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Kugel- oder Rollenlager. Die Erfindung betrifft ein Rollen- oder Kugellager
der Art, bei der die Rollen bzw. Kugeln an-einer oder mehreren Fugen oder anderen
Kanten der Laufbahn vorüberlaufen. Derartige Kugellager sind z. B. solche, bei denen
der eine oder andere oder beide Ringe, zwischen denen die Kugeln bzw. die Rollen
laufen, derart geteilt sind, daß die Fugen in den Laufbahnen liegen oder derart,
daß sich nach der Laufbahn erstreckende Aussparungen, Öffnungen oder Löcher zum
Einfüllen der Kugeln bzw. der Rollen angeordnet sind, wobei in jenen Aussparungen
usw. Verschlußorgane gegebenenfalls eingesetzt sind.
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Bei derartigen Lagern besteht der Nachteil, daß die Kugeln bzw. Rollen,
wenn sie an den Fugen oder Kanten vorüberrollen; .das Material daselbst zu stark
beanspruchen, so daß an jenen Stellen ein Nachgeben des Materials und gegebenenfalls
dauernde Formänderungen entstehen, wobei die Kugeln bzw. die Rollen Stößen ausgesetzt
und beschädigt werden. Zum Schluß wird das Lager unverwendbar. Bei geteilten Kugellagern
hat man vorgeschlagen, diesem Nachteil dadurch abzuhelfen, das die Laufbahn an der
Fuge innerhalb des normalen Umrisses ein wenig eingezogen oder zurückgezogen wird,
so das .die Kugeln, wenn sie an der Fuge vorübergehen, entlastet «erden. Diese Vertiefung
wurde indessen dabei so unzweckmäßig geformt, .das der beabsichtigte Zweck nicht
erreicht wurde.
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Vorliegende Erfindung besteht darin, .das der Vertiefung eine derartige
Form gegeben wird, das in der Tat eine wirksame und zweckmäßige Entlastung,der Kugeln
bzw. der Rollen erzielt wird. Die Vertiefung darf nicht kleiner als die Summe der
elastischen Formänderungen der Kugel bzw. der Rolle und der Laufbahnen infolge der
maximalen Belastung sein und soll in der Umkreisrichtung sich nicht länger als der
Abstand zwischen den Berührungspunkten zweier benachbarter Kugeln oder Rollen erstrecken,
weil sonst einerseits die Entlastung unvollständig und andererseits mehr als eine
Kugel oder Rolle gleichzeitig entlastet werden könnte. Es ist einleuchtend, daß
je größer die radiale Einziehung von der normalen Laufbahn und j e kleiner die Ausdehnung
in Umkreisrichtung ist, desto schwieriger wird es, die Einziehung derart zu formen,
daß der Gang der Kugel hzw. der Rolle an der Einziehung vorüber ohne allzu große
Beanspruchung -des Materials stattfindet. Da, wie oben .gesagt, der minimale Betrag
und die maximale Ausdehnung in der Umkreisrichtung obiger Vertiefung bestimmt sind,
ist es einleuchtend, daß bei dem Feststellen einer zweckmäßigen Form der Vertiefung
gewisse Schwierigkeiten entstehen müssen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist eine derart geformte Vertiefung,
das einerseits eine Vergrößerung der Materialspannungen bei dem Übergang von -der
normalen Laufbahn nach der Vertiefung möglichst beseitigt wird und andererseits
die Entlastung der Kugeln bzw. der Rollen und,der Laufbahnen bei dem Lauf gegen
die Fuge oder die Kante und die Beladung bei der Bewegung von derselben ab so gleichförmig
wie möglich stattfindet, zu .dem Zweck, die sonst eintretenden Ermüdungserscheinungen
zu vermindern.
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Dies wird gemäß der'Erfindung dadurch erreicht,
daß
die normale Laufbahn und die Vertiefun_ gskurv e eine gemeinsame Tangente an den
Übergangsstellen besitzen; in den Übergangspunkten zwischen der Vertiefungskurve
und der normalen Laufbahn ist überdies -der Krümmungsradius derselbe oder annähernd
derselbe für beide.
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Im Falle eines Rollen- oder Kugellagers mit geteiltem Außen- oder
Innenring oder mit beiden und mit radial außerhalb des Innenringes verlegtem Außenring
wird der Vertiefungskurve eine derartige Form gegeben, daß sie daselbst zu dem Radius
senkrecht ist.
