DE640694C - Rollenlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollenlager mit zwischen einer kugeligen und einer nichtkugeligen Laufbahn liegenden tonnenförmigen Rollen, deren Laufbahnen so geformt und im Verhältnis zueinander so angeordnet sind, daß die Druckresultante in wenigstens einer der Berührungsstellen die Rolle seitlich ihres größten Durchmessers angreift, so daß die Rolle gegen einen auf einem der Laufringe angeordneten Druck- oder Führungsflansch gedrückt wird, und besteht im wesentlichen darin, daß in einem solchen Lager die Rollen symmetrisch ausgeführt sind. Gemäß . einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Rollenstirnseiten in der Hauptsache plan und der Druck- oder Führungsflansch sphärisch, so daß die Rollen längs einer Kreislinie in der Nähe der Kante der Stirnseite gegen den Flansch anliegen.

Bei einer früher bekannten Form der Pendelrollenlager sind die Rollen tonnenförmig und symmetrisch und werden zwischen an jeder Seite der Rollenreihe angebrachten Führungsborden geführt. Zur Verbesserung der Führung der Rollen ist es auch vorgeschlagen worden, das Lager so auszubilden, daß die auf eine Rolle wirkenden Druckresultanten eine längs der Achse der Rolle gerichtete Komponente haben, welche die Rolle gegen einen Führungs- oder Druckflansch drückt. Die Rollen einer wohlbekannten Form von Pendelrollenlagern dieser Art sind unsymmetrisch ausgeführt worden, d. h. ihr größter Durchmesser liegt näher an der einen Stirnseite als an der anderen. Hierzu kommt, daß von den Stirnseiten der Rollen die eine gewöhnlich konvex und die andere konkav ausgeführt wird. Diese Ausführungsform hat daher den Nachteil, daß die Rollen stets so in das Lager montiert werden müssen, daß die betreffenden Rollenstirnseiten nach einer gewissen bestimmten Richtung gewendet sind, wodurch die Herstellung der Rollen schwieriger ist als diejenige von symmetrischen Rollen. Bei dem Lager nach der vor- *5 · liegenden Erfindung ist es dagegen infolge der Symmetrie in bezug auf sowohl den Rollenmantel als auch die Rollenstirnseiten ganz gleichgültig, nach welcher Richtung die Rollen gewendet werden. Dies ist besonders dort von großer Bedeutung, wo bei Besichtigungen u. dgl. die Rollenlager von mehr oder weniger unerfahrenen Arbeitern ausgebaut und wieder zusammengesetzt werden. Durch die vorliegende Erfindung wird also ein Lager erhalten, das die Unempfindlichkeit der symmetrischen, tonnenförmigen Rolle für Zusammensetzungsfehler und die Einfachheit in der Herstellung mit den überlegenen Führungseigensehaften der unsymmetrischen RoI-len verbindet.

Die Erfindung wird auf den beiliegeiiden Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Fig. ι einen Schnitt durch die eine Hälfte eines zweireihigen Lagers,

Fig. 2 in größerem Maßstabe die Berührung zwischen der Rollenstirnseite und dem Führungsflansch,

Fig. 3 die Richtung und die Angriffspunkte; der auf eine Rolle wirkenden Druckresultatt*" ten bei einer Ausführungsform eines LagefSi nach der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 bis 7 Kraftdiagramme für die auf eine Rolle wirkenden Kräfte bei verschiedenen Ausführungsformen von Lagern nach der Erfindung.

Gemäß Fig. ι besteht das Lager aus einem äußeren Laufring i, der mit einer sphärischen Laufbahn 2 versehen ist, einem inneren Laufring 3 mit zwei Laufbahnen 4 sowie zwei Reihen symmetrischen, tonnenförmigen Rollen 5. Die Rollen liegen gegen die sphärische Laufbahn im Außenring mit dem größten Teil ihrer Länge an, gegen die Laufbahn im Innenring dagegen nur an einem Punkt oder längs einer kürzeren Linie, die unsymmetrisch im Verhältnis zum größten Durchmesser der Rolle liegt. Die Rollen werden dann durch Drücke beeinflußt, deren Resultanten^i und B eine gegen das Innere des Lagers zu gerichtete Resultante haben, so daß die Rollen gegen einen zwischen den Rollenreihen liegenden Flansch 6 gedrückt werden. Jede Rolle wird dann durch den Flanschdruck C im Gleichgewicht gehalten. Die Richtung und Angriffspunkte dieser Kräfte werden nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 3 näher behandelt.

Vor den Rollenreihen sind Flansche 7 angebracht, welche die Rollen daran hindern, aus dem Lager herauszufallen, wenn es unbelastet ist bzw. wenn der Außenring ausgeschwenkt ist.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind ' 40 die Rollenstirnseiten 8 hauptsächlich plan ausgeführt, doch werden dieselben am besten mit einer Kantenabrundung versehen, um das Entstehen von gefährlichen Kantenspannungen im Rollen- und Flanschmaterial zu ver- +5 meiden. Der Flansch 6 ist mit sphärischen Seitenflächen 9 versehen. Die Mittelpunkte der sphärischen Flächen liegen am besten in den Schnittpunkten zwischen der Lagerachse 10 und den Rotationsachsen der Rollen der betreffenden Rollenreihen. Bei einem auf diese Weise ausgeführten Lager liegen die Rollenstirnseiten 8 längs einer Linie 12 gegen die sphärischen Seitenflächen 9 an, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dadurch, daß diese Linie eine verhältnismäßig große Ausbreitung in der Rollrichtung der betreffenden Rolle hat, wird eine gute Führung erhalten, da die Rolle gegen den Führungs- und Druckflansch gedrückt wird.

Die Konstruktion der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eines Lagers nach der Erfindung sowie die auf eine Rolle wirkenden Druckresultanten gehen aus Fig. 3 hervor, bei der die in Fig. 1 verwendeten Bezeichnungen ■vgur Bezeichnung der entsprechenden Teile benutzt worden sind. Die sphärische Lauf-.bähn 2 im Außenring hat ihren Mittelpunkt bei 13 und einen gewissen Radius R. Nach dieser Ausführungsform ist also R auch der Radius der Erzeugenden für die Mantelfläche der Rolle. Nach Einzeichnung der Linie 14 durch den größten Durchmesser d der Rolle ergibt sich, daß der Mittelpunkt 15 für die eine Konturlinie der Rolle auf der Linie 14 liegt, und zwar im Abstand 2 R—d vom Punkt 13. Nachdem man bestimmt hat, wo der Berührungspunkt 16 zwischen der Rolle und der inneren Laufbahn 4 liegen soll, wählt man am besten einen Punkt, beispielsweise 17, auf einer Linie i8, die durch die Punkte 15 und 16 zum Mittelpunkt des Kreisbogens geht, der die Erzeugende der inneren Laufbahn 4 bildet. Dieser Kreisbogen hat einen Radius, der größer ist als R. Die Kraftresultante B wird die Rolle also im Punkt 16 angreifen und längs der Linie 18 gerichtet sein. Die vom Flansch 6 auf die Rolle wirkende Kraftresultante C muß, weil die Fläche 9 sphärisch ist, gegen den Mittelpunkt dieser Sphäre gerichtet sein, weshalb die Kraft C also längs der Linie 19 gerichtet ist, die zum Schnittpunkt zwischen Lagerachse und Rollenachse, d. h. also dem Sphärenmittelpunkt, geht. Die Linien 18 und 19 schneiden einander bei 20. Da man nun weiß, daß, damit die Rolle Gleichgewichtslage einnimmt, die Wirkungslinien sämtlicher auf die Rolle einwirkenden Drücke durch den gleichen Punkt gehen müssen, muß also die Wirkungslinie für die Resultante^ auch durch den Punkt 20 gehen. Außerdem muß diese Wirkungslinie auch durch den Sphärenmittelpunkt 13 gehen. Die Resultante A wird also längs der Linie 21 wirken und bei 22 angreifen. Es ist offenbar, daß die Resultanten A und B zu einer Resultante zusammengesetzt werden können, die in der Richtung gegen den Flansch 6 wirkt. Dieser zuletzt genannten Resultante wirkt die Kraft C entgegen und hebt sie auf.' Das Verhältnis zwischen den no Größen der Resultanten A, B und C läßt sich also auf gewöhnliche Weise durch ein Kraftparallelogramm bestimmen. Die Verteilung der Kräfte geht aus Fig. 4 hervor, wo die Punktberührung etwas ausgebreitet ist, was auch der Fall ist, da die Anschmiegung zwischen Rolle und Laufbahn verhältnismäßig groß ist und Rolle und Laufbahn elastisch verformt werden.

