-
Ein- oder mehrreihiges Wälzlager Die Erfindung bezieht sich auf ein
ein- oder mehrreihiges Wälzlager, dessen beide Tragringe abgestützt sind auf der
gleichen oder unterschiedlichen Anzahl von in abwechselnder Reihenfolge in ein und
demselben Ring angeordneten Kugeln und Zylinderrollen.
-
Es sind Drahtkugellager und Drahtrollenlager bekannt. Drahtkugellager
sind aber nicht für hohe Drehzahlen geeignet, weil die Kugellaufbahnen zur Drehachse
der Kugeln bei allen Bauformen geneigt sind und, demzufolge :eine Gleitreibung bzw.
T-lischreibung auftritt, die bei hohen Drehzahlen eine unzulässige Lagererwärmung
:erzeugen.
-
Gegenstand der Erfindung ist, ein Drahtkugelrollenlage,r zu schaffen,
bei welchem die Ra;dialkräfte von einem spielfrei einstellbaren Dra'htrollenlager
und die Axialkräfte von einem Drahtkugellager aufgenommen werden, derart, daß Axialkräfte
erst abgestützt werden, wenn eine geringe axiale Verschiebung des inneren zum äußeren
Lagerring in Richtung der auftretenden Axialkräfte eingetreten ist. Zu diesem Zweck
kennzeichnet sich das neue Wälzlager durch die Kombination von den radialen Druck
aufnehmenden Flachdrahtringen und den axialen Druck aufnehmenden Runddrahtringen
od. dgl., die so ausgebildet und angeordnet sind, daß der Axialdruck von zwei diagonal
gegenüberliegenden Drähten gleitreibungsfrei aufgenommen wird, während die zwischenliegenden,
diagonal gegenüberliegenden Randdrähte vom Axialdruck entlastet werden und die Drehachse
der Kugeln bezeichnen.
-
Durch geeignete Mittel läßt sich dabei das Drahtrollenlager spielfrei
einstellen und nachstellen. Bei diesem Anstellen des Dra`htrollenlagers können gleichzeitig
auch die vorgeschliffenen Laufbahnen für die Kugeln nachgewalzt werden. Werden dazu
um 0,1 mm größere Kugeln benutzt, als solche später verwendet werden, so wird erreicht,
daß das Drahtkugellager bei der Einwirkung von Radialkräften entlastet bleibt und
diese Radialkräfte nur vom Drahtrollenlager aufgenommen werden.
-
Treten dagegen Axialkräfte auf, so werden solche Kräfte von. den jeweils
sich diagonal gegenüberliegenden Drähten aufgenommen, wobei sich die Kugeln um eine
um etwa 45° zur Druckrichtung geneigte Drehachse drehen, also ohne den bei den bekannten
Drahtkugellagern auftretenden Gleitreibungsanteil. Wenn es dabei ab und zu zu einer
Berührung der Kugeln an den in Richtung der Kugeldrehachse liegenden Drähten kommt,
so ist das unschädlich, weil zwischen diesen Drähten infolge des vorerwähnten Spiels
von 0,1 mm keine Belastung zwischen Kugeln und Drähten vorliegt. Um den Betrag von
0,1 mm kann sich der Außenring gegenüber dem Innenring in axialer Richtung verschieben,
und zwar jeweils in Abhängigkeit von. der Richtung der Axiallast. Diese geringe
Bewegung kann sich auf das Drahtrollenlager nicht schädlich auswirken.
-
Es können aber auch beim Anstellen des Drahtrollenl.agers die für
das Drahtkugellager bestimmten Kugeln eingelegt und diese zum gleichzeitigen Nachwalzen
der Kugellaufbahnen auf den Runddrähten benutzt werden.. In diesem Zustand ist dann
das Drahtkugellager an der Abstützung von Radialkräften beteiligt und kann zudem
Axial- und Kippkräfte aufnehmen. Die Drehachse der Kugeln ist aber dabei nicht mehr
geneigt, sondern liegt parallel der Lagerdrehachse.
