DE69211901T2 - Lagervorrichtung - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lagervorrichtungen, wie z.B. dynamische Drucklager und Gleitlager.
2. Beschreibung des Stands der Technik
• Bei Lagervorrichtungen, wie z.B. einen dynamischen Drucklager und dergleichen mit einer Vielzahl von Lagerabschnitten, hängt die Lagerleistung entscheidend von der Konzentrizität zwischen den inneren und äußeren Durchmessern jedes Lagerabschnitts sowie von der Ausrichtung der Vielzahl von Lagerabschnitten ab. Falls es beim Einstellen der Lagerabschnitte zu irgend einer Fehlausrichtung kommt, wäre die sich ergebende Leistung ziemlich niedrig. Um eine erfolgreiche Lagerleistung zu erzielen, muß daher die maschinelle Bearbeitung der Lagerabschnitte mit sehr hoher Präzision durchgeführt werden, was zu dem Problem erhöhter Preise der Lagervorrichtung führen kann.
• In Anbetracht dieser Tatsache wurde ein dynamisches Drucklager gemäß Fig. 5 bereitgestellt, dessen Ziel es ist, das vorgenannte Problem zu lösen. Um dieses dynamische Drucklager zu erstellen, sind eine Vielzahl von Lagerabschnitten 32 und 35 mit einer Hülse 31 einstückig gegossen, so daß die Konzentrizität und die Ausrichtung der Vielzahl von Lagerabschnitten 32, 35 ohne weiteres sichergestellt werden kann. Da das oben genannte dynamische Drucklager einen sehr kleinen Freiraum zu den Lagerabschnitten 32, 35 und einer darin eingepaßten Welle (nicht gezeigt) hat, ist es erforderlich, daß das Reibungsdrehmoment von Fett zwischen den Hülsen 31 und der Welle unterdrückt wird. Hierfür ist ein konkaver Abschnitt 33 in der Mitte des von den Lagerabschnitten 32, 35 unterschiedlichen inneren Randbereichs der Hülse 31 bereitgestellt, wodurch sich ein größerer Freiraum zwischen dem konkaven Abschnitt 33 und der Welle ergibt. Der Vorgang zum Ausbilden des konkaven Abschnitts 33 in den mittigen Abschnitten des inneren Randbereichs der Hülse 31 ist jedoch schwierig. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich beim Waschen des konkaven Abschnitts 33.
• Die FR-A-1 407 153 offenbart eine Lagerhülse, die ein Beispiel der Integration des Trägerteils mit der Befestigungsplatte zeigt, wobei das Trägerteil mit einer Nut in der Lagerhülse zusammenwirkt.
• Die FR-A-1 546 285 offenbart eine Lagervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In dieser Vorrichtung ist eine zusätzliche Ringnut auf dem Innenumfang der Befestigungshülse ausgebildet, und ein kreisringförmiges Element ist sowohl mit der auf dem Innenumfang ausgebildeten Ringnut der Lagerhülse als auch der auf dem Innenumfang der Befestigungshülse augebildeten Ringnut in Eingriff. Dies macht die Lagerhülse gemäß diesem Dokument kompliziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung bereitzustellen, welche die Konzentrizität und Ausrichtung ihrer Lagerabschnitte erfolgreich gewährleisten kann, ohne daß eine hochpräzise maschinelle Bearbeitung oder irgendeine schwierige Bearbeitung oder Waschen notwendig sind.
• Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Lagervorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit. Die weiteren Ansprüche beziehen sich auf unterschiedliche vorteilhaftige Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung.
• Mit der oben beschriebenen Anordnung wird die Lagerhülse zum Lagern der Welle durch das Trägerteil einstellbar gelagert, das an der außerhalb der Lagerhülse angeordneten Befestigungshülse vorgesehen ist. Somit kann sichergestellt werden, daß die Lagerhülse aufgrund des einstellenden Trägerteils eine gute Konzentrizität und Ausrichtung bezüglich der Welle hat, ohne daß eine hochpräzise maschinelle Bearbeitung oder schwierige Bearbeitung erforderlich sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnung, die nur zur Veranschaulichung angeführt werden und daher keinerlei Einschränkung der vorliegenden Erfindung sind, wobei Fig. 3 (A), 3 (B) und 4 eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung zeigen und Fig. 1 (A), 1 (B), 2 (A), 2 (B), 2 (C) und 3 (C) Lagervorrichtungen mit Merkmalen zeigen, die in einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung verwendet werden können:
