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Radialdrucklager Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radiallager
mit zwischen den gegeneinander beweglichen Lagerteilen vorgesehenen kippbaren Blöcken,
die dazu dienen, tragende Flüssigkeitsschichten in der eigentlichen Gleitfläche
des Lagers zu bilden und aufrechtzuerhalten. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung
derartiger Lager, um eine gesteigerte Tragfähigkeit bzw. geringere Reibungsverluste
als bisher zu erzielen. Insbesondere ist es der Zweck der Erfindung, ein Lager der
obenerwähnten Art von einfacher Bauart zu schaffen, welches mit gleich gutem Wirkungsgrad
in beiden Bewegungsrichtungen arbeitet. Diese vorerwähnten Zwecke werden dadurch
erreicht, daß die Blöcke mit einem umlaufenden Teil des Lagers, der die Welle selbst
sein kann, zum Umlauf gebracht werden, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß
in beiden Bewegungsrichtungen des Lagers zwischen den Gleitflächen der Blöcke und
.der mit ihnen zusammenwirkenden Gleitfläche des Lagers in der jeweiligen Bewegungsrichtung
zunehmende Zwischenräume entstehen, in denen sich die die Lagerbelastung aufnehmenden
Schmiermittelschichten bilden. Weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Die Abb. i bis 3 zeigen Querschnitte, die Abb.4 einen Längsschnitt
durch Teile eines gemäß der Erfindung ausgeführten Lagers. Der linke Teil der Abb.
r -stellt einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 4 dar, während der rechte Teil
der Abb. i nach der Linie C-D der Abb.4 geschnitten ist. -In den Abb. 5 und 6 ist
der Mitnehmerring 4 der Abb. i für sich in kleinerem Maßstabe und in Abb. 7 einer
der Lagerblöcke, gleichfalls in kleinerem Maßstabe, dargestellt, wie er sich vom
Mitnehmerring aus gesehen zeigt. Die Abb. 8, g und io zeigen geänderte Ausführungsformen
des Mitnehmerringes bzw. der Blöcke.
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In den Abb. i bis 7 bezeichnet i eine in Form eines Ringelementes
ausgeführte Lagerschale mit einer inneren, kugelförmigen Gleitfläche 2. Mit dieser
Fläche wirken in der nachstehend näher beschriebenen Weise die Blöcke 3 zusammen,
deren Gleit- oder Tragflächen der Kugelform des Ringelementes i entsprechend ebenfalls
kugelförmig ausgestaltet sind. Die Blöcke werden mittels eines an der gelagerten
Welle 22 (Abb. 4) befestigten Mitnehmerringes 4 in Umlauf versetzt. Dieser besitzt,
wie insbesondere die Abb. 5 und 6 zeigen, zylindrisch ausgebildete. Flächen ii und
in diesen axial verlaufende Nuten i2,
tvobei die Kanten zwischen
diesen Flächen und Nuten Stützflächen a bzw. b (Abb. i, 2, 3 und 6)
für die Blöcke 3 bilden, gegen die sich die Flächen io der kippbaren Blöcke 3 anlegen.
Der Mitnehmerring 4 ist ferner mit Vorsprüngen 6 versehen, deren Seitenflächen Anschläge
7 und 7m bilden, zwischen denen die Blöcke 3 angebracht sind. Die Vorsprünge 6 greifen
in peripheriell verlaufende Nuten 5 der Blöcke 3 ein und verhindern damit eine Verschiebung
der Blöcke in axialer Richtung. Die Blöcke 3 besitzen Anschläge 8 bzw. 8m, gegen
die sich die Anschläge 7 bzw. 70 des Mitnehmerringes beim Umlauf dieses Ringes anlegen,
wodurch die Blöcke in einer oder der anderen Richtung mitgenommen werden. Die Einrichtung
ist so getroffen, daß die Blöcke 3 in peripherieller Richtung ein gewisses Spiel
zwischen den Anschlägen 7 und 7v des Mitnehmerringes haben. Das Lager arbeitet in
der folgenden Weise: Beim Umlauf der Welle 22 bzw. des mit ihr verbundenen Mitnehmerringes
4, beispielsweise in der Pfeilrichtung nach Abb. 2, findet, wenn man von der in
Abb. i dargestellten Mittellage der Blöcke ausgeht, eine Verschiebung des Mitnehmerringes
zu den Blöcken 3 statt, bis die Anschläge 80 der Blöcke gegen die Anschläge 70 der
Vorsprünge 6 anliegen. Die Flächen io der Blöcke stützen sich dann kippbar gegen
die an dem Mitnehmerring befindlichen Stützflächen a, und die voraneilenden Kanten
9 der Flächen io kippen, infolge des auf die Gleitflächen der Blöcke wirkenden Öldruckes,
in die Nuten 12 hinein, wobei die wirksamen Stützpunkte bzw. Stützflächen zwischen
dem Mitnehmerring und den Blöcken, hinter .dem Mittelpunkt der gegen die Gleitfläche
2 gekehrten Tragflächen der Blöcke zu liegen kommen, d. h. hinter einer Linie, die
die genannten Mittelpunkte mit dem Umlaufszentrum der Blöcke verbindet. Die Blöcke
werden also in der Weise exzentrisch unterstützt, daß zwischen ihnen und der Gleitfläche
2 in der Lagerschale i die zur Bildung der die Lagerbelastung tragenden Schmiermittelschichten
erstrebten, gegen die Gleitfläche schwach schrägen Stellungen der Blöcke entstehen
können. Zwischen den Blöcken und dieser Fläche entstehen also keilförmige Zwischenräume,
welche, in der Bewegungsrichtung der Blöcke gerechnet, größer werden. Bei dem Umlauf
der Blöcke wird daher Öl in diese Zwischenräume unter hohem Druck eingepreßt, was
durch Abschrägungen 29 der Kanten .der Blöcke erleichtert wird. Wegen der kippbaren
Lagerung der Blöcke gegen den Mitnehmerring 4 stellen sich die Blöcke j e nach der
Umlaufsgeschwindigkeit, Lagerbelastung oder Schmierfähigkeit des Öles automatisch
in dem für die vorliegenden Verhältnisse jeweils günstigeren Neigungswinkel gegen
,die Gleitfläche 2 ein.
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Die Bildung der obenerwähnten, für das richtige Arbeiten des Lagers
erforderlichen keilförmigen Zwischenräume ist infolge der doppelten exzentrischen
Abstützung der Blöcke für beide Drehrichtungen des Lagers sichergestellt.
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Abb. 3 zeigt die Einstellung eines Blockes bei rechtsläufiger Bewegungsrichtung
der Welle, wobei .die Anschläge 7, 8 und die Stützkante b wirksam sind und das jetzt
voraneilende Ende 90 des Blockes in die Nut z2 des Mitnehmerringes eingreift. Es
bilden sich also auch in dieser Bewegungsrichtung die für das richtige Arbeiten
des Lagers erforderlichen Zwischenräume zwischen den Blöcken und der Gleitfläche
und damit die erforderlichen Ölfilme. @-- -- --In der in Abb. i gezeigten Mittellage
der Blöcke im Verhältnis zum Mitnehmerring ,4 drückt bei Belastung der Welle bzw.
dieses .Ringes dieser gegen die im unteren Teil dies Lagers befindlichen Blöcke
sowohl an den Berührungsflächen a als auch b. Beim Anlaufen aus dieser
Mittellage bzw. beim Übergang von der einen Bewegungsrichtung zur anderen kann es
vorkommen, daß infolge der Reibung der Blöcke an den Anliegestellen a bzw. b die
Blöcke zunächst, ohne ihre Lage im Verhältnis zu dem Mitnehmerring zu ändern,' im
Umlauf mitgenommen werden. Sobald _sie jedoch in die weniger belastete bzw. unbelastete
Zone des Lagers kommen, ist die Relativverschiebung der Blöcke zum Mitnehmerring
gesichert. Um ein gutes Arbeiten des Lagers sicherzustellen und von den Schmiermittelschichten
zwischen den Blöcken 3 und der Gleitfläche 2 schädliche Einflüsse, die von Biegungen
in der gelagerten Welle bzw. Schrägstellungen derselben herrühren können, fernzuhalten,
ist es zweckmäßig, sowohl die Gleitfläche :2 als auch die Tragflächen der Blöcke
entsprechend, z. B. kugelförmig, auszubilden. Durch eine derartige Ausbildung der
Gleit- und Tragflächen wird ein Abreißen der Ölfilme vermieden, weil die Gleitfläche
2 des Lagers infolge ihrer Kugelform eine Leitfläche für den umlaufenden Teil des
Lagers bildet, der sich infolgedessen beliebig schräg einstellen kann, ohne die
Ölfilme zu zerstören.
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In den Abb. 8, 9 und io werden abgeänderte Ausführungsformen des Mitnehmerringes
und der mit ihm zusammenwirkenden Blöcke eines Lagers gemäß der Erfindung gezeigt.
Der mit 13 bezeichnete Mitnehmerring ist mit zwei Reihen seitlicher Vorsprünge 15
sowie mit axialen Nuten 16 versehen, die den Vorsprüngen 6 und den Nuten 12, des
in Abb. 5. und 6 gezeigten Ringes entsprechen.
Die Kanten zwischen
den Nuten 16 und den Flächen 18 des Mitnehmerringes bilden auch bei dieser Ausführungsform
Stützflächen für die in Abb. 1o gezeigten Blöcke 14, gegen welche Stützflächen sich
beim Arbeiten des Lagers die Flächen 17 bzw. 17x des Blockes anlegen, die durch
eine Nut 1g voneinander getrennt sind. An ihren Außenenden sind die Blöcke mit Absätzen
2o -versehen, die Anschläge bilden, welche beim Arbeiten des Lagers je nach der
Bewegungsrichtung gegen die Anschläge 21 bzw. 2rx des Mitnehmerringes 13 anliegen.
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Die Wirkungsweise des Lagers entspricht dem, was im Zusammenhang mit
Abb. i bis 7 an,egeben ist.
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Bei der Bewegung des umlaufenden Teiles in einer Richtung greifen
die Blöcke 1.4 mit ihren Flächen 17 in die Nuten 16 des Mitnehmerringes ein, wobei
sie sich mit den Flächen 17x gegen die von den Kanten zwischen den Nuten 16 und
Flächen 18 gebildeten Stützflächen des Ringes stützen. Bei Umlauf in der anderen
Richtung greifen die Flächen 17x der Blöcke in die Nuten 16 ein, und die Blöcke
stützen sich mit ihren Flächen 17 gegen das Ringelement 13 an der entgegengesetzten
Kante der Nuten 16. Die Blöcke werden dadurch an axialer Bewegung verhindert, daß
die die Flächen 17 bzw. 17x bildenden Teile der Blöcke sich gegen die Innenseite
der Vorsprünge 15 des Mitnehmerringes stützen.
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Die Blöcke gemäß dieser Ausführungsform sind mit zylindrischen Tragflächen
ausgeführt, wobei auch die mit ihnen zusammenwirkende Gleitfläche des Lagers eine
zylindrische Form hat. Diese zusammenwirkenden Flächen können jedoch in der Form
eines einfachen oder doppelten Konus ausgeführt werden, in welchem Falle das Lager
auch axialen Druck aufnehmen kann. Ferner können, wenn die Gleitflächen der Blöcke
bzw. des Lagers mit zylindrischer Form ausgeführt werden oder die Form eines einfachen
oder doppelten Konus erhalten, .die Flächen i i (Abb. 5 und 6), gegen welche die
Blöcke sich stützen, kugelförmig ausgeführt werden oder ihnen eine ähnliche Form
gegeben werden, so daß eine innerhalb der Gleitfläche des Lagers befindliche Leitfläche
zur Vermeidung von schädlichen Einflüssen erzielt wird, die von Biegungen bzw. Schrägstellungen
der Welle herrühren können. Die Ausführung eines Lagers gemäß der Erfindung, welche
in Abb. i bis 7 veranschaulicht worden ist, bei- welcher die Gleitfläche kugelförmig
ist, bietet jedoch nicht nur den Vorteil, daß diese Fläche, wie oben beschrieben,
gleichzeitig als eine Leitfläche für die umlaufenden Teile wirkt, sondern auch den
Vorteil, daß axiale Drücke aufgenommen werden können. Ferner bringt diese Ausführung
den großen Vorteil mit sich, daß die Blöcke wegen ihrer Ausbildung im Verhältnis
zu den dieselben umgehenden Ringelementen das aus dem Mitnehmerring den Blöcken
und der Lagerschale gebildete Lager zu einer Einheit zusammenhalten, indem die Blöcke
eine axiale Verschiebung des Mitnehmerringes gegenüber der Lagerschale und umgekehrt
verhindern.
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Anstatt, wie bei oben beschriebenen Ausführungsformen, die Blöcke
frei zwischen dem Mitnehmerring und der Lagerschale des Lagers anzuordnen, kann
ein Gehäuse für die Blöcke vorgesehen werden ähnlich denjenigen, die bei Kugel-
oder Rollenlagern verwendet werden. Insbesondere ist dieses von Vorteil, wenn bei
Umkehrung der Drehrichtung des umlaufenden Teiles eine möglichst gleichzeitige Umstellung
sämtlicher Blöcke erwünscht ist. Dies kann jedoch auch erzielt werden, wenn die
Blöcke in peripherieller Richtung so breit gemacht werden, daß sie miteinander in
Berührung kommen.
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In gewissen Fällen kann der oben beschriebene Mitnehmerring wegfallen
und die Blöcke direkt auf dem gelagerten Teil, beispielsweise einer Welle, angeordnet
werden, die dann die für die Unterstützung bzw. Steuerung der Blöcke erforderlichen
Stützflächen bzw. Vorsprünge selbst erhält. Bei einem Lager gemäß der Erfindung
können ohne Schwierigkeiten sowohl die die Lagerblöcke umgebenden Ringelemente,
d. h. der Mitnehmerring .I bzw. 13, als auch die Lagerschale i der oben beschriebenen
Ausführungsformen unterteilt werden.
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Um die Blöcke elastisch zu gestalten, kÖnnen sie mit Schlitzen o.
dgl. versehen werden, wie dieses in dem in der Abb. i rechts gezeigten Block angedeutet
ist. Ferner kann, wenn dieses erwünscht sein sollte, das Gewicht der Blöcke gegebenenfalls
dadurch vermindert werden, daß sie hohl ausgeführt bzw. mit Aussparungen versehen
werden, wie dieses an dem linken Block der Abb. 1 angedeutet ist. In gewissen Fällen
können die Blöcke auch aus einem leichten Metall zur Verringerung des Gewichtes
ausgeführt werden.
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Die Erfindung kann in verschiedenen Beziehungen geändert werden, ohne
die Grenzen des Erfindungsgedankens zu beschränken. Bei feststehender Welle und
umlaufenden Lagerschalen sind die Blöcke gegen diese abgestützt.