DE3728039A1

DE3728039A1 - Spring suspension element for a bearing

Info

Publication number: DE3728039A1
Application number: DE19873728039
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Schneider; Bernd Dr Ing Domes
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1987-08-22
Filing date: 1987-08-22
Publication date: 1989-03-02

Abstract

The invention relates to a spring suspension element for supporting a bearing with trapped-oil damping in a housing, the bearing being designed to give in the radial direction. A spring element of this kind is to be improved as regards its spring deflection properties and reduced in size in order to reduce the space requirement. For this purpose, the proposal according to the invention is to design the spring suspension element as an annular spring (11) which engages preferably centrally, in the axial direction, in relation to the bearing (3) in an annular groove (9) facing the bearing or in corresponding recesses and is fixed on the housing (13) (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federungselement zur Abstützung eines Lagers gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a suspension element for Support of a camp according to the preamble of the An saying 1.

Aus der DE-OS 16 25 519 ist ein Wälzlager bekannt, das in einem Gehäuse in radialer Richtung beweglich eingesetzt ist. Zur Erzielung der Federwirkung sind an dem Außenring des Wälzlagers Federplatten befestigt, die in in das Ge häuse eingearbeitete Nuten eingreifen. Diese Ausbildung ist aufwendig in der Herstellung sowie im Reparaturfall. Die einzelnen Federplatten müssen an dem äußeren Lagerring beispielsweise durch Schweißverbindungen befestigt werden, was im Reparaturfalle ein einfaches Austauschen des Wälz lagers verhindert. Desweiteren müssen die Federplatten genau fluchtend zu den Nuten im Gehäuse an dem äußeren Lagerring befestigt sein, was einen erheblichen Aus richtungsaufwand erforderlich macht.From DE-OS 16 25 519 a rolling bearing is known, which in a housing used to move in the radial direction is. To achieve the spring action are on the outer ring of the rolling bearing spring plates attached, which in the Ge intervene in the grooves. This training is complex to manufacture and to repair. The individual spring plates must be on the outer bearing ring are fastened, for example, by welded connections, what in the case of repairs a simple replacement of the rolling camp prevented. Furthermore, the spring plates exactly aligned with the grooves in the housing on the outer Be bearing ring attached, which is a significant out directional effort required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federungs element zur axialen u. radialen Abstützung von Lagern bereitzustellen, das einfach aufgebaut ist, leicht ein- und ausgebaut werden kann sowie einen geringen Platz bedarf hat. The invention has for its object a suspension element for axial u. radial support of bearings to provide that is simple, easy can be installed and removed as well as a small space needs.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Federungselement als Ringfeder ausgebildet ist, die vorzugsweise axial mittig zu dem Lager in eine dem Lager zugewandte Ringnut eingreift und gehäuseseitig durch verschiedene Kon struktionen festgelegt werden kann. Dabei kann die dem Lager zugewandte Ringnut direkt in den äußeren Lagerring eingearbeitet sein oder in eine den äußeren Lagerring umfassende Buchse. Das Einlassen der Nut in den äußeren Lagerring hat den Vorteil einer großen Kompaktheit und eines geringen Gewichts der Lager-Federungseinheit. Die Verwendung einer Buchse mit eingelassener Nut läßt die Verwendung handelsüblicher Lager ohne weitere Bearbeitung zu. Statt einer Nut können aber auch Aussparungen anderer Art zur Befestigung der Ringfeder dienen. Mit dem erfin dungsgemäßen Federungselement gelingt es, den Bauraum in axialer Richtung auf die notwendige Breite des Quetschöl dämpfers und der Feder zu begrenzen ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf in radialer Richtung zu be nötigen. Durch unterschiedliche Stärke der Ringfeder in radialer und axialer Richtung kann insbesondere bei einem Reckteckquerschnitt die Federsteifigkeit der Ringfeder in einfacher Weise auf die Bedürfnisse der jeweiligen Kon struktion abgestimmt werden. Vorteilhaft wird die Ring feder nicht nur als radiale sondern auch als axiale Feder benutzt, um beispielsweise ein Lager axial vorzuspannen oder um axiales Spiel zu vermeiden. Die radialen und axi alen Federsteifigkeiten sind dabei in weiten Grenzen vari ierbar und den technischen Gegebenheiten anpaßbar. Weiter hin wird die sich bei der gehäuseseitigen Befestigung der Ringfeder ergebende Nut als Ölführungsnut für den Quetsch- Öldämpfer genutzt. Dabei können die Bereiche neben der Ringfeder durch Aussparungen oder Fasen erweitert werden, um einen ausreichenden Öldurchfluß zu gewährleisten. The object is achieved in that the suspension element is designed as an annular spring, which is preferably axial in the middle of the bearing in an annular groove facing the bearing intervenes and on the housing side through different con structures can be determined. The can Bearing facing ring groove directly in the outer bearing ring be incorporated or in an outer bearing ring comprehensive socket. The insertion of the groove in the outer Bearing ring has the advantage of great compactness and a low weight of the bearing suspension unit. The Using a socket with a recessed groove leaves the Use of standard bearings without further processing to. Instead of a groove, other recesses can also be made Serve to attach the ring spring. With the invent Invention suspension element succeeds in the space axial direction to the necessary width of the squeeze oil damper and the spring limit without essential additional space requirement in the radial direction to be compel. Due to different thickness of the ring spring in radial and axial direction can be particularly in one Rectangular cross section the spring stiffness of the ring spring in simple way to meet the needs of each con structure. The ring is advantageous spring not only as a radial but also as an axial spring used, for example, to preload a bearing axially or to avoid axial play. The radial and axi All spring stiffnesses vary widely and adaptable to the technical conditions. Next towards the case of the housing-side attachment of the Ring spring resulting groove as an oil guide groove for the squeeze Oil damper used. The areas next to the Ring spring can be expanded with recesses or chamfers, to ensure sufficient oil flow.

Etwaige ungünstige Veränderungen der Dämpfungswirkung wegen der Unterteilung des Dämpfungsspaltes durch die Nuten im Gehäuse und im Lageraußenring können durch Ände rungen anderer, die Dämpfungswirkung beeinflussender Para meter, wie Spalthöhe, Spaltbreite, Spaltabdichtung oder ähnliches, kompensiert werden. Insgesamt ergibt sich eine genaue Zentrierung des Lagers im Quetschspalt, da die Summe der Fertigungstoleranzen gegenüber der bei herkömm licher Fertigung geringer ist.Any unfavorable changes in the damping effect because of the subdivision of the damping gap by the Grooves in the housing and in the bearing outer ring can be changed other para that influence the damping effect meters, such as gap height, gap width, gap sealing or similar, can be compensated. Overall, there is one exact centering of the bearing in the pinch gap, since the Sum of manufacturing tolerances compared to that of conventional manufacturing is less.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Ringfeder mit zu mindest drei Stegen an ihrer Innen- und Außenkontur ver sehen, wobei die Stege an der Innenkontur gegenüber den Stegen an der Außenkontur in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Je nach Lagerkonstruktion bzw. Größe des Lagers kann auch eine größere Stegzahl sinnvoll sein. Die Federwirkung ist in Weiterbildung der Erfindung besonders gleichmäßig, wenn die innenseitigen und außenseitigen Stege der Ringfeder regelmäßig zueinander versetzt sind.In a development of the invention, the ring spring is too ver at least three webs on their inner and outer contour see, where the webs on the inner contour opposite the Webs offset on the outer contour in the circumferential direction are arranged. Depending on the bearing construction or size of the A larger number of webs can also be useful in the warehouse. The Spring action is special in a further development of the invention evenly if the inside and outside Ridges of the ring spring are regularly offset from each other.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Ringfeder gehäuse seitig axial und radial relativ steif ausgelegt und wellenseitig radial nachgiebig ausgebildet. Dabei weist die Ringfeder vorteilhaft wellenseitig Federarme auf, die mittig oder an einem freien Ende lnnenstege aufweisen. Bei einer derartigen Ausbildung kann die radiale Vorspannung der Ringfeder auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden. Diese Federeinstellung ist beispielsweise durch von außen erreichbare, radial sitzende Schrauben oder Verstell mechanismen, die auf die in Nuten oder in einzelnen Aus sparungen sitzende Ringfederelemente drücken, möglich. Bei den Ausbildungen, bei denen die Ringfeder im Gehäuse be festigt und gegen Verdrehen gesichert werden soll, kann dies durch beispielsweise Klemmen, Schrauben, Stecken, Löten, Schweißen, Verstiften, etc. erfolgen. Insgesamt können die derartig ausgebildeten Federringe bezüglich ihrer Federungseigenschaften in axialer und radialer Rich tung sehr einfach, z. B. durch die Benutzung eines Biege trägers als Rechenmodell, ausgelegt werden. Werden extrem genaue vorherbestimmbare Ergebnisse gewünscht, wird man die Berechnungen mit der Methode der finiten Elemente durchführen.In a further development of the invention, the ring spring housing axially and radially relatively rigid and Shaped radially compliant on the shaft side. It points the ring spring advantageous on the shaft side spring arms that have inner webs in the middle or at a free end. At such a design can radial bias the ring spring can be set to a desired dimension. This spring setting is, for example, from the outside accessible, radially seated screws or adjusters mechanisms based on those in grooves or in single out savings press ring spring elements, possible. At the training in which the ring spring be in the housing can be fixed and secured against twisting this by, for example, clamping, screwing, plugging, Soldering, welding, pinning, etc. are done. A total of the spring washers designed in this way can their suspension properties in axial and radial direction tion very simple, e.g. B. by using a bend carrier as a computing model. Become extreme precise, predictable results are desired the calculations using the finite element method carry out.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the invention are the Drawing description can be seen in the in the figures illustrated embodiments are described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Lager mit zwischen Lager und Gehäuse angeordnetem Federungsele ment,Ment Fig. 1 shows a section through a bearing having between the bearing housing and arranged Federungsele,

Fig. 2 und Fig. 3 Ausführungen von Federungselementen als Ringfeder mit Innen- und Außenstegen bzw. Außenlaschen, Fig. 2 and Fig. 3 embodiments of suspension elements as a ring spring having inner and outer webs or outer plates,

Fig. 4 bis Fig. 6 Ausführungen des Federungselements als Ringfeder mit Innenstegen sowie einstell barer Vorspannung (Fig. 6). Fig. 4 to Fig. 6 designs of the suspension element as an annular spring with inner webs and adjustable pre-tension ( Fig. 6).

Der in der Fig. 1 dargestellte Einbaufall betrifft eine Welle 1 einer Gasturbine, wobei aber die erfindungsgemäße Ausbildung zur Lagerung jeglicher Wellen geeignet ist. Die Welle 1 weist einen Absatz 2 auf, an dessen Schulter sich der Innenring 3 a eines Wälzlagers 3 abstützt. Der über Kugeln 4 auf dem Innenring 3 a ablaufende Außenring 3 b ist von einer den Lagerträger bildenden Buchse 5 eingefaßt. Dabei ist die Buchse 5 auf dem Außenring 3 b über einen umlaufenden Vorsprung 6 und auf der gegenüberliegenden Seite über einen Sprengring 7 festgelegt. In den Außen umfang der Buchse 5 ist mittig zu dem Wälzlager 3 eine Umfangsnut 9 eingearbeitet. In diese Umfangsnut 9 greifen drei Innenstege 10 einer Ringfeder 11 ein. Die Ringfeder 11 weist weiterhin Außenstege 12 auf, die sich radial und axial an einer ringförmigen Ausnehmung bzw. an einem ring förmigen Absatz eines Gehäuses 13 abstützen. Gegen ein axiales Verschieben sind die Außenstege 12 der Ringfeder 11 über einen Klemmring 14 gesichert. Der Klemmring 14 weist zwei Schenkel 15, 16 auf, wobei der Schenkel 15 mit seiner den Außenumfang 8 der Buchse 5 zugewandten Seite 17 den gleichen Durchmesser aufweist, wie die Bohrung 18 im Gehäuse 13 jenseits des Klemmrings 14. Zudem ist der Durchmesser der Bohrung 18 bzw. des Schenkels 16 gering fügig größer als der Außendurchmesser der Buchse 5. Da durch wird einerseits der nötige Federweg für die Federbe wegungen der Ringfeder 11 und andererseits der Ölraum für die Quetschöldämpfung geschaffen. Zugeführt wird das Öl in den Quetschspalt über Ausnehmungen 19 seitlich der Ring feder 11, wobei die Ausnehmungen 19 sich über 360° im Gehäuse 13 bzw. den Schenkel 17 erstrecken. Die Ausneh mungen 19 werden ihrerseits über nicht dargestellte Boh rungen mit Drucköl versorgt. Über eine Spritzvorrichtung 20 wird der Laufkäfig des Wälzlagers 3 mit Spritzöl ver sorgt. The installation shown in FIG. 1 relates to a shaft 1 of a gas turbine, but the design according to the invention is suitable for mounting any shaft. The shaft 1 has a shoulder 2, to the shoulder, the inner ring 3 a of a rolling bearing 3 is supported. The running over balls 4 on the inner ring 3 a outer ring 3 b is surrounded by a bushing 5 forming the bearing bracket. The socket is fixed on the outer ring 5 b 3 through a encircling projection 6 and on the opposite side by a snap ring. 7 In the outer circumference of the socket 5 , a circumferential groove 9 is incorporated in the center of the rolling bearing 3 . Three inner webs 10 of an annular spring 11 engage in this circumferential groove 9 . The annular spring 11 also has outer webs 12 which are supported radially and axially on an annular recess or on an annular shoulder of a housing 13 . The outer webs 12 of the ring spring 11 are secured against axial displacement by means of a clamping ring 14 . The clamping ring 14 has two legs 15 , 16 , the leg 15 with its side 17 facing the outer circumference 8 of the bushing 5 having the same diameter as the bore 18 in the housing 13 beyond the clamping ring 14 . In addition, the diameter of the bore 18 or the leg 16 is slightly larger than the outer diameter of the bushing 5 . Since on the one hand the necessary travel for the Federbe movements of the ring spring 11 and on the other hand the oil space for the squeeze oil damping is created. The oil is fed into the pinch gap via recesses 19 on the side of the ring spring 11 , the recesses 19 extending over 360 ° in the housing 13 or the leg 17 . The Ausneh lines 19 in turn are supplied with pressurized oil, not shown drilling. About a sprayer 20 , the cage of the rolling bearing 3 is provided with spray oil ver.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 geschnittene Ringfeder 11 in der Seitenansicht dargestellt. Die drei Außenstege 12 sind in einem Abstand von 120° angeordnet, während die Innen stege 10 ebenfalls um 120° voneinander entfernt um 60° zu den Außenstegen 12 verdreht an der Innenseite der Ring feder 11 angeordnet sind. Die in Fig. 3 dargestellte Ring feder 11 a weist in Abänderung zu Fig. 2 höhere Außenstege bzw. Laschen 12 a auf. Diese Außenstege 12 a sind in tangentialer Richtung nachgiebig ausgebildet und mit ihrem von der Ringfeder 11 a wegweisenden Ende drehfest in einem Gehäuse 13 festgelegt. Durch die tangentiale Beweglichkeit der Stege 12 a bleibt die Ringfeder radial weich.In Fig. 2 the ring spring 11 cut in Fig. 1 is shown in side view. The three outer webs 12 are arranged at a distance of 120 °, while the inner webs 10 are also rotated 120 ° apart from each other by 60 ° to the outer webs 12 on the inside of the ring spring 11 are arranged. The ring spring 11 a shown in FIG. 3 has, in modification to FIG. 2, higher outer webs or tabs 12 a . These outer webs 12 a are designed to be flexible in the tangential direction and are fixed in a housing 13 with their end pointing away from the annular spring 11 a in a rotationally fixed manner. Due to the tangential mobility of the webs 12 a , the ring spring remains radially soft.

Die nach Fig. 4 ausgebildete Ringfeder 11 b ist an ihrem Außenumfang ohne Stege steif ausgebildet und weist hier als Beispiel vier Innenstege 10 b auf, die um 90° zu einander verdreht mittig auf mit der Ringfeder 11 b ver bundenen Federelementen 21 angeordnet sind.The formed according to Fig. 4 ring spring 11 b is rigidly formed on its outer circumference without webs and has as an example four inner ribs 10 b, which are at 90 ° to each other rotated centered on b ver with the annular spring 11-bound spring elements 21 are arranged.

Die Ausbildung der Ringfeder 11 c nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 4 prinzipiell nur dadurch, daß die Federelemente 21 c mittig im Bereich der Innenstege 10 c jeweils geteilt sind. Zudem sind die Federelemente 21 c kreisbogensegmentartig im Gegensatz zu dem geradlinig ausgebildeten nach Fig. 4 ausgeführt. Bei der nach Fig. 6 ausgebildeten Ringfeder 11 d sind die Federelemente 21 d als Federarme 22 ausgebildet, die einseitig mit der Ringfeder 11 d verbunden sind an dem freien Ende je einen Innensteg 10 d tragen. Die Federarme 22 sind ebenfalls kreisbogen förmig ausgebildet und der Federweg bzw. die Vorspannung der Ringfeder 11 d ist über Schrauben 23 einstellbar. The design of the annular spring 11 c according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 in principle only in that the spring elements 21 c are each divided centrally in the region of the inner webs 10 c . In addition, the spring elements 21 c are designed in the manner of an arc of a circle, in contrast to the straight line according to FIG. 4. In that of FIG. 6 formed ring spring 11, the spring elements are formed as spring arms 21 d 22 d, which are connected with one side of the ring spring 11d carry d each an inner web 10 at the free end. The spring arms 22 are also circular in shape and the spring travel or the preload of the ring spring 11 d is adjustable via screws 23 .

Grundsätzlich ist es sinnvoll, die Ringfeder gemäß den Fig. 2, 4, 5 und 6 gegen Verdrehen zu sichern. Dies kann durch eine entsprechend feste Anlage im Gehäuse 13 er folgen oder, falls erforderlich, durch Festlegen eines Steges durch Klemmen, Schrauben, Stecken etc. oder durch Verstiften der Ringfeder mit den benachbarten Bauteilen. Es sollte vorzugsweise nicht mehr als ein Punkt am Umfang des Federungselementes gegenüber dem Gehäuse bzw. über dem Lager fixiert werden, weil sonst die radiale Federwirkung eingeschränkt wird.In principle, it makes sense to secure the ring spring according to FIGS. 2, 4, 5 and 6 against twisting. This can be followed by a correspondingly fixed system in the housing 13 or, if necessary, by fixing a web by clamping, screwing, plugging etc. or by pinning the ring spring with the adjacent components. It should preferably not be fixed more than one point on the circumference of the suspension element relative to the housing or above the bearing, because otherwise the radial spring action is restricted.

Claims

1. Suspension element for supporting a bearing, in particular a roller bearing ( 3 ) in a housing ( 13 ), the suspension element being resilient at least in the radial direction of the bearing ( 3 ), characterized in that the bearing is damped from squeezing oil and that the suspension element as An annular spring ( 11 ) is formed which engages axially in the center of the bearing ( 3 ) in an annular groove ( 9 ) facing the bearing ( 3 ) and is fixed on the housing side.

2. Suspension element according to claim 1, characterized in that the annular spring ( 11 ) is provided with at least three outer webs ( 12 ) and three inner webs ( 10 ), the inner webs ( 10 ) with respect to the outer webs ( 12 ) arranged offset to one another in the circumferential direction are.

3. Suspension element according to claim 1 or 2, characterized in that the annular spring ( 11 ) is designed axially rigid and radially soft.

4. Suspension element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular spring ( 11 ) has spring arms ( 22 ) on the bearing side, at the free end of which internal webs ( 10 ) are arranged.

5. Suspension element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular spring ( 11 ) housing-side spring arms ( 22 ), at the free end of which external webs ( 12 ) are arranged.

6. Suspension element according to claim 4 or 5, characterized in that the radial spring travel of the spring arms ( 22 ) is adjustable.

7. Suspension element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the annular spring ( 11 ) housing can be fixed against rotation on the side.