Beschreibung
Das Halblager, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ist
besonders, wenn auch nicht ausschliesslich, zur Verwendung
im Motorenbereich bestimmt.
Insbesondere ist es Teil eines Lagers vom Typ Radialgleitlager,
versehen mit frontalen Bunden, welche die Aufgabe haben, den Axialdruck der Welle aufzunehmen und die daher auch
auf axiale Belastungen reagieren.
Wie bekannt ist, sind die beiden halbzylindrischen Schalen, die diese Lager bilden, jeweils in einem entsprechenden
Support gelagert und an diesem durch ein leichtes Übermass befestigt.
In Übereinstimmung mit der bis heute bekannten Technik sind
die betreffenden Halblager auf zwei Haupttypen zurückzuführen: Ein erster Typ, bestehend aus einem einzigen Stück, an
dem die frontalen Bunde der halbzylindrischen Schale durch eine plastische Verformung (Ziehen) der bogenförmigen Ränder
der Schale selbst gebildet sind, und ein zweiter Typ, bei dem die separat hergestellten Bunde durch eine "Schwalbenschwanz"-Verbindung
oder ähnlichem steif an der Schale befestigt sind.
Diese Hälblager des bekannten Typs weisen jedoch Mangel und
Nachteile verschiedener Art auf.
Der erste Typ bringt vor allem hohe Herstellungskosten mit
sich. Für die Ziehphase sind in der Tat verhältnismässig
umfangreiche Ausrüstungen erforderlich, die erhebliche In-
vestitionskosten erfordern. Ausserdem benötigen die auf diese
Weise hergestellten Halblager weitere Bearbeitungen (beispielsweise die Einarbeitung von Ablässen in die Bunde, und
zwar durch das Vorhandensein von 'scharfen Kanten an den Supporten),
die sich zusätzlich auf die Produktionskosten auswirken. Von der technischen Sicht her besteht der Hauptnachteil
dieser Halblager in dem unvermeidbaren Vorhandensein eines Axialspiels zwischen den Bunden und den Seiten des Supportes.
Wie bekannt ist, bewirkt dies unter Betriebsbedingungen einen nicht gleichmässigen Verschleiss der Bunde
selbst und vor allem eine Konzentration von Spannungen (hervorgerufen durch den Druck der Welle in Axialrichtung) in
dem Verbindungsbereich zwischen Bund und Schale, was mit der Zeit ein Grund für das Nachgeben des reibfesten Materials
sein kann.
Der zweite Typ bewältigt zu einem Teil die oben erwähnten wirtschfetlichen Nachteile. Tatsächlich wird hier der Ziehvorgang
sowie das Einarbeiten der Ablässe in die Bunde vermieden, da letztere mit flachen Oberflächen versehen sind,
welche die eventuell in dem Support vorhandenen scharfen Kanten nicht berühren. Andererseits ist ein Vorgang zur steifen
Befestigung der Bunde an der Schale vorgesehen, die mechanisch durch einen in axialer Richtung ausgeübten Druck erfolgt,
und zwar gleichzeitig mit einer plastischen Verformung der Schale, sowie ein Vorgang der Fertigbearbeitung in
dem Einschwalbbereich. Auch in diesem Falle ergeben sich da-
her verhältnismässiq hohe Herstellungskosten. In funktioneller
Hinsicht u/eist dieses Halblager gleichartige Nachteile auf vi/ie die vorher erwähnten, nämlich das Spiel, das in der
Verbindung Bund - Support vorhanden ist. In beiden Fällen entstehen die schädlichen Spannungen, die lokalisiert sind,
durch die Steifheit der Verbindung zwischen den Bunden und der halbzylindrischen Schale.
