DE8437820U1

DE8437820U1 - Ringförmiges Profildrahtlager

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Publication number: DE8437820U1
Application number: DE19848437820
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1986-09-18

Description

Werner Jacob,'Briandring 29, 6000 Frankfurt 70

Ringförmiges Profildrahtlager

Die Erfindung bezieht sich auf ein ringförmiges Profildrahtlager, bestehend aus einem inneren, einem äußeren Laufring, aus Profillaufdrahten und Wälzkörpern für dreh- oder schwenkbare Lasten.

Solche Lager werden insbesondere bei mobilen Lastträgern, also auch bei Fahrzeugen benötigt, dio eine dreh- oder schwenkbare Last aufzunehmen haben.

Diese Lager sind bekanntlich besonders vielschichtigen Anforderungen unterworfen; sie dürfen kein großes Gewicht haben, was bei Lagerdurchmessern von mehreren Metern schon ein Problem darstellt. Da insbesondere bei gepanzerten Fahrzeugen die motorische und von Seiten des Fahrgestells her mögliche Fahrgeschwindigkeit durch die Panzerung von Fahrgestell und Drehturm erheblich beschränkt wird, muß nicht nur beim Drahtlager, sondern Auch am Fahrgestell selbst und den anderen Fahrzeugteilen an Gewicht gespart werden.

Dies führt dazu, daß das Fahrgestell und Chassis dieser Fahrzeuge nicht so verwindungssteif sind, wie es eigent-

lieh notwendig wäre. Diese geringere Steifigkeit des Fahrzeugs hat aber als Nebenwirkung den Vorteil, daß die Verbindungsstellen nicht so stark beansprucht werden wie bei starren Fahrgestellen.

Auf das Drahtlager wirkt sich diese geringere Verwindungsfestigkeit jedoch nachteilig aus; denn im Gelände verbiegt sich das Fahrzeug dreidimensional, der Turm folgt über das Lager mit einer gewissen Verzögerung, so daß im Lager Verspannungen auftreten, die erheblich sein können. Wird dann auch noch geschossen, kommen Kräfte auf das Lager hinzu, die ein Vielfaches der Auflast betragen.

Diese Erkenntnis hat die Fachwelt schon seit Jahrzehnten_t der Entwicklungsstand stagnierte allerdings und zwar aus anderen Gründen. Zum einen hat man sich bei diesen Lagern durchweg der Zylinderrollen als Lagerbestückung bedient, eine Maßnahme, die mit Gewichtseinsparung sicher nichts zu tun hat. Auch hat man dabei wohl übersehen, daß Zylinderrollen gerade hierbei wegen der immer auftretenden Verspannungen und dem dadurch entstehenden Axialschub den Drehwiderstand erhöhen und zu Verkantungen führen können, die zu einer Sperre des Lagers führen können, was insbesondere bei Militärfahrzeugen eine wesentliche Rolle spielt.

Auf der anderen Seite hat man -anders kann man den augenblicklichen Stand der Technik nicht werten- sich wohl darauf verlassen, daß jedes derartige Lager ein gewisses Spiel hat, das eine relative Kippbewegung zwischen Fahrzeug und Auflast ermöglicht, so daß man bei dem zur Zeit bei diesen Fahrzeugen verwendeten Dreidraht-Schrägrollenlagern bleibt, wenngleich es sich im praktischen Betrieb als eine wesentliche Schwachstelle dieser Fahrzeuge herausgestellt hat.

Deren Hauptnachteil liegt nämlich darin, daß bei den diversen Schräglagen eines Fahrzeuges erhebliche Axialkräfte auf die Zylinderrollen einwirken, die über Käfigeegmente abgefangen werden müssen. Einem Verkanten der Zylinderrollen wird dadurch Vorschub geleistet, so daß beispielsweise ein Panzer mit solchen Lagern in bestimmten Situationen kampfunfähig werden kann, weil sich der Turm nicht mehr drehen läßt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die anstehenden Probleme bei diesen Lagern zu lösen, also ein La— {er zu schaffen, das auch bei großen Lagerdurchmesdern •in relativ geringes Gewicht aufweist, unempfindlich gegan hohe Stoßbelastungen ist, eine größere gegenseitige Beweglichkeit der beiden Laufringe zueinander hat, als es das normale Lagerspiel zuläßt, also dreidimensionale Verwindungen des Chassis besser aufnehmen kann, Und das einen geringen Drehwiderstand hat.

Im Prinzip löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß die Rollkörper aus Kugeln bestehen und dadurch, daß die-

se Kugeln zwischen den Profillaufdrähten so angeordnet und die Profillaufdrähte so ausgebildet sind, aaß aus unterschiedlichen Richtungen in unterschiedlicher Größe auf das Profildrahtlager einwirkend η Kräfte über die Wälzreibung des Lagers verlaufen.

Es mag als naheliegend erscheinen, Zylinderrollen durch Kugeln zu ersetzen, da beide und auch noch andere Arten von Wälzkörpern in der Lagertechnik zum Teil auch alternativ verwende; werden. Dieser Schein trügt aber, berücksichtigt man, daß in allen Lagern für Panzerdrehtürme, dem schwierigsten Anwendungsfall des neuen Lagers, Zylinderrollen sitzen, wenngleich jedem Fachmann die eingangs geschilderten Nachteile bekannt sind. Die Erkenntnis, daß gerade Kugeln als Wälzkörper bei richtiger Anwendung die vorhandenen Schwierigkeiten wurden beheben, können, hat aber gefehlt; wäre sie vorhanden gewesen, wäre dem Bedürfnis nach besseren Profildrahtlagern sicher abgeholfen worden«

Die Verwendung von Kugeln als Wälzkörper allein ist zwar eines der tragenden Merkmale der Erfindung, es eröffnet aber den Weg zu einem Optimum für Lager dieser Kategorie.

Daß die auf das Wälzlager einwirkenden Kräfte unterschiedlicher Größe und Richtung über die Wälzreibung des Lagers verlaufen, ist nach der Erfindung dadurch zu erreichen, daß Prodillaufdrähte besonders hohe Schultern aufweisen, daß also die einzelnen Lagerlaufbahnen als Vierpunktlager ausgebildet werden können.

Dieses Prinzip läßt mehrere praktische Anwendungsformen zu. Auf der einen Seite können torsionsweiche Profillaufdrähte verwendet werden, in anderen Anwendungsfällen werden nur verwindungssteife Profillaufdrähte eingesetzt. Beide Arten von Profillaufdrahten lösen die eingangs gestellten Aufgaben, nur müssen Kugeln und Profillaufdrähte entsprechend aufeinander abgestimmt werden.

Wird mindestens ein in gewissen Grenzen torsionsweicher Profillaufdraht vorgesehen, dann können volle Kugeln verwendet werden, weil dann die Nachgiebigkeit des Lagers über diesen Profillaufdraht erreicht wird.

Sollen, aus welchen Gründen auch immer, aber nicht toreionsweiche Profillaufdrähte verwendet werden, dann kann dies nach einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Kugeln an jeweils zwei einander gegenüberliegenden Stellen zu Kugelscheiben abgeflacht werden, wobei dadurch ein Kreuzlager entsteht, wenn Jeweils benachbarte Kugeln so verdreht angeordnet sind, daß die Planflächen zweier benachbarter Kugeln um 90° versetzt sind. Dadurch werden die angreifenden Verwindungskräfte über das Kreuzkugellager aufgenommen, die Profillaufdrähte verbleiben in ihrer Lage.

Aus den Kugeln sind also eine Art kugeliger Scheiben geworden, wobei aber der kugelige Umfangsabschnitt die eigentliche Lauffläche bildet, also keine zylindrische Lauffläche vorhanden ist.

Trotz dieser grundsätzlichen Unterschiedlichkeit im Prinzip sind alle anderen Merkmale der Erfindung beider

Modifikationen des Erfindungsgegenstandes bis auf das Merkmal» daß zwei Kugellaufreihen übereinander liegen gleich, das speziall auf die torsionsweichen Profillaufdrähte abgestimmt ist.

Die Profillaufdrähte sind außen konvex und innen konkav gestaltet« wobei nur die Profillaufdrähte, die torsions weich sind, außen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen müssen. Die Außenkontur der in sich starren Profil laufdrähte kann oval, dreieckartig oder einen ähnlichen Querschnitt aufweisen, wesentlich ist nur, daß der Sitz dieser Profillaufdrähte den auf sie gerichteten Kräften gegenüber angepaßt ist und sie fertigungstechnisch einfach herstellbar sind.

Sind Käfige für die Kugeln vorgesehen, dann sollten diese verdrehsic^er sein.

Durch diese Maßnahmen, von denen weitere in den Ansprü chen und der Figurenbeschreibung gekennzeichnet sind, ist es möglich, bei sehr niedrigem Dreh-widerstand und einem geringen Gewicht die Nachgiebigkeit des Lagers, also die relative Beweglichkeit der beiden Kugellaufringe zuein ander und voneinander weg, um sin Mehrfaches des norma len Lagerspiels zu erhöhen und vor allem die bei Verwin dung einer Basis, z.B. eines Chassis auftretenden Ver-Vindungskräfte aufzufangen.

In den schematischen Zeichnungen sind dargestellt in

Fig* 1 ein Dreidrahtlager im Schnitt,

Fig. 2 die Verlagerung der Laufdrähte bei extremen Vervindungskräften bei diesen Lagern,

Fig. 3 ein Fünfdrahtlager im Schnitt und

Fig. 4· ein Vierpunktlager mit Kugel scheiben als Roll— körper

Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen verwendet.

Der äußßre, auf der Basis, also beispielsweise dem Chassis eines Fahrzeuges, angeordnete Laufring besteht aus den Teilen 1 und 2, der innere Laufring 3 ist mit der Auflast, Also beispielsweise mit dem Drehturm eines Panzers verbunden. Die Kugeln sind mit h bzw. 9 und die einzelnen Profillaufdrähte mit 5, 6, 7 und 8 bezeichnet.

Der Teil 1 des äußeren Laufrings weist Bohrungen 10 und der Teil 2 Bohrungen 20 auf, die zu ihrer gegenseitigen Verbindung mittels Schrauben dienen.

Der innere Laufring 3 ist in allen Figuren einstückig, er weist Bohrungen 30 auf, über die er mittels Verbindungs- fcitteln an der Last befestigt wird. In dessen Ringnut ist der mittlere torsionsweiche Profillaufdraht 6 so eingelegt, daß dieser sich um den Dreh- oder Schwenkpunkt der Last in ihr verwinden kann. Deshalb sind Ringnut 32 Und Innenkontur 02 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet« Die Last sitzt bei 31 auf.

Eine gleiche Ringnut 12, 22 und 32 wöisen die Laufringe 1, 2 und 3 in allen Figuren auf. Die Profillaufdrähte 5 und 7 haben dazu entsprechende Außenkonturen 52 bzw· 72· Die Profillaufdrähte der Figuren 1 bis 3 weisen eine konkave Innenkontur auf, die in Fig. 2 in zwei extremen Lagen vergrößert erkennbar ist; es handelt sich dabei um den sogenannten Schmiegungsradius, der sich im Schnitt aus zwei Kreisbögen 53i 5^ zusammensetzt, deren Radien etwa senkrecht zueinander stehen. Dieselbe Kontur weisen die Ringnuten 63 und 6k des inneren Profillaufdrahtes 6 auf, was bei der Verkleinerung der Fig. 1 nicht in Fig. aber klar erkennbar ist· Die Innenkontur 73 der Profillaufdrähte 7 sind übrigens im Querschnitt kreisförmig und weisen keinen Schmiegungsradius auf. Die Profillaufdrähte 5 und 7 des Außenlaufrings sind jeweils identisch*

Wie es der Fig. 2 zu entnehmen ist, entstehen durch diese Ausbildung der Profillaufdrähte 5 und 6 Viθrpunktlager, deren Mitten mit 55, 65 bezeichnet sind. Beim Lager der Fig. 3 wird das Vierpunktlager durch die fünf Profillaufdrähte 7 und 6 gebildet, wozu die hohen Schultern der Profillaufdrähte 5 der Figuren 1 und 2 durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Profillaufdrähte ersetzt werden.

Die Kugeln k sitzen in einem wälzlagergeführten Käfig

Den Figuren 1, 3 und k ist zu entnehmen, daß zwischen den beiden Laufringen 1-2 und 3 Spalte 23 vorgesehen

sind. Diese Spalte sind relativ breit, so daß sie ein gegenseitiges Kippen der Laufringe um ein Mehrfaches des bisher Möglichen erlauben.

Die Auflast, die z.B. bei einem Panzer durch dessen Drehturm verursacht wird, wird bei den Beispielen der Figuren 1 bis 3 durch die untere Ku^eIreihe k übernommen und über die Profillaufdrähte 5 bzw. 7 auf den äuUeren Laufring 1, 2 übertragen. Das bei der Montage eingestellte Lager bewegt sich beim Drehen oder Schwenken dieser Last im normalen Lagerspiel.

Wird aber geschossen und/oder bewegt sich der Panzer im Gelände, dann verwindet sich die Basis, also das Chassis des Fahrzeugs. Dabei treten Kräfte auf, die aus allen Richtungen kommen können. Beim Schießen treten überwiegend radiale Kippkräfte und Kippmomente auf, die auf beide Kugelreihen k einwirken, so daß diese kurzzeitigen um ein Vielfaches höherai Kräfte gut aufgenommen werden können.

Beim Fahren in unebenem Gelände wirken ebenfalls höhere Kräfte auf das Lager, und zwar aus sich laufend ändernden Richtungen. Unter der Wirkung dieser, der Einfachheit halber Querkräfte genannten Kräften bewegt sich der äußere Laufring an irgend einer Stelle nach oben, infolge der Massenwirkung widersetzt sich die Auflast dieser Bewegung einen Moment. In diesem Moment kippt nun der

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Außenlaufring 1,2 gegen den Innenlaufring, wobei sich der Außenlaufring 1,2 über den Profillaufdraht 6 um den Mittelpunkt des Lagers verwindet. Dabei kann er den groß gehaltenen Spalt weitgehend ausnutzen. Diese Bewegung ist In Fig. 2 in beiden extremen Lagen schematisch gezeigt. Der Profillaufdraht dreht sich also an der betreffenden Stelle in seinem Bett 'j2 mehr oder woniper stark, einnia.T. CUi der einen, ein anderes Mal an einer anderen Lagerötelle. Das Lager selbst, also die Kugelreihen h in ihren Laufrillen 63 und 6h werden dabei in ihrem Lauf nicht beeinträchtigt.

Die Mittelradien der Laufrillen 53-5^ bzw. 63-64 der Profillaufdrähte 5, 6 liegen bei beiden Ausführungsbeispielen im rechten Winkel zueinander; zur Lagerhorizontalen haben sie daher je einen Winkel von U5⁰. Dies ist-kein unbedingtes Erfadernis der Erfindung; diese Winkel zur Horizontalen können je nach Anwendungsfall modifiziert werden.

Das in Fig. k dargestellte Lager ist zwar anderer Konstruktion, löst aber ebenfalls die der Erfindung gestellte Aufgabe. Gegenstand dieses Ausführungsbeispiels ist ebenfalls ein Vierpunktlager mit vier hohen Schultern und Kugeln 9, 90 als Rollkörper, doch sind diese Kugeln 9, 90 gegenüber den Kugeln k an zwei einander gegenüberliegenden Stellen abgeschliffen, so daß sie Anlageflächen 92 für den Käfig 91 bilden. Die Kugeln 9, 90 sind in dem entsprechend ausgebildeten Käfig 91 kreuzweise so angeordnet, daß die Kugeln 9, 90 wechselweise um 90° gegen-

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einander verdreht im Käfig 9I sitzen und so ein Kreuzlager aus kugeligen Scheiben bilden, wobei die Kugeln im Käfig über ihre kugelige Außenkontur abrollen.

Damit sie dies können, sind in den Laufringteilen 1,2 Je eine konkave Ringnut 12, 22 und im inneren Laufring 3 aswei solche Konkave Rillen 32 vorgesehen, in die torsionsstarre Profillaufdrähte 8 mit entsprechender Außenkontur 82 eingesetzt sind. Die Innenkontur dieser Profillauf drähte 8 ist mit 83 bezeichnet und entspricht der Kugelkontur *

Bei diesen Lagern wird das Kippmoment im Lager selbst auf genommen, ein verdrehsicherer Käfig 91 hält die Kugelscheibi

Lager nach der Erfindung können überall dort mit Vorteil angewendet werden, wo Verspannungen auf das Lager ein wirken und wo unterschiedlich große Kräfte einander ab lösen. Die Lager können metergroße aber auch Zentimeter— kleine Durchmesser haben. Die Auswahl hängt von den je weils vorliegenden Bedingungen ab.

* I · • « It

Werner Jacob, Briandring 29, 60Ü0 FrankfurtV

Bezugszeichenverzeichnis

1 der eine Teil des äußeren Laufrings

10 Bohrungen dieses Teils zur Aufnahme von Ve rbdj? dungs-, elementen

11 die Auflagefläche dieses Laufringteils auf der Basis

12 eine ringförmige konkave Nut für die Aufnahme eines Profillaufdrahtes

2 der zweite Teil des äußeren Laufrings (Drahtbettes) 20 Gewindebohrungen zur Aufnahme von Einstell- bzw.

Verbindungselementen
22 eine ringförmige Nut wie bei 12

3 der innere Laufring

30 Bohrungen zur Aufnahme von Verbindungselementen

31 die Auflagefläche für die Last

32 eine ringförmige Nut wie bei 12 und 22 (Drahtbett)

k die Kugeln der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis U1 der Käfig für diese Kugeln

5 Profillaufdrähte des Doppellagers der Figuren 1 und 2

52 die Außenkontur der Profillaufdrähte 5

53 der Schwingungsradius der inneren Kontur der Profil- 5h laufdrahte 5

55 zwei Lastmittelpunkte des Vierpunkt lagers der Profillaufdrähte 5

6 der innere Profillaufdraht

62 die Außenkontur des Profillaufdrahtes 6

63 Teil der inneren Kontur des Profillaufdrahftes 6 6k Teil der inneren Kontur des Profillaufdrahtes 6 65 die zwei inneren Lastmittelpunkte des Vierpunktlagers

7 die vier Prodillaufdrähte der beiden Laufringteile

1 1_t 2 nach Fig. 3

I 72 die Außenkontur der Profillaufdrähte 7

i 73 die konkav verlaufende Ringnut der Profillaufdrähte

$ 8 vier Profillaufdrähte für ein Kugelkreuzlager

I 82 die Außenkontur der Profillaufdrähte 8

ϊ 83 die Innenkontur der Profillaufdrähte 8

9 Kugelscheiben

90 die gekreuzten Kugelscheiben

91 Käfig für ein Kugel-Kreuzlager

92 Planflächen der Kugeln 9 als Anlage gegen den Käfig

Claims

Werner Jacob, Briandring 29, 6GÖO. tfrankf Ur.U. .70 *..*

eAnsprüche

1. Ringförmiges Profildrahtlager, bestehend aus Je einem inneren und äußeren Laufring, aus Profillaufdrähten und Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Roll— körper des Lagers aus Kugeln (4, 9) bestehen und daß die Kugeln (4, 9) zwischen den Profi11aufdrahten (5 bis 8) so angeordnet und die Profi11aufdrähte (3 bis 8) so ausgebildet sind, daß die aus unterschiedlichen Richtungen in unterschiedlicher Stärke auf das Profildrahtlager einwirkenden Kräfte über die Wälzreibung verlaufen.

2. Ringi'örmiges Profildrahtlager nach Anspruch 1 f dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (k) als volle Kugeln

f ausgebildet sind und mindestens ein Teil (6) der Pro

fillaufdrähte in gewissen Grenzen torsionsweich ist.

3. Ringförmiges Profildrahtlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kreuzkugellager der Art, daß jede der Kugeln (9, 90) an jeweils zwei einander gegenüberliegenden Stellen (91) abgeflacht sind, daß ein Teil der Kugeln (9) gegenüber den anderen (90) um

90° verdreht angeordnet ist und daß für jede dieser Kugeln (9t 90) jeweils zwei einander gegenüberliegende Profillaufdrahte ^8) angeordnet sind.

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h» Ringförmiges Profildrahtlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei in der Funktionslage des Lagers übereinanderliegenden Kugelreihen (k) besteht.

5. Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeicbiiet, daß der Auflenlaufring (i) zvraiteilig ist und jedes dieser Teile (1, 2) je einen Profillaufdraht (5, 7» 8) aufweist.

6. Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, h und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Profillaufdrähte (5) übereinander angeordnet sind.

7. Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillaufdrähte (5 bis 8) mit bis zu etwa 45 # des Umfanges der Kugeln (k, 9) in Kontakt stehen.

8. Ringförmiges Profildrahtlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstellen (53, 5¹M 83) zwischen den Kugeln (k, 9) und den Profillaufdrähten-(5 bis 8) jeweils ein Vierpunktlager ergeben.

9. Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da3 die Profillaufdrähte lcugelseitig konkave Nuten (55t 65, 75, 85) aufweisen und an ihrer Laufringseite konvex (52, 62, 72, 82) gestaltet sind.

10, Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 t dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (h, 9) durch Käfige (k1, 91) auf Abstand und diese Käfige selbst wMlzlagergeführt sind.

11* Ringförmiges Profildrahtlager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

um t%.u s b CLuu yc j f uex Biutuiuei uouauiiuai nsu luiui j.av.iisu der Laufringe (i-2 bzw. 3) größer als 1 mm ist und ca. 10 mm beträgt.