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Drucklager mit zwei oder mehreren Kugelreihen. Drucklager mit zwei
oder mehreren Reihen an Rollkörpern, bei denen die zwischen zwei Rollkörperreihen
liegenden Scheiben angetrieben «-erden, sind bekannt, und zwar mit einem Antrieb
der Zwischenscheiben derart, daß diese in Richtung der Wellenumdrehung beschleunigt
werden. Diese Lager sind für hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten ungeeignet, weil durch
die Erhöhung der. Käfiggeschwindigkeit, d. h. der Umlaufgeschwindiglceit der Rollkörper,
schädliche Beanspruchungen infolge der in den Rollkörpern auftretenden Fliehkräfte
erzeugt werden. Es war bereits früher bekannt, daß in Drucklagern die Fliehkräfte
die Rollkörper nach außen treiben und gegen die äußeren Kanten der Laufbahnen pressen,
wodurch nicht nur diese Laufbahnen, sondern auch -die Rollkörper selbst schnell
zerstört werden. Man versuchte, diese Übelstände durch Anordnung besonderer Mittel
zu beseitigen, «-elche die Fliehkraftbeanspruchungen aufnehmen sollten. So wurden
z. B. besondere Stützringe oder Ringkäfige angeordnet, die der Form der Rollkörper
angepaßt waren und gegen (lie sich die Rollkörper anlegten, sobald
sie
durch die Fliehkraft nach außen gedrängt wurden. Indessen sind alle diese Mittel
unvorteilhaft, weil die Rollkörper rlurch die zusätzliche Reibung an den clie Fliehkraft
aufnehinenden Teilen erst recht am Abrollen gehindert wurden. Sie kommen in (ierartigei
I.ag<:rn an mindestens drei Punkten zur Anlage und verlieren Barlurch ihre wertvolle
Eigenschaft als reibungsverminderarle Walzkörper.
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Die Erfindung geht von einer anderen Überlegung aus, nämlich davon,
die Fliehkraft und ihre schädliche Wirkung durch Herabsetzen der Umlaufgeschwindigkeit
der Kugeln - der sogenannten Käfiggeschwinrligkeit -zu verringern Dies kann man
erreichen, indein man die beim gewöhnlichen Drucklager stillstehende Unterscheibe
zwangläufig in der Drehrichtung der Oberscheibe entgegengesetztem Sinne antreibt.
Würfle man die Unterscheil,e mit genau der gleichen L'inrlrelitnigszahl, die die
Welle und (Iainit die Oberscheibe l:esitzt, gegenläufig antreiben, so würfle man
damit die L'nilaufgeschwin(ligkeit der Kugeln und somit die Fliehkräfte zu o herabminlern.
Für den Gebrauch ist eine solche Anordnung allerdings wertlos, weil dann bei der
Lagerung der angetriebenen Unterscheike genau die gleichen Schwierigkeiten auftreten
würden wie bei der Lagerung @ler Oberscheibe; für den Gebrauch eines Lagers ist
es vielmehr erfor-(Ierlicli, die Unterscheibe gegenläufig zur Oberscheibe, aber
mit geringererUin(Irelitingszahl anzutreiben.
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Die Abbildungen zeigen schematisch und in kleinerem Maßstabe zwei
Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes bei einseitig wirkendem Drucklager,
und zwar stellt die Abb. i einen Mittelschnitt durch ein Lager dar, wie es vorzugsweise
bei durchgehender Welle verwendet wird, während Abb. 2 den Mittelschnitt (furch
ein Endlager zeigt. Die weiteren Abb. 3 und 4. zeigen schematisch die Größe und
Lage der im Ausführungsbeispiel gemäß Abh. 2 zum Antrieb verwendeten Stirnräder.
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Die abzustützende Welle i legt sich mit ihrer bundartigen X'er stärkung
auf die mit-umlaufende Oberscheibe 2. - Die Scheibe 2 stützt sich auf die Kugeln
3, rlie ihrerseits von der als Unterscheibe <dienenden Scheibe d. getragen werden.
Die Scheibe d. überträgt den Druck mittels der Kugeln 5 auf die ballige Unterscheibe
6 und weiter durch die Unterlegscheibe 7 auf den nicht gezeichneten Unterbau (des
ganzen Lagers. Auf der baldigen Unterscheibe 6 ist ein topfförmiger Ringkörper 8
befestigt, in den ein zweiter Ringkörper 9 eingelassen -ist. Durch die beiden Ringkörper
8, 9 gehen Zapfen io hindurch, uni die sich (die beiden miteinander fest verbunrlenen
Kegelräder i i, 12 auf dem Kugellager 13 drehen, Das Kegelrad i i wird von <lern
auf der Welle i aufgekeilten Kegelrad 1.4 angetrieben und treibt mittels des Kegelrades
1 2 das Kegelrad 15, das starr mit der Scheibe d verbunden ist. Somit wird auch
#lie Scheibe 4. angetrieben, und zwar in dein Wellend< ehsinn entgegengesetzter
Richtung. Wählt man die Abmessungen der vorerwähnten Kegelräder so, rlaß beispielsweise
das Verhältnis zwischen Rad 14 und Rad i i gleich 2 : i und (las Verhältnis zwischen
Rad 12 und Rad 15 gleich i : 4. ist, so dreht sich das Kegelrad 15 und damit die
Scheibe 4. gegenläufig mit der halben Drehzahl der Welle i. Macht bei einem gewöhnlichen
Drucklager die Welle 1-in-1 somit der Oberring des Drucklagers beispielsweise goo
ZTin(Ir.JMin., so kreisen die Kugeln mit ihrem Käfig bei stillstehender Unterscheibe
mit 4.5o Um(Ir.iMiii. Dreht inan dagegen gemäß der Erfindung die U77nterscheibe
d. mit 450 Umdr.(Min. entgegen dem Sinne des Uhrzeigers, während die Welle i und
die Scheibe 2 wierler mit 9oo Urndr.!Min. im Sinne des Uhrzeigers umlaufen, so kreisen
die Kugeln 3 mit einer Geschwindigkeit gleich der halben Differenz der Geschwindigkeiten
der Scheiben 2 und 4., d. 1i. nur niit 22s Uindr.'Min. nie Scheibe .1 bildet mit
den Kugeln 5 und der Unterscheibe G für sich ein gewöhnliches Drucklager, bei dem
die Oberscheibe 4. mit d.5o Unidr.jMin. umläuft. Die Kugeln 5 kreisen daher, weil
die Unterscheibe G feststeht, ebenfalls mit 225 Umdr./Min., und zwar gegenläufig
zur Uhrzeigerdrehung. Wie aus den vorstehenden Darlegungen hervorgeht, kann man
also dadurch, daß man ein gewöhnliches Drucklager in zwei übereinander angeordnete
DrucIaager auflöst und deren gemeinsame Laufscheibe mit der halben Umlaufzahl der
Welle gegenläufig antreibt, die Umlaufgeschwindigkeit der Kugeln auf die Hälfte
und demzufolge ihre Fliehkraft auf den vierten Teil herabsetzen. Eine einfache Überlegung
zeigt, daß bei. der Anordnung gemäß der Erfindung die Kugeln 3 eine höhere Eigendrehungszahl
erhalten als in einem gewöhnlichen Drucklager; der Einfluß dieser höheren Eigendrehungszahl
auf die Tragfähigkeit der Kugeln ist jedoch - wie ein Vergleich mit Radiallagern
gleicher Abmessungen erkennen läßt --nur gering. Ebenso ist der Arbeitsaufwand,
der zum Antrieb der Scheibe 4 verbraucht wird, verschwindend gering, da nach Versuchen
zum Drehen einer -<-wischen zwei Kugelreihen liegenden Scheibe eine Umfangskraft
genügt, die kleiner ist als o,2 Prozent der Last.
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Die Ausführung gemäß Abb. 2 unter sclieidet sich von der vorstehend
beschriebenen in
cler Wirkung insofern, als eine zweimalige Geschwindigkeitsabstufung
vorgesehen ist, und baulich dadurch, daß die Antriebsvorrichtung zum Bewegen rler
Zwischenscheiben in das Innere des Lagers verlegt ist, so daß das Lager radial nicht
mehr Raum beansprucht als ein gewöhnliches Drucklager. Es bezeichnet in Abb.2 wieder
i die abzustützende `'Vene, die mittels der Oberscheibe 2 auf den Kugeln 3 ruht,
die ihrerseits von der Scheibe 4. getragen werden. Die Scheibe q. überträgt den
Druck auf die Kugeln 5, weiter mittels der Scheibe 16 auf .die Kugeln 17 und durch
die Unterscheibe 6 und die Unterlegscheibe 7 auf den nicht gezeichneten Unterbau.
Auf der Unterscheibe 6 ist eine Grundplatte 18 befestigt, in die drei ini gleichseitigen
Dreieck angeordnete Stützsäulen ig eingeschraubt sind, die die Kopfplatte 20 tragen
und gleichzeitig als Achsen für als Losräder ausgebildete und miteinander starr
verbundene Stirnrärler 21,:2:2 dienen. In der Grundplatte 18 einerseits und in der
Kopfplatte 2o anderseits sind drei im gleichseitigen Dreieck angtprdnete Wellen
22 gelagert, auf denen Stirnräder 21.24 starr verbunden sind. Das mit dem Schaft
25 versehene und mit der Welle i gekuppelte Stirnrad 26 ist in der Kopfplatte 2o
gelagert und greift gleichzeitig in alle drei Stirnräder 23 ein. Die Stirnräder
23 sind so lang, daß ihre untere Hälfte in die Stirnräder 21 eingreift. In die Scheibe
.4 ist ein Hohlzalinkranz 27 und in die .Scheibe 16 ein gleicher Hohlzahnkranz 28
eingelassen, in welche die Stirnräder 24 und 22 eingreifen. Die gegenseitige Lage,
Eingriffs- und Übersetzungsverhältnisse der Stirnräder sind im übrigen in den schematischen
Abb.3 und d. dargelegt. Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich nach dem oben
Gesagten ohne weiteres. Die Abmessungen der Stirnräder sind so gewählt, daß die
Scheibe d. entgegengesetzt der Welle i mit '/.. der Wellenumlaufzahl umläuft, während
die Scheibe 16 in gleicher Richtung wie die Welle i, .aber mit 1f., ihrer Drehzahl,
umläuft. Die Kugeln 3, 5 und 17 kreisen natürlich wieder mit der Hälfte der Differenz
der Geschwindigkeiten der zugehörigen Scheiben 2, .I, 16, 6, d. 1i. mit 1/,; der
`'Venendrehzahl. Da die Scheibe 16 absolut langsamer umläuft als die Scheibe -.
und die Scheibe .I langsamer als die Scheibe 2, erhalten die Kugeln 17 und 5 eine
geringere Eigendrehungszahl als die Kugeln 3. Sie würden also, da alle Kugeln die
gleiche Last zu tragen haben, weniger beansprucht sein als die Kugeln 3, wenn sie
die gleiche Größe besäßen wie die Kugeln 3. Es kann daher aus Ersparinsgründen empfehlenswert
sein, die Kugeln abzustufen, wie dies in Abb.2 angedeutet ist. Da Kugeln von kleinerem
Durchmesser - also von kleinerer Masse -bei gleicher Umlaufgeschwindigkeit geringere
Fliehkräfte entwickeln, kann es dann auch vorteilhaft sein, die Geschwindigkeiten
der Scheiben .4 und 16 nicht so abzustufen, daß sämtliche Kugeln mit der gleichen
Geschwindigkeit kreisen, sondern so, daß auf sämtliche Kugeln die gleiche Fliehkraft
einwirkt. Diese Überlegung gilt natürlich genau so für das Ausführungsbeispiel gemäß
Abb. i,. d. h. es könnten auch dort die Kugeln 5 kleiner gehalten werden als die
Kugeln 3, und es könnte auch dort die Umlaufgeschwindigkeit der Scheibe 4. so bemessen
werden, daß die Kugeln 5 trotz ihrer geringeren Größe und Masse die gleiche Fliehkraft
erhielten wie die Kugeln 3.
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Bei den bisherigen Darlegungen ist vorausgesetzt worden, daß die Bewegung
der Zwischenscheiben mittels Kegel- oder Stirnräder von der abzustützenden Welle
abgeleitet wird. Es versteht sich von selbst, daß. an Stelle dieser Übertragungsteile
andere bekannte Getriebeteile, wie Rollen, Reibräder o. dgl., verwendet werden könnten,
zumal der Arbeitsbedarf für den Antrieb der Zwischenscheiben äußerst gering ist
und die Wirkung der Anordnung ein peinliches Einhalten der errechneten Geschwindigkeiten
nicht erfordert. Aus diesem Grunde wäre es selbstverständlich auch möglich, die
Zwischenscheiben von irgendeiner fremden Kraftquelle anzutreiben, die mit der abzustützenden
Welle in keinem Zusammenhang steht. Ferner wäre es auch möglich, mehr als zwei Geschwindigkeitsabstufungen
vorzusehen und doppelt wirkende Drucklager nach dem Prinzip der Erfindung auszugestalten.