DE729930C

DE729930C - Sich selbst einstellendes Lager

Info

Publication number: DE729930C
Application number: DEF86882D
Authority: DE
Inventors: Hermann Rachinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-06-01
Filing date: 1939-06-01
Publication date: 1943-01-05
Also published as: FR882369A

Description

In der Technik sind häufig Maschinenteile derart zu lagern oder aufzuhängen, daß sie sich zwanglos in bestimmte Winkellagen einstellen können, ohne jedoch sonstige Lage-Versetzungen zu erleiden. Da solche Lagerungen in der Ausführung als Gleit- oder Wälzlager besonders für räumliche Bewegungen teuer in der Herstellung und anspruchsvoll in der Wartung sind, werden vielfach wartungslose Bauarten bevorzugt, z. B. in Form von federnden Teilen, vorwiegend aus Gummi, weil dieser weitere günstige Eigenschaften hat, z. B. schwingungsdämpfend wirkt.

Solche einfache Gummilagerungen haben aber erhebliche Nachteile. Erfährt z. B. ein in bekannter Weise auf Gummi 1 (Abb. 1) gelagertes Teil2 eine Neigung a°, dann weicht das bei 3 verdrängte Gummivolumen aus in Form eines Wulstes 4. Das für die Auffüllung des Raumes 5 benötigte Volumen fließt aus der vorhandenen Gummimasse nach, so daß die Einschnürung 6 entsteht. Dabei entsteht auf der linken Seite eine erheblich vergrößerte spezifische Druckbelastung,· auf der rechten Seite dagegen sinkt die Druckbelastung ab und verwandelt sich evtl. sogar in eine Zugspannung. Die linke Hälfte des Gummipolsters muß also nicht nur die gesamte Last allein tragen, sondern sie muß außerdem noch der auf der rechten Seite entstandenen Zugkraft das Gleichgewicht halten, so daß dort die spezifische Flächenpressung unter L^mständen dreimal so groß wird als in der Mittellage.

Selbst durch .Verwendung sehr weichen Gummis, der etwa durch eine Fassung 7 (Abb. 2) am Ausweichen verhindert wird, kann der Übelstand nicht behoben werden (ebensowenig durch Anbringen von Hohlräumen im Gummi, welche entweder die Trag-

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fühigkeit herabsetzen oder durch Zusammenquetschen infolge der Belastung verschwinden).

Auch noch so weicher Gummi ist ein volumenbeständiger Stoff, und zum Ausgleich der Spannungen müßte daher das auf der gedrückten Seite überschüssige Gummivolu men 4 auf die entlastete Seite des Gummipolsters (bei 6) gebracht werden. Nach vorliegender Erfindung geschieht dies nun dadurch, daß in dem Gummikörper an den Stellen der größten Formänderungen sich quer zur Hauptkraftrichtung erstreckende, miteinander verbundene Hohlräume mit Flüs- »5 sigkeitsfüllung angebracht werden, so daß tatsächlich Volumen in Form von Flüssigkeit von der gedrückten zur entlasteten Seite überführt werden kann.

Es ist zwar bekanntgeworden, Halslagern ao radiale Verschiebbarkeit mit parallel bleibender Achse zu ermöglichen, indem sie mittels flüssigkeitsgefüllter Hohlringe abgestützt wurden; die bisher gezeigte Anwendungsart weist jedoch keine nennenswerte Tragfähigkeit und überhaupt keine Winkeleinstellfähigkeit auf, was aus der Anordnung zusätzlicher, kugelig gelagerter Einstellringe hervorgeht. Ferner wurde vorgeschlagen, ein flaches Gummikissen mit durch viele hohle Säulen unterbrochenem flüssigkeitsgefülltem Hohlraum als Schwingungsdämpfer für darauf aufzustellende Maschinen usw. zu benutzen; diese Anwendung beruht auf einer gewissen axialen Nachgiebigkeit und gestattet keine nennenswerten Schrägstelkmgen der auf dem Schwingungsdämpfer gelagerten Teile. Demgegenüber darf bei einer Lagerung nach der vorliegenden Erfindung keine Verlagerung in Kraftbeanspruchungsrichtung eintreten, es "muß jedoch eine erhebliche Schrägstellung des auf dem Lager ruhenden Teils möglich sein.

Schließlich wurde auch vorgeschlagen, zwei durch einen Rahmen verbundene Lager einer Welle etwa parallel zu sich selbst zwischen hydraulisch getragenen, außerhalb der Lager liegenden Membranen durch Verändern des hydraulischen Drucks in eine bestimmte Höhe einzustellen; es treten also weder Neigungen auf, noch sind im Lager Hohlräume vorhanden, wie dies bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Abb. 3 bis 11 erläutert:

Abb. 3 Gummipolster mit Hohlräumen mit flüssiger usw. Füllung,

Abb. 4 Beispiel für nachträgliches Einbringen der Füllung.

Abb. 5 sich selbst einstellende Aufhängung 6q eines pendelnden Maschinenteils, Abb. 6 zugehöriger Gummihohlkörper, Abb. 7 Abwandlung des Gummihohlkörpers, Abb. 8 weitere Abwandlung des Gummihohlkörpers,

Abb. 9 Gummilager mit flüssigkeitsgefüllten Ringkammern,

Abb. 10 Gummikörper mit Ringkammern vor dem Einpressen,

Abb. 11 Schnitt nach Linie A-B der Abb. 10. Nach Abb. 3 werden erfindungsgemäß in dem Gummi an den Stellen der größten Raumänderungen miteinander verbundene Hohlräume 8 und 9 angeordnet, welche mit einem praktisch raumbeständigen, fließenden Mittel gefüllt sind, so daß beim Neigen des auf dem Gummi ruhenden Teils 11 die flüssige Füllung vom Ort 8 durch den Kanal 10 an den Ort des freiwerdenden Raumes bei 9 gedrängt wird.

Abgesehen von geringen, sich aus dem Fließwiderstand des Füllmittels ergebenden Unterschieden ist sonach der Füllmitteldruck und damit auch die spezifische Pressung zwischen Polster und belastendem Maschinenteil 11 über die ganze Berührungsfläche praktisch gleich groß, und zwar gleich derjenigen der Mittellage, so daß beste Ausnutzung des aufgewendeten Werkstoffs und lange Lebensdauer erzielt werden.

Bis zum Erreichen der Grenzlage, bei der auf der gedrückten Seite die flüssige Füllung völlig verdrängt ist, treten keine wesentlichen Reaktionskräfte bzw. -momente auf. Daher ist die beschriebene Lagerung als nachgiebige Lagerung zu bezeichnen, im Gegensatz z. B. zur reinen Gummilagerung nach Abb. 1, welche eine elastische Lagerung mit Reaktionskräften bzw. -momenten darstellt.

Infolge der geringen Verformungskräfte bzw. -arbeit der nachgiebigen Lagerung tritt bei dieser auch im Dauerbetrieb nur geringe Erwärmung auf, während Vollgummilager bei gleicher Beanspruchung durch Erhitzung infolge der vernichteten Formänderungsarbeit zerstört werden können.

Durch entsprechende Bemessung des Verhältnisses Wandstärke zu Hohlraum, verschiedene Gestaltung der äußeren Form des ummikörpers sowie durch wechselnde Form der Hohlräume (z. B. als Ringraum, wie Abb. 5, wodurch auch räumliche Bewegungen möglich sind, oder als einzelne durch Kanäle verbundene Kammern usw.) lassen sich alle Übergangs formen zwischen elastischen und nachgiebigen Lagern hervorbringen. Man kann ferner die nachgiebigen Körper mit Einfassungen versehen oder Teile ihrer Wandung durch solche ersetzen. Hierdurch cönnen ebenfalls die Eigenschaften der Lagerung" beeinflußt werden (Wärmeabfuhr).

Als Füllmittel können verwendet werden: aochgespanntes Gas, z. B. Luft, Flüssigkeit,

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ζ. B. Glycerin, eine Paste oder auch kleine feste, insbesondere kugelförmige Körper, die evtl. zur Erleichterung der Bewegung in eine Flüssigkeit oder eine Paste eingelagert sind, oder auch eine Kombination dieser Mittel.

Für das Einbringen des Füllmittels bestehen zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Einerseits kann das Füllmittel vor dem Vulkanisieren in den Rohkörper eingebracht werden oder aus einem eingebrachten Stoff durch die Vulkanisierwärme erzeugt werden. Andererseits kann das Füllmittel nachträglich in den fertigen Körper eingebracht werden, z. B. dadurch, daß man (s. Abb. 4) den Ring 12 schräg legt und an der höchsten Stelle eine Spritze einsticht:

Der Kolben 13 drückt das Füllmittel in den Hohlraum, während die darin befindliche Luft usw. durch die öffnung 15 entweichen kann.

zo Nach Füllung wird der Kolben 13 in seiner Lage festgehalten. Durch Druck auf den Kolben 14 unter gleichzeitigem Herausziehen der Spritze dringt z. B. Gummilösung in die Einstichöffnung und verschließt sie. Verschließen der Entlüftung 15 vor Beendigung der Füllung aus 13 ergibt unter Druck stehenden Luftrest im Hohlraum. Weiterdrücken von 13 nach Ausfüllen des Hohlraums mit Flüssigkeit und nach Verschließen von 15 ergibt unter Gummispannung (durch Dehnung des Schläuche) stehendes Füllmittel. Der herrschende Druck ist jeweils am Druckmesser 16 abzulesen.

Hohlräume, welche stellenweise von Metall begrenzt sind (Abb. 7), können durch eine Öffnung im Metall gefüllt werden, weil diese leichter wieder verschlossen werden kann.

Abb. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel die sich selbst einstellende Aufhängung eines pendelnden, abwechselnd durch Zug- und Druckkräfte belasteten Maschinenteils 17. Die lose in Schalen 18 liegenden, mit einem leicht verdrängbaren Mittel 19 gefüllten Hohlgummikörper 20 übertragen die Kräfte auf einen Rahmenteil 21. Die Zentrierung wird durch die sich berührenden Wülste 22 bewirkt. Die Belastbarkeit der Lagerung ist begrenzt durch die Festigkeit der Wandung an der Stelle 23, welche jedoch mit Rücksicht auf die Beweglichkeit nur begrenzt verstärkt werden darf. Wenn das Füllmittel 19 in dem unbelasteten Ring 20 bereits unter Druck steht, wird dieser, sich selbst überlassen, eine Form ähnlich Abb. 6 annehmen. Dabei ist die höchstzulässige Vorspannung des Füllmittels durch die Zerreißfestigkeit der Wandungen begrenzt.

Um bei gegebenen Abmessungen diese Grenze höher treiben zu können, stehen zwei Möglichkeiten offen:

Entweder vereinigt man die Schale 18 (Abb. 7} mit dem Gummihohlkörper 24 zu einem Stück, so daß infolge Fortfallens der durch die Schale ersetzten einen Gummiwandung die andere entsprechend stärker sein darf; oder man faßt nach Abb. 8 den Ringkörper 20 fast allseitig in ein Gehäuse 25, 26, welches so gestaltet ist, daß es übermäßige Dehnung des Ringkörpers bei Entlastung verhindert.

Abb. 9 zeigt eine Abwandlung einer bekannten Art von Gummilagern, welche besonders bei größeren Abmessungen und hoher Tragfähigkeit einen in vielen Anwendungsfällen unangenehm hohen Widerstand gegen- über dem Verkanten der beiden Hülsen gegeneinander haben. Dieser Übelstand läßt sich ohne Einbuße an Tragfähigkeit mildern, indem in dem Gummiring 27 ringförmige, in Segmente unterteilte Hohlräume 28 mit leicht verdrängbarem Füllmittel angeordnet werden, welche durch Kanäle 29 verbunden sind. Vor dem Einpressen hat der Gummikörper die in Abb. 10 und 11 gezeigte Form. Die Unterteilung in Segmente ist notwendig, um zu verhindern, daß der gesamte Flüssigkeitsinhalt nach oben ausweicht und dadurch die Innenhülse absinkt.

Nach dem Einpressen hat der Gummikörper die aus Abb. 9 ersichtliche Form, welche bei Verkantungen der Hülsen gegeneinander die gewünschte größere Nachgiebigkeit ergibt ohne Verminderung der Tragfähigkeit des Lagers (Kraftpfeil P, Abb. 9).

Bei allen Lagern der beschriebenen Bauart kann durch entsprechende Wahl des Innendrucks der Ringfüllung eine Abstimmung auf bestimmte Resonanzen bzw. Vermeidung unerwünschter Resonanzen erzielt werden.

Claims

100 Patentansprücher ,

ι. Sich selbst einstellendes in Richtung der Kraftbeanspruchung im wesentlichen unelastisches Lager, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellmittel sich lediglich quer zur Kraftbeanspruchungsrichtung erstreckende, mit leicht verdrängbarer und im wesentlichen inkompressibler Füllung gefüllte Hohlräume mit nachgiebigen Wandungen dienen. no

2. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmittel ein wenig oder nicht kompressibles Mittel, z. B. Flüssigkeit, Paste oder ein gekörntes Gut, zur Anwendung kommt.

3. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel aus irgendeiner Kombination von hochgespanntem Gas, Flüssigkeit, Paste oder körnigem Gut besteht.

4· Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume als zur Kraftrichtung etwa konzentrische Ringkammer ausgebildet sind.

5. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Hohlräume im Lagerkörper angeordnet sind.

6. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Wandungen aus elastischem Werkstoff bestehen.

7. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Bemessung und Werkstoffauswahl für dasselbe die Nachgiebigkeit an verschiedenen Stellen verschieden groß ist.

S. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen Wandteile dehnbar sind, bei denen es erforderlich ist, z. B. indem der Lagerkörper eingefaßt ist.

9. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der nachgiebigen Wandungen, die die Hohlräume umgeben, durch die Einfassung des Lagers ersetzt wird.

10. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager Bestandteil eines anschließenden Maschinenteils ist (30, Abb. 9). '

11. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Wahl des Innendruckes der Lagerfüllung das Lager auf bestimmte Resonanzen bzw. Yermeidung unerwünschter Resonanzen abgestimmt wird.

12. Sich selbst einstellendes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung durch einen am Traglager angebrachten, aus dem gleichen Stoff wie dasselbe gebildeten Wulst erfolgt (22, Abb. 5 und 6).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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