DE2244075B2 - Lagerung einer mit keilrippen versehenen welle in einer zylindrischen lagerhuelse mittels kugeln - Google Patents

Description

ebenfalls an der Innenseite der Lagerhübe vorgesehen sind und der Kugelhalter einfach in die Lagerhülse eingesetzt werden kann und ein Herausfallen der Kugeln auch dann vermeidet, wenn die Weile aus dem Lager entfernt wird. Da der radiale Abstand der tragenden und nicht tragenden Kugeln der Wellenachse gleich ist, sind auch die im Betrieb an den Kugeln angreifenden Fliehkräfte gleich und es ist ein einwandfreier gleichförmiger Lauf der Welle und Lagerhülse gewährleistet. Die Montage der Lagerung, insbesondere das Einführen der Kugeln in die endlosen Bahnen ist durch Verwendung des Kugelhalters sehr einfach.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Lager für eine mit Keilrippen versehenen Welle der Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt durch die Lagerhülse des Lagers der F i g. 1;

Fig.3 eine Abwicklung des Kugelhalters oder Käfigs;

Fig.4 einen Längsschnitt des Lagers nach der Linie 4-4 in F i g. 1;

F i g. 5 in schematischer Darstellung den Vorgang des Einbringens der Kugeln, einer nach der anderen, von den freiliegenden Umkehrkanälen aus, wenn der Kugelhalter in die Lagerhülse eingesetzt ist;

F i g. 6 einen Querschnitt der Welle.

Gemäß F i g. 1 und 2 der Zeichnung ist die Lagerhülse 1 ein Rohr, das von Stahlrohr- oder Stahlstabmuterial abgeschnitten ist. An der Innenwand der Lagerhülse 1 sind U-förmige Längsnuten 2, 2a, 2b für Drehmoment übertragende Kugeln durch Hobeln und Schleifen od. dgl. ausgearbeitet. Für nicht tragende Kugeln bestimmte Längsnuten 3,3a, Sb mit derselben Tiefe vom Innendurchmesser aus, aber breiter als die Längsnuten 2,2a, 2b sind abwechselnd mit den Längsnuten 2, 2a, 2b angeordnet. Zwischen den Längsnuten sind Stege 26,27, 28, 29, 30, 31 in entsprechender Anzahl ausgebildet. Ferr.^r sind an den beiden Enden in Umfangsrichtung Nuten 4 und 4a mit denselben Abmessungen wie die den tragenden und nicht tragenden Kugeln dienenden Längsnuten 2, 3, 2a, 3a, 2b, 3b sowie Ausweichnuten 5, 5a ausgebildet.

Ein Stahlblech 32, wie später beschrieben, in das konkave ovale Führungsrillen eingepreßt sind, wird in Kreisform gebogen. Während dieses Vorgangs fällt der Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Lagerhülse 1 zusammen. In die sechs endlosen ovalen Führungsrillen 6,7,8,9.10,11 sind Längsschlitze 12,13, 14,15,16,17 eingeschnitten. Die Längsschlitze 12 bis 17 sind in der Breite ein wenig enger als die Durchmesserabmessung der Kugeln, um das Herausfallen der Drehmoment übertragenden Kugeln zu verhindern. Als Abschluß der Arbeitsgänge werden die beiden Endflächen in Berührung gebracht und der Berührungsteil 18 punktgeschweißt, um den Kugelhalter fertigzustellen.

Wenn beim Einsetzen des Kugelhalters der Berührungsteil 18 in die Mitte der den tretenden Kugeln dienenden Längsnut 2 gebracht wird, kommen die Wandungen 19, 20, 21, 22, 23, 24 der endlosen ovalen Führungsrillen 0, 7, 8, 9, 10, 11 in gleitende Anlage mit der inneren Fläche der Stege 26,27,28,29,30,31.

Der Zusammenbau des Lagers wird durchgeführt, wie in Fig.5 dargestellt ist. Die Kugeln 25 werden in die <\s endlosen ovalen Führungsrillen 6 bis 11 in einer Stellung eingebracht, bei der die Führungsrillen nach außen über die in Umfangsrichtung laufenden Nuten der Lagerhülse 1 hervorstehen. Die Kugeln 25 werden nacheinander an den Stegen 26 bis 31 der Lagerhülse 1 eingezählt.

Wenn daher der Kugelhalter weiter in die Lagerhülse 1 eingeführt wird, kommen die Kugeln 25 von den Stegen 26 bis 31 frei und können in den endlosen ovalen Führungsrillen 6 bin 11 ungehindert umlaufen.

Als letzte Stufe werden die kreisförmigen Ringe 33, 34, die im Querschnitt etwa L-iörmig sind, mit dem äußeren Umfang in die Lagerhülse eingesetzt. Hierbei berührt das innere Ende der Ringe die vorderen und hinteren Endendes Kugelhalters.

Eine WHIe 35, die drei Keilrippen 36, 37, 38 aufweist, wird in das Lager eingesetzt. Dabei werden die Keilrippen 36,37,38 von dem freien Raum zwischen den Kugeln 25, der nach der Innenseite des Lagers zu offen ist, aufgenommen.