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist daher, ein geflanschtes
Halblager herzustellen, das es ermöglicht, die erwähnten Nachteile zu vermeiden, die sich auf die bis heute bekannte
Technik beziehen, wobei das Auftreten von lokalisierten Spannungen in dem Verbindungsbereich zwischen Bunden und Schale
vollkommen ausgeschaltet wird und das Setzen der Bunde selbst
im Sitz möglich ist; alles unter erheblicher Reduzierung der Herstellungskosten.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt,
ist das, Einhakverbindungen zwischen Bunden und Schale herzustellen,
die sich als "aktiv" (stabile Verbindung) während des Transportes und der Installierung des Lagers erweisen,
und als "nichtaktiv" (teilweise bewegliche Verbindung) im Anschluss an die Montage an dem entsprechenden Support mit
dem Zweck, dass ein Setzen der Bunde sei es in umlaufender wie auch in axialer Richtung möglich ist.
Das Problem wird gelöst in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung durch ein geflanschtes Halblager vom Typ bestehend aus einer grundsätzlich halbzylindrischen Schale,
zu befestigen an einem entsprechenden Support mit einem leichten Übermass Schale - Support, an dem sich wenigstens
ein Bund zur Aufnahme des axialen Druckes befindet, wobei
der bogenförmige Rand der genannten Schale, die an dem genannten
Bund anliegt, mit wenigstens zwei im Verhältnis zu einer axialen Symmetrieebene der gennnnten Schale symmetrisch
angeordneten Ausbuchtungen versehen ist, und wobei die genann ten Ausbuchtungen dzau dienen, entsprechende Ansätze zum Einhaken
aufzunehmen, die sich an dem bogenförmigen inneren Rand des genannten Bundes befinden, dadurch gekennzeichnet, dass
eine jede der genannten Ausbuchtungen wenigstens eine Seitenwand aufweist, die im Verhältnis zu den Erzeugenden der genannten
Schale zu einem Teil geneigt ist, und dass ein jeder der genannten Ansätze grundsätzlich als ein konvexes Prisma
ausgebildet ist, wobei ein solches Übermass zwischen einer Fläche des genannten konvexen Prismas und der genannten Seitenwand
der genannten Ausbuchtung vorgesehen ist, dass vor dem Koppeln zwischen Schale und Bund der Winkel in der Mitte
des Bogens <X der Schale zwischen den beiden Ausbuchtungen
geringer ist als der Winkel in der Mitte C/'des Bundes zwischen
den Ansätzen, wobei der genannte Winkel tX wahrend dps
Koppeins zwischen Schale und Bund vor der Montage des Halblagers zunimmt und geringer bleibt als der genannte Winkel
<X' , und wobei der genannte Winkel «X. im Anschluss an die
Montage des Halblagers etwa dem genannten Winkel <X ' gleich
ist, und zwar durch die zentripetale Druckwirkung, die durch
ORIGINAL^
den Support auf die Schale ausgeübt wird, wobei sich daher
die genannte Kupplung zwischen Schale und Bund vor der Montage
des Halblagers auf dem genannten Support als stabil erweist, und im Anschluss an die Montage des Halblagers auf
dem Support selbst als teilweise in umlaufender und axialer Richtung beweglich.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer vorgezogenen Vrewirklichungsform hervor,
die rein als Beispiel und nicht begrenzend in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt ist, von denen
- Abb. 1 die axiale Ansicht der grundsätzlich halbzylindrischen
Schale vor der Kupplung mit den Bunden darstellt;
- Abb. 2 zeigt eine radiale Ansicht der Schale nach der Richtung
II aus Abbildung 1;
- Abb. 3 zeigt einen Schnitt der Schale nach der Linie IH-111
aus Abbildung 1;
- Abb. 4 zeigt eine Plandarstellung (axial) eines Bundes;
- Abb. 5 zeigt den Schnitt des Bundes nach der Linie \l~\l aus
Abbildung 4;
- Abb. 6 zeigt eine Axialansicht des Halblagers vor seiner
Montage im Sitz und in Strichlinie angedeutet die Einhakposition des Bundes;
- Abb. 7 zeigt den Schnitt des Halblagers nach der Linie VII-VII
aus Abbildung 6;
- Abb. 8a und 8b zeigen in schematischer Darstellung jeweils
/to
die axiale und die radiale Ansicht des Ansatzes zum Einhaken in der Ausbuchtung während der Phase vor der Montage
des Halblagers an dem Support;
- Abb. 9a zeigt schematisch die Axialansicht des Ansatzes zum
Einhaken in der Ausbuchtung im Anschluss an die Montage des Halblagers an dem Support;
- Abb. 9b zeigt eine schematische Radialansicht des Ansatzteiles innerhalb der Ausbuchtung entsprechend der Position
in Abbildung 9a.
Auf die Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen ist mit 1 eine an sich bekannte und grundsätzlich halbzylindrische Schale
bezeichnet, welche die Hälfte eines Radialgleitlagers für Motorvi/ellen bildet. An die Schale 1 ist ein Paar won Bunden 2
(Axialdrucklager) angeschlossen, und zwar grundsätzlich halbringförmig, welche die Aufgabe haben, die Axialposition der
Welle aufzunehmen, und die daher auf axiale Belastungen reagieren.
Das so ausgebildete Halblager, das in den Abbildungen 6 und 7 mit 3 bezeichnet ist, ist dazu bestimmt, an einem entsprechenden
Support (in den Abbildungen nicht gezeigt) befestigt zu u/erden, und zwar mit einem leichten Übermass an der Kupplung
Schale - Support.
Die Schale 1 ist an jedem boqenförmiqpn Rand ή mit einem Paar
von Ausbuchtungen 5 mit einem flachen Boden 6 versehen, die im Verhältnis zu der axialen Symmetrieebene A der Schale 1
symmetrisch angeordnet sind. Jede dieser Ausbuchtungen 5 hat
Λ Λ Λ
eine Seitenwand 7, die im Verhältnis zu den Erzeugenden der
zylindrischen Fläche der Schale 1 teilweise geneigt ist. Genauer gesagt verläuft die Seitenwand 7 mit ihrem unteren Teil
8 parallel zu diesen Erzeugenden, und ist mit ihrem oberen Teil 9 (von der gleichen Höhe wie der untere Teil 8) um einen
Winkely? , entsprechend etwa 45° (Abbildung 2), zum Inneren
der Ausbuchtung 5 hin geneigt und bildet auf diese Weise einen Vorsprung 10, der in das Innere der Ausbuchtung 5 selbst
ragt. Die unteren Teile 8 der beiden Ausbuchtungen 5, die im
Verhältnis zu der Achse A symmetrisch angeordnet sind, beschreiben
in der Mitte einen Winkel (Bogenmitte) oL- » der
etwas 120° entspricht (Abbildung 1).
Unter besonderer Bezugnahme der Abbildungen 4 und 5 ist jeder
der Bunde 2 an dem eigenen inneren und bogenförmigen Rand 11 mit einem Paar von Ansätzen 12 zum Einhaken versehen, die
entsprechend profiliert und im Verhältnis zu einer Symmetrieebene, die beim Koppeln zwischen Schale und Bund mit der Ebene
A übereinstimmt, symmetrisch angeordnet sind. Jeder dieser Ansätze 12 ist grundsätzlich als geradliniges konvexes Prisma
ausgebildet und dient dazu, in die entsprechende Ausbuchtung 5 der Schale 1 eingesetzt zu werden. Besonders hat dieses geradlinige
konvexe Prisma grundsätzlich dreieckige Grundformen 13 und ist mit einer Fläche 14 versehen, die der Fbene A
zugewandt ist und auf einer Ebene parallel zu den Erzeugenden der Schale 1 liegt, und die um einen Winkel J (dessen Wert
nachstehend festgelegt wird) geneigt ist, und zwar im Verhält-
nis zu der durch die Kante 15 laufenden axialen Ebene B, beschrieben
durch die Fläche 14 und den bogenförmigen Rand 11. Die Kanten 15 der beiden Ansätze 12 beschreiben einen Mittenwinkel
o(' , der etvi/a 120° entspricht und unter gewissen Umständen
(wie nachstehend erklärt wird) natürlich anders ist als der Winkel oL . In dimensionaler Hinsicht ist die Höhe t'
in umlaufender Richtung eines jeden Ansatzes 12 als die entsprechende Länge ί, einer jeden Ausbuchtung 5. Ausserdem entspricht
die Stärke/)5 eines jeden Ansatzes 12 (wie in Abbildung
5 sichtbar, etwa die Hälfte der Stärke des Bundes 2) in axialer Richtung der Höhe W des entsprechenden unteren Teiles
8 der Seitenvi/and 7, u/eiche die Höhe /1 der Ausbuchtung b .-■ V ,
hat.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es von grundlegender
Wichtigkeit, nicht nur die Form der oben beschriebenen
Elemente zu haben, sondern vor allem ist die gegenseitige Position zwischen Schale und Bunden in den verschiedenen
Kupplungszuständen wichtig, und zwar durch die Veränderung der Geometrie der Schale 1 selbst und folglich des Winkels
<X infolge der Durchbiegung, die durch die Druckwirkungen in
zentripetaler Richtung bewirkt wird, das heisst zunächst durch einen jeden der Bunde und dann, während der Montage,
durch den Support.
Das Einhaken eines jeden Bundes 2 in die Schale 1 nutzt die elastischen Eigenschaften der Schale 1 selbst.
In der der Kupplung zwischen Schale und Bund vorangehenden
~ /ti-
Phase, em/eist sich der Winkel^ (Winkel in der Bogenmitte
der Schale) geringer als der Winkel<χ (<pc hat dank der Biegesteifheit
des Bundes 2 in radialer Richtung einen konstanten Wert). Es ist tatsächlich ein Übermass in der Kupplung zwischen
der Fläche 14 des Ansatzes 12 und dem unteren Teil 8
der Seitenwand 7 der Ausbuchtung 5 vorgesehen. Während der
Einhakphase eines Bundes 2 in die Schale 1 bestimmt dieses Übermass das Durchbiegen in zentripetaler Richtung der Schale
1, so dass der Ansatz 12 in die Ausbuchtung 5 "einrasten" kann.
Unter diesen Umständen nimmt der Winkel c(, zu und entspricht
etwa dem Winkel σ( . In Wirklichkeit wird der Winkel oC nach
erfolgtem Einhaken wieder leicht geringer als θ( (durch die
Elastizität der Schale 1) und verleiht auf diese Weise der
Kupplung zwischen Schale und Bund Stabilität. In ausführender Hinsicht kann das Einhaken vorzugsweise auf folgende Art vorgenommen
werden (wie in Abbildung 6 dargestellt): Ist ein Ansatz 12 in die entsprechende Ausbuchtung 5 (in der Abbildung
6 links) eingesetzt, wird der Bund 2 in Uhrzeigerrichtung gedreht,
wobei sich der Drehpunkt in dem Berührungsbereich zwischen der Fläche 14 und dem Teil 8 der Wand 7 befindet
(in der Abbildung links). Dank des obengenannten Übermasses, bestimmt die Fläche 14 des Ansatzes 12 (in der Abbildung
rechts) das Durchbiegen der Schale 1 in zentripetaler Richtung (mit der daraus sich ergebenden Zunahme des tX -Wertes)
und der Ansatz 12 selbst fügt sich nach Überwindung des Einrastpunktes in die Ausbuchtung 5 ein.
Unter Berücksichtigung der strukturellen Eigenschaften (unveränderbar)
der Schale 1 und des Bundes 2 wird ein Verhältnis zwischen den Werten der Winkel ,^ und y^ beschrieben, das ^ (r
ein optimales Einhaken zwischen den beiden Elementen möglich macht. Diese Winkel müssen dem Verhältnis (empirisch)
γ + (180°-<p^ )l/2 90° entsprechen, das es ermöglicht, ein . ^
Herausgleiten des Bundes 2 in radialer Richtung entlang der Ebene A zu vermeiden. Vorzugsweise sollte t^etwa 35° - 38°
betragen, mit einem oC -Wert entsprechend etwa 120° (wie bereits
erwähnt).
Die Abbildungen 8a und 8b zeigen schematisch die Position des Ansatzes 12 innerhalb der Ausbuchtung 5 im Zustand der
stabilen Verbindung zwischen Schale und Bund. In diesem Zustand erweisen sich die Einhakverbindungen als "aktiv" und
das Halblager 3 verhält sich wie ein einziger Körper. Es kann daher transportiert und bewegt werden, ohne dass die
Gefahr einer zufälligen Trennung der Teile (Schale und Bund), welche das Lager bilden, besteht.
Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 8a und 8b kann festgestellt werden, wie die beiden Wände 14' und 7' des Ansatzes
12 und der Ausbuchtung 5 durch die Symmetrie der beiden Ansätze 12 an dem Bund 2 nicht im mindesten auf die Kupplung
Schale - Bund einwirken.
In der anschliessenden Phase der Montage des Halblagers 3 an
dem Support ist, wie schon erwähnt, ein leichtes Übermass an
der Kupplung Schale - Bund vorgesehen, so dass die Befestigung
des Halblagers 3 selbst im Sitz ermöglicht wird. Dieses
Übermass bewirkt einen Druck der Schale 1 in zentripetaler
Richtung, der als Effekt das gegenseitige Annähern der Ausbuchtungen
5 zur Folge hat (oC nimmt leicht zu). Da sich jeder
der Bunde 2 steif verhält, ergibt sich daraus eine entsprechende Verschiebung in radialer Richtung nach aussen
der jeweiligen Ansätze 12 im Verhältnis zu der Ausbuchtung
5. Dieser Zustand ist schematisch in den Abbildungen 9a und 9b dargestellt.
Das teilweise Herausragen eines jeden Ansatzes 12 aus der
entsprechenden Ausbuchtung 5 in radialer Richtung führt zu einem axialen f? und einem umlaufenden A Spiel (Abbildung
9b) zwischen Ansatz 12 und Ausbuchtung 5. Folglich, und auf Grund der Symmetrie der Ansätze 12, ist jeder der Bunde 2 in
der Lage, im Verhältnis zu der Schale 1 und zu dem Support
kleine axiale und umlaufende Verschiebungen auszuführen. Der untere Teil 8 und der obere Teil 9 der Seitenwand 7 der
Ausbuchtung 5 werden daher im Verhältnis zu den Verschiebungen des Bundes 2 entsprechend zu der Schale 1 in umlaufender
und axialer Richtung zu Anschlagflächen. Es muss bemerkt werden, dass der Wert der oben erwähnten
Spiele s und d sich auf das Speil f (Abbildung 9a) bezieht, das zwischen dem bogenförmigen Rand 11 des Bundes 2 und der
Schale 1 vorhanden ist. Dieses Spiel (das sich praktisch als eine Durchmesserdifferenz zwischen Rand 11 und Schale 1 zeiqt)
wird schon während der Planung festgelegt.
Die Einhakverbindungen ervi/eisen sich als als "nichtaktiv".
Die umlaufende Beweglichkeit ermöglicht es dem Bund 2, sich automatisch in die richtige Position zu bringen, indem er
mit sienen eigenen Enden 16 an der Supportverbindunq in Anschlag geht. Die axiale Beweglichkeit erlaubt es dem Bund 2,
sich an der entsprechenden Seitenwand des Supportes zu setzen. In diesem Zustand können die axialen Belastungen der Bunde 2
durch die Welle keine Spannungskonzentrierung an den Bunden und an den Verbindungen zwischen Schale und Supporten
bewirken, da diese Verbindungen vollkommen inaktiv sind. Es muss weiter bemerkt werden, dass in der Phase, die dem
kompletten Zusammenbau des Motors vorausgeht, das Herausgleiten in axialer Richtung des Ansatzes 12 aus der Ausbuchtung
5 durch einen Vorsprung 10 verhindert wird. Übermässige
Verschiebungen des Bundes 2 in umlaufender Richtung (bei Fehlen der Anschlagflächen an den Enden 16) werden je nach
Drehrichtung durch die eine oder die andere der beiden Anschlagflächen
8, die in den Ausbuchtungen 5 vorhanden sind, aufgehalten.
Die Erfindung erreicht damit die gewünschten Zwecke. Natürlich kann sie bei der praktischen Verwirklichung andere
Formen annehmen als die oben beschriebene, besonders können zahlreiche Änderungen praktischer und/oder funktionaler Art
angebracht werden, die e inem Techniker der Branche logisch
erscheinen, ohne jedoch aus dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung herauszugehen.
BAD ORIGINAL
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