DE919803C

DE919803C - Friction-free pressure pad bearing

Info

Publication number: DE919803C
Application number: DER8765A
Authority: DE
Inventors: Robert Annen
Original assignee: ROULEMENTS A BILLES MINIATURES SA
Current assignee: ROULEMENTS A BILLES MINIATURES SA
Priority date: 1951-04-09
Filing date: 1952-04-08
Publication date: 1954-11-04

Description

Reibungsfreies Druckpolsterlager Es gibt verschiedene Gattungen von Lagern, sogenannten Druckpolsterlagern, in welchen der zu lagernde bewegliche Körper gleichsam auf einem Kissen einer Flüssigkeit, wie Öl, Luft, schwebend gehalten wird.Friction-free pressure pad bearing There are different types of Storage, so-called pressure cushion storage, in which the movable body to be stored is held, as it were, floating on a cushion of a liquid such as oil or air.

Damit solche Lager richtig arbeiten, ist es notwendig, daß, wenn z. B. eine radiale Kraft auf den beweglichen Körper, etwa eine Welle, einwirkt und ihn gegenüber dem festen Lagerteil zu verschieben Trachtet, die Flüssigkeit sehr rasch aus derjenigen der Druckkammern entweicht, die in der dem beweglichen Körper zugerichteten Fläche des unbeweglichen Körpers eingearbeitet sind, die in der Druckzone gelegen ist, damit der Flüssigkeitsdruck in dieser Zone augenblicklich abnimmt, während er in der oder den Druckkammern, die in der diametral gegenüberliegenden Zone gelegen sind, ebenso schnell ansteigt. Es muß sich also eine selbsttätige augenblickliche Zentrierung des beweglichen Körpers in seinem Lager vollziehen.In order for such bearings to work properly, it is necessary that, when e.g. B. a radial force on the movable body, such as a shaft, acts and Tends to move it in relation to the fixed bearing part, the liquid very much quickly escapes from that of the pressure chambers in that of the movable body trimmed surface of the immobile body are incorporated into the pressure zone is located so that the fluid pressure in this zone decreases instantly, while he is in the pressure chamber or chambers that are in the diametrically opposite one Zone, increases just as quickly. So it must be an automatic instantaneous Center the moving body in its bearing.

Die Geschwindigkeit, mit der sich nach einer erfolgten Störumg das Gleichgewicht der Drücke wieder einstellt, hängt von der Wirksamkeit des Flüssigkeitsentweichungssystems ab.The speed at which the Restoring equilibrium of pressures depends on the effectiveness of the fluid escape system away.

Bei bekannten Lagern, bei denen wie bei demjenigen, auf welche sich die Erfindung bezieht, die Druckkammern mit Druckflüssigkeit gespeist werden, sind die Druckkammern an ihren Enden so gut wie nur möglich, z. B. mittels Filzringen, verschlossen. Es gibt dabei solche, bei denen der in einer bestimmten Druckkammer herrschende Flüssigkeitsdruck mittels eines Ventils die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu dem oder den diametral entgegengesetzten Druckkammern regelt, und andere, bei denen die Zufuhr von Dmuckflüssigkeit zu einer bestimmten Druckkammer ebenso wie das Ausfließen durch einen Steuerschieber geregelt wird, der durch eine Feder auf den zu lagernden Körper gedrückt wird, um dessen Bewegungen abzutasten.With known bearings, with those as with those on which the invention relates, the pressure chambers are fed with hydraulic fluid the pressure chambers at their ends as good as possible, e.g. B. by means of felt rings, locked. There are those where the in a certain pressure chamber prevailing fluid pressure by means of a valve the supply of hydraulic fluid regulates the diametrically opposite pressure chamber or chambers, and others which the supply of pressure fluid to a specific pressure chamber just like the outflow is regulated by a control slide, which is controlled by a Spring is pressed onto the body to be supported in order to sense its movements.

Diese Konstruktionen befriedigen nicht, was Wirksamkeit und Schnelligkeit der Zentrierung des durch äußere Einwirkung aus der Sollage gebrachten beweglichen Körpers anbelangt. Außerdem ist ihr Preis infolge der notwendigen, unheimlich genauen und schwierigen Bearbeitungen untragbar hoch. Übrigens, sind diese Konstruktionen so kompliziert, daß sie nicht als Lager von kleinen Abmessungen (Wellendurchmesser von einigen Millimetern) ausführbar sind.These constructions are unsatisfactory in terms of efficiency and speed the centering of the movable that has been brought out of its intended position by external influences Body. In addition, their price is, as a result of the necessary, incredibly precise and difficult machining unacceptably high. By the way, these are constructions so complicated that they cannot be used as bearings of small dimensions (shaft diameter of a few millimeters) are feasible.

Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Druckpolsterlagers, dem diese Nachteile nicht anhaften. Das gemäß der Erfindung ausgebildete Druckpolsterlager zeichnet sich dadurch aus, daß es ausschließlich zur Steuerung (Regelung) der Menge der aus den einzelnen Druckkammern entweichenden Druckflüssigkeit elastische Elemente aufweist, die an den axialen Enden dieser Druckkammern angeordnet sind und von denen jedes auf den Flüssigkeitsdruck reagiert, der in der zugehörigen Druckkammer herrscht, und das auch das Entweichen der Druckflüssigkeit aus dieser Druckkammer steuert.The invention now aims to create a pressure pad bearing, which do not adhere to these disadvantages. The pressure cushion bearing designed according to the invention is characterized by the fact that it is used exclusively for controlling (regulating) the amount the pressure fluid escaping from the individual pressure chambers is elastic elements which are arranged at the axial ends of these pressure chambers and of which each reacts to the fluid pressure that prevails in the associated pressure chamber, and which also controls the escape of the pressure fluid from this pressure chamber.

Zweckmäßig bilden die erwähnten elastischen Elemente zusammen mit den benachbarten Lagerteilen und namentlich dem zu lagernden Bauteil Flüssigkeitsentweichespalte, deren Weite bei Zunahme des Flüssigkeitsdruckes in der zugehörigen Druckkammer abnimmt und umgekehrt.Appropriately form the elastic elements mentioned together with the adjacent bearing parts and in particular the component to be stored fluid escape gaps, the width of which decreases with an increase in the fluid pressure in the associated pressure chamber and vice versa.

Die elastischen Elemente bestehen vorzugsweise aus sehr dünnen Federzungen.The elastic elements preferably consist of very thin spring tongues.

Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele des Druckpolsterlagers gemäß der Erfindung dar. Fig. I ist ein Längsschnitt eines Horizontallagers; Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. I in der unteren Hälfte und eine Draufsicht in der oberen Hälfte; Fig.3 ist ein Längsschnitt einer als Spurlager ausgebildeten. Ausführungsform; Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3, bei weggenommener Welle; Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform, von der Fig.6 eine Draufsicht bei weggenogmmener Welle ist; Fig.7 zeigt in stark vergrößertem Maßstab und im Längsschnitt einen Teil eines dieser Lager zwecks Veranschaulichung der Wirkungsweise der federnden Verschlußzungen; Fig. 8 ist ein Längsschnitt eines Lagers mit feststehendem Wellenteil und beweglichem Außenteil; Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8; Fig. Io ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform gemäß der Linie X-X der Fig. II, die eine Draugfsicht bei zum Teil weggeschnittenem Verschlußdeckel ist. Entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The drawing represents some exemplary embodiments of the pressure cushion bearing according to the invention. Fig. I is a longitudinal section of a horizontal bearing; Fig. 2 is a section along the line II-II of FIG. I in the lower half and one Plan view in the upper half; Fig.3 is a longitudinal section of a thrust bearing trained. Embodiment; Fig. 4 is a section along line IV-IV of 3, with the shaft removed; Fig. 5 is a longitudinal section of a further embodiment, of Figure 6 is a plan view with the shaft removed; Fig.7 shows in strong enlarged scale and in longitudinal section part of one of these bearings for the purpose of illustration the operation of the resilient locking tongues; Fig. 8 is a longitudinal section of a Bearing with fixed shaft part and movable outer part; Fig. 9 is a section along the line IX-IX of FIG. 8; Fig. Io is a longitudinal section of another embodiment according to the line X-X of FIG. II, which is a plan view with the partially cut away Closing cover is. Corresponding parts are in the various figures with the provided with the same reference numerals.

In den Fig. I und 2 ist mit I eine Welle bezeichnet, welche in der Lagerhülse 2 dreht, die in dem lediglich angedeuteten Support 3o eingepaßt ist. Zwischen den Bauteilen 2 und 3 befindet sich eine Ringkammer 3, von der aus die Druckflüssigkeit durch feine Löcher 4 in Druckkammern 5 gelangt. Diese sind durch Wände 6 voneinander getrennt, die in Fig. 2 sichtbar sind.In Figs. I and 2, I denotes a wave which is in the Bearing sleeve 2 rotates, which is fitted in the only indicated support 3o. Between the components 2 and 3 there is an annular chamber 3, from which the Pressure fluid reaches pressure chambers 5 through fine holes 4. These are through Walls 6 separated from one another, which are visible in FIG.

Es sind federnde ringförmige Verschlußdeckel 7 vorgesehen, die ebenso viele Zungen 8 aufweisen, als das Lager Druckkammern 5 aufweist. Diese sehr dünnen Federzungen passen zwischen die Verlängerungen der Trennwände 6, verschließen die Druckkammern 5 und wirken gleichsam als Ventile. Die Form der Stirnkante dieser Federzungen 8 ist der runden Form des beweglichen Körpers, d. h. der Welle I, angepaßt, von dem sie nur ein Spalt in der Größe von o,oI bis o,o3 mm trennt, je nachdem der Flüssigkeitsdruck groß oder klein, ist.There are resilient annular closure cover 7 provided, which also have many tongues 8 than the bearing 5 has pressure chambers. These very thin Spring tongues fit between the extensions of the partitions 6, close the Pressure chambers 5 and act, as it were, as valves. The shape of the front edge of this Spring tongues 8 is the round shape of the movable body, i.e. H. of wave I, adapted, from which it separates only a gap in the size of 0.01 to 0.03 mm, depending on the Liquid pressure is large or small.

Die Wirkungsweise der Federzungen ist in Fig. 7 veranschaulicht. Wenn das Lager nicht unter Druck ist, so nehmen die Federzungen ganz frei die Lage 8 ein, wie bei vollständig entspanntem Federdeckel. Im normalen Betrieb des Lagers, d. h. wenn die Welle I perfekt zentriert ist, nehmen die Federzungen die strichpunktiert angedeutete Lage 81 ein und liegen nicht mehr am Lagerkörper 2 an. Wenn nun von außen eine Kraft von links nach rechts auf die Welle einwirkt, verschiebt sich diese ganz leicht nach rechts. Der linksseitige Spalt erweitert sich dementsprechend, während der rechtsseitige Spalt sich dementsprechend vevengt. Folglich entweicht mehr Druckflüssigkeit aus der linksseitigen Druckkammer, und der Flüssigkeitsdruck fällt in letzterer ab. Die linksseitige Federzunge trachtet demzufolge danach, in die Ausgangslage 8 zurückzukehren, wobei sich auf der linken Seite die Weite des Spaltes wieder vergrößert und der Flüssigkeitsdruck noch mehr abnimmt. In der rechtsseitigen Druckkammer hingegen nimmt der Flüssigkeitsdruck zu, weil sich dort der Entweichespalt verengt hat. Die Federzunge kommt dort in die Lage 82. Dieser vorübergehende Unterschied zwischen dem Druck in der links- bzw. rechtsseitig Druckkammer genügt, um die Welle wieder zu zentrieren. Hat die Zentrierung stattgefunden, so nehmen die Federzungen wieder die normale Betriebslage 81 ein. Diese Federzungen wirken als Ventile und reagieren auf die kleinste Verschiebung der Welle.The mode of operation of the spring tongues is illustrated in FIG. 7. if the bearing is not under pressure, the spring tongues freely take position 8 one, as with a completely relaxed spring cover. In normal operation of the warehouse, d. H. when the shaft I is perfectly centered, the spring tongues take the dash-dotted line indicated position 81 and are no longer in contact with the bearing body 2. If now from If a force acts from left to right on the outside of the shaft, it shifts very slightly to the right. The gap on the left widens accordingly, while the right-hand gap narrows accordingly. Consequently escapes more hydraulic fluid from the left-hand pressure chamber, and the fluid pressure falls off in the latter. The left-hand spring tongue therefore seeks to move into to return to the starting position 8, with the width of the The gap is enlarged again and the fluid pressure decreases even more. In the right-hand one Pressure chamber, on the other hand, the liquid pressure increases because the escape gap is located there has narrowed. The spring tongue comes into position 82. This temporary difference between the pressure in the left-hand and right-hand pressure chamber is sufficient to move the shaft to center again. If the centering has taken place, the spring tongues take the normal operating position 81 again. These spring tongues act as valves and respond to the slightest shift in the wave.

Im Spurlager gemäß den Fig. 3 und 4 findet man die gleichen Bauelemente wie im vorbeschriebenen Lager. Die Einspritzöffnungen für die Druckflüssigkeit sind in die Spurlaufplatte 9 eingearbeitet, auf welcher sich der Wellenzapfen abstützt. Die Größte der Lauf- oder Tragfläche hängt natürlich von derjenigen der Axialschübe ab, die aufzufangen sind. Sie hängt aber auch vom Druck der Flüssigkeit ab.The same components can be found in the thrust bearing according to FIGS. 3 and 4 as in the camp described above. The injection openings for the hydraulic fluid are incorporated into the tracking plate 9, on which the shaft journal is supported. The largest of the tread or wing depends of course on that of the axial thrust that are to be caught. But it also depends on the pressure of the liquid.

Die, Fig. 5 und 6 zeigen -ein Spurlager mit Kugelpfanne, seine Art Lager, die z. B. in gewissen Gyroskopien Verwendung findet. Der federnde Verschlußdeckel 7 ist in der oberen Hälfte der Fig. 2 und ebenso in Fig. 6 sichtbar.FIGS. 5 and 6 show a thrust bearing with a ball socket, its kind Warehouses z. B. is used in certain gyroscopes. The springy cap 7th is visible in the upper half of FIG. 2 and also in FIG. 6.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist die Welle der stillstehende Lagerteil und aus den Bauteilen Io und II zusammengesetzt. Teil II besitzt Bohrungen I2, I3, durch welche hindurch die Druckflüssigkeit in den Ringkanal I4 gelangt. Der auf den Teil Io aufgepreßte Teil II weist eine Anzahl von Einspritzlöchern I5 auf. Diese münden in die Druckkammern I6 aus, die hier durch die Wände I7 voneinander getrennt sind. Die beiden federnden Abschließringe 2o besitzen Zungen 22 und sitzen auf Teil Io gegen Teil II angelehnt.In the embodiment of FIGS. 8 and 9, the shaft is the stationary one Bearing part and composed of the components Io and II. Part II has holes I2, I3, through which the hydraulic fluid reaches the annular channel I4. The part II pressed onto the part Io has a number of injection holes I5 on. These open out into the pressure chambers I6, which are separated here by the walls I7 are separated. The two resilient locking rings 2o have tongues 22 and sit based on Part Io against Part II.

Die Radnabe oder sonst ein drehbeweglicher Teil I8 besitzt eine sehr glatte Bohrung I9, deren Durchmesser um o,oI bis o,o2 mm größer ist als der über den Trennwänden I7 gemessene Durchmesser des Wellenteils II.The wheel hub or some other rotatable part I8 has a very Smooth bore I9, the diameter of which is 0.01 to 0.02 mm larger than that above Diameter of the shaft part II measured from the partition walls I7.

Bezüglich Wirkungsweise gilt dasselbe wie für die vorhin beschriebenen Ausführungen.With regard to the mode of action, the same applies as for those described above Executions.

In den Fig. Io und II ist eine Ausführungsform gezeigt, die bezüglich Ansprüche an die Ausführungsgenauigkeit der Federzungen mehr Spiel zuläßt.In FIGS. Io and II, an embodiment is shown that relates to Demands on the execution accuracy of the spring tongues allows more play.

Der beispielsweise im Preßgießverfahren erhaltene Lagerkörper 24, in welchem die Welle 34 dreht, weist eine Ringmut 25 auf, von der aus die Druckflüssigkeit durch die feinen Löcher 26 in die einzelnen Druckkammern 27 gelangt. An den axialen Enden dieser letzteren sind Ausnehmungen 28 vorgesehen, welche den federnden Ventilzungen 29 der Abschließfeder 3o die notwendige Bewegungsfreiheit gewähren. Diese Abschließfedern sind im übrigen zwischen dem Lagerkörper 24 und den Deckeln 3I eingeklemmt, welche in runden Vertiefungen in den Stirnflächen des Lagerkörpers 24 eingepreßt sind.The bearing body 24 obtained, for example, in the compression molding process, in which the shaft 34 rotates, has an annular nut 25, from which the pressure fluid passes through the fine holes 26 into the individual pressure chambers 27. On the axial At the ends of the latter, recesses 28 are provided, which the resilient valve tongues 29 grant the locking spring 3o the necessary freedom of movement. These closing springs are also clamped between the bearing body 24 and the covers 3I, which are pressed into round recesses in the end faces of the bearing body 24.

Jeder Decke1 3I besitzt ebenso viele Löcher 32, wie Druckkammern vorgesehen sind. Hinter jedem Loch 32 arbeitet eine Federzunge 29. Die Form dieser letzteren ist aus Fig. II ersichtlich. Ihre Wirkungsweise ist identisch mit derjenigen der Federzungen aus den oben beschriebenen Ausführungen, obwohl sich hier die Entweichespalte zwischen den Federzungen 29 und den Deckeln 3I befinden.Each ceiling1 3I has as many holes 32 as there are pressure chambers are. A spring tongue 29 works behind each hole 32. The shape of the latter can be seen from Fig. II. Their mode of action is identical to that of the Spring tongues from the designs described above, although the escape gap is here are located between the spring tongues 29 and the covers 3I.

Mit 33 sind Ausnehmungen bezeichnet, welche die Einführung von Werkzeugen zur Entfernung der Deckel 3I ermöglichen.With 33 recesses are designated, which the introduction of tools to remove the cover 3I.

Die Lager gemäß der Erfindung besitzen wesentliche Vorteile; sie reagieren augenblicklich auf die kleinste Verschiebung des zu lagernden Körpers; sie eignen sich besonders für Kleinstausführungen; die Trennwände zwischen den Druckkammern sind dünn, so daß die Druckkammern im Verhältnis dazu breit sind oder eine große Anzahl davon vorgesehen werden kann.The bearings according to the invention have significant advantages; they react instantly for the smallest displacement of the body to be stored; they suit particularly suitable for the smallest versions; the partitions between the pressure chambers are thin so that the pressure chambers are relatively wide or a large one Number of these can be provided.

Es konnten Lager ausgeführt werden, die schon bei einem Flüssigkeitsdruck von nur o,2 atü ausgezeichnet funktionieren. Da jeder Kontakt zwischen beweglichem und feststehendem Körper ausgeschaltet ist, fällt jeder Verschleiß weg. Man kann deswegen die Lagerkörper aus Kunststoffen, zweckmäßigerweise im Preßgießverfahren, herstellen und jede spanabhebende Bearbeitung derselben wegfallen lassen, so daß der Herstellungspreis äußerst gering ist.Bearings could be carried out that were already at a liquid pressure from only o, 2 atü work excellently. Since every contact between movable and fixed body is switched off, there is no wear and tear. One can therefore the bearing body made of plastics, expediently in the compression molding process, produce and omit any machining of the same, so that the manufacturing price is extremely low.

Als Druckflüssigkeit kommt je nach den Umständen z. B. Luft, Petrol, eine Kühlflüssigkeit oder ein Öl sehr geringer Viskosität in Frage.Depending on the circumstances, e.g. B. air, petrol, a coolant or an oil of very low viscosity.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Friction-free pressure pad bearing with support of the movable part by a fluid medium, which is contained by throttling points Channels pressure chambers is supplied, which as extensions of the bearing gap in the fixed Bearing part are provided, the bearing pressure of the in the individual pressure chambers Medium changes in inverse proportion to the gap width, characterized in that that it is used exclusively for the control (regulation) of the from the individual pressure chambers (5) escaping medium has elastic elements (8, 2o, 29), each of which reacts to the bearing pressure that prevails in the associated pressure chamber and also controls the escape of the medium from this pressure chamber.

2. Pressure pad bearing according to claim I, characterized in that the elastic elements together with the bearing parts surrounding them and especially with the moving body an escape gap limit, the width of which increases when the load-bearing pressure in the corresponding pressure chamber decreases, but decreases as that pressure increases.

3. Pressure cushion bearing according to claim 2, characterized in that the elastic elements consist of very thin spring tongues exist.

4. pressure cushion bearing according to claim 3, characterized in that all on one of the bearing ends arranged spring tongues parts of an annular closing spring form.

5. Pressure cushion bearing according to one of claims 3 and 4, characterized in that that the free ends of the spring tongues are inclined towards the interior of the pressure chambers.

6. Pressure cushion bearing according to one of claims 3, 4 and 5, in which the pressure chambers are separated from one another by relatively thin walls, characterized in that these walls extend with their Emden between the spring tongues. Cited pamphlets: German Patent Nos. 841381, 831 045, 302 340, 301 577.