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Lager für geradlinige Bewegung 1-1C4 Die Erfindung bezieht sich auf
die Nadel- oder Rollenlager, die als Rollkörper zwischen zwei einen Zapfen und ein
Zapfenloch darstellenden und gegeneinander eine Schubbewegung durchführenden Teilen
verwendet werden.
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Bei derartigen Lagern hat eine längliche, um den Zapfen herum befestigte
Fassung zwei geradlinige Führungsbahnen, die zwischen die einander zugeordneten
Oberflächen des Zapfens und des Zapfenloches eingebracht sein können und längs derer
die Rollkörper festgehalten sind. Dieser Halt erstreckt sich einerseits in einer
parallel zu ihrer Achse verlaufenden Richtung und andererseits in einer senkrecht
zu dieser Achse und der Symme-trieebene des Lagers verlaufenden Querrichtung.
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Beide Führungsbahnen sind über beliebig geformte, beispielsweise halbzylindrische
Gänge, miteinander verbunden, mit deren Hilfe die Rollkörper von einer Bahn zur
anderen gelangen können.
Bei den bekannten Nadellagern besteht das
den Querhalt der Nadeln auf der Innenseite neben dem Zapfen gewährleistende Mittel
aus einer axialen Wand, die gleichzeitig eine Rollbahn für die Nadeln ist. Diese
Anordnung erschwert die Fertigung, denn sie bringt eine gewisse Gebundenheit hinsichtlich
der Präzision, der Oberflächenbehandlung usw. mit sich. Andererseits schränkt sie
die Verwendungsmöglichkeiten aufgrund der Oberflächenbeschaffenheit der zwischen
die Nadeln und den Zapfen eingesetzten Wand ein, nämlich eines Bleches mit geringer
Ermüdungsbeständigkeit und verhältnismässig grossen Stärkeabweichungen.
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Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile. Es wird
dadurch erreicht, dass die Fassung aus zwei schalenförmigen ineinander gesteckten
und miteinander verbundenen Teilen besteht, deren Seitenwände längs der geradlinigen
Führungsbahnen in Abstand voneinander angeordnet und jeweils derart unterteilt sind,
dass einerseits zwei Lippen für einen Querhalt ausgespart sind, die sich axial auf
die im Durchmesser verringerten Enden der Rollkörper erstrecken und andererseits
zwischen diesen Enden ein freier Raum zum unmittelbaren Abrollen der Rollkörper
sowohl auf der Oberfläche des Zapfenloches als auch auf der ihr zugeordneten Oberfläche
des Zapfens ausgespart ist.
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Dadurch ist bei einwandfreiem Halt der Nade.lu oder Rollen in der
Fassung eine höhere Belastungsfähigkeit ermöglicht, weil diese vom Lager unabhängig
ist-. Das Lager, oder genauer die die Rollkörper aufnehmende Fassung hat nun keinerlei
Einfluss mehr auf die Präzision des Zusammenbaus und dadurch ist eine Genauigkeit
erzielt, die nur von derjenigen der beweglichen Körper abhängt und somit hervorragend
sein kann.
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Der axiale Halt der Rollkörper ist normalerweise durch den Boden einer
der Schalen, z.B. der äusseren Schale, und durch
eine auf die Seitenfläche
zumindest auf einer der Schalen geformten Kante gewährleistet.
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In der britischen Patentschrift 872 549 ist ein Nadellager
beschrieben, bei dem der Querhalt für die Nadeln ausschliesslich an den Nadelenden
vorgesehen ist, so dass ein Ab-
rollen der Nadeln unmittelbar auf den Oberflächen
des Zapfens und des Zapfenloches möglich ist. Dennoch hat dieses Lager keine aneinander
stossenden Nadeln, da es sich auf einen verformbaren und beweglichen Käfig beschränkt,
der mit Öffnungen zur Aufnahme der Nadeln versehen ist und wie ein Treibriemen arbeitet,
indem er auf den runden Enden der Zapfen abrollt.
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Ausser der Tatsache, dass die.Anzahl Nadeln und folglich die Belastungsfähigkeit
eines Lagers bei einer gegebenen Zapfenlänge aufgrund des Vorhandenseins der die
Zellenöffnungen begrenzenden Stäbe beschränkt ist, weist dieses Lager den schwerwiegenden
Nachteil auf, dass einerseits das Ende der Zapfen sehr genau bearbeitet werden muss
und andererseits der Käfig im
Betrieb einer äusserst grossen Ermüdung ausgesetzt
ist, da er sich unausgesetzt verformt *und -#i-'-'ür seine Herstellung ein Werkstoff
gewählt werden muss, der den zwei entgegengesetzten Bedingungeia,-nämlich Geschmeidigkeit
und Führungsvermögen, genügen muss.