-
Den Vorzug im Sinne der Erfindung bat die erstgenannte 'ethode, weil
sich damit hohe Anforderungen an die Drehzahl der Lagerung erfüllen lassen, denn
bei beiden Wälzkörpern findet praktisch ein reines Abrollen ohne Gleitreibungsanteil
statt.
-
Dadurch, daß sowohl die Kugeln und auch die Zylinderrollen in einem
Kranz untergebracht sind und durch einen Käfig auf Abstand gehalten werden, ergibt
sich eine platzsparende Anordnung.
-
Die Anzahl der in einem Drahtkugelro-llenlager untergebrachten Zylinderrollen
und Kugeln kann man der Belastung entsprechend wählen. Es können- beispielsweise
also 50 °/a Zylinderrollen und 50 % Kugeln, aber auch 75'°/o Zylinderrollen und
2511/9 Kugeln untergebracht werden.
-
Das erfindungsgemäße Drahtku-gelrollenlager kann sowohl als loses
Bauelement als auch in Verbindung mit einer Drehverbindung Anwendung finden.
-
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in .der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch :eine Drehverbindung mit einem
Drahtkugelrollenlager gemäß der Erfindung, Fi:g.2 eine Teilansicht des die Kugeln
und; die Zylinderrollen aufnehmenden Käfigs,
Fig. 3 einen Längsschnitt
durch den die Kugeln und die Rollen aufnehmenden Käfig entsprechend den Fig. 1 und
2 (die Laufflächen auf den Drähten sind schwarz ausgezogen), Fig. 4 einen Teilquerschnitt
durch ein Drahtkugelrollenlager gemäß der Erfindung, in welchem die Flachdrahtringe
der Laufbahn für die Zylinderrollen durch angeflachte Runddrähte ersetzt sind, Fig.
5 einen Querschnitt durch eine Drehverbindung mit einem Kugelrollenlager mit kleineren,
aber längeren Rollen, Fig.6 eine Teilansicht des die Kugeln und die Zylinderrollen
nach Fig. 5 aufnehmenden Käfigs, Fig.7 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform
entsprechend Fig. 1, Fig. 8 ,einen Querschnitt durch eine Drehverbindung mit zwei
nebeneinander angeordneten Kugelrollenlagern, Fig. 9 einen Querschnitt durch eine
Drehverbindung mit einem Drahtkugelrollenlager für einseitige Axiallasten.
-
In den Figuren sind die Kugeln mit 1 und die Rollen mit 2 bezeichnet.
Sowohl die Kugeln 1 als auch die Rollen 2 werden durch einen Käfigring 3, der auch
aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt sein kann, voneinander in Abstand gehalten.
-
Der Käfig erhält zu diesem Zweck zylindrische Bohrungen 4 in radialer
Richtung zur Aufnahme der Kugeln 1 und erhält ferner Einfräsungen 5 in axialer Richtung
zur Aufnahme der Rollen 2.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich der Käfigrin.g 3 aus
zwei spiegelbildlichen Teilen 31 und 32 zusammen. Beide Hälften werden durch zwischen
den Kugeln und Rallen eingesetzten Bolzen 33 zusammengehalten.
-
Die Kugeln 1 laufen auf Federstahldrähten 6 oder Fassonstahldrähten,
während die Rollen über Flachdrahtringen 7 oder Halbringen laufen bzw. abrollen.
An Stelle der Flachstahlringe können auch eine Anzahl kreisförmiger, nebeneinanderliegender,
mit beiderseits angeschliffenen Flächen versehener Rund-oder Fassondrähte verwendet
werden. Die Drahtringe 6 für die Kugeln 1 und die Flachdrahtringe 7 für die Rollen
2 sind vorzugsweise in Ausnehmungen des äußeren Tragringes 8 und in Ausnehmungen
des inneren Tragringes 9 untergebracht.
-
Die Herstellung einer solchen Drehverbindung mit den neuen Kugelrollenlagern
kann vorzugsweise erfolgen, indem der äußere Tragring 8 als einstückiger Ring gefertigt
wird, dann geglüht wird, dann auf den äußeren Umfang in Umfangrichtung mit einander
gegenüberliegenden Einfräsungen für Verbindungsschrauben 10 versehen wird, dann
nach Sicherung der Lage der beiden zu trennenden Ringhälften zueinander mittels
Stifte 11 zwischen den Einfräsungen quer in zwei Hälften getrennt wird. Mittels
der Schrauben 10 wird die Lagergängigkeit eingestellt, nachdem die Drahtringe 6
und 7, der Käfig 3 sowie die Kugeln 1 und Zylinderrollen 2 eingebracht sind. Nachdem
der Zwischenraum zwischen den Trennflächen gemessen ist und entsprechend starke
Beilagen eingelegt sind, werden die Ringhälften erneut verschraubt.
-
Der Vorzug eines solchen neuen Lagers besteht darin, daß das Drahtkugellager
bei der Einwirkung von Rasialkräften nahezu entlastet wird, indem beim Anstellen
des Drahtrollenlagers auf Spielfreiheit durch Anziehen der Anstellschrauben 10 gleichzeitig
das Einwalzen der Kugellaufbahnen auf den Drähten - mit vorgeschliffener Laufbahn
- durchgeführt wird, und zwar mit um eine Kleinigkeit größeren Kugeln. Werden nach
diesem Einwalzvorgang die für das Lager bestimmten - etwas kleineren - Kugeln eingebracht,
so ist das Drahtrollenlager spielfrei und erforderlichenfalls vorgespannt, das Drahtkugellager
aber ohne Vorspannung.
-
Das Drahtkugellager ist also keiner radialen Beanspruchung mehr ausgesetzt,
so daß sich die Kugeln bei einer axialen Beanspruchung in Richtung des Pfeiles 13
um die Drehachse 6" bis 63 oder, wenn die Beanspruchung von der anderen Seite erfolgt,
um die entsprechende Drehachse 61 bis 64 bewegen, also. ohne den bei den bekannten
Drahtkugellagern auftretenden Gleitreibungsteil. Dabei ist eine zeitweise auftretende
Berührung der Kugeln an den Drähten 6 2 und 63 und eine damit verbundene
Störung der Kugeldrehbewegung um die Drehachse 62 bis 63 unschädlich, weil bei dieser
Beanspruchung des Lagers zwischen den Drähten 62 und 63 infolge des Spieles keine
Kräfte auftreten können.
-
Durch das bekannte Einwalzen können höchstens Laufbahnenbreiten bis
zu einem Drittel der Drahtstärke erzielt werden, da bei weiterem Auswalzen an den
Laufbahnrändern ein schädlicher Grat entstehen würde.
-
Ein wesentlich vorteilhafteres Verfahren ergibt sich daher, wenn die
Drähte vor dem Einsatz bereits vorgeschliffen werden. Dabei werden z. B. die Stahldrähte
mit kreisförmigem oder beliebigem anderem Querschnitt auf das vorgesehene Maß in
horizontaler Ebene gerundet, nach Lehre plan gerichtet und anschließend durch Schleifen
unter deal jeweils gewünschten Neigungswinkel im Querschnitt abgeflacht.
-
Die so vorbearbeiteten Drähte werden dann eingesetzt und nur noch
ähnlich dem bekannten Einwalzverfahren nachgewalzt. Die erforderliche plastische
Verformung der Drähte auf den jeweiligen Kugelradius ist dadurch so weit verringert,
daß sich Laufbahnbreiten von 60% des Laufdra'htdurchmessers und darüber erzielen
lassen. Die Abflachung am Laufdraht muß möglichst senkrecht zur Verbindungslinie
von Kugel- und Laufdrahtmitte angebracht sein. Dadurch werden Verdrehungsbeanspruchungen
in den Laufdrähten und unruhiger Lauf der Kugeln vermieden.
-
Wird auf das Einwalzen verzichtet, so kann eine etwa gleiche Wirkung
durch Vorschleifen breiter Kugellaufbahnen und durch gleichzeitiges Vorsehen eines
geringen Spieles zwischen Kugeln und Drähten erzielt werden.
-
Auch die Rollenlaufbahnen auf den Flachstahldrähten 7, die aus um
etwa ein Drittel weicherem Werkstoff als die Kugellaufbahnen bestehen können, lassen
sich ein wenig nachwalzen, so daß ein exaktes Abrollen der Zylinderrollen auf den
Flachstahldrähten g 1 e währleistet ist.
-
Damit die für den guten Lauf der Kugeln und kodlen in das Lager eingeführten
Schmiermittel nicht durch die Trennfuge der Tragringe ausfließen können und damit
andererseits der Staub durch diese Fuge keinen Eingang in das Lager findet, sind
Dichtungsmittel 12 quer zur Fuge, vorzugsweise unter Bildung einer LabyrintlidiChtung,
eingesetzt.
-
In der Fig. 4 sind die Rollenlaufbahnen, die bisher aus Flachstahl.drähten
7 bestanden, aus einzelnen aneinandergereihten Fassondrähten 107 gebildet. Diese
sind beiderseitig abgeflacht. Da es sich um offene Ringe handelt,' sind die Stoßstellen
der einzelnen Ringe gegeneinander versetzt, damit ein störungsfreier Lauf der Rollen
gesichert ist. Auch bei der Laufbahn der Rollen aus Flachstahld;raht setzt sich
die
Laufbahn vorzugsweise aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten Flachdrähten
zusammen; auch hierbei soll durch Versetzen der Drähte gegeneinander vermieden werden,
daß durch eine einzige Trennstelle Störungen verursacht werden könnten.
-
Während die Tragfähigkeit in radialer Richtung entsprechend der Breite
der Flachs.tah-ldrähte 7 bei den bisherigen Ausführungsformen der Drahtkugelrollenlager-Drehverbindungen
durch den Abstand der Drähte 6 der Kugellaufbahnen begrenzt worden ist, ist die
Begrenzung der Tragfähigkeit der Verbindung nach Fig.5 aufgehoben. Hier sind die
Flach.stahldrähte 207, die die Laufbahn der Rollen 102 bilden, nicht zwischen den
Kugellaufdrähten, sondern beiderseits außerhalb derselben angeordnet. Die Zylinderrollen
102 sind entsprechend lang ausgeführt, sie reichen beiderseits über den Kugeldurchmesser
hinaus. Da sowohl die Flachstahldrähte 207 als auch die Zylinderrollen gemäß dieser
Bauart beliebig verlängert werden können, ist es möglich, daß wesentlich höhere
Radiallasten mit dieser Verbindung abgestützt werden können.
-
Der Kugel- und Rollenkäfig 103 ist bei dieser Bauart nicht axial,
sondern radial angeordnet, so daß zu seiner Herstellung lediglich Bohrungen mit
den für Kugeln und Rollen passenden Durchmessern eingebracht werden müssen.
-
Die Fig. 7, die in der Konstruktion derjenigen der Fig. 1 entspricht,
dient zur Erläuterung des folgenden Problems: Bei einer Anordnung von Kugeln und
Zylinderrollen in einem Rollkreis in abwechselnder Reihenfolge muß es vermieden
werden, daß der eine Wälzkörper den anderen überholen will und dadurch eine unerwünschte
Reibung des voreilenden Wälzkörpers eintreten kann.
-
Ein solches Voreilen des einen Wälzkörpers gegenüber dem anderen wird
dadurch vermieden, daß die Rollenradien y2 und r3 verschieden groß ausgeführt werden,
und zwar nach der Funktion
wobei R den Radius des Rollenkreises, y, den Radius der Zylinderrollen und r2 und
r3 den halben Abstand der beiderseitigen Kugellaufflächen.mitten bezeichnen.
-
Diese Funktion kann leicht erfüllt werden, weil die Kugellaufringe
in beliebigem Abstand von der Kugelmitte angeordnet werden können und die Unterschiede
von r2 und r3 nicht groß sind.
-
Eine Drahtkugelrollenlager-Drehverbindung mit einem Durchmesser voll
beispielsweise 980 mm, einer Kugelgröße von 35 mm und einem Rollendurchmesser von
36 mm würde einem Wert von etwa 12,37 mm für y2 und 12,65 mm für r3 ergeben.
-
Bei einer Bauweise, die von vornherein ein Spiel zwischen Kugeln und
Drähten vorsieht, kann sich ein Voreilen eitler Art von Wälzkörpern nur noch bei
einer axialen Beanspruchung der Kugeln auswirken.
-
Die Fig.8 zeigt eine Drahtkugelrollenlager-Drehverbindung in Wechsellagerbauform,
die besonders geeignet ist, einseitig wirkende hohe Axiallasten und auch Kipplasten
aufzunehmen. Der äußere Tragring 308 nimmt für jedes Lager einen Gewindering 315
und 315' auf. Die Gewinderinge sind durch eine an sich bekannte Klenimung festgelegt.
Die Klemmung wird z. B. erzeugt durch Einbringen eines tangential verlaufenden Sägeschnittes
25 in den Ring. Der d'urc'h diesen Einschnitt erzeugte Lappen 26 wird mittels einer
Schraube 320 angezogen und klemmt dadurch den Ring 315 fest. Der Kräfteverlauf in
dieser Ausführungsform ist eir. anderer wie derjenige der Ausführung nach Fig. 1.
Während die axialen Kräfte in der Ausführung nach Fig. 1 von einer im Innenring
angeordneten Laufbahn diagonal über die Kugel auf nur eine im Außenring angeordnete
Laufbahn übertragen werden können, erfolgt nach der Ausführung in Fig. 8 die Übertragung
von zwei im Innenring angeordneten Laufbahnen auf beide im Außenring angeordneten
Laufbahnen.
-
Da die aufgenommene Belastung mit zunehmendem Stützwinkel kleiner
wird, kann die bei einem Stützwinkel von 45° (entsprechend Fig. 1) aufgenommene
Belastung lediglich kleiner sein als diejenige, die aufgenommen werden kann bei
einem wesentlich kleineren Stützwinkel, wie ihn die Ausführung nach Fig. 8 zeigt.
Da in letzterer zudem die Belastung von beiden Bahnen weitergeleitet wird auf wiederum
zwei Bahnen, können mit dieser Ausführung sehr hohe Axiallasten aufgenommen werden.
Auch in der Ausführung nach Fig.9 erfolgt die Weiterleitung der Axiallast von zwei
Drähten im Innenring über die Kugel auf wiederum zwei Drähte im Außenring. Von dieser
Bauform können nur Axialkräfte aus einer Richtung aufgenommen werden.
-
In Fig. 1 erfolgt die Abstützung von Axialkräften in wechselnder Richtung
von je zwei diagonal gegenüberliegenden Drähten, während bei Fig.8 auch wieder Axialkräfte
in wechselnder Richtung von je vier Drähten abgestützt werden.
-
Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Drähte senkrecht
zur Richtung der Last zusammengerückt worden sind', so daß der Stützwinkel a1 und
a2 entsprechend kleiner wird. Die Drähte sind außerdem so angeordnet, daß die Berührungspunkte
341, 342, 343 und 344 zwischen Kugeln 301 und Drähten 306 auf den gedachten Abrollkegel327
mit dem Abrollwinkel ß zu liegen kommen. Werden die Laufbahnen für die Kugeln möglichst
schmal gehalten, wird die Sicherheit, daß keine unzulässige Lagererwärmung eintreten
kann, erhöht. Der Außenring 308 kann, wie dargestellt, aus zwei Hälften bestehen,
er kann jedoch auch aus einem vollen Ring bestehen, ohne radiale Nachstellbarkeit.
In letzterem Falle ist das Drahtrollenlager eng zu tolerieren. Durch Warmaufschieben
der Drähte der Rollenlaufbahn kann dieser eine Vorspannung gegeben werden.