DE2618667A1

DE2618667A1 - Kugellager und verfahren zur schmierung desselben

Info

Publication number: DE2618667A1
Application number: DE19762618667
Authority: DE
Inventors: Jun Arthur Everett Wetherbee
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1975-05-08
Filing date: 1976-04-28
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DK185576A; IN143353B; US3980359A; GB1551111A; PL111857B1; NO761561L; FR2310495B1; NO139186B; IL49416A0; NO139186C; IT1062449B; IL49416A; CH608279A5; EG12197A; KR810000844B1; CA1047586A; BE841514A; SE434293B; AU1303376A; JPS5949443B2

Description

KUGELLAGER UND VERFAHREN ZUR SCHMIERUNG DESSELBEN

Die Erfindung betrifft ein Kugellager sowie ein Verfahren zum Schmieren desselben.

Bekanntlich hängt die Lebensdauer eines Lagers wesentlich von der Schmierung seiner Laufflächen ab. Ueblicherweise ist der Käfig für die Kugeln ringförmig ausgebildet und hat mehrere Taschen zur Aufnahme der Kugeln. Der Käfig wird normalerweise in Axialrichtung durch die Kugeln und in Radialrichtung durch Vorsprünge an dem inneren oder dem äusseren Laufring festgehalten. Der Käfig verschliesst einen verhältnismässig grossen Bereich des Abstandes zwischen den beiden Laufringen und es ist deshalb nicht nur schwierig das Schmiermittel von aussen zuzuführen sondern das Ableiten des Schmiermittels aus dem Inneren des Lagers wird durch den Käfig behindert.

Bei einem Lager für hohe Drehzahlen soll eine positive Schmierung der Berührungsflächen zwischen dem Ring und dem Käfig und eine geeignete Schmiermittelströmung durch das Innere des Lagers vorhanden sein. Es ist deshalb üblich für eine geeignete Schmierung der Berührungsflächen zwischen dem Ring und dem Käfig getrennte Schmiermittelkanäle in dem inneren Ring anzuordnen.

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Entsprechend der Erfindung läuft der als Ring oder Scheibe ausgebildete Käfig an seinem inneren Durchmesser in einer Umfangsnut, welche in dem inneren geteilten Laufring vorgesehen ist und in diesem Laufring sind Schmiermittelkanäle vorgesehen, welche in die Nut münden. Das Schmiermittel wird in den Schlitz zugeführt, um eine gute Schmierung der Berührungsflächen zwischen dem Käfig und dem Laufring zu erhalten. Danach strömt das Schmiermittel zwischen den Seitenwänden des Schlitzes und des Käfigs und wird von dort zu den Kugeln und zu den Laufflächen an dem inneren und dem äusseren Ring gepumpt. Dementsprechend dient das Schmiermittel zuerst zur Schmierung der Berührungsflächen zwischen dem Ring und dem Käfig und anschliessend zum Schmieren der Kugeln und der Laufflächen. Bei dieser Erfindung kann das Schmiermittel aus dem Lager durch den radialen Abstand zwischen dem inneren und dem äusseren Laufring frei entweichen.

Bei der Erfindung wird der Käfig axial und radial durch den inneren Ring festgehalten. Der Käfig hat eine minimale Masse und gestattet eine sichere Schmiermittelströmung in das Lager, während er das Abströmen des Schmiermittels aus dem Lager nicht behindert. Der Käfig ermöglicht einen minimalen Abstand zwischen den Kugeln oder einen maximalen Raum für die Beweglichkeit der Kugeln bei einer bestimmten Kugelabmessung.

Der Käfig des Kugellagers hat an seinem äusseren Durchmesser Aussparungen zur Aufnahme der Kugeln und ist in einem ringförmigen Schlitz oder in einer umfangsnut in dem geteilten inneren Laufring drehbar gelagert, der Schmiermittelzufuhrkanäle aufweist, die in den Schlitz oder die Nut münden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht eines Kugellagers entsprechend der Erfindung.

Figur 2 eine Seitenansicht des Käfigs mit den Kugeln.

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Figur 3 eine Schnittansicht des Käfigs, längs der Linie 3-3 nach Figur 2.

Figur 4 eine teilweise Darstellung in Perspektive des inneren Laufringes.

Figur 5 eine Seitenansicht des Käfigs zur Darstellung des Krümmungsradiuses der Zacken des Käfigs.

Figur 6 eine Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung.

In Figur 1 ist ein Kugellager dargestellt mit einem äusseren Laufring 10, einem geteilten inneren Laufring 12, der einen vorderen Ring 14 und einen hinteren Ring 16 aufweist, einem Käfig 18 und mehreren Kugeln 20, welche zwischen den Laufringen angeordnet sind. Das Lager hat Abziehnuten, 22, welche am inneren Durchmesser des äusseren Laufringes und am äusseren Durchmesser des inneren Laufringes ausgebildet sind. Diese Nuten dienen zum Einsetzen eines Werkzeuges falls das Lager von einer Welle (nicht dargestellt) abzuziehen ist. Der Käfig 18 besteht aus einem geeigneten Werkstoff und ist als verhaltnismassig dünne Scheibe oder Ring ausgebildet. Der aussere Durchmesser der Scheibe oder des Ringes ist gezackt. Zwischen den Zacken befinden sich Aussparrungen 24, in welchen die Kugeln angeordnet sind. Wie in Figur 3 dargestellt ist kann die Breite des Käfigs 18 am Aussendurchmesser grosser sein und sich in Richtung zu seinem Innendurchmesser verringern, wo die Seitenwände des Käfigs parallel zu einander verlaufen. Diese besondere Ausführungsform ist jedoch kein wesentliches Merkmal der Erfindung. Die Breite des Käfigs 18 erfasst die Kugeln 20 nur in einem engen Bereich und der Käfig ist in einer Ebene angeordnet, die durch die radiale Mittelebene der Kugeln verläuft. Die Breite des Käfigs hängt von dem Verwendungszweck des Lagers ab. So ist z.B. die Breite des Schlitzes 30 für ein Drucklager, welches Kräfte in beiden Richtungen aufnehmen soll, begrenzt. Falls die Belastung nur einseitig gerichtet ist, so kann der Schlitz schräg in bezug auf die mittlere

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Ebene der Lauffläche verlaufen und auch die Laufflächen können unsymmetrisch sein..

Die parallelen Wände des Käfigs 18 ragen an ihrem inneren Durchmesser in eine Ringnut oder einen Umfangschlitz 30, der an den inneren Rändern des vorderen Ringes 14 und des hinteren Ringes des Laufringes 12 ausgebildet ist. Die Ringnut ragt radial nach innen von ihrem Aussendurchmesser längs einer kurzen Strecke der gesamten Dicke des inneren Laufringes, der Grund 32 der Nut oder des Schlitzes dient als Auflager für den Käfig 18.

Mehrere Schmiermittelzufuhröffnungen oder Bohrungen 34 ragen radial vom inneren Durchmesser des inneren Laufringes und münden in den Umfangschlitz 30 zur Zuführung von Schmiermittel in den Schlitz 30. Die Bohrungen 34 können in dem vorderen und dem hinteren Ring 14 und 16 ausgebildet sein und müssen nicht in einer Ebene liegen, wie in der Figur 1 dargestellt ist. Das OeI wird in den Schlitz zwischen den Seitenwänden des Schlitzes 30 und des Käfigs 18 nach aussen gepumpt und zu den inneren Laufflächen des Lagers zugeführt. Der Abstand zwischen dem Käfig und den Seitenwänden des Schlitzes dient als Pumpraum und unterstützt die Pumpwirkung zum Zuführen des OeIs in das Lager. Eine V-förmige Ringnut 36 kann durch die Abschrägung der aneinanderliegenden Rändern am inneren Durchmesser des vorderen und des hinteren Ringes ausgebildet sein zur Sammlung des OeIs längs der Welle (nicht dargestellt) vor der Zuführung desselben in das Lager. Die besondere Form der Nut 36 ist nicht wesentlich, es könnte z.B. auch eine Nut in der Welle vorgesehen werden. In der Figur 4 sind die Bohrungen zur Zuführung des Schmiermittels in dem Ring deutlich dargestellt.

Die Figur 5 zeigt die Krümmung der inneren Flächen der Zacken, welche die Aussparrungen des Käfigs zur Aufnahme der Kugeln begrenzen. Diese Flächen sind konkav und haben die gleiche Krümmung als die Kugeln. Die Krümmung kann jedoch auch grosser als die Krümmung der Kugeln sein und kann in einigen Fällen sogar unentlich sein. In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel· dargestellt wo-

bei der Schlitz und die Oelzufuhrbohrungen in einer einzigen Hälfte des geteilten inneren Laufringes ausgebildet sind. Der Umfangschlitz 60 und die Bohrungen 64 sind in dem vorderen Ring 66 des geteilten Laufringes 68 vorgesehen.

Entsprechend der Erfindung erhält man eine positive Schmierung des Käfigs, der Kugeln und der Laufflächen unter Verwendung der gleichen Schmiermittelströmung. Da das Schmiermittel in wirksamer Weise zweifach benutzt wird und in beiden Fällen eine richtige Verteilung desselben erfolgt ist es möglich die gesamte Schmiermittelströmung herabzusetzen und ein Mangel an Schmiermittel an einer Stelle des Lagers ist nicht zu befürchten. Ein weiterer Vorteil liegt in dem ungestörten Abfliessen des Schmiermittels aus dem inneren des Lagers. Dadurch wird die Wärmeentwicklung infolge Durcheinanderwirblung des in dem Lager eingeschlossenen Schmiermittels herabgesetzt. Hierdurch werden KLeinere Lagertemperaturen erreicht und man kann einen geringeren Temperaturanstieg des Schmiermittels beobachten, was sehr wesentlich ist für Hochges chwxndigkei tslager.

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Claims

PATENTANSPRUECHE:

^Ly Kugellager mit einer äusseren Lauffläche, einer inneren Lauffläche und mehreren Kugeln zwischen den Laufflächen, wobei die innere Lauffläche an zwei nebeneinander liegenden Ringen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (30,60) syffletrisch zur mittleren Ebene der Kugellaufbahn in der inneren Lauffläche an wenigstens einem Ring (14,16^66) ausgebildet ist, dass der Kugellagerkäfig (18) aus einem gezackten Ring besteht, welcher an seinem inneren Durchmesser in die Nut hineinragt und in derselben frei drehbar ist, wobei zwischen den Zacken des Ringes Aussparungen (24) ausgebildet sind zur Aufnahme der Kugeln (20), und dass Mittel vorgesehen sind zur Schmierung der inneren Laufbahn, der äusseren Laufbahn, sowie des Käfigs mit den Kugeln, wobei diese Schmiermittel wenigstens eine radiale Bohrung (34; 64) in wenigstens einem inneren Ring aufweisen, welche Bohrung in die Nut mündet.
2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (30) in den beiden aneinanderliegenden Flächen der nebeneinanderliegenden Ringe (14, 16) ausgebildet ist.
3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Nut (60) am Aussendurchmesser von wenigstens einem Ring (66) ausgebildet ist und mit der radialen Bohrung (64) in Verbindung ist.
4. Kugellager iach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund (32) der Nut (30, 60) ein Auflager für den Käfig (18) bildet.
5. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gezackte Ring (18) einen radial äusseren Teil aufweist, welcher breiter ist als der restliche Teil des Ringes.
6. Käfig für ein Kugellager mit einem geteilten inneren Laufring, der durch zwei nebeneinander liegende Ringe gebildet ist, mit einem äusseren Laufring und mit in dem Käfig angeordneten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (18) ein gezackter Ring ist,

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welcher an seinem Innendurchmesser symmetrisch in bezug auf die Kugeln(20)in einer Ringnut (30, 60) gelagert ist, welche in wenigstens einem der nebeneinander liegenden Ringe (14,16?66) vorgesehen ist, und dass die Zacken am äusseren Durchmesser des Käfigs Aussparrungen (24) zur Aufnahme der Kugeln bilden.
7. Käfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des gezackten Ringes (18) geringer als der'Kugeldurchmesser ist.
8. Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (18) an seinem äusseren Durchmesser breiter ist und sich in Richtung zu seinem inneren Durchmesser verjüngt.
9. Verfahren zum Schmieren eines Hochgeschwindigkeitskugellagers mit einem äusseren Laufring und einem inneren Laufring sowie mehreren in einem Käfig angeordneten Kugeln, welche zwischen den beiden Laufringen angeordnet sind, gekennzeichnet, durch ununterbrochene Schmiermittelzuführung in das Kugellager durch zumindest eine radiale Bohrung (34, 64) in dem inneren Ring (12, 66) in einem ringförmigen Schlitz (30, 60) welcher in dem inneren Ring ausgebildet ist und den Kugelkäfig (18) trägt, durch ununterbrochene Schmiermittelzuführung aus dem Schlitz durch den Abstand zwischen den Seitenwänden des Käfigs und den Seitenwänden des Schlitzes in das Innere des Lagers, und durch Ableiten des Schmiermittels aus dem Lager durch die radiale Öffnung zwischen dem Käfig un dem äusseren Laufring (10).

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