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In der USA-Patentschrift 2 983 120 ist ein Rollenlager beschrieben,
dessen Rollen unmittelbar in Berührung mit den Oberflächen des Zapfens und des Zapfenloches
rollen. Bei diesem Lager hat jedoch das Gehäuse streng genommen weder geradlinige
Führungsbahnen noch Verbindungsgänge und die Rollkörper sind darin sowohl axial-als
auch quer nur in einer einzigen Richtung gehalten, so dass das Gehäuse die Rollkörper
nicht vor dem Anordnen auf dem Zapfen aufnehmen kann.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung bestehr darin, dass zwecks Vermeidung
der gegebenenfalls sehr schwierigen Wärmebehandlung
des Hohlteils,
in dem sich die Lagerrollkörper unter Kontakt drehen, im Innern dieses Hohlteils
bzw. der Muffe zumindest zwei Zylindersegwente vorgesehen sind, die zwischeneinander
ein Zapfenloch bildende Seitenflächen haben, auf geeignete Weise gehärtet und durch
zumindest einen komplementären Teil miteinander verbunden bzw. zusammengebaut sind.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt
und zwar zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Welle, die unter Zwischenlage
zweier erfindungsgemässer Lager in einer Muffe verschiebbar angeordnet ist, Fig.
2 einen Schnitt bei Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt bei
Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt bei Linie 4-4 der Fig.
1,
Fig. 5 und 6 Schnitte entsprechend den Fig. 1 und
2 durch eine abgewandelte Ausführungsform bei der die Welle und die Muffe unter
Zwischenlage dreier Lager zusammengebaut sind, .
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Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Fig.
6,
Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. 5
und Fig.
9 und 10 abgewandelte AusführungsformeD entsprechend Fig. 4 bzw. Fig.
3.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Muffe 1 dargestellt, in
der unter Zwischenlage zweier erfindungsgemässer Lager eine Welle 2 verschiebbar
ist, die in Drehung versetzt ist. Didbeiden Lager sind über Zapfen 3 der
Welle 2 geschobent die in das Innere von komplementären Zapfenlöchern 4 der Muffe
1 eingreifen.
Jedes Iager besteht aus zwei einfachen oder
zusammengesetzten Blechteilen 6 und 7 in Form einer Schale (Fig.
3 und 4); diese Teile sind übereinandergeschoben und haben jeweils einen
ebenen Boden 8, 9, eine senkrecht zu diesem Boden verlaufende Wand
11, 12 und eine ebenfalls ebene Unterkante 13, 14.
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Die Böden 8 und 9 sind in Anlage aneinander und die
Wände. 11, 12 haben jeweils zwei ebene parallele Teile, die zwei Führungsbahnen
16, 17 für die Nadeln 10 begrenzen und durch Zweig halbzylindrische
Teile 18 (Fig. 3) miteinander ' verbunden sind.
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Die ebenen Teile der Wände 11, 12 werden mit einem derart gen
Abstand geformt, dass die Strecke a zwischen den Aussenseiten der Wände kleiner
ist als der Durchmesser d der Nadeln 10
(Fig. 4). Anschliessend werden
sie auf eine derartige Höhe zurechtgeschnitten, dass lediglich Teile lla, llb und
12a, 12b
verbleiben. Letztere ermöglichen das Festhalten der Nadeln
10)
deren Enden spitz zulaufen und deren Mantellinien geradlinig oder leicht
gekrümmt sind. Sie wirken mit ebenen Rollbahnen zusammen, von denen, gemäss einem
Merkmal der Erfindung, ZUM1ndest eine über ihre Breite hineg geringfügig konvex
sein kann.
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Die halbzylindrischen Teile 18 sind, unter Wahrung eines Abstandes,
konzentrisch geformt. So ist beispielsweise der Ab-
stand der Innenseiten
b (Fig. 3) geringfügig grösser als der Durchmesser d der beweglichen
Elemente 10 und die Breite Lti derinneren Schale 6 am Ausgangspunkt
der Abrundung geringfügig kleit ner als die Breite L, des auszurüstenden Zapfens
3. Selbstverständlich ist der Abschnitt des ebenen Teiles der äusseren Schale
7 weit genug verlängert, damit die Breite über alles 1t2, selbst im halbzylindrischen
Teil, kleiner ist als die Breite 12 des Zapfenloches 4, in das die beweglichen Elemente
zwecks Umlauf eingebracht werden. Im dargestellten Beispiel sind, wie bei den herkömmlichen
Anordnungen mit Rillen, die Zapfen an der
Welle und die Zapfenlöcher
in der Muffe ausgebildet; die Erfindung könnte jedoch auchdann angewandt
werden, wenn die Zapfenlöcher an der Welle und die Zapfen an der Innenseite der
Muffe angeordnet wären.
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Jedenfalls-müssen die Seitenwände der Zapfen und Zapfenlöcher mit
einem beliebigen bekannten Verfahren gehärtet werden und der Zapfen 3 soll
eine bestimmte Länge M habeng die gering-fügig kleiner ist als die Länge
der Teilungsnähte der Schale 6.
Dadurch ist die Längseinstellung gewährleistet.und
die Quereinstellung ist durch die KantenGder Lippen lla, llb und durch die Verbindung
der Schalen 6 und 7 sichergestellt. Diese wird beispielsweise durch
Schweisstellen auf den Kanten 13 und 14, den Böden 8 und
9 oder durch jedes andere herkömmliche Mittel (Verklammern, Verkleben usw.)
erzielt.
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Um die äusserst schwierig durchführbare Wärmebehandlung des Hohlteiles
zu vermeiden, ist gemäss Fig. 5 und 6 vorgesehen" einen im allgemeinen
zylindrischen Zwischenteil 20 zu verwenden Dieser hat einen Boden 21, der zumindest
zwei Zylinderteile mit einander verbindet, beispielsweise drei Teile 22. Diese sparen
zwischeneinander Nuten aus, z.B. drei Nuten 23. Die Nuten 23
haben
jeweils zwei Seitenwände 24, 25, die z.B. durch Gesamthärten von geeignetem
Stahl oder auch durch örtliche Oberflächenhärtung auf geeignete Weise gehärtet sind.
Um eine Zentrierung der Welle in bezug auf die Muffe ohne Bearbeitung konzentrischer
zylindrischer Oberflächen zu ermöglichen, ist ausdrücklich die Verwendung zumindest
dreier Nuten beansprucht, die aus drei Zylindersegmenten bestehen.
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Es ist vorgesehen, dass die Seitenwände 24, 25 eben oder leicht
konvex sind (Fig. 7), so dass nicht nur etwaige Verbiegungen der Antriebsteile
und insbesondere der Zapfen 3 ausgegli-! chen sind, sondern dass auch durch
die Mitverwendung konvexer Seiten drei Zapfen und Zapfenlöcher, sowie ein Spiel
zwischen
den zylindrischen, zwischen den Zapfen und Zapfenlöchern
liegenden Oberflächen möglich sind. Dadurch worden die Gliederungsunregelmäseigkeiteu
bei der Herstellung der Teile ausgeglichen und dabei ist gleichzeitig eine wohl
ausgewogene Zentrierung erzielbar.
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Der Antrieb zwischen Muffe 30 und Zwischenteil 20 ist durch
in die Muffe eingearbeitete Zapfen 31 sichergestellt und die Zentrierung
ist durch den Aussendurchmesser 26 des auf dem Innendurchmesser
32 der Muffe 30 aufliegenden Zwischenteils bewirkt.
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Der axiale Halt ist an dem einen Ende durch ein beliebiges Mittel
erzielt, das, wie auf der Zeichnung dargestellt, eine Schulter 33, ein elastisches
Rohr, ein Blindboden usw. sein kann und das andere Ende ist durch eine Mutter 34
verspannt, die eine Fläche 35 hat. Um dem Ganzen die notwendige Starrheit
zu verleihen, kann die Mutter 34 vorteilhafterweise eine konische Fläche
36 haben, die einer konischen Oberfläche 37 zugeordnet ist, die am
Zwischenteil geformt ist. Die Mutter 34 hat gegebenenfalls (nicht dargestellte)
Abdichtungsmittel, die dazu dienen, das Schmiermittel im Innern des Systems festzuhalten.
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Ineiner Abwandlung ist auädrücklich vorgesehen, dass die drei Zylindersegmente
22 unabhängig vom Boden 21 (Fig. 8) sein können. Um sie genau lagegerecht
festzuhalten, ist ein beliebiges mechanisches oder nicht-mechanisches Mittel, wie
Schweissen, Löten, Kleben usw. anwendbar. Insbesondere können sich diese Segmente
jedoch gemäss der Erfindung in ihrer Lagerung abstützen, indem eine mechanische
Verspannung verwendet wird, die auf die Enden einwirkt, So ist am Ende der Teile
22 gegenüber der vorstehend beschriebenen konischen Fläche 37 eine konische
Fläche 47 vorgesehen und eine konische Fläche 46, gegebenenfalls mit leicht konvexer
Mantellinie, um die Auflage auf den Konussegmenten 47
der verschiedenen
Zylindersegmente 22 zu erleichtern, ist an der Aussenseite des unabhängigen Bodens
21 vorgesehen und zwar derart, dass die Zentrierung sowie der radiale und axiale
Halt in Verbindung mit der Mutter 34 und den vorstehend beschriebenen Flächen
36 und 37, sowie der Schulter 33, gewährleistet-sind.
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Andererseits ist ausdrüoklich die Verwendung eines Ausgleichssystems
für die Längen- und Durohmesserungleichmässigkeiten der Zylindersegmente 22 vorgesehen.
Dieses gegebenenfalls elastische System kann beispielsweise aus einer Unterlagscheibe
21 oder einer verformbaren Mutter 34 bestehen oder eine zusätzliche elastische Vorrichtung
haben, um einen ausreichenden Kontakt dieser Teile mit den Enden der verschiedenen
Zylindersegmente zu gewährleisten.
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In dr abgewandelten Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist der über
das Äussere der äusseren Schale 7 hinausragende Teil 13a, 14a der Kanten
13, 14 der Schalen 6 und 7 in der zu den Böden 8,
9
entgegengesetzten Richtung leicht gekröpft, so dass er sich der Rundung des angrenzenden
Teils der Welle 2 anpassen kann.
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In Fig. 10 sind die entsprechenden Teile 13bl 14b ganz genau
eingeschliffen, so dass eine komplizierte Bearbeitung der Welle an den Zapfenenden
überflüssig ist.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne
vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.