DE1675099A1

DE1675099A1 - Waelzlager

Info

Publication number: DE1675099A1
Application number: DE19681675099
Authority: DE
Inventors: Batt Robert Stanley
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1967-01-31
Filing date: 1968-01-30
Publication date: 1970-12-23
Also published as: GB1186221A; JPS4811731B1; US3539232A; FR1552594A

Description

Dr.A.Mentzel Abschrift Dipl.-lnq W. DaMU 29. Januar 1968 Patentanwälte j_ fa Refrath bei Köln ·»«/» Frankenforstar StiaSe 137 .

SHE XORRIHGTOH COMPAHY LIHXXSD Coventry, Warwickshire (Großbritannien)

»Wälzlager«

Die Erfindung betrifft Wälzlager.

Eine im großen Uafang verwendete Wälzlagerkonstruktion umfaßt, einen aus Blech gezogenen Äußeren Laufring, der eine Anzahl Wälzkörper bzw· Nadeln enthält, die an dessen Innenumfang verteilt sind, wobei die Rollen oder Nadeln in bestimmten Ausführungsbeispielen durob einen

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Käfig gehalten und geführt sind. Obgleich solche Lager eine zufriedenstellende !Dragfähigkeit im Vergleich zu ihrer Größe und eine Anzahl anderer Vorteile sowohl in der Herstellung als auch Im Einsatz mit sich bringen, können sie nur eine begrenzte Ausbiegung oder einen nur begrenzten Fluchtungefehler einer Welle aufnehmen, auf der sie normalerweise sitzen. Im Falle einer Ausbiegung oder eines Fluohtungsfehlers ist es deshalb üblich, ein Lager mit irgendeiner Form einer selbstausrichtenden Charakteristik zu versehen, beispielsweise durch dessen Einsetzen in einem besonders geformten Lagergehäuse oder durch Vorsehen eines besonders geformten, aus dem Vollen herausgearbeiteten äußeren Laufrings. Diese beiden bekannten Lösungen zur Überwindung.der Schwierigkeiten der Wellenausbiegung oder eines Fluchtungsfehlers der Welle sind jedoch teuer und aufwendig in Hinsicht auf den Raumbedarf·

Ein weiteres Problem bei Wälzlagern, die In duroh Fremdstoff e=verschmutzten Atmosphären arbeiten müssen, ist, das Eindringen solcher Fremdstoffe in das Innere des Lagers zu verhindern.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist demgemäß ein Wälzlager vorgesehen, das einen gezogenen äußeren Lauf-

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ring IULfaßt, wobei der Lauf ring einen radial nach außen versetzten und tellkugelfSrmigen Umfangshereioh aufweist·

Auf Örund des teilkugelformigen Umfangsbereiohs kann sioh das Lager erfindungsgemäß dann selbst ausrichten, wenn die Well· auebiegt oder fehlerhaft fluchtet, auf der das Lager sitzt, und gleichzeitig werden durch das Vorsehen der selbstausriohtenden Charakteristik en äußeren Laufring selbst sowohl Raun eingespart als auch zusätzliche Kosten in dem anderenfalls erforderlichen Vorsehen eines Spezia!gehäuses oder eines besonders ausgebildeten, aus dem Tollen herausgearbeiteten äußeren Laufrings vermieden. Darüber hinaus dient der durch den radial versetzten Teil des Laufrings geschaffene Raum als wertvoller Schmiermittel-Lagerraum, der de» Lager eine längere Lebensdauer verleiht, als das bei normalen Lagern der ImIl ist, in denen ein Schmiermittel eingebrecht ist.

Oemäfi einem weiteren Ilerkmal der Erfindung ist ein Wälzlager mit gezogenem Laufring vorgesehen, der einen radialen Plansch an mindestens einem Eade des Lagers aufweist, wobei der Flansch eine sohmutzabhaltende Dichtung trägt oder mit einer solchen Dichtung zusammenwirkt.

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handelt «β «ich vorzugsweise üb eine Labyrinthdichtung.

Der gesogene Ring kann in bekannter Weise an einem oder an beiden Enden mit einem radial naoh innen gerichteten flansch versehen sein, um einen XIfig zur Führung der Wälzkörper su halten. Diese Flansche kSnnen zweokmäei-

ψ gerweise mit Ringdiohtungen zusammenwirken, die dazu vorgesehen sind, Fremdstoffe daran zu hindern, durch den Zwischenraum zwischen dem Äußeren Laufring und der Welle oder bei Vorsehen eines Inneren Laufrings zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring in das Lager einzudringen. Solche Ringdiohtungen können beispielsweise mit den radialen Flanschen durch ein Formverfahren verbunden sein, und sie können in eine federelastisohe Anlage an die Welle oder an den inneren Laufring gelangen, oder sie können alternativ im leichten Ein-

* griff mit der Welle oder dem inneren Laufring stehen und Labyrinthelemente aufweisen, die mit den radialen Flanschen zusammenwirken, um die Abdichtung zu bewirken·

Der radial versetzte Umfangsberelch des gezogenen Laufringe kann durch Rollen geformt sein, und er kann entweder in der Mitte oder su einem Ende des gesogenen Laufrings versetzt angeordnet sein·

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Die Erfindung ist im naphfolgenden anhand einiger Ausfübrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Pig· 1 ein axialer Schnitt durch ein Wälzlager in eine« Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Pig. 2 ein axialer Schnitt durch ein lager in einen weiteren Ausführungabeispiel, bei den ein Käfig für den W&lskSrper verwendet wird, , ■

Pig. 3 ein axialer Schnitt durch ein Wälzlager, bei den ein radial versetzter Umfangebereich zu einem Ende eines äufieren Laufring a des Lagers versetzt let,

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fig. 4 ein axialer Schnitt durch ein Lager mit einen äußeren Laufring, dessen Planach in einer Konstruktlonsvariante vorgesehen ist,

Fig. 5 ein axial-er Schnitt durch ein ^teger mit Ringdiohtungen,

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Fig. 6 ein axialer Schnitt durch ein Lager mit

Ringdiohtungen in einer Variante zur Pore der Diohtringe in Pig. 5,

Pig. 7 ein axialer Schnitt durch ein lager «it einen inneren und eine« äußeren Laufring,

* die sur Bildung von ringförmigen Labyrinth-

diohtungen zusammenwirken, und

Pig. 8 ein axialer Schnitt durch ein Lager als Variante des Lagers der Pig. 7.

In dem in Pig. 1 gezeigten Lager sind Rollen oder Bfadeln 10 auf einem Kreis in nebeneinanderliegender und axial paralleler Lage um die innere zylindrische Pläctae eines gezogenen äußeren Bleohlagerrings 12 verteilt. Per Lauf-

* ring 12 ist mit radial nach innen gerichteten Ringflansohen 14 versehen, die jeweils in einem radial innenliegenden, sich axial erstreckenden Abschnitt 16 enden, wobei die gegenüberliegenden Endabsohnitte 16 dazu dienen, die Rollen im Laufring 12 zu halten, um damit das sich daraus ergebende Lager als in sich geschlossen· Einheit handhaben zu können.

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ErfindungsgemlB let der Laufring 12 mit eines alitieren, radial nach aufien versetzten Umfangsbereloh 18 in ieilkugelfurmiger Ausbildung versehen. Der radial versetzte Umfangsbereloh 18 ist sweokmäeigerweise durch Rollen hergestellt, der in einer geeigneten Phase der Herstellung des lauf rings ausgerührt ist. Dadurch wird de« Lager eine selbstausrlohtende Charakteristik verliehen. Ein lager gemäß der Darstellung In Pig. 1 ist belspiels- | weise besonders gut xur Verwendung in einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine geeignet, beispielsweise einer älektrlsohen Bohrmaschine, die normalerweise ein geteiltes Gehäuse umfafit, das den Elektromotor für die Maschine umaohliefit. Auf Grund der geteilten Konstruktion dieses Gehäuses kann ein Fluohtungsfehler der Antriebswelle des Motors während der Montage oder beim Einsatz der Arbeitsmaschine auftreten, wenn die beiden Gehäuseteile susammengesetst sind. Indem die Motorwelle in einem Lager gelagert iat, das den selbstausriohtenden tellkugelfttrmlgen Bereloh 18 gemäB der Barstellung In Fig· 1 aufweist» können erfindungsgemäfl Ausbieeungen der Motorwelle aufgenommen werden, wobei gleichseitig eine ordnungsgemäee Funktion des Motors und seiner Welle y- aufrechterhalten bleibt. Gleichseitig bildet der Ringraum 20 «wischen dem Rollenkrans 10 und der inneren Ringkehle des teilkufelfSrmigen Bereichs 18 einen Schmierstoff-Lagerraum, der ein Füllen dee Lagers mit einer- 8 -

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erheblichen Menge Schmierstoff ermöglicht.

See in Fig. 2 gezeigte Lager unterscheidet eich von dem in Fig. 1 gezeigten hauptsächlich dadurch, dafi ein Käfig 22 vorgesehenist, der in bekannter Weise mit Fenstern (nieht dargestellt) zur Halterung der Bollen auegebildet ist· Die Fenster sind dabei durch in peripher« Rieb- P tung nebeneinanderliegende XBfigstege 24 gebildet» die eich axial «wischen den Seitenringen 26 erstrecken. Die jeweilige Rolle 10 sitzt in einen Fenster des Käfige, und die Elf iget eg e 24 sind dabei so ausgebildet, daß sie die Bollen in den Fenstern führen und sie in ihnen halten, mindestens in Richtung radial nach innen. Der Hfig 22 selbst ist im laufring 12 durch die Endabsobnitte 16 der Flansche 14 gehalten.

Sin dem in Fig. 2 gezeigten Lager ähnlichea Lager ist in Fig. 3 gezeigt, unterscheidet eich aber insofern, als ein radial naoh auBen versetzter teilkugelfurmlger Umfangsbereloh 28 an einem Bade des Laufrings 12 angeformt ist, und nicht in dessen mittleren Bereich. Der teilkugelförmige Bereich 28 bildet an der Innensei i-e einen Schmierstoff-Lagerraum 30.

In Fig. 4 ist ein Lager gezeigt, das dem in Fig. 2 gezeigten Lager ähnlich 1st, wobei jedoch einer der

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BADORiGINAL

Endflansohe 32 einen Innendurchmesser hat, der etwas größer ala der Außendurohaeaser des Käfigs 22 ist« In dieser Velse kann der laufring hergestellt «erden» wahrend beide Endflansohe 14 und 32 eingerollt sind, so dad kein nachträgliches Einrollen Hehr erforderlich ist.

JIa es bisherige Praxis bei Arbeitsmaschinen der genannten Art gewesen ist, ein einfaches zylindrisches Wals- | lager in einer getrennten Bronzebuohse anzuordnen, die eine spanabhebend bearbeitete teilkugelförmige Außenfläche aufweist, beseitigt die Erfindung gemäß der Sarstellung in den Ausführungsbeispielen der Pig» 1 bis 4 die Kosten für eine solche Buchse, spart aus dea gleichen Grunde Platz im Masohinengehäuse oder ermöglicht die Verwendung eines größeren Lagers im gleichen Gehäuseraum im Vergleich zur früheren Lagergröße. Darüber hinaus ermöglicht der an der Innenseite des teilkugelförmigen versetzten Bereichs des Laufrings gebildete Schmiermittel-Lagerraum 20 oder 30 das Einfüllen einer wesentlich größeren Menge Fett ο,dgl. in das Lager, als. ein einfaches Lager aufzunehmen im Stande 1st·

In fig. 5 bis 8 sind Lager gezeigt, die neben der selbstausrlohtenden Charakteristik, wie sie bereits beschrieben worden ist, an den Enden Ringdiohtungen umfassen,

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um schädliche Fremdstoffe an einem Eindringen In das Lager zu hindern· Als Beispiel für die Verwendung eines solchen Lagere kann eine untere Textllbahnatreokwalzs angegeben werden. Textllstreokwerke haben bekanntlich eine große Länge, und diese Länge kann in Verbindung mit Unebenheiten im Boden und Toleranzen Über die Länge einer Maschine zu erheblichen Fluohtungsfehlern bei den Wellen einer Maschine führen. Bekannte Lager, die für solohe Wellen, verwendet werden, erfordern normalerweise eine ganze Anzahl teuerer und klobiger spanabhebend hergestellter Teile, die dafür vorgesehen sein müssen, daß das Lager Dichtungen, eingebaute Paßstifte und eingebaute Schmiernippel zum häufigen Haohsohmieren des Lagers umfaßt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 1st erfindungsgemäß beispielsweise ein Großteil dieser Haobteile dadurch vermieden, daß ein Lager mit einem gezogenen äußeren Laufring 34 aus Bleoh vorgesehen ist, in dem ein Ofig 36 gehalten ist,, der seinerseits eine Anzahl auf dem Umfang verteilter Rollen oder Fädeln 38 hält. Der Laufring 34 weist einen in der Mitte liegenden, radial naoh außen versetzten üafangab er ei oh 40 in teilkugelförmiger Ausbildung auf, der an der Innenseite einen Sohaierst off -Lag errau» 42 bildet und mit einem Sohmlermlfctel-

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durchbrach 44 τersehen ist. An den beiden axialen Enden weist der Laufring 54 einen radial nach innen gerichteten Plansch 46 auf, der einen Xnandurchaesser hat, der grtSBer als der Außendurohaeseer des HfIge 56 1st. Mit dem jeweiligen Plansoh 46 ist eine Ringdichtung 43 verbunden, die aus einem Kunststoff wie "Seopren" (eingetragene Warenzeichen) oder aus einem Gummi bestehen kann. Die Dichtung 48 kann im federelastisehen Preßsits am Flansch f 46 sitzen, oder sie kann durch einen Kleber oder durch Informen fest mit dem Flansch verbunden sein. Bei der in Fig. 5 gezeigten Dichtung handelt es sich um einen Dichtring mit einer Dichtlippe, deren Innenumfang zur Auflage auf einer Welle vorgesehen ist, die in dem Lager gelagert ist.

Ale Alternative su dieser Konstruktion 1st in Fig. 6 ein Lager gezeigt, das an den Enden Ringdlohtungen 50 aus einem Material verwendet, daa dem der Diohtringe 48 entspricht, dabei jedoch so ausgebildet ist, defl es la Frefisitz auf einer strichpunktiert dargestellten Welle 52 sitst, mit der das Lager zusammenwirken soll. Die Diohtringe 50 sind jeweils mit radial nach auAen gerichteten, im axialen Abstand angeordneten inneren und ftufieren Diohtlippen 54 bzw. 56 versehen, die die Flansche 46 des Laufrings eng uaschlieflen, um zwischen

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dem Inneren des Lagers und der Umgebung eine Labyrinthdichtung zu bilden.

Anstatt getrennte Dichtungen 48 oder 50 zu verwenden, sieht die in Fig. 7 gezeigte Lagerkonstuktion ein Zusammenwirken des äußeren Laufrings mit einem inneren Laufring vor, um zwischen ihnen an den beiden axialen

w Enden des Lagere eine Labyrinthabdiohtung zu schaffen. Der äußere Laufring 58 ist mit axialen Flanschen 60 versehen, die eine Bohrung haben, deren Durohmesser erheblich kleiner als der Innendurchmesser des Käfigs 22 ist. Die Rollen 10 laufen auf einem radial Innenliegenden zylindrischen Laufring 62, der an den beiden Enden eine Ringaussparung 64 an seiner auBenliegenden peripheren Fläche aufweist, wobei die Ausnehmung 64 jeweils eine radiale Stirnfläche 66 und eine sich axial

_fc erstreckende Zylinderfläohe 68 umfaßt. Die Flansche dee Laufrings paeeen damit in die Ausnehmungen 64 hinein, um mit den Endwänden 66 und den Zyllnderfläohen zusammenzuwirken und an den beiden Enden des Lagers eine Labyrinthabdiohtung zu bilden.

Ein anderes Ausführungebeispiel der ohenbesohriebenen Dichtung let in Flg. 8 gezeigt, die eich hauptsächlich dadurch von dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungs-

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beispiel unterscheidet, daß ein getrennter Ringflansoh 70 vorgesehen ist, der an dem einen Ende an äußeren laufring 72 verbunden ist und einen der Flanaoh 60 ersetzt. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, besteht ein Verfahren zum Einsetzen des getrennten Plansohes darin, ihn in eine innere Rignut 74 einzüfedern, die im äußeren Laufring eingeformt ist und anschließend den letzteren einem Rollen oderPressen zu unterziehen, wenn das erforderlich ist, um die Hut zum Plansch hin zu schließen.

Es versteht sioh, daß in den beschriebenen Lagern* erforderlichenfalls ein Paßstift vorgesehen sein kann, der am gezogenen äußeren Laufring angeschweißt ist, oder daß die Lager mit jedem anderen geeigneten yoreprung versehen sein können, beispielsweise ein herausgepreßtes Auge, mittels dessen ein Arretieren des Lagers in einer gewünschten Lage möglich ist. Entsprechend können die Lager mit einem Schmiernippel versehen sein, der mit dem äußeren Laufring verbunden ist, beispielsweise durch Verschweißen. Anstatt einen Paßstift und/oder einen Schmiernippel am äußeren Laufring anzuschweißen, können sie auch in einem in dem Laufring befestigten Augenpreßling oderlittel3 eines Augenpreßlings in dem Laufring angeordnet sein. Ein Ausführungsbeispiel für die Einbaulage eines Sohmieroippels oder

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BADGRIGlNAt

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eines Paßetiftes iafc aoheaatiaoh bei 35 in Pig. 6 gezeigt.

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Claims

- 15 Patentansprüche

1· Wälzlager pit einen gesogenen metallischen äußeren Laufring und einer Anzahl von auf den Umfang Innerhalb des Laufringe angeordneten Wälzkörpern, d a duroh gekennzeichnet, daß der Laufring alt eine« radial nach außen versetzten und teilkugelförmigen Umfangsbereloh (18 oder 28), versehen Λ

ist.

2« Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,- daß der teilkugelföraige üafangebereich (18) in der Mitte des Laufrings angeordnet ist.

3. Lager naoh Anspruch 1, d a d u r ο h gekennzeichnet, daß der teilkugelförmige UufangsDereioh (28) zu einem axialen Ende des Laufrings versetzt ist. I

4. Lager naoh Anspruch 1 oder 2, d a d u r ο h gekennzeichnet , daß der teilkugelförmige Bezdoh an der Innenseite einen Schmierstoff-Lagerraum (20 oder 30) bildet.

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5. Lager naoh Anopruoh 41 dadurch gekennzeichnet, daß der teilkugelföraige Bereioh mit einem in Verbindung mit dem Schmiermittel-Lager-

raum stehenden Durchbrach (44) versehen ist·

6. Lager naoh Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet t daß ein Schmiernippel an dem teilkugelförmigen Bereioh angeordnet 1st und mit dem Schmiermittel-Lagerraum in Verbindung steht.

7· Lager naoh einem der Ansprüche 1 bis 6, d ad u r ο h gekennzeichnet , daß ein sioh radial erstreckender Pafistlft an dem teilkugelförmigen Bereioh befestigt let.

β. Lager naoh einem der Ansprüche 1 bis 7· dadurch g e k e η η ζ e 1 ο h η e t , daß der Laufring (34) an den Enden radial naoh innen gerichtete Flansche (46) und ton dem jeweiligen Flansch getragene Diohtringe (48) zur dichtenden Anlage an einer zur Durchführung durch das Lager vorgesehenen Welle umfaßt.

9· Lager naoh einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k en η Belohnet « da S des Laufring (54) an den Enden radial nach innen gerichtete Plansch· (46)

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umfaßt, die jeweils eng zwischen radial naoh außen .

gerichteten Diohtklippen (54 und 56) einer Ringdichtung

(50) passen, wobei die Ringdichtung (50) jeweils an den beiden Enden des Lagers angeordnet und für einen leichten Paßsitz auf einer zur Durchführung durch das lager vorgesehenen Welle (52) ausgebildet ist und wobei die Flansche (46) des laufrings und die Dichtlippen

(54, 56) so zusammenwirken, daß an den beiden Enden "

des Lagers eine Labyrinthdichtung gebildet ist·

10. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 alt einen inneren Laufring, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (62) an den beiden axialen Enden mit einer peripheren Ausnehmung (64) an seiner peripheren Außenfläche versehen ist, wobei die AÜSNEHmung jeweils eine axial innenliegende und sich

radial erstreckende Wand (66) und eine sich ansohlies- λ sende Zylinderwand (68) umfaßt, und daß die an den Enden vorgesehenen Plansche (60) des äußeren Laufrings eng in jeweils eine der Ausnehmungen (64) so passen, daß sie nit deren Wänden (66 und 68) zusammenwirken und .an den jeweiligen Ende des Lagere eine Labyrinthdichtung bilden.

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11. Lager na oh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Planaohe an dem Ende dea äußeren Lagerlaufringa ein getrennter Ringflanaoh (70) iat, der am Laufring befestigt iat.

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