DE669349C - Radial- und Axialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gleitlager mit umlaufendem Innenring und feststehendem Außenring zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften. Die Schmierung erfolgt von einem äußeren Ölbad aus, das mit seitlich angeordneten Ölumlaufscheiben versehen ist. Der Hauptzweck der Erfindung ist, ein derartiges kombiniertes Radial-Axial-Lager zu schaffen, das trotz geringster Herstellungskosten größte Sicherheit im Betrieb gewährleistet. Die Erfindung ermöglicht die Ausführung von Lagern mit Standardgröße, die den normalen Kugel-, Roll- oder Blocklagern entsprechen und die ohne besondere justierungen o. dgl. in ein Lagergehäuse eingebaut werden können. Bei derartigen Lagern ist es zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Tragvermögens bekanntlich von großer Bedeutung, daß der Ölfilm in den Lagergleitilächen keinen sog. Kantenpressungen ausgesetzt wird, wie sie bei ungleichmäßiger Lagerbelastung oder beispielsweise auch durch Schrägstellung oder bei verbogenen Wellen eintreten können. Die Ausführungsformen zeigen zylindrische

as Gleitflächen für das Radiallager, weil diese in besonderen Fällen besonders geeignet sind, u. a. dadurch, daß sie die Montierung derartiger Lager unter Verwendung ungeteilter Ringelemente ermöglichen, die die Gleitflächen bilden. Derartige Lager müssen so beschaffen „sein, daß sie auch ein gutes Arbeiten gewährleisten, wenn das Lagergehäuse selbst nicht mit der nötigen Genauigkeit ausgeführt ist.

Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ölumlaufscheiben im Gehäuse unverdrehbar gelagert sind und nach beiden Richtungen hin mit einem mit der Welle umlaufenden Teil in gleitender Berührung stehen und unter freier Umgehung des Lageraußenringes auftretende - Axialkräfte auf das Gehäuse übertragen. Im Zusammenhang hiermit besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß die axiale Belastung von dem Axiallager aus auf das Lagergehäuse ο. dgl. unter Zwischenschaltung bzw. unter Vermittlung von Kardanelementen erfolgt, wodurch der zu übertragende Axialdruck gleichmäßig auf dem ganzen Umfang des Axiallagers verteilt wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gleitende Berührung zwischen den Ölumlaufscheiben und dem Lagerinnenring durch besondere, mit den Ölumlaufscheiben verbundene' Ringe erfolgt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der- nachfolgenden Beschreibung und der Erläuterung der dargestellten Ausführungsformen.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch 6c ein gemäß der Erfindung ausgebildetes, kombiniertes Radial-Axial-Lager, und zwar gemäß der gebogenen Schnittlinie I-1 der Fig. 2, die ihrerseits einen Querschnitt durch das Lager

der Fig. r nach der Schnittlinie ΙΙ-ΪΙ in etwas verkleinertem Maßstab darstellt.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch Fig. 2 gemäß deren Schnittlinie III-III. Die Fig. 4 zeigt eine Einzelheit des Laggr^ nämlich den rotierenden Teil des Lagers, ,tejlfj weise in Schnittdarstellung, teilweise in /safe. sieht in noch mehr verkleinertem Maßstab. Ϊ Die. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Kardanring des Lagers gemäß Schnittlinie V-V der Fig. 6, und

Fig. 6 zeigt eine Ansicht dieses Organs. Die Fig. 7 zeigt ein Lager gemäß der Erfindung in teilweiser Schnittdarstellung und

1-5 etwas anderer Ausführung und

Fig. 8 eine Einzelheit der" Fig. 7 in Ansicht.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Längsschnitte durch wiederum etwas andere ausgeführte Lager nach der Erfindung.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. ι bis 6 stellt 2 den inneren rotierenden Lagerring des Radiallagers dar, der in irgendeiner Weise mit der gelagerten Welle 4 fest verbunden ist. 3 ist der äußere feststehende Teil dieses Lagers, der von dem Lagergehäuse 5 getragen wird. Beide Elemente 2 und 3 besitzen zylindrische Gleitflächen 6, zwischen denen sich beim Umlauf des Lagers der die Radialbelastung übernehmende und übertragende Schmiermittelfilm bildet. Das stillstehende Ringelement 3 besitzt einen mittleren, nach außen gerichteten Flansch 7, dessen äußerer Rand 8, mit dem er sich gegen das Lagergehäuse abstützt, zweckmäßig, z. B. sphärisch, abgerundet ist. Der Krümmungsradius für diese Abr.undung kann dabei in der Axialebene größer sein als senkrecht dazu. Der feststehende Lagerteil 3 kann durch einen Keil 9 an der Drehung verhindert sein, der in eine Spur des Lagergehäuses 5 eingeschoben sein kann.

Jedes der beiden zur Aufnahme des Axialdruckes bestimmten Elemente besteht, wie die Fig. 1 und 3 deutlich erkennen lassen, aus einer kappenförmig ausgestalteten Ölumlaufscheibe 10, die innen Ringelemente 11 tragen. Diese Ringelemente sind auf ihrer Innenseite, d. h. auf ihrer dem Element 2' zugekehrten Seite, mit Gleitflächen versehen, die mit entsprechenden Gleitfiächen des Elementes 2 zusammenarbeiten. Zweckmäßig werden die Ringelemente 11 aus Bronze ausgeführt oder aber aus anderem bekanntem Material, das sich für den angestrebten Zweck besonders eignet. Die kappenförmigen Organe 10 sind, wie die Figuren ausweisen, außen um das Lagerelement 3 herumgebogen und außerdem mit radial nach außen gerichteten Flanschen 12 versehen, zwischen die der mittlere Flansch 7 des Lagerelementes 3 mit beiderseitigem Spiel a (Fig. 1) eingreift. Die Kappen 10 sind miteinander verbunden, wodurch einmal eine zusammenhängende Lagereinheit geschaffen wird; außerdem aber jdient die Verbindung auch zur Verstärkung Ö Elemente, die zur Übertragung des Axialllpbes dienen. Die Verbindung erfolgt im "''vorliegenden Fall durch sechs gleichmäßig auf dem Lagerumfang verteilte Bolzen 13, 7& die mit den Kappen 10 durch Schweißung oder in irgendeiner anderen Weise verbunden sein können. Die Bolzen 13 liegen mit Spiel in axialen, im Element 3 vorgesehenen Kanälen 14, Außerdem können auch noch .die äußeren Ränder 12 der Kappen in ähnlicher Weise mittels kurzer Bolzen'15 o. dgl. verbunden sein, die sich durch Aussparungen 16 in dem Flansch 7 hindurch erstrecken können (Fig. 3). Die Anzahl dieser Bolzen ist naturgemäß wie auch die Anzahl der Bolzen 13 beliebig. Die Kappen 10 sind durch Ausbuchtungen 17 (Fig. 1) zentriert, die sich gegen die zylindrische Außenfläche des feststehenden Teiles 3 des Radiallagers abstützen, wobei ein Spalt zwischen den genannten Teilen verbleibt.

Die.Breite des feststehenden Außenringes 3 des Radiallagers ist kleiner als der Abstand zwischen den Kappen 10, so daß eine ge-■wisse axiale Bewegungsfreiheit zwischen diesen Teilen gegeben ist, die jedoch durch die Breite des Spaltes α begrenzt ist. LTm die richtige Lage des Ringelementes 3 sicherzustellen, sind zu beiden Seiten dieses Elementes um die Bolzen 13 herumverlegte Federn 18 vorgesehen, die sich einerseits gegen das Ringelement 3, anderseits gegen die Kappen 10 abstützen und durch die zu beiden Seiten des Lagers die Spaltbreite α zwischen dem mittleren Flansch 7 und den Randflanschen 12 der Kappen gewährleistet wird.

Auf der Außenseite der Flanschen 12 der Kappen 10 ist je ein Kardanring 20 vorgesehen, die miteinander gegenüberliegenden Wulsten 21 versehen sind, die den Flanschen 12 zugekehrt sind. Diese Kardanringe weisen außerdem auf ihrer anderen Seite je zwei ebenfalls diametral gegenüberliegende Wulste 22"auf, die jedoch gegenüber den Wulsten 21 um 90⁰ versetzt sind und die sich gegen die Flächen 24 der Lagerdeckel 23 abstützen. Durch diese Kardanringe hindurch werden Axialdrücke von den kappenförmigen Organen 10 auf das feststehende Lagergehäuse überführt, und zwar bei gleichmäßig über den ganzen Umfang verteiltem Lagerdruck. Die Einrichtung ist so beschaffen und die Dimensionen sind^so gewählt, daß ein der Erfindung gemäß ausgebildetes Lager ohne weiteres in ein für Kugellager o. dgl. _ bestimmtes Standardlagergehäuse eingesetzt werden kann.

