DE538331C

DE538331C - Schraegrollenlager

Info

Publication number: DE538331C
Application number: DET38198D
Authority: DE
Original assignee: Tyson Roller Bearing Corp
Current assignee: Tyson Roller Bearing Corp
Priority date: 1931-01-21
Filing date: 1931-01-21
Publication date: 1931-11-12

Description

Es gibt bereits Rollenlager, in welchen die Rollkörper mit einem der Laufringe dadurch in Verbindung stehen, daß diese Körper mit Schultern versehen sind, die aus ihren Enden 'herausragen und in entsprechende Nuten des Lauf ringes eintreten.. „Man hat auch schon die Reibung an den Enden der Rollkörper dadurch zu., vermindern gesucht, daß man statt einer Linienreibung durch Abrundung der Enden die Berührungsstellen auf Punkte beschränkte.

Diese Reibungsverhältnisse werden nach der vorliegenden Erfindung noch dadurch günstiger gestaltet, daß die Endflächen der in bekannter Weise kegelförmig ausgebildeten Rollen mit der inneren Fläche des Druckflansches am Lauf ring außerhalb jener Kegelfläche in Berührung stehen, die den geometrischen Ort für die Rollenachse bildet, wobei die Berührungsstellen auch zu beiden Seiten der durch die Achse der Rolle und. die Achse des Lagers hindurchgehenden Ebene liegen. Es sind also im ganzen für jede Rolle höchstens vier solcher Berührungspunkte vorhanden. Eine Veränderung der Endflächen der Rollen ist deswegen nicht notwendig, denn es liegen die mit der kegelförmigen Druckflanschfläche in Punktberührung stehenden Endflächen der Rollen rechtwinklig zu den Achsen dieser Rollen. Der Umfangsrand der Rollen ist abgerundet, und die punktartigen Berührungsstellen liegen auf einem Kreis, der die Endebene tangential zur Abrundung begrenzt. Die Rollen haben an dem größeren Ende einen Achsstummel, der in jene Ringnut hineinragt, welche in der kegelförmigen Druckflanschfläche des Lauf ringes angeordnet · ist, und auch diese Ringnut hat seitliche Begrenzungswände,' die. Kegelzonen darstellen.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform des neuen Schrägrollenlagers;

Abb. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch eine Seite des Lagers; ..

Abb. 3, 4 und 5 sind Schnitte nach Linie 3-3 bzw. 4-4 bzw. 5-5 der Abb. 2;

Abb. 6 zeigt einen Teil, des in der. Abb. 1 dargestellten Lagers in Seitenansicht in vergrößertem. Maßstabe;

Abb. 7 ist eine Seitenansicht eines Schrägrollenlagers, dessen äußerer. Laufring mit Umfangsnuten versehen ist;

Abb. 8 zeigt eine Endansicht des·, in der Abb. 7 dargestellten Lagers;

Abb. 9 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Teil des in den Abb. 7 und 8 dargestellten Lagers in Endansicht, um die neuartige Riegelvorrichtung darzustellen;

Abb. 10 ist ein Schnitt nach Linie 10-10 der Abb. 9, und .

Abb. 11 zeigt schaubildlich ein Riegelglied.

Die neuartige Weise, in welcher die konischen Rollen gegen Abfallen von dem kegelförmigen inneren Laufring geschützt werden und mit ihren Achsen stets in der richtigen Lage gehalten werden, soll insbesondere an Hand der Abb. 1 bis 6 beschrieben werden. In diesen Abbildungen ist der innere Lauf-

ring mit ίο, der äußere Laufring mit 11 und die Rollen mit 12 bezeichnet. Die Rollen laufen zwischen den inneren und äußeren Laufringflächen io_a und 1 i_a, während ein Druckflansch 13, der eine nach einwärts springende kegelförmige Druckfläche hat, einheitlich mit dem größeren Ende des inneren Lauf ringes 10 ausgebildet ist oder auch in irgendeiner anderen Weise starr an dem inneren Laufring befestigt sein kann. Das kleine Ende des Laufringes 10 wird mit einem Haltering 14 versehen, der dazu dient, die Rollen an dem inneren Laufring festzuhalten, wenn man den äußeren Laufring 11 entfernt. Damit nun die Rollen stets in ihrer Gesamtheit auf dem inneren Laufring liegenbleiben, ist das größere Ende jeder Rolle mit einem Achsstummel 15 versehen, der in eine Ringnut in dem Druckflansch 13 hineinragt, und das kleinere Ende jeder Rolle ist mit einem Achsstummel 17 versehen, der in eine Ringnut 18 des Halteringes 14 hineinragt.

Das größere Ende jeder Rolle ist vorzugsweise mit einer ebenen Endfläche 19 versehen, während der Umfangsrand um einen verhältnismäßig kleinen Radius abgerundet ist, wie bei 20 gezeigt ist. Die ebene Endfläche 19 liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse a-a der Rolle liegt, und jedes Flächenelement der kegelförmigen Druckfläche 21 des Druckflansches 13 ist vorzugsweise rechtwinklig zu der Längsachse irgendeiner der Rollen angeordnet.

Wenn die ebene Endfläche 19 einer Rolle gegen die konkave kegelförmige Fläche 21 des Druckflansches 13 anliegt, dann kommt diese ebene Fläche 19 an punktartigen Stellen mit der Fläche 21 in Berührung, und zwar an oder in der Nähe der Ränder der Nut i6, und zwar liegen diese punktartigen Beruhrungsstellen zu beiden Seiten der durch die Achse der Rolle und die Achse des Lagers hindurchgehenden Ebene. Außerdem liegen diese punktartigen Berührungsstellen innerhalb lind außerhalb der den geometrischen Ort für die Kegelachse bildenden Kegelfläche. Diese Kegelfläche ist in den Abb. 2 und 6 durch die gestrichelten Linien c_a-c_a angedeutet.

Alle punktaftigen Berührungsstellen zwisehen dem Ende der Rolle und der konkaven Fläche 21 des Druckflansches 13 liegen auf einem Kreis, der in der Endfläche der Rolle liegt. Dieser Kreis liegt innerhalb in einem gewissen Abstand von der Umfangsfläche der Rolle entfernt, und zwar ist dieser Kreis mit t bezeichnet, und er stellt diejenige Linie dar, bei welcher die ebene Endfläche 19 in die gekrümmte Ebene 20 übergeht, d. h. der Kreis ist gewissermaßen ein geometrischer Ort für diejenigen Tangenten, die in der Ebene der Endfläche 19 liegen, die tangential zu der Abrundung 20 sich erstrecken. Der Kreis 20 muß stets in einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Achse der Rolle liegt.

Es entstehen in dieser Weise vier punktartige Berührungsstellen, von denen zwei mit i und i' bezeichnet sind und an der inneren Kante der Nut 16 innerhalb der den geometrischen Ort für die Rollenachse bildenden Kegelfläche liegen, welche mit c_a-c_a bezeichnet ist; und die beiden anderen punktartigen Berührungsstellen sind mit 0 und 0' bezeichnet und liegen an der äußeren Kante der Nut 16 außerhalb der den geometrischen Ort für die Rollenachse bildende Kegelfläche. Die Punkte i, Ϊ und 0, 0' sind ferner an gegenüberliegenden Seiten der durch die Achse der Rolle und die Achse des Lagers hindurchgehenden Ebene angeordnet.

Wenn alle Rollen 12 in dem Lager angeordnet sind, dann sind sie, theoretisch betrachtet, einige hundertstel eines Millimeters voneinander entfernt, jedoch ist dieser Abstand so gering, daß die Rollen, praktisch betrachtet, miteinander in Berührung stehen, so daß sie sich gegenseitig gegen seitliche Ausschwingung schützen, und somit bleiben die Drehachsen der Rollen stets in der ihnen zugeordneten Kegelfläche c_a-c_a.

Die im Abstand voneinander liegenden punktartigen Berührungsstellen 0, 0' und i, V an dem Ende jeder Rolle verhüten eine Verschwenkung oder Krümmung der Rollen, wenn dieselben sich drehen, und die Achsen bleiben daher stets richtig liegen.

Die äußeren punktartigen Berührungsstellen 0, 0' verhüten ein Abfallen der Rolle von dem inneren kegelförmigen Laufring, so daß die Rollen stets im richtigen Eingriff mit der Laufringfläche bleiben.

Die Rollen werden daher ohne die Benutzung eines Rollenkäfigs stets in der rich-" tigen Lage festgehalten, und die im Abstand voneinander liegenden Berührungsstellen i, i' und 0, 0' zwischen den Enden der Rollen und der kegelförmigen Fläche des Druckflansches 13 verhüten ein Verschwenken oder Klemmen der Rollen, und die Achsen dieser Rollen bleiben daher stets so liegen, daß sie alle nach der Spitze eines gemeinsamen Kegels hinweisen.

In dieser Weise wird jegliche unerwünschte Reibung, welche bei der Anordnung eines Rollenkäfigs vorhanden sein würde, vollständig vermieden. Die Rollen sind für gewöhnlieh ein ganz klein wenig voneinander entfernt, und wenn zwei Rollen miteinander in Berührung kommen, dann ist die entstehende Reibung praktisch gleich Null, denn es geraten je zwei hochpolierte Flächen miteinander in Eingriff. Jedenfalls ist dieser Eingriff der Rollen miteinander bedeutend ein-

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fächer als der Gleiteingriff mit der Rippe oder Leiste eines Rollenkäfigs, wie er bei den bekannten Rollen eintritt.

Ferner wird durch den Gleiteingriff der vier punktartigen Stellen der Rollen an der kegelförmigen Fläche des Druckflansches eine viel geringere Reibung erzeugt, als wenn man den äußeren Umfang der Rolle in Gleiteingriff mit dem Flansch bringt. ίο Es ist nun einleuchtend, daß man den Reibungswiderstand noch weiter verringern kann, indem man die beiden punktartigen Berührungsstellen i und /', die innerhalb desjenigen Raumes liegen, der von dem geomefrischen Ort für die Rollenachse bildenden Kegelfläche umschlossen wird, beseitigt, indem man die Nut 16 in dem Druckflansch nach einwärts erweitert, wie durch die gestrichelte Linie 22 in Abb. 2 gezeigt ist; jedoch ist eine vierstellige Kontaktberührung vorzuziehen, weil dadurch jeder Rolle eine größere Stabilität gegeben wird, um sie in ihrer richtigen Achslage zu halten.

Die Größe und Gestalt der punktartigen Berührungsstellen hängt selbstverständlich von der Genauigkeit der sich berührenden Flächen ab, und wenn nach längerem Gebrauch des Lagers infolge der Weichheit eines der Metalle des Laufringes oder der Rollen eine Abnutzung an diesen Stellen.eintritt, dann nehmen diese punktartigen Stellen eine längliche Gestalt an und können selbst bei größerer Abnutzung ineinander übergehen; trotzdem bleibt jedoch stets ein Kontakt vorhanden, der außerhalb desjenigen Raumes liegt, der von der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche eingeschlossen wird. Auch liegen diese Stellen stets zu beiden Seiten der Ebene, welche durch die Achse des Lagers und die Achse der Rolle hindurchgelegt werden kann. Es bleiben also stets die Vorteile des Rollenlagers der Erfindung vorhanden.

Der Druck, der von jeder Rolle gegen den Druckflansch außerhalb der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche liegenden Stellen ausgeübt wird, verhütet nicht nur eine*Auswärtsschleuderung ties größeren und schwereren Endes der Rolle infolge der Fliehkraft, sondern er hat auch die Neigung, das kleinere und leichtere Ende der Rolle nach einwärts zu drücken, so daß die Rolle stets dicht gegen die Laufringfläche des inneren Laufringes anliegt. Es wird also ein Klappern der Rolle verhütet, welches sonst sehr leicht in Lagern dieser Art eintreten könnte.

In derartigen Fällen jedoch, wo die Länge

und insbesondere der Durchmesser des Lagers und der konischen Rollen so groß ist und die Drehung des Lagers so schnell ist, daß die Fliehkraft die Wirkung des Enddruckes der Rollen gegen den Druckflansch übersteigt, dann besteht immerhin die Möglichkeit, daß die Rollen mit ihrem größeren Ende etwas nach auswärts geschleudert werden. Um diesen Nachteil bei Lagern der genannten Art zu vermeiden, wird vorzugsweise der Achsstummel is_a zylindrisch ausgeführt, und zwar liegt dieser Zylinder in Achsrichtung der Achse der Rolle. Die Nut i6_a wird dann so geformt, daß ihre äußere Wandung parallel zu der den geometrischen Ort für die Rollenachse bildenden Kegelfläche liegt, wie dieses auch in der Abb. 1 dargestellt ist. In dieser Weise wird dann mit äußerster Sicherheit ein Herausschleudern des größeren Endes der Rolle infolge der Fliehkraft verhütet, und der Enddruck der Rolle gegen den Druckflansch wird ausgenutzt, um die Rolle in Achseindeckung zu halten, so daß ein Klappern der Rollen verhütet wird.

Das in den Abb. 7 bis 11 dargestellte Schrägrollenlager ist mit einem inneren kegelförmigen Laufring 23 und einem äußeren Laufring 24 versehen, zwischen welchen die konischen Rollen 25 angeordnet sind. An dem größeren Ende des inneren Laufringes 23 ist ein Druckflansch 26 befestigt oder auch einheitlich mit dem Laufring ausgebildet. In der Druckfläche 28 des Druckflansches 26 befindet sich eine Ringnut 27, die zur Aufnahme der Achsstummel 29 an dem größeren Ende der Rolle dient. Die kleineren Enden der Rollen sind ebenfalls mit Achsstummeln 30 versehen, welche in eine Ringnut 31 hineinragen, die sich in dem Haltering 32 befindet. In dieser Weise werden die Rollen im zusammengestellten Zustand an dem inneren Laufring festgehalten, wenn der innere Laufring entfernt wird.

Gemäß den Abb. 1 bis 6 wird der Haltering 14 an dem inneren Laufring 10 in bekannter Weise durch einen Draht festgehalten, vorzugsweise wird jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung eine neuartige Verriegelungsvorrichtung benutzt, um den Haltering an dem inneren Laufring zu befestigen, und diese neuartige Regelvorrichtung ist in no den Abb. 7 bis 11 dargestellt. Die Riegelvorrichtung besteht aus einer Anzahl Riegelgliedern 33, bestehend je aus einem Schaft 34 und einem exzentrischen Kopf 35 an ihrem inneren Ende. Die innere Stirnseite des Halteringes 32 ist mit im Abstand voneinander liegenden Bohrungen 36 versehen, die zur Aufnahme der Schäfte 34 der Riegelglieder dienen. Ferner sind in der Stirnseite des Ringes Taschen 37 angeordnet, in welche bei Drehung der Riegelglieder um ihre Schäfte die exzentrischen Köpfe 35 eintreten,

wie in gestrichelten Linien in-Abb. 9 dargestellt ist. In diesen Taschen 37 liegen die Köpfe 35, wenn der Haltering auf den inneren Laufring aufgesetzt wird. Nach der Aufsetzung des Halteringes auf den inneren Laufring werden die Schäfte 34 mittels irgendeines Werkzeuges verdreht, derart, daß die exzentrischen.Köpfe 35 in eine Ringnut 38 des inneren Laufringes eintreten, wie die Abb. 9 und 10 zeigen. Hierauf werden die äußeren Enden der Schäfte 34 mittels eines Körners o. dgl. angestaucht, wie bei 39 gezeigt ist, wodurch die Kegelglieder in der gewünschten Lage festgesetzt werden. Um nun eine Verziehung des äußeren Laüfringes zu verhüten, wenn das Lager in einen Sockel eingetrieben wird, wird gemäß den Abb. 7 bis 11 der äußere Laufring 24 mit einer Anzahl Umfangsnuten 40 und 41 verao sehen, wodurch der Laufring in drei zusammenhängende Ringteile unterteilt wird, die durch die gestrichelten Linien 42 in der Abb. 10 angedeutet sind. Die mit 43, 44 und 45 bezeichneten Ringstücke haben im wesentliehen alle den gleichen Querschnitt. Die Nut 40 ist tiefer als die Nut 41 und kann auch breiter sein als die Nut 41. Wenn man nun eine Linie b-b entlang dem Boden der beiden Nuten zieht, dann ist diese Linie ungefähr parallel zu der", "inneren Lauffläche 46 des äußeren Laufringes. Durch die Anordnung dieser Nuten wird der äußere Laufring genügend nachgiebig, so daß er leicht in einen Sockel hineingetrieben werden kann, der einen etwas kleineren Durchmesser hat als der Laufring, so daß gar keine Verzerrung der inneren Lauf ringfläche 46 eintritt. Die Rollen 25 werden daher auf ihrer ganzen Länge in Eingriff mit dem äußeren Laufring bleiben.

Die Anordnung der Nuten 40 und 41 hat noch weitere Vorteile, denn wenn dieser Laufring "gehärtet wird, dann entsteht eine harte Schicht 47, die sich nicht nur an den Außenflächen des Ringes entlang erstreckt, sondern sich auch in die Nuten 40 und 41 hinein erstreckt, wie bei 47' angedeutet ist. Es. entstehen dadurch gehärtete Oberflächen in der Nähe der Linie b-b, und diese gehärteten Stellen liegen viel dichter an der Lagerfläche 46, als wie es bei den bekannten Lagerflächen der Fall ist, die keine Nuten an den äußeren Lagerflächen haben.

Claims

Patentansprüche:

i. Schrägrollenlager mit einem kegelförmigen inneren Laufring, an dessen größerem Ende ein Druckflansch sitzt, gegen dessen innere Fläche die Rollen mit ihrer einen Endfläche anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen (19)

der Rollen (12)-außerhalb der den geometrischen Ort für "die Rollenachsen bildenden Kegelfläche und zu beiden Seiten der durch die Achse der Rolle und die Achse des Lagers hindurchgehenden Ebene mit der inneren Druckflanschfläche (21) in Berührung stehen.
2. Schrägrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Druckflanschfläche (21) kegelförmig ist und die Berührungsstellen (i, i', 0, 0') zwischen den Endflächen der Rollen (12) und der kegelförmigen Druckflanschfläche (21) punktförmig sind.
3. Schrägrollenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der kegelförmigen Druckflanschfläche (21) in Berührung stehenden Endflächen (19) der Rollen (12) rechtwinklig zu den Drehachsen der Rollen liegen.
4. Schrägrollenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (12) mit ihrer einen Endfläche (19) mindestens an zwei Stellen (0, 0') in punktartiger Berührung mit der kegelförmigen Druckflanschfläche (21) steht.
5. Schrägrollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden punktartigen Berührungsstellen (0, 0') außerhalb desjenigen Raumes liegen, der von der den geometrischen Ort für die Rollehachsen bildenden Kegelfläche umschlossen wird.
6. Schrägrollenlager nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden punktartigen Berührungsstellen (0, 0') zu beiden Seiten der durch die Achse der Rolle (12) und die Achse des Lagers hindurchgehenden Ebene liegen.
7. Schrägrollenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (12) mit ihrer einen Endfläche (19) an zwei Stellen (0, 0') in punktartiger

-■- Berührung mit der Druckflanschfläche (21) steht, die außerhalb desjenigen Raumes liegen, der von der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche umschlössen* wird, während zwei andere Berührungspunkte (ΐ,ϊ) innerhalb des genannten Raumes liegen.
8. Schrägrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die paar-■ weise innerhalb und außerhalb des von der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche umschlossenen Raumes liegenden Berührungspunkte (0, 0', i, i') zu beiden Seiten der durch die ; Achse der Rolle- (12) und die Achse des

- Lagers hindurchgehenden Ebene liegen.
9.. Schrägrollenlager nach Anspruch 1

- und 2,"" dadurch -gekennzeichnet, daß die

innere kegelförmige Fläche (21) in dem Druckflansch (13) rechtwinklig zu den Drehachsen der Rollen (12) liegt und mit einer Ringnut (16) versehen ist.
10. Schrägrollenlager nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand der Rollen (12) abgerundet ist und die punktartigen Beriihrungsstellen (i, i', 0, 0') auf einem Kreis liegen, der die ebene, tangential zur Abrundung (20) liegende Endfläche der Rollen begrenzt.
11. Schrägrollenlager nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die punktartigen Berührungsstellen (i, i', o, o') an den Rändern der in der Druckflanschfläche (21) angeordneten Ringnut (16) liegen, wobei diese Ränder innerhalb und außerhalb der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche Hegen.
12. Schrägrollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (12) an ihrem größeren Ende einen Achsstummel (15) haben, welche in die in der kegelförmigen Druckflanschfläche (21) angeordneten Ringnut (16) hineinragen.
13. Schrägrollenlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsstummel (i5_a) an dem größeren Ende der Rolle (12) zylindrisch ist und die Ringnut (i6_a) in der Druckflanschfläche (21) eine äußere Wand hat, welche parallel zu der den geometrischen Ort für die Rollenachsen bildenden Kegelfläche liegt.
14. Schrägrollenlager nach Anspruch 1 mit einem auf das kleinere Ende des inneren Laufringes aufgesetzten Ring, der die Rollen in Stellung hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (32) mit mit exzentrischen Köpfen (35) ausgestatteten Riegelgliedern (33) versehen ist und der innere Laufring (23) eine Umfangsnut (38) zur Aufnahme der exzentrischen Köpfe (35) hat.
15. Schrägrollenlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Riegelglied (33) einen zylindrischen Schaft (34) hat, der durch eine Bohrung (36) des Halteringes (32) hindurchragt und nach Drehung der exzentrischen Köpfe (35) in die Riegellage von außen in der Sperrlage gesichert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen