DE2726914A1

DE2726914A1 - Lager

Info

Publication number: DE2726914A1
Application number: DE19772726914
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kume
Original assignee: SUEHIRO SEIKO CO Ltd
Current assignee: SUEHIRO SEIKO CO Ltd
Priority date: 1976-06-21
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1977-12-22
Also published as: JPS556775B2; US4133587A; DE2726914C2; JPS52156254A

Description

DIPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGbTRASSE 44

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Pulentmiwoll FINK ■ D 7300 Enlinfltn (Nediur), HlndenburgilroS« 44

13. Juni 1977 By P 6414

SUEHIRO SAIKO Co., Ltd., 910 Takagi, Besshocho, Miki, Hyogo, Japan

"Lager"

Beanspruchte Priorität der japanischen Patentanmeldung 51-73664 vom 21. Juni 1976.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager mit einem Lagerkörper, einem drehbaren Element und mindestens einem dazwischen angeordnetem, mitlaufenden Glied, z. B. einem Zwischenring oder einer Büchse, das zwischen dem Lagerkörper und dem drehbaren Element angeordnet ist.

Ein Lager kann sich wegen Reibungswärme festsetzen, die hauptsächlich mit der Drehzahl und der Belastung der Reibungsflächen wächst. Die Größe dieser Reibungswärme ist der zweiten bis vierten Wurzel der Last proportional und etwa dem Quadrat der Drehzahl, wenn diese hoch ist. Deshalb wird die wärmeerzeugung durch die Drehzahl stark beeinflußt.

Es ist bekannt, eine schwimmende Büchse in einem freien Raum zwischen einer drehbaren Welle und einem Außenring eines Gleitlagers anzuordnen, um diese von der Drehzahl herrührende Reibungswärme zu vermindern und beim Umlaufen dieser Büchse mit der halben Drehzahl der Welle, daß die Reibungswärme auf der inneren und äußeren Fläche der Büchse jeweils ein Viertel der Wärme beträgt, welche zwischen der Welle und dem Lager ohne Anordnung einer solchen Büchse bestünde,

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wobei die gesamte Reibungswärme an beiden Flächen noch etwa die Hälfte der letzteren ist. Um die schwimmende Büchse mit der halben Drehzahl der Welle anzutreiben, müssen jedoch in der Praxis die Voraussetzungen erfüllt werden, daß die Welle mit extrem hoher Drehzahl mit einem Minimum an Lagerbelastung umläuft und daß das Spiel auf der Außenseite der schwimmenden Büchse beträchtlich größer als auf deren Innenseite ist. Deshalb ist die Anwendung eines solchen Prinzips auf gewöhnliche Lager sehr schwierig.

In Anbetracht des vorgenannten Problems sieht die vorliegende Erfindung ein Lager vor, welches im wesentlichen einen festen Körper oder einen Außenring, einen drehbaren Körper oder einen Innenring und mindestens einen mitlaufenden Zwischenring oder eine Zwischenbüchse aufweist, die zwischen dem ortsfesten Teil und dem drehbaren Teil angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Art von Lager zu schaffen, die z. B. einen Zwischenring haben, bei dem die Momente der rollenden oder gleitenden Reibung außerhalb und inner halb des Zwischenringes zwischen dem Außenring und dem Innenring so eingestellt sind, daß der Zwischenring mit einer Drehzahl läuft, die so nah wie möglich bei der Hälfte der Drehzahl des Innenringes oder der drehbaren Welle liegt, wodurch jede Reibungswärme, die außerhalb oder innerhalb des Zwischenringes entsteht, etwa auf ein Vier tel der Wärme reduziert wird, welche in Abwesenheit eines solchen Zwischenringes oder einer solchen Zwischenbüchse erzeugt würde, wo durch die maximal zulässige Drehzahl der Welle vergrößert wird.

Diese und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden eingehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Besugnahme auf die beigefügte Zeichnung in einer illustrierenden, aber nicht einschränkenden Weise. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel

der Erfindung,
Flg. 2einen vergrößerten Querschnitt mit der Darstellung einer

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Druckkontaktbüchse,
Fig. 3 eine Endansicht mit einem abgeschnittenen Teil eines anderen

Ausführungsbeispieles und
Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3.

Das erste in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eines Rollenlagers hat einen mitlaufenden Zwischenring. Ein Innenlaufring 1 ist auf einer drehbaren Welle befestigt und ein Außenlaufring 2 ist mit einem Lagerkörper oder einem Lagergehäuse verbunden. Ein mitlaufender Zwischenring 3 ist zwischen den Laufringen 1 und 2 vorgesehen. Eine Anzahl Rollen 4 ist in jedem freien Raum zwischen diesen Ringen verteilt angeordnet.

In einer solchen Anordnung üblicher Rollen 4 innerhalb und außerhalb des Zwischenringes 1 läuft der Zwischenring 3 mit einer Drehzahl, die beträchtlich niedriger als die Hälfte der Drehzahl der drehbaren Welle oder des Innenlaufringes 1 ist, da das Reibungsmoment innerhalb des Zwischenringes 3 geringer als auf der Außenseite dieses Zwischenringes ist. Es könnte deshalb erwogen werden, die Drehzahl des Zwischenringes entsprechend der sich drehenden Welle durch die Rollen mittels Durchmessern zu steuern, die auf der Außenseite und auf der Innenseite des Zwischenringes unterschiedlich sind. Dies genügt jedoch in der Praxis nicht, damit der Zwischenring mit der halben Drehzahl der Welle umläuft.

Wie im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, sieht die vorliegende Erfindung nachgiebige Druckkontaktbüchsen oder -ringe 5 aus Stahl oder dgl. vor, welche Rollen 6 umschließen. Der Durchmesser der Rollen 6 ist geringfügig kleiner als der innere Durchmesser dieser Ringe 5. Die Summe aus dem Durchmesser der Rolle 6 und aus dem Doppelten der Dicke der Wand des nachgiebigen Ringes 5 entspricht dem Durchmesser der Einzelrolle 4. Die Ringe 5 werden beim Einsetzen zwischen den Laufringen radial so zusammengedrückt, daß sie in der Drehrichtung der Ringe expandieren, wobei die Rolle 6 den Ring 5 an zwei Stellen an die Laufringe anlegt. Da die Drehung der Laufringe 1 und 2 die Ringe 5 unter federnder Anlage an den Rollen/6 und den Laufrin-

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gen zu drehen zwingt, haben die Sätze des Ringes 5 und der Rolle 6 einen größeren Rollwiderstand als die einstückigen Rollen 4.

Eine angemessene Zahl solcher Sätze von Rollen 6 und Ringen 5 ist anstelle von einstückigen Rollen 4 innerhalb des Zwischenringes 3 oder sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zwischenringes angeordnet, so daß das Verhältnis der Zahl der Rollen-Ring-Sätze gegenüber der Zahl der einstückigen Rollen 4 auf der Außenseite des Zwischenringes 3 um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als auf der, Innenseite des Zwischenringes 3. Durch eine solche Anordnung sind die Momente der rollenden Reibung zwischen dem Innenlaufring 1 und dem Zwischenring 3 und -zwischen dem Zwischenring 3 und dem Außenlaufring

2 in der Weise gesteuert, daß der Zwischenring 3 der^ich drehenden Welle oder dem Innenlaufring 1 mit einer Drehzahl folgt, die so nahe wie möglich der Hälfte der Drehzahl des Innenlaufringes 1 ist, d.

h. die Relativdrehzahl des Innenlaufringes 1 und des Zwischenringes

3 wird so gleich wie möglich der Relativdrehzahl zwischen dem Innenring 3 und dem Außenlaufring 2 gemacht.