Die Ölzuführung zu den GleitfLächen der Axiallager erfolgt durch Kanäle 26 in dem Ringelement ι r, von deren Mündungsstelle aus das Öl radial nach außen in die Gleitflächen eindringt. Diese Kanäle 26 können über den- ganzen Umfang des Lagers verteilt sein, so daß die genügende Gewähr dafür gegeben ist, daß stets einige dieser Kanäle unterhalb des Ölspiegels des Lagers liegen.

Um die Einführung des Öls in die Gleitflächen des Axiallagers zu erleichtern, können in den Gleitflächen der Ringelemente 11 eine Anzahl Schmiernuten 19 (Fig. 1) vorgesehen sein. Diese Nuten können so breit ausgeführt sein, daß sie etwa die Hälfte der Gleitflächen einnehmen. Dadurch wird eine besonders günstige Schmierung dieser Gleitfläche erzielt und ein hohes Tragvermögen des Ölfilms. Die Kappen 10 sind auf ihrem inneren Teil um die Ringelemente 11 herum- und bis nahezu an die Seitenflächen des rotierenden Elementes 2 herangebogen, wodurch schmale Spalte 27 zwischen ihnen und den Seitenflächen des Teiles 2 entstehen. Diese Spalte wirken einem Ölaustritt aus dem Inneren ■ der Kappen entgegen, indem Öl, das in diese Spalte eintreten sollte, durch die Zentrifugalkraft ständig in den Raum zwischen den beiden Kappen zurückgeschleudert wird. Das Ringelement 2 ist seitlich mit Einkerbungen 28 versehen, durch die beim Stillstehen des Lagers Öl, das sich im oberen Teil des Spalts vorlinden sollte, in das Lagergehäuse niederrinnen kann. Dadurch wird das Auslecken von derartigem Öl durch den Spalt 27 hindurch verhindert, auch wenn die Zentrifugalwirkung auf das Öl aufhören oder nachlassen sollte.

Die Gleitfläche des rotierenden Innenringes des Radiallagers ist erfindungsgemäß breiter ausgeführt als die Gleitfläche des stillstehenden Lagerteiles 3, was beispielsweise durch Aussparungen 30 (Fig. 1) erzielt werden kann. Der Unterschied in der Breite der Gleitfläche wird so groß gewählt, daß die Gleitfläche im Element 3 stets von der Gleitfläche des Elementes 2 vollkommen überdeckt wird, und zwar unabhängig von der axialen Verschiebung, die beide Gleitflächen zueinander erleiden. Dadurch wird die radiale Belastung stets gleichmäßig auf die beiden Lagerseiten verteilt, während sonst bei einer evtl. Verschiebung der Welle 4 und einer Verschiebung des fest auf ihr sitzenden inneren Ringelementes 2 leicht eine einseitige Belastung in der Gleitfläche auftreten könnte und als Folge hiervon ein unerwünschtes Kippmoment.

Um eine gute Ölzufuhr zu der Gleitfläche 6 des Radiallagers sicherzustellen, ist eine schräg gerichtete Ölnut 31 (Fig. 4) in der Gleitfläche des rotierenden Elementes 2 vorgesehen, durch die hierdurch beim Lagerumlauf Öl in sämtliche Teile der Gleitfläche hineingepumpt wird. Außerdem kann durch diese Nut, insbesondere beim Anlauf des Lagers, Luft hindurch austreten.

Um eine ungehinderte Ölverbindung zwischen den beiden inneren Lagerhälften zu erhalten, ist es zweckmäßig, daß man außer den Kanälen 14, durch die die Verbindungsbolzen 13 der Kappen 10 hindurchragen, noch weitere freie Kanäle 14 vorsieht, wie dieses aus Fig. 2- ersichtlich ist. In der Verlängerung der Austrittsenden dieser freien Kanäle werden dann zweckmäßig in den Kappen 10 entsprechende Durchlaßöffnungen 32 vorgesehen. Da diese Verbindungskanäle auf dem ganzen Umfang des Ringelementes frei verteilt sind, befinden sich immer eine Anzahl dieser Kanäle, zumindesten aber einer, ständig sowohl unterhalb als auch oberhalb des Ölspiegels des Lagergehäuses.

