DE3322522A1

DE3322522A1 - Federanordnung fuer die elastische halterung eines lagers

Info

Publication number: DE3322522A1
Application number: DE3322522A
Authority: DE
Inventors: Ken Kamakura Kanagawa Mitsubori; Kazuo Yokohama Kanagawa Watanuki
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1984-01-19
Also published as: JPS5910520U; GB8317887D0; GB2123497B; FR2529975A1; GB2123497A

Description

PATENTANWÄLTE

l.-Phy·. CLAUS PÖHLAU Dlpl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ Dlpl.-Phys.WOLFGANG SEGETH

KESSLERPLATZ 1 8500 NÜRNBERG 20

Federanordnung für die elastische Halterung eines Lagers.

Die Erfindung betrifft eine Federanordnung für die elastische Halterung eines Lagers.

Bei einer bekannten Federanordnung für die elastische Halterung eines Lagers, welches die hochtourig rotierende Welle eines Schi t'f s-Turboladers oder eines Zentrif ugal-Verdichters Lrägt, sind in ein MeLalJbJech eine Vielzahl kleiner Löcher eingestanzt, und ist das so bearbeitete Metallblech zu einem Zylinder geformt, wobei eine Anzahl derartiger zylindrischer FedergJ ieder ineinandergefügt werden.

Kino zu Γ r i edeiis Le I I ende Foderwi rkung isL mit einer derartigen, bekannten Federanordnung jedoch kaum zu erreichen. Speziell bei einer schweren Welle sinkt die gewichtsbelastete Unterseite der bekannten Federanordnung quasi in sich zusammen, so daß zwischen den zylindrischen Federgliedern keine ausreichenden Ölfilme ausgebildet und aufrechterhalten werden können, so daß ein Festfressen zwischen der Welle und dem Lager nicht immer vermieden werden kann.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Federanordnung für die elastische Halterung eines Lagers zur Verfugung zu stellen, welche die oben genannten und weitere Probleme der bekannten Federanordnung vermeidet, mittels welcher die Vibrationen einer rotierenden Welle auf ein Minimum reduziert sind, mittels der ein weiter Drehzahlbereich sicherer und stabiLer WeLIen rotation garantiert werden kann, und mi LLeIs dor auch die Lebe ntal au er des Lagers erhöht werden

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mehrere zylinder- oder hülsenförmig iibereinandergeschichtete, dünne Bleche, wobei in jedem dieser ein Federglied bildenden Bleche eine Vielzahl nacheinander in einem kleinen Abstand angeordnete, zungenförmige Federeleniente eingestanzt sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen irisbesondere darin, daß durch die passende Dimensionierung der zungenförmigeii Federe 1 einen te die l'Odc rkoiial an I e der Federanordnung in einfacher Weise optimiert werden kann, daß durch die gleichmäßig entlang des Umfangs eines jeden Federgl iedes angeordneten, zungenIörmigen Federe.1 oiiic-u te ein schleier Laul der Federanordnung vermieden und folglich ein höherer Konzentrizitats-Grad erreicht werden kann, wodurch selbst bei. hohen Drehgeschwindigkeiten eine stabile KoLation der Welle garantiert werden kann, daß Vibrationen der rotierenden Welle und damit schwingende, auf das Lager ausgeübte Belastungen auf ein Minimum reduziert werden können, wodurch die Lebensdauer der Lager beträchtlich erhöht wird, und daß die ein Festfressen zwischen der Welle und dem Lager verhindernden Ölfilme in vorteilhafter Weise zwischen den Federgliedern erhalten bleiben.

Dabei ist der Krümmungsradius jedes eingestanzten, zungenförmigen Federelementes vom Krümmungsradius jedes zur Federanordnung zusammengeschichteten Federglieds verschieden. Die eingestanzten, ζ u η g e η f ö r m i g e η F e d ere1 em e η I ο können a uc h ehe η sein und beispielsweise tangential, vom zy 1 i ncleri örm igen Federglied wegstehen.