Die Stege 26 bis 31 in dem Lager sind mit verhältnismäßig schmaler Breite ausgeführt, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Demnach können mehr Kugeln in jeder endlosen ovalen Führungsrille eingebracht werden. Die Stege, die nur Lücken in der Umfangsrichtung bilden, machen den Umlauf der Kugeln weichei. Die nicht zu breiten Lücken können das Geräusch aufgrund des Anpralls der Kugeln mindern.

Wenn die Welle 35 sich zur Lage^rhülse 1 in axialer Richtung bewegt und dreht, dann gewährleisten die Lagerhülse 1 und die Kugeln 25 in dem Kugelhalter oder die Drehmoment übertragenden belasteten Kugein, die aus den Längsschlitzen 12 bis 17 vorstehen, eine vollständige rollende Berührung zwischen den Hohlkehlen der Keilrippen 36, 37, 38 der Welle 35 und den U-förmigen Langsnuten 2, 2a, 2b in der Lagerhülse für die Drehmoment übertragenden belasteten Kugeln. Sie können in vollkommen rollender Berührung laufen, mit einem Bcrührungswinkel nahe der Drehmomentübertragung. Das Lager kann den Schub fest aufnehmen, in der gleichen Weise wie Lager mit Winkelberührung. Außerdem kann die Kraftübertragung an drei Punkten in der Umfangsrichtung der Welle wirksam werden, wodurch das Lastaufnahmevermögen der Kugeln maximal ausgenutzt wird.

Da andererseits die Kugeln niemals herausfallen können, wird das Einbringen der Welle bzw. die Montage des Lagers sehr erleichtert. Die Erfindung ermöglicht eine Keilwellenlagerung von hoher Genauigkeit zu erreichen. Beim Einsetzen in die Maschine oder beim Überholen ist kein besonderer Arbeitsaufwand nötig, da der Kugelhalter durch die kreisförmigen Ringe festgehalten wird.

Bei der oben angegebenen Ausführungsform nach d^r vorliegenden Erfindung sind drei Langsnuten für Drehmoment übertragende Kugeln und drei Langsnuten für nichttragende Kugeln an der Innenseite der Lagerhülse vorgesehen, während die Welle ebenfalls an drei Stellen Keilrippen besitzt, die sich mit den Längsnuten decken. Doch ist deren Anzahl nicht auf drei beschränkt. Vielmehr ist eine Abwandlung im Be^reich von zwei bis vier möglich, je nach dem besonderen Anwendungsfall.

In der Beschreibung ist zwischen Drehmoment übertragenden Kugeln und nicht tragenden Kugeln unterschieden, als wenn sie von ganz unterschiedlicher Beschaffenheit wären. Doch laufen natürlich die gleichen Kugeln in den Nuten der Lagerhülse und den endlosen Führungsrillen des Kugelhalters um.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lagerung einer mit Keilrippen versehenen Welle in einer (zylindrischen) Lagerhülse mittels Kugeln für die Längsführung der Welle in der Lagerhülse und die Drehmomentübertragung zwischen Welle und Lagerhülse, bei der die Kugeln in mehreren endlosen ovalen Bahnen aus zwei Längskanälen für je eine Reihe tragender und nicht tragender Kugeln und diese an ihren Enden verbindenden Umkehrkanälen umlaufen, wobei die Reihen der tragenden Kugeln zwischen Hohlkehlen am Grunde von Längsnuten auf der Innenseite der Lagerhülse und am Fuße der Keilrippen der Welle abrollen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Lagerhülse (1) gleich tiefe Längsnuten (2,2a, 2b bzw. 3,3a, 3b) abwechselnd für je zwei Reihen tragende und nicht tragende Kugeln ausgebildet sind, die durch Längsstege (26 bis 31) in der Lagerhülse getrennt sind und an ihren Enden in außerhalb der Enden der Stege in der Lagerhülse ausgebildete etwas tiefere Umfangsnuten (4, 5 bzw. 4a, 5a) einmünden, daß an der Außenseite eines zwischen der Lagerhülse (1) und der Weile (35) angeordneten Kugelhalters (32), dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Lagerhülse entspricht, aus je zwei Längsrillen und diese an ihren Enden verbindenden Bogenrillen bestehende endlose ovale Führungsrillen (6 bis 11) für die Kugeln ausgebildet sind, die jeweils in einer Längsrille einen das Abrollen der tragenden Kugeln zulassenden Längsschlitz aufweisen, und daß jede ovale Führungsrille um einen der Stege (26 bis 31) herum verläuft und jeweils zwischen zwei ovale Führungsrillen eine der Keilrippen der Welle eingreift.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung einer mit Keilrippen versehenen Welle in einer zylindrischen Lagerhülse mittels Kugeln für die Längsführung der Welle in der Lagerhülse und die Drehmomentübertragung zwischen Welle und Lagerhülse, bei der die Kugeln in mehreren endlosen ovalen Bahnen aus zwei Längskanälen für je eine Reihe tragender und nicht tragender Kugeln und diese an ihren Enden verbindenden Umkehrkanäle umlaufen, wobei die Reihen der tragenden Kugeln zwischen Hohlkehlen am Grunde von Längsnuten auf der Innenseite der Lagerhülse und am Fuße der Keilrippen der Welle abrollen.

   Eine derartige Lagerung ist durch die DL-PS 81 272 bekanntgeworden. Jeweils der eine den Rücklaufkanal für die Kugeln bildende Längskanal der endlosen ovalen Bahnen ist hier jedoch durch eine axial verlaufende Bohrung in der Lagerhülse gebildet, die nicht nur die Fertigung verteuert, sondern auch eine entsprechend große Wanddicke der Lagerhülse voraussetzt. Der Außendurchmesser und das Gewicht der Lagerhülse werden dadurch zwangsläufig erhöht. Die Umkehrkanä-Ie sind feiner bei dieser bekannten Ausführung in besonderen Lagerhülsen-Deckeln ausgearbeitet, die die Herstellungskosten weiter verteuern und auch einer sehr sorgfältigen Montage bedürfen. Wenn ferner bei dieser bekannten Lagerung die Welle aus der Lagerhülse entfernt wird, können die Kugeln ungehindert herausfallen und verlorengehen. Aufgrund des relativ großen unterschiedlichen Abstandes der tragenden und nicht tragenden Kugeln von der Lagerhauptachse greifen außerdem an den tragenden und nicht tragenden Kugeln unterschiedlich große Fliehkräfte an, wobei der Unterschied bei höherwerdender Drehzahl entsprechend größer wird. Diese unterschiedlichen Fliehkräfte beeinträchtigen jedoch den erforderlichen Umlauf der Kugeln in ihren vorbestimmten Bahnen und damit eine einwandfreie Arbeitsweise der Lagerung. Schließlich werden bei der bekannten Lagerung eine Welle mit vier Keilrippen und entsprechenden Führungen für die Kugeln verwendet, wodurch es relativ schwierig wird, die tragenden Kugeln in jeder Bahn gleichmäßig zu belasten. Es besteht daher die Gefahr, daß ein unterschiedlicher Verschleiß der Kugeln in den verschiedenen Bahnen auftritt, was wiederum im Betrieb zu einer Versetzung der Welle und einer Vibration derselben führen kann.

   Durch die GB-PS 7 07 039 odc.· die DT-Gbm- Schrift 71 13 193 ist es ferner bei ähnlichen Lagern bekanntgeworden, zwischen der Welle und Lagerhülse einen Halter oder Käfig für die umlaufenden Kugeln anzuordnen. Während sich die Ausführungen nach der GB-PS für eine Drehmomentübertragung praktisch überhaupt nicht eignen, tritt bei der Anordnung nach der Gbm-Schrift aufgrund der punktförmigen Berührung der Kugeln mit den ebenen Flächen der Welle mit im wesentlichen quadratischen Querschnitt eine hohe unerwünschte Flächenpressung auf. Eine Übertragung der bekannten Kugelhalter auf eine Lagerung der eingangs bezeichneten Art, die eine Welle mit Keilrippen aufweist und bei der eine punktförmige Berührung der Kugeln mit der Welle vermieden ist, ist daher nicht ohne weiteres gegeben.

   Durch die CH-PS < 42 880 ist es schließlich bei ähnlichen Lagern bekr-nntgeworden, die Bahnen für die Kugeln an ihren Enden in etwas tiefere Umfangsnuten in der Lagerhülse einmünden zu lassen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die kompakter und gewichtssparender ausgebildet werden kann sowie eine einwandfreie Drehmomentübertragung bei einfacherer Herstellung und Montage gestattet.

   Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Innenseite der Lagerhülse gleich tiefe Längsnuten abwechselnd für je zwei Reihen tragende und nicht tragende Kugeln ausgebildet sind, die durch Längsstege in der Lagerhülse getrennt sind und an ihren Enden in außerhalb der Enden der Stege in der Lagerhülse ausgebildete etwas tiefere Umfangsnuten einmünden, daß an der Außenseite eines zwischen der Lagerhülse und der Welle angeordneten Kugelhalters, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Lagerhülse entspricht, aus je zwei Längsrillen und diese an ihren Enden verbindenden Bogenrillen bestehende endlose ovale Führungsrillen für die Kugeln ausgebildet sind, die jeweils in einer Längsrille einen das Abrollen der tragenden Kugeln zulassenden Längsschlitz aufweisen, und daß jede ovale Führungsrille um einen der Stege herum verläuft und jeweils zwischen zwei ovalen Führungsiillen jeweils eine eier Keilrippen der Welle eingreift. Ein solches Lager läßt :ich sehr kompakt, d. h. mit relativ kleinem Außendurchmesser und geringer Wanddicke und damit niedrigem Gewicht der Lagerhülse ausbilden und ermöglicht die Übertragung großer Drehmomente bei gleichzeitiger guter axialer Führung der Welle. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht, daß die die Längskanäle verbindenden Umkehrkanäle