DE436284C - Kugellager - Google Patents

Description

• Kugellager: Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Form und Verteilung der Teile von Kugellagern. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß den .Kugeln in dem Läger eine spiralförmige Rotation erteilt wird, wodurch die Kugeln gezwungen werden, mit ihrer ganzen Oberfläche zu arbeiten, und außerdem der zerstörende Einfluß der Fliehkraft auf die Kugeln und Ringe vermindert wird. Der Wert der Erfindung besteht in der Möglichkeit, in den Kugellagern bedeutend größere Drehzahlen und größere Belastungsfähigkeit zu erreichen als bei den jetzt vorhandenen Konstruktionen; gleichzeitig wird auch eine Verbilligung der Kugellager erreicht. Die neue Konstruktion des Kugellagers ist in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht.
• Abb. i bis 6 erklären die konstruktiven Möglichkeiten der neuen Kugellager zur vorteilhaften Änderung der Abhängigkeit der Belastung von der Tourenzahl.
• Abb. 7 bis i i zeigen im Querschnitt die Kugellager neuer Konstruktion.
• Die hier behandelte neue Konstruktion der Kugellager wird vor allem gekennzeichnet durch die Aufhebung der Drehung der Kugel um ein und dieselbe konstante Achse. - Statt dessen erhalten die Kugeln eine spiralförmige Rotation, d. h. eine Rotation um eine unendlich große Zahl dauernd wechselnder Achsen. Anstatt der konstanten Rotationsachsen, die bei Radiallagern einen Zylinder, bei Achsial9 lagern einen Kreis und schließlich bei aus Radial- und Achsiallagern kombinierten Lagern der Fahrradtype einen Kegel beschreiben und senkrecht zu den konstanten Arbeits= flachen (Zonen) "gelegen sind, kann man sich die momentanen Achsen der spiralförmigen Bewegung der Kugeln so vorstellen, wie sie in Abb. z angegeben sind. Mau sieht dabei, daß gleichzeitig mit dem Verschwinden einer konstanten Rotationsachse auch die konstante Arbeitszone der Kugel verschwindet, mit anderen Worten, die Kugeln arbeiten reit ihrer ganzen Oberfläche. Das ersieht man aus-Abb. a; die Linien s, die den Weg eines Punk.. tes der Kugel darstellen und bei Kugellagern bekannter Konstruktion in der Ebene der Zeichnung liegen, werden durch Spirallinien s1, s2 (Abb. 2), die nicht in einer Ebene liegen, ersetzt.
• Diese Bewegung der Kugeln wird durch die besondere Form der Laufringe erreicht. Abb.3 zeigt das konstruktive Prinzip, das den Kugeln eine spiralförmige Bewegung gibt, nämlich die Unsymmetrie der Querschnittskurven in den Berührungsflächen der Ringe mit den Kugeln. , In dieser Abbildung sind mit strichpunktierten Linien die Laufrillen der jetzt bekannten Lager eingezeichnet. Die Mittellinien dieser Rillen liegen auf dem Durchmesser der Kugel o-o. Durch die Verschiebung der Mittelpunkte einer oder beider Schalen in Punkt Z bzw. Z' erhält man die Schalen (Laufrille ausgezogen), welche die Unsyymmetrie in Berührungsflächen aufweisen. Diese Unsymmetrie der Berührungsflächen ruft eine Ungleichheit der Kräfte hervor, die das Drehen der Kugeln um die Achse o'-o' bewirken. Bei einer Symmetrie der Ringe (in Abb.3 strichpunktiert eingezeichnet) sind die gegenüberliegenden Berührungsflächen gleich, also sind auch die drehenden Kräfte (Momente) hinsichtlich der Achse o'-o' gleich. Die Kugeln erhalten somit keine Rotation um diese Achse. Die Ungleichheit der gegenüberliegenden Berührungsflächen (Abb. 3) ruft eine Ungleichheit der drehenden Kräfte hervor, also, erhält die Kugel gleichzeitig mit der Rotation um die Achse o-a auch eine Rotation um die Achse o'-o', mit anderen Worten, eine spixalförmige Bewegung. Ein größerer oder kleinerer Ungleichheitsgrad der Berührungsflächen- ruft einen größeren öder- kleineren Grad der Spiralbewegung hervor (Abb.2, Spiralen s1, sZ.
• Auf diese Weise wird die neue Form der Ringe durch die Unsymmetrie fier gerührtngsfiächen der Kugeln und der Rillen gekennzeichnet, im Gegensatz zu den jetzigen Konstruktionen, bei denen die Krümmungsradien der Rillenquerschnitte durch das Zentrum der Kugel gehen, d. h. symmetrisch zu dieser gelegen sind. Die bezeichnete Unsymmetrie der Rillen in den Ringen kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. So z. B. sind Ringe mit einer im einzelnen symmetrischen Form der Rillen hinsichtlich einander unsymmetrisch gelegen; wie aus Abb. 3 ersichtlich, so sind die Zentren der Bogen hinsichtlich der Zentren der Kugeln versetzt, d. h. liegen nicht im Durchmesser der Kugeln. Ferner kann eine der Rillen symmetrische Form erhalten, die zweite dagegen eine unsymmetrische Form, d. h. im Querschnitt eine Spirale. Endlich können beide Ringrillen im Querschnitt eine Spiralform haben, und zwar von gleicher oder verschiedener Art der Spiralität (Abb.4). Dabei können auch bei einer solchen Form des Querschnittes der Ringrillen, wie in Abb. 4, 5 gezeigt ist, diese gegeneinander verschiedenartig gelagert sein, so daß eine noch größere' Unsymmetrie erreicht wird. Zur Klarheit sind in Abb. 4, 5 die Anfänge der spiralförmigen Querschnitte der Rillen als gerade Tangenten zu den Kugeln dargestellt, in Punkten, die auf einem Durchmesser liegen (Abb.4) bzw. senkrecht zueinander liegen (Abb. 5). Aus der letzten Abbildung ersieht man ferner, daß während der Annäherung der Ringe, d. h. während der Montage der Lager (vgl. Abb.9), die ursprünglichen Berührungspunkte p, q in die Lager t, r verschoben werden, indem sie aber, wie ursprünglich, in gegenseitig senkrechten Durchmessern verbleiben.. Dieses zeigt, in welchem großen Umfange die Ungleichheit geändert werden kann, die den Kugeln einen größeren oder kleineren Grad der spiralförmigen Bewegung sichert. Die spiralförmige Bewegung der Kugeln wird auch bei der weiteren Arbeit der Kugellager sichergestellt, d>. h.. bei Berücksichtigung der Materialabnutzung. Dieses folgt daraus, daß die Kugeln, indem sie mit ihrer ganzen Oberfläche arbeiten, gleichmäßig abgenutzt würden;- mit anderen Worte, sie verwandeln sich in neue Kugeln, - nur mit kleinerem Durchmesser: - Soweit die Spirälität der Querschnitte bei den Rillen, die- eine Funktion vorn ursprünglichen Dürcliinesser -der Kugeln und der Riffen ist, sich ändert, bewirkt dies, wie in Abt. 45. gezeigt: nur, daß sich der Grad der Xrüiriinung vergrößert. Auf solche Weise bleibt auch die Abhängigkeit der Unsyrnmetrie endgülfig bestehen, und es wird nur eine Regulierung durch die Montage, d. h. eine Weitere -Annäherung der Ringe, erforderlich.
• Aus Äbb. 2 geht hervor, daß bei spirälförmiger Bewegung der Kugel, deren Mittelpunkt na sich in die Stellung ml oder m2 verschiebt, je nach dem Grad der Spiralität der Bewegung, d. h. einen dieser Bögen, anstatt des größeren Bogens m-zn' bei gewöhnlicher Rotation der Kugel, zurücklegt. Auf diese Weise vermindert sich die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Kugel um das Zentrum des Kugellagers 1-edeutend, und folglich verringert sich auch in demselben bedeutendem Maße die Einwirkung der Fliehkraft.
• Wenn man hierbei in Betracht zieht, daß bei spiralförmiger Bewegung vermöge der Arbeit der Kugeln mit der ganzen Oberfläche (und nicht mit einer ringförmigen Berührungszone) Kugeln von entsprechend geringerem Durchmesser, d. h. geringerer Masse; verwandt werden können, so sind bei Kugellagern mit spiralförmiger Bewegung die Vorzüge klar: i. eine unregelmäßige, ellipsoidale eiförmige Deformation der Kugeln wird vollständig ausgeschaltet; 2. die nützliche Belastung P des Lagers wird gleichmäßig auf die ganze Oberfläche der Kugeln verteilt, folglich ist auch eine Einheit der Oberfläche der Kugel einer geringeren Anstrengung unterworfen als hei Kugeln, die nur mit einem ringförmigen Teil der Oberfläche arbeiten; 3. die schädliche Belastung der Kugeln, das Resultat der Fliehkraft und des gyroskopischen Zustandes der Kugeln wird bedeutend verringert; 4.. als Folge der Punkte i, z, 3 wird das Bremsen und Gleiten der Kugeln, wie bekannt der hauptsächlichste Grund für das schnelle Warmlaufen und die Zerstörung von Kugellagern, in ebenso bedeutendem Maße verändert.
• Der im Punkt 4 erwähnte Vorzug ist der Anschaulichkeit halber noch in der Zeichnung Abb. 6 erläutert, aus der hervorgeht, daß bei gewöhnlicher Rotation der Kugeln (um eine konstante Achse durch den Mittelpunkt 0 senkrecht zur Ebene der Zeichnung) die Rotationseinrichtungen, Pfeile v, hinsichtlich vier Berührungsstellen der Kugeln miteinander in einer Ebene gelegen und entgegengesetzt, d. h. gegenseitig bremsend, sind, während bei spiralförmiger Bewegung der Kugeln, wie die Pfeile zer zeigen, die betreffenden Bewegungsrichtungen Teile von Spiralen darstellen, die nicht in einer Ebene liegen, folglich in mehreren Ebenen liegen müssen, die hierbei ständig ihre Lage ändern. Auf diese Weise ist anstatt eines bremsenden Faktors ein Faktor vorhanden, der die spiralförmige Bewegung der Kugeln sicherstellt.
• Der letzte Umstand hebt die besonderen Vorzüge der »käfiglosen« Lager neuer Konstruktion (Abb. 7, 8) hervor. In der ersteren Abbildung ist das Lager in fertig montiertem Zustande dargestellt, in der letzteren während der Montage der Kugeln; die Spiralität der Querschnitte der Ringrillen gestattet es, wie Abb. 8 zeigt, diese voneinander etwas zu entfernen und vergrößert dadurch die Öffnung at, die zum Hineinlegen der Kugeln dient.
• Bei dem Käfigsystem sind die kegelförmigen Käfige, wie in Abb. 5 schematisch dargestellt, hinsichtlich der Achse des Lagers schräg gelegen.
• Abb.9 zeigt die Montage der Lager; zur Einstellung der Lager (Annäherung der Ringe) sind Buchsen x, y vorgesehen.
• In Abb. io, i i sind kombinierte Lager für verschiedene Zwecke schematisch dargestellt; dabei sind zwei vollständige Lager der neuen Art in symmetrischer Anordnung auf gemeinsamer Achse unmittelbar nebeneinander zusammengestellt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kugellager. dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrillen der Ringe in Form oder Anordnung gegenüber einander und der Kugel unsymmetrisch sind, derart, daß sie durch die unsymmetrische Anfassung den Kugeln Nebendrehungen erteilen, also eine spiralige Gesamtbewegung der Kugeln bewirken.
2. 2.- Kugellager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Laufrillen einen zur Kugel unsymmetrischen Querschnitt, vorzugsweise gemäß einer Spirale, besitzt.
3. 3. Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Laufrillen mit gegenüber der Kugel unsymmetrischen Querschnitten ausgebildet und gegebenenfalls, zur Erreichung stärkster Spiralität der Kugelbewegung, noch in unsymmetrischer Lage zur Kugel vorgesehen sind. .1 .. Kugellager nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme starker Kräfte zwei oder mehr Lager unmittelbar nebeneinander in symmetrischer Gegeneinanderkehrung vorgesehen sind.