DE1807758A1 - Spiralnutlager - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing.W.Beyer

Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Frankfurt/Main Freiherr-vom-Stein-Str.

Aktiebolaget Svenska
Kullagerfabriken
Göteborg 1 /Schweden
Hornsgatan 1

Patentanmeldung J

Spiralnutlager

Priorität der schwedischen Patentanmeldung Nr. 15793/67 vom 17. November 1967

Die Erfindung betrifft ein Spiralnutlager zum Aufnehmen von Axial- und Radialdrücken bestehend aus einem konvexen und einem konkaven Lagerteil, bei welchem die die Last aufnehmende Fläche eine Rotationsfläche ist.

Es ist bekannt, daß die Herstellung von Spiralnutlagern mit beispielsweise kreisbogenförmig gebogenen Mantellinien und Schmiermittelräumen zwischen den die Belastung aufnehmenden Flächen für veränderliche Belastungen ausserordentliche Schwierigkeiten bereitet. Durch Einhaltung grösster Genauigkeiten

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bei der Lagerherstellung ist es möglich, eine konkave, hohlkugelige Fläche auszuarbeiten, die mit einer Lagerkugelfläche soweit übereinstimmt, daß ein Schmiermittelraum gleichbleibender Dicke zwischen beiden Flächen besteht, wenn die Zentren der Kugel und der konkaven Fläche in Übereinstimmung gebracht werden. Sobald ein derartiges Kugelgleitlager in Bewegung versetzt wird, füllt sich der Schmiermittelraum mit dem entsprechenden Schmiermittel. Eine geringfügige Verschiebung der Kugel gegenüber der konkaven Fläche, wie sie bei einer Belastung des Lagers auftritt, bewirkt, daß sich der Schmiermittelraum und damit die Dicke des Schmiermittelfilmes längs der Belastungsfläche ändert. Dies verringert die Belastbarkeit des Lagers und kann zu einer Berührung der Metallflächen zwischen den Teilen führen und eine Beschädigung der Flächen an den Kontaktzonen bewirken.

Alle Versuche zur Verringerung der obigen Nachteile durch Verändern der Gestalt einer der Belastungsflächen bei der Herstellung führten lediglich zu komplizierteren und kostspieligen Fertigungsverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spiralnutlager zu schaffen, daß bei relativ einfacher und billiger Herstellung einen auch unter wechselnden Beanspruchungen weitgehend gleichbleibend dicken Schmierfilm zwischen den die Belastung aufnehmenden Flächen aufbaut und beibehält.

Erfindungsgemäß wird diase Aufgabe dadurch gelöst, daß der konkav geformte Lagerteil dünnwandig und schalenförmig ausgebildet ist.

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Durch die relativ dünnwandige, schalenformige Ausgestaltung des konkaven Lagerteiles gemäß der Erfindung werden zwei entscheidende Vorteile erzielt. Als erstes ist aufgrund der Elastizität des schalenförmigen Lagerteiles ein über einen großen Teil der Belastungsflächen gleichbleibender Abstand zwischen den Lagerteilen erhältlich, was mit einer beträchtlichen Vergrößerung der Lagerbelastbarkeit verbunden ist, und zum anderen kann das konkave Lagerteil sehr wirtschaftlich aus Blech geformt werden. Gegenüber gleichen oder massiveren konkaven Plastikteilen mit großer Elastizität besitzen schalenförmig gearbeitete Teile aus Metall den mitunter entscheidenden Vorteil einer wesentlich besseren Ableitung der im Lager erzeugten Wärme. Die Stärke des schalenförmigen Lagerteiles kann je nach den Materialeigenschaften schwanken, sie sollte aber, wie in Versuchen festgestellt wurde, ungefähr 10% des Durchmessers der Belastungsfläche betragen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spiralnutlager sind dadurch gekennzeichnet, daß die für die Wirkungsweise des Lagers notwendigen Spiralnuten in der konkaven Lagerfläche liegen und schmaler als die dazwischenliegenden Stege ausgebildet sind.

Zur Erzielung einer gleichmässigen Elastizität besteht ein weiteres vorteilhaftes Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung in einer gleichbleibenden Wanddicke des konkaven schalenförmigen Lagerteiles.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Einbeziehung der Zeichnung genauer erläutert.

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Es zeigen:

Pig. 1 ein kugelförmiges Spiralnutlager für unterschiedliche Bewegungsrichtungen,

Fig. 2 ein Schema der Nuten im konkaven Lagerteil,

Fig. 3 ein Spiralnutlager für eine Drehrichtung,

Fig. 4 ein torusartig ausgebildetes Spiralnutlager.

Das in Fig. 1 dargestellte kugelförmige Spiralnutlager besteht hauptsächlich aus einer Kugel 1, die von einem napfförmigen schalenartigen Lagerteil 2 getragen wird. Die konkave Fläche 3 des letzteren ist mit Spiralnuten 4 versehen, die in bekannter Weise ein Schmiermittel in Richtung der Napfmitte pumpen, sobald die Kugel in der richtigen Richtung um die Lagerachse rotiert. An der entgegengesetzten Kugelseite befindet sich eine gleichartig ausgebildete Lagerschale 6, die gleichfalls mit Spiralnuten 7 ausgerüstet ist. Diese Nuten sind so angeordnet, daß ein Schmiermittel in Richtung auf die Mitte der Lagerschale gepumpt wird, .wenn die Schale 6 in der der Schale 2 entgegengesetzt gerichteten Richtung umläuft, wobei in diesem Fall die Kugel ruhig steht. Aufgrund dieser Anordnung der Spiralnuten im Lager kann es für jede Drehrichtung verwendet werden, wobei eine oder die andere Spiralnutflächen in der gewünschten V/eise funktioniert.

Die Lagerschale 2 besitzt einen Flansch 9, der an einem Deckel 10 einer das Lager umgebenden Buchse 11 anliegt.

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Der Plansch 9 kann entweder flach, wie in Pig. I gezeigt, konisch oder mit einem zylindrischen Teil ver- ' sehen sein, der dann einen Schmiermittelbehälter darstellt. In der Buchse 11 ist eine weitere, eine Welle mit einem geringen Spiel umgebende Buchse 12 angeordnet. Die Lagerschale 6 weist ebenfalls einen Flansch

15 auf, der sich gegen eine flache Tragfläche 14 am Wellenende abstützt. Beide Lagerschalen 2 und 6 sind gegenüber ihren Tragteilen radial verschiebbar, so daß die Kugel 1 automatisch die Position einnehmen kann, in der sich ihr Mittelpunkt auf der Drehachse der Welle 8 befindet.

Da die Lagerschale 2 von der sie umgebenden Tragfläche

16 gehalten wird, passt sich ihre Oberfläche bei Axialdrücken der Kugel elastisch an. Ungenauigkeiten bei der Herstellung sind demzufolge nicht von gleicher Wichtigkeit wie bei Lagerschalen mit festem Körper. Durch zweckmässige Dimensionierung der Tragflächen bezogen auf die Lagerbelastung und die Stärke der Lagerschale wird es möglich, die für die Wirkung des Lagers günstigste Form des Schmiermittelraumes zwischen der Kugel und der Schale zu erhalten.

Die Lagerschalen 2 oder 6 werden im allgemeinen durch Einpressen der Spiralnuten in eine flache Platte, wie in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet, hergestellt. Die Platte wird anschliessend um eine Kugel zu einer hohlkugeligen Schale gepresst. 3ei der Formung der Schale werden die Stege zwischen den Nuten auf einen Viert geprägt, der vom Verformungsdruck und von der Stegfläche bezogen auf die gesamte Plattenfläche bestimmt wird. Es ist gebräuchlich, das Nuten-

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schema so auszubilden, daß die Breite der Nuten S und die Breite der Stege b gleich groß ist. In den erfindungsgemäßen Lagerschalen ist das Nutschema vorzugsweise

Ein Spiralnutenlager für nur eine gleichbleibende Drehrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Auch in dieser Ausführung besteht das konvexe Lagerteil aus einer geglätteten Kugel 21. Die Lage der Kugel zu einer Welle 22 wird in axialer Richtung durch das Ende 23 der Welle und in radialer Richtung durch eine Buchse 24 bestimmt, deren Innenfläche die Welle 22 und die Kugel 21 zentrisch umgibt. Auf diese Weise wird die Kugel 21 gegenüber der Welle 22 genau zentriert. Eine Lagerschale 25 ist auch hier vorgesehen und mit einem Flansch 26 ausgerüstet, der wiederum in eine zylindrische Auskragung 2 7 übergeht, wobei zwischen dieser Auskragung 2 7 und der Buchse 24 ein Schmiermittelbehälter gebildet ist. Der Teil 27 dient weiterhin der Ableitung der beim Lagerbetrieb entstandenen Wärme. Die Lagerschale 25 ist, wie gezeigt, radial verschieblich auf einer ebenen Fläche eines Trägers 28 angeordnet. Soll das Lager auch Radialbelastungen standhalten, so kann der Träger mit einer radialen Führungsschulter ausgerüstet werden.

Fig.4 zeigt ein erfindungsgemässes Spiralnutenlager, bei der in die Lagerschale 31 eine Öffnung eingearbeitet ist, durch die eine Welle 32 hindurchragt.

ist
In dieser Ausführung die konkave Flache der-Lager-

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schale als ein Torus ausgebildet, sie kann aber ebenso gut kugelig oder konisch sein. Die Lagerschale geht in einen Plansch 33 über, der auf einer ebenen, kreisförmigen Tragfläche 34 aufliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Endform der Lagerschale durch Prägen mit dem Lagerteil 35, das dann darin eingesetzt wird, oder mit einem gebräuchlich geformten Hauptwerkzeug erzielt werden.

Patentansprüche

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Spiralnutlager zum Aufnehmen von Axial- und Radialdrücken bestehend aus einem konvexen und einem konkaven Lagerteil, bei welchem die die Last aufnehmende Fläche eine Rotationsfläche ist, dadurch gekennzeichnet, daß der konkav geformte Lagerteil (2, 6) dünnwandig und schalenförmig ausgebildet ist.

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2. Spiralnutl'ager nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die für. die Wirkungsweise des Lagers notwendigen Spiralnuten (4, 7) in der konkaven Lagerfläche liegen.

3. Spiralnutlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4, 7) schmaler als die dazwischenliegenden Stege sind.

4. Spiralnutlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des schalenartigen Lagerteiles (2, 6) von gleichmässiger

) Dicke ist.

5. Spiralnutlager nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der schalenärtige. Lagerteil einen äusseren Ringflansch (9, 15) besitzt.

6. ■ Spiralnutlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konvexe Lagerteil (1) aus einer glatten Kugel besteht.

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7. Spiralnutlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daßdie Kugel (1) zwischen zwei gegenüberliegenden, schalenförmigen Lagerteilen (2, 6) eingesetzt ist, von denen jedes zur Ermöglichung einer wechselnden Drehrichtung mit Spiralnuten (4, 7) versehen ist.

8. Spiralnutlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der schalenförmigen Lagerteile (2, 6) radial frei drehbar im Gehäuse (11, 12) angeordnet und der andere mit der-Welle (8) fest verbunden ist.

9. Spiralnutelager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der schalenförmigen Lagerteile (2, 6) radial frei drehbar im Gehäuse (11, 12) angeordnet und der andere gegenüber der Welle (8) frei drehbar ist.

• 10. Spiralnutlager nach Anspruch 1 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß einer der schalenförmigen Lagerteile (6) mit dem Gehäuse (11, 12) und der andere (2) mit der Welle (8) fest verbunden ist.

11. .Spiralnutlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic hnet, daß ein oder beide schalenförmige Lagerteile (2, 6) mit einer Zentralöffnung für die Welle (32) versehen sind.

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