DE389786C

DE389786C - Rolling bearings

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Publication number: DE389786C
Application number: DEN21231D
Authority: DE
Original assignee: JOSEF KIRNER DR ING; NORMA CIE GmbH
Current assignee: JOSEF KIRNER DR ING; NORMA CIE GmbH
Publication date: 1924-02-07

Description

Wälzlagerung. Betriebssichere Wälzlagerungen für Kurbelzapfen, besonders solche mit hohen Drehzahlen, sind noch nicht bekannt. Während bei Gleitlagern die zu überwindenden Schwierigkeiten in der Vermeidung einer Schrägstellung zum Kurbelzapfen, in der Herbeischaffung ausreichender Schmiermittelmengen und der Vermeidung unzulässig hoher Zapfenpressungen bestehen, treten bei Wälzlagern neue Erscheinungen zutage, die ihre Ursache in der Massenwirkung der zwischen den Laufbahnen gewissermaßen lose sitzenden Wälzkörper und Käfige haben.Rolling bearings. Reliable rolling bearings for crank pins, especially those with high speeds are not yet known. While with plain bearings the difficulties to be overcome in avoiding an inclined position to the crank pin, in the procurement of sufficient quantities of lubricant and the avoidance inadmissible with high journal pressures, new phenomena appear in rolling bearings, their cause in the mass effect of the between the career paths, so to speak have loose-fitting rolling elements and cages.

Abb. i zeigt in schematischer Darstellung eine Kurbellagerung in Seitenansicht, die Kurbelachse senkrecht geschnitten: Abb. 2 gibt Zeitdiagramme der Drehgeschwindigkeit solcher Lager für verschie-@lene Pleuelstangenlängen; Abb. 3 bis 5 zeigen drei verschiedene Ausführungsformen von Lagern gemäß der Erflndung je im Schnitt durch die Lagerachse.Fig. I shows a schematic representation of a crank bearing in side view, the crank axis cut vertically: Fig. 2 gives time diagrams of the rotational speed Such bearings for different connecting rod lengths; Fig. 3 to 5 show three different ones Embodiments of bearings according to the invention each in a section through the bearing axis.

Bei der in Abb. i ,dargestellten Anordnung ist angenommen, daß die Achse der Kurbelwelle a, von der Zylinderachse geschnitten wird. Dreht sich die Kurbel im Sinne des Pfeiles b, so führt die Pleuelstange d gegenüber dem Kurbelarm bzw. dem Kurbelzapfen e eine relative Drehbewegung im Sinne des Pfeiles c aus, die der Drehbewegung des Kurbelzapfens entgegengerichtet ist. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Pleuelstange d relativ zum Kurbelzapfen e dreht, ist indessen nicht konstant, sondern von der Unge der Pleuelstange (elem Abstand zwischen Kurbelzapfen- und Kurbelbolzenmitte entsprechend) abhängig. Bei unendlich langer Pleuelstange würde sich diese gegenüber dem Kurbelzapfen e mit konstanter Geschwindigkeit n. drehen. die gleich grnß wäre, wie die Drehgeschwindigkeit )r1, des Kurbelzapfens, jedoch entgegengesetzt gerichtet.In the arrangement shown in Fig. I, it is assumed that the Axis of the crankshaft a, is intersected by the cylinder axis. The rotates Crank in the direction of arrow b, the connecting rod d leads with respect to the crank arm or the crank pin e a relative rotational movement in the direction of arrow c, the the rotation of the crank pin is opposite. The speed with the connecting rod d rotates relative to the crank pin e, however, is not constant, but from the length of the connecting rod (elem distance between the crank pin and crank bolt center accordingly). With an infinitely long connecting rod this would move against the crank pin e at a constant speed n. turn. which would be the same size as the rotational speed) r1, of the crank pin, but directed in the opposite direction.

Wie .das Zeitdiagramm gemäß Abb. 2 erkennen läßt, fällt das Diagrammbild für die gebräuchlichen, verhältnismäßig kurzen Pleuelstangen sehr verschieden aus gegenüber deni einer unendlich lang angenommenen Pleuelstange.As. The time diagram according to Fig. 2 can be seen, the diagram falls very different for the common, relatively short connecting rods compared to a connecting rod assumed to be infinitely long.

Weil das Diagrammbild für solche Verhältnisse dasselbe bleibt, bei denen das Längenverhältnis zwischen Pleuelstangenlänge und der Länge des Ktirbelarines das gleiche ist, so sind in Abb. 2 für drei verschiedene relative Pleuelstangenlängen die Kurven der relativen Drehzahlen zier Pleuelstange gegenüber dem Kurbelzapfen maßstäblich eingetragen.Because the diagram image remains the same for such conditions, at which is the length ratio between the connecting rod length and the length of the Ktirbelarines is the same, so are in Fig. 2 for three different relative connecting rod lengths the curves of the relative speeds of the ornamental connecting rod with respect to the crank pin entered to scale.

ha" gilt für einePleuelstange derLänge --x-: i, Z " gilt fü , ir eine Pleuelstange der Länge i o: i.ha "applies to a connecting rod of length --x- : i, Z" applies to , ir a connecting rod of length io: i.

rr"" gilt für eine Pleuelstange der Länge 3 : T (jeweilig auf die Länge des Kurbelarme; bezogen).rr "" applies to a connecting rod of length 3: T (respectively to the Length of the crank arm; based).

Aus dem Diagramm (Abb. 2) folgt, daß die relative Drehgeschwindigkeit der Pleuelstange in der oberen Totpunktlage I-I ihren Höchstwert und in der unteren Totpunktlage II-11 ihren Geringstwert erreicht. Aus dem Diagramm ist die für die Wälzlagerung wichtige Tatsache zu entnehmen, daß die relative Drehzahl der Pleuelstange bei jeder Umdrehung der Kurbel einem doppelten Geschwindigkeitswechsel unterliegt. Bei Fahrzeugmotoren sind die Pleuelstangen zur Erzielung eines gedrängten Baues so kurz, claß mit beträchtlichen Beschleunigungen unfl Verzögerungen irn Kurbelzapfenlager zu rechnen ist. Diese übertragen sich in ungeschwächtem 'Maße auf die Wälzkörper und deren Käfige. Zu beachten ist -dabei, daß sich die Eigendrehung der Wälzkörper ebenfalls ändert.From the diagram (Fig. 2) it follows that the relative rotational speed the connecting rod in the top dead center position I-I its maximum value and in the lower Dead center position II-11 has reached its lowest value. From the diagram is the one for that Rolling bearing important fact can be seen that the relative speed of the connecting rod is subject to a double speed change with each turn of the crank. In vehicle engines, the connecting rods are used to achieve a compact structure so briefly, with considerable accelerations and decelerations in the crankpin bearing is to be expected. These are transferred to the rolling elements to an unimpaired extent and their cages. It should be noted that the natural rotation of the rolling elements also changes.

Weil jeweils nur wenige Wälzkörper unier Belastung sind, dann die übrige Mehrzahl vier unbelasteten Wälzkörper den auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen kaum mehr folgen; wein die Wälzkörper also plötzlich zum Tragen kommen, besitzen sie nicht die Umdrehungszahl, die bei richtiger Abrol-Jung vorhanden sein sollte. Die Wirkung des Lagerdruckes zwingt jedoch die Wälzkörper, in kürzester Zeit richtig abzurollen und entsprechend schnell ihre Geschwindigkeit zu ändern. Hierbei treten Gleitungen auf, die schließlich zum Anfressen der Laufbahnen- und Wälzkörperoberflächen führen. Zusätzliche Gleitungen zeigen sich bei ,den Wälzkörpern, die sich in der Stellung befinden, daß .die Zentrifugalkraft tangential zum Teilkreis wirkt. Gemäß der neuen Erfindung wird nun die nachteilige Wirkung der zuvor geschilderten Klassenkräfte dadurch aufgehoben, daß die Wälzkörper mittels besonderer Vorrichtungen einer dauernden Belastung unterworfen -werden. - Starrheit der Lagerung verbietet sich, weil in der Regel die Zylinderbohrung nicht genau senkrecht zur Kurbelwelle steht.Because only a few rolling elements are unier load are, then the remaining majority four unloaded rolling elements the accelerations occurring and delays hardly follow; So suddenly the rolling elements start to wear come, they do not have the number of revolutions that exist with the right Abrol-Jung should be. The effect of the bearing pressure, however, forces the rolling elements in the shortest possible time Time to roll off properly and change your speed accordingly. This leads to slippage, which ultimately leads to seizure of the raceways and Guide rolling element surfaces. Additional sliding can be seen in the rolling elements, which are in the position that .the centrifugal force tangential to the pitch circle works. According to the new invention, the adverse effect of the previously described Class forces lifted by the fact that the rolling elements by means of special devices be subjected to permanent stress. - Rigidity of the storage forbids because the cylinder bore is usually not exactly perpendicular to the crankshaft stands.

Konstruktionen, bei welchen die eine der beiden Laufbahnen als Feder H ausgebildet ist, sind für Kurbelzapfen u. ,dgl. nicht anwendbar, weil. sie den in den Kurbelzapfen vorkommenden Höchstdrücken nicht gewachsen sind, außer bei unverhältnismäßig starker Bemessung, die sich mit Rücksicht auf die Beschleunigungskräfte verbietet. Bei vorliegender Erfindung werden deshalb neben die eigentlichen mehr oder weniger starren Arbeitslaufbahnen federnde Hilfseinrichtungen, z. B. Hilfslaufbahnen, gesetzt, die dünn und leicht gehalten werden können.Constructions in which one of the two raceways acts as a spring H is designed, are for crank pins and., Like. not applicable because. they the maximum pressures occurring in the crank pin have not grown, except in the case of disproportionate strong dimensioning, which is prohibited with regard to the acceleration forces. In the present invention, therefore, in addition to the actual more or less rigid working tracks resilient auxiliary equipment, e.g. B. Auxiliary tracks, set, that can be kept thin and light.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 sind neben dem äußeren L aufring ä, der den Querdruck auf die Rollen überträgt, zwei Ringe da vorgesehen. Diese Ringe sind von dem Rande ihrer mittleres- Ausnehmung her finit im wesentlichen radialen Einschnitten versehen, und die so gebildeten Lappen in sind etwa parallel der Achse des Lagers abgebogen und so gestaltet, daß je ein federnder Lappen dicht neben dem anderen liegt. 112-t diesen federnden Lappen -wird auf die Rollen ein ständiger Radialdruck ausgeübt, von solcher Größe, daß die Rollen in genügender Berührung bleiben, um in der richtigen Weise abzurollen.In the embodiment according to Fig. 3, in addition to the outer L. aufring ä, which transfers the transverse pressure to the rollers, two rings are provided there. These rings are essentially finite from the edge of their central recess provided radial incisions, and the lobes formed in this way are approximately parallel the axis of the bearing bent and designed so that each one resilient tab tightly next to the other. 112-t this resilient flap -will be on the rollers constant radial pressure exerted, of such magnitude that the rollers in sufficient Maintaining contact to roll in the right way.

Durch entsprechende Formgebung dieser Ringe 1a kann erreicht werden, daß sie auch bei beträchtlicher Abnutzung ihrer Druckflächen oder der Wälzkörper immer noch eine ausreichende Federkraft ausüben. Für manche Zwecke empfiehlt es sich, die Federung eines oder mehrerer in der Rolleniriittelebene untergebrachten Sprengringe i, geinäß Abb..¢, zur Belastung rIer Rollen auszunutzen.By appropriate shaping of these rings 1a can be achieved that they even with considerable wear of their pressure surfaces or the rolling elements still exert sufficient spring force. For some purposes it recommends itself, the suspension of one or more housed in the central roller plane Snap rings i, as shown in Fig. ¢, can be used to load rIer rollers.

Bei Kugeln und nach ihren Endflächen zu entsprechend abgeschrägten oder abgerundeten Rollen können membranartig federnde Hilfsringe o, die in der Richtung der eingezeichneten Pfeile p auftretenden Federdrücke die Kräfte zum Andrücken und Mitnehmen der Kugeln oder Rollen ausüben.In the case of balls and according to their end faces, they are correspondingly beveled or rounded rollers can membrane-like resilient auxiliary rings o, which in the direction the spring pressures occurring in the arrows p are the forces for pressing and Exercise takeaway balls or rollers.

Auch vielerlei andere Verwirklichungen des Erfindungsgedankens, die Wälzkörper dauernd zu belasten und mitzunehmen, sind möglich, und zwar bei @7Välzkörpern im übrigen beliebiger Bauart.Also many other realizations of the inventive idea that It is possible to permanently load rolling elements and take them with them, namely with @ 7 rolling elements otherwise of any type.

Die Vorteile der Lagerung nach vorliegender Erfindung kommen nicht nur bei Kurbelzapfen, sondern bei allen schwingend bewegten Zapfen zur Geltung, gleichgültig, ob es sich um reine Pendelbewegungen handelt oder ob diese von anderen Bewegungen z. B. gleichförmiger Drehgeschwindigkeit wie beim Kurbelzapfen, überlagert sind.The advantages of storage according to the present invention do not come only applies to crank pins, but to all pivots that move in a swinging motion, It does not matter whether it is purely pendulum movements or whether these are caused by others Movements z. B. uniform rotational speed as with the crank pin, superimposed are.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Rolling bearings with between rigid working tracks rotating rolling elements for non-uniform or pendular rotating pins, in particular for crank pin, characterized in that to avoid slippage as a result the variable inertia forces caused by the crank mechanism for all rolling elements advertise by resilient devices pressed against one of the raceways.

2. Rolling bearing according to claim r, characterized in that on both sides in addition to the actual working track auxiliary tracks acting resiliently on the rolling elements be set.

3. Rolling bearing according to claim z, characterized in that one of the two working tracks in a recess the rolling elements against the other raceway contains pressing resilient ring. q ,. Rolling bearing according to claim r, characterized in that the rolling elements on tapered parts of their Surface by two oppositely acting, mainly axially resilient rings or disks are brought to bear on the race, the resilient member opposite.