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Führungslager Die Erfindung betrifft ein Führungslager für zwei relativ
zueinander in einer geraden Richtung geführt verschiebbare Teile, insbesondere für
die verdrehfeste und axial verschiebbare Anordnung einer nase - beispielsweise sines
Turbinenrades einer hydraulischen Kupplung auf einer Welle.
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Es tritt häufig das Problem auf, zwei Teile gegeneinander geradlinig
verschiebbar zu führen, zueinan diése Teil-e zugleich in einer anderen Richtung
relativ zueinander verschiebba-r sein sollen. Dabei kann es sich um lediglich in
einem Seitenbereich benachbarts Teile handeln, insbesondere aber auch um solche,
die einer gemeinsamen Drehachse bildungen, drei sind.
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Gelöst wurde das Problem bislang mit Ausbildungen, die eine gleitende
Reibung hervorrufen, bei-spielsweise-S-chwalbenschwanzführungen, Nut-Feder-Verbindungen
und dergleichen.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Führungslager der eingangs
genannten Art zur Verfügung gestellt werden, das eine besonders Leicht g3ngige Verschiebbarkeit
der Teile gegeneinander gewährleistet.
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Dies wird erfindungsgemäs dadurch erreicht, daB zwischen den Verschiebeflächen
beider Teile in einer oder mehreren in Verschieberichtung verlaufenden Führungsbahnen
Kugeln angeordnet sind, die über entsprechend eine oder mehrere Rückfuhrungen in
geschlossenem Umlauf geführt sind.
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Das erfindungsgemäße Führungslager ermöglicht damit ein Abrollen der
gegeneinandr gradlinig zu verschiebenden Teile, wodurch die angestrebte Leichtgängigkeit
gegeben ist und darüberhinaus eine Führung mit geringem Wartungsaufwand und langer
Lebensdauer erhalten werden kann.
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Die Ausbildung der Rückführung für die Kugeln vom Ende der Führungsbahn
zu deren Anfang wird vielfach von den konstruktiven Möglichkeiten abhängen, die
durch die gegeneinander zu verschiebenden Teile gegeben sind. So ist es grundsätzlich
möglich, die Rückführung außerhalb der Verschiebeflächen, bei einer Platte beispielsweise
an deren der Verschiebefläche abgewandten Seite, vorzusehen. Insbesondere in solcilen
Fallen kann es erforderlich sein, die Rückführung in einem oder mehreren gesondert
dafür vorzusehenden Bauteilen bereitzustellen.
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In bevorzugter Ausführung bestehen die Rückführungan jeweils aus zwei
Umleitkanälen und eine'n Rückführkanal, wobei der Ruckführkanal ebenfalls zwischen
den Verschiebeflächen der beiden Teile verlaufend ausgebildet ist. Insbesondere
aus herstellungs-| technischen Gründen werden dabei vorzugsweise die Rückfuhrkanäl
parallel zu den Führungsbahnen verlaufend ausgebildet.
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Handelt es sich bei den geradlinig gegeneinander zu verschiebenden
Teilen um ein Teil mit einer zylinderförmigen Mantelfläche, welches von einem anderen
mit einer nabenförmigen Ausbildung umgriffen wird, so wird man für die angestrebte
leichtgängige Verschiebbarkeit unter rollender Reibung wenigstens
zwei»
vorzugsweise aber drei oder mehr Führungsbahnen über den Umfang verteilt vorsehen.
Die die Führungsbahnen mit den jeweils zugeordneten Rückführkanälen verbindenden
Umleitkanäle befinden sich grundsätzlich ausschließlich in dem Teil, an dem das
Führungslager insoweit ortsfest vorhanden sein soll.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen
Ausführungsbeispieles nachfolgend naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt
durch ein AusfGhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgerüsteten hydraulischen
und Reibungs-Kupplungi Fig. 2 eine Prinzip-Darstellung eines Ausfuhv,pngsbeispieles
des Führungslagers für die verclrehfeste und axial verschiebbare Lagerung eines
der Kupplungsteile an einer Welle.
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An der Antriebswelle 1 ist fest ein Gehäuse 2 angeordnet, das zugleich
ein Kupplungsteil für eine kombinierte hydraulische und Reibungs-Kupplung bildet.
Hinsichtlich der hydraulischen Kupplung bildet dieser Kupplungsteil das sogenannte
Pumpenrad.
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In dieses gehäuseförmige eine Kupplungsteil 2 ist ein weiteres Kupplungsteil
3 eingelagert, das auf der Abtriebswelle 4 verdrehfest und axial verschiebbar gelagert
ist. Auf die hier getroffene Ausführung des Führungslagers wird später noch eingegangen.
Das Kupplungsteil 3 bildet hinsichtlich dar hydrau schen Kupplung das sogenannte
Turbinenrad. Beide Kupplungen bilden zwischen sich den Arbeitsraum 5 der hydraulischen
Kupplung:.
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Im Randbereich des Kupplungsteiles 3 ist ein kreisringförmiger Vorsprung
6 mit einem doppelkonusförmigen Querschnitt ausgebildet, der in eine entsprechende
ringförmige Ausnshmung mit doppelkonusförmigem Querschnitt eingreift, die in einem
an dem Kupplungsteil 2 axial federnd gelagerten Ringelement 7 ausgebildet ist. 6
und 7 bilden die Reibungs-Kupplung der Vorrichtung.
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flas Kupplungsteil 3 ist gegen die Kraft einer Feder 8 in die Reibkupplungslage
hinein verschiebbar, die zwischen einem stirnseitigen Abschluß der Nabe 9 des Kupplungsteiles
2 und -dem diesem zugewandten stirnseititen Ende der Nabe 10 des Kupplungsteiles
3 eingesetzt ist.
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An der der Reibungs-Kupplung abgewandten Seite ist im Randbereich
des Kupplungsteiles 3 eine kreisringförmige Aussparung mit einer radialen Fläche
12 vorgesehen, in welche ein Gleitdruckring 13 eingesetzt ist. Die eine axiale Stirnseite
dieses Gleitringes 13 liegt an der kreisringförmigen Fläche 12 des Kupplungsteiles
3 an, während die entgegengesetzte axiale Fläche zusammen mit einem Seitenwandbereich
des gehäusefärmigen Kupplungsteiles 2 einen Raum für die Aufnahme der Fliehgewichte
14 bildet, der sich in radialer Richtung verengt. Im vorliegenden Beispiel ist die
Verengung dadurch herbeigeführt, daß der ehtsprechende Wandbereich des Kupplungsteiles
2 in radialer Richtung gesehen auf die Radialebene zu geneigt verläuft, in der der
Gleitdruckring 13 liegt. Natürlich könnte auch der Gluitdruckring 13 eine entsprechende
Neigung aufweisen. An detn geneigten -Seitenbereich des Kupplungsteiles 2 sind radial
Führungsstege 15 vorgesehen, an welchen ein Teil kleineren Durchmessers des rollenförmigen
Fliehgewichtes 14 angreift, während ein Teil größeren Durchmessers diese Rollkörpers
14 entlang der den Führungsstegen 15 zugewandten Fläche des Gleitdrückringes 13
abrollt.
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Der Gleitdruckring 13 ist mit Hilfe einer radial vorstehenden Nase
16 in einer axialen Nut i7 des Kupplungeteiles 2 verdrehfest zu diesem und axial
verschiebbar gehalten.
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Wird die Welle 1 angetrieben, so dreht sich das Kupplungsteil 2 entsprechend.
Aufgrund der hydraulischen Kupplung wird daC Kupplungsteil 3 in Richtung auf die
Einnahme der von der Antriebswelle 1~vorgegebenen Geschwindigkeit beschleunigt.
Aufgrund
der auf sie ausgeübten Fliehkraft verschieben sich die
Fliehgewichte 14 radial nach außen, wodurch das Kupplungsteil 3 entgegen der Kraft
der Feder 8 in den Schließzustand mit dem Kupplungsteil 2 verschoben wird. Man hat
es in bestimmtem Umfange in der Hand, zu bestimmen, bis zu welcher Größenordnung
das Kupplungsteil 3 bereits durch die hydraulische Kupplung in Richtung der Drehzahl
der Antriebswelle 1 beschleunigt worden ist, bevor die Reibungskupplung 6, 7 in
Aktion tritt. Bei radialer Führung der Fliehgewichte 14 durch das der Ant,riebswelle
zugeordnete Kupplungsteil kann man den Reibschluß bereits in Aktion treten lassen,
weit bevor das Kupplungsteil 3 die Drehzahl des Kupplungsteils 2 aufgrund der Wirkung
der hydraulischen Kupplung erreicht hat. Will man dies gerade verhindern, so kann
man die Fliehgewichte 14 dem abtriebsseitigen Kupplung teil 3 zuordnen sie treten
dann erst in Aktion, wenn das ,Kupplungsteil 3 weitgehend die Drehzahl des angetriebenen
Kupplungsteiles 2 aufweist. Im übrigen sind die Fliehgewichte 14 dazu da, bei Abbremsungen
ein Lösen der Kupplung zu bewirken.
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Im vorliegenden Falle wird eine sehr geringe Reibung zwischen der
Fläche 12 des Kupplungsteiles 3 und der benachbarten Kreisringfläche des Gleitdruckringes
13 dadurch sichergestellt, daß durch entsprechenden Anschluß des Raumes zwischen
den Flachen über einen Kanal 18 an den Arbeitsraum 5 der hydraulischen Kupplung
ein Schmierfilm bzw. ein Druckpolster zwischen diesen Flachen gewährleistet ist.
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Die angestrebte Empfindlichkeit der Vorrichtung verlangt, daß sich
das Kupplungsteil 3, das verdrehfest an der Abtriebswelle 4 gehalten sein muB, in
axialer Richtung m&glichst leicht we,rschieben läßt. Das dazu vorgesehene Führungslager
umfaßt bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel 3 gleichmäßig über den Umfang
verteilt angeordnete axiels Führungsbahnen 19, denen jeweils drei parallel dazu
verlaufende Rückführkanäle 20 zwgeordnet sind. Jeweils eine Führungsbahn 19 ist
mit dem ifrr zugeordneten Ruckführkanal 20 an'beiden Enden mit Hilfe von Umleitkanälen
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zu einem geschlossenen Umlauf für die Kugeln 22 verbunden. Die Führungsbahnen 19
und die Führungskanäle 20 sind jeweils etwa über ihren halben Querschnitt in die
Welle 4 einerseits und in die Nabe 10 andererseits eingearbeitet. Dabei ist die
radiale Abmessung der Führungsbahnen 19 etwas kleiner gehalten, so daß die jeweils
in den Führungsbahnen befindlichen Kugeln 22 die Nabe gegenüber der Welle abstützen,
während die radial größer als der Kugeldurchmesser ausgebildeten Rückführkanäle
keinen gleichzeitigen radialen Angriff einer Kugel an der Welle und an der Nabe
erlauben'. Dies ist schematisch insbesonderte aus Fig. 2 erkennbar, Während die
dargestellten Kugeln 22 in den Führungsbahnen 19 ohne Luftspalt an der Nabe und
an der Welle anliegen , ist symbolisch zwischen den Kugeln 22 und den in der Nabe
10 eingearbeiteten Hälften der Rückführkanäle 20 ein Luftspalt freigelassen. Die
Umleitkanäle verlaufen ausschließlich im Bereich der Welle 4, was ebenfalls insbesondere
aus Fig. 2 ersichtlich ist. Darnit bleibt das Führungslager insoweit "ortsfest"
an der Welle 4, während die axiale Verschiebbarkeit der Nabe 10 von 'ihrer Abmessung
bzw. der Länge der in ihr ausgebildeten Hälften der Führungsbahnen und Rückführkanäle
abhängt.
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Uas Kupplungsteil 3 gleitet demnach bei axialer Verschiebung nur über'die
Berührungspunkte der in den Führungsbahnen befindlichen Kugeln in' rollender Reibung
an der-Welle 4 angreifend an dieser entlang. Da die Kugeln zwischen den Verschiebeflächen
hier die äußere Oberfläche der Welle und die innere Oberfläche der Nabe, in den
Führungsbahnen in axialer Ausrichtung gehalten angeordnet sind, kann die Nabe gegenüber
der Welle keine Drehbewegung ausführen. Dies verhindern die in den Führungsbahnen
ge haltenen Kugeln insoweit durch Anlage an den Seitenbereichen 'der jeweils zur
Hälfte in der Nabe und in der Welle ausgebildeter Führungsbahnen.
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Die auf diese Weise gewonnene Vorrichtung arbeitet insgesamt sehr
empfindlich und mit geringstem Verschleiß.