sondern einzeln verwendet. Sie dienen vorzugsweise zur Aufnahme von Radialkräften, während geringe Axialkräfte, unbedingt durch die Führung, zulässig sind. Die l><rfindungl>st das Problem der Vorspannung dadurch, daß jeweils gleich große wirksame Lagertaschenflächen symmetrisch zur axialen @itte vorgesehen sind. Durch die in @@ialrichtung wirkenden Komponenten der dabei auftretende Kräfte wird somit eine axiale Verspannung erreicht, Die erfindungsgenäße Läsung bietet den Vorteil, daß sowohl eine Zentrierung der einander zugeordneten Teile in axialer als auch in radialer Richtung gegeben ist, ohne daß jedoch ein Ruckstellmoment auf die Pendelbewegung ausgeübt wird.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß symmetrisch zur axialen Mitte jeweils untorschiedlich große wirksame Lagertaschenflächen vorgesehen sind. Diese Anordnung ist dann zweckmäßig, wenn axiale Vorlasten zu kompensieren sind. @s wird jedoch darauf hingewiesen, daß diese Anordnung ebenfalls unter das Prinzip der vorliegenden Erfindung fällt.
• Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfin@ung besteht darin, daß die jeweils gleich @roßen wirksamen Lagertaschenflichen aus jeweils gleich großen Lagertaschen gebildet sind, die in Bezug auf die axiale Mitte des La@ers und in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Form der Gleitflächen sphärisch ist. Damit wird erreicht, daß keine Rückstellkräfte in Schwenkrichtung auftreten.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die über den Umfang verteil-ten Lagertaschen als jeweils eine Flüche umschließende ITuten ausgebildet sind, und die in von den Nuten umschlossene Fläche gleicher Oberflächenebene wie die außerhalb der Lagertaschen befindlichen Anlageflächen ues Außenringes liegt. Die umschlossene Fläche wird somit jeweils mit dem vollen Taschendruck beaufschlagt. Dadurch wird die an der Flüssigkeitsreibung beteiligte Lagerfläche vergrößert. Der dadurch auftretende Effekt ist bei kleinen Gleitgeschwindigkeiten praktisch bedeutungslos, jedoch wird die Dämpfung der Anordnung bei dynamischer Beanspruchung durch diese Maßnahme wesentlich erhöht.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Lagertaschen symmetrisch zur axialen :-litte in mehreren Lagertaschenreihen angeordnet sind. Grundsätzlich besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Lagertaschen im Innenring vorzusehen.
• Das Einbringen der Lagertaschen kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch einen @tzvorgang erfolgen.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einem Radial-Gelenklager der Druckölzuführungskanal aus einer mit einem Ring umgebenen Ringnut besteht, wobei der Ring gleichzeitig den Außenumfang des hydrostatischen Gelenklagers bildet. mit dieser Maßnahme wird eine besonders einfache Montage des hydrostatischen Gelenklagers erreicht, da zunächst die Ringnut eingebracht, anschließend die Lagertaschenzuleitungen, beispielsweise als Stichbohrung zu den vorgesehenen Lagertaschen eingebracht, dann die Kapillarrohre befestigt und anschließend die Ringnut mittels des aufsteckbar ausgebildeten Rings, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Dichtungen, abgeschlossen werden kann.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für jede Lager--tasche ein mit Gewinde versehener, verschließbarer Anschlußvorgesehen, der mit der Lagertasche über eine Bohrung in Verbindung steht. über diesen Anschluß können auch in eingebaute Zustand die Lagertaschendrücke kontrolliert werden.
• TzTeiterhin besteht hierdurch die loglich';eit, für dynamische Belastungen zusätzliche Dämpfer $anzubringen. Wenn die Anschlüsse nicht benutzt werden, werden diese durch Gewindestopfen verschlossen.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druckölzuführungskanal sich in einem zweiteiligen Gehäuse befindet, daß auch die Anschlüsse für die Druckmittelzufuhr und für die Taschendruckkontrolle sowie den Schwenklageraußenring aufnimmt.
• Die Kapillaren bestehen erfindungsgemäß aus mit einem Ende dichtend an den Lagertaschenzuleitungen angebrachten und mit dem anderen Ende in einen gemeinsamen Druckölzuführungskanal weisenden Kapillarrohren.
• Das freie Ende der Kapillarrohre ragt erfindungsgemäß lose in den Druckölzuführungskanal hinein. Der Drucköleintritt in die Kapillarrohre erfolgt somit an den freiliegenden Enden.
• Das Drucköl tritt dann unter Druckabfall an den befestigten Enden aus und strömt in die Lagertaschen ein.
• Die Lagertaschenzuleitungen sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung quer zu dem gemeinsamen Druckölzuführungskanal angebracht. Die Kapillarrohre sind der Formgebung des Drucköl zuführungskanals der Lagertaschenzuleitungen angepaßt. Die Befestigung der Kapillarrohre an den Lagertaschenzuleitungen kann durch Verschrauben in den Lagertaschenzuleitungen oder durch Verschweißen, Verkleben oder Verlöten in den Ansenkungen der Lagertaschenzuleitungen erfolgen.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch die schematische Darstellung eines Schwenklagers; Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1, jedoch ohne Innenring; Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fiitvo 1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel; Fig. 4 die Darstellung gemäß Fig. 3, jedoch ohne Innenring.
• Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schwenklager oder Gelenklager weist einen Außenring 1 auf, der aus zwei Iit einander durch eine Schrumpfverbindung verbundenen Teile 2 und 3 besteht. Die Innenseite 4 des Teils 3 ist konkav und kugelkalottenförmig ausgebildet. Das Teil 1 bildet den Außenring des @endellagers. Innerhalb des Außenrings sitzt ein Innenring 5 mit konvex gestalteter Außenoberfläche.
• In der konkaven, kugelkalottenförmigen Innenwandung 4 des Teiles 5 sind symmetrisch zur axialen kitte des Lagers Lagertaschen 6 angeordnet, und zwar sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über den Umfang verteilt jeweils vier Lagertaschen auf jeder Halbseite des Lagers vorgesehen. Die Lagertaschen 6 sind als Nuten 6a ausgebildet, die jeweils eine Fläche 7 umschließen. Die Flächen 7 liegen in gleicher Oberflächenebene wie die außerhalb der Lagertaschen b befindlichen Anlageflächen 4. In der Außenwandung des Teiles 3 ist eine umlaufende Ringkammeernut 8 vorgesehen, die durch den Teil 2 des Lageraußenringes abgeschlossen ist und aber Bohrungen 9 und 10 mit einem Anschluß 11 für die Druckölzufuhr (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Von der Ringkammernut 8 führen Stichbohrungen 12 zu den einzelnen Lagertaschen 6.
• In diesen Stichbohrungen 12 sind Kapillaren 13 befestigt, die mit ihren freien, losen Enden in die Ringkammernut 8 hineinragen, Wird nun über den Anschluß 11,die riohrungren 10 und 9 die Ringkammernut 8 mit Drucköl beaufschlagt, so tritt das Drucköl über die losen Enden der Kapillaren 15 in diese ein und unter Druckabfall in die Lagertaschen 6 aus. Zwischen den kugelkalotteniörigen Flchen 4 des 'Lagerteils ) und des Innenringes 5 werden druckfeste Ölfilme aufgebaut.
• Gleichzeitig tritt eine gegenseitige Beeinflussung der symmetrisch zur axialen Mitte des Nagers gegenüberliegenden Lagertaschen 6 ein. Damit wird eine axiale Zentrierung erzielt.
• In radialer Richtung arbeiten die sich gegenüberliegenden Lagertaschen ü wie zwei unabhängigo hydrostatische Lager in einem Gehäuse und bewirken eine Zentrierung des Lagerinnenringes 3 auch in radialor Richtung. Die sich gegenüberliegenden Gleitflächen 5 und 4 sind sphärisch ausgebildet. Dadurch ergibt sich gegen eine Schwenkbewegung des Lagers keine Rückstellkraft.
• Jede Lagertasche 6 steht über Rohrungen mit einem verschließbaren Anschluß 14 in Verbindung. Während des Betriebes sind diese Anschltisse dadurch Stopfen verschlossen. Die Anschlüsse dienen dazu, auch in eingehautem Zustand jeweils die Lagers taschendräcke kontrollieren zu können. Es ist auch möglich, an diesen Anschlüssen 14 zusätzliche Dämpfungselemente zur Verbesserung der dynanischen Eigenschaften enzubringen.
• Das in deß Fig. 3 und 4 dargestelöte weitere Ausführungsbeisniel weist einen del Anordnung gemäßen Fig. 1 und Fig. 2 analogen Aufbau auf. Der Ölzuführungskanal 8 befindet sich in einem geteilten Geh@use 1a und ib, welches durch Schrauben 15 zusammengebaltem ist Die Anschliisse zur Kontrollierung des Taschendruckes sind schematisch dargestellt und mit 14a bezeichnet. Der Aufbau der Anordnung entspricht im übrigen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e

   Schwenklager oder Pendellager mit einem kugelkalottemförmigen konkaven Außenring und einem konvexen Innenring, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenring (1) hydrostatisch beaufschlagbare Lagertaschen (6) vorgesehen sind und symmetrisch zur axialen Mitte des Außenrings jeweils gleich große wirksame Lagertaschenflächen vorgesehen sind und über den Umfang verteilt jeweils wenigstens drei voneinander getrennte Lagertaschen (6) angeordnet sind.
2. 2. Schwenklager, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zur axialen Mitte jeweils unterschiedlich große wirksame Lagertaschenflächen vorgesehen sind.
3. 3. Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils gleich großen wirksamen Lagertaschenflächen aus jeweils gleich großen Lagertaschen gebildet sind, die in bezug auf die axiale Mitte des Lagers getrennt sind,
4. 4. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Gleitflächen (4, 5) sphärisch ist.

   5. Schwenklager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Umfang verteilten Lagertaschen (6) als jeweils eine Fläche (7) umschließenden Nuten (6a) ausgebildet sind, und die von den Nuten umschlossenen Fläche (7) in gleicher Oberflächenebene wie die außerhalb der Lagertaschen (6) befindlichen Anlageflächen (4) des Außenringes liegt.

   6. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagertaschen (6) symmetrisch zur axialen Mitte in mehreren Lagertaschenreihen angeordnet sind.

   7. Schwenklager, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lagertaschen sowi die entsprechenden Druckölzuführungen im Innenring (5) angeordnet sind.

   8. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagertaschen (b) durch einen Ktzvorgang eingebracht sind.

   9. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Radial-Gelenklager der Druckölzuführungskanal (8) aus einer mit einem Ring (2 bzw. 1b) umgebenen Ringnut (8) besteht, wobei der ;Qing gleichzeitig den Außenumfang des Schwenklagers bildet.

   10@ Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Lagertasche (6) ein mit Gewinde versehener verschließbarer Anschluß (14) vorgesehen ist, der mit der jeweiligen Lagertasche (6) über eine Bohrung bzs. Bohrungen in Verbindung steht.

   11. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölzuführungskanal (8) sich in eie zweiligen Gehäuse (1a, 1b) befindet, das auch die Anschlüsse für die Drucknittelzuftihr und die für die Taschendruckkontrolle sowie den Schwenklageraußenring aufnimmt.

   12. Schwenklager nach eine3 der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren aus mit einem Ende dichtend an den Lagertaschenzuleitungen angebrachten und mit dem anderen Ende in einen Gemeinsamen Druckölzuführungskanal (8) weisenden Kapillarrohren (13) bestehen.

   15. Schwenklager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Kapillarrohre (13) lose in den Druckölzuführungskanal (8) ragt.

   14. Schwenklager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagertaschenzuleitungen quer zu dem gemeinsamen Druckölzuführungskanal (8) angebracht sind und die Kapillarrohre (13) der Formgebung von Druckölzuführungskanal (8) und Lagertaschenzuleitungen $angepaßt sind.

   15. Schwenklager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Kapillarrohre durch Verschrauben in den Lagertaschenzuleitungen oder Verschweißen, Verkleben oder Verlöten erfolgt ist.

   L e e r s e i t e