DE2313233A1 - Vorrichtung zur lagerung - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Lagerung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung, insbesondere für Trommeln von Waschmaschinen und dergleichen, bestehend aus wenigstens zwei die Laufbahnen für zwei koaxiale Wälzkörperreihen tragenden Lagerscheiben.

IBn bei der fliegenden Lagerung von Trommeln für Waschmaschinen oder dergleichen sowohl radiale Kräfte als auch Momentenbelastungen aufnehmen zu können, ist es üblich, die Welle mittels zweier Wälzlager oder Wälzkörperreihen zu lagern, die einen relativ großen axialen Abstand voneinander aufweisen. Abgesehen davon, daß der Platzbedarf in axialer Richtung bei derartigen Lagerungen beträchtlich ist, besteht ein weiterer Nachteil in der Tatsache, daß die Montage und dar Einbau in vielen Fällen schwierig und nicht ohne Spezialwerkzeuge durchzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, daß die axiale Baulänge so gering wie möglich ist, ohne daß darunter die Belastbarkeit mit radialen Kräften und Momenten reduziert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Lagerung, insbesondere für Trommeln von Waschmaschinen und dergleichen, dadurch gelöst, daß

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die Teilkreise der beiden Wälzkörperreihen verschiedene Durchmesser haben, wobei der axiale Abstand der beiden Wälzkörperreihen 20 $ des Durchmessers des kleinsten Wälzkörpers nicht überschreitet, und daß die Wälzkörperreihen in O-Anordnung eingebaut sind, so daß die Druckmittelpunkte beider Wälzkörperreihen zu beiden Seiten der die Wälzkörper schneidenden achsnormalen Ebene liegen.

In Weiterbildung der Erfindung liegen die Mittelpunkte der Kugeln beider Wälzkörperreihen in einer einzigen, achsnormalen Ebene.

Mit der Erfindung wird der axiale Platzbedarf auf das geringstmögliche Maß verkürzt; gleichwohl ist es möglich, sowohl radiale Belastungen als auch in unterschiedlichen Richtungen wirkende Momente aufzunehmen. Die Lagerung gemäß der Erfindung eignet sich vorzüglich für die Trommeln von Wasch-, Schleuder- und Trockenmaschinen und dergleichen und hier insbesondere für die fliegende Lagerung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen

Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Figur 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform, Figur 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform und

Figuren 4- und 5 schematische Darstellungen der Belastungsverhältnisse beim Ausführungsbeispiel der Figur 1.

Die Lagerungen der Figuren 1 und 2 bestehen im wesentlichen aus einer mittleren Lagerscheibe 1, in die die koaxialen Laufbahnen für zwei Wälzkörperreihen eingearbeitet sind, und einer aus zwei Teilen 2 und J5 zusammengesetzten Lager-Blatt - y-

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scheibe, zwischen die die mittlere Lagerscheibe 1 eingesetzt ist. Die innere Laufbahn der mittleren Lagerscheibe 1 mit mit P₁₁* die äußere Laufbahn derselben Lagerscheibe 1 mit P_lß bezeichnet. Der Teil 2 der zweiteiligen Lagerscheibe trägt die äußere Laufbahn P_2e, während der Teil 3 derselben Lagerscheibe die innere Laufbahn P^ trägt. Auf den Laufbahnen P_le und P_2e rollen die Kugeln der äußeren Wälzkörperreihe C_e ab, während die Kugeln der inneren Wälzkörperreihe C^ auf den Laufbahnen Pj^ und P^ abrollen.

Das Profil der Laufbahnen P^_e und P_2e ist so gestaltet, daß die im Berührungsmittelpunkt senkrecht auf den Laufbahnen Pj_e und P_p stehenden Drucklinien einen Kegel bilden; dessen Oberfläche bildet mit der Achse den Winkel oc _e. in gleicher Weise bilden die im Berührungsmittelpunkt senkrecht auf den Laufbahnen P₁^ und P-^₁ stehenden Drucklinien mit der Achse einen Winkel, der in diesem Fall mit <A.j[ bezeichnet ist. Wie in den Figuren 1 und 2 deutlich eingezeichnet ist, sind die beiden Wälzkörperreihen C_e und O^ so angeordnet, daß die Scheitelpunkte der beid&n Winkel *·> _e und ^₁ zu beiden Oeiten der achsnormalen Ebene liegen, welche die Wälzkörperreihen C₆ und Ci schneidet. Die Winkel «*· _e und ⁰^ können jeden geeigneten Wert annehmen; aus noch zu erläuternden Gründen ist es jedoch vorteilhaft, sowohl für <*»_e als auch für ⁰^ einen Winkel von 45° zu wählen.

Die Lagerung gemäß Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 nur dadurch, daß die Mittelpunkte der beiden Wälzkörperreihen C_e und Ci nicht in einer einzigen, achsnormalen Ebene liegen, sondern daß der axiale Abstand der beiden Wälzkörperreihen C_e und Ci ungefähr 20 % des Durchmessers eines Wälzkörpers beträgt. Für den Fall, daß die Kugeln der beiden Wälzkörperreihen C_e und Ci unterschiedliche Durchmesser haben, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der beiden Wälzkörperreihen 20 % des Durchmessers der kleinsten Wälzkörper nicht überschreitet. Die bevorzugte Begrenzung des axialen Abstandes der beiden Wälzkörperreihen C_e und Ci verfolgt den Zweck, die axiale Baulänge der erfindungsgemäßen Lagerung gegenüber bekannten deutlich zu reduzieren.

In den beiden dargestellten Ausführunp;sbeispielen sind sowohl die mittlere Lagerscheibe 1 als auch die aus den Teilen 2 und 3 bestehende Lagerscheibe aus Bleehformteilen hergestellt, in die die Laufbahnen P_le, P_2e, P_li und P-^

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spanabhebend eingearbeitet sind. Die mittlere Lagerscheibe ι weist am Außenumfang einen Flansch la auf, der unmittelbar an einem Gehäuse oder dergleichen befestigt werden kann. An diesen Plansch schließt sich radial nach innen die äußere Laufbahn P₁„ an, die, ebenso wie die übrigen Laufbahnen, im Querschnitt kreissegmentförmig ist. An die Laufbahn P₁ schließt sich der innere Bereich Ib an, der in die Laufbahn P₁^ übergeht. Der innere Bereich Ib bildet den Boden eines von den beiden Laufbahnen Pj_ej P^ seitlich begrenzten Ringraumes '4.

In ähnlicher Weise besteht auch der Teil 2 der anderen Lagerscheibe aus einem Flansch 2a, der mit einem anzutreibenden Maschinenteil oder dergleichen verbunden werden kann, einem Zwischenbereich 2b, der eine ringförmige Eindrückung begrenzt, sowie einem inneren Bereich 2c, der im wesentlichen eben und geschlossen ist. Der Teil 5 der zweiteiligen Lagerscheibe ist ebenfalls mit einem Flansch Ja versehen, an dem unmittelbar ein Maschinenteil befestigt werden kann. Der Flansch J5a geht in einen Zwischenbereich Jb über, der die Laufbahn P^ trägt und axial in Richtung auf den Teil 2 vorspringt und mit dessen inneren Bereich 2c durch einen ebenfalls ebenen und geschlossenen Mittelteil Jc verbunden ist. Die Verbindung des inneren Bereiches 2c mit dem Mittelteil Je kann durch Schweißen, Kleben, Nieten oder dergleichen erfolgen.

Die Flansche la, 2a und Ja. können zur Aufnahme und Befestigung entsprechender Maschinenteile mit Bohrungen oder Gewinden versehen sein oder andere, geeignete Verbindungselemente aufnehmen.

Die Lagerscheibe 1 ist über die beiden Wälzkörperreihen C_e und C^ relativ zu der aus den beiden Teilen 2 und J bestehenden Lagerscheibe drehbar. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten und beschriebenen Lagerungen beanspruchen in axialer Richtung einen extrem geringen Raum. Nach der Verbindung der beiden Teile 2 und J stellt die Lagerung der Figuren 1 und 2 eine einbaufertige und unverlierbare Einheit dar, die einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

In Figur J ist die Verwendung einer Lagerung gemäß Figur 1 im eingebauten Zustand dargestellt. Die Lagerung trägt ein rotierendes Teil 11, beispielsweise

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die Trommel einer Waschmaschine, welche in bezug auf die Wand 12 eines Gehäuses fliegend gelagert ist. Ähnliche fliegende Lagerungen können auch bei anderen Maschinen und Geräten, vor allem in der Haushaltsmaschinentechnik, angewendet werden.

Wie aus Figur 3 weiter hervorgeht, ist am Flansch 3a mittels Schweißen oder einem anderen geeigneten Verfahren eine Keilriemenscheibe 13 befestigt, die durch einen Keilriemen 14 angetrieben werden kann. Das Teil 3 der zweiteiligen Lagerseheibe ist dabei mit der Keilriemenscheibe 13 als eine Einheit ausgebildet. Wie bereits erwähnt, ist der Flansch la in der Bohrung 16 einer Wand 1.2 mit deren Bord 15 verschraubt oder in anderer Weise verbunden. Der rotierende Teil 11, beispielsweise die Trommel einer Waschmaschine, ist an seinem Boden YJ mit dem Flansch 2a verbunden.

T:»t Betrieb der Lagerung wird beim Beispiel der Figur 3 der zweiteilige Lagerring durch den Keilriemen 14 in Drehung versetzt, so daß die mit dem Flansch 2a verbundene Trommel 11 oder dergleichen angetrieben wird.

In Figur 4 ist ein allgemeiner Belastungsfall dargestellt, bei dem die auf die beiden Teile 2 und 3 der zweiteiligen Lagerscheibe einwirkende Belastung aus Kräften und Momenten nur eine resultierende Radialkraft F zur Folge hat. Die Kraft F liegt in der Ebene, die durch die Mittelpunkte der beiden Wälzkörperreihen C_e und C₁ verläuft. Ein derartiger Belastungsfall ist beispielsweise dann denkbar, wenn, beim Ausführungsbeispiel der Figur 3» die durch die Zugkraft des Keilriemens 14 hervorgerufene Radialkraft ein Moment für den Antrieb -ler zweiteiligen Lagerscheibe erzeugt, welches gleich groß aber in entgegengesetzter Richtung verläuft wie das Moment, welches durch das Gewicht der Trommel 11 erzeugt \tfird. Wenn weiter vereinfachend angenommen wird, da.3 diese einzige Radialkraft F nur von den Kugeln der beiden Wälzkörperreihen C_e und Ci aufgenommen v/ird, die in der Ebene der Kraft F liefen, so ergibt sich gemäß Fi- WXi' 4, da!?: durch Ixe Kraft F Reaktionskräfte hervorgerufen werden, die mit R^ ur.i Hg bezeichnet sind. Die Wirkungslinien der beiden Kräfte R^ und R_e stehen l-.< ifcjrüiirüpgsmittelpunkt der belasteten Kugel senkrecht auf der Laufbahn bzw.

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auf der Berührungstangente. Die beiden Kräfte R£ und Rq sind beide gleich groß; ihre Resultierende ist F. In der Praxis ist wegen der immer vorhandenen Elastizität das System statisch unbestimmt, so daß im allgemeinen die Größe von R^- nicht genau mit derjenigen von R_e übereinstimmt; das Verhältnis der beiden Kräfte ist von der Steifheit der miteinander verbundenen Teile abhängig, die die Reaktionskräfte ausüben.

In Figur 5 ist ein weiterer Belastungsfall aufgezeigt, bei dem außer der Radialkraft F noch ein resultierendes Moment M vorhanden ist. .Zur Vereinfachung ist angenommen, daß das Moment M in derselben Ebene wirkt wie die Radialkraft F. Weiter ist vereinfachend angenommen, daß nur die Kugeln eine Reaktionskraft zu diesem Belastungssystem erzeugen, die in der Ebene liegen, in der F und M wirken. In einem solchen Belastungsfall ist wegen des Momentes M außer den Kräften R^ und R_e noch eine weitere Reaktionskraft R'^ vorhanden, die in der oberen Hälfte (Figur 5) a.n der Laufbahn P^. und der damit in Berührung stehenden Kugel aufgenommen wird. Die drei Reaktionskräfte nehmen die aus der Kraft F und dem Moment M bestehende Belastung auf.

In den Figuren 4 und 5 sind nur zwei Belastungsverhältnisse aufgezeigt; dadurch ist bereits deutlich geworden, daß die erfindungsgemäße Lagerung sowohl Radialkräfte und reine Momentenbelastungen als auch eine kombinierte Belastung aus Radialkräften und Momenten aufnehmen kann.

Um die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Lagerung durch Radialkräfte (F) zu erhöhen, ist es erforderlich, kleine Winkel d, ^ und ⁰^ _e zu wählen, während umgekehrt zur Aufnahme von Momenten (M) die Winkel <** _Ί· und Q^ . mögliehst groß sein sollen. Eine optimale Lösung zur Aufnahme von aus Radialkräften und Momenten kombinierten Belastungen besteht darin, sowohl für ck ^ als auch für *** _e einen Winkel von 45° zu wählen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß die Wälzkörperreihen anstatt aus Kugeln aus Rollen bestehen. Weiter ist es möglich, die Lagerscheiben spanabhebend herzustellen; in diesem Fall kann die Form der Lagerscheiben von den dargestellten den Erfordernissen entspi'echend abweichen, wobei jedoch sichergestellt sein soll, daß die geometrischen

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Bedingungen an den Laufbahnen P^, P-*^, Pj_e und P2_e dieselben sind wie die beschriebenen und dargestellten. Schließlich liegt es im Rahmen des Erfindungsgedarikens, jede der Lagerscheiben am Außenumfang dreieckig mit drei gleich langen Seiten zu gestalten. In diesem Fall können beispielsweise die Flansche 2a und J5a entfallen, und die Lagerscheibe oder die Lagerscheiben sind jeweils mit drei Armen versehen, die mit dem entsprechenden Maschinenteil, wie beispielsweise der Keilriemenscheibe oder der Trommel, verbunden werden können. Diese Lösung hat neben dem Vorteil der besseren Ausnutzung des Materials, aus dem die Lagerscheiben hergestellt werden, den Vorzug des geringeren Gewichtes.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die fliegende Lagerung von Waschmaschinen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Lagerungsproblemen vorteilhaft eingesetzt werden.

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Claims (6)

1. Patentansp r ü c h e

   ( 1. !Vorrichtung zur Lagerung, insbesondere für Trommeln von Waschmaschinen und dergleichen, bestehend aus wenigstens zwei die Laufbahnen für zwei koaxiale Wälzkorperreihen tragenden Laserscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkreise der beiden Wälzkorperreihen (C_e, C.) verschiedene Durchmesser haben, wobei der axiale Abstand der beiden Wälzkorperreihen (C„, C.) 20 $ des Durchmessers des kleinsten Wälzkörpers nicht überschreitet, und daß die Wälzkorperreihen (Cp,, C^) in O-Anordnung eingebaut sind, so daß die Druckmittelpunkte beider Wälzkorperreihen (C_e, C^) zu beiden -Seiten der die Wälzkörper schneidenden achsnormalen Ebene liegen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Wälzkörper beider Wälzkorperreihen (C_e, C.) in einer einzigen achsnormalen Ebene liegen.
3. JJ. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai die Winkel (oc^, Qc^), die die im Berührungsmittelpunkt senkrecht auf den Laufbahnen (Pi_e, ?2e> ^Ii' ^3i) stehenden Drucklinien mit der Achse bilden, bei beiden Wälzkörperreihen (C_e, C^) gleich groß sind.
4. k. Vorrichtung nach Anspruch ~j)> dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (o6~, Gt.) k5° betragen.
5. 5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Lagerscheiben aus zwei miteinander verbundenen Teilen (2, 3) besteht, die jeweils eine Laufbahn (P_o_, P^.) tragen.

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6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden miteinander verbundenen Teile (2, 3) keine Bohrung, aufweisen, wahrend die zwischen den beiden Teilen (2, 3) eingesetzte Lagerscheibe (l) durchbohrt ist.

   7» Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheiben (1, 2, 3) aus HLechformtellen bestehen.

   B. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lagerscheiben (l) unmittelbar an einem Gehäuse oder dergleichen befestigt ist.

   9· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS eine der Lagerscheiben (3) unmittelbar mit einer Riemenscheibe (13) verbunden ist.

   Iq. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß eine der Laserscheiben (3) Teil der Riemenscheibe (]3) ist.

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