DE820513C - Kugellageranordnung fuer mit Kegelzapfen gelagerte Wellen, insbesondere Kleinstkugellager - Google Patents

Description

• Kugellageranordnung für mit Kegelzapfen gelagerte Wellen, insbesondere Kleinstkugellager Gegenstand der Erfindung ist eine Kugellageranordnung für mit Kegelzapfen gelagerte Wellen, die mit ihrem Lager jede beliebige Lage einnehmen können, und insbesondere ein solches Kleinstkugellager für Wellen mit hin und her gehender Drehbewegung z. B. für die Unruhlagerung in tragbaren Uhren.
• Bei Uhren die Unruhwelle kugelgelagert auszuführen, ist an sich von großem Vorteil; denn das Kugellager gibt optimale Stoßsicherung, und es benötigt auch kein Schmieröl, so daß der Gang der Uhr unabhängig ist von dessen Unbeständigkeit. Das Unruhkugellager muß aber sehr klein sein. Es ist daher nicht einfach, dieses Lager so zu gestalten, daß es einwandfrei arbeitet und seine Vorzüge realisieren läßt. Es ist bereits ein solches Kugellager für Unruhwellen bekannt, bei dem die innenseitig am Wellenkegel anliegenden Kugeln nach außen abgestützt sind durch einen Ring, der die Form einer Hohlkugelfläche hat, deren Radius größer ist als derjenige der Lagerkugeln, so daß letztere also, zwischen dem Wellenzapfen und diesem Lagerring liegend, lediglich eine Zweipunktberührung haben. Nachteilig ist bei diesem bekannten Kugellager, daß die Kugeln am Wellenzapfen keine reine Rollbewegung ausführen können, so daß an dieser Stelle noch eine Gleitbewegung auftritt, was eine erhöhte Abnutzung der Lagerteile verursacht, welche bei den vorhandenen minimalen Dimensionen dieser Teile um so mißlicher ist. Außerdem kann beim erwähnten Kugellager leicht ein Klemmen der Kugeln eintreten, weil diese an der angegebenen Stelle nicht zu vernachlässigende, gegebenenfalls noch ungleichmäßige Bewegungswege ausführen. Ferner ergeben sich für eine exakte gleichmäßige Fertigung des bekannten Kugellagers mit seinem Schalenring ahch in rein baulicher Hinsicht Schwierigkeiten.
• Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung eines Kugellagers, vor allem für den angegebenen Zweck, bei welchem durch seine neuartige Ausbildungsform die aufgezeigten Nachteile in grundsätzlicher Weise behoben sind. Insbesondere ist mit der Erfindung erstrebt ein Kleinstkugellager, bei dem an dem Kegel des Wellenzapfens der Lagerachse einerseits nur eine reine bzw. angenähert reine Rollbewegung auftritt und andererseits die Lagerkugeln infolge der besonders ausgebildeten Lagerungsanordnung für diese Kugeln auch nur ein Minimum an Translationsbewegung ausführen. Hinzu kommt außerdem, den Aufbau des Lagers in neuartiger Weise so zu gestalten, daß es trotz seiner Kleinheit baulich mit möglichst einfach und exakt herzustellenden Konstruktionsteilen ausführbar ist.
• Das diesen Bedingungen entsprechende Lager zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß sein Lagerbett für die Kugeln außer durch die Schrägfläche des Kegelzapfens der gelagerten Welle gebildet ist durch einen zu diesem Kegelzapfen koaxialen Gegenkegel und durch eine koaxiale, ringförmige Außenabstützung, durch welche Teile die Kugeln zwischen drei Berührungspunkten in allen Achsenlagen klemmwirkungsfrei geführt sind. Wird diese Anordnung dann im Spezialfalle noch so gewählt, daß sich dabei sämtliche aus der Lageranordnung ergebenden momentanen Drehachsen in einem gemeinsamen Punkt der Hauptachse des Lagers schneiden, so ist damit eine kinematische Bedingung erfüllt, die zur Folge hat, daß in den Berührungspunkten zwischen dem Wellenkegel und den Kugeln die erstrebte reine Rollbewegung stattfindet. Da gerade an dieser Berührungsstelle, an welcher die größeren relativen Rollgeschwindigkeiten auftreten, ein reiner Rollvorgang erzielt ist, bedeutet dies eine optimale Lebensdauer für das Unruhlager. Die Kugelabstützung mittels Gegenkegel und Außenring ergibt eine kleinste Kugeltranslation um die Lagerhauptachse und damit sehr kleine Rollgeschwindigkeiten zwischen Kugel und Lagerbett.
