DE2815009A1

DE2815009A1 - Spiralrillenkalottenlager

Info

Publication number: DE2815009A1
Application number: DE19782815009
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Herbert; Klaus Ing Grad Pimiskern
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB2018911A; DE2815009C2; JPS54134241A; NL7900815A; US4220379A; GB2018911B

Description

DORNIER SYSTEM
G. m. b. Ή.

7990 Friedrichshafen

Reg. S 313.
Spiralrillenkalottenlager

Die Erfindung betrifft ein Spiralrillenkalottenlager für eine in einer Drehrichtung laufende Welle, bestehend aus einem feststehenden Lagerteil mit halbkugelpfannenförmiger Gleitfläche und einem Lagerteil der Welle mit kugelförmiger Gleitfläche und in dieser angeordnete Spiralrillen, die ein Schmiermittel zwischen die Gleitflächen fördern.

Ein Spiralrillenkalottenlager dieser Art ist aus der DE-PS 1 235 680 bekannt. Das Lager nimmt im wesentlichen Axialkräfte auf, während es in geringem Maße Radialkräfte übertragen kann, maximal bis zum Betrag der Axialkraft. Bei.Schnellaufenden Maschinen ist es notwendig, wegen auftretender Unwuchten bei geringer Verlustleistung eine möglichst hohe radiale Tragkraft zu erreichen, so dass Maßnahmen zur Verbesserung des Verhältnisses Radiallast/Axiallast erforderlich sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Grundmuster auf der Kugel des einen Lagerteils einen Umschlingungswinkel von mehr als 180° einnimmt und die halbkugelförmige Gleitfläche der Kugelpfanne voll ausgenützt wird. In Fig. 5 der. DE-PS 1 235

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ist angedeutet, dass sich an ein halbkugeliges Lagerteil ein zylindrisches Lagerteil anschliessen kann, welches mit einem ebensolchen Büchsenteil gepaart werden könnte. Dadurch liesse sich zwar die radiale Tragkraft des Lagers verbessern, jedoch könnte das Lager keine Nutationsbewegungen und Schrägstellungen der Welle mehr vertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spiralrillenkalottenlager zu schaffen, mit dem hohe Radiallasten aufgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass am halbkugelförmigen Lagerteil ein weiteres Lagerteil mit kugelsegmentförmiger Gleitfläche zentriert ist und die mit Spiralrillen versehene kugelförmige Gleitfläche bis in Nähe der Welle umgibt und dass beide Lagerteile in eine Hülse eingepasst sind. Erfindungsgemäss ist es vorteilhaft, wenn eine Kugel die beiden feststehenden Lagerteile zentriert.

Bei der erfindungsgemässen Gestaltung des Lagers kann das Verhältnis Radiallast/Axiallast hohe Werte annehmen und im Sonderfall ist zum Betrieb des Spiralrillenkalottenlagers keine Axiallast erforderlich oder auch ein Betrieb bei axialer Entlastung möglich.

Besondere Schwierigkeiten liegen nun in der seriengerechten Herstellung der aus zwei Lagerhalbschalen bestehenden Kalotte,

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da die effektiven Schmierspalte beim Spiralrillenlager nur ca. 1 -2 Jt,m betragen und speziell an der Fügestelle hohe Genauigkeit erforderlich ist. Der Erfindung liegt deshalb insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für Spiralrillenkalottenlager anzugeben, bei dem sichergestellt ist, dass die beiden kugelpfannenförmigen Lagerteile im Bereich ihrer Fuge nur einen Absatz aufweisen, der kleiner ist als der effektive Schmierspalt. Dies erfordert ein Herstellungsverfahren, das eine genaue Zentrierung zwischen beiden Lagerteilen gewährleistet, wie sie mit den bisher üblichen Mitteln nicht erreicht wird.