• Fig. 1(A) ist eine Schnittansicht einer Lagervorrichtung, die einige Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 1(B) ist eine Schnittansicht der zuvor erwähnten Lagervorrichtung;
• Fig. 2(A), (B) und (C) sind Draufsichten dieser Lagervorrichtung, wenn man sie von oben betrachtet;
• Fig. 3(A) ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung;
• Fig. 3(B) ist eine Schnittansicht der zuvor erwähnten Lagervorrichtung in Querrichtung;
• Fig. 3(C) ist eine Schnittansicht einer Abwandlung der zuvor erwähnten Lagervorrichtung in Querrichtung;
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht der zuvor erwähnten Lagervorrichtung in Längsrichtung; und
• Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Lagervorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Fig. 1 (A) ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung in Längsrichtung, die einige Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei dynamische Drucklager 1 und 6 und ein Abstandshalter 8 in ein zylindrisches Gehäuse 7 pressgepaßt sind. Die dynamischen Drucklager 1 und 6 sind aus einem Harz mit einer geeigneten Elastizität ausgebildet, wie z.B. Polytetrafluoräthylen (im folgenden als PTFE bezeichnet), die in ihrem Aufbau zueinander identisch sind. Das dynamische Drucklager 1 ist mit einer Lagerhülse 1c ausgestattet, welche Nuten 1d für dynamischen Druck an ihren Innenumfang hat. Das dynamische Drucklager 6 ist mit einer Lagerhülse 6c ausgerüstet, welche Nuten 6d für dynamischen Druck an ihrem Innenumfang hat. Die Lagerhülsen 1c und 6c sollen eine Welle 3 tragen.
• Fig. 1 (B) ist eine Schnittansicht des oben beschriebenen dynamischen Drucklagers 1 in Längsrichtung. Fig. 2 (A) ist eine Draufsicht des dynamischen Drucklagers 1 von oben betrachtet.
• An der Außenseite der Lagerhülse 1c des dynamischen Drucklagers 1 ist eine Lagerhülse 1a bereitgestellt und so angeordnet, daß ein dünner biegsamer ringförmiger Verbindungsabschnitt 1b als Trägerteil, welches den Gesamtumfang des am äußeren Randbereich gelegenen, axial ungefähr mittigen Abschnitts der Lagerhülse 1c mit dem Gesamtumfang des am inneren Randbereich gelegenen, axial ungefähr mittigen Abschnitts der Befestigungshülse 1a einstückig verbindet, die Lagerhülse 1c an der Befestigungshülse 1a einstellbar trägt. An der Außenseite der Lagerhülse 6c des dynamischen Drucklagers 6 ist, wie in Fig. 1 (A) gezeigt, eine Befestigungshülse 6a vorgesehen und so angeordnet, daß ein dünner biegsamer ringförmiger Verbindungsabschnitt 6b, welcher den Gesamtumfang des am äußeren Randbereich gelegenen, axial ungefähr mittigen Abschnitts der Lagerhülse 6c mit dem Gesamtumfang des am inneren Randbereich gelegenen, axial ungefähr mittigen Abschnitts der Befestigungshülse 6a einstückig verbindet, die Lagerhülse 6c an der Befestigungshülse 6a einstellbar trägt.
• Da die Lagerhülsen 1c und 6c der dynamischen Drucklager 1 und 6 durch die biegsamen Verbindungsabschnitte 1b und 6b einstellbar gehalten werden, werden die mittigen Achsen der Lagerhülsen 1c und 6c feinabgestimmt, damit sie mit der mittigen Achse der Welle 3 zusammenfallen. Somit kann die Konzentrizität der Lagerhülsen 1c und 6c bezüglich der Welle 3 sowie die Ausrichtung der Lagerhülsen 1c und 6c erfolgreich sichergestellt werden.
• Da auch die dynamischen Drucklager 1 und 6 gesondert von dem Gehäuse 7 vorliegen und der Innenumfang des Gehäuses 7 keine Lagerfläche zum direkten Tragen der Welle 3 ist, ist es auch zulässig, den Innenumfang des Gehäuses 7 roh zu bearbeiten, weshalb der Innenumfang des Gehäuses 7 maschinell leicht zu bearbeiten ist. Da die dynamischen Drucklager 1, 6 und der Abstandshalter 8 lösbar in das zylindrische Gehäuse 7 eingepaßt sind, lassen sie sich leicht waschen. Da außerdem der Abstandshalter 8 gesondert von den dynamischen Drucklagern 1, 6 vorgesehen ist und das zylindrische Gehäuse 7 die dynamischen Drucklager 1, 6 und den Abstandshalter 8 enthält, lassen sich die dynamischen Drucklager 1, 6, die Abstandshalter 8 und der Innenumfang des Gehäuses 7 leicht maschinell bearbeiten und anordnen, so daß der Freiraum zwischen dem Abstandshalter 8 und der Welle 3, der sich ergibt, wenn der Abstandshalter 8 an den mittigen Abschnitt des Innenumfangs des Gehäuses 7 preßgepaßt wird, wodurch kein dynamischer Druck erzeugt wird, groß wird im Vergleich zu einem äußerst engen Freiraum zwischen den dynamischen Druckhülsen 1d, 6d, welche dynamischen Druck erzeugen, und der Welle 3. Dies ermöglicht es, das Reibungsdrehmoment zwischen dem Gehäuse 7 und der Welle 3 ohne weiteres zu verringern, ohne daß irgendeine schwierige maschinelle Bearbeitung erforderlich ist.
• In dem dynamischen Drucklager 1 wurde zwischen der Lagerhülse 1c und der Befestigungshülse 1a ein in der Umfangsrichtung durchgehender Verbindungsabschnitt 1b bereitgestellt, wie in Fig. 2 (A) gezeigt. Der Verbindungsabschnitt des dynamischen Drucklagers 1 kann jedoch in Form biegsamer Speichen vorliegen, die sich an vier oder drei Punkten in Umfangsrichtung zwischen der Befestigungshülse 1a und der Lagerhülse 1c radial erstrecken, wie z.B. die in Fig. 2 (B) oder (C) gezeigten Verbindungsabschnitte 1e oder 1f. Der speichenförmige Verbindungsabschnitt kann auch an den beiden Punkten in der Umfangsrichtung bereitgestellt werden. Obwohl die Lagervorrichtung ein dynamisches Drucklager war, können außerdem auch die oben offenbarten Merkmale auf Gleitlager angewandt werden.
• Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist die Lagervorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 so angeordnet, daß der Verbindungsabschnitt zum einstückigen Verbinden der Lagerhülse und der Befestigungshülse außerhalb davon die Lagerhülse trägt, wodurch die Welle an der Befestigungshülse einstellbar getragen wird. Folglich kann die Lagerhülse ausgerichtet werden, so daß ihre mittige Achse mit der mittigen Achse der Welle zusammenfällt, wodurch sich eine erfolgreiche Konzentrizität und Ausrichtung bezüglich der Welle ergibt, ohne daß es notwendig ist, die Lagerhülse irgendeiner hochpräzisen maschinellen Bearbeitung zu unterziehen.
• Wenn eine Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks an dem Innenumfang der Lagerhülse bereitgestellt wird, kann desweiteren eine hochpräzise maschinelle Bearbeitung des dynamischen Drucklagers, wie es üblicherweise notwendig war, um eine genaue Konzentrizität und Ausrichtung zu erzielen, eliminiert werden, wodurch sich die gute Konzentrizität und Ausrichtung des dynamischen Drucklagers bezüglich der Welle leicht erzielen läßt.
(Vorliegende Erfindung)
• Fig. 3 (A) ist eine Schnittansicht einer Lagervorrichtung in Längsrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in welchem dynamische Drucklager U und D in ein Gehäuse 207 preßgepaßt sind. Die dynamischen Drucklager U und D haben absolut denselben Aufbau. Die dynamischen Drucklager U und D sind mit einer Lagerhülse 202, welche Nuten 202a für dynamischen Druck an ihrem Innenumfang hat, und einer Lagerhülse 206, welche Nuten 206a für dynamischen Druck an ihrem Innenumfang hat, ausgestattet, so daß die dynamischen Drucklager eine Welle 203 tragen. Ein Harzmaterial, das einen guten Abriebwiderstand und eine geringe Reibung hat, wie z.B. Fluorharz, wird als Material für die Lagerhülsen 202 und 206 verwendet, wodurch eine lange Betriebsdauer der Lagerhülsen 202 und 206 geboten wird.
• Fig. 3 (B) zeigt einen Querschnitt des dynamischen Drucklagers U. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des dynamischen Drucklagers U. Außerhalb der Lagerhülse 202 des dynamischen Drucklagers U ist eine Befestigungshülse 201 angeordnet, die aus zwei halbzylindrischen Bestandteilen 201a und 201b besteht. An dem Innenumfang der Befestigungshülse 201 sind Einstellflansche 210a und 210b als Trägerteile ausgebildet, die in Nuten 202b eingepaßt sind, welche an dem Außenumfang der Lagerhülse 202 ausgebildet sind, um die Lagerhülse 202 einstellbar zu tragen. Außerhalb der Lagerhülse 206 ist auch, wie in Fig. 3 (A) gezeigt, eine Befestigungshülse 205 angeordnet, die aus zwei halbzylindrischen Bestandteilen 205a und 205b besteht. An dem Innenumfang der Befestigungshülse 205 sind Einstellflansche 250a und 250b ausgebildet, welche in eine Nut 206b eingepaßt sind, die an dem Außenumfang der Lagerhülse 206 ausgebildet ist, um die Lagerhülse 206 einstellbar zu tragen. Ein geeignet hartes Harzmaterial, wie z.B. PTFE, wird als Material für die Befestigungshülsen 201 und 205 verwendet, so daß eine optimale Ausrichtung erzielt werden kann. Die Befestigungshülsen 201 und 205 sind innerhalb des Gehäuses 7 befestigt.
