DE545029C - Gleitblocklager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Radiallager mit zwischen den gegeneinander beweglichen Lagerteilen vorgesehenen kippbaren Blöcken, zwischen deren Gleitflächen und der Lagergleitfläche sich beim Umlauf des Lagers die Belastung aufnehmende und überführende keilförmige Schmiermittelschichten bilden. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung derartiger Lager. Sie zielt insbesondere dar-

xo auf hin, das Vermögen derartiger Lager, neben radialer Belastung auch axialen Schub aufzunehmen, zu erhöhen.

Dieses Ziel wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Lagergleitblöcke in meh* rere axial nebeneinander liegende Blockreihen unterteilt sind, die mit einer sie umhüllenden, vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Gleitfläche zusammenarbeiten, derart, daß beispielsweise bei zwei Reihen von Blöcken auf-

ao tretender axialer Schub je nach seiner Richtung von der einen oder der anderen Blockreihe auf die Lagergleitfläche weitergeleitet wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben

as sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Es sei hier bemerkt, daß bei Blocklagern die Verwendung von Blöcken mit kugeligen Gleitflächen, die mit entsprechend ausgebildeten Lagergleitflächen zusammenarbeiten, an sich bekannt ist. Diese Lager vermögen infolge der Ausbildung ihrer -Gleitfläche an und für sieh axialen Schub aufzunehmen. Es kommen jedoch in der Praxis häufig Fälle vor, wo die zu lagernde Welle aus besonderen Gründen, beispielsweise weil sie hohen Biegungsbeanspruchungen unterworfen ist, besonders kräftig ausgeführt werden muß. Wird die Lagerbreite dann nach der Tadialen Maximalbelastung berechnet, so kann der Fall eintreten, daß das Lager so schmal wird, daß die Bogenhöhe der sphärischen Gleitfläche, die für die Aufnahme des axialen Schubes in Frage kommt, so gering wird, daß größere Axialschubkräfte, auch wenn sie nur zufällig auftreten, nicht oder nur unter Zulassung unzulässiger Flächendrücke übertragen werden können. Macht man das Lager breiter, um die erforderliche Bogenhöhe zu erhalten, so ist dasselbe in bezug auf seine radiale Belastung überdimensioniert, was vergrößerte Lagerverluste unter normalen Betriebsverhältnissen zur Folge hat. Dieses wird durch die Ausbildung des Lagers gemäß der Erfindung vermieden. Die einzelnen Blöcke der beiden Blockreihen gemäß der Erfindung können in Richtung der Lagerachse gesehen sowohl hintereinanderliegen als. auch in der Umfangsrichtung zueinander versetzt sein. Sie können auch axial ineinandergreifen, >und es können insbesondere auch in den einzelnen

Blockreihen einzelne Blöcke abwechselnd ausfallen.

In der" Zeichnung sind einige Ausführungsformen nach der Erfindung ausgestalteter Lager beispielsweise wiedergegeben. Die zusammengehörenden Äbb, ι und 2 zeigen ein derartiges Lager in einem mittleren Längsund Querschnitt. Die Schnittlinien sind in den Abbildungen mit 1-1, II-II bezeichnet. Die Abb. 3 und 4 zeigen Längsschnitte durch etwas anders ausgestaltete Lager. Das Diagramm in Abb. 5 veranschaulicht die Druckverhältnisse in den Schmiermittelschichten bei einreihigen und bei erfindungsgemäß unterteilten Blocklagern, und Abb. 6 zeigt schematisch einige der verschiedenen Möglichkeiten für die Anordnung der Blöcke zweier Blockreihen.

Die Blockes der Ausführungsform nach den Abb. 1 und 2 sind, wie diese Abbildungen erkennen lassen," in zwei axial nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet. Sie werden beim Umlauf des fest auf der Welle 3 sitzen^ ~den Mitnehmerringes 4 von diesem mitgenom-■25 men, und sie sind durch Federn und Nuten gegen axialeVerschiebungen gegenüber diesem Ring gesichert.