Die oben genannten und weitere Einzelheiten, Merkmale und ', Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter in den Zeichnungen dargestellter Λ us Γ üb rungs formοη der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit fin fr bekannten Federanordnung noch besser verdeutlicht. Es zeigen:

Fig.l(a) eine Frontansicht eines Federglieds einer bekannten Federanordnung der gattungsgemäßen Art,

Fig.](b) eine Seitenansicht eines Federglieds gemäß Fig.1(a),

Fig.l(c) einen axialen Schnitt durch ein Federglied gemäß Fig.1(a),

Fig.l(d) einen axialen Schnitt durch ein ein Lager ο I iiaL i «eh Iwi I terndes Federglied gemäß Fig.l(a),

Fig.2 einen axialen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße, ein Lager elastisch abstützende Ausführungsform einer Fede ran ο rdnung,

Fig.'i(n) t* i wo Fron l nn.s i rhi der Federanordnung gemäß Fig.2,

Fig.3(b) eine Seitenansicht der Federanordnung gemäß Fig.3(a),

Fig.4(a) eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen, in ein Metallblech eingestanzten, zungenförmigen Federelements,

Fig.4(b) eine Darstellung eines zungenförmigen Fed erelemen Lk :gemäß Fig.4(a) zur Verdeutlichung der Feuerwirkung dieses Federclements,

Fig.5(a) neben- und nacheinander angeordnete, zungenformige Federelemente,

Fig.5(b) sich symmetrisch gegenüberliegende, nacheinander angeordnete, zungenförmige Federelemente,

Fig.5(c) eine Vielzahl vom Umfang eines Federglicds nach außen gerichteter, zungenförmiger Federelemente, und

Fig.5(d) ein derart geformtes, zungenförmig eingestanztes Federelement, das in ihm eine gewünschte Spannungsvertei—

lung gegeben ist.

Die Figuren l(a), l(b) und l(c) zeigen eine bekannte Federanordnung für eine elastische Halterung eines Lagers, in dem die Welle eines Schiffs-Turboladers oder eines Zentrifuga1 Verdichters hochtourig rotiert. Dabei sind - wie in Fig.l(b) dargestellt ist - in ein Metallblech 101 eine Vielzahl kleiner Löcher 102 eingestanzt. Anschließend wird das so bearbeitete Metallblech 101 in die Gestalt eines Zylinders, wie er durch die ununterbrochene Linie in Fig.l(a) dargestellt ist, umgeformt. Eine derartige, bekannte Federanordnung wird im belasteten Zustand entsprechend der in Fig.l(a) strieh 1 iert angedeuteten Linie deformiert. In der Praxis wird eine Anzahl derartiger zylindrischer Federglieder in der oben beschriebenen Art mit Löchern hergestellt und in der in Fig.l(c) dargestellten Weise ineinandergefügt. Damit kann jedoch eine zufriedenstellende Federwirkung nur schwerlich erzielt werden. Speziell im Fall der Lagerung einer schweren Welle, sinkt der untere Bereich 103 der Federanordnung, wie in Fig.l(d) dargestellt worden ist, ab, so daß dort zwischen den zylindrischen Federgliedern keine ausreichenden ÖJfilme gebildet bzw. erhalten bleiben können. Dadurch kann es jedoch zu einem Festfressen der rotierenden WeIJe im Lager kommen.

In Fig.l(d) bezeichnet die l'osi L ionax. i Π er J 04 die obere -Seite der Federanordnung und 105 die Last-Wirkungsrichtung einer Welle.

Fig. 2 zeigt eine rotierende Welle 1, ein Lager 2, eine äußere Lagerschale 3, eine erfindungsgemäße Federanordnung 4 und ein Gehäuse 5.

Wie aus Fig.3(a) ersichtlich ist, enthalt die Federanordηung eine Anzahl ineinandergefügter, koaxialer Federglieder. Wie am besten aus Fig.3(b) er«ichI I ieh isl , ist jedes Fedurgl ied entlang seines Umfanges mit einer Weihe voneinander einen kleinen Absland aufweisender, zu ngeii I ö im i ge r Feder e I einen I e 4a '

BADOS

au.sgest a L LeL . Diese /.ungon form i.gen Fet! ere lernen Le 4a können in bekannter Weise in einem Stanz- oder Rollvorgang hergestellt werden.

Fm unbelasteten Zustand, d.h. wenn auf ein Federglied keine Kraft ausgeübt wird, weist es einen in der Fig.4(b) dargestellten Krümmungsradius r, auf; wird es jedoch mit weiteren Federgliedern zusammengesetzt und einer Belastung ausgesetzt, dann ändert es seinen Krümmungsradius entsprechend der strichliert dargestellten Kurve zum Krümmungsradius r^. Das in dieser Fig.4(b) dargestellte Federelement 4a ist jedoch besLrebt, in die Ausgangslage zurückzuspringen und wieder den ursprünglichen Radius r, einzunehmen.

Eine Anzahl Federglieder, von denen jedes eine Vielzahl eingestanzter, zungenformiger Federelemente 4a aufweist, werden aufeinandergeschichLeL und anschließend in die Form eines Zylinders bzw. einer Hülse gebracht. Die so ausgebildete Federanordnung 4 schmiegt sich, wie aus Fig.2 ersichtlich ist, dicht an die Lagerschale 3 an, welche ihrerseits am Lager 2 anliegt.

