DE69528884T2

DE69528884T2 - Selbsteinstellende lager

Info

Publication number: DE69528884T2
Application number: DE69528884T
Authority: DE
Inventors: J. Brouwer
Original assignee: Kohler Co
Current assignee: Kohler Co
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2015-09-02
Also published as: CA2175560A1; CA2175560C; EP0971139A3; CN1136344A; MX9601636A; US5611628A; EP0971139A2; CA2287017A1; EP1327785A3; EP0971139B1; CA2287017C; AU3543395A; WO1996007831A1; DE69531262T2; EP0727017B1; CN1076451C; DE69531262D1; US5531524A; EG20664A; DE69528884D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ringförmige Lager, die um drehbare Wellen bzw. Schäfte positionierbar sind, gemäß dem Oberbegriff aus Anspruch 1.

Stand der Technik

Ein Lager, das kennzeichnenderweise aus einem gleitfähigen Material besteht, kann um eine drehbare Walle platziert werden, so dass es zwischen einem Vorsprung oder einer Schulter der Welle und einer Oberfläche sitzt, die sich nicht dreht oder die sich im Verhältnis zu der Welle dreht. Bei der Welle kann es sich zum Beispiel um den Schaft eines Ventils handeln, und bei der nichtumlaufenden Oberfläche kann es sich um einen Vorsprung oder eine Schulter eines Ventilgehäuses handeln, in dem sich der Schaft dreht. Aufgrund von Fertigungsabweichungen, den radialen Abmessungen der Welle und/oder der Laufbuchse, kann ein bestimmtes Lager zu einem lockeren Sitz führen, wobei die Welle wackeln kann, wobei es aber auch zu einem festen Sitz kommen kann, bei dem die Reibung höher ist als wie dies wünschenswert wäre. Verlangt wird somit ein Lager, das sich in Bezug auf radiale Schwankungen selbst einstellt und dadurch ein Wackeln der Welle bzw. des Schafts minimiert und gleichzeitig zufriedenstellende Reibungsmerkmale vorsieht.
In FR-A-2 146 845 (Fig. 1) wird ein radiales Lager offenbart, das eine Reihe welliger Gipfel und Täler aufweist, die aus mit Winkeln versehenen rechteckigen Oberflächen gebildet werden.
In FR-A-2 333 150 wird ein radiales Lager offenbart, das einen Käfig mit Öffnungen für die Aufnahme radial beweglicher Lagerelemente aufweist. In EP-A-141003 wird in der Abbildung aus Fig. 3 ein Lager der vorstehend genannten Art offenbart.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lager vorzusehen, das sich in Bezug auf Schwankungen der radialen Abmessungen selbst einstellt, wobei gleichzeitig die gewünschten Reibungseigenschaften beibehalten werden.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lager der vorstehend genannten Art, das die Merkmale des kennzeichnenden Teils des gegenständlichen Anspruchs 1 umfasst.
Das Lager kann in Form eines ununterbrochenen Rings oder eines Spaltrings vorgesehen werden. Die Lager können zwischen einem Ventilschaft und einem Ventilgehäuse verwendet werden.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Aufriss eines Ventils, in dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können;
Fig. 2 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das sich bei radialen Abweichungen selbst einstellt, wie dies in einer Querschnittsansicht in der Ebene 5-5 aus Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 3 eine Perspektivansicht des Lagers aus Fig. 2; und
Fig. 4 eine Seitenansicht des Lagers aus Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Abbildung aus Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Patronen- bzw. Kassettenventils 10 der Art, wie es in einem Wasserhahn zum Einsatz kommt. Eine drehbare Welle bzw. ein Schaft in Form eines zylindrischen, gerillten Schafts bzw. einer Spindel 12 mit radialen Abstufungen wird in einer koaxialen, zylindrischen Laufbuchse mit variierendem Durchmesser in der Ausführung eines Ventilgehäuses 14 positioniert. Die gemeinsame Achse des Schafts und des Gehäuses ist in der Abbildung aus Fig. 1 an dem Element 15 dargestellt. Vertikale Bezugsbegriffe, wie etwa "auf" und "ab" sowie der Begriff "axial" beziehen sich auf relative Positionen entlang der Achse 15, und in den verschiedenen Ausführungsbeispielen muss die Achse 15 nicht unbedingt vertikal sein. Horizontale Bezugsbegriffe und der Begriff "radial" beziehen sich auf relative Positionen, die senkrecht zu der Achse 15 angeordnet sind, ob horizontal oder nicht.
Wie dies ferner in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellt ist, ist der Schaft 12 axial eingespannt durch die Interferenz zwischen dem dazwischen positionierten lateralen Vorsprung 16 des Schafts und einem ringförmigen Ende 18 einer Laufbuchse 20 (die durch eine nicht abgebildete Befestigungseinrichtung an dem Ventilgehäuse 14 angebracht ist). Die axiale Eingrenzung des Schafts 12 wird durch die Interferenz zwischen einem endweisen radialen Flansch 22 des Schafts 12 und der Decke 24 einer radialen Vertiefung 25 an der Unterseite des Gehäuses 14 vollendet, wobei diese Interferenz durch das axiale Lager 26 vermittelt wird, das nachstehend im Text näher beschrieben wird.
Der Schaft 12 und das Gehäuse 14 sind so bemessen, dass sie dazwischen einen kleinen Spalt (nicht abgebildet) vorsehen, so dass sich der Schaft 12 in dem Gehäuse 14 drehen kann. Die radiale Eingrenzung an dem Schaft 12 wird durch eine ringförmige Dichtung in Form des O-Rings 28 und das radiale Lager 30 vorgesehen, die um den Schaft entsprechend in den unteren und oberen ringförmigen Rillen 32 und 34 positioniert sind. Der O-Ring 28 und das radiale Lager 30 sehen die Hauptlageroberflächen zwischen dem Schaft 10 und dem Gehäuse 14 vor.
Durch Drehen eines am oberen Ende des Schafts 12 angebrachten Knopfs (nicht abgebildet) kann ein Benutzer den Schaft 12 drehen, der wiederum die Ventilelemente 36 und 38 dreht, die im unteren Bereich des Schafts 12 getragen und angetrieben werden, und wobei sie mit dem stationären Ventilelement 40 auf für die vorliegende Erfindung relevante Art und Weise zusammenwirken, so dass der Fluss von Flüssigkeit durch das Ventil 10 geregelt wird.
Die Abbildungen aus den Fig. 2, 3 und 4 veranschaulichen ein radiales Lager 30, das sich in Bezug auf radiale Abweichungen selbst einstellt. Dabei handelt es sich um ein nicht geschlossenes, allgemein ringförmiges Element mit einem Spalt bzw. Zwischenraum 78 zwischen dessen beiden Enden 80 und 82. Das Element weist eine radial auswärts vorgesehene Oberfläche 84 auf, die in einer gewellten Form durch eine Reihe von sich radial erstreckenden Gipfeln 86 und Tälern 88 gebildet wird, und mit einer radial einwärts vorgesehenen Oberfläche 90, die in einer gewellten Form durch eine Reihe sich radial erstreckender Gipfel 92 und Täler 94 gebildet wird. Die "Wellenformen" der gewellten auswärts 84 und einwärts 90 vorgesehenen Oberflächen sind zueinander versetzt.
Jeder äußere Gipfel 86 ist in Form eines Plateaus 96 auf Wänden 98, 100, 102 und 104 vorgesehen, die zueinander geneigt vorgesehen sind, so dass sie zu dem Plateau 96 verlaufen. Jeder innere Gipfel 92 ist in Form eines Plateaus 106 auf Wänden 108, 110, 112 und 114 vorgesehen, die zueinander geneigt vorgesehen sind, so dass sie zu dem Plateau 96 verlaufen. In beiden Fällen entspricht die resultierende Form näherungsweise einem Pyramidenstumpf mit rechteckiger Basis. Die Plateaus können flach oder umfänglich abgerundet und/oder radial sein.
Jedes Tal 88, 94 wird durch benachbarte geneigte Wände 98, 100 und 108, 110 entsprechend gebildet.
Die Anzahl der Gipfel und Täler, deren Höhen und Tiefen, die Winkel der geneigten Wände, die Oberflächenbereiche der Plateaus und andere Merkmale können von dem Ausführungsbeispiel aus den Abbildungen der Fig. 5, 6 und 7 abweichen, abhängig von der Größe des Lagers, des verwendeten Materials, dem gewünschten Ausmaß der Steifheit und anderen Faktoren. Bei dem radialen Lager 30 kann es sich an Stelle des abgebildeten Spaltrings auch um einen geschlossenen Ring handeln. Ein geschlossener Ring wäre steifer als ein vergleichbarer Spaltring bzw. ein geteilter Ring.
Das radiale Lager 30 ist um den Schaft 12 in der oberen Rille 34 des Schafts 12 positioniert. Das Lager ist so bemessen, dass sich ihre radial auswärts vorgesehene Oberfläche 84 aus der oberen Rille 34 erstreckt, den Zwischenraum (nicht abgebildet) zwischen dem Schaft 12 und dem Gehäuse 14 füllt und sich in Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 14 befindet. Die Breite des Zwischenraums (nicht abgebildet) ist aufgrund von Abweichungen der Abmessungen der Ventilbestandteile von Ventil zu Ventil unterschiedlich. Als Folge der gewellten Konstruktion und des elastischen Materials des radialen Lagers 30 ist dessen radiale Bereite veränderlich und wird durch die Breite des Spalts bzw. des Zwischenraums (nicht abgebildet) zwischen dem Schaft 12 und dem Gehäuse 14 bestimmt. Komprimiert zwischen dem Schaft 12 und dem Gehäuse 14 übt das radiale Lager 30 eine radiale Federkraft auf den Schaft 12 aus, wodurch dieser stabilisiert und ein Wackeln reduziert wird.
Die Sicherung des radiale Lagers 30 muss nicht durch ein Rille in einer sich drehenden Welle erreicht werden. Das Lager kann auch durch eine Rille in einer Laufbuchse gehalten werden.
Im Einsatz des Ventils 10, wenn sich der Schaft 12 dreht, dreht sich das radiale Lager 30 mit. Daraus resultiert, dass die auswärts vorgesehene Oberfläche 84 des radialen Lagers 30 entlang der inneren Oberfläche des Gehäuses 14 gleitet.
Das gewünschte Ausmaß der Stabilität des Schaftes 12 und das gewünschte Ausmaß an Reibung kann durch entsprechende Auswahl der radialen Breite, des Materials und der Form des radialen Lagers 30 erreicht werden. Die Fläche der Plateaus 96 ist ein wichtiger Faktor für die Bestimmung der Reibung.
Das Lager 30 kann aus einem elastischen, gleitfähigen Material hergestellt werden. Beim Einsatz in einem Sanitärventil gemäß der Abbildung aus Fig. 1 hat sich ein Acetyl, ein Copolymeracetyl und ein mit Teflon gefülltes Acetyl als vorteilhaft herausgestellt. Für eine derartige Anwendung und andere Anwendungen können auch andere Materialien verwendet werden, wozu unter anderem Nylon und glasverstärkter Kunststoff zählen.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Lager, das sich in Bezug auf Schwankungen der radialen Abmessungen selbst einstellt, wodurch ein Wackeln der Welle bzw. des Schafts reduziert wird, während gleichzeitig die Reibung innerhalb eines gewünschten Bereichs verbleibt.
Der Fachmann wird erkennen, dass in Bezug auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele gemäß dem Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung auch andere Ausführungsbeispiele möglich sind. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung beim Einsatz in einem Sanitärventil dargestellt, wobei sie aber auch in anderen Arten von Ventilen sowie in anderen Anwendungen als in Ventilen eingesetzt werden kann, die einen Schaft aufweisen, der sich in einer Laufbuchse dreht. Ferner können zusätzlich zu den speziell aufgeführten Materialien auch andere Materialien verwendet werden. All diese und andere Abweichungen von den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Teil des Umfangs der vorliegenden Erfindung.

Claims

1. Lager, das um eine in einer koaxialen Laufbuchse drehbare Welle positionierbar ist, so dass das Lager zwischen einer umfänglichen äußeren Oberfläche der Welle und einer umfänglichen inneren Oberfläche der Laufbuchse vermittelt, wobei das Lager ein allgemein ringförmiges Element umfasst, das eine radial auswärts gewellte Oberfläche (84) mit sich radial erstreckenden Gipfeln (86) und Tälern (88), eine radial einwärts gewellte Oberfläche (90) mit sich radial erstreckenden Gipfeln (92) und Tälern (94) aufweist, wobei die radial einwärts gewellte Oberfläche axial mit der radial auswärts gewellten Oberfläche ausgerichtet ist, und wobei mindestens ein Gipfel (86, 92) ein Plateau (96, 106) darstellt, das eine Lageroberfläche bildet, wobei der genannte eine Gipfel in Form eines Pyramidenstumpfs vorgesehen ist, und wobei das Lager ausreichend elastisch ist, so dass dessen radiale Breite als Reaktion auf radial ausgeübte Kräfte verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die radial einwärts gewellten und radial auswärts gewellten Oberflächen jeweils eine einzelne reihe von Gipfeln und Tälern bilden, wobei die Gipfel die Form von Pyramidenstumpfen aufweisen.

2. Lager nach Anspruch 1, wobei die Wellungen der Gipfel (86) und Täler (88) der radial auswärts gewellten Oberfläche umfänglich zu den Gipfeln (92) und Tälern (94) der radial einwärts gewellten Oberfläche phasenverschoben sind.

3. Lager nach Anspruch 1, wobei das allgemein ringförmige Element einen ununterbrochenen Ring darstellt.

4. Lager nach Anspruch 1, wobei das allgemein ringförmige Element einen Spaltring darstellt.