Unter der Annahme, daß die den kleinen Durchmesser aufweisende Rolle 6 nicht innerhalb des Ringes 5 untergebracht ist und daß die Reibflächen der Ringe 1,2 und 3 und des elastischen Ringes 5 so fein bearbeitet sind, daß die Gleitreibungskraft des Ringes 5 so klein ist, wie die Formel P = 0,001 bis 0,0005 χ W angibt, wobei F die Reibungskraft und W die Last bedeuten, und da der Rollreibwiderstand des Ringes 5 beträchtlich größer als der Gleitwiderstand ist, so rollt der Ring 5 nicht sondern er gleitet nur. Dieser erzeugt daher keinen Reibwiderstand, mit dem die Relativdrehzahlen der Ringe ge steuert werden können. Um den Gleitreibungswiderstand an den Stellen der Berührung zwischen dem Druckkontaktring 5 und den Laufringen zu erhöhen, wird diese Rolle innerhalb des Druckkontaktringes unter gebracht. Weil bei dieser Anordnung ein Teil der Lagerlast über den Ring 5 auf die Walze 6 aufgebracht wird, wird die Reibungskraft an den Berührungsstellen des Ringes 5 vergrößert, so daß der Ring rollenkann und die daraus resultierende rollende Bremskraft die Drehzahl des Zwischenringes 3 steuert.

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Wenn natürlich die Lagerlast gering ist, müssen Druckkontaktringe entworfen und benutzt werden, die eine so dünne Wand haben, daß sich die Ringe ohne Gleiten drehen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der Anwendung auf ein Gleitlager, das einen mitlaufenden Zwischenring hat, der in einer Weise und auf einer Grundlage betätigt wird, die im wesentlichen die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist. Ein Zwischenring 13 ist zwischen einem Außenlaufring 12 und einem Innenlaufr:^g 11 angeordnet, der mit einer Anpaßhülse 14 fest verbunden ist, wobei die einzelnen Lagerschichten 15 einander gegenüber liegen. Durch Nuten erzeugte ringförmige Räume, die zwischen den Ansätzen an den beiden Rändern der Innenlaufringe 11, 12 und 13 vorhanden sind, werden in einer vorbestimmten Anzahl mit nachgiebigen Ringen 5a, wie in Fig. 2 dargestellt, bestückt, welche einen geringfügig größeren Außendurchmesser aufweisen als dem Abstand zwischen den Sohlen der vorgenannten Nuten der einander benachbarten Laufringe entspricht. .Abstandstücke 16 sind vorzugsweise beidseitig zu jedem nachgiebigen Ring 5a angeordnet. In einigen Fällen befinden sich die Ringe 5a und die Abstandstücke 16 nicht notwendigerweise außerhalb des Zwi schenringes 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel eines Gleitlagers sollen die Ringe 5a keine im Durchmesser kleineren Rollen einschließen, wie in Flg. 2 dargestellt ist, da die Ringe unterschiedlichen Lagerbelastungen ausgesetzt sind, wenn die Schichten 15 während eines längeren Betriebes abgenutzt werden. In diesem Falle ist es notwendig, einen Kunststoff mit der Handelsbezeichnung Bakelite oder andere Werkstoffe anzuwenden, die einen großen Reibungskoeffizienten gegenüber den Teilen der Laufringe und Büchsen haben, auf denen die Ringe 5a gleiten, wodurch die Gleitreibung vergrößert wird, so daß die Ring« ohne Gleiten rollen können. Ölbohrungen sind mit 17 bezeich net, «in· Mutter zum Befestigen der AnpaßbUchee mit 18 und eine Mutternsicherung mit 19. Übliche einstückige Rollen, z. B. die Rollen 4 in Fig« 1, können anstelle von Ringen 5a benutzt werden, um das Reibmoment in gewissem Auemaß zu steuern.

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Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wo, wie vorstehend beschrieben, ein mitlaufender Zwischenring oder eine mitlaufende Zwischenbüchse zwischen dem Innenlauiring und dem Außen!aufring angeordnet ist, wird die relative Drehzahl zweier benachbarter Ringe, bestehend aus dem Außenlaufring, dem Zwischenring und dem Innenlaufrinn, so eingestellt, daß sie in Nähe der Hälfte der Drehzahl der Welle liegt, Wenn die Zahl der mitlaufenden Laufringe "n" ist, so ist die relative Drehzahl zweier einander benachbarter Laufringe auf etwa 1/(n + 1) der Drehzahl der Welle eingestellt. Dies ergibt eine beträcht-

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lieh verringerte Wärmeerzeugung durch Reibung, welche die maximale Sicherheit und die stabile Drehzahl der Welle vergrößert. Da die Drehzahl des mitlaufenden Ringes nur durch Reibungsmomente zv;ischen den Lagerringen eingestellt ist, die sich aufgrund der Drehzahl der Welle drehen, ergibt sich kein Bedarf für einen Motor oder eine andere besondere Antriebseinrichtung zum Antreiben des mitlaufenden Ringes mit einer vorbestimmten Drehzahl, was eine einfache Bauform des Lagers ergibt. Darüber hinaus ist der Druckkontaktring, der die Rollen kleinen Durchmessers umschließt, keiner bleibenden Verformung unterworfen und kann an den Laufringen gegenüber den eingeschlossenen Rollen anliegen, so daß der Ring am Gleiten gegenüber den Laufringen gehindert ist, wodurch sich der Abrieb der Büchse verringert.

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Leerseite

Claims

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Pol«ntonwoU f IN IC ■ D 7300 E»sling«! (Nitor), WndOTburgitroB« 44

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SUEHIRO SAIKO Co., Ltd., 910 Takagi, Besshocho, Miki, Hyogo, .Japan

A η s ρ r ü c h e

M^Lager, gekennzeichnet , durch mindestens einen mitlaufenden Teil (3), der zwischen einem ortsfesten Teil (2) und einem drehbaren Teil (1) drehbar ist, und durch eine vorbestimmte Anzahl von aus je einem nachgiebigen Ring (5) und einer Rolle (6) bestehenden Sätzen, die nur zwischen dem drehbaren und dem mitlaufenden Teil oder sowohl zwischen dem drehbaren und dem mitlaufenden Teil als auch zwischen dem festen und dem mitlaufenden Teil derart angeordnet sind, daß der Ring radial gegen zwei Stellen an den Rollen zwischen diesen Teilen angepreßt wird, wobei die Rolle, welche den Ring umschließt, einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser dieses Ringes ist, und wobei die Anzahl der Ring-Rolle-Sätze so gewählt wird, daß der relative Bremswiderstand zwischen dem festen Teil und dem mitlaufenden Teil und zwischen dem mitlaufenden Teil und dem drehbaren Teil eingestellt wird, wodurch dem mitlaufenden Teil ein Umlaufen mit einer vorbestimmten Drehzahl erlaubt wird, wenn der drehbare Teil umläuft.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , • daß mindestens eine einstückige Rolle (4) zwischen dem festen Teil (2) und dem mitlaufenden Teil (3) oder sowohl zwischen dem festen Teil und dem mitlaufenden Teil einerseits als auch zwischen dem mitlaufenden Teil und dem drehbaren Teil anderserseits ange-' ordnet ist, wobei die Einzelrolle (4) im Durchmesser größer als

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die innerhalb des Ringes (5) eingeschlossene Rolle (6) ist.
3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Abstandstücke (16) in Reihe zu mindestens einem der Ping- und Rollensätze angeordnet sind.
4. Gleitlager, gekennzeichnet durch mindestens einen mitlaufenden Teil (13), der gleitend drehbar zwischen einem ortsfesten Teil (12) und einem drehbaren Teil (11) drehbar ist, und

durch eine vorbestimmte Anzahl von nachgiebigen Ringen (5a), welche in Räumen verteilt angeordnet sind, die nur zwischen dem drehbaren Teil und dem mitlaufenden Teil oder sowohl zwischen dem drehbaren Teil und dem mitlaufenden Teil als auch zwischen dem ortsfesten und dem mitlaufenden Teil derart angeordnet sind, daß der Ring zwischen diesen Teilen radial zusammengedrückt wird, wobei die Anzahl dieser Ringe so gewählt wird, daß der relative Reibungswiderstand zwischen dem drehbaren Teil und dem mitlaufenden Teil und zwischen dem ortsfesten Teil und dem mitlaufenden Teil den Antrieb/des mitlaufenden Teiles mit einer vorbestimmten Drehzahl erlaubt, wenn der drehbare Teil angetrieben wird.
5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandstücke (16) in Reihe zu mindestens einem dieser Ringe (5a) angeordnet sind.

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