CH218955A - Umlaufendes Maschinenelement mit Wälzkörpern. - Google Patents

Description

  Umlaufendes Maschinenelement mit     Wälzkörpern.       Die bekannten Wälzlager, also Kugel  lager, Rollenlager und Nadellager, haben  den Nachteil, dass sie     gegenüber    Ungenauig  keiten der Herstellung und der Montage sehr  empfindlich sind. Ferner haben sie den Nach  teil, dass sie in belastetem Zustand ein ge  wisses Geräusch verursachen. Dagegen  haben sie den Vorteil, sehr hoch belastbar zu  sein und wenig Schmierung zu benötigen;  auch ist bei gutem Material und genauer  Montage ihre Abnutzung gering und ihre  Lebensdauer gross.     Wenn    wechselnde Be  triebsverhältnisse, wie Durchbiegungen der  gelagerten Welle oder dergleichen, vorkom  men, müssen Sonderbauten, wie zum Beispiel  Pendelrollenlager, benutzt werden.  



  Die genannten Nachteile werden     unter    Bei  behaltung der Vorteile bei dem umlaufenden,  mit     Wälzkörpern    versehenen Maschinen  element nach der     Erfindung    vermieden. Diese  besteht darin, dass die Wälzkörper des Ele  mentes federnd ausgebildet und unter Vor  spannung zwischen ihre Laufflächen ein  gesetzt sind.

      Dadurch erreicht man zum     Beispiel    bei  Lagern, dass die Genauigkeit der Herstellung  geringer     sein    kann wie bei den bisherigen  Wälzlagern, da einfach der um einige Hun  dertstelmillimeter zu grosse Wälzkörper im  Betrieb um dieses Mass mehr zusammen  gedrückt wird als seine weniger grossen       Nachbarkörper.    Ferner braucht die Montage  nicht so genau zu sein wie beim unelastischen  Lager, weil die einzelnen Wälzkörper in der  Lage sind, etwaigen Abweichungen ihrer  Umgebung momentan zu folgen und zum  Beispiel elastische     Durchbiegungen    oder       Wärmedehnungen    der gelagerten Welle oder  des Lagerkörpers ohne weiteres aufzunehmen.

         In    der Zeichnung sind einige Ausführungs  beispiele für die     Erfindung    dargestellt.     Fig.1     zeigt einen     Schnitt    senkrecht zur Achse eines  Kugel- oder Rollenlagers, das sich von den  bekannten gleichartigen Lagern dadurch un  terscheidet, dass die ebenfalls im Schnitt  dargestellten Kugeln oder Rollen a, die sich  zwischen dem     innern,    auf der Welle d sit  zenden Laufring b und dem     äussern,    im La-      gergehäuse e befestigten Laufring c abwäl  zen, hohl sind. Die Kugeln sind also hier  Hohlkugeln bezw. die Rollen Hohlzylinder.  



  Gemäss Fig. 2 sind die Hohlzylinder des  Rollenlagers sogar durch zylindrische Schrau  benfedern f ersetzt. Damit die Federn nicht  in Richtung ihres Gewindes an einer Lager  stirn anlaufen, haben sie gleich viel     rechts-          wie    linksgewundene Windungen.  



  In Fig. 3 und 4 ist ein Horizontallager  dargestellt, und zwar in Fig. 3 im Quer  schnitt, links nach der Linie X-X, reelits  nach der Linie Y-Y, und in Fig. 4 im  Längsschnitt. Gemäss der untern Hälfte der  Fig. 4 ist die Laufrolle in einzelne,     achs-          parallel    nebeneinanderliegende Ringe g von  solcher Breite unterteilt, dass die Ringe nicht  seitlich kippen können. Die Unterteilung hat  den Zweck, zu     bewirken,    dass die Rolle auf  ihrer ganzen Länge trägt, auch wenn die  Achse der Welle d eine geringe, gegebenen  falls im Betrieb wechselnde Winkelabwei  chung von der Achse des Lagergehäuses e  besitzt.

   Um die Ringe     g    noch in sich elasti  scher zu machen, können sie mit umlaufenden  Schlitzen h versehen sein, die auch als  Schmiermittelspeicher wirken.  



  Gemäss der obern Hälfte von Fig. 4 sind  schmälere Ringe     i    in Abständen     verwendet;     diese     müssen    dann aber in Rillen -na,     n    der  Laufkörper b, c geführt sein. Um die ein  zelnen Ringreihen unter Vorspannung ein  bringen zu können, muss einer der Laufringe  b und c senkrecht zur Lagerachse in so  viele Abschnitte unterteilt werden, als Rei  hen von Wälzringen i vorhanden sind. Jede  Ringreihe wird dann einzeln eingelegt und  durch achsiales Einpressen des ihr zugeord  neten Ringabschnittes in ihre Betriebslage  gebracht.  



  Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Vertikal  lager nach der Erfindung in Längsschnitt  und Grundriss, bei welchem eine oder meh  rere Reihen von elastischen     Wälzringen    i  - hier sind drei Reihen gezeichnet - in  ebensoviel konzentrischen Rillen n und eia  der ruhenden (p) und der umlaufenden La  gerhälfte (q) laufen. Ein Führungsstift o    sorgt für die Aurechterhaltung der     Zentrie-          rnng        des        Lagers.    Gemäss der verschiedenen  Umfangsgeschwindigkeit der Rillenkreise in  werden auch die Ringe     i        hei    Drehung der  Welle q verschieden rasch umlaufen.  



  Es ist keineswegs nötig, dass die Ringe  i die Rillen n ausfüllen, doch wird man  zweckmässig     immer    so viele Ringe     i    pro  Kreisrille     n    einbringen, als darin Platz ha  ben. Will man, dass die Ringe i die Rillen n  vollständig, das heisst bis zur vollständigen  gegenseitigen Berührung ausfüllen, dann  kann man die Rillendurchmesser entspre  chend bemessen.  



  Will man verhindern, dass im Betrieb die  Ringe mit     gegenläufigen    Flächen oder Kan  ten aneinanderstossen, so kann man sie mit  einem Käfig irgendeiner Bauart für je eine  oder für sämtliche Ringreihen versehen, wie  er bei Kugel- oder Rollenlagern üblich ist.  Als Beispiel ist ein solcher in Fig. 7 in der  Abwicklung und in Fig. 8 im Querschnitt  dargestellt. Er besteht hier aus zwei Blech  ringen     r,    die durch zwei Reihen von Bolzen  s gegeneinander distanziert sind.

   An diesen  Bolzen laufen     dieWälzkö        rper        i    des Lagers     an.     Schiebt man über die Bolzen noch lose lau  fende Hülsen     f,    wie in     Fig.    7 rechts veran  schaulicht, laufen auch die. Ringe i mit rol  lender Reibung in ihrem Käfig, was bei aus  reichender Schmierung einen äusserst leichten  Lauf des Lagers gewährleistet. Bei Vertikal  lagern können die. Blechringe r entsprechend  der Zahl der     Wälzringe    i polygonal gestaltet  sein.  



  Das Lager muss     natiirlieh    so berechnet  werden, dass bei der höchsten vorkommenden  Belastung desselben die     Wälzkörper    nur  höchstens so weit elastisch deformiert wer  den, dass sie einander     bezw.    die Zwischen  körper     (s,    t) des Käfigs gerade berühren.

    Welche     Durchbiegung    der Wälzkörper über  haupt     zugelassen    werden kann, hängt von  der Maschinenart und von der Umfangsge  schwindigkeit des Lagerzapfens ab, und nach  ihr richtet sich der Querschnitt     bezw.    die  Wandstärke der     Wälzkörper.    Selbstverständ  lich ist auch der Werkstoff der     Wälzkörper         und ihrer Laufbahnen für die Laufeigen  schaften des Lagers wesentlich. Beide kön  nen besonders gehärtet sein.  



  Da die     Wälzkörper    des neuen Maschinen  elementes unter Vorspannung eingesetzt sind,  also ständig unter einem gewissen Druck  stehen, eignet es sich auch als umlaufender  Kontaktapparat zur     Übertragung    von     elek-          trischem.    Strom; denn die Leitfähigkeit eines  Kontaktes hängt ja vor allem von dem Druck  ab, mit welchem die Kontaktflächen aufein  andergepresst sind. Bei Verwendung des La  gers für die Achsen elektrischer Bahnen ist  daher eine     besondere,    das Lager umgehende  Erdverbindung unnötig, insbesondere bei  Wechselstrombetrieb, wobei elektrolytisch  bedingte Anfressungen ausgeschlossen sind.  



  Ferner eignet sich das Maschinenelement  zur Stromabnahme oder zur gleichzeitigen  Lagerung und     Stromabnahme    von umlaufen  den     Leitern    als Ersatz von Schleifringen  mit ihren Stromabnehmerbürsten. Man kann  hierbei sehr grosse Ströme übertragen, da die  Zahl der verwendeten, elektrisch parallel  schaltbaren     Wälzkörper    praktisch fast un  begrenzt ist und es auch wegen der Elastizi  tät der Wälzkörper mechanisch keineswegs  auf sehr grosse Genauigkeit ankommt.  



  An sich ist auch eine Schrägstellung der  Ringe in der Weise möglich, dass die Ring  ebenen einer Ringreihe Tangentialebenen  eines Kegels bilden, und zwar sowohl bei  Lagern als auch besonders bei der Strom  abnahme von Laufringen. Hierbei kann man  je zwei Ringe symmetrisch gegeneinander  abstützen, so dass im Längsschnitt eine Zick  zackanordnung herauskommt. Fig. 9 zeigt  den Längsschnitt eines Laufringes u mit  Ringstromabnahme durch zwei Reihen von  Paaren von schrägstehenden Ringen     ä.    Der  Strom wird vom umlaufenden Laufring     u     auf den festen Ring v übertragen. Dabei  sucht die Fliehkraft die Ringe i aufzurichten  und erhöht dadurch den Kontaktdruck.  



  Macht man bei schrägstehenden     Wälz-          ringen    die mit Widerlagern versehenen Lauf  ringe in axialer Richtung     mehrteilig    und die    Teile gegeneinander axial verschiebbar (etwa  wie in Fig. 9 strichpunktiert angedeutet),  so lässt sich die Anordnung nachstellbar ma  chen. Durch ständigen Federdruck auf die  verschiebbaren Teile des innern Laufringes u  lässt sich eine völlig selbsttätige Nachstellung  erreichen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Umlaufendes Maschinenelement mit zwi schen Laufflächen angeordneten Wälzkör- pern, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälz- körper federnd ausgebildet und unter Vor spannung zwischen die Laufflächen einge setzt sind. UNTERANSPRüCHE 1. Maschinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper Hohlkugeln sind. 2. Maschinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper Hohlrollen sind.

   B. Masebinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper zylindrische Schraubenfedern sind. 4. Maschinenelement nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schrau benfeder von der Mitte aus nach beiden Seiten gleich viel Windungen entgegengesetzten Wicklungssinnes besitzt. 5. Maschinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper Ringe sind. 6. Horizontalachsiges Maschinenelement nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass die Ringe in achsparalleler Rich tung satt nebeneinander angeordnet sind. 7.

   Maschinenelement nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe zwischen rinnenförmigen Führungsflächen laufen. B. Maschinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass besondere Mit tel zu seiner Zentrierung vorgesehen sind. 9. Maschinenelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen von Wälzkörpern parallel zueinander ange ordnet sind. 10. Maschinenelement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper in einem Käfig geführt sind. 11.

   Maschinenelement nach Unteransprü chen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wälzkörperreihe mit einem eigenen Käfig ausgerüstet ist. 12. Horizontalachsiges Maschinenelement nach Unteransprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass sämtlichen Wälzkörper- reihen ein gemeinsamer Käfig zugeordnet ist. 13.

   Maschinenelement nach Patentan- spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper in einem solchen Mindestabstand voneinander eingebracht sind, dass sie sich erst bei der zulässigen Höchstbelastung in folge ihrer dabei auftretenden elastischen Formänderung gerade eben gegenseitig be rühren. 14. Maschinenelement nach Unteranspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Ring- ebenen einer Ringreibe Tangentialebenen eines Kegels bilden. 15.

   Maschinenelement nach Unteranspruch 1.4, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei be nachbarte Ringreihen verschiedenen Nei- gungssinn besitzen. 16. Maschinenelement nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauf ringe axial unterteilt und die Teile mit den Widerlagern der Wälzringe in axialer Rich tung gegeneinander verstellbar sind. 17. Maschinenelement nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauf ringteile federbeeinflusst sind. 18. Maschinenelement nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass es stromleitend ist, so dass es als Leiter des elektrischen Stromes dienen kann.