Das beschriebene Lager arbeitet wie folgt: Eine auf die gelagerte Welle einwirkende radiale Belastung wird beim Umlauf des Lagers durch das Ringelement 2 und den Ölfilm in der Lagergleitfläche 6 hindurch auf das feststehende Lagerelement 3 überführt und durch den Flansch 7 dieses Elementes auf das Gestell 5. Bei einer beispielsweise ver- 90 ' bogenen Welle rollt der Lagerflansch 7 auf seiner Unterstützung ab, so daß Kantenpressungen in der Gleitfläche vorgebeugt wird und die Tragfähigkeit des Lagers erhalten bleibt. Eine axiale Belastung, wie sie beispielsweise durch den mittleren Pfeil in der Welle 4 angedeutet ist, wird von dem Ringelement 2 durch den Ölfilm des axialen Lagers hindurch auf das links gelegene Ringelement 11 überführt, von diesem auf die linke Kappe 10, von dieser auf den linken Kardanring 20 und endlich auf das Lagergehäuse (linker Lagerdeckel 23). Eine umgekehrte Belastung wird durch die entsprechenden rechts gelegenen Lagerteile auf das Lagergehäuse überführt. Es ist ersichtlich, daß bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Lager unter keinen Umständen Axialdrücke zu Schrägstellungen oder Kantenpressungen führen können, und zwar auch dann nicht, wenn das Lagergehäuse die erforderliche Genauigkeit nicht besitzt, was praktisch stets der Fall sein wird. So kann es beispielsweise sehr leicht eintreffen, daß die Flächen 24 des Lagergehäuses nicht genau in einer senkrecht zur Welle liegenden Ebene liegen. Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung wird dieses unzweifelhaft zur Folge haben, daß der Axialdruck ungleichmäßig und vielleicht nur ganz einseitig von den Flächen 24 bzw. den Lagerdeckeln 23 aufgefangen würde, wodurch unweigerlich Kan-

tenpressungen in den Gleitflächen des Axiallagers auftreten würden, die das Tragvermögen dieses Lagers in unerwünschter Weise herabsetzen. Gemäß der Erfindung wird dieses durch die Kardanringe vermieden, die sich in einem solchen FaE schräg einstellen können infolge der Wulste 22, 21 und dadurch die Gleichmäßigkeit der Druckübertragung sicherstellen. Es ist auch denkbar, daß bei nicht ganz genau ausgeführtem Lagergehäuse diejenigen Flächen des Gehäuses, die den Axialschub aufnehmen, ungleichen Abstand von der Lagermitte haben, woraus sich ein verschiedenes Spiel zwischen den Kardanringen und diesen Flächen ergibt. Auch hier wird durch die Erfindung der gewünschte Ausgleich geschaffen. Wenn beispielsweise ein Spiel zwischen der Stützfläche 24 und dem entsprechenden Wulst des Kardanringes 20 vorhanden sein sollte, so wird sich erfindungsgemäß lediglich, die Welle mitsamt dem Lagerinnenring 2, der zugehörigen Kappe 10 und dem zugehörigen Kardanring 20 unter der Einwirkung des axialen Druckes verschieben, bis det Kardanring an der Stützfläche des Lagergehäuses zum Anliegen kommt. Das stillstehende Lagerelement 3 nimmt an dieser Verschiebung nicht teil, weil es sich sonst gegenüber dem Lagergehäuse verschieben müßte. Eine solche Verschiebung aber setzt voraus, daß die großen Reibungskräfte zwischen dem Element 3 und dem Lagergehäuse überwunden würden, was nicht eintrifft. "Die übrigen Lagerteile können sich erfindungsgemäß unabhängig von dem Lagerteil 3 verschieben, und diese Bewegungsfreiheit ist nur begrenzt durch den Spalt α zwischen dem Flansch 7 des feststehenden Lagerteiles 3 und den Flanschen 12 der Kappen. Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß ein Lager gemäß der Erfindung große Toleranzen . sowohl was das Lagergehäuse als auch die Lagerteile selbst anbetrifft, zuläßt, ohne daß dadurch das gute Arbeiten des Lagers in Mitleidenschaft gezogen wird.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im wesentlichen von der beschriebenen Ausführungsform nur dadurch, daß der rotierende Innenring des Radiallagers mittels Klemmhülse auf der Welle befestigt ist. Diese Klemmhülse ist mit 35 bezeichnet; sie* wird mittels der Klemmhülsenmutter 36 festgezogen, die ihrerseits in an sich bekannter Weise durch ein Element 37 verriegelt sein kann. Die Mutter 36 wird zweckmäßig durch eine Kappe 38 überdeckt, um ein Auslecken von Öl an dieser Stelle zu verhindern. Die Kappe 38 wird mit einer geriffelten Mutter 39 festgehalten· sie ist leicht abnehmbar, um die Zugänglichkeit zu der Mutter 36 zu gewährleisten. Das Abnehmen der. Kappe 38 erfolgt nach geringer Verdrehung durch Überschieben über den Griff 39 unter- Vermittlung des Schlitzes 40 (Fig. 8). Auf der anderen Lagerseite ist ein Schirm 34 an der linken Lagerkappe 10 vorgesehen, der sich bis an die Welle heranerstreckt und ebenfalls dazu dient, das Auslecken von Öl zu verhindern.

