DE596995C - Querlager nebst Einrichtung zum nachgiebigen Halten des Lagers im Gehaeuse - Google Patents

Description

Bei Querlagern, die eine Anzahl die Lager-■ belastung von einem sich drehenden auf einen stillstehenden Teil des Lagers übertragender Glieder, wie Kugeln, Rollen oder sogenannte Gleitböcke, aufweisen, die um den gelagerten Teil, z. B. eine Welle, umlaufen und den Zweck haben, die Reibungsverluste des Lagers niedrig zu halten, ist es von größter Bedeutung, daß die Lagerbelastung auf eine große Anzahl dieser Glieder verteilt wird. Wenn solche Lager, wie bisher üblich, ausgeführt bzw. in ihre Umgebung, z. B. in ein Lagergehäuse, eingebaut werden, kommt es aber sehr häufig vor, daß diese Glieder sehr ungleichmäßig belastet werden. Untersucht man die Verhältnisse näher, z. B. bei Kugellagern, so findet man, daß die Kugel dann am meisten belastet ist, wenn sie sich gerade vor der Resultierenden der Belastung befindet, während die beiderseits dieser Resultierenden befindlichen Kugeln je nach dem Abstand von ihr weniger belastet sind. Wenn sich die Kugeln in Höhe der Drehachse und senkrecht zur Belastungsresultierenden befinden, nehmen sie an der Aufnahme der Belastung überhaupt nicht mehr teil.

Bei Kugellagern, die mit größter Genauigkeit ausgeführt sind und fast keinen Spielraum zwischen den Kugeln und den sie einschließenden Lagerringen aufweisen und die in das sie umgebende Gehäuse mit ihren Außenringen so eingebaut sind, daß auch hier fast keine Spielräume entstehen, rechnet man mit einer Höchstbelastung der Kugeln gleich der fünffachen Belastung, verteilt auf samtliehe in dem Lager vorhandene Kugeln, d. h. man rechnet damit, daß durchschnittlich nur */₅ der vorhandenen Kugeln die Belastung trägt. Ist das Kugellager aber mit Spielraum im Gehäuse eingebaut oder selbst mit Spielräumen zwischen den Kugelbahnen und den Kugeln versehen, so tritt deutlich eine ausgeprägte Belastungskonzentration auf den Teil der Kugelbahnen bzw. der Kugeln auf, welcher der Belastungsresultierenden am nächsten liegt. Je größer die Spielräume sind, um so mehr konzentriert sich die Belastung auf einen geringeren Teil der Kugelbahn, um so höher wird daher der Druck auf die höchstbelastete Kugel und um so geringer wird die Fähigkeit des Lagers, große Belastungen aufzunehmen. Gute Betriebsergebnisse von Kugellagern allgemeiner Bauart sind somit wesentlich von der Güte der Montage des Lagers abhängig; wird das Kugellager ungenau montiert, so setzt dies die Tragfähigkeit des Lagers sehr schnell herab. Dies tritt offenbar auch ein, wenn das Kugellager selbst Spielräume aufweist.

Bei hohen Geschwindigkeiten ist es nun aber erwünscht, zwischen den Kugeln und den Kugelbahnen einen gewissen Spielraum

zu haben. Andernfalls könnte es leicht vorkommen, daß schon bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen den Kugelbahnen eine Klemmwirkung im Lager entsteht, die einen Überdruck auf die Kugeln bewirkt, welcher sowohl das Lager überlastet als auch eine Zwangsführung der Kugeln hervorruft, d. h. die Kugeln zu einer Rollbewegung zwingt, die durch den Reibungseingrifl zwischen den ίο beiden Kugelbahnen zustande kommt. Dabei entstehen zusätzliche Drücke zwischen den Kugeln, und dem Kugelkäfig, der bekanntlich dazu dient, die Kugeln in ihrer richtigen gegenseitigen Lage zu halten. Infolge geringer Unterschiede im Durchmesser der Kugeln erhalten diese verschiedene Winkelgeschwindigkeiten, die eine Zwangsführung der Kugeln hervorrufen und diese verhindern, die Lagen einzunehmen, die für ihre RoIlbewegung am günstigsten wären. Die erwähnten zusätzlichen Drücke zwischen den Kugeln und dem Kugelkäfig verursachen insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten erhebliche Abnutzungen und Wärmebildungen, die eine Zerstörung des Lagers herbeiführen. Hieraus geht hervor, daß es von allergrößter Bedeutung ist, die Lager, insbesondere solche für hohe Geschwindigkeiten, so auszuführen, daß die Kugeln beim Durchlaufen der nicht belasteten Lagerzone frei liegen, d. h. daß sie in dieser Zone so viel Spielraum haben, daß sie ihre zweckmäßigste Lage mit Bezug auf den Kugelkäfig einnehmen können. Die Arbeit der Kugeln beim Durchlaufen des Lagers wird dann durch ihre Zwangsführung beim Durchlaufen der belasteten Zone des Lagers, d. h. während ungefähr einer halben Umdrehung, bedingt, während sie bei der anderen halben Umdrehung, d. h. beim Durchlaufen der unbelasteten Zone, sich frei bewegen und einstellen können. Beim Durchgang durch die belastete Lagerzone können gewisse Veränderungen in der gegenseitigen Lage der Kugeln eintreten, die aber wieder aufgehoben werden, wenn die Kugeln in die unbelastete Zone des Lagers hineinkommen, so daß in dieser Weise bei Kugellagern, die mit gewissen Spielräumen ausgeführt sind, Abnutzungen und unzulässige Wärmebildungen vermieden werden. Wie oben angeführt, setzen aber solche Spielräume die Fähigkeit des Lagers, große Belastungen aufzunehmen, herab.

Es ist deshalb erwünscht, eine derartige Ausbildung von Lagern der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die Lager unter Beibehaltung einer möglichst hohen Lastübertragungsfähigkeit mit so großen Spielräumen zwischen den Kugeln und den Kugelbahnen auszubilden, daß die erwähnten Nachteile vermieden werden, wodurch größere Belastungen bei höheren Drehzahlen des Lagers als bisher üblich zugelassen werden können.

Es ist früher bekannt, bei Querlagern das Lager von äußeren unregelmäßigen Beanspruchungen einigermaßen dadurch zu schützen, daß die Lagerringe auf einem besonderen innen oder außen angebrachten elastischen Organ gelagert oder selbst elastisch ausgebildet werden, wodurch aber eine Erhöhung der Tragfähigkeit oder der Geschwindigkeit nicht erzielt werden kann. Es ist weiter vorgeschlagen worden, den äußeren elastischen Lagerring so auszubilden, daß er in einem besonders ausgebildeten Gehäuse aufgehängt werden kann zum Zwecke, eine elastische Formveränderung dieses Ringes bei Belastung hervorzurufen, derart, daß eine verbesserte Anschmiegung des Außenringes an die lastübertragenden Glieder entsteht. Hierdurch wird die erstrebte Wirkungsweise des Lagers erreicht, indem der äußere Lagerring eine solche Form einnehmen kann, daß die Lagerbelastung gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig auf ungefähr die halbe Anzahl der genannten Glieder verteilt wird. Die vorgeschlagene Vorrichtung besitzt jedoch den wesentlichen Nachteil, daß sie eine besondere Ausbildung des Lagers und des Lagergehäuses voraussetzt, was ihre allgemeine Verwendung untersagt hat.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine für jedes Querlager mit einem inneren und einem äußeren Lagerring und zwischen diesen angeordneten lastübertragenden Gliedern, wie Kugeln, Rollen, Blöcken u. dgl., ohne weiteres verwendbare einfache Einrichtung zu nachgiebigem Halten des Lagers im Lagergehäuse, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß das Lager in mindestens einem nachgiebigen Ring ruht, der gegenüber der Belastungsrichtung hängend angeordnet ist. Zweckmäßig hängt dabei der das Lager umschließende Hängering in mindestens einem ihn tragenden Ring im Lagergehäuse, wodurch ein außerordentlich einfacher Einbau der genannten Einrichtung in das Lagergehäuse möglich wird. Infolge der immer vorhandenen elastischen Nachgiebigkeit des äußeren Lagerringes bei Ouerlagern der angegebenen Art tritt selbst bei unveränderten Standardlagern, die erfindungsgemäß in Lagergehäuse eingebaut sind, eine gleichförmige Verteilung der Belastung auf alle Kugeln o. dgl. der unteren Lagerhälfte.

Die Erfindung bringt weiter den Vorteil mit sich, daß das Gehäuse, in welches das Lager angebracht werden soll, an der Einbaustelle des Lagers nicht mit so großer Genauigkeit ausgeführt werden muß. Die jetzt erforderliche genau passende und daher

auch teure Ausführung wird vermieden, da die angegebene Ausbildung selbsttätig eine gleichmäßige Belastungsverteilung mit sich bringt.

Zahlreiche Versuche haben ergeben, daß durch die Ausbildung von Lagern nach der Erfindung deren Belastung bei einer dreifachen Lebensdauer um 60 °/₀ gesteigert werden kann, wobei das Lagergeräusch "bis auf Lo ein Drittel des üblichen Wertes zurückging. Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Abb. ι und 2 zeigen ein erfindungsgemäß im Lagergehäuse angebrachtes Kugellager gebräuchlicher Bauart im Schnitt und Ansicht. Abb. 3 und 4 zeigen ebenfalls gebräuchliche . Kugellager in zwei anderen Ausführungsformen.

Abb. 5 und 6 zeigen Kugellager, bei dem alle Spielräume stark vergrößert gezeigt sind, um die Eignung der angegebenen Bauart für die gleichmäßige Verteilung der Belastung auf die halbe Anzahl der ■ im Lager befindliehen Kugeln zu zeigen.

Abb. 7 bis 9 zeigen zwei weitere Ausführungsformen, die besonders zur Erreichung eines geräuschlosen Ganges geeignet sind.

In den Abb. 1 und 2 bezeichnet 2 den Innenring und 3 den Außenring, zwischen denen Kugeln 4 liegen. Um den äußeren Lagerring ist erfindungsgemäß ein nachgiebiger oder elastischer Ring 5 angeordnet, in dem das Lager ruht und der seinerseits von zwei Ringen 6 hängend getragen wird, durch die das Lager in seinem Gehäuse gehalten ist. Die Ringe 6, die zweckmäßig Tragringe genannt werden können, sind, wie aus Abb. 1 hervorgeht, so ausgebildet, daß sie den oberen Teil des Hängeringes 5 gleichsam unterstützen, so daß die untere Hälfte des in dem letztgenannten Ring ruhenden Kugellagers vom Hängering 5 hängematten- oder gewölbeförmig umfaßt wird. Wenn das Lager einer Belastung ausgesetzt wird, entsteht eine gewisse Streckung des Ringes 5, der demzufolge bestrebt ist, den äußeren Lagerring 3 oval zu drücken. Um diese Streckung zu ermöglichen, ist zwischen der Außenfläche des Hängeringes 5 und der inneren Fläche der _ Tragringe 6 ein Spielraum 7 vorgesehen. Es ~ ergibt sich ohne weiteres, daß die Ringe 6, auf die die Lagerbelastung im vorliegenden Fall übertragen wird, diese auf den unteren Teil des Gehäuses weiter übertragen. Infolge der Anbringung des Lagers im Hängering 5 und der infolge der Formveränderung verursachten gliederkettenartigen Anschmiegung des Hängeringes 5 an den ganzen unteren Teil des immer elastischen Außenringes 3 entsteht offensichtlich eine gleichförmige Verteilung der Belastung auf alle Kugeln der unteren Lagerhälfte.

Zur Erleichterung des Zusammenbaues des Lagers sind, wie aus der Abbildung hervorgeht, die Tragringe 6 mit den im Hängering 5 angebrachten Erweiterungen 8 entsprechenden Ausnehmungen 9 versehen. Wenn das Lager zusammengebaut werden soll, wird zweckmäßig zuerst der Ring 5 aufgezogen, worauf die diesen Ring umgreifenden Tragringe 6 aufgesetzt werden, die darauf im Gehäuse mit Hilfe eines einschraubbaren Ringes 10 o. dgl. festgehalten werden.

In Abb. 3 ist eine etwas abgeänderte Ausführungsform dargestellt, die dann Verwendung findet, wenn die Durchmesser der Ringe klein gehalten werden sollen. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist der in diesem Fall das Lager tragende elastische Hängering 11 in ähnlicher Weise wie in den Abb. 1 und 2 mit einem dem äußeren Durchmesser des Lagers entsprechenden Innendurchmesser ausgeführt, aber mit einer Breite, die etwas größer als die Lagerbreite ist, so daß die über den Lagerring hinausragenden Teile des Ringes 11 in Ausnehmungen des Tragringes 6 eingreifen. Die Wirkungsweise der Anordnung ist die gleiche wie die der früher beschriebenen, go

Bei der in Abb. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Verbindung zwischen dem elastischen Hängering 12 und dem Tragring 13 durch eine schwalbenschwanzförmige Ausbildung vorgenommen, wie es aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist.

Die Abb. 5 und 6 zeigen ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Lager, wobei der besseren Übersicht halber alle Spielräume in vergrößertem Maßstab eingezeichnet sind.

Die Abb. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, bei der das Lager in den Hängering 18 eingebaut ist, der seinerseits auf zwei Tragringen 19 hängt, welche die Lagerbelastung auf das Gehäuse übertragen. Bei der nach unten gerichteten Belastung des Lagers werden der Hängering 18 einer Zugkraft und die Tragringe 19 einer Druckkraft ausgesetzt. Dabei wird der Umfang des Ringes iS etwas vergrößert, der der Ringe 19 etwas verkürzt, no Dadurch wird eine nachgiebige und gedämpfte Aufhängung des Kugellagers erzielt, was zur Erreichung eines geräuschlosen Ganges sehr viel beiträgt.

Diese Auflagerungsart kann, wie in Abb. 9 gezeigt, dahingehend abgeändert werden, daß die Tragringe 19 in Hängeringen 20 ruhen. Diese Hängeringe werden ihrerseits von Tragringen 21 getragen, die die Belastung auf das Lagergehäuse überführen. Es können nach Belieben noch mehrere derartige Übertragungsringe angebracht werden, wobei bei

einer größeren Anzahl derartiger Ringe ein leiserer Gang des Lagers erreicht wird. Diese Ringe sind sehr einfach und eignen sich daher zur billigen Massenherstellung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Querlager mit einem inneren und einem äußeren Lagerring und zwischen diesen angeordneten lastübertragenden Gliedern, wie Kugeln, Rollen, Blöcken u. dgl., nebst Einrichtung zum nachgiebigen Halten des Lagers im Lagergehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager in mindestens einem nachgiebigen Ring ruht, der gegenüber der Belastungsrichtung hängend angeordnet ist.

2. Querlager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der das Lager umschließende Hängering in mindestens einem ihn tragenden Ring im Lagergehäuse hängt.

3. Querlager nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der den äußeren Lagerring umschließende Hängering mit Spiel in dem Tragring angebracht ist.

4. Querlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den äußeren Lagerring umgebende Hängering beiderseits mit als Stützflächen ausgebildeten Flanschen versehen ist, die auf Gegenflächen des Tragringes bzw. der Tragringe auf ruhen.

5. Querlager nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere elastische Ringe, die zwischen dem Lager und dem Lager-

_ gehäuse o. dgl. angeordnet sind und abwechselnd auf Zug und auf Druck beansprucht werden.

6. Querlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Lagergehäuse ruhenden und den das Lager umschließenden Hängering haltenden Tragringe Profile mit axial und radial gerichteten Stegen besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen