DE3018091C2 - Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer und Verfahren für ihre Herstellung - Google Patents
Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer und Verfahren für ihre HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine spielfreie Welienlagerung für einen Kreiselläufcr gemäß den Ansprüchen
1 und 2 sowie ein Verfahren für deren Herstellung ecmäß Anspruch 4.
Eine derartige Weilenlagerung ist aus der DE-OS 19 62 878 bekannt. Dort sind zwei gieichachsige Wälzkörperkränze
vorgesehen, deren axiale Vorspannung einstellbar ist, wobei die Außenlaufflächen der Kränze
von ein und derselben Buchse gebildet werden, während eine der Imienlaufflächen von der Welle, die andere
hingegen von einem Innenlaufring gebildet wird. Die Buchse wird dabei durch zwei sich gegenüberstehende
rotations-symmetrische Teile sowie den Kreiselrotor
ίο selbst gebildet Die Außenflächen dieser Teile werden
mit dem Rotor durch Verkleben des Zwischenspalles verbunden. Die einmal eingestellte Vorspannung hängt
somit von den Eigenschaften der Klebstelle ab. Thermische, Witterungs- oder Alterungseinflüsse wirken sich
auf diese Kiebstelle und damit auf die Vorspannung aus. Dies verschlechtert die Lagerung, was sich bei Kreisel-Hochpräzisionslagern
sehr nachteilig auswirkt, insbesondere auf die Meßgenauigkeit des Sensors. Auch die
Anzahl der Fügestellen und dadurch bedingte Montagcungenauigkeiten
sowie -fehler sind bei einer derartigen Anordnung unvermeidlich.
Aus Hildebrandt, Feinmechanische Bauelemente, München 1072, Seiten 452 bis 454, ist eine Wälzkörper-Axialführung
ohne axiale Begrenzung bekannt. Durch eine Wahl der Abmcsung ist nur eine einzige radiale
Dimensionierung der Vorspannung, nicht jedoch eine Einstellung der Vorspannung möglich. Eine sowohl axial
als auch radial exakt definierte präzise Führung einer Welle ist nicht vorgesehen.
In Richter-Voss, Bauelemente der Feinmechanik, Berlin
1964, Seiten 238 bis 240 sowie Bild 35.7 bis Bild 35.9, ist ein Einbaubeispiei für ein handelsübliches genormtes
Wälzlager dargestellt. Hier ist eine Welle mit einem Festlager und einem Loslager vorgesehen. Eine axiale
Vorspannung kann dabei beliebig eingestellt wefden.
Die Verschiebung des innenlaufrings kann damit bei entsprechender Verschraubung nur -cih einer erheblich
höheren Axialkraft erfolgen, als sie im Betrieb auftritt.
Aus der US-PS 34 49 962 ist ebenfalls der Einsatz eines Wälzlagers bekannt, der im Falle der Lagerung
eines Kreiselrotors eine beliebige Einstellbarkeit der axialen Vorspannung gestattet.
Insbesondere bei Kreiselkompassen und anderen Kreiselgeräten, bei denen die Antriebswelle im Gestell
gelagert und mit dem Kreiselläufer durch ein dynamisch abgestimmtes Universalfedergelenk allseitig kippbar
aber drehfest gekuppelt ist, kommt es für die Genauigkeit der Wirkungsweise entscheidend darauf an, daß
diese Antriebswelle spielfrei, aber reibungsarm derart gelagert ist, daß auch bei Fertigung in größeren Serien
eine genaue Übereinstimmung der Wellenlagerung bei den einzelnen Geräten der Serie hinsichtlich der Leichtgängigkeit
und der Spielfreiheit gewährleistet ist.
Je größer die Zahl der Einzelteile der Wellenlagerung ist, um so größer ist die Gefahr, daß sich Ungenauigkeiten
der Einzelteile bei deren Zusammenbau addieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spielfreie Wellenlagerung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 2 sowie das Verfahren zu ihret Hcrstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 so auszubilden,
daß eine erheblich höhere Genauigkeit der Lagerung über eine lange Lebensdauer hinweg erzielt
wird, und wobei gleichzeitig die Anzahl der Teile verringert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens der Ansprüche 1, 2 oder 4 gelöst.
In den Unteransprüchen sind weitere Ausgcsinltungen
der Erfindung unter Schutz gestellt.
In der Zeichnung sind Beispiele der spielfreien Wellenlagerung
für einen Kreiselläufer veranschaulicht. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Kreiselgerät, bei
dem der Kreiselläufer mit der im Gestell durch die spielfreie Wellenlagerung gelagerten motorisch angetriebenen
Welle durch ein Universalfedergelenk allseitig kippbar aber drehfest gekuppelt ist, und
Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsform der in
F i g. T gezeigten Wellenlagerung.
Ein Zentralkörper 10 mit waagerechter Achse umgibt und trägt den Ständer 12 «nes Elektromotors, dessen
Läufer 14 an dem einen Ende einer Welle 16 befestigt ist, die durch die nachstehend beschriebene Wellenlagerung
in einer axialen Bohrung 18 des Zentralkörpers gelagert ist, und deren oberer Abschnitt 20 aus der axialen
Bohrung 18 herausragt und dort durch ein Universalfedergelenk 22 bekannter Bauart (z.B. DE-PS
26 26 SOO) mit dem Kreiseüäufer 24 abseitig kippbar
aber drehfest gekuppelt ist. Die gegenseitigen Kippbewegungen
des Kreiselläufers 24 zur Welle 20 um Kardanachsen, die rechtwinklig zueinander in einem Punkt
die Achse der Motorwelie 16, 20 schneiden, werden durch eine Abgriffeinheit 26 abgefohlt.
Die Kreisellagerung weist zwei gleichachsige Kränze von Lagerkugeln 30 und 31 auf, die etwa den gleichen
Durchmesser haben. Die beiden Außenlaufflächen, auf denen die Kugeln dieser beiden Kränze laufen, werden
von ein und derselben einstückigen Buchse 32 gebildet, die in der Bohrung 18 des Zentralkörpers gehaltert ist
und dort die Welle 16 umgibt.
Die eine der Innenflaufflächen der Kugelkränze, nämlich
die Innenlauffläche 34 der Kugeln 30, wird von der Welle 16 gebildet, wohingegen die andere Innenlauffläche,
auf der die Kugeln 31 laufen, von einem Innenlaufring 36 gebildet wird, der auf der Welle 16 sitzt. Dabei ist
die Passung des lnnenlaufringes 36 auf der Welle 16 so bemessen, daß äie eine Verschiebung des lnnenlaufringes
36 auf der Welle nur durch eine hohe Axialkraft gestattet, die erheblich größer bemessen ist als die Axialkraft.
die im Betrieb durch die Wellenlagerung zu übertragen ist. Auch bewirkt diese Passung beim Zusammenbau,
d. h. beim Aufschieben des lnnenlaufringes 36 auf die Welle 16, daß die Teile sich nur elastisch
verformen und keine bleibende plastische Verformung erfahren.
Auf diese Weise ist erreicht, daß die Lagerung zwar gut montiert ist, aber außer Jer Welle 16, der Buchse 32
und den Lagerkugeln nur noch den Innenlaufring 36 erfordert, also aus sehr wenigen Teilen besteht. An dem
Inncnlaufring 36 sind Maßnahmen vorgesehen, die es ermöglichen, den Innenlaufring 36 nach einer Demontage
jeweils wieder in derselben Winkelstellung auf die Welle aufzubringen, z. B. sind die Innenlauffläche des
lnnenlaufringes 36 und die diesen Ring tragende Außenfläche der Welle 16 unrund profiliert, derart, daß der
Innenlaufring 36 auf die Welle 16 nur in einer bestimmten Winkellage aufgebracht werden kann, oder zumindest
zweckentsprechend markiert.
Nach dem Fügen des Laufringes 36 auf die Welle 16 werden an dem auf diese Weise entstandenen Werkstück
die beiden Innenlaufflächen, d. h. die Fläche 34 und die Außenfläche des S;nges 36 in einer und derselben
Einspannung fertiggestellt, insbesondere geschliffen. Auf diese Weise wird genaue Gleichachsigkeit der beiden
Flächen erzielt. Nach der Herstellung der Laufflächen wird der Laufring 36 von der Welle 16 wieder
getrennt, um die Montage eier Lagerung zu ermöglichen.
Im Zuge der Montage wird der Laufring 36 in derselben Winkelstellung wieder auf die Welle 16 gefügt
in der die Herstellung der Laufflächen stattgefunden hat Damit ist erreicht, daß die montierte Lagerung ähnlieh
gute Eigenschaften hat wie eine solche bei der die beiden innenlaufflächen direkt auf die Welle 16 gearbeitet
sind.
Die in F Ί g. 2 gezeigte Ausführungsform der Wellenlagerung
stimmt mit derjenigen der F i g. 1 darin überein, daß außer der Buchse 32, der Welle 16 und den
Kugeln 30, 31 nur ein zusätzlicher Laufring 236 erforderlich ist. Im Gegensatz zu F i g. 1 sitzt dieser Laufring
aber nicht auf der Welle 16 sondern in der Buchse 32. Daher werden in diesem Falle die Innenlaufflächen der
Kugelkränze 30,31 von ein und derselben einstückigen Welle 16 gebildet, während eine der Außenlaufflächen
von der Buchse 32 die andere hingegen von dem Außenlaufring 236 gebildet wird. Was für die Passung des Ringes
36 auf der Welle 16 ausgeführt wu»Je, gut auch für
die Passung des Ringes 236 in der Buchse 32.
Vorzugsweise ist die einstückige Buchse 32 mit Aussparungen solcher Gestalt versehen, daß dadurch ihre
Steifheit vorwiegend in axialer Richtung verringert wird. Bei diesen Aussparungen kann es sich beispielsweise
um einzelne getrennte einander überlappende und in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze handeln.
Der zwischen diesen Schlitzen befindliche Werkstoff der Buchse 32 bildet dann Stege, die sich beim Aufpressen
der Innenlaufringe 36 auf die Welle 16 in axialer Richtung elastisch verbiegen und dadurch die Buchse 32
elastisch verkürzen. Nach dem Zusammenbau sucht sich daher die Buchse 32 in Achsenrichtung auszudehnen
und übt daher eine axiale Vorspannung auf die Wellenlagerung aus, durch welche völlige Spielfreiheit zwisehen
den Kugelkränzen und den Laufflächen gewährleistet ist.
Handelt es sich bei dem Universalfedergelenk um eine einstückige Bauart, bei welcher der den Kreiselläufer
24 tragende Teil, der die Welle 16,20 tragende Teil und
der mit diesen um die Kardanachsen kippbar verbundene Teil aus einem einzigen Stück bestehen, das durch
Aussparungen entsprechend biegsam gemacht ist, dann besteht vorzugsweise die Welle 16, 20 aus einem Stück
mit den Elementen des Gelenks 22.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer mit zwei gleichachsigen Wälzkörperkränzen, deren
axiale Vorspannung einstellbar ist, wobei die Außenlaufflächen der Kränze (30,31) von ein und derselben
Buchse (32) gebildet werden, während eine (34) der Innenlaufflächen von der Welle (16,20), die
andere hingegen von einem Innenlaufring (36) gebildet, dadurch gekennzeichnet,
a) daß der Innenlaufring (36) auf der Welle (1, 6, 20) mit einer Passung sitzt, die
aa) eine Verschiebung nur durch hohe Axialkraft gestattet, welche die im Betrieb durch die
Wellenlagerung zu übertragende axiale Kraft erheblich überschreitet, und
ab) nur eine elastische Verformung der Teile bewirkt,
b) die Buchse (32) einstückig ausgebildet ist
2. Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer mit zwei gleichachsigen Wälzkörperkränzen, deren
axiale Vorspannung einstellbar ist, wobei die Innenlauffläche
der Kränze (30,31) von ein und derselben einstückigen Welle (16) gebildet werden, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine der Außenlaufflächen von einer Buchse (32), die andere hingegen von einem Außenlaufring
(236) gebildet wird, der in der Wichse (32) mit einer
Passung sitzt, die
a) eine Verschiebung nur durc. eine hohe Axialkraft
gestattet, welche die im Betrieb durch die Wellenlagerung zu übertragende axiale Kraft
erheblich überschreitet und
b) nur eine elastische Verformung der Teile bewirkt.
3. Wellenlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einstückige Buchse
(32) mit Aussparungen solcher Gestalt versehen ist. daß dadurch die Steifheit vorwiegend in axialer
Richtung verringert wird.
4. Verfahren zum Herstellen der Wellenlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Fügen des Laufringes (36) auf die Welle bzw. des Laufringes (236) in die Buchse in
einer bestimmten Winkellage an dem auf diese Weise entstandenen Werkstück die beiden Innenlaufflächen
bzw. Außenlaufflächen in einer und derselben Einspannung fertiggestellt werden, der Laufring 36
bzw. 236 zur Montage der Lagerung von der Welle 16 bzw. der Buchse 32 nach der Bearbeitung der
Laufflächen gelöst und bei der Montage der Lagerung in derselben bestimmten Winkellage wieder
gefügt wird.
5. Wellenlagerung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb
des Kreiselläufers unter Zwischenschaltung eines einstückigen Universalfedergelenks (22) die
Welle (16, 20) aus einem Stück mit den Elementen des Gelenks (22) besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3018091A DE3018091C2 (de) | 1980-05-12 | 1980-05-12 | Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer und Verfahren für ihre Herstellung |
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DE3018091A DE3018091C2 (de) | 1980-05-12 | 1980-05-12 | Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer und Verfahren für ihre Herstellung |
Publications (2)
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DE3018091A1 DE3018091A1 (de) | 1981-11-19 |
DE3018091C2 true DE3018091C2 (de) | 1985-05-02 |
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ID=6102174
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DE3018091A Expired DE3018091C2 (de) | 1980-05-12 | 1980-05-12 | Spielfreie Wellenlagerung für einen Kreiselläufer und Verfahren für ihre Herstellung |
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