DE2716576A1

DE2716576A1 - Lagerung einer welle in einem gehaeuse

Info

Publication number: DE2716576A1
Application number: DE19772716576
Authority: DE
Inventors: Robert C Monroe
Original assignee: Hudson Products Corp
Current assignee: Hudson Products Corp
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1977-04-14
Publication date: 1977-11-10
Also published as: ZA771586B; AU501980B2; GB1533355A; NL7704457A; AU2334677A; BE853419A; FR2349764A1; US4019792A; IT1083196B; CA1057803A; ES458145A1; FR2349764B3; JPS52132249A

Description

Licht Schmidt Hansmann & Herrmann Patentanwälte

* Licht, Schmitt. Hanimann. Harrmann ■ Posrfach 701205 · 8000 München 70 Dipl.-Ing. Martin Licht Dr. Reinhold Schmidt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Albert-Roßhaupter-Str. 8000 München 70

Telefon: (089)7603091 Telex: 5 212 284 pets d Telegramme: Lipetli München April 1977 ML/Hel

HUDSON PRODUCTS CORPORATION 6855 Harvrin Houston, Texas V.St.A.

Lagerung einer Welle in einem Gehäuse

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Deutsche Bank München. Kto.-Nr. 82708050 (BLZ 70070010) Postscheck München Nr. 163397-802

Die Erfindung betrifft eine Lagerung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart»

Bei bekannten Lagerungen dieser Art (US-PS 2,739,655)sind beide Lager ais Kegelrollenlager ausgebildet, die außer Querkräften auch eine Schubkraft übertragen können. Wenn eine solche Lagerung aber längere Zeit mit starken Quer- und Schubwechselkräften in einem Zustand belastet wird, bei welchen sich die

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Welle im Gehäuse nicht dreht - das ist zum Beispiel der Fall, wenn das Gehäuse von der Nabe einer Luftschraube und die Wellen von den Zapfen der Luftschraubenflügel mit verstellbarem Anstellwinkel gebildet werden - dann kommt es leicht vor, daß die ständig mit starken Wechselkräften und hoher Flächenpressung auf dieselben Stellen der Laufflächen drückenden Rollen in diese Laufflächen durch Verschleiß Vertiefungen hineinarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beseitigen.

Wie diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst ist, ist in dem kennzeichnenden Teil des Hauptpatentanspruchs angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung und der letzte Unteranspruch betrifft die Lagerung der verstellbaren Flügel einer Luftschraube.

In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigen

Figur 1 im Aufriß, teilweise im Schnitt, eine als Gebläse dienende Luftschraube, deren sich radial zur Nabe erstreckenden Flügel mit ihren inneren Wellenzapfen durch die erfindungsgemäß ausgestaltete Lagerung in dem die Nabe bildenden Gehäuse gelagert sind,

Figur 2 einen Teil der Figur 1 in größerem Maßstabe und

Figur 3 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die als Gebläse dienende Luftschraube 10, Fig. 1, hat eine Antriebswelle 11, die um ihre lotrechte Achse in nicht näher dargestellter Weise angetrieben wird und zu gemeinsamer Drehung ■it einer Nabe 12 verbunden ist, in der die sich in radialer

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Richtung erstreckenden Flügel 13 In einer Weise gelagert sind, die eine Änderung des Anstellwinkels der Flügel ermöglicht. Zu diesem Zweck ist der innere Wellenzapfen Ik eines jeden Flügels durch eine Lagerung 15 in einem von der Nabe 12 gebildeten Gehäuse 16 drehbar gelagert. Die Verschwenkung eines jeden Flügels erfolgt durch einen in der Nabe 12 auf und ab verstellbar geführten Stößel 17, der in seinen Seiten mit Schubkurvenschlitzen 18 versehen ist. Am inneren Ende eines jeden Wellenzapfens Ik ist exzentrisch eine Nockenrolle 19 gelagert, die in den Schlitz 18 eingreift. Dieser erstreckt sich quer zum Stößel. Daher wird bei einer Auf-oder Abwärtsverstellung des Stößels die Nockenrolle 19 gehoben oder gesenkt und verschwenkt dadurch die Welle Ik um ihre Achse.

Der Stößel 17 ist durch eine Schubstange 20 mit einer Membran

21 verbunden, die sich quer über das Innere eines Gehäuses

22 erstreckt, das oberhalb der Nabe 12 angeordnet ist. Die Sohubstange 20 ragt ausgehend.von der Membran 21 in eine über dem Gehäuse 22 angeordnete Kuppel 23 hinein und trägt an ihrem oberen Ende einen Federteller 25, der dunhekie die Kuppelstange umgebende Schraubendruckfeder 2k aufwärts gedrückt wird. Die Kuppel 23 steht mit ihrem unteren Ende in Verbindung mit dem Gehäuse 22, so daß Druckluft, die durch eine Leitung 26 oben in die Kuppel hineingedrückt wird, in das Gehäuse 22 gelangt und von oben auf die Membran 21 drückt und dadurch diese abwärts durchbiegt, und zwar entgegen der aufwärts gerichteten Kraft der Feder 2k. Auf diese Weise verstellt der Stößel gesteuert durch die Druckluft den Anstellwinkel der Luftschraubenflügel. Unterhalb der Membran kann das Gehäuse und somit auch die Nabe mit einem Schmierstoff über eine Leitung 27 beschickt werden.

Jeder Luftschraubenflügel trägt auf dem inneren Ende seines Wellenzapfens innerhalb des Lagergehäuses 16 eine Kurvenscheibe 28, deren Kurbelzapfen die Nockenrolle 19 trägt. Mit der Welle Ik ist außerhalb des Lagergehäuses 17 durch eine Kupplung 29 der Flügel 13 abnehmbar befestigt. Das Gehäuse 30 der Kupplung

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hat in seiner rückwärtigen Wand 31 eine kegelige Bohrung 3iA zur Aufnahme eines kegelförmig gestalteten Zapfens 32 der Welle 14, die auf einem Gewindezapfen 34 eine Mutter 33 trägt« Durch diese Mutter ist das Gehäuse 30 lösbar mit der Welle verbunden. Dabei legt sich die Mutter 33 innen an die Gehäusewand 31 an.

Das rohrförmige innere Ende des Flügels 13 bildet einen Schaft 35, der in das offene äußere Ende des Gehäuses 30 hineinragt und dort festgeklemmt ist. Zu diesem Zweck hat die zylindrische Wand 38 des Gehäuses innen eine Ringnut 37 zur Aufnahme eines Sprengringes 36, der sich an eine äußere Schulter 39 des Schaftes 35 anlegen kann, und zwar unter der Kraft von Schraubenbolzen 40, die in die Rückwand 31 des Kupplungsgehäuses 30 hineingeschraubt sind und gegen einen Ring 41 drücken, der am inneren Ende des Schaftes 35 angeordnet ist.

Jedes Lagergehäuse 16 bildet einen Stutzen 42, Fig. 2, der mit Festsitz in eine seitliche Öffnung 43 der Nabe 12 eingepaßt ist und an seinem äußeren Ende einen Flansch 43 hat, der außen an der Nabe anliegt und an ihr angeschraubt ist. Die nachstehend beschriebene Lagerung hält nun den Wellenzapfen des Luftschraubenflügels in einer solchen Lage im Gehäuse 16, daß die Nockenrolle 19 in die Nut 18 des Stößels 17 paßt.

Die Lagerung weist ein inneres Lager 50 und ein äußeres Lager 51 auf. Diese beiden Lager sind in axialem Abstand in dem Ringraum angeordnet, der sich zwischen der Welle 14 und der inneren Umfangefläche 44 des Stutzens 42 des Lagergehäuses befindet. Dieses trägt einen Dichtungsring 47, der die Welle 14 abdichtend umgibt und den die Lagerung aufnehmenden Ringraum nach außen verschließt, so daß keine Fremdkörper in diesen geraten können und das im Ringraum befindliche Schmiermittel nicht verloren geht.

Jedes der beiden Lager 50 und 51 besteht aus einem auf der Welle 14 mit Preßsitz befestigten und mit ihr umlaufenden inneren Teil 5OA und 5IA und aus einem äußeren Teil 5OB bzw.

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der mit Preßsitz in die innere Umfangsflache 44 des Eagergehäuses eingepaßt und dadurch gegen Umlauf mit der Welle 14 gesichert ist. Die Innenflächen der beiden äußeren Lagerteile 5OB und 5iB sind kegelig gestaltet, wobei die Kegelfläche des Teiles 5OA in Richtung auf eine Schulter 45 der Welle 14 divergiert, während die kegelige Innenfläche des äußeren Lagerteils 51A in Richtung auf eine am Lagergehäuse vorgesehene Schulter 46 divergiert.

Zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der äußeren Lagerteile 5OB und 51B ist ein Abstandsring 52 eingefügt. Der innere Teil 5OA des Lagers 50 liegt mit seiner inneren Stirnfläche an der Fläche an, die von der Schulter 45 des Wellenflansches 28 gebildet wird. Der äußere Teil 51B des Lagers 51 aber liegt mit seiner äußeren Stirnfläche an der Fläche an, die von der inneren Schulter 46 des Lagergehäuses gebildet wird. Der beim Umlauf der Luftschraube durch die Fliehkraft auf die Welle ausgeübte nach außen gerichtete Schub wird auf den Teil 5OA des Lagers und daher über den Abstandsring 52 und den äußeren Teil 51B des anderen Lagers auf das Lagergehäuse übertragen.

Da der innere Teil 5OA des Lagers 50 eine kegelförmige Außenfläche hat, die sich an die Innenfläche des äußeren Lagerteils 5OB anschmiegt, ergibt sich dazwischen eine Gleitfläche von großen Abmessungen.

Der innere Teil 51A des Lagers 51 bildet den inneren Laufring eines genormten Kegelrollenlagers. Seine äußere kegelige Lauffläche hat daher eine ringförmige Aussparung zur Aufnahme des in einem Käfig 51A"' gehaltenen Kranzes von Kegelrollen 51A". Dieser Kranz umgibt den inneren Lagerteil 51A. Infolgedessen ist der äußere Lagerteil 51B mit einer hohlkegelförmigen Lauffläche versehen, und die Kegelrollen wälzen sich gleichzeitig auf den einander gegenüberliegenden kegeligen Laufflächen der Teile 5iA und 51B«,

Das Gehäuse ist bis zu einer Höhe mit Öl oder Fett gefüllt, die

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oberhalb eines jeden ringförmigen Lagerraumes verläuft, damit die Lagerung 15 geschmiert wird. Durch den inneren Lagerteil 5OA verlaufen Kanäle für das Schmiermittel. Damit sich dieses über die kegeligen Lagerflächen verteilt, die sich zwischen den inneren und äußeren Lagerteilen des Lagers 50 befinden, ist in der äußeren Kegelfläche des inneren Lagerteile 5OA eine schraubenförmige Schmiernut 53 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende links am äußeren Lagerteil und mit ihrem anderen Ende rechts an diesem mündet. An der rechten Stirnfläche des inneren Lagerteils 51A liegt eine Ringscheibe 6k an, die in ihrer Lage durch einen Sprengring 65 gehalten wird, der in eine Ringnut 66 der Welle eingreift. Die Dicke der Ringscheibe Sk ist so bemessen, daß sie das Spiel in der Lagerung aufnimmt. Indessen können hierfür auch andere Anordnungen getroffen werden.

Das äußere Lager 51 kann ein genormtes Kegelrollenlager sein. Auch kann der äußere Lagerteil des inneren Lagers 50 von dem äußeren Laufring eines genormten Kegelrollenlagers gebildet werden.

Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Lagerung 5k, welche die Welle Ik im Inneren des Gehäuses 16 trägt. Dieses Gehäuse und diese Welle können dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen. Das-innere Lager 55 der Lagerung 54 stimmt im wesentlichen mit dem inneren Lager 50 der Lagerung 15 überein« Das äußere Lager 56 hat dieselbe Gestalt wie das innere Lager 55; nur ist es derart umgekehrt angeordnet, daß seine Kegelflächen in der entgegengesetzten Richtung divergieren. Das Lager 55 besteht also aus einem inneren Lagerteil 55A, der eine äußere, in Richtung auf die Stirnfläche k5 des Flansches 28 divergierende Kegelfläche hat, und aus einem äußeren Lagerteil 55B, dessen innere Kegelfläche sich an die äußere Kegelfläche des Teils 55A gleitend anschmiegt und eine Lagerfläche von großen Abmessungen bildet. Das äußere Lager 56 be-

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steht aus einem inneren Teil 56A und aus einem äußeren Teil 56B, die beide in Größe und Gestalt den Lagerteilen 55A und 55B entsprechen, jedoch lediglich umgekehrt eingebaut sind und daher mit ihren Kegelflächen in Richtung auf die Stirnfläche k6 des Lagergehäuses 16 divergieren.

Wie bei der Lagerung 15 ist auch hier ein Abstandsring 52 zwischen den Stirnflächen der äußeren Lagerteile des Lagers 55 und 56 eingefügt und hält diese daher in axialem Abstand. Die Schulter k5 der Welle liegt an der Stirnfläche des inneren Lagers 55 an und überträgt auf dieses daher den axialen Schub, und dieser wird wiederum durch den Abstandsring 52 und den äußeren Lagerteil 56B des Lagers 56 auf die Stirnfläche k6 des Lagergehäuses übertragen. Wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Innenraum des Lagergehäuses 16 an seinem äußeren Ende durch einen Dichtungsring hl verschlossen.

Obgleich weder das Lager 55 noch das Lager 56 genormte Baugruppen darstellen, enthält doch jedes dieser Lager einen äußeren Teil 55B bzw. 56B, der dem äußeren Laufring eines genormten Kegelrollenlagers entspricht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Kegelflächen der inneren und äußeren Lagerteile beider Lager mit Hilfe eines trockenen Mittels geschmiert werden, etwa mit Hilfe eines zwischen den Lagerflächen befindlichen Filmes oder Bandes aus einem Werkstoff von geringer Reibung. Statt dessen kann aber der Ringraum der Lagerung auch mit Öl oder Fett gefüllt werden. In diesem Falle können in den innneren Lagerteilen Schmierkanäle angeordnet werden, die dem Schmiermittel Zugang zu jedem Lager gewähren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Lagerung einer Welle in einem Gehäuse mit zwei in em ringförmigen Zwischenraum zwischen beiden in axialem Abstand angeordneten und die Welle umgebenden Lagern, die je einen inneren mit der Welle umlaufenden Teil und zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der äußeren Lagerteile einen Abstandshalter aufweisen, wobei jeder äußere Lagerteil eine kegelige Innenfläche hat, die bei dem einen Lager in Richtung auf eine von zwei einander gegenüberliegenden, und den Enden des Zwischenraums vorgesehenen Stirnflächen der Welle und des Gehäuses, nämlich in Richtung auf die Stirnfläche der Welle, divergiert und die Kegelfläche des anderen Lagers in Richtung auf die Stirnfläche des Gehäuses divergiert, während eine Stirnfläche des inneren Teiles des einen Lagers an der Stirnfläche der Welle anliegt und daher den Schub der Welle aufnimmt, und die andere Stirnfläche des äußeren Teils des zweiten Lagers an der Stirnfläche des Gehäuses anliegt, so daß von dem ersten Lager über den Abstandshalter urd den äußeren Teil des zweiten Lagers Schub übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (50A) des einen Lagers (50) eine kegelförmige Außenfläche hat, die sich gleitend an die kegelige Innenfläche des äußeren Lagerteils (50B) anschmiegt.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Lager (5l) von einem Kegelrollenlager gebildet wird, dessen Rollen (51A") und dessen Laufringe (51A, 51B) kegelförmig gestaltet sind.

3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die äußeren Teile (5OB, 51B) beider Lager (50, 51) übereinstimmend gestaltet und so angeordnet skid, daß ihre inneren Kegelflächen in verschiedenen Richtungen divergieren.

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k. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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sich auch die äußere Kegelfläche des inneren Teils (56a) des anderen Lagers (56) gleitend an die kegelige Innenfläche des äußeren Lagerteils (56b) anschmiegt.

5. Lagerung nach Anspruch **, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur die äußeren Teile (55B, 56b) der beiden Lager übereinstimmend gestaltet sind sondern auch die inneren Teile (55A, 56a) dieser beiden Lager (55, 56) die gleiche Gestalt haben und symmetrisch zu einer zwischen ihnen liegenden Querebene angeordnet sind (Figur 3).

6„ Lagerung nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den sich gleitend «einander anschmiegenden kegeligen Flächen der Lagerteile (5OA, 50B) des einen Lagers (50) ein trockener Schmierstoff befindet.

7. Lagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in mindestens einer der sich »einander gleitend anschmiegenden kegeligen Lagerflächen eine schraubenförmige Schmiernut (53) vorgesehen ist.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, l6) von der Nabe einer Luftschraube und die Welle (ik) von dem Zapfen der Luftschraubenflügel (13) gebildet werden, deren Anstellwinkel durch Drehen der Wellen im Gehäuse einstellbar ist.

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