Die in den Fig. 9 und ι ο dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von den beschriebenen Ausführungsformen im wesentlichen nur dadurch, daß das Axiallager des kombinierten Lagers als Schlitzlager ausgebildet ist, d.h. daß eine der beiden Gleitflächen wellenförmig ausgebildet ist, so daß eine Anzahl keilförmiger Spielräume entstehen, in die das Schmieröl beim Umlauf des Lagers eingepreßt wird. Die Gleitflächen des Axiallagers befinden sich hierbei zwischen dem rotierenden Lagerinnenring 2 und zwei kräftigen, scheibenförmig ausgebildeten Ringen 41, die mittels Schraubenbolzen 42 gehalten werden und die, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, durch Kanäle in dem stillstehenden Lagerelement 3 des Radiallagers hindurchgehen. Die Kardanringe 20 liegen zwischen den Elementen 41 und dem Lagergehäuse. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Lagergehäuse einen nach innen gerichteten Kamm 43, der den Axialschub aufzunehmen bestimmt ist. Die Arbeitsweise dieses Lagers unterscheidet sich prinzipiell nicht von der Arbeitsweise der vorher beschriebenen Lagerausführungen, und auch hier wird infolgedessen unter allen Verhältnissen eine gleichförmige Lagerbelastung in den Gleitflächen sichergestellt. Wie Fig. 10 erkennen läßt, sind in den Elementen 41 Kanäle 44 vorgesehen, durch die hindurch Öl sowohl der Innenseite der Gleitfläche des Axiallagers als auch der Gleitfläche des Radiallagers zugeführt wird.

Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu. So kann z. B. auch der Lagerinnenring eines Lagers gemäß der Erfindung aus Bronze im oder einem geeigneten anderen Material ausgebildet sein, und seine Seitenflächen können dann unmittelbar gegen die Kappen anliegen und mit diesen zusammen die Lagerflächen des axialen Lagers bilden. In diesem Fall können die besonderen Ringe 11 ganz in Fortfall kommen.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι. Gleitlager mit umlaufendem Innenring und feststehendem Außenring zur Aufnahme von Radial- und Axialkräften

   mit Ölbadschmierung und Ölumlaufscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölumlaufscheiben im Gehäuse unverdrehbar gelagert sind und nach beiden Richtungen hin mit einem mit der Welle umlaufenden Teil in gleitender Berührung stehen und unter freier Umgehung des Lageraußenringes auftretende Axialkräfte auf das Gehäuse übertragen.
2. 2. Gleitlager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beiden Seiten des Lagers vorgesehenen Kappen miteinander, z. B. durch Stäbe, Bolzen o. dgl., verbunden sind, welche Verbindungsorgane den feststehenden Teil des Radiallagers mit Spiel durchdringen.
3. 3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Teil des Radiallagers durch Federn (18) o. dgl. gegenüber den das Lager seitlich umfassenden Kappen zentriert ist.
4. 4. Gleitlager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stillstehende Lageraußenring einen flanschartigen, zweckmäßig abgerundeten Vorsprung (7) trägt, mit dem er gegen das umgebende Gehäuse abgestützt ist, wobei die Gleitfläche des rotierenden Teils des Radiallagers sich in axialer Richtung über die mit ihr zusammenarbeitende Gleitfläche des stillstehejlägn Teils dieses Lagers nach beiden Sei||ii ffinaus erstreckt.
5. 5. Gleitlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Axialdruck von dem stillstehenden Teil des Axiallagers (Kappe) auf das Lagergehäuse vermittels kardanartiger Ringe (20) übertragen wird, die eine gleichmäßige Druckverteilung auf dem ganzen Umfang gewährleisten und zweckmäßig in Flanschen (12) der Öl-Umlaufscheiben gehalten sind.
6. 6. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleitende Berührung zwischen den Ülumlaufscheiben (10) und dem Lagerinnenring (2) durch besondere, mit den Ölumlaufscheiben verbundene Ringe (n) erfolgt.
7. 7. Gleitlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Schmiermittels zu den Stellen der gleitenden Berührung zwischen Lagerinnenring und den feststehenden Teilen der Ölumlaufscheiben durch letztere hindurch (Kanäle 26, 44) erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen