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Gleitlager Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager mit einer
durch Querschnittsschwächung des Lagerkörpers geschaffenen Nachgiebigkeit gegenüber
einer in radialer oder axialer Richtung schwingenden Welle.
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Die Erfindung besteht in der Nebeneinanderanordnung von ringförmigen
Lagerkörpern mit axialen und solchen mit radialen spaltartigen Einschnitten.
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Durch die Nebeneinanderanordnung solcher Ringe läßt sich ein elastisches
Lager schaffen, das weder zu weich noch zu hart ausfedert. Außerdem läßt sich durch
eine bestimmte Reihenfolge der Ringe mit radialen und axialen Einschnitten der Kippunkt
des Lagers beliebig einstellen, weil das Lager bevorzugt um den weniger nachgiebigen
Ring pendelt. Es sind zwar sich selbst einstellende Lager bekannt, die aus drei
übereinandergeschobenen Büchsen mit breitflächigen Eindrehungen und einer abstützenden
Randwulst bestehen. Da diese Büchsen an ihren Berührungsstellen genau ineinanderpassen
müssen, ist deren Herstellung verhältnismäßig langwierig und teuer. Außerdem neigen
die extrem langen Büchsen zu unerwünschten Kantenpressungen, die durch die Randwulste
noch begünstigt werden. Außerdem stößt die geregelte Wärmeabfuhr auf Schwierigkeiten,
weil die abströmende Wärme eine größere Anzahl Trennfugen überbrücken muß.
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Es sind weiterhin zylindrische Tragkörper für Rollenlager bekannt,
die durch axiale, zylindrische Eindrehungen in radialer Richtung elastisch gemacht
sind. Auch diese Büchsen sind verhältnismäßig lang, und vor allem hat diese Anordnung
mit dem Erfindungsproblem nichts zu tun, die Kantenpressung von Gleitlagern zu verringern.
Schließlich
sind auch Lager bekannt, die aus einzelnen Ringsegmenten aufgebaut sind, deren oberer
und unterer Teil durch einen kurzen, gedrungenen Schaft miteinander verbunden sind.
Außerdem stützt sich der untere Teil auf einen Kugelkörper ab. Es handelt sich in
diesem Fall um ein elastisches Spurlager, bei welchem die pendelnde Welle keine
Kantenpressung an den Enden einer zylindrischen Lagerbüchse verursacht. Außerdem
kommt man bei diesem Lager ohne eine besondere Schmierung nicht aus.
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Schließlich sind auch elastische Lagerkörper bekannt, bei denen man
die Lagerbüchse durch einen schwachen Steg tragen läßt. Ein Nachteil dieser Anordnung
ist, daß der Steg in radialer Richtung eine beträchtliche Ausdehnung besitzen muß,
so daß diese Anordnung viel Raum erfordert. Nachteilig ist auch, daß die Lagerbüchse
praktisch nur um einen Punkt sich bewegen kann, was zu einer vorzeitigen Werkstoffermüdung
führt.
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Auch hat man die Lager schon kugelig abgestützt, indem man z. B. die
Außenfläche der Lagerbüchse kugelig gestaltete und diese in einen entsprechend geformten
Tragkörper einspannte. Eine solche Anordnung verlangt ebenfalls einen großen Außendurchmesser.
Außerdem neigt die Kugelfläche unter dem Einfluß winziger Schwingbewegungen zu Reiboxydationen
und damit zu Passungsrost. Es erfüllt die kugelige Lagerung ihren Zweck auch dann
nur einwandfrei, wenn der Taumelmittelpunkt der Gegenlauffläche und der Krümmungsmittelpunkt
der Kugelform genau zusammenfallen. Diese Bedingung ist aber nicht ohne weiteres
zu erfüllen. Durch die Erfindung werden die obengenannten Mängel beseitigt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Abb. I ein Gleitlager mit mehreren hintereinander angeordneten
ringförmigen Lagerkörpern für die Laufradwelle eines Gebläses, im Längsschnitt,
Abb. 2 bis 5 vier verschiedene, axial beanspruchte, ringförmige Lagerkörper mit
radial von außen bzw. innen geführten radialen und schrägen Einschnitten im Längsschnitt,
Abb. 6 bis 8 radial beanspruchte, ringförmige Lagerkörper mit mehreren axialen Einschnitten
im Längsschnitt; Abb. 9 und Io die Anordnung einer Ölzuführung bei radial beanspruchten,
ringförmigen Lagerkörpern im Längsschnitt, Abb. II und I2 einen radial und axial
beanspruchten, ringförmigen Lagerkörper im Längsschnitt und in Seitenansicht.
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Das Laufrad I2 eines Gebläses I3 ist auf der Welle I4 fliegend gelagert.
Zur Lagerung der Welle I4 in dem Gehäuse I5 dienen die beiden radial beanspruchten,
ringförmigen Lagerkörper I6, I7 und das den axialen Schub des Laufrades I2 aufnehmende
Axiallager I8. Die in axialer Richtung durch das Laufrad I2 auf die Welle I4 ausgeübten
Kräfte werden durch die auf der Welle fest angeordnete Gegenlaufscheibe I9 über
den Lagerring 2I und den ringförmigen Lagerkörper 2o auf das Gehäuse I5 übertragen.
Die in Abb. I grundsätzlich gezeigten ringförmigen Lagerkörper sind in den weiteren
Abbildungen der Zeichnung in vergrößertem Maßstabe und weiteren Ausführungsformen
veranschaulicht. Erst durch den Einbau mehrerer solcher ringförmiger Lagerkörper
in einem einzigen Lager, und zwar sowohl von ringförmigen Lagerkörpern mit axialen
als auch solchen mit radialen spaltartigen Einschnitten wird die Erfindung verwirklicht.
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Gemäß Abb. 2 besteht der mit radialen spaltartigen Einschnitten versehene
ringförmige Lägerkörper 22 aus einem einfachen Drehkörper, der nach Art einer Gelenkwelle
ausgebildet und in sich elastisch ist. Und zwar ist der Lagerkörper 22 von außen
mit einer radialen Eindrehung 23 versehen und im geeigneten Abstand von der der
Gegenlaufscheibe 27 entgegengesetzten Seite 25 von innen her abgesetzt. Von der
Gegenlaufscheibe 27 her ist der Lagerring 26 mit Passung in den ringförmigen Lagerkörper
22 eingesetzt. Ist die Gegenlaufscheibe 27 genau eben, so gibt der Lagerkörper 22
bei einseitig axial wirkendem Druck auf Grund der beschriebenen Bearbeitung nach.
Diese Nachgiebigkeit ist allerdings auf die praktisch vertretbaren Grenzen beschränkt.
Wirkt dagegen der Druck der ebenen Scheibe entsprechend einer Taumelbewegung schräg,
so wird der ringförmige Lagerkörper auf einer Seite stärker zusammengedrückt, während
er sich auf der entgegengesetzten Seite entspannt. Der ringförmige Lagerkörper stellt
sich somit jeweils in die Ebene der Gegenlaufscheibe ein. Das Maß für die Nachgiebigkeit
des ringförmigen Lagerkörpers in Abhängigkeit vom axialen Druck ist, abgesehen von
der Art des verwendeten Werkstoffes, nur durch die Formgebung, d. h. durch Breite
und Tiefe der Eindrehung, durch Wandstärken und Profil des Werkstoffs bestimmt.
Der ringförmige Lagerkörper kann somit auf jeden gewünschten, Druckbereich abgestimmt
werden. Je nach dem Verwendungszweck können auch mehrere Einfräsungen vorhanden
sein. An der Umkehrstelle 28 (bzw. bei -mehreren Umkehrstellen an den Umkehrstellen)
kann der ringförmige Lagerkörper ferner geschweißt sein. Das Tragen des ringförmigen
Lagerkörpers bei Abweichung der Gegenlaufscheibe 27 von der- -ideal ebenen Form
wird dadurch gewährleistet, daß die Fläche 3o des ringförmigen Lagerkörpers 22,
auf welcher der Lagerring 26 aufliegt, .nach innen oder außen abkippen kann. Das
Tragen des Lagers bei Abweichung des Lagerringes 26 von der theoretisch ebenen Form
wird dadurch erreicht, daß sich der ringförmige Lagerkörper an den stärkeren Stellen
des. Lagerringes mehr zusammendrückt bzw. sich an. Stellen schwächerer Ringstärken
ausdehnt. Das zeitraubende Einschaben des Lagerkörpers wird somit erübrigt. Aus
diesem Gründe ist-bei der Herstellung der ringförmigen Lagerkörper auch keine allzugroße
Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich, was ebenfalls eine Verbilligung des stets
eine Anzahl von ringförmigen Lagerkörpern umfassenden Lagers zur Folge hat. Ein
Lager der beschriebenen
Art, sofern die einen ringförmigen Lagerkörper
axiale und die anderen radiale spaltartige Einschnürungen tragen, erfüllt somit
alle Voraussetzungen, die für den einwandfreien Lauf der Welle notwendig sind, denn
es nimmt alle im Betrieb vom Ideallauf der Welle auftretenden Abweichungen auf.
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Abb. 3 zeigt einen auf der der Gegenlaufseite 3I entgegengesetzten
Seite 32 nach außen abgesetzten ringförmigen Lagerkörper 33, bei welchem eine radiale
Einfräsung 34 von innen her vorgesehen ist. Bei dem ringförmigen Lagerkörper nach
Abb. 4, der in der Grundform dem nach Abb. 2 entspricht, wird der Lagerring 35 in
radialer Richtung von beiden Seiten durch die Kragen 36, 37 des ringförmigen Lagerkörpers
38 gehalten. Während jedoch bei den vorhergehend beschriebenen Lagerkörpern die
Ölzufuhr von innen her erfolgt, wird in dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 das
Schmier-Öl durch die Leitung 39 von außen her zugeführt, wobei die Leitung 39 in
eine Bohrung des Kragens 36 eingesetzt ist. Nach Abb. 5 weist der ringförmige Lagerkörper
40 im spitzen Winkel zum Lagerradius verlaufende Eindrehungen 4I, 42 auf. Die besprochenen
Ausführungsbeispiele beweisen, daß es auf Grund der Erfindung möglich ist, axial
beanspruchte, ringförmige Lagerkörper für jede gewünschte Beanspruchung und alle
erforderlichen Zwecke herzustellen.
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Im folgenden werden einige Beispiele von radial beanspruchten, ringförmigen
Lagerkörpern erläutert. Der ringförmige Lagerkörper nach Abb. 6 besteht aus einem
einfachen Drehkörper, der axiale Eindrehungen 44 und 45 besitzt. Der die nicht dargestellte
Welle umschließende Innenring 46 kann sich den Taumelbewegungen der Welle anpassen,
wobei der Außenring 47, welcher fest im Gehäuse angeordnet ist, in Ruhe bleibt.
Im Gegensatz zur kugeligen Lagerung oder der Lagerung mittels einer im schwachen
Steg gehaltenen Nabe kann die Welle bei einem gemäß der Erfindung gestalteten ringförmigen
Lagerkörper beliebig taumeln. Dabei braucht der Taumelmittelpunkt nicht in der Querachse
des Lagerkörpers zu liegen, da die in axialer Richtung von verschiedenen Seiten
in dem Lagerkörper angebrachten Eindrehungen eine gewisse Nachgiebigkeit in radialer
Richtung gewährleisten. Der ringförmige Lagerkörper gemäß Abb. 6 vermag also zwei
Bewegungen der Welle auszugleichen, nämlich reine Taumelbewegungen und Bewegungen
in radialer Richtung. Die Abb. 7 und 8 zeigen ringförmige Lagerkörper mit im spitzen
Winkel zur Lagerachse verlaufenden Eindrehungen 48, 49 bzw. 5o, 5I. Die Eindrehungen
können, um dem ringförmigen Lagerkörper jede gewünschte Elastizität zu geben, auch
noch anders geformt sein. Die Ölzufuhr kann von innen, d. h. durch die hohle Welle
erfolgen oder aber von außen durch den Stützkörper. In Abb. 9 ist der ringförmige
Lagerkörper mit einer radial von außen angebrachten Bohrung 52 versehen. Der innere
Ring 53 ist mit einem Gewinde 54 versehen, in welches das Ölzuführungsrohr 55 eingeschraubt
ist. Das Ölzuführungsrohr kann auch, wie in Abb. Io, mit dem einen Ring des ringförmigen
Lagerkörpers verlötet bzw. verschweißt, mit dem anderen Ring dagegen nur leicht
verstemmt sein. Kommen höhere Öldrücke in Frage, so wird das Ölzuführungsrohr gegenüber
dem äußeren Ring 57 des Lagerkörpers mit einer Dichtung versehen. Je größer der
Öldruck wird, desto größer wird der Druck, mit dem die Dichtung zwischen das Rohr
und den äußeren Ring gepreßt wird. Die Ölzuleitung erfolgt in diesem Fall durch
eine axiale Bohrung 58 der Gehäusewand.
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Durch die in axialer Richtung von verschiedenen Seiten her in dem
Lager angebrachten Eindrehungen können bei den beschriebenen ringförmigen Lagerkörpern
Wärmespannungen aufgenommen werden, ohne daß der Wärmefluß zwischen Innenring und
Außenring des ringförmigen Lagerkörpers und der Stützwand des Gehäuses unterbrochen
ist.
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Gemäß Abb. II ist der radial beanspruchte ringförmige Lagerkörper
6o so ausgebildet, daß er zugleich einen Axialschub aufzunehmen vermag. Zu diesem
Zweck ist der Lagerkörper in axialer Richtung mit je einem Bund 6I bzw. 62 versehen.
Ist nur ein Axialschub von einer Seite her aufzunehmen, so wird nur ein Bund an
dem Lagerkörper angebracht. Die Bunde 6I bzw. 62 sind mit von der Lauffläche 63
bzw. 64 ausgehenden, schräg verlaufenden Einstichen 65 versehen. Um ein Abfließen
des Schmieröls nach außen zu verhindern, sind auf die Bunde 6I, 62 Ölleitringe 66
bzw. 67 aufgeschoben. In Abb. I2 ist der Ölleitring 66 fortgelassen. Die Erfindung
besteht sodann im gleichzeitigen Einbau mindestens eines derartigen ringförmigen
Lagerkörpers mit axial verlaufenden spaltartigen Einschnitten und mindestens eines
solchen mit radialen spaltartigen Einschnitten.
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Der ringförmige Lagerkörper kann als ganzer Ring oder z. B. zweiteilig
ausgeführt werden.