Natürlich kann die Konstruktion des Lagers geändert werden, beispielsweise so, daß die Rolle gegen die Laufbahn im Innen-

ring mit Linienberührung und gegen die Laufbahn im Außenring mit Punktberührung anliegt. Die Richtung und die Angriffspunkte der Resultanten können dann durch eine Konstruktion bestimmt werden, die mit der in Fig. 3 gezeigten analog ist.'. Das Kraftdiagramm ist ebenfalls analog dem in Fig. 4 gezeigten. Ferner kann die Rolle sowohl gegen die Laufbahn im Außenring als auch gegen die im Innenring mit Linienberührung anliegen. Die Krümmungsradien der Laufbahn im Außenring, der Laufbahn im Innenring und die Erzeugenden der Mantelfläche der Rolle werden alsdann am besten gleich ausgeführt, wobei der Mittelpunkt des einen Krümmungsradius etwas verschoben wird, so daß die Krümmungsmittelpunkte der Rolle und der Laufbahn nicht zusammenfallen. Das Kraftdiagramm erhält dann das in Fig. 5 gezeigte Aussehen. Man kann auch Punktberührung zwischen der Rolle und den Laufbahnen in beiden Ringen haben, in welchem Fall man Kraftdiagramme erhält, die den in Fig. 6 und 7 gezeigten gleichen. Diese werden erhalten, wenn die Anlage näher an der Stirnseite der Rolle- liegt, d. h. wo der Druck größer ist.

Es ist offenbar, daß die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausfuhrungsformen beschränkt ist, sondern daß noch viele Ausführungsformen möglich sind, die unter die vorliegende Erfindung fallen. Beispielsweise können die Laufbahnen der Rollen so geformt und angeordnet werden, daß die Rollen gegen die äußeren Flansche zum Anliegen gebracht werden, wobei der Mittelflansch, falls dies gewünscht wird, -wegfallen kann. Die Erzeugenden der Mantelflächen der Rollen und die nicht sphärische Laufbahn brauchen keine Kreisbogen zu sein, sondern können sehr gut eine andere Form haben, beispielsweise elliptisch sein. Die Berührung zwischen den Rollen und dem Führungsflansch kann in anderer Form erfolgen, so daß sie beispielsweise aus einer Fläche oder' Punkten besteht, indem die Rollenstirnseite sphärisch bzw. die Flanschfläche kegelig ausgeführt wird. Ferner kann das Lager natürlich einreihig ausgeführt werden oder mit

5o_ mehr als zwei Reihen Rollen. Der Punkt 16 kann so gewählt werden, daß sich die Tangenten zur Erzeugenden der Rolle bei den Angriffspunkten der Resultanten A und B in der Nähe des Schnittpunktes zwischen den Rollen- und Lagerachsen schneiden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Rollenlager mit zwischen einer kuge- ^«^.Jigen und einer nichtfcugeligen Laufbahn ■■■ liegenden tonnenförmigen Rollen, deren Laufbahnen so geformt und im Verhältnis zueinander so angeordnet sind, daß die Druckresultante in wenigstens einer der Berührungsstellen die Rolle seitlich ihres größten Durchmessers angreift, so daß die Rolle gegen einen auf einem der Laufringe angeordneten Druck- oder Führungsflansch gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in einem derart gestalteten Lager symmetrisch ausgeführt sind.
2. 2. Rollenlager nach Anspruch 1, da- - durch gekennzeichnet, daß die Rolle gegen die eine Laufbahn mit Punktberührung und gegen die andere mit Linienberührung anliegt.
3. 3. Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktberührung bei der Laufbahn im Innenring liegt.
4. 4. Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Punktberührung bei der Laufbahn im Außenring befindet.
5. 5. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle mit Linienberührung gegen beide Laufbahnen anliegt.
6. 6. Rollenlager rjach Anspruch 1, ■ dadurch gekennzeichriet, daß die Rolle mit Punktberuhrung gegen beide Laufbahnen anliegt.
7. 7. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle gegen einen auf dem inneren Laufring an der Seite des größeren oder kleineren Durchmessers desselben angebrachten Druck- oder Führungsflansch gedrückt wird, durch Anordnung des Krümmungszentrums mindestens einer der Rollbah- nen außerhalb der Rollenniittelebene zu der Seite, wo sich das Führungsende der Rolle befindet.
8. 8. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn-Seiten der Rollen eben, der Druck- oder Führungsflansch sphärisch sind und die Drehachsen der Rollen durch den Mittelpunkt der sphärischen Fläche hindurchgehen. * ·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen