DE3134633A1

DE3134633A1 - Drum bearing arrangement, in particular for drum washing machines and centrifuges

Info

Publication number: DE3134633A1
Application number: DE19813134633
Authority: DE
Inventors: Erich 9430 Schwarzenberg Barth; Henry 9434 Breitenbrunn Bochmann; Harald Dipl.-Ing. 9430 Schwarzenberg Fischer; Harry 9431 Antonshöhe Kempe; Guntram Dipl.-Ing. Solbrig; Volkmar Dipl.-Ing. 9443 Raschau Solbrig; Götz Voidel; Hans 9430 Schwarzenberg Wellner
Original assignee: SCHWARZENBERG WASCHGERAETE
Current assignee: SCHWARZENBERG WASCHGERAETE
Priority date: 1980-10-15
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DD153614A1

Abstract

The invention relates to a drum bearing arrangement for drum washing machines and centrifuges which are subjected to different mechanical loads and are equipped with rolling bearings. The invention is intended to achieve the object of achieving an optimum bearing seat, appropriate to the mechanical loads and materials used, with in each case one rolling bearing. According to the invention, the object is achieved by the fact that the bearing seats both in the hub and on the shaft represent hard press fits only in the edge zones and, in between, have reliefs, giving two annular supporting surfaces, the one entering first into the press fit during assembly being wider than the second annular supporting surface, and that the width of the reliefs depends on the material of the shaft or hub and the width of the rolling bearing, such that, with the chosen fit, approximately equal elastic surface pretension and surface compression exists due to low compression and smoothing in the press-fit region. Possible areas of application are for drum bearing arrangements for drum washing machines and centrifuges and bearing arrangements in which the material of the bearing seat is considerably softer than that of the bearing. <IMAGE>

Description

Trommellagerung insbesondere für Trommelwaschmaschinen und Zentrifugen Die Erfindung bezieht. sich auf eine Trommellagerung für Trommelwaschmaschinen und Zentrifugen, die unterschiedlochen mechanischen Belastungen ausgesetzt und mit Wälz-la-Cern ausgestattet sind.Drum bearings, especially for drum washing machines and centrifuges The invention relates. on a drum bearing for drum washing machines and Centrifuges exposed to various mechanical loads and with Wälz-la-Cern are equipped.

Trommellagerungen für beidseitig horizontal gelagerte Trommein sind in der Form bekannt, daß jedes Lager mit zwei in einem axialen Abstand zueinander angeordneten Wälzlagern angeordnet ist (DD-PS 137 809).Drum mountings for drums that are horizontally mounted on both sides known in the form that each bearing with two at an axial distance from each other arranged rolling bearings is arranged (DD-PS 137 809).

Diese Lagerungen besitzen gegenüber allen Belastungen eine sehr hohe Stabilität und Sicherheit,-erfordern jedoch hohe ufwendungefl, insbesondere hinsichtlich der Fertigungstoleranzen zur genauen koaxialen Fluchtung der Wälzlager.These bearings are very high in relation to all loads However, stability and security require high expenditure, especially with regard to the manufacturing tolerances for precise coaxial alignment of the rolling bearings.

Des weiteren sind diese Lagerungen'in bezug auf Radialbelastungen um das Vielfache überdimensioniert und erfordern ein relativ großes Lagergehäuse. Insgesamt sind diese Lagerungen für eine Massenproduktion in der Perspektive ökonomisch nicht mehr vertretbar und wurden bereits durch weitere bekannte Lagerungen mit nur je einem Wälzlager teilweise substituiert. Bei diesen Lagerungen ist jedoch an die Stelle von hohen Aufwendungen der Nachteil von geringer Sicherheit und Lebensdauer getreten, wobei im wesentlichen'nicht das Wälzlager, sondern dessen Sitz auf der Welle und Nabe die Schwachstellen sind. Die Ursachen hierfür liegen darin, daß die meist genormten Sitze zwar dem Radialbelastungen standbalten, jedoch bei den auftretenden Quermomentenbelastungen, insbesondere im Schleuderprozeß, die Kantenbelastung der elastischen Vorspannung und zulässigen Plächenpressung überwiegt, da Nabe und Welle in der Rege aus weicherem Werkstoff als das Lager sind.Furthermore, these bearings are related to radial loads oversized by many times and require a relatively large bearing housing. Overall, these bearings are economical in perspective for mass production no longer justifiable and have already been through other known bearings with only partially substituted for one roller bearing each. With these storage is however to the Instead of high costs, the disadvantage of poor safety and durability stepped, whereby essentially'not the roller bearing, but its seat on the Shaft and hub are the weak points. The reasons lie for this in the fact that the mostly standardized seats withstood the radial loads, however with the occurring transverse torque loads, especially in the centrifugal process, the Edge loading outweighs the elastic prestressing and the permissible surface pressure, as the hub and shaft are usually made of a softer material than the bearing.

Unter diesen dynamischen Belastungen kommt es zu Bewegungen in den Lagersitzen, was bei den meist-verwendeten Alu-Werkstoffen zu Verschleiß und Aufweitungen in den Lagersiizen Siihrto Bei der Realisierung härterer Preßsitze der Wälzlager zur Erzeugung höherer Flächenvorspannung erfolgt jedoch ein Überdrücken der Wälzlagerringe, was wiederum Schwergängigkeit und Erwärmung in den Wälzlagern und damit vorzeitigen Verschleiß hervorruft.These dynamic loads lead to movements in the Bearing seats, which leads to wear and widening of the most commonly used aluminum materials in the Lagersiizen Siihrto When realizing harder press fits of the rolling bearings To generate a higher surface preload, however, the rolling bearing rings are pressed over, which in turn stiffness and heating in the rolling bearings and thus premature Causes wear.

Des weiteren ergibt sich, insbesondere bei Naben aus weichen Werkstoffen wie Aluminiums ein etwas konischer Lagersitz beim Einpressen, da während des Einpreßvorganges die spezifische Flächenpressung mit der Eindrücktiefe des Wälzlagers abnimmt als Folge, daß die elastische Aufweitung der Passung zunimmt.This also results, especially in the case of hubs made of soft materials like aluminum, a somewhat conical bearing seat when pressing in, as it is during the pressing process the specific surface pressure decreases with the indentation depth of the rolling bearing than The result is that the elastic expansion of the fit increases.

Mit der Erfindung wird. das Ziel verfolgt, einen' über die gesamte Lebensdauer allen mechanischen Belastungen entsprechenden festen Lagersitz mit je einem Wälzlager zu er-.With the invention. the aim is to 'one' over the whole Lifespan all mechanical loads corresponding fixed bearing seat with each a roller bearing.

reichen, ohne daß, infolge harten Preßsitzes das Wälzlager in sich überdrückt und somit schwergängig wird.enough without the roller bearing in itself as a result of a hard press fit overpressed and therefore stiff.

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, den Lagersitz in seinen Abmessungen hinsichtilich der vorliegenden Belastungen und der verwendeten Werkstoffe optimal zu gestalten. Im allgemeinen sind in Trommelwaschmaschinen und Zentrifugen die mit der lagerung belastungsseitig in Verbindung stehenden Bauelemente, wie Wasch- und Schleudertrommel und taugen-@@@@lter, bieg@@lastische Blechteile, wodurch sowohl Radialbelastungen als auch Quermomentenbelastungen auf die Lager einwirken. Die in Folge der Radialbelastungen auf die Wälzlager und die Lagersitze einwirkenden Belastungen liegen vielfach unter den zulässigen Werten. Die jedoch für die Wälzlager noch zulässigen axial- und guermomentseitigen Belastungen weisen in den Lagersitzen in Form von Kantenpressung Spitzenspannungen auf, welche größer als die vorhandenen Flächenvorspannungen, mitunter sogar größer als'die zulässigen Flächenpressungen, insbesondere' bei Alu-Werkstoffen, sind, wenn ein herkömmlicher Lager sitz vorliegt. Mit der Erfindung.soll'mittels e,iner' größeren Flächenvorspannung als die auftretenden Kantenpressungen ein sicherer Sitz erzielt werden, ohne daß die Wälzlagerringe überspannt und die Wälzlager'gekleimnt werden.The technical problem to be solved by the invention is the dimensions of the bearing seat in terms of the present To optimally design loads and the materials used. In general are in drum washing machines and centrifuges those with the bearing load side related Components such as washing and spinning drums and good - @@@@ lter, bieg @@ elastic sheet metal parts, creating both radial loads as well as transverse moment loads act on the bearings. The result of the radial loads loads acting on the roller bearings and the bearing seats are often below the permissible values. However, the axial and transverse torque sides that are still permissible for the rolling bearings Loads show peak stresses in the bearing seats in the form of edge pressure which are greater than the existing surface prestresses, sometimes even greater as 'the permissible surface pressures, in particular' for aluminum materials, if there is a conventional warehouse seat. With the invention. Should 'mean a' larger ' Surface pretensioning achieved a more secure fit than the edge pressures that occur without the rolling bearing rings being overstretched and the rolling bearings being glued.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagersitze sowohl in der Nabe als auch auf der Welle nur in den Randzonen harte Preßsitz, darstellen und dazwischen periphere Freisparungen aufweisen, so daß zwei in einen Abstand voneinanderliegende Auflageringflächen vorhanden sind.According to the invention the object is achieved in that the bearing seats Both in the hub and on the shaft, only in the edge zones represent a hard press fit and have peripheral recesses therebetween so that two are spaced apart Support ring surfaces are available.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Freisparungen in ihrer Breite in Abhängigkeit vom Werkstoff der-Welle bzw. der Nabe und der Breite des Wälzlagers so bemessen sind, daß im Zusammenwirken mit der gewählten Passung infolge geringer Stauchung und Glättung im Preßbereich bei allen Fertigungstoleranzen in etwa gleiche elastische Flächenvorspannung und Oberflächenverdichtung besteht.Another feature of the invention is that the recesses in their width depending on the material of the shaft or the hub and the width of the rolling bearing are dimensioned so that in interaction with the selected fit due to low compression and smoothing in the pressing area with all manufacturing tolerances consists of approximately the same elastic surface prestress and surface compression.

Erfinderisc'h.ist ferner, daß die montageseitig zuerst gepreßt. Auflageringfläche breiter ist als die zweite Au£-lageringfläche.Furthermore, the invention is that the assembly side is pressed first. Support ring surface wider than the second outer ring surface.

Die Erfindung soll an Rand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment will.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 : eine Prinzipdarstellung eines Waschvollautomaten mit einer zweiseitig gelagerten Trommel und je einem Wälzlager Fig. 2 : einen Querschnitt eines Lagereinsatzes mit einem Wälzlager Fig. 3 o ein konstruktive Darstellung eines erfindungsgemäß dimensionierten Lagersitzes.The drawings show: FIG. 1: a schematic diagram of a fully automatic washing machine with a drum mounted on two sides and one roller bearing each Fig. 2: a cross section a bearing insert with a roller bearing Fig. 3 o a structural representation of a inventively dimensioned bearing seat.

In dem in Figur 1 dargestellten Waschvollautomaten ist die Trommel 1 beidseitig gelagert und die Lagerstellen 8 nur mit einem Wälzlager 2 versehen. Die in der Trommel 1 entstehenden Unwuchtkräfte Fu werden durch die Lagerung auf die Ausgleichsmassen 3 über die Federungselemente 4 und Dämpfungselemente 5 auf die Stellfläche 6 übertragen An.In the fully automatic washing machine shown in FIG. 1, the drum is 1 mounted on both sides and the bearing points 8 are provided with only one roller bearing 2. The imbalance forces Fu arising in the drum 1 are increased by the storage the balancing masses 3 on the suspension elements 4 and damping elements 5 Transfer the footprint 6 to.

den Lagerstellen 8 entstehen die Radialkräfte FR außerhalb der Lagermitte und erzeugen mit den Unwuchtkräften FU insbesondere Biegemomente MB quer zur Lagerachse 7e Ist, nur ein lager 2 vorhanden, muß dieses, im Verhältnis zum Durchmesser relativ schmale Lager5 in seinem Sitz diese' Kräfte von der Welle 9 auf die Nabe 10 und umgekehrt übertragen. In Figur 2 sind die Lagersitze und die sich einstellenden Belastungsverhältnisse dargestellt. Die bei einem herkömmlichen Lagereinsatz auftretenden Spann gen erreichen Spitzenwerte an den Randzonen 11 na führen zur sogenannten Kantenpressung und somit zur Ausarbeitung in den Kantengbersichen und in der Folge zur Lockerung des Lagersitzes. Ein extrem harter Lagersitz würde unter Voraussetzung einer geringen Oberflächenrauheit einen festeren Lagersitz schaffen, verursacht jedoch eine tberdrückung der Wälzlagerringe und macht das Lager schwergängig und kurzlebig. Mit einer mittigen Freisparung 14 in Abstimmung mit dem Werkstoff der Welle 9 und Nabe 10e mit der Größe des Wälzlagers 2 und den Temperatur- und Lastverhältnissen ist dank der verringerten Auflageringflächen 12 und 13 ein zuverlässiger Lagersitz in den hoch beanspruchten Randzonen 11 gewährleistet, ohne daß es zu einer Uberdrückung der Wälzlagerringe kommt. Die t'ragenden Bereiche der Passung werden in Abhängigkeit von der jeweiligen T.ol-eranzlage beim Eindrücken des Wälzlagers 2 mehr oder weniger stark kalibriert bis bei jeder vorgesehenen Toleranzlage ein bestimmter elastisch vorgespannter Lagersitz und.eine absolut glatte und verdichtete Oberfläche entsteht. In Figur 3 sind die Flächenverhältnisse und die Anordnung der Auflageringflächen 12 und 13 dargestellt.the bearing points 8 generate the radial forces FR outside the center of the bearing and with the imbalance forces FU generate in particular bending moments MB transverse to the bearing axis 7e If there is only one bearing 2, this must be relative in relation to the diameter narrow bearing 5 in its seat these 'forces from the shaft 9 on the hub 10 and transferred in reverse. In Figure 2 are the bearing seats and the adjusting Load ratios shown. The ones that occur with conventional bearing use Clamping conditions reach peak values at the edge zones 11 na lead to so-called edge pressure and thus for elaboration in the edge areas and subsequently for loosening of the bearing seat. An extremely hard bearing seat would, assuming a small one Surface roughness creates a tighter bearing seat but causes overpressure the rolling bearing rings and makes the bearing stiff and short-lived. With a central Recess 14 in coordination with the material of the shaft 9 and hub 10e with the Size of the roller bearing 2 and the temperature and Load conditions is a reliable bearing seat thanks to the reduced support ring surfaces 12 and 13 in the highly stressed edge zones 11 guaranteed without it being overpressed the rolling bearing rings come. The bearing areas of the fit are dependent from the respective T.ol-eranzlage when pressing the roller bearing 2 more or less strongly calibrated up to a certain elastic for each intended tolerance position preloaded bearing seat and an absolutely smooth and compacted surface. In Figure 3 are the area relationships and the arrangement of the support ring surfaces 12 and 13 shown.

Die Passung, insbesondere an der Nabe 10, bringt in Abhängigkeit von der Eindrücktiefe des Wälzlagers 2 eine, zunehmende Aufweitung des Durchmessers mit sich und bedingt dadurch eine Flächenpressung an der montageseitig zuerst gepreßten Auflageringfläche 12 nach Montage des Wälzlagers 2, die geringer ist als an der zweiten Auflageringfläche 13. Zur Erzielung gleicher Preßkräft,e an beiden Auflageringflächen 12 und 13 wird deshalb die Auflagebreite x1 + x2 als Korrekturfaktor für die Flächenpressung unterschiedlich gehalten.The fit, in particular on the hub 10, is dependent on the indentation depth of the roller bearing 2, an increasing widening of the diameter with itself and thereby a surface pressure on the assembly side pressed first Support ring surface 12 after assembly of the roller bearing 2, which is less than on the second support ring surface 13. To achieve the same pressing force, e on both support ring surfaces 12 and 13 are therefore the support width x1 + x2 as a correction factor for the surface pressure kept different.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Trommel 2 Wälzlager 3 Ausgleichsmassen 4 Federungselemente 5 Dampfungselemente 6 Stellfläche Lagerachse 8 Lagerstellen 9 WelLe 10 Nabe. List of the reference symbols used 1 drum 2 roller bearing 3 Compensation weights 4 suspension elements 5 damping elements 6 storage area for the bearing axis 8 bearings 9 WelLe 10 hub.

11 Randzonen 12 Auflageringfläche 13 Auflageringfläche 14 Freisparung FR Radialkräfte FU Unwuchtkräfte MB Biegemomente a Stützweite der Auflageringflächo b Breite des Wälzlagers c Breite der Freisparung Druckfestigkeit de Werkstoffes des Lagersitzes Elastizitätsgrenze des Werkstoffes des Lagersitzes Leerseite11 edge zones 12 support ring surface 13 support ring surface 14 recess FR radial forces FU unbalance forces MB bending moments a support width of the support ring surface o b Width of the rolling bearing c Width of the recess compressive strength of the material of the bearing seat elastic limit of the material of the bearing seat Blank page

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Drum storage, especially for Drum washing machines and centrifuges5 characterized in that the bearing seats both in the hub (10) and also on the shaft (9) only in the edge zones (11) as hard press fits are formed and there are peripheral recesses (14) between them, see above that two support ring surfaces (12, 13) located at a distance from one another are present are.

2. drum bearing according to claim 1, characterized in that the Recesses (14) in their width (c) depending on the material of the shaft (9) or the NAbe (10) and the width (b) of the roller bearing (2) are dimensioned so that in Interaction with the selected fit, due to low compression and smoothing in the pressing area with all manufacturing tolerances approximately the same elastic surface prestress and surface compaction.

3. drum bearing according to claim 1, characterized in that the. on the assembly side first pressed support ring surface (12) is wider than the second Support ring surface (13)