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Außerdem erhält die -\'ertiefungs!kurve eine derartigen Form, daß
sie an :der Fuge einen Krümmungsradius besitzt, der bei Außenbahnen kleiner und
bei Innenbahnen größer als der Radius der normalen Laufbahn, aber stets nach derselben
Seite wie letzterer gerichtet ist.
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Bei dem Innenring wird übrigens die Vertiefungskurre derart geformt,
.daß spie im ganzen außerhalb einer Sehne liegt, die zwei Punkte vereinigt, in denen
die Vertiefungskurve und die normale Laufbahn zusammenstoßen.
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Wenn die Erfindung bei Kugel- bzw. Rollenlagern mit Aussparungen,
Kanälen oder Öffnungen zum Einfüllen .der Kugeln bzw. der Rollen angewendet wird,
kann man unter Umständen die Verwendung besonderer Organe vermeiden, mittels welcher
jene Aussparungen usw., nachdem die Kugeln bzw. die Rollen einsgefüllt worden sind,
verschlossen werden. In solchen Fällen kommt offenbar von der Vertiefungskurve lediglich
ihr erster und letzter Fall vor, wogegen der dazwischenliegende Teil fehlt. Die
beiden vorkommenden Teile der Vertiefungskurve werden dabei wie oben beschrieben
ausgeführt.
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Wie leicht ersichtlich, wird die Vertiefungskurve sehr schwach gestaltet.
Es ist sogar zweckmäßig, die Vertiefung so klein zu formen, daß die Kugeln bzw.
die Rollen, wenn sie an der Kante. oder der Fuge vorüberlaufen, obwohl sie eben
nur entladen sind, nicht in Berührung mit dem Ring bzw. den Ringen nachlassen, sondern
die Rollbewegung auch über die Vertiefung fortsetzen. Dadurch wird der Nachteil
beseitigt, der sollst entstehen könnte, indem die Kugeln oder die Rollen ihre Geschwindigkeit
an der `'ertiefung verlieren würden, wobei, wenn die Berührung mit der Laufbahn
wieder hergestellt wird, ein Gleiten mit daraus herrührendem Verschleiß der Laufbahn
und der Kugeln bzw.,der Rollen entstehen würde.
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Außerdem ist es zweckmäßig, die Fugen ;der die Kanten derart zu verlegen,
daß sie in Richtungen zu liegen kommen, in denen die Belastung der Kugeln bzw, der
Rollen verhältnismäßig klein ist. Bei einem gewöhnlichen Radialkugellager, das nur
einen Druck in abwärts gehender Richtung zu tragen hat, wird die Kante, falls sie
aus einer oder zwei benachbarten Kanten besteht, in aufwärtsgehender Richtung verlegt.
Sind zwei Kanten oder Fugen vorhanden, die etwa diametral liegen, werden sie in
oder annähernd in einer wagerechten Ebene verlegt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung bei einem Kugellager mit -in zwei
Teilen geteilten Innen- und -Außenring verwendet, wird auf der beigefügten Zeichnung
dargestellt, wobei Abb. z eine Seitenansicht des Lagers teilweise im Schnitt und
Abb.2 das Lager von der Kante gesehen zeigt. Abb-. 3 uns .4 veranschaulichen in
größerem Maßstabe einen Teil eines Außenringes bzw. eines Innenringes, wobei die
Vertiefungskurve in übertriebener Größe gezeichnet ist.
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a und ä sind die Hälfte des Außenringes, b und
b' Ohren zum Zusammenhalten derselben und c und c' die Ohren durchsetzenden
Bolzen. Um die Hälften in ihren gegenseitigen Stelliin:hen zu sichern, können sie
mit Absätzen versehen sein, wie bei d links und bei e rechts gezeigt wird.
Der Absatz d
schützt gegen radiale und der Absatz e gegen achsiale Verschiebung.
Die beiden Arten von Absätzen können natürlich gleichzeitig vorkommen und können
auch doppelt ausgebildet sein, wie bei e' in Abb. 2 gezeigt wird.
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Wie ersichtlich, ist sowohl die äußere als auch die innere Laufbahn
ein wenig vertieft, um die Kugeln und die Ringe zu entlasten= f bezeichnet die Kugeln
und g, g' die inneren Ringhälften, die mittels der Bolzenh, 1z' durch die Vorsprünge
i, i zusammengehalten werden. j ist die Welle.
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Abb. 3 zeigt einen Teil einer Außenbahn. k bezeichnet die Fuge. Die
Vertiefung beginnt bizw. endet an 1, l' und ihre Tiefe ist derart, daß der
Umriß im Boden >der Bahn durch -in geht. zz bezeichnet die normale Laufbahn, wie
sie war, bevor die Vertiefung gemacht wurde. Die Vertiefung ist symmetrisch in bczug
auf k, so daß die Entlastung und die Wiederbelastung gleichförmig stattfinden. Die
erste Bedingung dafür, daß der Gang der Kugel über 1 und l' ohne gefährliche
Spannungsvergrößerungen stattfinden soll, besteht darin, daß keine scharfe Ecke
an dem Stoßpunkt 1, L' der normalen Laufbahn und der Vertiefung gebildet
wird, d. h., daß die beiden Kurven daselbst eine gemeinsame Tangente besitzen. Ferner
soll nicht allzu schnelles Wechseln des Krümmungsradius stattfinden, weil dadurch
ein äußerst schnelles Wechseln der Materialspannung hervorgerufen werden würde,
was Ermüdung verursacht, Zweckmäßig wird die Form der Vertiefungskurve
derart
gewählt, daß ihr Krüminungsradius in den Punkten[, l' derselbe oder annähernd
derselbe wie derjenige der normalen Laufbahn wird. Da auch nicht im Punkt rva eine
Brechung stattfinden darf und da, wie erwähnt, die Kurverhälften symmetrisch sind,
wird die Tangente der Kurve in jenem Punkt senkrecht zu dem Radius. Damit die Entlastung
so gleichförmig wie möglich geschehen kann, sollen die Richttingsä nderungen der
Vertiefungskurve klein sein, weshalb der Krümmungsradius in dem Punkt in zweckmäßig
kleiner als der Radius der normalen Laufbahn, jedoch wie dieser gerichtet ist.
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Abb, ,I zeigt einen Teil einer Innenbahn. Die Bezeichnungen sind dieselben,
wie in Abb. 3. Auch hier ist die Vertiefungskurve symmetrisch in bezog auf k. Die
Bedingungen betreffen die gemeinsame Tangente, und annähernd gleighe Krümmung in
l und l' gelten offenbar auch hier. Im Punkt w ist der Krümmungsradius
größer als der Radius der normalen Laufbahn und nach derselben Seite wie letzterer
gerichtet, weil sonst zwischen den Punkteis l und ni ,eine stärkere konvexe
Krümmung vorhanden wäre, was die Beanspruchung der Kugeln und Laufbahnen vergrößern
würde. Übrigens. ist die Vertiefungskurve derart geformt, daß ihre ganze Lange nach
außerhalb der Sehne liegt, welche die Punkte L und l' verbindet.
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Falls die Erfindung bei Kugel- oder Rolleniagern mit solchen Löchern,
Kanälen oder Öffnungen zum Einfüllen der Kugeln b@zw. der Rallen verwendet wird,
die in oder nahe dein Boden der Laufbahnen enden und durch besondere Verschlußorgane
verschlossen sind, wird die Kurve entsprechend geformt. Die Vertiefungskurve kann
indessen dabei bisweilen ein wenig an der Seite der Mittelebene der normalen Laufbahn
liegen, weil die Löcher usw. nicht notwendig radial zu verlaufen brauchen.
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Falls Verschlußorgane fehlen, kann die Vertiefungskurve entsprechend
geformt werden, obwohl in solchem Falle nur von ihren beiden Endteilen die Rede
sein kann.
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Schließlich ist hervorzuheben, daß .die beiden Laufbahnen nicht notwendig
geteilt =ein müssen, indem ihre eine, zweckmäßig die äußere, ungeteilt sein kann,
wobei in verschiedenen Verwendungsgebieten, z. B. bei gewissen Kurbeln, die äußere
Bahn ungeteilt auf ihren Platz angebracht werden kann, während die innere geteilt
sein muß. @ äbrigeris können die Bahnen in irgendwelcher zweckmäßigen Weise geformt
werden. Sie können notenförmig, zylindrisch oder kugelig sein, wobei das Lager ein-,
zwei- oder mehrreihig sein kann. Die Teilung kann nach einer radialen oder schrägen
Ebene oder nach einer zweckmäßig geformten krummen Fläche ausgeführt sein.
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Falls das Lager im ganzen zu teilen ist, muß der Kugelkäfig, wenn
so einer benutzt wird, auch geteilt sein.