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Kugellager. Die modernen Ringkugellager, die aus zwei mit größter
Genauigkeit hergestellten Laufringen mit ununterbrochenen Laufbahnen und-zwischen
letzteren angebrachten Kugeln bestehen, die das Ganze zu einem nicht nachstellbaren
Maschinenelement zusammenhalten, haben eine sehr allgemeine Verwendung gewonnen,
und zwar zufolge ihrer Betriebssicherheit und großen Tragfähigkeit. Die Laufringe
solcher Kugellager sind bis jetzt für gewöhnlich aus Stangen, Rohren oder Scheiben
hergestellt worden, wobei jedoch, insbesondere das Drehen der Laufrillen oder Laufbahnen
umständlich ist und einen beträchtlichen Materialverlust verursacht. Demzufolge
sind solche Kugellager, trotz weit getriebener Massenherstellung und zeitersparender
Arbeitsverfahren, verhältnismäßig teuer.
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Ein weiterer Nachteil, der insbesondere mit den Laufringen verknüpft
ist, die aus gezogenen oder gewalzten Rohren oder auch aus geschmiedeten Scheiben
gedreht sind, und der bis jetzt nicht genügend beachtet worden ist, besteht darin,
daß insbesondere bei dauernden und großen überlastungen, vor allem aber bei. achsialen
Belastungen, schneller Verschleiß, sogenannte Schalung der Laufbahnen entstehen
kann. Diese Schalung beruht wahrscheinlich darauf, daß die Fasern, die in den aus
gezogenen oder gewalzten Rohren hergestellten Ringwerkstücken in der Achsenrichtung
verlaufen, beim Drehen der Laufrillen durchschnitten werden, wodurch die Widerstandsfähigkeit
der Laufbahnen gegen Abnutzung beträchtlich verringert wird.
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Die Erfindung hat zum Zwecke, ein Kugellager mit Laufrillen in den
beiden Laufringen oder mit einer Laufrille oder Laufrillen in dem einen Laufring
und einer kugeligen Laufbahn in dem anderen Ring zu schaffen, dessen Aussehen von
demjenigen gewöhnlicher Ringkugellager nicht wesentlich abweicht, das aber zufolge
seiner eigenartigen Herstellung viel billiger und widerstandsfähiger gegen Abnutzung
als die gewöhnlichen Ringkugellager ausfällt. Das wesentliche neue Merkmal der Erfindung
besteht darin, daß das die Laufbahnen enthaltende Ringprofil durch Verschiebung
und Zusammenpressung des Materials eines ursprünglich zylinderförmigen Ringwerkstückes
gebildet ist. Hierdurch wird nämlich nicht nur ein billigeres Erzeugnis infolge
einfacherer Herstellung und Ersparnis an Material, sondern auch der wesentliche
Vorteil erreicht, daß die Fasern der fertig gepreßten Laufringe unbeschädigt sind
und in unmittelbarer Nähe der Laufbahnen sich an letztere genau anschließen, um
von dort ab in eine zur Achse parallele Richtung allmählich überzugehen, wodurch
die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung günstiger ausfällt
als bei den durch Ausdrehen hergestellten Laufbahnen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung näher veranschaulicht.
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Fig. i ist ein Querschnitt eines Laufringes mit einer Laufrille, die
durch Drehen hergestellt ist. .
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Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Laufringes mit einer Laufrille, die
durch Materialverschiebung und Zusammendrückung gemäß dieser Erfindung hergestellt
ist.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Laufringes mit kugeliger Laufbahn,
die in gewöhnlicher Weise durch Drehen hergestellt ist.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt eines ähnlichen Laufringes, der gemäß dieser
Erfindung hergestellt ist.
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Fig. S ist ein Querschnitt eines einreihigen Rillenkugellagers nach
der Erfindung.
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Fig. 6 ist ein Querschnitt eines einreihigen Lagers nach der Erfindung,
in dem der äußere Laufring nur auf der einen Seite der Laufrille mit einem Absatz
versehen ist (sogenanntes Magnetlager).
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Fig. 7 ist ein Querschnitt eines zweireihigen Lagers mit kugeliger
äußerer Laufbahn. Bei dien in Fig. i bis q. in größerem Maßstab dargestellten Laufringen
r ist die Faserstruktur nur schematisch angedeutet. Wie aus Fig. i und 3 hervorgeht,
in welchen Figuren die Laufbahnen als durch Drehen hergestellt gedacht sind, wird
die Faserstruktur durchgeschnitten, so daß bei Überlastung des Lagers eine Spaltung
der einzelnen Schichten eintreten kann, wodurch sowohl die Laufbahnen als die Kugeln
binnen kurzem abgenutzt werden.
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In den in Fig. 2 und d. dargestellten Laufringen aber, bei denen die
Laufbahnen durch Materialverschiebung hergestellt sind, wird die Faserstruktur nicht
durchschnitten. In unmittelbarer Nähe der Laufbahnen schließt sie sich dem Profil
derselben genau an, wodurch die Gefahr einer Spaltung praktisch ausgeschlossen ist.
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Bei den in Fig. 3 bis 7 dargestellten Kugellagern wird zur Herstellung
sowohl der äußeren Laufringe 2 als der inneren Laufringe 3 ein Rohrstück verwendet
in einer Länge, die die Breite des fertigen Ringes so #veit überschreitet, daß das
überschüssige Material zur Bildung .der Absätze der Laufrillen bzw. ' der kugeligen
Laufbahn des äußeren Laufringes eines kugeligen Lagers ausreicht.
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Die Verschiebung des Materials wird zweckmäßig durch Stauchen der
Ringwerkstücke in kaltem oder heißem Zustand mit Hilfe eines in der Achsenrichtung
wirkenden Preßdruckes bewirkt, während das Werkstück in einer Matrize festgehalten
und ein entsprechender Dorn in die Öffnung des Ringes eingesteckt ist oder während
des Preßvorganges in diese Öffnung eingesteckt wird. Der Zwischenraum zwischen der
Matrize und dem zentral verlegten Dorn weist dabei dieselbe Gestalt auf, die der
fertige Ring haben soll, und dieser Raum wird durch die Materialverschiebung beim
Stauchen des Werkstückes in der Längsrichtung während des Preßvorganges vollkommen
ausgefüllt, wobei gleichzeitig auch eine Verdichtung des Materials des Ringes bewirkt
werden kann, so daß eine Oberflächenhärtung entsteht. Damit der fertig gepreßte
Ring herausgenommen werden kann, muß die Matrize beim Pressen innerer Laufringe
selbstverständlich entsprechend geteilt sein, während dier Kern oder der Dorn beim
Pressen äußerer Laufringe entsprechend geteilt werden muß. Falls die Ringe einen
Absatz nur auf der einen Seite der Laufrille erhalten sollen, können ungeteilte
Matrizen und Dorne verwendet werden.
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Nach erfolgter Pressung können die Ringe in gewöhnlicher Weise gehärtet
und geschliffen und die Laufbahnen poliert werden, falls eine höhere Genauigkeit
gewünscht ist.
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Kugellager gemäß diese;' Erfindung können mit normaler Materialstärke
der Laufringe- ausgeführt werden, so daß sie in dieser Hinsicht den Abmessungen
von Standard-Ringkugellagern angepaßt werden können und vollkommen zylinderförmige
äußere Oberflächen der äußeren Laufringe sowie vollkommen zylinderförmige oder kegelförmige
innere Flächen der inneren Laufringe erhalten können. Diese Lager unterscheiden
sich in diesen Hinsichten wesentlich von -Kugellagern mit aus dünnem Blech durch
Pressung hergestellten Laufringen, bei denen das Laufbahnprofil ganz oder im wesentlichen
durch Biegung des Materials des Werkstückes zustande kommt, weshalb das Laufringprofil
sich auch im ganzen Ringquerschnitt abspiegelt, so daß dieser auch auf der von den
Laufbahnen abgekehrten Seite ein Profil aufweist, das dem Laufbahnprofil mehr oder
weniger vollständig entspricht.
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Die oben angegebene besondere Faserstruktur kann man leicht durch
Ätzung eines polierten Querschnittes hervortreten lassen.