DE3719795A1 - Anordnung zur gegenseitigen, federnden abstuetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gegenseitigen, federnden Abstützung von konzentrisch angeordneten Maschinenteilen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Durch das EP 00 49 675 ist ein Federelement zum federnden Einbau von Wälzlagern bekannt. Es besteht aus einem geschlossenen Ringabschnitt mit am Umfang verteilten, axial verlaufenden, radial federnden Zungen. Zwischen den Zungen sind Aussparungen vorgesehen, um eine gegenseitige Berührung beim Einfedern zu vermeiden. Wenn dieses Federelement in den Ringraum zwischen dem Wälzlagerring und einer Welle eingesetzt wird, kann der Wälzlagerring bis auf die Materialstärke des Federelementes gegen die Welle einfedern. Die freien Enden der federnden Zungen liegen jedoch vorzugsweise an einem axialen Endabschnitt der Lagerbohrung an, um im Sinne einer stetigen und gleichmäßigen Federung eine ausreichende, der axialen Länge der Lagerbohrung angepaßte Zungenlänge vorsehen zu können. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine außerhalb der axialen Mitte des Wälzlagers angreifende, federnde Abstützung. Bei radialer Belastung neigt das Wälzlager daher zu Kippbewegungen, die sich auf die Betriebsbedingungen nachteilig auswirken können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur gegenseitigen, federnden Abstützung von konzentrisch angeordneten Maschinenteilen der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine axial symmetrisch auf die Maschinenteile einwirkende Federkraft bei großer axialer Länge der federnden Zungen gewährleistet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei axial im Abstand zueiander positionierte Ringabschnitte und in Umfangsrichtung abwechselnd mit dem einen oder mit anderen Ringabschnitt verbundene Zungen vorgesehen sind.

Dadurch ergeben sich in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd am einen bzw. am anderen axialen Ende des Ringspaltes, beispielsweise zwischen der Bohrung des einen und dem Mantel des anderen Maschinenteils wirkende Federkräfte. Die gegenseitige, federnde Abstützung ist somit vorteilhafterweise relativ zur axialen Mitte der Maschinenteile symmetrisch. Ein Kippen kann daher nicht mehr vorkommen. Dieser Vorteil ist besonders bei Wälzlagern von Bedeutung, wenn über diese eine radiale Last abgestützt werden soll. Die Ringabschnitte sind vorzugsweise jeweils im Bereich einer der Seitenflächen, beispielsweise des Innenringes angeordnet und liegen auf der Mantelfläche z. B. einer Welle auf. Die federnden Zungen erstrecken sich dabei jeweils axial und liegen mit ihren freien Enden im Bereich der anderen Seitenfläche an der Bohrungsfläche des Innenringes an. In Umfangsrichtung gesehen folgt auf eine mit dem einen Ringabschnitt verbundene Zunge eine solche, die mit dem anderen Ringabschnitt verbunden ist usw.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwei getrennte, kammartig axial ineinander gesteckte Federelemente vorgesehen und die zwischen den Zungen angeordneten Aussparungen weisen mindestens die Breite der Zungen in Umfangsrichtung auf. Bei dieser einfachen Ausführung sind zwei gleiche Federelemente kammartig axial ineinander geführt. Um ein entsprechendes radiales Einfedern der Zungen zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, die zwischen den Zungen angeordneten Aussparungen etwas breiter als die Zungen selbst auszuführen.

Nach einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal sind die Zungen des einen Federelementes im eingefederten Zustand mit ihren freien Enden innerhalb der entsprechenden Aussparungen des anderen Federelementes angeordnet. Durch diese Maßnahme können die Zungen vollständig in die Aussparungen einfedern, so daß auch bei der verbesserten erfindungsgemäßen Lösung ein Einfedern der Maschinenteile bis auf die Materialstärke der Federelemente möglich ist.

Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Kanten der im wesentlichen axial verlaufenden Seiten der Zungen abgerundet und/oder die Zungen weisen im axial mittleren Abschnitt ihre größte Breite in Umfangsrichtung auf und sind in Richtung zu ihrem freien Ende und in Richtung zur Verbindungsstelle mit dem Ringabschnitt mit stetig verringerter Breite ausgeführt, wobei die axial verlaufenden Seiten der Zungen in Umfangsrichtung vorspringend gekrümmt sein können. Die abgerundeten Kanten verhindern ein Verhaken benachbarter Zungen beim Einfedern. Bei der speziellen Ausführung der Zungen ist in deren axialer Mitte die größte Breite vorgesehen. Während des Einfederns berühren sich benachbarte Zungen in diesem Bereich und bewirken automatisch eine relative Drehung der beiden Federelemente um einen geringen Betrag, wenn über einen längeren Betrieb hinweg eine Versetzung entstanden ist. Auf diese Weise ist ein störungsfreies Einfedern, insbesondere ohne Verhaken der Zungen gewährleistet, obwohl die beiden Federelemente nicht in einer zueinander justierten Position fixiert sind. Die günstigste Position stellt sich bei jedem Einfedern erneut automatisch ein. Diese Wirkung wird durch von der Mitte mit der größten Breite aus zu den Enden hin geradlinig verlaufenden Seiten der Zungen erreicht. Die besten Ergebnisse werden jedoch durch eine leicht konvexe Krümmung in Umfangsrichtung erzielt.

Besonders vorteilhaft ist es, wie durch weitere erfindungsgemäße Merkmale gekennzeichnet ist, wenn die beiden Federelemente auf Abstand haltende Mittel aufweisen und/oder die beiden Federelemente zueinander verdrehgesichert angeordnet sind, wobei mindestens zwei am Umfang verteilte, axial verlaufende, mit den Ringabschnitten verbundene Stege vorgesehen sein können. Neben der Möglichkeit der Befestigung der beiden Federelemente in einer zueinander ausgerichteten Lage auf einem der Maschinenteile können auch Stege, Zungen oder dgl. vorgesehen werden, die die Federelemente auf Abstand halten bzw. deren gegenseitige Verdrehung verhindern. Dabei führen viele bekannte Maßnahmen des Formschlusses mit Schnappelementen oder dgl. zu guten Ergebnissen. Die genannten Maßnahmen ergeben bei geeigneter Dimensionierung eine Anordnung von Federelementen, deren Zungen sich beim Einfedern nicht berühren.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Ringabschnitte und die Zungen einstückig ausgeführt und mindestens zwei am Umfang verteilte, die Ringabschnitte verbindende Stege vorgesehen, wobei vorzugsweise zwischen den eingefederten Zungen ein schmaler Freistich vorgesehen ist. Diese Auführung ist einstückig ausgebildet und beispielsweise aus einer Blechhülse gefertigt. Jedoch ist eine Herstellung aus ebenem Blechmaterial und nachträglichem Rollen ebenfalls möglich. In Umfangsrichtung gesehen sind wechselseitig Zungen ausgeklinkt, wobei an beiden axialen Enden Ringabschnitte verbleiben. Damit die Anordnung nicht in zwei Teile zerfällt sind am Umfang verteilt schmale Stege vorgesehen, die die Ringabschnitte verbinden und mit diesen zylindrisch verlaufen. Um ein reibungsfreies Einfedern zu gewährleisten, können zwischen den einzelnen Zungen und zwischen deren Stirnseiten und den Ringabschnitten schmale Freistiche vorgesehen werden. Eine Ausführung dieser Art muß nicht justiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt eines durch zwei ineinander gesteckte Federelemente abgestützten Wälzlagerringes,

Fig. 2 die teilweise Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellten Federelemente bei abgezogenem Innenring,

Fig. 3 die teilweise Draufsicht auf zwei ineinander gesteckte Federelemente mit diese verbindenden Stegen und

Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf ein einstückiges Federelement mit Stegen.

Der in Fig. 1 dargestellte Wälzlagerring 1 ist über zwei Federelemente 2 auf einer Welle 3 radial federnd abgestützt. Die beiden Federelemente 2, deren Draufsicht ohne Wälzlagerinnenring 1 aus Fig. 2 hervorgeht, sind identisch, kammartig ausgeführt und beispielsweise aus einem hülsenförmigen Blechkörper ausgestanzt. Dabei ergeben sich im wesentlichen axial verlaufende, mit einem Ringabschnitt 4 verbundene Zungen 5 mit dazwischen angeordneten Aussparungen 6. Diese sind in Umfangsrichtung gesehen so breit, daß sie jeweils eine Zunge 5 des anderen Federelementes 2 aufnehmen können. Die Zungen 5 sind jeweils gegenüber den Ringabschnitten 4 radial nach außen abgebogen und federn dadurch unter Radiallast auf den Wälzlagerrinnenring 1 bis zur Auflage auf dem Mantel der Welle 3 ein. Die axial verlaufenden Seiten 7 der Zungen 5 sind über die gesamte Länge geringfügig konvex ausgebildet, d. h. in Umfangsrichtung bogenförmig vorspringend ausgeführt. Dadurch weisen sie etwa in der axialen Mitte ihre größte Breite auf und verjüngen sich sowohl in Richtung zu ihren freien Enden 8 als auch zu den Verbindungsstellen 9 mit den betreffenden Abschnitten 4. Beim Einfedern der Zungen 5 tritt an den mittleren breiten Stellen Berührung und eine automatische, gegenseitige Ausrichtung in Umfangsrichtung auf. Zwischen den Stirnseiten der Zungen 5 und dem gegenüberliegenden Ringabschnitt 4 sind beim Einbau spaltförmige Freiräume 10 gelassen, um eine Berührung beim Einfedern der Zungen 5 zu vermeiden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind ebenfalls zwei ineinander gesteckte Federelemente 2 vorgesehen, so daß sich im Längsschnitt die in Fig. 1 gezeigte Ausführung ergibt. Darüber hinaus sind vier am Umfang verteilte, rein axial verlaufende Stege 11 vorgesehen, die etwa die halbe Länge der Zungen 5 aufweisen. An deren Stirnseiten sind Schnappelemente 12 vorgesehen, die eine formschlüssige Verbindung der beiden identischen Federelemente 2 ergeben. Dadurch wird eine formstabile Einheit geschaffen, die ein berührungsfreies Einfedern der Zungen 5 gewährleistet. Dazu sind schmale Freistiche 13 vorgesehen, d. h. die Breite und Länge der Aussparungen 6 ist geringfügig größer als die der Zungen 5.

Das in Fig. 4 dargestellte Federelement 2 ist einstückig ausgeführt, wobei aus einer Blechhülse wechselseitig Zungen 5 durch schmale Freistiche 13 herausgestanzt wurden. Gegenüber dem Beispiel nach Fig. 3 sind die am Umfang verteilten Stege 11 nicht unterbrochen und verbinden die beiden Ringabschnitte 4 einstückig. Auch dieses Beispiel gleicht im Längsschnitt, von den Stegen abgesehen, der Ausführung nach Fig. 1.

Die dargestellten und beschriebenen Ausführungen sind nur Beispiele. Insbesondere kann die Herstellung der Federelemente auch aus ebenem Federblech und durch nachträgliches Rollen erfolgen. Weiterhin kann die Breite der Zungen und der Ringabschnitte den Anforderungen gemäß beliebig variiert werden.

Claims (11)

1. Anordnung zur gegenseitigen, federnden Abstützung von konzentrisch angeordneten Maschinenteilen (1. 3) durch mindestens ein in einen Ringspalt zwischen den Maschinenteilen (1, 3) eingesetztes Federelement (2), bestehend aus einem Ringabschnitt (4) und daran mit einem Ende (9) angeformten, am Umfang verteilten, im wesentlichen axial verlaufenden und mit dem anderen freien Ende (8) radial federnden Zungen (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (2) zwei axial im Abstand zueinander positionierte Ringabschnitte (4) und in Umfangsrichtung abwechselnd mit dem einen oder mit dem anderen Ringabschnitt (4) verbundene Zungen (5) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (2) aus zwei getrennten, kammartig axial ineinander gesteckten Teilen (2′, 2′′) besteht und daß die zwischen den Zungen (5) angeordneten Aussparungen (6) mindestens die Breite der Zungen (5) in Umfangsrichtung aufweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (5) des einen Federelementes (2) im eingefederten Zustand mit ihren freien Enden (8) innerhalb der entsprechenden Aussparungen (6) des anderen Federelementes (2) angeordnet sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der im wesentlichen axial verlaufenden Seiten (7) der Zungen (5) des Federelementes (2) abgerundet sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (5) im axial mittleren Abschnitt ihre größte Breite in Umfangsrichtung aufweisen und in Richtung zu ihrem freien Ende (8) und in Richtung zur Verbindungsstelle (9) mit dem Ringabschnitt (4) mit stetig verringerter Breite ausgeführt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Seiten (7) der Zungen (5) in Umfangsrichtung vorspringend gekrümmt sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 6, gekennzeichnet durch die beiden Federelemente (2) auf Abstand haltende Mittel (11).

8. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federelemente (2) zueinander verdrehgesichert angeordnet sind.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei am Umfang verteilte, axial verlaufende, mit den Ringabschnitten (4) verbundene Stege (11) vorgesehen sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringabschnitte (4) und die Zungen (2) einstückig ausgeführt und mindestens zwei am Umfang verteilte, die Ringabschnitte (4) verbindende Stege (11) vorgesehen sind.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den eingefederten Zungen (5) ein schmaler Freistich (13) vorgesehen ist.