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Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1925 ab. Vorliegende
Erfindung betrifft ein Rollen-Lager für radiale und achsiale Belastung derjenigen
Gattung, bei der sich die Rollen unter dem Einfluß einer Achsialbelastung selbsttätig
in eine zur Aufnahme dieser Belastung passende schräge Lage einstellen. Bedingung
hierfür ist bekanntlich, daß die Rollen eine konvexe Mantelfläche mit einem Krümmungsradius
in der Achsialebene besitzen, der größer ist als der Halbmesser der ,achsialen Projektion
der Rollen, und ferner daß die Laufringe konkave Laufbahnen mit einem Krümmungsradius
in der Achsialebene besitzen, der an beiden oder mindestens an einer der Rollbahnen
etwas größer ist als der Halbmesser der Rollen in der Achsialebene. Die Übertragung
der Achsialbelastung durch die schräg eingestellten Rollengeschieht dabei durch
diametral entgegengesetzt liegende kleine Berührungsflächen seitlich der Mittelebene
der Rollen. Da die Lotrechten auf die Berührungsflächen, solange die Berührungsflächen
nicht deformiert sind, wegen der Form der Rolle parallele, nicht zusammenfallende
Linien bilden, die Drücke aber, wenn die Rolle im Gleichgewicht in schräger Lage
laufen soll, im wesentlichen nach ein und derselben Linie wirken müssen, kann man
daraus schließen, daß das Material an den Berührungsstellen unter dem Einfluß einer
Achsialbelastung stark deformiert wird, und zwar derart, daß der Berührungsdruck
gegen die eine Kante der Berührungsfläche verschoben wird.
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Zweck der Erfindung ist, die Übertragung einer Achsialbelastung zu
erleichtern und einen Ausgleich des Berührungsdruckes zwischen den Rollbahnen und
den Rollen bei der Übertragung der Achsialbelastung durch die Rollen herbeizuführen.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwecks Begrenzung der Schrägstellung
der Rollen unter dem Einfluß einer Achsialbelastung Flansche an den Seiten der Rollbahnen
vorgesehen sind, mit i denen die Rollen nach einer gewissen Schrägstellung mittels
an deren Enden vorgesehener kegeliger oder in anderer Weise geformter, beispielsweise
bauchiger Flächen in Berührung kommen, wodurch ein Teil der Achsialbelastung übertragen
wird.
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Die von den Flanschen gegen die Rollen ausgeübten Drücke bewirken
ein gewisses Schwenlkmoment, das bestrebt ist, die Rollen aus. ihrer schrägen Lage
aufzurichten. Damit die Rolle im Gleichgewicht rollt, müssen daher die Berührungsdrücke
gegen die Rollbahnen ein gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Schwenkmoment
erzeugen. Dies entsteht dadurch, daß die Berührungsdrücke zwischen Rollen und Rollbahnen
unter dem Einfluß des erstgbnannten Schwenkmomentes derart ihre Richtung ändern,
daß die Drücke nach flicht zusammenfallenden Linien wirken, die annähernd mit den
Lotrechten in den Berührungsstellen zusammenfallen. Dadurch wird der Druck in den
Berührungsstellen gleichförmiger als sonst verteilt und einer überanstrengung des
Materials vorgebeugt.
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Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen in einigen Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen: Abb. t einen teilweisen Längsschnitt
eines Rollenlagers mit der Rolle in normaler Lage, Abb.2 einen ähnlichen Schnitt
mit der Rolle in schräger Lage zwecks Übertragung einer Achsialbelastung.
Abb.
3 und 4. ähnliche Schnitte zweier anderer Ausführungsformen mit der Rolle in schräger
Lage.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 besitzen die Rollen i konvexe
Mantelflächen mit einer Erzeugenden, deren Krümmungshalbmesser etwas größer, z.
B. 2o Prozent größer ist als der Krümmungshalbmesser der achsialen Projektionsfigur
der Rolle. Die Laufringe 2, 3 weisen konkave Rollbahnen auf, deren Erzeugende einen
Krümmungshalbmesser haben, der etwas größer ist als. der Krümmungshalbmesser der
Erzeugenden der Rolle. An den Seiten der beiden Rollbahnen sind feste Flansche ,1,
5 vorgesehen, deren nach innen gerichtete Seitenflächen im wesentlichen senkrecht
zur Lagerachse liegen und an jedem Ringe in solchem Abstand voneinander angeordnet
sind, daß sie die seitliche Schwenkung der Rollen um einen gewissen Betrag, z. B.
i o bis 15', zulassen, ehe die Rollen mit den Flanschen in Berührung kommen.
Die Endflächen der Rollen sind am Umfange kegelig abgeschrägt, und zwar nach einem
Winkel, der dem größten Schwenkungswinkel der Rollen entspricht.
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Die Rollen haben somit im wesentlichen Punktberührung mit den Rollbahnen
und nehmen bei ausschließlicher Radialbelastung die in Abb. i dargestellte Lage
ein, in welcher die Achsen der Rollen zu der Lagerachse parallel verlaufen. Bei
einer Achsialbelastung, beispielsweise in der durch die Pfeile in Abb. 2 angedeuteten
Richtung, stellen sich die Rollen selbsttätig in bekannter Weise in eine schräge
Lage ein, die die Cbertragung der genannten Belastung durch die Rollen ermöglicht.
Die Schrägstellung, die in einer dem Drehmoment. der Achsialkräfte entgegengesetzten
Richtung stattfindet, wird um so größer, je größer die Achsialbelastung ist, bis
die kegeligen Abschrägungen an den Enden der Rollen mit den Innenseiten der Flansche
3, 4. in Berührung kommen, wie in Abb.2 dargestellt ist. Wird jetzt die Achsialbelastung
weiter vergrößert, so wird ein Teil derselben durch die Flansche übertragen, indem
diese gegen die kegeligen Abschrägungen an den Enden der Rollen drücken, wobei dieser
Druck ein auf die Rollen wirkendes Schwenkmoment erzeugt, das bestrebt ist, die
Rollen aufzurichten. Dieses Schwenkmoment wird indessen dadurch ausgeglichen, daß
die Drücke in den Berührungspunkten zwischen den Rollbahnen und den Mantelflächen
der Rollen ihre Richtung ändern, so daß sie ein dem erstgenannten Schwenkmomente
entgegenwirkendes Schwenkmoment ergeben. Infolgedessen laufen die Rollen unter Druck
gegen die Flansche so lange weiter, als die betreffende Achsialbelastung andauert.
Durch die genannte Richtungsänderung der Drücke in den Berührungsflächen zwischen
den Rollbahnen und den Mantelflächen der Rollen wird auch eine gleichförmigere Verteilung
des Druckes in den genannten Berührungsflächen erreicht, so daß die Überanstrengung
des Materials vermieden wird.
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Die Ausführungsform nach Abb.3 unterscheidet sich von der oben beschriebenen
Ausführungsform dadurch, daß die Berührungsflächen der Flansche eine zur Lagerachse
schräge Erzeugende haben, während der Winkel der kegeligen Abschrägungen an den
Rollenden entsprechend vergrößert ist. Durch diese Anordnung kann durch die Flansche
eine vergrößerte Achsialbelastung im Vergleich mit der Ausführungsform nach Abb.
i und 2 übertragen werden, ohne daß das durch die Flanschdrücke erzeugte Schwenkmoment
so groß wird, daß es eine zu gro(.te und ungünstige Änderung der Richtung der Drücke
in den Berührungsflächen zwischen den Rollbahnen und den Mantelflächen der Rollen
herbeiführt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 4. weisen die Berührungsflächen der
Flansche eine solche Schrägbtellung auf, daß die Lotrechten in den diametral entgegengesetzt
liegenden Berührungsstellen im wesentlichen zusammenfallen. In diesem Falle erzeugen
die Flanschdrücke bei der Schrägstellung der Rollen unter der Einwirkung einer Achsialbelastung
kein Schwenkmoment; die Anordnung hat aber den Vorteil, daß jede Vergrößerung der
Achsialbelastung über den -Wert, der die Rollen mit den Flanschen in Berührung bringt,
unmittelbar durch die Rollen vom einen Flansch des inneren Laufringes nach dem diametral
entgegengesetzten Flansch des äußeren Laufringes übertragen wird, ohne eine Vergrößerung
des Berührungsdruckes zwischen den Rollbahnen und den 1Zantelflächen der Rollen
herbeizuführen.
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Es ist nicht erforderlich, daß die Druckflächen der Flansche und die
entsprechenden Abschrägungen der Rollen eine kegelige Form besitzen, wie in Abb.3
und q. dargestellt ist, sondern diese Flächen können auch nach Wunsch eine andere
geeignete, beispielsweise bauchige Form mit gekrümmter Erzeugenden besitzen.
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Die Verwendung der schrägen Druckflansche und die Abschrägungen an:
den Rollen ist nicht auf Rollenlager mit Rollen beschränkt, die sich selbsttätig
unter dem Einfluß einer Achsialbelastung einstellen können, sondern die Anordnung
kann mit ähnlicher Wirkung auch bei Rollenlagern mit zylindrischen oder in anderer
Weise geformten Rollen mit Linienberührung zwischen Rollbahnen und Rollen benutzt
werden. Eine solche Abänderung ist in Abb.S dargestellt.
Die Rollen
haben hier zylindrische Mantelflächen und sind an den Enden kegelig oder in anderer
geeigneter Weise geformt. Die beiden Laufringe sind mit zylindrischen Laufbahnen
versehen, welche von Flanschen begrenzt sind, die mit abgeschrägten Flächen für
die Berührung mit den Abschrägungen der Rollen versehen sind. Bei einer Achsialbelastung
drücken die Flansche mit diesen Abschrägungen gegen die entsprechenden Ab-,schräggungen
der Rollen, wodurch ein Schwenkmoment entsteht, dem durch ein entsprechendes Moment
entgegengewirkt wird, welches von den Reaktionskräften zwischen den Rollbahnen und
den zylindrischen Mantelflächen der Rollen erzeugt wird. Wie leicht ersichtlich,
werden diese Momente hier für eine gegebene Achsialbelastung kleiner, als wenn die
Flansche Drücke in zu den Achsen der Rollen parallelen Richtungen ausüben, wie es
der Fall bei bereits bekannten Konstruktionen dieser Art ist. Die genannten Reaktionskräfte
werden folglich auch kleiner ausfallen, und die Beanspruchung der Rollen durch die
Achsialbelastung wird demgemäß herabgesetzt. Man kann auch einen solchen Winkel
an den Druckflächen der Flansche und den Abschrägungen der Rollen wählen, daß die
Druckresultanten an den Berührungsflächen bei .der übertragung .einer Achsialbelastung
in ein und dieselbe Linie fallen, wodurch erreicht wird, daß die Achsialbelastung
unmittelbar zwischen den Flanschen durch die Rollen übertragen wird, ohne ein Schwenkmoment
zu verursachen und folglich ohne einen Druck zwischen den Rollbahnen und den Mantelflächen
der Rollen herbeizuführen. Eine solche Ausführungsform ist in Abbi6 dargestellt.
Die Größe des Neigungswinkels beruht hierbei, wie leicht ersichtlich, auf der Länge
der Rollen gegenüber dem Durchmesser, und- die Erzeugende der Berührungsflächen
der Rollen bildet mit der Achse des Lagers einen Winkel, der um so kleiner ist,
je kürzer die Rollen sind.
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Das Einfüllen der Rollen in ein Lager gemäß der Erfindung, kann in
bekannter Weise erfolgen, z. B. durch exzentrische Einstellung der Laufringe gegeneinander,
und das Einlegen der Rollen in den äußeren. Laufring durch die somit gebildete Öffnung
oder durch die Anordnung von Einfüllöffnungen in den Schultern der Laufringe oder
durch Einführung der Rollen in liegender Stellung und darauffolgende Schwenkung
der Rollen in Arbeitslage. Wenn die Rollen bei exzentrischer Einfüllung mit den
Endflächen gegeneinandergelegt werden und nach deren Verteilung längs des Umkreises
um 9o° in die Arbeits, Lage gedreht werden, kann die Drehung zweckmäßig erfolgen,
nachdem die Rollen in eine schräge Lage geschwenkt worden sind, wobei es gegebenenfalls
erforderlich wird, die inneren Kanten an zwei gegenüberstehenden Flanschen so weit
abzuschrägen, daß die Drehung möglich wird. Bei der Einfüllung der Rollen in liegender
Stellung zwischen konzentrisch verlegten Ringen werden ;erforderlichenfalls Einfüllspuren
in beiden Flanschen auf derselben Seite der Laufringe vorgesehen.