Diese Hauptaufgabe der Erfindung wird gelöst durch folgende

Verfahrensschritte, wobei zunächst in das halbkugelpfannenförmige Lagerteil mittels einer Kugel eine Gleitfläche in bekannter Weise eingeprägt wird und dann das andere Lagerteil, das später das obere Lagerteil bildet, mit einer Kugel geprägt wird, dass beide aus Kupfer-Beryllium bestehenden Lagerteile mit einer aushärtbaren Nickellegierung beschichtet werden, dass in die äquatoriale Wandung des ersten Lagerteils eine Kugel geringen Durchmessers eingeprägt wird, dass beide Lagerteile in einem Werkzeug gemeinsam kalibriert und ausgelagert werden und dass anschliessend beide Lagerteile zusammen mit dem rotierenden Lagerteil mit kugelförmiger Gleitfläche in eine Hülse mit konischem Mantel eingepresst werden.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemässes

Spiralrillenkalottenlager,
Fig. 2 eine Prinzipskizze über die Hauptschwierigkeiten bei der Herstellung des Spiralrillenkalottenlagers, und

Fig. 3-7 Verfahrensschritte bei der Herstellung des erfindungsgemässen Spiralrillenkalottenlagers.

Fig. 1 zeigt ein Spiralrillenkalottenlager 2 in Schnittansicht, das aus einem Lagerteil 4 mit kugelpfannenförmiger Gleitfläche 6 als Lagerunterteil und einem Lageroberteil 8 mit ebenfalls kugelpfannenförmiger Gleitfläche 10 besteht. Im Lager befindet sich eine Kugel 12, die an ihrer Oberfläche mit Spiralrillen 14 (Fig. 7) versehen ist. An die Kugel 12 ist eine Welle 16 mittels Elektronenstrahlschweissung angeschweisst und durchstösst Lageroberteil 8 durch eine Bohrung 17. Zwischen Lagerunterteil 4 und Lageroberteil 8 befindet sich zur Zentrierung der beiden Lagerteile eine Kugel 20.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht die besondere Problematik des Gegenstands der Erfindung darin, Lagerteil 4 und Lagerteil 8 so aneinander zu zentrieren, dass der Absatz 22 an der

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Fuge 24 möglichst gering wird. Er muss in jedem Fall wesentlich kleiner sein als der effektive Schmierspalt, der bei Spiralrillenlagern ca. 1 - 2 /-tm beträgt. Ist der Absatz grosser, so weist der Schmierspalt keine gleichmässige Stärke mehr auf und es kann zu Abrieb und Verschleiss kommen; ganz abgesehen davon wird die radiale Tragfähigkeit des Lagers erheblich vermindert .

Zur Erzielung eines optimalen Schmierspalts werden bei der Herstellung des Spiralrillenkalottenlagers folgende Verfahrensschritte angewandt:

Zunächst wird in bekannter Weise (Fig. 3) das Kalottenunterteil 4 vorgepresst, wobei eine Kugel 26, die'eine Wälzlagerkugel sein kann oder ein kugelförmig angeschliffener Stift, mittels eines Stempels 28 in das Kalottenunterteil 4 eingeprägt wird. Der Prägevorgang erfolgt in einer Büchse 30 und es wird ein Gegenhalter 32 verwendet.

In gleicher Weise wird, wie in Fig. 4 dargestellt, das Kalottenoberteil 8, das bereits die Bohrung 17 aufweist, mit einer Kugel 26 gepresst.

Daran anschliessend werden Kalottenoberteil und Kalottenunterteil mit einer aushärtbaren Nickelschicht beschichtet. Nachdem das Kalottenunterteil 4 beschichtet ist, wird die Kugel 20 von etwa 1 mm Durchmesser in die Oberfläche 34 (Fig. 1) eingeprägt. Nachfolgend werden Kalottenoberteil und -unterteil

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gemeinsam in einem Werkzeug 35 kalibriert (Fig« 5} und ausgelagert. Es folgt nun eine Vermessung des Kalottenoberteils und des Kalottenunterteils mit einsin. Kessgerät, das unter der Bezeichnung "Rotary Talysurf" bekannt ist. Der Messvorgang ist in Fig. 6 dargestellt* wobei ein Messtaster 36 den Absatz 22 zwischen Kalottenunterteil 4 und Kalottenoberteil 8 vermisst. Im einzelnen werden der übergang zwischen Kalottenoberteil und Kalottenunterteil, der Durchmesser am Äquator und die Rundheit am Äquator gemessen.

Parallel zu den beschriebenen Arbeitsvorgängen wird eine Kalottenhüise 38 gepresst,, die in Fig. 7 gezeigt ist. Diese Hülse ist ebenfalls mit einer aushärtbaren Nickelschicht beschichtet. Zusammen mit einer Laufnadel 12, 16 werden nun Kalottenoberteil und -unterteil in die Hülse 38 eingepresst und versteiüffit, wobei nachfolgend mit Hilfe der Lauf nadel das Lagerspiel vermessen xverden kann.

Fig. 7 zeigt auch ein Einbaubeispiel für ein vollständiges Spiralrillenkalottenlager. Die Hülse 38 ist an ihrem Mantel 40 konisch geformt und kann so leicht in eine mit konischem Mantel versehene Aufnahme 42 eingepasst werden, wobei die Befestigung bei Axialbelastung in einer Richtung lediglich über den Konus erfolgt und keine besonderen Gewindeteile erforderlich sind.

Die Besonderheit beim Herstellungsverfahren wird nachfolgend noch einmal erläutert:

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Lagerunterteil 4 und Lageroberteil 8 werden gemeinsam in einem Werkzeug 35 (Fig. 5) zusammen mit einer Kugel 27 kalibriert. Dadurch wird eine Beziehung zwischen beiden Kalotten 6, 1O und beiden Mantelflächen 1, 11 hergestellt. Dieser Bezug
(durchlaufende Mantellinie 7, 11) ist nur vorhanden, wenn
die Stellung zwischen Kalottenunterteil 4 und Kalottenoberteil 8 gegeneinander verdrehsicher ist. Dies wird durch die Kugel 20 erreicht.

30. März 1978 PaL/Ht.

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Claims

DORNIER SYSTEM
G. m. b. Ή.

Friedrichshafen

Reg. S 313
Patentansprüche

1.JSpiralrillenkalottenlager für eine in einer Drehrichtung laufende Welle bestehend aus einem feststehenden Lagerteil mit halbkugelpfannenförmiger Gleitfläche und einem Lagerteil der Welle mit kugelförmiger Gleitfläche und in dieser angeordnete Spiralrillen, die ein Schmiermittel zwischen die Gleitflächen fördern, dadurch gekennzeichnet, dass am halbkugelförmigen Lagerteil (4) ein weiteres Lagerteil (8) mit Gleitflächen (10) zentriert ist, das die kugelförmige Gleitfläche (12) bis in Nähe der Welle (16) umgibt und dass beide Lagerteile (4, 8) in eine Hülse (38) eingepasst sind.

2. Spiralrillenkalottenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kugel (20) die beiden Lagerteile (4, 8) zentriert.

3. Verfahren zur Herstellung eines Spiralrillenkalottenlagers nach Ansprüchen 1-2, wobei zunächsiⁿdas halbkugelpfannenförmige Lagerteil mittels einer Kugel eine Gleitfläche eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Lagerteil (8) mit einer Kugel geprägt wird, dass beide Lagerteile (4, 8) mit einer Nickelschicht beschichtet werden, dass in die äquatoriale Wandung des ersten Lager-

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teils (4) eine Kugel (20) geringen Durchmessers eingeprägt wird, dass beide Lagerteile. (4, 8) gemeinsam mittels einer in den Gleitflächen (6, 10) befindlichen Kugel (13) in einem die Mantelflächen (7, 11) der Lagerteile (4_r 8) berührenden Werkzeug (35) kalibriert werden und nachfolgend ^au5jelagert werden, und dass anschliessend beide Lagerteile (4, 8) zusammen mit dem Lagerteil (12) mit kugelförmiger Gleitfläche in eine Hülse (38) mit konischem Mantel (40) eingepresst werden.

30. März 1978
PaL/Ht.

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