DE1575450A1 - Lagereinbauanordnung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Lagereinbauanordnung und Verfahren zu deren Herstellung

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DE1575450A1 DE19661575450 DE1575450A DE1575450A1 DE 1575450 A1 DE1575450 A1 DE 1575450A1 DE 19661575450 DE19661575450 DE 19661575450 DE 1575450 A DE1575450 A DE 1575450A DE 1575450 A1 DE1575450 A1 DE 1575450A1
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Description

DR-R-POSCHENRIEDER
pli-C. 3OETTMER p « ς- 7c
DIPL-i-.G. r,..UAxflXESL- ' '-
WuKCHEN 80 /WW
Lucile-Grahn-StfaSe 38
Telefon 443755
- 26. März 1969
Tile Fafnir Bearing Company, New Britain, Conn*
( T.St.A. )
Lagereinbauanordnüng und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Lager und insbesondere eine neuartige Lagereinbauanordnung, bei welcher das Lager so eingebaut ist, dass bisher nicht erzielbare wesentliche Vorteile erhalten werden, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen* bei welchen den Lagern von sich drehenden Elementen, beispielsweise von Elektromotoren, besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muss, damit entweder eine wünschenswerte Betriebsbedingung erzielt wird oder das Entstehen unerwünschter Betriebsbedingungen infolge von sich ändernden Umständen verhindert wird. Ein Beispiel für den erstgenannten Pail ist, wenn ein Molor so gelagert werden muss, dass er· so ruhig*» wie miiglAoh läuft oder so geringe Sohwingungen wie mögllöh. erzeugt, wie bei Bandäüfzeiohnungageräten. Ein Beispiel für den an !zweiter Stelle genannten Fall besteht, wenn die Welle einessich drehenden
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Teils ein- Festklemmen seiner Stützlager durch Veränderungen in der Länge der Welle verursachen kann, die die Folge von wesentlichen Temperaturveränderungen sind. Es wurden "bereits verschiedene Versuche unternommen, die vorstehenden und ähnliche Probleme zu lösen, jedoch -waren die vorgeschlagenen Anordnungen bisher nicht völlig zufriedenstellend.
Unter Berücksichtigung des Obenstehenden weist die Lagereinbauanordnung nach der Erfindung ein. starres Aussenelement mit einer genau bearbeiteten Aussenflache, einen Aussenlaufring und eine zwischen dem Aussenelement und dem Aussenlaufring zu dessen elastischer lagerung im Aussenelement, angeordnete Schicht bzw. Zwischenlage aus elastischem Material mit vorbestimmter Härte zur wesentlichen Verminderung der Lager-Betriebsgeräusche auf und ist die Innenfläche des Aussenlaufringes nach dessen Einbau in das Aussenelement bearbeitet, so dass die erwähnte Innenfläche genau konzentrisch zu der erwähnten Aussenflache verläuft.
Aufgabe, Merkmale und Vorteile der Erfindung und. die Art, in welcher diese verwirklicht werden kön^nen, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, und' ' zwar zeigen: :
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
einer erfindungsgemässen Lagerelnbauahord-■ / nung; " ':''.' : '' " "
10 98 4 7 y 0 2 B 3
Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Abänderungsförm der in.Fig. 1 und 2 dargestellten Aueführungsform der Erfindung; -
Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3; '
Fig. 5 und 6 eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4»
Fig. 7 und 8 eine weitere Ausführungsform;
Fig. 9 und: Io wieder eine weitere Ausführungsform
und ' ■ - '
Fig. 11 eine Ansicht eines neuartigen Bauelements
■■ " zur Verwendung in der Anordnung nach Fig. 9 und Io.
Ein Merkmal für den Bau einer erfindungsgemässen Lagereinbauanordnung besteht darin, dass zuerst ein Lagerring auf einem elastischen Material von gewählter Härte angeordnet wird, welch letzteres zwischen dem Lagerring und einem äusseren Trägerelement gehalten wird. Das Letztere wird dann vorzugsweise genau bearbeitet, so dass es genau in seiner Lage gehalten werden kann während die Innenfläche des Lagerringeja^genau^bearbeitet wird, wodurch der drehbare Teil,--der durch den Lagerring gelagert
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werden soll j in genau konzentrischer lage zu dem ausseren Trägerelement gehalten wird.
In .Fig· 1 und 2 ist ein Lager mit einem Innenlaufring Io und einem Aussenlaufring 12 dargestellt, die mit Rollbahnen 14, 16 versehen sind. Wälzkörper 18, bei der dargestellten Ausführungsform in Form von Kugeln, werden innerhalb eines Halteringes 2o gehalten, und laufen in an sich bekannter Weise in den Rollbahnen 14, 16* lagersohilde 22, 24 haben die Aufgabe, einen Schmiermittelverlust zu vermeiden und ferner das Eindringen von Schmutz;'und Fremdkörpern in das lager zu verhindern, und werden durch Sprengringe 26, 28 in ihrer Lage gehalten» Der vorangehend beschriebene Aufbau, d.h. das Lager als solches, ist an sich bekannt.
Erfindungsgemäss ist das Lager innerhalb eines Einbauaus senringes 3o durch eine Zwischenlage 32 aus elastischem Material^ beispielsweise aus Buna oder Neoprenkautschuk, dämpfend bzw.. kissengelagert. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Zwischenlage 32 vorzugsweise mit der Innenfläche des Einbauaussenrihges sowie mit der Aussenflache des Aussenlaufringes 12 haftend verbunden.
Da fines der Hauptziele der Erfindung darin besteht, eine sehr genau gehaltene konzentrische Drehachse zu erhalten, wird die äussere ümfangsflache 31 des Einbauaussenringes 3ο zuerst mit engen Toleranzen bearbeitet. Der Aussenlaufring 12 des Lagers wird dann im wesentlichen kceaentrisch innerhalb des Ein-
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bauaussenringes 3o angeordnet und die elastische Zwischenlage 32 mit den erwähnten Ringen zur Bildung eines Verbundteils haftend verbunden. Das besondere Verfahren zur haftenden Verbindung ist nicht kritisch und kann jedes geeignete, dem Fachmann bekannte Verfahren für diesen Zweck angewendet werden.
Ferner wird dann erfindungsgemäss der Binbauauasenring 3o in einer Rollbahnschleifmaschine so gehalten, dass die äussere Rollbahn 16 des lagers geschliffen werden kann. Dadurch, dass zuerst die Umfangsflache 31 genau bearbeitet wird und die äussere Rollbahn 16 erst geschliffen wird, nachdem der Aussenlaufring 12 mit dem. ,Binbauaussenring 3o durch-die elastische Zwischenlage 32 haftend verbunden worden ist, lässt sich eine konzentrische Anordnung des Aussenlaufringes 16 mit Bezug auf die TJmfangsfläohe 31 mit einer ausserordentlich hohen Genauigkeit erzielen, die bei den bekannten Lagereinbavtanordnungen, bei welchen, das Lager lediglich auf einem elastischen Kissen gelagert wurde, nicht)erreicht werden konnte.
Pur i4-d:"eri gegebenen Anwendungsfall muss natürlich sowohl die Wahl der Durometer-Härte als auch der relativen Dicke der elastischen Zwischenlage 32 sorgfältig getroffen werden· Wenn der Gummi bzw. das andere Material zu weich ist, kann eine beträchtliche relative Bewegung des Aussenlaufringes 12 seibot bei einer kleinen dynamischen Unwucht des durch das Eager gelagerten drehbaren Teils die Folge sein, was zu Auslenkungen, Schwingungen und Geräusch
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führt. Andererseits nähern, sich, wenn die Durometer-Härte 2u hoch ist, die Eigenschaften der Zwischenlage 32 denjenigen eines starren Materials, wie Metall, so dass, auch in diesem Falle keine wesentliche Geräuschverminderuiig''erreicht wird. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt,' dass sich dann, wenn die Zwischenlage >2 eine Durometer-Härte hat, die im wesentlichen innerhalb des Bereiches von ■ 5o -. 8o liegt, die■ Vorteile' der Erfindung im wesentlichen "verwirklichen lassen* Je nach der Dicke und der Durometer-Härte der Zwischenlage 32 sowie je nach dem besonderen Anwendungsfall können auch Durometer~Härtewerte verwendet werden, die ausserhalb des erwähnten Bereiches liegen, was jedoch oft bis zu einem gewissen Grade auf Kosten der Geräuschminderung geht. ■""'.'
Fig. 3 und4 zeigen eine andere erfindungsgemässe Ausführungsform, bei welcher die elastische Zwischenlage 5.2.- weder .mit dem Aussenlauf ring 12 des Itagers noch mit dem Einbauaussenring 3q haftend verbunden ist. Die elastische Zwischenlage 32 ist stattdessen mit inneren und. äusseren Ringnaseh 36 bzw. 38 sowie mit inneren und äusseren Quernasen 4o bzw. 42 versehen. Diese verschiedenen Nasen sitzen in entsprechenden· Nuten 56', 38', 4o% 42' des Aus s enlauf ringes 12 und des Einbauaussenrings 3o» Durch eine geeignete Wahl der Breite und Höhe der Nasen und der Nuten- 36', 38' , 4o', 42' wird eine formschliissige Halterung des Aussenlaufringes 12 in Bezug zum Einbauaussenring erreiaht, so dass bei der Bauform nach Fig. 3 und 4 die äussere Rollbahn 16 genauestens geschliffen weren kanni '
BAD ORIGINAL ι 109847/0253 4 *A<
Fig. 5 und 6 zeigen eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 mit fertigungstechnischen Vorteilen gegenüber der letzten, da keine Quernasen und -Nuten vorgesehen sind, Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 weist die elastische Zwischenschicht bzw. Zwischenlage 45 eine obere Nase 46, die vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise■zusammenhängend, z.B. ringförmig ist und von einer Aufnahmenut 46' im Einbauaussenring 3o gehalten wird. Ferner sind an der elastischen Zwischenlage 45 zwei untere Nasen 48 vorhanden, die ebenfalls vorzugsweise zusammenhängend, z.B« ringförmig, sind und in Nuten 48* im Aussenlaufring 12 gehalten werden. Diese Bauform hat ausserdem den Vorteil, dass ein Bindemittel zwischen der elastischen Zwischenlage und dem Aussenlaufring 12 sowie dem Einbauaussenring nicht erforderlich ist. Die Herstellung wird gegen" über der Ausführungsform nach Pig. 3 und 4 vereinfacht. Bei den, beschriebenen Ausführungsformen können in Verbindung mit der elastischen Zwischenlage 32, 45 leitende Mittel, beispielsweise feine Drähte oder ein Drahtgewebe, vorgesehen sein, um einen elektrischen Leitungsweg zwischen dem Aussen" laufring 12 und dem Einbauaussenring 3o zu erhalten, so dass der Aufbau einer elektrischen Ladung am drehbaren Teil verhindert wird. Durch diese leitenden Mittel wird ferner im Lager erzeugte Wärme an den Eiiibauaus senr ing 3© abgeleitet, so dass das Lager kühler läuft. Dies kann bei der beschriebenen Bauform wichtig sein, besonders bei hohen Drehzahlen, und hohen Belastungen, da die elastische Zwischenlage 32, 45 den Wärmeübergang vom Lager zum Einbau-
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auasenring 3o herabsetzt. Die leitenden Mittel können natürlich, verschiedene Formen haben und an den Seiten der elastischen Zwischenlage 32» 45 vorgesehen werden, so daös sie völlig ausserhalb derselben zwischen dem Aussenlaufring 12 und dem Einbauaussenring 3o verlaufen.
Bei der in Fig. 1J und 8 dargestellten Ausführungsform haben die leitenden Mittel etwa die Form von Schraubenfedern 5o. Diese Schraubenfedern 5o befinden sich in Abständen in der elastischen Zwischenlage 32 und erstrecken sich natürlich in Kontakt sowohl mit.dem Aussenlaufring 12 als auch mit dem Einbauaus seilring 3o} so dass eine wirksame Ableitung sowohl für Wärme als auch 'für elektrische Ladungen besteh*.
FIg . 9 und Io zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Wärme- und Ladungsableitele^ ment in Form eines Leitungsringes 52 von neuartiger Ausbildung verwendet wird. Wie aus den letzterwähnten Figuren in Verbindung mit Fig. 11 ersichtlich ist, weist der Leitungsring 52 einen ringförmigen Mittelteil 52 c mit Kontaktlaschen 52 dj 52 u auf, die sich nach beiden Seiten desselben erstrecken. Die Kontaktlaschen 52 d, 52 u sind aus einem einzigen Metällrohling geschnitten, von dem der Mittelteil 52 c einen Teil bildet. Auf den entgegengesetzten Seiten des Mittelteils 52 c sind die Kontaktlaschen 52 u nach oben und die Kontaktlasehen 52 d nach unten gebogen, wie am besten in Fig. Io und 11 ersichtlich ist. Das Material, aus dem der Leitungsring 42 geformt ist, soll vorzugsweise eine gewisse Federungseigenschaft haben, so" dass jede obere Kon-
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taktlasche 52 u in. Eontakt ait dem Einbauaussenring 3ö und jede Tint ereKontaktlasehe 52 d in Ion- .-takt mit dem Aus senla.üf ring 12 gehalten wird, um einen bestmöglichen Wärmeübergang zu erhalten. Natürlich kann auch ein halber Abschnitt des ,Leitungsringes 52, d.h. die eine oder die andere Hälfte von der Mittellinie als wirksames Wärmeübertragungsorgan verwendet werden. ;
Die verschiedenen Geräusche, die von verschiedenen Quellen stammen, beispielsweise vom Lager oder durch eine geringe Unwucht des Motors»werden durch die erfindungsgemässe Bauform sehr weitgehend gedämpft. Bei den bekannten Bauformen konnte das Geräusch zwar etwas herabgesetzt werden, jedoch verhinderte bisher das Problem der mangelnden Konzentrizität zwischen dem Rotor und der Feldwicklung von Elektromotoreti, welche die Folge der grossen Schwierigkeiten; beim einwandfreien Zentrieren von in ein Motorgehäuse elastisch eingebauten Lagern ist, die gewünschte Verminderung sowohl der Schwingungen als auch dör Geräusche. Durch die beschriebene erfindungsgemässe Bauform, durch welche eine Anordnung mit einem Aussenring erhalten wird, der das Lager auf einem plastischen Kissen lagert und der genau bearbeitet ist, kann bei der Fertigung ein genaues konzentrisches Schleifen der äusseren Lagerrollbahn erzielt werden. Hierdurch sowie durch die gewählte. Härte des elastischen Materials lässt sich eine wesentlich Stärkere Herabsetzung von Schwingungen und Geräuschen erzielen. Aus Messungen hat sich ergeben, dass nunmehr eine Geräuschminderung von mindestens 25 # .für ähnliche Lager nach dem bisherigen
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Stand der Technik leicht erreicht werden kann.
Durch die Erfindung lassen sich in besonderen Fällen noch weitere Vorteile erzielen. So kann z.B. bei einem eng passenden Einbau, bei welchem ein Presssitz in einem Gehäuse gewöhnlich für ein herkömmt liches Lager vorgesehen wird, die erfindungsgemässe Lagereinbauanordnung mit grossem Vorteil verwendet werden. Die bisherigen Lager sind in solchen Fällen infolge der Verringerung, des Durchmessers der äusseren Rollbahn häufig radial vorbelastet. Bei der erfindungsgemässen Anordnung werden jedoch, obwohl hohe Drücke' den Einbauaussenring der Anordnung verformen können, diese Drücke nicht durch die elastische Zwischenlage so übertragen, dass eine Verformung auch des Aussenlaufrings und eine Vorspannung des Lagers stattfindet.
Ein anderer Fall, bei welchem sich sehr gute Betriebseigenschaften durch die Erfindung erzielen lassen, besteht dann, wenn, die Länge der Welle des drehbaren Teils Veränderungen infolge von beträchtlichen Temperaturschwankungen unterliegt. Bei :ien bisherigen starren Lager einbaut en klemmt das Lager oft fest, wenn eine v-rhältnismässig grcsse axiale Ausdehnung oder Zusammenziehung der Welle stattfindet. Bei dem erfindungagemäasen Lagereinbau wird jedoch bei solchen Temperaturveränderungen die elastische Zwischenlage auf Scherung beansprucht, so dass kein Festklemmen des Lagers eintritt. Ausserdem*wird ein durch radiale BrUoke veranlaaates Festklemmen ebenfalls durch den erfind ungsgemäs sen Lagereinbau ausgeschaltet- Durch
BAD OBiGiHAt, ■
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die verschiedenen erfindungsgemässen Bauformen werden als weitere Vorteile noch die Herabsetzung der Drinellierung und.von Fluchtungsfehlern erzielt.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beispielsweise dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Eahmena verschiedene Abänderungen erfahren.
- Patentansprüche -
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BAD ORIGINAL f^"

Claims (15)

->r- ■ ■ ■ Patentansprüche
1. Lagereinbauanordnung, gekennzeichnet durch ein starres Aussenelement mit einer genau Gearbeiteten Aussenflache, einen Aussenlaufring (12) und eine zwischen dem Aussenelement und dem Aussenlaufring (12) zu dessen elastischer Lagerung im Auasenelement angeordnete Schicht bzw. Zwischenlage (32; 45) aus elastischem Material mit, vorbestimmter Härte zur •wesentlichen Verminderung der Lager-Betriebsgeröta^, sehe und dadurch, dass die Innenfläche des Aus sen- "^ laufringes (12) nach dessen Einbau in das Aussenelement bearbeitet worden ist, so dass die erwähnte Innenfläche genau konzentrisch zu der erwähnten Aussenflache verläuft.
2. Lagereinbauanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (32-j j-5-) aus einem gumiüiartigen Material mit einer Durqmeter-Härte im Bereich von 5o - 8o besteht.
3. Lagereinbauanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (32,* 45) nii'fc dem Aussenelement sowie mit dem Aussenlaufring 12 haftend verbunden ist.
4. Lagereinbauanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (32; 45) ferner ein Material ein-
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und wärme-.aοMiesst, das einen elektrischl/leitfähigen Pfad zwischen dem Aussenelement und dem Aussenlaufring (12) bildet.
5. Lagereinbauanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (52,* 45) Ringnasen (36, 38) und Quernasen (4o,42) aufweist, die mit entsprechenden Buten (36·, 38', 4ο',42') sowohl im Aussenelement als auch im Aussenlaufring (12) zusammenwirken, so dass die elastische Zwischenlage (32; 45) in formschlüssigem Eingriff mit dem Aussenelement und dem Aussenlaufring (12) gehalten wird.
6. lagereinbauanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenelement als Einbauaus senririg (3o) ausgebildet ist.
7» Lagereinbauanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenlaufring (12) eine Rollbahn (l6) aufweist, die in bezug auf den Einbauaussenring (3o) bearbeitet worden ist, nachdem der Aussenlaufring (12) in bezug auf den Einbauaussenring (3o) gelagert worden ist, so dass die Rollbahn (l6) konzentrisch zu der äusseren Umfang3fläche (31) des Einbauaussenringes (3o) verlauft, und dass das elastische Material eine gewählte Harte hat, um die Lager-Betriebsgeräusche wesentlich zu dämpfen.
8· Lagereinbauanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet Bau UHiGINAL
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1SV545O
durch, einen Innenlauf ring (Io) und Walzkörpern (18) zwischen dem Innenlaufring (lo) und dem Auasenlaufring (12) zur Bewegung in den Rollbahnen (14, "16), die in bezug auf den Einbauaussenring (3o) bearbeitet worden sind, nachdem der Aussenlaufring (12) im Einbauaus3enring (3o) gelagert worden ist.
9. Lagereinfoauanordnung nach Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet,^ dass die Walzkörper (18) Kugeln sind.
Io. Lagereinbauanordnung nach einem d^r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass leiten-. de Mittel in der Masse des elastischen Materials eingebettet sind, die sich in Kontakt sowohl mit dem Aus senlaufring (12) als auch.mit dem Einbauaus senring (3o) befinden, um Wärme und elektrischen Strom zwischen beiden zu leiten.
11. Lagereinbauanordnung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Mittel mehrere . voneinander in Abständen befindliche Schraubenfedern (5o) aufweisen.
12.Lagereinbauanordnung nach Anspruch Io, dadurch ge-.-kennzeichnet,' dass die leitenden Mittel durch einen metallischen Leitungsring (52) gebildet sind, der einen ringförmigen Mittelteil (52 c) und mehrere von diesem abstehende Kontaktlaschen (52 d, 52 u) aufweist, von denen sich bestimmte Kontaktiaaehen . (52 d) in Kontakt mit dem Aus3enlaufring (12) und
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bestimmte andere Kontaktlaschen (52 u) in Kontakt mit dem Einbauaubenring (3ü) "befinden.
13. Verfahren zur Herstellung; einer Lagereinbauanordnun^ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Einbauaußenelement eine Außenfläche bearbeitet wird, um eine genaue Lagerune;sf lache für einen späteren Bearbeitimgsvorgang zu .erhalten, daß ein Lagerlaufring im wesentlichen innemalu ues erwähnten Außenelements dadurch elastisch gelagert wird, daß zwischen dem Außenelement und dem Laufring ein 'elastisches Material eingefügt wird, das eine solche Härte aufweist, daß die Lager-Betriebsgeräusche gedämpf,t werden, daß die Anordnung zum Schleifen unter Verwendung der erwähnten genauen Lagerungsfläche zur Halterung derselben eingebaut und die Innenfläche des Lagerlaufrings konzentrisch zu der Außenfläche geschliffen v/ird, um eine Haltefläche_ für einen drehbaren Körper innerhalb des Lagerlaufring und konzentrisch zur Außenfläche zu erhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die spätere Bearbeitung durch Schleifen vorgenommen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerlaufring im allgemeinen konzentrisch im ringförmigen Einbauaußenelement angeordnet wird, daß ein Halter zwischendas ringförmige Einbauaußenelement und der Lagerlaufring aus elastischem
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-yr-
Al,
Material mit einer Härte vorgesehen wird, die zur Dämpfung der Lager-Betriebsgeräusche dient, dass die erwähnte Anordnung auf der genau "bearbeiteten Lagerungsfläche angeordnet wird, und dass in die Innenfläche des erwähnten Lagerlaufringes eine Rollbahn eingeschliffen wird, die zu der genau bearbeiteten Lagerungsfläche genau konzentrisch verläuft. ■
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