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Kugellager und Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Die Erfindung betrifft verbesserte Kugellager und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Eine Anzahl industrieller Anwendungsfälle, von denen sich viele auf Gutfördereinrichtungen
beziehen, erfordern die Verwendung von Kugellagern von grossem Durchmesser, welche
hohe Belastungen drehbar aufnehmen können.
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Es ist bekannt, daß sich Stahlringe beim Härten verziehen, was der
Hauptgrund ist, warum die Ringe von Wälzlagern nach dem Härten geschliffen werden
müssen, wenn ein genauer Lauf erzielt werden soll. Die Schleifkosten steigen jedoch
bei zunehmendem Lagerringdurchmesser steil an, so daß es gewöhnlich unwirtschaftlich
ist, Präzisions-Wälzlager für grosse Durchmesser zu verwenden, sodaß
in
vielen Anwendungsfällen, bei denen es sich um grosse Durchmesser handelte trotz
der unbestrittenen Vorteile von Wälzlagern Gleitlager verwendet werden.
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Die beim Härten der Ringe auftretenden unerwünschten 1'Virkungen können
entweder dadurch vermieden werden, daß urigehärtete Rollbahnen verwendet werden
oder dadurch, daß die Rollbahnen von den sie umschliessenden Ringen getrennt sind.
Ein Lager mit einer urigehärteten Rollbahn hat jedoch eine beschränkte Belastbarkeit,
so daß selbst unter geringer Belastung häufig Rollspuren bzw. Lintiefungen auftreten,
die zu einem geräuschvollen und ruckartigere Lauf des Lagers führen und starke Stoßbelastungen
zerstören häufig solche Lager. Lager mit urigehärteten Rollbahnen können nur dann
wirtschaftlich verwendet werden, wenn der Durchmesser des .Lagers ausreichend groß
ist, um eine geringe spezifische Belastung zu ermöglichen. Eine Anzahl von Lageranwendungsfällen,
beispielsweise bei Lagereinbauten für lenkbare Antriebsanordnungen in Rahmenhubwagen
schließt die Verwendung geringer spezifischer Belastungen infolge der schweren Lasten,
welche von solchen Fahrzeugen getragen werden, und der Raumbeschränkungen aus.
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Wegen der vorerwähnten. Schwierigkeiten sind bei dem erfindungsgemässen
Lager statt urigehärtete Rollbahnen Drahteinsätze aus gehärtetem Stahl in urigehärteten
Stützringen vorgesehen. Beim Zusammenbau werden die gehärteten Drahteinsätze fest
gegen die umschlirsscItd.en ung®hdzteten Stützringe gepreßt, so daß
schließlich für den genauen Lauf des Lagers verantwortlich sind.
Die Verwendung von gehärteten Stahldrahteinsätzen zur Herstellung von Kugellagern
von grossem Durchmesser ist an sich bekannt. Die verschiedenen bisher bekannt gewordenen
Drahtkugellager sind jedoch für bestimmte Anwendungsfälle, bei denen besondere Arten
von Belastungen auftreten, ungeeignet. Im allgemeinen eignen sich die bekannten
Drahtkugellager in den Fällen, in denen eine hohe radiale Belastung und eine geringe
axiale Belastung auftritt, und in Fällen, bei denen die radiale Belastung und die
axiale Belastung annähernd gleich ist! jedoch gibt es bisher keine geeigneten Drahtkugellager
für'Anwendungsfälle, bei denen in erster Linie eine Axialbelastung auftritt und
eine verhältnismässig geringe radiale Belastung. Bei vielen Hubwagenbauformen treten
ausserordentlich hohe vertikale Belastungen infolge der durch solche Fahrzeuge beförderten
schweren Lasten auf und diese vertikalen Belastungen wirken axial auf ein Lager,
das zur Lagerun, einer lenkbaren Zug- oder Antriebsanordnung dient. Die radialen
Belastungen sind bei solchen Lagerungen jedoch beträchtlich kleiner, da sie mehr
von den Zug- und Bremskräften abhängen, welche beim Vortrieb des Fahrzeuges auftreten,
statt von dem Gewicht der vom Fahrzeug getragenen schweren Last. Beim Wenden des
Fahrzeugs wird durch die Massenträgheit der von diesem getragenen Last eine gewisse
radiale Belastung auf die Lagerung der Antriebsanordnung ausgeübt, jedoch beschränken
die Fahrzeuggeschwindigkeiten und die bendegeschwindigkeiten, auf welche Fahrzeuge
der erwähnten Art beschränkt Sind, um ein Umstürzen zu vermeiden, selbsttätig solche
zusätzlichen radialen Belastungen, so caß die radiale Belastung
im
Vergleich zur axialen Belastung gewöhnlich geringfügig ist und seltene wenn jemals,
die Grösse der axialen Belastung erreicht. Die bekannten Drahtrollbahnlager, welche
in erster Linie für eine radiale Belastung oder eine annähernd gleich grosse radiale
und axiale Belastung gebaut sind, sind einem übermässigen Verschleiß ausgesetzt,
wenn sie in bestimmten Fällen, beispielsweise für Hubwagen, verwendet werdeng bei
welchen die Belastung in erster Linie axial ist. Die Erfindung ist auf eine neue
Form von Drahtkugellagern gerichtet, die besonders zur Aufnahme von hauptsächlich
axialen Belastungen geeignet sind. Aufgabe der Erfindung ist daher in erster Linie
der Bau eines verbesserten Drahtkugellagers, das in erster Linie axiale Belastungen
aufnehmen kann.
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Bei der Verwendung der bekannten Drahtrollbahnlager wurden, wenn verschiedene
Kombinationen radialer Belastung, axialer Belastung und von Kippmomenten auftraten,
verschiedene Versuche zur Aufnahme verschiedener Belastungskombinationen durch die
Verwendung mehrerer Lageranordnungen unternommen. Ein weiteres Ziel der Erfindung
besteht daher im Bau einer Drahtrollbahn-Lageranordnung, die die erwähnten hohen
axialen Belastungen mit einer einzigen Lageranordnung aufnehmen kann.
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Bisher wurden Drahtkugellager durch Kaltverfestigung von Drahtrollbahnen
von kreisförmigem Querschnitt zur Bildung von sich nach innen erstreckenden Flächen
von gekrümmtem Querschnitt dadurch geformt,
daß stärkere als normale
Belastungskräfte auf eine zusammengebaute Lageranordnung ausgeübt wurden und die
Lageranordnung so lange gedreht wurde, bis die in dieser enthaltenen Kugeln sich
nach innen erstreckende Bahnen von gekrümmtem Querschnitt iui Draht von kreisförmigem
Querschnitt bilden. Obwohl gehärtete Stahldrähte sowohl von kreisförmigem als auch
von rechteckigem Querschnitt als einsetzbare Drahtrollbahnen verwendet wurden, wurden
solche von rechteckigem Querschnitt bisher in Rollenlagern statt in Kugellagern
verwendet. Drahtrollenlager sind jedoch wie die meisten anderen Arten von Rollenlagern
zur Aufnahme beträchtlicher axialer Belastungen völlig ungeeignet und nicht zur
Aufnahme axialer Belastungen gedacht. Yfährend bisher Drahtrollbahnen von kreisförmigem
Querschnitt für Kugellager verwendet wurden, ist erfindungsgemäß stattdessen die
Verwendung von nicht kreisförmigen oder rechteckigen Drahtrollbahnen vorgesehen,
da es viel leichter ist, rechteckige Ausnehmungen in den ungehärteten Stahlringen
vorzusehen, welche die Drahtausnehmungen umgeben, und rechteckige Ausnehmungen viel
besser die Rollbahnen in ihrer Lage halten und besser abstützen, wodurch die Genauigkeit
und die Lebensdauer des Lagers wesentlich verbessert wird.
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Obwohl der genaue Grund nicht mit icherheit feststeht, findet ein
ernster Verschleiß bei Drähtrollbahnlagern, zumindest manchmal, statt, wenn die
Drahtrollbahnen nicht fest gegen die ungehärteten Lagerringe gehalten werden. Bei
den bekannten Drahtkugellagern, bei welchen kreis. förmige Drahtrollbahnen verwendet
werden, ist es möglich, daß `feile jedes kreisförmigen Drahtes sich zumindest geringfügig
um ihre eigene
Längsachse drehen, durch welche Drehung manchmal
Kräfte entstehen können, welche das Bestreben haben, Teile einer Drahtrollbahn von
dem ungehärteten Stützring, gegen welchen sie fast sitzen sollen, wegdrücken. Bei
der Verwendung von nicht kreisförmigen Drahtrollbahnen, die in nicht kreisförmigen
Ausnehmungen in den ungehärteten Stützringen sitzen, wird die Drehung der Drahtrollbahnen
um ihre eigenen Längsachsen auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Es hat ferner den Anschein,
daß die Drehung der Drahtrollbahnen durch die Anordnung derselben um die Kugeln
herum beeinflußt wird. Wenn vier Drahtrollbahnen in gleichen Abständen um die Kugeln
herum im Üinkel von goo zueinander angeordnet werden, scheint eine gegebene axiale
oder Druckbelastung etwas grössere Verdrehungsmomente auszuüben, welche das Bestreben
haben, die Drahteinsätze um ihre eigenen Achsen zu drehen, als wenn die Drahteinsätze
in Abständen um die Kugeln herum in der modifizierten erfindungsgemässen Weise angeordnet
sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist daher der Bau eines Drahtkugellagers,
bei welchem die Drehung der Drahtrollbahnen um ihre eigenen Achsen auf ein Mindestmaß
herabgesetzt ist.
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Wenn bisher Drahteinsätze aus gehärtetem Stahl von kreisförmigem Querschnitt
verwendet wurden, wurde eine ebene Fläche über die Länge der kreisförmigen Drähte
vor dem "Einlaufen" der Lageranordnung geschliff en, damit die Drähte aus gehärtetem
Stahl anfänglich eine ebene Fläche statt einer zu den Kugeln abgerundeten Fläche
aufweisen, worauf die Kugeln beim "Einlaufen" der Lageranordnung eine Spur oder
Rille von gekrümmtem Querschnitt in der ebenen Fläche bilden, so daß
ein
Linienkontakt statt ein Punktkontakt zwischen der Kugel und der Rollbahn im fertigen
Lager erhalten wird. Damit die gekrümmte Rille eine gleichmässige Tiefe über ihre
volle Länge hat, mußte die ebene Fläche an dem Draht aus gehärtetem Stahl sehr sorgfältig
und gleichmässig geschliffen werden, was zeitraubend und teuer ist.