• Die an diesen letzterwähnten Berührungspunkten auftretende gemischte Roll- und Gleitbewegung, welche als sogenannte infinitesimale Bohrbewegung bezeichnet wird, kann an diesen Stellen deshalb nur zu ganz geringer Abnutzung führen. Außerdem wird durch die erreichte geringe Kugeltranslation in Verbindung mit der nur hin und her schwingenden Bewegung der Unruhwelle die Wahrscheinlichkeit einer gegenseitig möglichen Kugelberührung minimal.
• Theoretische und praktische Untersuchungen haben ergeben, daß für das spezielle Unruhkugellager vier Kugeln zweckmäßig sind. Die günstigsten Winkel für den Wellenkegel liegen zwischen 40 und 6o° und für den Stützkegel zwischen 8o und 140°. Für die Unruhlagerung einer Taschenuhr ist ein günstiger Kugeldurchmesser 0,4 mm und für die einer Armbanduhr 0,36 mm.
• Die Erfindung ist mit ihren weiteren Einzelheiten nachstehend an Hand von Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert und beschrieben. Es zeigt Fig. i einen axialen Längsschnitt durch ein Kugellager der neuen Art, das ausgebildet ist als Unruhlager für Uhren, versehen mit vier Kugeln, dargestellt etwa in hundertfacher Vergrößerung, Fig. 2 in Ansicht von oben eine hälftige Schnittansicht nach der Schnittlinie 11-11 in Fig. i.
• Das Ende der Unruhwelle hat die Form des Wellenkegels i und rollt sich auf den Kugeln 4 ab. Die Kugeln rollen auf der Gegenseite mit zwei Berührungspunkten in einer V-förmigen Ringbahn, welche durch den konzentrischen Stützring 2 und Stützkegel 3 als Lagerbett gebildet wird. Die Hauptbedingung ist, daß sich die momentanen Drehachsen 6, 7, 8 in einem gemeinsamen Punkt 5 schneiden, um die obengenannte wichtige reine Rollbewegung zwischen Wellenkegel und Kugel zu erhalten. Damit besteht nur in den Berührungen 2' und 3' eine sogenannte infinitesimale Bohrbewegung, wobei infolge Gebrauchs eines Stützkegels nur geringe Geschwindigkeiten auftreten.
• Mit dem Stützkegel 3 ist, trotz Einhaltung der Hauptbedingung für den Schnittpunkt der momentanen Drehachsen, ein kleines einbaufähiges Unruhkugellager geschaffen mit auf den schwingenden Zeitgeber einwirkenden minimalen zusätzlichen Trägheitsmomenten.
• Das neue Lager ist leicht präzis herzustellen, weil das Lagerbett aus zwei Teilen besteht und sämtliche Rollflächen nur einseitig gekrümmt zu sein brauchen. Im Fall der Verwendung eines leicht konkaven Wellenzapfens i oder leicht kugelschalig geformter Stützringe für die Lagerkugeln 4 sollen die entsprechenden Tangenten dieser Krümmungsflächen in den Berührungspunkten der Kugeln jene obengenannte Bedingung erfüllen, daß sie sich gemeinsam in der Hauptsache schneiden.

Claims (4)

1. PATrxTAxsPP('CiiF: i. Kugellageranordnung für mit Kegelzapfen gelagerte Eiellen, insbesondere Kleinstkugellager z. B. für die Unruhlagerung in tragbaren Uhren, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerbett für die Kugeln außer durch die Schrägfläche des Kegelzapfens der gelagerten Welle durch einen zu diesem Kegelzapfen koaxialen Gegenkegel und durch eine koaxiale ringförmige Außenabstützung gebildet ist, durch welche Teile die Kugeln zwischen drei Berührungspunkten in allen Achsenlagen kleinmwirkungsfrei geführt sind.
2. 2. Kugellageranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile des Kugellagers einander derart angepaßt sind, daß sich die im Lager ergebenden momentanen Drehachsen in einem gemeinsamen Punkt der Hauptachse des Lagers schneiden.
3. 3. Kugellageranordnung nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kugelaußenabstützung gebildet ist durch einen hohlzylindrischen oder hohlkegeligen Stützring.
4. 4. Kugellageranordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerbett des Kugellagers aus mindestens zwei Teilen aufgebaut ist, deren Rollflächen einseitig oder gegebenenfalls auch zweiseitig gekrümmt sind.