• Da die Lagerhülsen 202 und 206 der dynamischen Drucklager U und D durch die Befestigungshülsen 201 und 205 mit Einstellflanschen 210a und 210b und 250a und 250b ausrichtbar getragen werden, können somit die mittigen Achsen der Lagerhülsen 202 und 206 feinabgestimmt werden, so daß sie mit der mittigen Achse der Welle 203 übereinstimmen. Somit kann die Konzentrizität der Lagerhülsen 202 und 206 bezüglich der Welle 203 als auch die Ausrichtung der Lagerhülsen 202 und 206 erfolgreich gesichert werden, ohne daß eine hochpräzise maschinelle Bearbeitung erforderlich ist.
• Da die Befeistigungshülsen 201 und 205 sowie die Lagerhülsen 202 und 206 gesondert von dem Gehäuse 207 vorliegen und der Innenumfang des Gehäuses 207 die Welle 203 nicht unmittelbar trägt, ist es auch unnötig, den Innenumfang des Gehäuses 207 einer feinen maschinellen Bearbeitung zu unterziehen, wodurch er maschinell leicht bearbeitbar wird. Es ist auch leicht, die dynamischen Drucklager 201, 206 und das Gehäuse 207 maschinell zu bearbeiten, so daß das Spiel zwischen den mittigen Abschnitt des inneren Randbereichs des Gehäuses 207, welches keinen dynamischen Druck erzeugt, und der Welle 3, groß wird im Vergleich mit einem äußerst engen Spiel zwischen den Lagerhülsen 202 und 206, welche dynamischen Druck erzeugen, und der Welle 3, weil sie gesondert ausgebildet sind. Dies ermöglicht es, das Reibungsdrehmoment zwischen dem Gehäuse 207 und der Welle 203 ohne weiteres zu verringern, ohne daß irgendeine schwierige maschinelle Bearbeitung notwendig ist.
• In den dynamischen Drucklagern U und D des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Befestigungshülsen 201 und 205 jeweils aus zwei halbzylindrischen Bestandteilen hergestellt. In Fig. 3 (C) wird die Befestigungshülle durch einen einzigen zylindrischen Bestandteil 100 bereitgestellt, und es liegen drei Einstellvorsprünge 100a als Trägerteile an dem Innenumfang des Bestandteils 100 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung vor. Wenn auch nicht gezeigt, kann auch ein Abstandshalter zwischen den Befestigungshülsen 201 und 205 angeordnet sein. Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lagervorrichtung ein dynamisches Drucklager war, kann die vorliegende Erfindung auch auf Gleitlager angewandt werden.
• Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist die Lagervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung so angeordnet, daß die Trägerelemente, die an den außerhalb der Lagerhülsen angeordneten Befestigungshülsen vorgesehen sind, die Lagerhülsen, welche die Welle tragen, einstellbar tragen. Folglich sind die Lagerhülsen ausgerichtet, so daß ihre Achsen mit der mittigen Achse der Welle übereinstimmen, wodurch es möglich wird, eine gute Konzentrizität und Ausrichtung bezüglich der Welle erfolgreich zu erzielen, ohne daß man die Lagerhülsen irgendeiner hochpräzisen maschinellen Bearbeitung unterziehen muß.
• Wenn eine Nut zum Erzeugen eines dynamischen Drucks an dem Innenumfang der Lagerhülsen vorgesehen ist, kann desweiteren eine hochpräzise maschinelle Bearbeitung der dynamischen Drucklager, wie es herkömmlicherweise insbesondere zum Erzielen einer hochgenauen Konzentrizität und Ausrichtung wegen einem äußerst kleinen Spielraum notwendig war, eliminiert werden, wodurch es möglich wird, die Konzentrizität und Ausrichtung der dynamischen Drucklager bezüglich der Welle mit hoher Genauigkeit ohne weiteres zu erzielen.
• So wie die Erfindung beschreiben wurde, leuchtet es ein, daß sie auf vielfältige Weise im Rahmen der folgenden Ansprüche verändert werden kann.

Claims (5)

1. Lagervorrichtung mit:

einer Lagerhülse (202, 206) zum Lagern einer Welle; einer Befestigungshülse (201a, 201b, 205a, 205b), die außerhalb der Lagerhülse (202, 206) angeordnet ist; einem Trägerteil (210a, 210b, 250a, 250b) zum einstellbaren Abstützen der Lagerhülse (202, 206) auf der Befestigungshülse (201a, 201b, 205a, 205b) und

einer Ringnut (202b, 206b), die auf dem Außenumfang der Lagerhülse (202, 206) ausgeformt ist, wobei

die Lagerhülse (202, 206) und die Befestigungshülse (201a, 201b, 205a, 205b) voneinander getrennt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (210a, 210b, 250a, 250b) einstückig mit der Befestigungshülse (201a, 201b, 205a, 205b) ausgeformt ist, welche zwei halbzylindrische Komponenten aufweist,

daß das Halteteil einen Einstellflansch (210a, 210b, 250a, 250b) auf dem Innenumfang jeder der halbzylindrischen Komponenten aufweist, und

daß der Einstellflansch (210a, 210b, 250a, 250b) in die Ringnut (202b, 206b) eingepaßt ist.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trägerteil eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die auf dem Innenumfang der Befestigungshülse in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung ausgeformt sind.

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lagerhülse (202, 206) aus einem Material besteht, das einen guten Abriebwiderstand und eine geringe Reibungskraft aufweist, und daß die Befestigungshülse (201a, 201b, 205a, 205b) aus einem zweiten Material besteht, welches ein Polytetrafluoräthylen ist.

4. Lagervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste Material (202, 206) ein Fluorharz ist.

5. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Nut zum Erzeugen eines dynamischen Druckes auf dem Innenumfang der Lagerhülse vorgesehen ist.