Die Gleitflächen der Blöcke sind kugelig ausgeformt und arbeiten mit einer entsprechend ausgebildeten Gleitfläche 6 der äußeren Lagerschale 5 derart zusammen, daß sich beim Umlauf des Lagers zwischen den Block- und der Lagergleitfläche in bekannter Weise die die Belastung aufnehmenden keilförmigen Schmiermittelschichten bilden. Auch die Stützflächen des Mitnehmerringes, gegen die die Blöcke exzentrisch abgestützt sind, und deren eigene Stützkanten können in an sich (durch frühere Patente der Erfinderin) bekannter Weise ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 bis 3 trägt die Außenfläche 7 des Mitnehmerringes 4 axial verlaufende Spuren 8, deren Seitenkanten Stützflächen α bzw. b (Äbb. 2) für die Abstützflächen 9 der Blöcke bilden. Der Mitnehmerring 4 weist am Umfang Kämme 10 auf, die mit Anschlägen 11 und 11' versehen sind, zwischen denen die Blöcke eingelegt sind und durch die sie zum Umlaufen gebracht werden. Der Abstand je zweier, einen Block zwischen sich aufnehmender Anschläge • ist so gewählt, daß sieh die Blöcke zwischen den Anschlägen in der Umf angsrichtung etwas verschieben können, was für deren automatische Einstellung in die für die Arbeitsstellung erforderliche Kipplage erforderlich ist. Beim Übergang aus einer Drehrichtung in die andere tritt ein selbsttätiger Wechsel in der Blöckabstützung ein, derart, daß die exzentrischeUnterstützung der Blöcke jeweils nach den in der Drehrichtung nacheilenden Enden ' der Blöcke hin verschoben wird, so daß deren Vorderenden frei kippen können. Die Lagerblöcke zweier Blockreihen werden zweckmäßig so angeordnet, daß jeweils zwei Blöcke Sg - in axialer Richtung gesehen hintereinanderliegen, so daß sich die Kippflächen zweier axial nebeneinanderliegender Blöcke jeweils gegen die Kante ein und derselben Nut 8 abstützen. ·

Axiale Belastungen zwischen dem Mitnehmerring 4 und der Lagerschale 5 werden mittels der Kämme 10 übertragen, die sich beim Auftreten solcher Belastungen gegen die Seitenflächen der mit ihnen zusammenarbeitenden Nuten der Blöcke anlegen. Ein beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 von links nach rechts gerichteter Axialdruck in der Welle wird durch die rechts gelegene Blockreihe auf den rechts gelegenen Teil der Lagerschale 5 überführt, wobei die rechten Seitenkanten der Kämme 10 . gegen die Blöcke drücken, deren Gleitflächen unter Vermittlung der Ölfilme den Druck auf die Gleitfläche des Lagers weitergeben. Ändert der Axialschub in der Welle seine Richtung, so treten zu -dessen Überführung die Blöcke der linken Blockreihe in Funktion.

Ein gemäß der. Erfindung ausgebildetes, mit einer doppelten- Blockreihe versehenes Lager, dessen Blöcke, wie. die oberste Skizze der Abb. 6 ,veranschaulicht, zueinander angeordnet seih können, Ist infolge der verhältnismäßig hohen Bogentiöhe der kugeligen Gleitfläche für Lager geeignet, - die neben radialer Belastung verhältnismäßig hohen axialen Belastungen unterworfen sind. Das gleiche gilt in bezug auf die Ausführungsformen nach den drei weiteren sehematischen Skizzen der Abb. 6. Für den Fall, daß nicht sämtliche im Lager unterbringbaren Blöcke für die Belastungsübertragung erforderlich sind, kann zur Verkleinerung der Lagerverluste und ohne daß an dem betreffenden Lager sonst irgend etwas geändert wird, beispielsweise 1.35 abwechselnd aus jeder Blockreihe ein über der andere Block tierausgenommen werden, wobei sich das in der Skizze 2 der Abb. 6 dargestellte Bild ergibt. Bei einer etwas höheren Belastung, aber doch einer solchen, die nicht alle Blöcke erfordert/ können die Blöcke auch gemäß dem dritten Diagramm der Abb.*6 ausgestaltet sein, d. h. derart, daß die Blöcke der einen Reihe mehr oder weniger in die Lücken der Blöcke der anderen Reihe hineingreifen. Gegebenenfalls können auch zwei volle Blockreihen Verwendung finden, deren Blöcke, wie aus dem vierten Diagramm der Abb. 6 hervorgeht, in der Umfangsrichtung gegeneinander^ versetzt werden können.

Das in Abb. 3 Veranschaulichte Ausführungsbeispiei - entspricht dem in der Abb. 6

dargestellten dritten Diagramm, wobei abwechselnd Blöcke in einer Reihe ausgelassen sind und die vorhandenen Blöcke in die Lücken der gegenüberliegenden Blöcke der anderen Blockreihe eingreifen.

Die Ausführungsform nach Abb. 4 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform nach den Abb. 1 und 2 nur dadurch, daß der Mitnehmerring 4 der Blöcke nicht zylindrisch, sondern nach Art eines Doppelkonusses ausgebildet ist. Der Konus ist so gewählt, daß seine Seitenkanten 15 mit den Sehnen 16 der zugehörigen Blockgleitflächen ungefähr parallel laufen. Auch bei dieser Ausführungsform können naturgemäß, ebenso wie vorher beschrieben, einzelne Blöcke aus dem Lager fortgelassen werden, ohne daß im übrigen irgend etwas an den anderen Lagerteilen geändert werden muß. Bei der Ausführungsförm der Blöcke nach Abb. 4 besitzen die Blöcke im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den vorhergehenden Abbildungen eine mehr gleichbleibende Dicke, und sie können infolgedessen an und für sich etwas dünner und daher leichter ausgeführt sein, ohne daß eine Federung der Blöcke zu befürchten ist. Weiter können, wie dieses auch in der Ausführungsform nach Abb. 4 dargetan ist, die Kämme 10 des Mitnehmer-

ringes 4 etwas aus der Mitte der Blöcke heraus nach der Mittelebene des Lagers zu versetzt sein, um einer Schrägstellung der Blöcke in axialer Richtung möglichst entgegenzuwirken, die evtl. auf Grund der durch die Lagerbelastung hervorgerufenen Kräfte eintreten können. Außerdem aber wird durch die konische Ausbildung des Mitnehmerringes 4 im Betrieb eine vorteilhaftere Einstellung der Blöcke gegenüber der sphärischen Gleitfläche ermöglicht, weil die Kippfläche der Blöcke sich der sphärischen Gleitfläche etwas mehr anpaßt, d. h. mehr parallel mit ihr verläuft.

- In der Abb. S ist der Druckverlauf in den Ölfilmen für verschiedenartig ausgebildete Blöcke diagrammartig über den Blöcken wiedergegeben. Dazu wird allgemein folgendes bemerkt: Die Lagerbreite von Radialblocklagern wird nach einem bestimmten (gegebenen) Radialdruck bemessen, und zwar derart bemessen, daß sich im Betrieb des Lagers ein Ölfilm von bestimmter, zweckmäßigster Dicke ausbildet. Eine unnötige Dicke des Ölfilms in der Gleitfläche hat größere Reibungsverluste im Gefolge. Es sei nun angenommen, daß sich für eine vorgeschriebene radiale Lägerbelastung durch Rechnung eine Lagerbreitee als die zweckmäßigste ergeben hat. In Abb. 5 ist die der Lagerbreitee zugehörende Druckkurve des Ölfilms durch die gestrichelt gezeichnete Kurve f .wiedergegeben. Die von dieser Kurve und dem Lagerblock begrenzte Fläche stellt die Lagerbelastung dar. Nun zeigt es sich aber beispielsweise, daß bei dieser Lagerbreite e die sich aus ihr ergebende Bogenhöhe c für die Aufnahme des im Lager möglicherweise auftretenden Axialsehubes zu gering ist. Man hat es naturgemäß jetzt in der · Hand, das Lager so breit zu machen, daß sich die erforderliche Bogenhöhe d ergibt. (Breite des Lagers = g.) Wenn dabei aber die Lagerblöcke in der Achsenrichtung nicht unterteilt werden, wie es erfindungsgemäß der Fall ist, so ergibt sich für den Druckverlauf in dem Ölfilm die über der gesamten Lagerbreite g eingezeichnete Druckkurve h, d. h. der spezifische Flächendruck ist gegenüber der Kurve f wesentlich vermindert. Diese Verminderung des Flächendruckes aber hat zur Folge, daß sich die Lagerachse etwas anhebt und die tragenden Ölfilme dicker werden, als es die Reibungsverluste erwünscht erscheinen lassen. Werden dagegen unter Beibehaltung der Lagerbreite g und dementsprechend auch unter Beibehaltung der Bogenhöhe d die Blöcke, wie Abb. 5 zeigt, im Sinne der Erfindung unterteilt, so sind die Drücke in den Ölfilmen durch die Kurven k über den geteilten Blöcken gegeben, die erkennen lassen, daß die spezifischen Flächendrücke höher sind als bei ungeteilten Lagerblöcken. Infolgedessen vergrößert sich die · Dicke der Ölfilme nicht oder nicht in dem Maße, wie es bei Verwendung eines ungeteilten Blockes der Fall ist, und das Lager, ausgeführt mit geteilten Blöcken, also mit zwei Blockreihen, ist daher in bezug auf die Reibungsverluste wesentlich günstiger gestellt als Lager mit nicht unterteilten Blöcken. Die Unterteilung hat weiterhin noch folgenden Vorteil. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, die Blockbreite ungefähr der Blocklänge gleichzumachen. Wählt man nun ungeteilte Blöcke, die des evtl. auftretenden Axialsehubes wegen eine erhebliche Breite benötigen, und macht man die Blocklänge etwa gleich der Blockbreite, so können in einem bestimmten Lager •naturgemäß weniger Blöcke auf dem Umfang no untergebracht werden, als wie es der Fall ist, wenn die Blöcke durch Unterteilung .nur die halbe Breite oder eine noch geringere Breite besitzen. Eine große Blockzahl trägt aber vielfach zu einem geräuschloseren Gang des Lagers bei.

Insbesondere aber ermöglicht die Unterteilung der Blocke in axialer Richtung die Fortlassung einzelner Blöcke bei Standardtypen von Lagern, so daß diese ohne irgend- 12a welche sonstige Veränderungen verschiedensten Belastungsverhältnissen angepaßt werden

Claims (15)

1. können. Es ist dieses für die Massenherstellung und den Preis der Lager von größter Bedeutung.

   Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt noch eine große Anzahl weiterer Ausführungsmöglichkeiten zu. Beispielsweise können auch mehr als zwei Blockreihen Anwendung finden. Ein ίο Lager gemäß der Erfindung kann beispielsweise auch mit zusätzlichen, rollenden Übertragungsorganen versehen werden, die zwischen oder an den Seiten der Blöcke wie diese selbst zwischen den relativ zueinander beweglichen Lager.teilen angeordnet sein können. Derartige zusätzliche Organe können so ausgebildet sein, daß sie die Belastung so lange aufnehmen, als sich die tragenden öl-, schichten zwischen den Blöcken und der Lagergleitfläche noch nicht vollkommen ausgebildet haben. Derartige Lager mit zusätzlichen rollenden Übertragungselementen sind besonders auch für Fahrzeuge, Kraftwagen, Bahnen geeignet. Hier werden durch die Erfindung nicht nur beim In- und Außergangsetzen der Fahrzeuge besondere Vorteile erzielt, sondern auch in bezug auf das gute Aufnahmevermögen axialer Drücke, die in derartigen Fahrzeugen in Kurven u. dgl. häufig auftreten. Selbstverständlich eignet sich auch die Erfindung für Lager, deren Blöcke nicht mit einem der Lagerteile mitrotieren, sondern stillstehen.

   Es sei noch bemerkt, daß naturgemäß auch die Blöcke beider oder mehrerer axial nebeneinanderliegender Blockreihen in sich vollkommen symmetrisch ausgebildet sein können. In diesem Fall weist die mit beispielsweise zwei Blocksätzen zusammenarbeitende Lagergleitfläche zwei getrennte,' axial nebeneinanderliegende Gleitbahnen auf, so daß jede Blockreihe in einer dieser Bahnen gleitet. Die beiden Gleitbahnen können aber in eine einzige Lagerschale 5 eingearbeitet sein, und es kann auch bei derartig symmetrisch gestalteten Blöcken für beide Blockreihen ein und derselbe Mitnehmerring für die Blöcke Verwendung finden, genau wie dieses auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen der Fall ist. Bei einer solchen Ausführungsfprm des Erfindungsgedankens wird im Lager auftretender Axialschub in jeder Richtung gleichzeitig von beiden Blockreihen aufgenommen und übertragen.

   Aus den Ausführungsbeispielen geht hervor, daß gemäß der Erfindung ausgestaltete Lager in sich eine verkaufstechnische Einheit bilden, deren Teile so ineinandergreifen, daß sie sich axial zueinander nicht bewegen können. Dieses ist für die Standardisierung und auch für die Versendung derartiger Lager von größter Bedeutung, da an. Ort und Stelle das Lager selbst keinerlei besonderer Justierung mehr bedarf. Bloß sein Innenring 4 und sein Außenring 5 sind an die entsprechenden Lagerteile anzuschließen.

   Die kugelförmige Ausbildung der" Gleitfläche hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, doch kann natürlich die Kugelform auch ersetzt werden durch irgendeine andere Form, z.B. durch einen Konus (Doppelkonus), die aber immer zur Aufnahme axialer Belastungen geeignet sein muß. Der sich bei Lagern nach der Erfindung zwischen den beiden axial nebeneinander verlegten Blockreihen ergebende axiale Zwischenraum zwischen den Blöcken begünstigt die Schmierung des Lagers insofern, als das im Lager befindliche öl unter dem Einfluß der Rotationskraft nach der Mitte des Lagers zu zusammengetrieben wird, wodurch sich in dem Spalt zwischen den Blöcken eine ständige-ölreserve bildet, die beim Stillstand des Lagers den untenliegenden belasteten Blöcken zugute kommt. ' '

   Patemt'tän-sprüche;

   i. 'Gleitblocklager"mit zwei oder mehreren axial nebeneinander angeordneten Reihen von kippbaren Lagerblöcken, deren Gleitflächen so ausgebildet sini und mit so ausgebildeten Lagergleitflächen zusammenarbeiten, daß das Lager sowohl radiale als axiale Belastungen aufzunehmen vermag. . _...."..-■..'" .
2. 2, Gleitblocklager nach Anspruch 1 mit zwei Reihen axial nebeneinander angeordneter Gleitblöcke, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke der beiden Blockreihen derart ausgebildet und derart von der Lagergleitfläche umhüllt werden, daß im Lager auftretender Axialschub je nach seiner Richtung von der einen oder der anderen Blockreihe auf eine für die beiden "Blockreihen gemeinsame Lagergleitfläche übertragen wird.
3. 3. Gleitblocklager nach Anspruch 1 mit zwei Reihen axial nebeneinander . angeordneter Gleitblöcke, dadurch gekennzeichnet,, daß iiie Blöcke der beiden Blockreihen derart ausgebildet und von der Lagergleitfläche eingeschlossen werden,

   . daß ein. im Lager auftretender Axialschub unabhängig von seiner Richtung gleichzeitig von beiden Blockreihen auf die Lagergleitfläche übertragen wird. :
4. 4. Gleitblockläger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitblöcke der beiden axial nebeneinanderliegenden Blockreihen an ihren einander zugekehr-

   . ten Enden dicker sind als an ihren einander abgekehrten Enden.
5. 5. Gleitblocklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitblöcke zweier oder mehrerer axial nebeneinanderliegenden Blockreihen in axialer Richtung derart auseinandergerückt sind, daß sie eine Schmiermittelsammeikammer zwischen sich frei lassen.
6. 6. Gleitblocklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke der nebeneinanderliegenden Blockreihen in axialer Richtung gesehen hintereinanderliegen.
7. 7. Gleitblocklager nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke der einzelnen nebeneinanderliegenden Blockreihen sich in axialer Richtung gesehen überdecken.
8. 8. Gleitbloeklager nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus jeder Blockreihe jeder zweite Block entfernt ist.
9. 9. Gleitbloeklager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beibehaltenen Blöcke einer Blockreihe in die Lücken der Blöcke der danebenliegenden Blockreihe eingreifen.
10. 10. Gleitbloeklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieiBlöcke beider oder mehrerer nebeneinanderliegender Blockreihen auf einem einzigen gemeinsamen Lagerelement (4) abgestützt und von einem einzigen Lagerelement (5) umhüllt sind.
11. ti. Gleitbloeklager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Stützflächen für die Blöcke enthaltende Lagerelement (4) nach Art eines Doppelkonusses ausgebildet ist (Abb. 4).
12. 12. Gleitbloeklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitblöcke zusammen mit dem sie abstützenden Element (4) und dem die Lagergleitfläche enthaltenden Element (5) zu einer Einheit zusammengefaßt sind,, deren Teile sich gegenseitig gegen axiale Verschiebung sichern.
13. 13. Gleitbloeklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß außer den Blöcken noch zusätzliche rollende Organe (Rollen, Kugeln

    o. dgl.) zur Aufnahme und zum Übertragen der Lagerbelastung vorgesehen sind.
14. 14. Gleitbloeklager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen rollenden Organe zwischen den Blockreihen des Lagers angeordnet sind.
15. 15. Gleitbloeklager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusatzliehen rollenden Organe zu beiden Seiten der Gleitblöcke· im Lager angeordnet sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen