DE1923497A1

DE1923497A1 - Lager-Halterung

Info

Publication number: DE1923497A1
Application number: DE19691923497
Authority: DE
Inventors: Templeton William B; Jack Beery
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1968-05-09
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: FR1598119A; GB1249388A; BE732040A; US3532402A

Description

Patentanwalt

Bl-feg. Wilhelm Reicliel

Fiankfuri/Main-1 · 5899

Paxkstiaße 13

BURROUGHS COEPORAiDION, Detroit, Michigan 48232, V.St.A.

lager-Halt erung

Die Erfindung bezieht sich auf lager-Halterungen, insbesondere auf eine Halterung, die in einem ortsfesten Seitenrahmen angeordnet ist und eine umlaufende Welle trägt, die in einem Kugellager gelagert ist.

Es ist bekannt j, daß die Verwendung von Lagern zum Fixieren und Abstützen umlaufender Teile es erforderlich macht, daß die zahlreichen in Berührung mit dem Lager stehenden Flächen innerhalb eines sehr engen Toleranzbereiches bemessen und feinstbearbeitet werden. Infolge eines engen Toleranzbereiches sowohl hinsichtlich der Bemessung als auch in bezug auf die Oberflächen-Peinstbearbeitung steigen jedoch die Herstellungs-. und Fabrikationskosten für umlaufende Anordnungen ziemlich an. Häufig werden die'Befestigungslöcher für Lager in einem Bohrvorgang hergestellt, um den hohen Grad an erforderlicher Genauigkeit zu erzielen. Das Lager wird dann in das Gehäuse oder Futter gepreßt, und der dabei entstehende Preßsitz hält den Außenring des Lagers in Einbaulage. Wenn sich die Umgebung bzw. die Umgebungsbedingungen dieser Lageranordnung nicht vorändern, bleibt der festgelegte Sitz im allgemeinen erhalten. Wenn sich jedoch die Umgebung dieser Lageranordnung über einen relativ kleinen Temperaturbereich zyklisch oder periodisch ändert, kann die Ausdehnung und Zusammenziehung des Gehäuses von derjenigen des Lagers verschieden sein und

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der festgelegte Sitz gellt dann verloren. Ein solcher Pail tritt auf, wenn man ein Stahllager in einem Aluminiumgehäuse befestigt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Aluminiums beträgt etwa das Doppelte des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl, und wenn daher die Umgebung der Lageranordnung über einen verhältnismäßig kleinen Temperaturbereich periodisch verändert wird, dehnt sich das Gehäuse schneller als der Stahl aus, was zur Folge hat, daß der festgelegte Preßsitz verloren geht. Um dieses Problem zu überwinden, hat man die Lager in Einbaulage eingeklebt, um den festgelegten Sitz beizubehalten. Ferner hat man Stahlbuchsen rund um den-Außenring des Lagers aufgebracht, um die Veränderungen des Sitzes infolge Temperaturwechsel zu verringern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halterung für ein Lager zu schaffen, die die erwünschten Haltekräfte über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhält, ferner eine einfache und wirksame Vorrichtung zur Befestigung von Stahllagern in Aluminiumgehäusen vorzusehen und schließlich die Herstellungskosten von Lager-Halterungen zu senken.

Gemäß der Erfindung v/ird diese Aufgabe durch eine Lager-Halterung gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von gleichmäßig und winkelförmig in Abstand voneinander angeordneten Rippen aus einem elastisch verformbaren Material, die sich in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers erstrecken, wobei diese Rippen zum Pesthalten eines Lagers radiale Kräfte ausüben.

Die Erfindung sieht ferner eine Lager-Halterung mit einem rohrförmigen Körper vor, der eine Vielzahl von gleichmäßig und winkelförmig in Abstand voneinander angeordneten tragenden Flächen oder Rippen aufweist, die sich in Längsrichtung entlang der Innenfläche' des Körpers erstrecken. Die Rippen bestehen aus einem verlagerbaren oder elastisch verformbaren Material und werden in einer radialen Richtung verformt, wenn

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sie ein eingebrachtes Lager abstützen. Die radial gerichteten Kräfte, die in den verlagerbaren oder elastisch verformbaren Rippen gespeichert sind, halten das Lager gegen eine axiale Bewegung fest.

Die Erfindung wird nun auch an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen.

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausfuhrungsform einer Lager-Halterung gemäß der Erfindung;

Pig. 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Lager-Halterung;

Fig. 3 eine Draufsicht der bevorzugten Ausführungsform einer Lager-Halterung;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, die die Anordnung eines Lagers und einer Halterung- für dieses veranschaulicht;

Fig. 6 eine Schnittansicht mit einer teilweisen Aufsicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 und

Fig. 7 _weine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Fig. 6.

Fig_e 5 jscitft eine umlaufende Welle 10, die in zwei gegenüberliegenden Seitenrahrnen 12 und 14 durch Lager 16 gelagert ist, die wiederum in zwei Lager-Halterungen 18 angeordnet sind. Die V/elle 10 wird in den Lager-Halterungen 18 durch eine Riemenscheibe 17 oder ein Rad am einen Ende und einen Sprengring 19 oder ein Sieherungsteil am gegenüberliegenden Ende

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gehalten. Die Lager-Halterung 18 (Fig. 3) besteht aus einem Gehäuse 20, vorzugsweise einem rohrförmigen Körper, der einen Außenflansch 22 an seinem einen Ende, eine Anzahl von gleichmäßig und winkelförmig in Abstand voneinander angeordneten tragenden Flächen oder Rippen 24 längs der Innenfläche des rohrförmigen Körpers 20 und einen Innenflansch oder ein Druckteil 26 am gegenüberliegenden Ende aufweist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Innenflansch 26 eine Aus—, dehnung in der axialen Länge, die wesentlich kleiner als die Lange des rohrförmigen Körpers ist. Der innere Rand des Flansches 26 begrenzt eine Öffnung 28, die konzentrisch um die Ijän^sachsG des rohrförmigen Körpers 20 verläuft. Die Aufgabe dieses Innenflansches 26 besteht darin, eine Halterung zu schaffen, die den Außenring oder Laufring 30 des Kugellagers 16 fixiert und umgreift bzw. abstützt. Der Durchmesser D der Öffnung 28 entspricht dem empfohlenen Gehäuseschulterdurchmesser für eine vorgegebene Lagergröße, wie man sie in Kugellager-Handbüchern findet. Die. Tiefe V/ der Lager-Halterung ist gleich oder größer als die Breite des Lagers 16» Der Außenflansch 22, der eine Breite T oder eine axiale Länge hat, die erheblich kleiner als die Länge des rohrförmigen Körpers 20 iot, dient zur Fixierung und Befestigung der Lager-Halterurjg 18 im Soitenrahrnon 12 oder 14. Die inneren tragenden Flächen oder-Rippen 24, die gleichmäßig und winkelförmig im Abstand voneinander um die Innenfläche des rohrförmigen Körpers 20 angeordnet sind, erstrecken sich in Längsrichtung vom inneren Flansch 26 zum gegenüberliegenden Ende. Der Innendurchmesser II der Rippen 24 ist kleiner als der Außendurchmesser des Lagers 16, wodurch ein Preßsitz oder Festsitz zwischen dem Außenring 30 des Kugellagers 16 und den Rippen 24 hergestellt wird. Dor cGcamto Flächenbercich der Rippen 24 bestimmt den Kraftanteil, der auf den Außenring 30 des Lagers 16 ausgeübt werden muß, wenn man das Lager- in'die Halterung 18 einbaut. .

Beim Einbau der umlaufenden V/elle 10 (Fig. 5) werden zunächst die Lager-Halterungen 18 in die Seitenrahmen 12 und 14 einge-

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setzt» Das Befestigungsloch in dem Seitenrahmen kann z.B. durch Bohren oder Ausreiten kostensparend hergestellt werden. Die Toleranz des Loch-Durchmessers ist nicht kritisch. Der ' Außendurchmesser des rohrförmigen Körpers 20 ist größer als der Durchmesser des BefestigungsIoches, wodurch man einen Pestsitz- oder Preßsitz erhält. Wenn man jedoch ein Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten verwendet, ist die Eindrückkraft verhältnismäßig klein. Der Außenflansch 22 wird gegen die Oberfläche des Seitenrahmens 12 und 14 gestoßen, wodurch die Einbaulage der Lager-Halterung 18 relativ zum Seitenrahmen beeinflußt wird. Das Lager 16 wird nun auf der Welle 10 angeordnet,und dann wird das Lager in die Lager-Halterung 18 (Pig. 6) eingepreßt. Der Durchmesser H über der Oberfläche der Rippen 24 ist kleiner als der Außendurchmesser des Lagers 16, wodurch man einen Pestsitz oder Preßsitz zwischen dem Lager und der Lagerhalterung 18 erhält. Wenn das Lager in die Lager-Halterung eingeführt wird, werden die Rippen 24 verlagert bzw. elastisch verformt und zusammengepreßt (Pig. 7), wodurch eine radiale Kraft gegen den Außenring 30 des Kugellagers ausgeübt wird. Die Zahl und auch der Oberflächenbereich der Rippen 24 bestimmt das Kraftausmaß, das man benötigt, um das Lager gegen den inneren Plansch 26 der Lager-Halterung zur Anlage zu bringen, und die Höhe der Rippen 24 bestimmt das Ausmaß der radialen Kraft, die am Lager angreift. Bei Verwendung von Delrin AP wird der Reibungskoeffizient "zwischen dem äußeren Lagerring 30 und den Rippen.24 klein gehalten, wodurch eine Eindrückkraft erforderlich wird, die von Hand ohne Verwendung einer Dornpresse oder ähnlichen Einrichtungen ausgeübt werden kann. Der innere Plansch 26 bildet eine Schulter, die den Außenring 30 des Lagers fixiert und abstüt zt.

Der niedrige Reibungskoeffizient zwischen dem Außenring 30 und den Rippen 24 ermöglicht ferner, daß der Außenring ganz langsam rotiert, und zwar in der Größenordnung von einer Umdrehung pro Tag, was von den Wellendrehzahlen, und Belastungen

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abhängig ist, wodurch man e.inen neuen Belastungspunkt für das Lager erhält und die Möglichkeit eines Lagerbruches-verringert wird.

Pig. 1 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform 32 der Lager-Halt erung 18 von Pig. 3. Diese Abänderung weist nicht den Innenflansch auf, so daß sich die inneren Rippen oder tragenden Flächen 34 über die Länge des rohrförmigen Körpers 36 erstrecken können. Bei Verwendung dieser abgeänderten Ausführ ungs form kann die für das Lager erforderliche Gehäuseschulter durch verschiedene Einrichtungen bzw. Maßnahmen außerhalb der Halterung 32 vorgesehen werden, z.B. durch Aufbohren der Öffnung im Gehäuse und Anlegen des Außenrings des Lagers gegen den Boden der aufgebohrten Öffnung. "

Pig. 2 zeigt eine anders abgeänderte Ausführungsform 38 der Lager-HaIterung 18. Bei dieser abgeänderten Ausführungsform befinden sich die gleichmäßig und winkelförmig im Abstand voneinander angeordneten Rippen 40 auf der Außenfläche des rohrförmigen Körpers 42, wobei die Lager-Halterung.38 in den Bohrungsdurchmesser des Lagers eingesetzt und der rohrförmige Körper 42 auf der Welle befestigt wird. Der Durchmesser des Außenflansches 44 entspricht dem Wellen-Schulterdurchmesser für ein vorgegebenes Lager, wie es in Lager-Handbüchern empfohlen wird. Ein Innenflansch könnte bei dieser abgeänderten Ausführungsform vorgesehen werden, wobei dann die Lager-Halterung gleich einer Kappe auf dem einen Ende einer Welle angeordnet werden könnte. In einem solchen Anwendungsfall könnte der Innenflansch zur Pixierung bzv/. Festlegung der Halterung auf der Welle benutzt werden.

Die Lager-Halterungen 18, 32 oder 38 können auf verschiedene V/eise hergestellt werden. Die Halterung kann unter Verwendung eines kunststoffartigen Materials, etwa DeIrin, ausgeformt werden. Man kann DeIrin AP verwenden ,das ein Kunststoffmaterial . ist, welches einen Teflon-Anteil enthält, um den Reibungsko-

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effizienten des Materials zu verringern. Die zu verwendende Form besteht im allgemeinen aus einer zweiteiligen Form, wobei die Gußform oder der stationäre Teil der Form dem Außenumfang der Halterung entspricht und der Druckkolben oder bewegliche Teil der Form die Gestalt der Rippen aufweist und die Größe der Öffnung und des Innenflansches bestimmt.

Eine vorbestimmte Menge an flüssigem Delrin AF, das auf eine Temperatur von 193 ⁰C (380 ⁰F) erwärmt ist, wird in eine Form eingespritzt, bei der die Gußform auf 78,6 ⁰C (175 ⁰F) und der Druckkolben auf 70,4 ⁰C (160 ⁰F) erwärmt sind. Anschließend wird ein Druck von 70,3 kg/cm (1000 p.s.i.) über eine Zeitspanne von 30 Sekunden auf das Delrin AF ausgeübt, wodurch bewirkt wird, daß das Delrin AF die Gestalt der Form einnimmt. Die Form wird dann abgekühlt, so daß sich das Delrin AF verfestigen kann. Wenn das Delrin AF sich verfestigt hat, wird die Lager-Halterung aus der Form ausgestoßen. Die Gesamt-Arbeitszykluszeit beträgt 40 Sekunden.

Wenngleich man Delrin AF als Material für die bevorzugte Ausführungsform verwendet hat, können die Lager-Halterungen 18, 32 oder 38 aus irgendeiner Art eines verlagerbaren oder elastisch verformbaren Materials hergestellt werden, etwa aus verschiedenen Metallen, Gummiwerkstoffen oder anderen Kunststoffen. Die Verwendung von Delrin AF ermöglicht es, daß die Halterung in einer verhältnismäßig preiswerten Form gegossen werden kann und der niedrige Reibungskoeffizient des Materials läßt es zu, daß man mit einer relativ kleinen Eindrückkraft auf die Lager-Halterung auskommt, wenn man diese in eine Öffnung einbaut und das Lager in die Halterung einsetzt.

V/enngleich die Verwendung der Lager-Halterung im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Anordnung des Lagers neben den Rippen erläutert wurde, kann., jedoch auch die Anordnung des Lagers und der Welle ungekehrt -werden. Die Rippen könnte man auf der

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Welle vorsehen. Infolge der Geometrie der Rippen ist es jedoch erwünscht, daß die benachbarten Flächen eine sehr glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, da sich sonst ein abgeschliffener Zustand zwischen den Hippen und der eingreifenden Fläche entwickeln und der geforderte Sitz zwischen dem Außen*· ring des iagers und dem Gehäuse verloren gehen kann. ^

Bei richtiger Auswahl der Materialien für die Lager-Halterungen können zahlreiche zusätzliche Vorteile erzielt werden* j Ein Vorteil besteht in der Herabsetzung des Geräuschpegels, welches Geräusch vom Lager auf den Rahmen übertragen wird. Ebenso werden Schwingungen und Erschütterungen oder Stöße, welche normalerweise von der Welle auf das Gehäuse Übertragen werden reduziert.

Vorstehend wurde eine einstückige Lager-Halterung beschrieben, die einen Außenflansch 22 zur Fixierung der Halterung in einem Seitenrahmen aufweist, wobei der Flansch mit einem rohrförmi- , gen Körper 20 verbunden ist, der das Lager fixiert und festhält. Die Fläche des rohrförmigen Körpers 20 neben dein Lager weist eine Vielzahl von gleichmäßig und winkelförmig in Abstand voneinander angeordneten Rippen 24 auf, die die radiale Kraft zum Festhalten des Lagers erzeugen. Ein Innenflansch 26 • ist vorgesehen, um das Lager auf den inneren Rippen 24 de? Halterung axial zu fixieren und abzustützen.

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Claims

Patentansprüche , .

Π J lager-Halterung mit einem rohrförmigen Körper und einem Außenflansch, am rohrförmigen Körper, der konzentrisch zu die-» aem Körper verläuft,, wobei die axiale länge des Planaches betrachtlieh kleiner ala die axiale Länge des rohrförmigen Kör·» pers ist, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von gleichmäßig und winkelförmig in Anstand voneinander angeordneten Rippen (24»34,4Q) aus einem elastisch verformbaren Material, die sich in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers (20,36,42) erstrecken, wobei diese Hippen zum Festhalten eines Lagers (16) radiale Kräfte ausüben,
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bippen (24) au8 Innenrippen eines elastisch verformbaren Materials bestehen und einen Kerndurchme β a er (H) aufweisen, der kleiner al· der Auflindurclimeistr eines Lagers (16) ist.
3. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (40) aue Außenrippen eines elastisch verformbaren Materials bestehen und einen Nennoder Außendurchmesser aufweisen, der kleiner als der Außendurchmesser des Außenflansches (44), jedoch größer ala der Innendurchmesser eines Lagers ist. .
4» Halterung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3» gekennzeichnet durch einen Innenflansch (26) mit einer axialen Länge, die beträchtlich kleiner als die axiale Länge des rohrförmigen Körpers (20) ist.
5. Halterung nach Anspruch 4, dadurch ge.kennzeichnet, daß der Innenflansch (26) eine öffnung (28) aufweist, die konzentrisch zum rohrförmigen Körper (20) verläuft und daß die Öffnung (29) einen Durchmesser (D) hat, der kleiner als der !Durchmesser jeder anderen Öffnung konzentrisch zu dem rohrförmigen Körper (20) ist.

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6. Halterung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hippen (24,34,40) verdrängter oder elastisch νerformbar sind, um einen Laufring eines Lagers (16) festzuhalten und einer Relativbewegung zwischen den Teilen entgegenzuwirken.

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