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Spielein- und nachstellbares Wälzlager, insbesondere Nadellager Die
Herstellgenauigkeit sowie die miteinander zu kombinierenden Abmaße beim Wälzlagereinbau
ergeben für viele Genauigkeitslagerungen ein zu großes radiales Spiel. Es wurde
daher ständig versucht, eine Einstellbarkeit bzw. Nachstellbarkeit des Spieles möglichst
sogar während des Betriebes zu erzielen. Spielein- und nachstellbare Wälzlager,
insbesondere mit zylindrischen Rollkörpern, werden vorwiegend mit Hilfe von, konischen
Bohrungen des Lagerinnenringes, der mittels konischer Hülsen gedehnt wird, gestaltet.
Diese Ausführung verlangt eine sehr hohe Genauigkeit der miteinander korrespondierenden
Kegel, die nur mit großem Aufwand und großen Kosten zu erreichen ist.
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Es sind ferner zur Spieleinstellung Federbänder benutzt worden, die
selbst als Laufring zwischen zylindrische Mantelfläche und Wälzkörper oder zwischen
konischer Mantelfläche und Wälzkörper eingesetzt sind und je nach ihrer axialen
Zusammendrückung eine radiale Verengung des Laufspieles bewirken.
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Es sind auch geschlitzte Laufringe bekannt, welche in eine konische
Hülse eingesetzt werden und durch axiale Verschiebung ihren Durchmesser verändern.
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In neuerer Zeit werden spielein- und nachstellbare Nadel- oder Rollenlager
dadurch hergestellt, daß mindestens ein Laufring als elastisches Glied ausgebildet
und so profiliert ist, daß äußere und innere Absätze entstehen, welche Gelenkstellen
bilden.
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Man hat auch vorgeschlagen, zwischen einem Laufring und dem Gehäuse
bzw. der Welle Spannringe, z. B. auch in Gestalt balgartiger Federn, anzuordnen
und diese mit Hilfe besonderer Spannmittel axial zu spannen. Bei allen diesen Ausführungen
und insbesondere bei profilierten oder durch Federn angespannten Laufringen entsteht
eine zusätzliche Federung der Lauffläche, die bei hohen Lasten eine zu geringe Starrheit
des Lagers ergibt oder bei hohen Drehzahlen Geräusche durch Resonanz erzeugt.
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Die Erfindung betrifft nun ein spielein- und nachstellbares Wälzlager,
insbesondere Nadellager, bei dem erfindungsgemäß zwischen dem Außen- bzw. dem In=
nenlaufring und der Sitzfläche des Lagers ein aus verformbarem Werkstöff bestehender
Ring vollen Querschnitts, aber begrenzter Breite angeordnet ist, der axial in beiden
Richtungen in Aussparungen des Laufringes oder durch. zwischen dem Laufring und
der Sitzfläche des Lagers eingelegte starre Ringe gehalten ist und der durch ein-
bzw. nachstellbare axiale bzw. radiale Stauchung eine radiale Durchmesseränderung
erfährt, die eine das Spiel des Lagers ausgleichende Durchbiegung des Laufringes
bewirkt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Wälzlagers wird die bisher
gegebene zusätzliche Federung der Lauffläche vermieden, und es werden auch selbst
bei hohen Drehzahlen keine Geräusche durch Resonanz erzeugt.
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Zum Stande der Technik wird noch darauf hingewiesen, daß es bei einem
Kugellager bekannt ist, zwischen dem Gehäuse und einem den äußeren Kugellagerlaufring
umschließenden Ring einen Gummiring anzuordnen, -der in axialer Richtung zusammengedrückt
werden kann. Bei dem bekannten Kugellager ist der Außenlaufring des Kugellagers
und mit diesem auch die Hülse, die den Außenlaufring umgibt, in radialer Richtung
gegenüber dem Gummiring schwimmend angeordnet, so daß keine Zentrierung des Laufringes
im Gehäuse gegeben ist. Für ein spielein- und nachstellbares Wälzlager ist es aber
von erheblicher Bedeutung, daß der verformbare Ring zwischen Borden des Laufringes
oder durch zwischen Laufring und Sitzfläche des Lagers eingelegte starre Ringe gehalten
wird, die nicht nur zur axialen Verschiebung und damit zur radialen Stauchung des
Lagers dienen, sondern gleichzeitig eine Zentrierung des Lageraußenringes erreichen
lassen, so daß der Lageraußenring nicht im Gehäuse schwimmen kann.
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Bekannt ist weiterhin eine in Kugellagern gelagerte Welle, bei der
zwischen einem Gehäuse, welches die Kugellager aufnimmt, und einem dieses Gehäuse
aufnehmenden Maschinenteil ein Gummiring angeordnet ist. Dieser Gummiring hat lediglich
die. Aufgabe, axiale Stöße der Welle zu dämpfen und sich bei Schrägstellung der
Welle axial zu komprimieren bzw. auszudehnen, um auch bei schräggestellter Welle
einen Druckausgleich gegenüber dem Maschinengehäuse zu schaffen.
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Der verformbare Ring kann axial oder auch in Umfangsrichtung mehrteilig
ausgeführt sein. Bei mehrteiliger Ausbildung- des verformbaren Ringes in axialer
Richtung ergeben sich besonders günstige Stauchverhältnisse, während die mehrteilige
Ausbildung des
verformbaren Ringes in Umfangsrichtung insbesondere
dann vorteilhaft ist, wenn der verformbare Ring in Einstiche des Laufringes eingelegt
werden muß.
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Erfindungsgemäß kann der verformbare Ring auch aus elastischem Werkstoff
bestehen, so daß bei Ver-. minderung der Stauchkraft ein Rückgang der radialen Volumenänderung
und damit eine Spieländerung des Lagers eintritt. Die Verwendung von elastischem
Werkstoff für den verformbaren Ring gestattet es, das Lagerspiel veränderlichen
Betriebsverhältnissen, z. B. Drehzahlen, anpassen au können.
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Es können weiterhin der bzw. die verformbaren Ringe in einen bzw.
mehrere Einstiche des Laufringes eingesetzt sein.
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Des weiteren kann der mit einem oder mehreren Einstichen zur Aufnahme
verformbarer Ringe versehene Laufring auch auf der radial entgegengesetzten Seite
mit Einstichen versehen sein, die den anderen Einstichen gegenüber versetzt sind.
Auf diese Weise werden im Laufring Knickstellen gebildet, welche eine axiale Annäherung
der den verformbaren Ring begrenzenden Flächen bewirken.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden beispielsweise in den -Zeichnungen
veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Nadellager mit verformbarem
Ring um den äußeren Mantel zwischen zwei Druckscheiben, in ein Lagergehäuse eingebaut,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Nadellager mit dünnwandiger Laufhülse entsprechend
Fig. 1, in ein Gehäuse eingebaut, Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Nadellager
mit eingestochener Nut im Mantel und Vorrichtung für axiale Stauchung des eingelegten
Ringes, Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Nadellager in etwas abgeänderter Ausführung
mit eingestochener Nut im Mantel und axialer Stauchvorrichtung für den eingelegten
Ring, Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Nadellager mit mehreren eingestochenen
Nuten und axialer Stauchvorrichtung für den Laufring, Fig. 6 einen Längsschnitt
durch ein kombiniertes Nadel-Kugellager mit einer profilierten Ausführung des Laufringquerschnittes
und eingelegtem Ring, Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit
profiliertem elastischem Laufring und in die Außennuten eingelegten Ringen.
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In Fig. 1 ist der Nadellagerlaufring 1, welcher feste Borde 2 besitzt,
mit einem elastisch verformbaren Ring 3 umgeben und in das Gehäuse 4 eingesetzt:
Der elastische Ring 3 wird axial durch die Ringe 5 begrenzt, welche, wie durch die
Pfeile angedeutet ist, in axialer Richtung derart verschiebbar sind, daß eine Stauchung
des elastischen Ringes 3 eintritt, die sich auf den mittleren Teil des Laufringes
1 auswirkt. Die radiale Komponente dieser Stauchung bewirkt eine Einengung des Laufbahndurchmessers
6, so daß das Spiel der Nadeln 7 zwischen der Welle 8 und der Laufbahn 6 verkleinert
wird: In Fig.2 ist der Laufring des Nadellagers als dünnwandige Hülse 9 ausgebildet.
In analoger Weise, wie in Fig. 1, wird durch das axiale Zusammendrükken der beiden
Ringe 10 der verformbare, um den Mantel gelegte Ring 11 gestaucht, so daß seine
radiale Komponente die Einengung des Laufspieles der Lagernadeln 12 ergibt. Wie
in Fig. 1 durch die Borde 2 wird hier durch die- Borde 13 und 13' eine Versteifung
der Enden der Laufbahn erzielt, so daß durch den radialen Druck des elastischen
Ringes il eine ballige Laufbahn für die Nadeln entsteht. In Fig. 3 ist der Laufring
14 des Nadellagers mit einer Nut versehen, in welche der verformbare Ring 15 als
geteilter metallischer Ring oder als ungeteilter aufgespritzter Kunststoffring eingesetzt
ist. -Der axial den verformbaren Ring begrenzende Bord 16 ist zahnkranzartig durchbrochen,
so daß durch einen mit Stiften versehenen Ring 17 ein einstellbarer axialer Druck
auf den Ring 15 mittels einer Stellmutter 18 ausgeübt werden kann. Die axiale Stauchung
des Ringes 15 bewirkt die bereits geschilderte Verengung des Radialspieles der Lagernadeln
19 zwischen Welle 20 und Laufbahn 21.
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In Fig. 4 ist das Nadellager derart ausgebildet, daß die den verformbaren
Ring axial haltenden Bunde durch axialen Druck die Stauchung des verformbaren Ringes
bewirken. Durch axialen Druck auf die Stirnflächen 23 und 24 mittels durch Schrauben
anstellbaren Flansches 25 wird eine axiale Stauchung des im Einstich 26 liegenden
Ringes 27 und eine mechanische Durchbiegung der Laufbahn 28 erreicht. Die Stauchung
des Ringes 27 wird noch unterstützt durch die mechanische Durchbiegung aus der Verformung
des Laufringes. Durch die besondere Ausbildung der Seitenringe 31 und 32 des Laufringes,
die z. B., wie bei dem Seitenring 32 gezeigt, an einigen Stellen des Umfanges geschlitzt
sein können, wird durch die axiale Belastung eine Vergrößerung des Durchmessers
der Seitenringe 31 und 32 erzielt, die damit zu einer festen Anlage mit der Bohrung
30 des Gehäuses kommen, so daß eine genaue Zentrierung des Laufringes des Nadellagers
in der Gehäusebohrung 30 gegeben ist.
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Die Ausführungsform der Fig. 5 unterscheidet sich von der der Fig.
4 lediglich dadurch, daß im äußeren Mantel des Laufringes 33 mehrere Nuten mit eingelegten
verformbaren Ringen 34 vorgesehen sind. Die Seitenringe 35 sind in diesem Falle
nicht geschlitzt, werden jedoch mit so kleinem Querschnitt ausgebildet, daß sie
sich bei axialer Stauchung durch den mit Schrauben verstellbaren Flansch 36 an die
Bohrung des Gehäuses 37 anlegen und eine Zentrierung der Laufbahn 38 zum Gehäuse
37 ergeben. Durch die axiale Stauchung wird gleichzeitig eine Verformung der eingelegten
Ringe 34 bewirkt.
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Die Verwendung eines elastisch verformbaren Ringes in dem Einstich
eines profilierten Laufringes eines Nadellagers oder anderen Wälzlagers gestattet
es auch, derart vorzugehen, daß, wie Fig. 6 zeigt, der profilierte Laufring 39 eines
kombinierten Nadel-Kugellagers, welcher mit einem Einstich 40 versehen ist, in den
der elastisch verformbare Ring 41 eingelegt ist, mit so großer Pressung in das Gehäuse
42 eingesetzt wird; daß nach dem Einbau eine ballige Laufbahn 43 mit kleinstmöglichem
Spiel der Lagernadeln 44 zwischen innerer Laufbahn 45 und äußerer Laufbahn 43 gegeben
ist. Durch axiale Zugkräfte, welche durch die Mutter 46 auf den Laufring ausgeübt
werden, wird die Balligkeit der Laufbahn 43 vermindert und damit eine Spielvergrößerung
erzielt.
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Die Verwendung eins an sich bekannten Laufringes für ein. spieleinstellbares
Nadel- oder Rollenlager, welcher als elastisches Glied ausgebildet ist, zeigt Fig.
7. Der profilierte Laufring 47 besitzt äußere Ausnehmungen 48 und innere Ausnehmungen
49, so daß mehrere, annähernd senkrecht zur Achse stehende tellerfederartig wirkende
Knickstellen 50 gebildet sind. Der profilierte Laufring47 ist im ungespannten
Zustand gezeigt. Zwischen der Gehäusebohrung 51 und seinem äußeren Mantel 52 ist
geringes Passungsspiel vorhanden. Die in die äußeren Einstiche
48
des Laufringes eingelegten elastisch verformbaren Ringe werden zweckmäßigerweise
von vornherein mit einem größeren Manteldurchmesser erzeugt, welcher eine geringe
Pressung in der Gehäusebohrung ergibt. Durch axiale Zustellung der Gewindemutter
53 wird der profilierte Laufring 47 derart verformt, daß sein Außendurchmesser an
den beiden Enden und in der Mitte sich vergrößert und gegen die Bohrung 51 des Gehäuses
zur Anlage kommt, während sein Laufbahndurchmesser 54 verkleinert wird und ein geringeres
Spiel für die Rollen 55 zwischen Welle 56 und Laufbahn 54 ergibt. Bei der axialen
Stauchung des profilierten Laufringes werden die Hohlräume 48 verengt und eine Stauchung
der eingelegten elastischen verformbaren Ringe und somit Durchbiegung des Laufringes
-bewirkt. Durch die Anlage der äußeren Mantelflächen an der Gehäusebohrung wird
eine Zentrierung der Laufbahn 54 zur Bohrung 51 des Gehäuses erzielt.
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Bei der Gestaltung der Lagerformen und bei der Wahl des Werkstoffes
für den verformbaren Ring um den Mantel des Laufringes oder in den Nuten des Laufringmantels
müssen die Temperatur- und Betriebsverhältnisse des Lagers jeweils berücksichtigt
werden. Zweckmäßig ist es, Werkstoffe zu verwenden, die besonders geringe Kompressibilität
besitzen, damit bei der kleinen axialen Verformung möglichst große radiale Kräfte
entstehen, bzw. das Volumen aus der axialen Verschiebung der Zusatzelemente oder
der Teile des Laufringes genügend groß ist, um einen wirklichen Formschluß zwischen
Mantel des Laufringes und Gehäusebohrung in allen Fällen zu erhalten. Bei Verwendung
von Metallen besteht die Möglichkeit, größere Drücke aufzunehmen, bei Verwendung
von Kunststoffen ergibt sich der Vorteil der kleineren Verformungskräfte und der
zusätzlichen Dämpfung aus den gegebenen Werkstoffeigenschaften.
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Man wird anstreben, geschlossene ungeteilte Ringe zu verwenden; dies
kann bei Kunststoffen z. B. durch Umspritzen oder durch Überziehen unter Ausnützung
der Dehnfähigkeit des Kunststoffes, bei Metallen mit niedrigerem Schmelzpunkt durch
Umgießen mit hinreichender Ableitung der Wärme, um eine Härteminderung der Laufbahn
zu vermeiden, geschehen. Bei Werkstoffen mit höherer Festigkeit oder auch aus fertigungstechnischen
Gründen können, wenn der Bedarfsfall es zuläßt, die Ringe aus den genannten Werkstoffen
in in Umfangsrichtung geteilter Form in die erwähnten Einstiche am Laufringmantel
eingesetzt werden.
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In analoger Weise wie am Außenring kann auch beim Innenring verfahren
werden; es wird dann durch die geschilderten Maßnahmen eine Aufweitung des Laufbahndurchmessers
und damit eine Spielverengung erzielt.
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Eine ballige Laufbahn wird durch die Ausbildung des Querschnittes,
wie es z. B. in Fig. 4 und 7 ersichtlich ist, erzielt, indem eine stärkere Durchbiegung
und Einengung des Durchmessers in der Mitte der Einstiche eintritt.