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Bei dem einen Verfahren gemäß der Erfindung werden die Drahtrollbahnen
von rechteckigem Querschnitt nicht vorgeschliffen, sondern eine Ecke jedes Rollbahndrahtes
den Kugeln dargeboten und wenn die Anordnung "eingelaufen" wird, wird das die Ecke
jedes Rollbahndrahtes bildende Metall kaltverfestigt, so daß Spuren von gekrümmtem
Querschnitt erhalten werden. Obwohl es anfänglich den Anschein hat, daß dieses erfindungsgemässe
Verfahren dem bekannten Verfahren nur insofern vorzuziehen ist, daß der, zeitraubende
Schleifvorgang vermieden wird, ergibt sich bei näherer Überlegung, daß beim
Einlaufen einer solchen Lageranordnung, bei welchem eine Ecke in eine Rille von
gekrümmtem Querschnitt umgewandelt wird, eine beträchtlich weitergehende
Metallbewegung als bei der Bildung einer Nut von äquivalenter Tiefe in einer vorgeschliffenen
ebenen Fläche stattfindet, durch welche zusätzliche Kaltverfestigung die Drahtlaufbahnen
noch weiter gehärtet werden, so daß durch dieses erfindungsgemässe Verfahren bessere
Lager, die einem geringeren Verschleiß unterliegen, erhalten werden.
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Bei vielen erfindungsgemässen Lageranordnungen erfordern jedoch die
Drahtrollbahnen nicht die zusätzliche Härtung, welche durch die zusätzliche Letallbewegung
erhalten wird, und die Lageranordnungen werden
dadurch "eingelaufen"
daß anfänglich eine fast tangentiale Lagerfläche jedes nicht kreist rmigen Rollbahndrahtes
den Kugeln dargeboten wird. Bei der Verwendung eines rechteckigen Rollbahndrahtes,
ergibt sich, d aß kein zeitraubendes Vorschleifen wie bei den bekannten Lagern erforderlich
ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbessertenVerfahrens
zur Herstellung von Drahtrollbahnlagern.
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Es ist zweckmässig, daß die in Lageranordnungen von grossem Durchmesser
verwendeten Kugeln herausnehmbar sind. Bei verschiedenen bekannten Lageranordnungen,
bei denen einsetzbare Rollbahnen verwendet werden, ist ein vollständiges Zerlegen
erforderlich, damit die Kugeln entfernt und ausgewechselt werden können, während
bei anderen bekannten Anordnungen gespaltene äussere Stützringe verwendet
wer-
den, damit die Ringe gespreizt und dadurch die Ringe so ausreichend auseinandergefedert
werden können, daß die Kugeln entnommen werden können. Da es schließlich der Stützring
ist, der letztlich die
Rundheit des Lagers bestimmt, ist das luseinanderaproisen
des Stütz-
ringes unter Kraftanwendung
in eine nicht kreisförmige
Gestalt zum
Herausnehmen der Kugeln sehr unerwünscht,
da es nicht
sicher ist,
daß der Stützring in eine genau kreinförnige
Gestalt
zurückkehrt.
Ferner wird durch die Anordnung
einen Spaltes durch
den Stützring
dieser an seinem gespaltenen Teil geschwächt
oder es sind suaätzliche
Mittel sur Verstärkung
des gespaltenen
Teile erforderlich.
| grfindungegerU sind die Lagerstütsritp nicht gespalten,
sondern |
| sxsarenhäa@wl, und das Intfernen und Auswechseln der Kugeln
geschieht |
ohne daß die Stützringe in irgendeiner Weise verformt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist daher der Bau eines Drahtrollbahnlagere der
beschriebenen Art, bei welchem das Herausnehmen und Auswechseln der Kugeln in einfacher
Weise und leicht erfolgen kann. Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar
zeigenr Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils eines bekannten Drahtkugellagere;
Fig. 2 eine vergleichbare Ansicht im Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemässen
Drahtkugellagers; Fig.2a eine Ansicht im Schnitt durch eine andere Ausführungsform
eines erfindungsgemässen Drahtkugellagers; Fig. 3 eine Draufsicht, bei welcher Teile
weggeschnitten sind, einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Lageranordnung;
Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung der in Fig, 3 gezeigten Anordnung; Fig.
5 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2 mit
Blickrichtung
nach unten und Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 2 mit Blickrichtung
nach unten, wobei-Fig. 5 und 6 ferner eine Anordnung darstellen, welche für den
Zugang zur Lageranordnung zum Entfernen und Auswechseln von Kugeln vorgesehen ist;
Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 5; Fig. 8 eine Ansicht
im Schnitt nach der Linie 8-8 in r'ig. 5; Fig. 9 eine Seitenansicht, bei welcher
bestimmte Teile im Schnitt gezeigt sind, einer Vorrichtung, die zur Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden kann; Fig. lo eine Draufsicht
eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 9 nach der Linie lo-lo in Fig. 9, wobei bestimmte
Teile teilweise weggeschnitten dargestellt sind und Fig. 11 eine Ansicht im Schnitt
nach der Linie 11-11 in fig. 1o. Wie Fig. 1 zeigt, in welcher ein Drahtkugellager
bekannter Art im Schnitt dargestellt ist, ist deascn kreisförmiges drehbares Element
lo mit einer sich radial nach innen erstreckenden ringförmigen Ausnehmung 12 einer
hohen axialen Belastung p ausgesetzt. Die auf cIas Lager ausgeübten Belastungswomente
führen' wie ersichtlich,
zu kombinierten axialen und radialen Belastungen.
Der feststehende Stützring 14 ist mit einer sich radial nach aussen erstreckenden
Ausnehmung 16 versehen. Zwischen der Aussenfläche des Innenringes 1o und der Innenfläche
des Aussenringes 14 ist ein Spalt
s vorgesehen. Die Ausnehmungen 129 16 erstrecken
sich um die Ringe 1o und 14 herum, jedoch sind die Ringe 1o und 14 sonst oft. sehr
wenig kreisförmig und können in verschiedenen Anwendungsfällen kompliziert geformte
Gußstücke sein. In den Ausnehmungen 12 und 16 befinden sich, wie gezeigt, vier Rollbahndrähte
1 - 4 aus gehärtetem Stahl, welche sich vollständig um diese Ausnehmungen herum
erstrecken mit, Ausnahme nicht gezeigter schmaler Spalte, an denen die beiden Enden
jedes Rollbahndrahtes einander gegenüberliegen. Zwischen den Rollbahndrähten ist,
wie gezeigt, eine Anzahl gehärteter Kugeln' wie die Kugeln 2o und 21, angeordnet,
so daß der bewegliche Teil 1o mit Bezug auf den feststehenden Teil 14 drehbar gelagert
ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat jeder Roll-Bahndraht einen im
wesentlichen
kreisförmigen Querschnitt mit Äusnahme eines Sitzes von gekrümmtem Querschnitt,
der dem Radius der
Kugeln 2o, 21 angepaßt ist. Wie erwähnt, werden diese
gekrümmten Sitze beiden bekannten Lagern über die Längen der kreisförmigen Rollbahndrähte
1 - 4
zuerst durch Schleifen
ebener Flächen über
die länge
der Drähte 1 -
4 und dann
durch "Einlaufen" der Lageranordnung
mit einer grösseren
als normaler Belastung gebildet.
wenn eine axiale
Belastungskraft
P auf den drehbaren
Teil 1o
aus-
geübt wird,
wird der Laufbahndraht
2, wie ersichtlich, nach unten
gegen
jede Kugel mit einer Kraft P/N gedrückt, wobei N die Zahl der um das Zager herum
vorgesehenen Kugeln ist. Jede Kugel liegt,
wie
ersichtlich, gegen den Laufbahndraht
2 längs eines kleinen Bogens en und die P/N-Kraft jeder Kugel wird über einen solchen
Bogen verteilt. Die auf jede Kugel ausgeübte resultierende Kraft
wirkt durch
die Mitte der Kugel und wird auf den von dem feststehenden Teil 14 getragenen Rollbahndraht
3, der an jeder Kugel mit einem ähnlichen kleinen Bogen anliegt. Bei der dargestellten
Anordnung wird daher die reine nach unten gerichtete axiale Belastung P sowohl radial
als auch axial übertragen, wobei bei der dargestellten.Anordnung die radiale Komponente
gleich der axialen Komponente ist, so daB die resultierenden Kräfte zwischen den
Rollbahndrähten 2 und 3 und den Kugeln beträchtlich grösser als die vertikale Belastung
sind. In Fig. 1, in welcher die Rollbahndrähte 2 und 3 in gleichen
Winkelab-
ständen
von goo um jede Kugel herum angeordnet sind, ist
die resul -tierende Kraft
über jede Kugel
wobei 0#
der Winkel zwischen der vertikalen Kraft P und einer Linie
ist,
welche die Mittelpunkte der Rollbahndrähte
2 und 3 verbindet, welcher
Winkel d, bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Anordnung
45o beträgt.
Daher werden, da die Kugeln die axialen Belastungen in
kombinierte radiale
und axiale Belastungen auflösen, die resultierenden
Kräfte zwischen
den Kugeln und den Rollbahndrähten
beträchtlich verstärkt.
Bei der in Fig. 1
dargestellten Anordnung mit vier in Winkel-
abständen
von goo um jede Kugel herum angeordneten kreisförmigen Roilbahndrähten ist die resultierende
Kraft um 4124 % grösser als die axiale Kraft selbst. Die Ausübung solch verstärkter
Kräfte auf die Kugeln erfordert natürlich die Verwendung von Lageranordnungen mit
grösserem Durchmesser oder die Verwendung von härteren Rollbahnen und Kugeln oder
sie führt zum Verschleiß des Lagers.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemässen Lageranordnung werden
die resultierenden Kräfte, welche durch axiale Belastungen auf die Kugeln ausgeübt
werden, wesentlich herabgesetzt, was ermöglicht, daß viel schwerere axiale Lasten
auf die Lageranordnung ausgeübt werden können. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist
die erfindungsgemässe Lageranordnung wie vor viele Rollbahndrähte aus gehärtetem
Stahldraht auf, die mit 31 bis 34 bezeichnet sind, jedoch ferner zwei Seitenringe
37 und 38 aus gehärtetem Stahl. Ein wichtiges Merkmal besteht darin! daß der Rollbahndraht
32 zwar an jeder Kugel diametral gegenüberliegend dem Rollbahndraht 33 angeordnet
ist, ebenso wie der Rollbahndraht 2 bei der bekannten Anordnung diametral gegenüberliegend
dem Rollbahndraht 3 angeordnet ist, jedoch die Rollbahndräte 31 - 34 keine gleichen
Winkelabstände von goo um die Kugeln herum haben. Stattdessen haben die gekrümmten
Sitze der Rollbahndrähte 31 und 32 einen viel kleineren Winkelabstand als 9o0, die
Rollbahndrähte 33 und 34 einen viel kleineren Winkelabstand als 9o°, die Rollbahndrähte
31 und 33 einen viel grösseren Winkelabstand als goo und die Rollbahndrähte 32 und
34 ebenfalls einen viel grösseren Winkelabstand als goo. Eine solche Anordnung ermöglicht
eine
wesentliche Verringerung des Winkels C( , so daß grössere axiale Belastungen
auf die Lageranordnung ausgeübt werden können. Bei der gezeigten Anordnung werden
ferner kleinere Verdr.ehungsmomente auf.' die Rollbahndrähte ausgeübt, so daß bei
diesen eine geringere Neigung zur Verdrehung um -ihre eigenen Achsen besteht.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die oberen Rollbahndrähte 31,
32 und die unteren Rollbahndrähte 33, 34 je mit gekrümmten Sitzen versehen. Wie
bei der bekannten Anordnung werden diese Sitze durch "Einlaufen" einer Lageranordnung
unter einer grösseren als der normalen Belastung gebildet, um den Lagerrollbahnen
eine Kaltverfestigung mitzuteilen, jedoch ist, wie nachstehend erläutert wird, das
erfindungsgemässe Verfahren von dem bekannten Verfahren etwas verschieden. Wie gezeigt,
sind bei den seitlichen Rollbahndrähten oder -Bändern 37 und 38 keine gekrümmten
Sitze vorgesehen.
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In Fig. 2 ist der Winkelabstand, gemessen um die Kugel herum, zwisehen
den Mittelpunkte der gekrümmten Sitze der Rollbahnpaare 31, 32 und 339 34 auf
etwa 30o verringert, statt 9o0 wie bei der bekannten Anordnung zu
betragen, so daß dementsprechend der Winkelabstand zwischen den Mittelpunkten der
gekrümmten Sitze der Rollbahnpaare 31, 33 und 32, 34 auf etwa 15o0 vergrössert ist,
statt 9o0 wie bei der bekannten Aüzordnung zu betragen. Infolge dieser geänderten
Abstände wird 3e: bl:Ji.i-zkel ii auf 150 verringert und 1/cos i50 ergibt einen
Wert von etwa 1,0359 a° daß die reduzierenden Kräfte, welche nun durch.
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eine ax5eale Belastung auf die Kugeln ausgeüb-# rzerdea@.s e_:-4tac
41,4. ;'':höher
als die axiale Kraft auf lediglich 3,5 % höher
als die axiale Kraft verringert werden, was einer drastischen Erhöhung des axialen
Lastaufnahmevermögens des Lagers entspricht. Ein Beispiel eines vollständigen Drahtkugellagers
gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 und 4 dargestellt, in welchen ein Lager für die
lenkbare Antriebsanordnung eines drehbar gelagerten Hubwagens gezeigt ist. In Fig.
3-ist ein Aussengehäuse 14 teilweise weggeschnitten dargestellt, das mit mehreren
Einbaubohrungen 15, 15 versehen ist, damit es an einem anderen Bauteil, beispielsweise
am Unterbaurahmen eines Hubwagens befestigt werden kann. Das Aussengehäuse 14, das
nicht gehärtet zu werden braucht, ist mit einer grossen kreisförmigen Bohrung versehen
und dient als äusserer Stützring der Lageranordnung. Konzentrisch innerhalb der
kreisförmigen Bohrung des äusseren Stützringes 14 ist ein kreisförmiges Gußstück
1o angeordnet, das ebenfalls ungehärtet ist und als innerer Stützring der Lageranordnung
dient. Zwischen den relativ drehbaren Teilen 1o und 14 sind voneinander in Abstand
befindliche Kugeln 2o, 2o in grosser Zahl angeordnet. In Fig. 3 sind die Kugeln
durch die oberen Rollbahndrähte 31 und 32 teilweise verdeckt gezeigt. Der Durchmesser
des inneren und des äusseren Gußstücks ist unter Berücksichtigung des Durchmessers
der Kugeln so gewählt, daß sich eine ganzzahlige Anzahl Kugeln um das Lager herum
mit einem sehr geringen freien Raum von gewöhnlich weniger als einem Kugeldurchmesser
erstreckt. #n einer Stelle um den Umfang des äusseren Stützringes 14 herum
ist eine Zugangsöffnung, in der sich ein herausnehmbarer Zugangsstopfen 4o befindet,
vorgesehen.
Auf dem inneren Teil 1o ist ein Motor M und ein Getriebe
G angeordnet dargestellt® Das Getriebe G erstreckt sich nach unten durch eine Öffnung
im Teil 1o zur Verbindung mit einem nicht gezeigten aubwagen-Antriebsrad. Da der
Hubwagen ausserordentlich schwere Lasten trägt, wird auf die Lageranordnung eine
hohe axiale Belastung ausgeübt, welche das Bestreben hat, den äusseren Teil 14 mit
Bezug auf den inneren Teil 1o nach unten zu. bewegen. Die beschriebene Anwendung
der erfindungsgemässen Lageranordnung auf die lenkbare Antriebsanordnung eines Hubwagens
ist natürlich nur beispielsweise angegeben, da die Erfindung für eine Vielfalt anderer
industrieller Zwecke Anwendung finden kann, bei welchen Lager in erster Linie einer
axialen Belastung ausgesetzt sind.
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Wie aua Figm 2 ersichtlich ist, ist der äussere Stützring 14 mit einer
Ausnehmung versehen' die einen ersten Teil zur Aufnahme der äusseren Rollbahndrähte
31 und 33 und einen zweiten Teil aufweist, der sich weiter radial nach aussen
zur Aufnahme des seitlichen Rollbahndrahtes oder -Bandes 37 erstreckt. Die Ausnehmung"braucht
natürlich nicht genau den gezeigten Querschnitt zu haben. Wichtig ist jedoch, daB
der Querschnitt der Ausnehmung zumindest zwei Teile von nicht kreisförmigem Querschnitt
zur Aufnahme des oberen und des unteren Rollbahndrahtes 31 bzw. 33 und einen Teil
mit einer ebenen Fläche zur Abstützung des seitlichen Rollbahndrahtes 37 aufweist.
In ähnlicher Weise soll der Querschnitt der sich radial nach innen erstreckenden
Ausnehmung im inneren Stützring 1o mindestens zwei Ecken oder nicht kreisförmige
Tei-le zur Aufnahme der nicht kreisförmigen Rollbahndrähte 32 und
34 und
einen flachen Teil zur Abstützung des Rollbahndrahtes 38
haben. Die beiden Ausnehmungen in den Teilen 1o und 14 und der Zwischenraum zwischen
ihnen wird als Laufbahn des Lagers bezeichnet.
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Die Rollbahndrähte 31 bis 34 und 37, 38 sind aus gehärtetem #jualitätsfederstahl
hergestellt und sind elastisch, damit sich die hollbahndrähte den Nuten im Inneren
und im Äusseren Stützring 1o bzw. 14 anpassen, während durch die Härtung dem Lager
die erforderliche Festigkeit verliehen wird.
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Die Härte der Rollbahndrähte kann beispielsweise 35 - 5o nach der
Rockwell-Härteskala C betragen, während die Kugeln 2o, 21 u.s.w. gewöhnlich eine
Härte von etwa 6o - 70 Rockwell C haben. Der innere und der äussere Stützring
1o bzw. 14 braucht natürlich keine Lagerhärte zu haben und diese sind gewöhnlich
viel weicher, damit sie leicht bearbeitet werden können.
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Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann es vorteilhaft seins
Rollbahndrähte mit verschiedenen Kontaktbereichen vorzusehen wie z.B, die in Fig.
2A gezeigten Rollbahndrähte, bei welchen der obere Rollbahndraht 32t am Innenring
und der untere Rollbahndraht 331 am Aussenring 14, welche beiden Drähte normalerweise
die axiale Belastung aufnehmen, mit breiteren gekrümmten Kontaktflächen versehen
sind als die Rollbahndrähte 31' und 34', da die letzteren einer wesentlich geringeren
Belastung ausgesetzt sind.
Der obere und der untere Laufbahndraht
32 bzw. 34 werden um einen nicht gezeigten Dorn herum geformt, der einen geringfügig
kleineren Durchmesser als derjenige Teil der Ausnehmung hat, gegen welchen die erwähnten
Rollbahndrähte eingebaut werden, so daß die Drähte 32 und 34 eine freie Form annehmen,
wie in Fig® 4 gezeigt, bei welcher sich ihre Enden überlappen. Wenn diese Ringe
gespreizt und auf dem Innenring 1o angeordnet werden, umfassen sie diesen elastisch.
Nach dem Aufbringen auf den Teil 1o überlappen sich die Enden der Drähte 32 und
34 nicht Mehr, ondern es sind iia Gegenteil die Längen der Drähte 32 und 34 so gewählt,
daß ein schmaler Spalt (von etwa o,8 mm in einem Lager von 3o cm) zwischen. den
Enden-Jedes Rollbahndrahtes bleibt, um eine Wärmeausdehnung zu ermöglichen. Die
Rollbahndrähte 32 und 34 sind ferner mit dem Teil 1o haftend verbunden, um zu verhindern,
daß sie durch die durch die Kugeln auf sie ausgeübten Scheuerkräfte um die Laufbahn
herumbewegt werden. Ebenso wie die Drähte 32 und 34 ist das innere radiale Rollbahnband
38 mit einem Radius von geringer Untergrösse hergestellt und wird es beim Einbau
gespreizt, so daß es den Innenring 1o elastisch umgreift. Das Band 38 ist ebenfalls
vorzugsweise haftend aufgebracht.
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Der obere und der untere Aussenrollbahndraht 31 bzw. 33 wird um einen
Dorn herum geformt, der einen geringfügig grösseren Durchmesser als die Flächen
der Ausnehmung hat, gegen welche diese Rollbahndrähte anliegen, sG daß diese Drähte
die in Fig. 4 gezeigte gespreär-.:te freie Form haben, -in. der zwischen den Enden
jedes der beiCen Rol-lbfIhrd.;::`.tite ein breiter Spalt besteht. Ifenn die Drähte
?1 unE3j in ,zie Au uieaIaiiung
im Aussenring 14 eingesetzt werden,
werden sie zusammengedrückt, so daß sie durch ihre Federkraft fest in ihrer Lage
innerhalb der Ausnehmung gehalten werden. In ähnlicher Weise wird das äussere radiale
Rollbahnband 37 mit einem Radius von geringer Übergrösse hergestellt und dann zusammengedrückt
in die Ausnehmung innerhalb des Aussenringes 14 eingesetzt. Die Länge des Rollbahnbandes
37 ist so gewählt, daß ein Spalt zwischen seinen Enden bleibt, der grösser als der
Durchmesser einer Kugel ist, wenn es zusammengedrückt ein gesetzt ist. Wie nachstehend
erläutert wird, wird dieser Spalt zwischen den Enden des Bandes 37 im wesentlichen
durch einen herausnehmbaren Zugangsstopfen nach dem Zusammenbau des Lagers überbrückt,
so daß eine Fläche, die um die ganze Laufbahn herum im wesentlichen kontinuierlich
ist, zur Aufnahme der radialen Kräfte von den Kugeln vorhanden ist.
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Die Winkelstellungen der inneren Rollbahnringe 32, 34 und 38 um den
Teil 1o herum sind unwichtig, obwohl es zweckmässig ist, die Stoßstellen zwischen
den Enden dieser drei Drähte so zu versetzen, d aß sie sich an drei getrenntenStellen
um den Teil 1o herum befinden. Die Winkelstellungen der äusseren Rollbahndrähte
31, 33 und 37 ist jedoch wichtig und sind, wie nachfolgend erläutert wird,
die Enden jedes dieser Rollbahndrähte benachbart der Zugangsöffnung festgelegt,
durch welche Kugeln entnommen und ausgewechselt werden können. Die Anordnung der
gehärteten Rollbahndrähte innerhalb der Ausnehmungen der Stützringe 1o und 14 und
die Einzelheiten der Zugangsanordnung
für das Herausnehmen von
Kugeln ergeben sich am besten aus Fig. 5 $ B. Durch der! Aussenring 14 ist eine
kreisförmige Bohrung vorgeschen, der zur Aaafnahme eines herausnehmbaren Zugangsstopfens
40 von kreisförmigem Querschnitt dientb der durch Schrauben 43 (und Zwiachenlegscheiben
44) in seiner Lage gehalten wird und dessen Kopf gegen einen Teil der Bohrung von
erweitertem Durchmesser anliegt, um die Erstreckung des Stopfens 4o nach innen festzulegen.
Die Länge des Stopfens 40 ist so gewählt, daß sich die Fläche des inneren Endes
des Stopfens 40 in der gleichen radialen Lage wie
die Innenfläche des äusseren
seitlichen Rollbahndrahtes 37 befindet' so daß die Kugeln radial abgestützt bleiben
und daran gehindert werden' sich radial nach aussen zu bewegen und in die Zugangsbohrung
einzurasten wenn sie sich an dieser vorbeibewegen. Gegebenenfalls kann die Stirnfläche
cjs Stopfens 40 geringfügig hohl mit einem Krümmungsradius ausgebildet werden' der
demjenigen der Innenfläche des seitlichen Rollbahndrahtes 37 entspricht, jedoch
muß dann der Stopfen 40 in der richtigen Winkelstellung um seine Eigenachle eingesetzt
werden. Für diesen Zweck können am Stopfen 40 und am Gehäuse 14 Markierungen vorgesehen
werden, um sicherzustellen daß der Stopfen 4o richtig eingesetzt wird.
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Wie sich am besten aus der in Fig. 8 gegebenen Aussenansicht ergibt,
sind die Enden der äusseren Rollbahndrähte 31 und 32 abgefast, so daß ein geringfügig
grösserer vertikaler Abstand zwischen diesen Drähten an ihren Enden unmittelbar
benachbart und an der den Zugangsstopfen 40 enthaltenden Zugangsöffnung erhalten
wird,
damit keiner der Rollbahndrähte einen Teil der Zugangsöffnung
verdeckt und eine Kugel, die sich mit der Zugangsöffnung in Überdeckung befindet,
herausgenommen werden kann, nachdem der Stopferz 4o entfernt worden ist.
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Jedes Ende beider äusseren Laufbahndrähte j1 und 33 is;, wuilweise
abgefast und teilweise vierkantig. Ein oberer und ein ur.;.e-rer Feststellstift
41 bzw. 42 ist so mit Preßsitz in eineor.x#,nt; oberhalb und unterhalb des Stopfens
40 eingesetzt, .daß er sich um einen kurzen Betrag in die Laufbahn erstreckt, wie
a;.F'ig. 7 ersichtlich ist. Die vierkantigen 'Pei Le der Enden vier .7ä:3: eren
Rollbahrrdrähte 31 und 33 liegen gegen die inneren Enden der Stifte 41 und 42 an,
so daß sie gegen eine wesentliche Bewegung um die Laufbahn herum gehalten werden,
wodurch sichergestellt wird, daß die abgefasten Enden der Rollbahndrähte 31 und
33 benachbart der Zugangsbohrung bleiben, was zur Entnahme von Kugeln erforderlich
ist. Eine Bewegung der inneren Rollbahndrähte 32, 34 und 38 um di-e Laufbahn herum
beeinträchtigt natürlich nicht das Entfernen von Kugeln, so daß es nicht notwendig
ist, sie gegen eine solche Bewegung mittels Stif)Bn od. dgl. zwangsläufig zu halten.
Die Vorrichtung für das "Einlaufen" der oberen und der unteren Rollbahndrähte für
eine Drahtkugellageranordnung wird in Verbindung mit Fig. 9 - 11 beschrieben. Wie
erwähnt, waren die Drahtrollbahnen, welche bisher für Kugellageranordnungen verwendet
wurden, im #juerschnitt kreisförmig und die gekrümmten Sitze oder
| zpulen ?.i2 diesen RollbahnGn wurden |
| ebene Fläche an diesen DrähLen #vorauI @-:@i F`Z'f3 |
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| rollbahnen, welche zur Verwendung als Drehte 31 - 34 einex°
Lager- |
| anordnung bestimmt sind, gemeinsam eingelaufen und dann als
zu- |
| saITlwerlgepaß-ter Satz behandelt. bei der Anordnung nach F;-@.
9 trägt |
| ein feststehender Arbeitstisch 51 einen unteren Eressentisch
53, |
| welcher durch eine kreisförmige Platte mit einer kreisförmigen
Aus- |
| nehrtlung 5i? gebildet wird, die sich um die ganze Platte 53
herum |
| erstreckt, welch letztere am Arbeitstisch 51 mit Hilfe vc-
Schrau- |
| ben 55 festgeschraubt ist. Eine sich nach oben erstrec'.eride
@t@ittc@t-- |
| ochse 12 -st in. der ,>i"c-üc des unteren rzessentische,-3
ff gelagert |
| LIm einen 'einen °..:btrE.°,27, f'Y ä1 öo zu 3..7
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Ausnehmungen 56 und 57 versehen, in welchen sich Rollbahndrähte
von geeigneter Länge zur Bildung der unteren Rollbahndrätite 33 und 34 befinden.
Auf dem unteren Pressentisch 53 ist ein Drucklager 63 angeordnet, das als vertikaler
Anschlag dient, um einen bestimmten Mindestabstand zwischen den Pressentischen 53
und 6o aufrecht zu erhalten.
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Die zur Bildung der oberen Rollbahndrähte 31 und 32 bestimmten Drähte
sind in ähnlicher Weise im oberen Pressentisch 6o in Ausnehmungen 58 und 59 angeordnet,
wie sich am besten aus Fig. 11 ergibt.
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Der obere Pressentisch 6o ist mit einer sich nach oben erstreckenden
Welle 61 versehen, die zur Achse 52 gleichachsig und durch eine biegsame Kupplung
62 mit einer Welle 65 verbunden ist. Die Prelle 65 ist für den Antrieb durch die
starre Kupplung 64 bestimmt, welche bei einigen Ausführungsformen der Erfindung
die Form eines Bohrfutters haben kann. Die Kupplung 64 wird sowohl zur Drehung angetrieben
als auch in vertikaler Richtung durch eine Hohlwelle 66 auf- und abbewegt, die zur
vertikalen Bewegung durch das Bohrmaschinengestell 67 gelagert ist.
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Wie am besten aus Fig. 1o erkennbar ist, werden die Drahtrollbahnen
unter Verwendung einer beschränkten Anzahl Kugeln 2o "eingelaufen", von denen in
Fig. 1o vier dargestellt sind, in der ein Teil des oberen Pressentisches 6o weggebrochen
dargestellt ist. Während des Einlauf -vorgangs werden die vier Kugeln durch gekrümmte
Abstandsstangen 71, 71 in Abständen von goo gehalten, die vorzugsweise aus einem
weichen Metallg wie Messing, hergestellt sind.
Ein Motor M-1 steht
mit einer Welle 68 in Antriebsverbindung" die mit der Welle 66 verkeilt isty so
daß der obere Pressentisch 6a zur Drehung angetrieben wird. Während des Drehantriebs
des oberen Pressentisches wird auf die Welle 68 Druckausgeübt, so daß der obere
Pressentisch 6o und die Drähte 319 32 nach unten zum unteren Pressentisch 53 gedrückt
werden. Bei einer beispielsweisen Ausführungsform wurde durch den Motor M-1 der
obere Pressentisch 6o mit loo bis Zoo U/min. angetrieben und eine allmählich zunehmendes
nach unten gerichtete Kraft hydraulisch auf die Welle 68 mit Hilfe eines
Hydraulikzylinders. 70 herkömmlicher Art ausgeübt.'Nachdem das Einlaufen bis zu:
einem Punkt fortgeschritten ist, an welchem das Drucklager 59 einen weiteren Hub
des oberen Pressentisches 6o verhinderts werden die Rollbahndrähte innerhalb des
oberen und des unteren Presseptisches 6o bzw. 53 auf eine richtige Tiefe "gekratert".
Im oberen Presseptisch 6o ist- eine Anzahl Bohrungen 72, 72 vorgesehene durch die
ein Durchschlag eingesetzt werden kann' um das Entfernen der gekraterten Drähte
vom oberen Presseptisch 6q zu erleichtern.
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Zu Beginn des Einlaufvorgangs bieten alle vier Rollbahadrähte den
vier Kugeln rechteckige Kanten dar. Wenn. eine: hydraulische Kraft ausgeübt wird
und die Kugeln die R®llbahndrähte kaltverfestigeng werden Sitze oder kraterförmige
Bahnen mit einem gekrümmten Querschnitt von der in Fig, 2 dargestellten Art erhalten.
Infolge der Umformung der Kante einer rechteckigen Schiene oder Stange in eine Bahn
von gekrümmtem Querschnitt wird eine stärkere Kaltverfestigung der Drahtrohbahnen
und eine stärkere Netallbewegung herbeigeführt9 um einen ge#
krümmten
Sitz von gegebener Kontaktlänge zu bilden, so daß durch das erfindungsgemässe Verfahren
härtere und dauerhaftere Rollbahnen erhalten-werden und dadurch die Lagerlebensdauer
erhöht wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und -beschriebenem Ausführungsformen
-beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene-Abänderungen erfahren.