Wie aus Fig.5(c) ersichL1ich ist, kann jedes Federglied 4 die Federwirkung über seinen gesamten Umfang erzeugen.

Wahlweise können auch erfindungsgemäße Federglieder 4 mit eingestanzten, zungenförmigen Federelementen 4a und herkömmliche Federglieder 101 - gemäß Fig.l(a) und Fig.l(b) - mit ihren gestanzten Löchern 102 übereinandergeschichtet und anschließend zu einem Zylinder, bzw. zu einer Hülse umgeformt werden.

DLe Federglieder 4 der Federanordnung können die Federwirkung entlang ihres gesamten Umfangs erzeugen, so daß entsprechend ihrer Oberfiac henspannung zwischen den Federgliedern ausreichende Ölfilme erualten bleiben. Daraus resultiert auch eine gute Dämpfungswirkung der Federanordnung.

Die zungenförmigen Federelemente 4a können derart genau dimensioniert sein, daß sich sehr einfach eine Federanord-. nung mit einer gewünschten Federkonstante ergibt. Die in ein Federglied 4 eingestanzten Federe i einen te 4a können einen vorher festgelegten Krümmungsradius r, aufweisen, oder sie können auch ohne Krümmung, d.h. eben ausgebildet sein.

Wie aus Fig.5(a) ersichtlich ist, können die Federelemente 4a seitlich nebeneinander oder entsprechend der Fig.5(b) auch symmetrisch oder spiegelbildlich in das dünne Blech eingestanzt sein. Anstelle viereckiger, in den Figuren 3(b), 4(a), 5(a) und 5(b) dargestellter, zungenförmiger Federelemente 4a können die Federelemente 4a auch sechseckig ausgebildet sein, wie aus Fig.5(d) ersichtlich ist.

Um einö stabile Rotation einer federn gelagerten Welle sicherziist öl lon, isl es notwendig, die Kede rkmi.s I ;in! ο sowie den Dämpf ungskoeffi zi enten zu optimieren. Er Γ i ndungsgemäß kann eine optimale Federkons tantο durch passende Dimensionierung de in Fig.4(a) dargestelltem Breite Λ, der Länge B und des Abstandes t eines eingestanzten Federelementes 4a erzielt werden)

Die Federelemente 4a sind entlang des Umfangs eines jeden Federgliedes 4 gleichmäßig verteilt, so daß ein schiefer Lauf der Federanordnung vermieden und ein hoher Grad von Konzentri-! zität erreicht werden kann. Damit kann jedoch eine stabiLe Rotation einer gelagerten Welle (1) selbst bei hohen ürehgeschwindigkeiten gewährleistet werden.

Desgleichen können die Vi brat ionen bei einer er I" i nd ungsgemäß gelagerten Welle auf ein Minimum reduziert werden, so daß die Schwingungsbeanspruch U ng der Lager auf ein Minimum reduziert ist. daraus result ierl eine bet ι/it Ii ι lieh erhöht o Lebensdauer der Lager.

Außerdem können erfindungsgemäß die Ölfilme zwischen den

Federgliedern in vorteilhafter Weise erhalten bleiben, so daß ein Festfressen der Welle im Lager vermieden wird.

., copV

Claims

PATENTANWÄLTE Dr. rer. nat. DIETER LOUIS Dlpl.-Phys. CLAUS PÖHLAU Dlpl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ Dlpl.-Phys.WOLFGANG SEGETH KESSLERPLATZ 1 8500 NÜRNBERG 2Γ Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1, 2-chonip, Ol c-m;ic· I) i , Chiyoda-ku Tokyo - to Japan 22.947 AN 'SPRU" CUE :

1.)Federanordnung für die elastische Hailerung eines Lagers, g e k e η n κ e i c h π e L du rc· Ii

mehrere zylinder- oder !linsenförmig übereinandergoschichtete, dünne Bleche, wobei in jedem dieser eiπ Federglied (4) bildenden Bleche eine Vielzahl nacheinander in einein kleinen Abstand angeordnete, zungen f örmi ge Kode rel einen te (4a) eingestanzt sind.

2. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (r,,) jedes eingestanzten, zungenförmigen Federelements (4a) vom Krümmungsradius (r,) jedes zur Federanordnung ζ usam me η ge schichte le π, ei n Federelement (4) bildenden dünnen Bleches verschieden ist.

3. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzc i chnel: , daß die eingestanzten, zu iigen Io rm i gen Ked er el einen I e (4a) eben sind.

GOPY