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Vereinigtes Radialnadel- und Schrägkugellager Nadellager finden in
vielen Fällen Anwendung, um einen ihrer wichtigsten Vorteile, nämlich ihre kleinen
radialen Abmessungen, ausnutzen zu können. Häufig müssen nun aber auch die axialen
Kräfte außerhalb des Lagers ausgenommen werden.
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Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, mit einem Radialnadellager
ein Axialwälzlager zu kombinieren. Bisherige derartige Vorschläge befriedigen aber
nicht, da sie zu einer Vergrößerung des Lagerdurchmessers führen und häufig zusätzliche
Bauteile bedingen.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einem Rollenlager Kugeln zuzuordnen
derart, daß die Rollen und die Kugeln gemeinsame Laufringe haben- und durch Scheiben.
voneinander getrennt sind. Abgesehen davon, daß die Beanspruchung der Rollen eines
Rollenlagers wesentlich von der Beanspruchung . der Nadeln eines Nadellagers abweicht,
weisen die bekannten Lager eine Reihe von Mängeln auf. Da diese Lager keine Käfige
zur Aufnahme der Wälzkörper besitzen, unterliegen die Rollen außerordentlich starken
Schubkräften, die sich auf die trennenden Scheiben auswirken. Es müssen daher die
Scheiben entweder auf einem der Laufringe Festsitz haben oder unmittelbar mit ihm
verbunden. sein.
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Sind diese Scheiben mit einem der Laufringe fest verbunden, und laufen
die Rollen bei Schrägstellung und axialer Belastung gegen sie an, dann erwärmen
sie sich, und ihr Sitz verschlechtert sich mit zunehmender Laufzeit. Die Scheiben
fallen
daher nach kurzer Laufzeit aus, so daß das Lager unbrauchbar
wird.
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Wenn die Scheiben dagegen lose zwischen die Kugeln und die zylindrischen
Wälzkörper eingelegt sind, dann werden sie sieh bei axialer Beanspruchung der Rollen
schief stellen, gegen die Kugeln drücken und damit den Lauf des Lagers stören.
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Hier abzuhelfen, ist Zweck der Erfindung, die bei einem vereinigten
Radialnadel- und Schrägkugellager mit nebeneinander auf einem gemeinsamen Lagerring
laufenden .Nadeln und Kugeln in der Kombination besteht, daß die Nadellaufbahnen
sowohl des äußeren als auch des inneren Lagerringes in die ebenfalls unmittelbar
in diese Ringe eingearbeiteten Kugellaufbahnen übergehen und daß zumindest die einer
gemeinsamen Reihe angehörenden Wälzkörper in einem Käfig geführt sind.
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Das zuvor erwähnte bekannte Läger, bei dem sowohl Rollen als auch
Kugeln vorgesehen sind, zeigt.bei oberflächlicher Betrachtung eine starke Ähnlichkeit
mit dem einen Kombinationsmerkmal der Erfindung, nämlich dem Übergang sowohl des
äußeren als auch des inneren Lagerringes in die ebenfalls unmittelbar in diesen
Ring eingearbeiteten Kugellaufbahnen. Bei dem bekannten Lager sind Scheiben vorgesehen,
welche die Nadeln beidseitig abgrenzen. Wie zuvor erwähnt worden ist, steht jedoch
nicht fest, ob die Scheiben lose im Lager eingebaut oder fest z. B. mit einem Laufring
verbunden sind. Wenn Schubkräfte aufgenommen werden sollen, dann müssen die Scheiben
fest eingebaut werden. Ist das Lager aber in dieser Weise aufgebaut, dann können
die Rollenlaufbahnen nicht, wie es nach dem einen Erfindungsmerkmal erforderlich
ist, ineinander übergehen. Im übrigen ist das weitere Merkmal der Erfindung, wonach
zumindest die einer gemeinsamen Reihe angehörenden Wälzkörper in einen Käfig geführt
werden, bei dem bekannten Lager nicht vorhanden.
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Bei dem Lager gemäß der Erfindung bilden also die Laufbahnen der Kugeln
gewissermaßen nur die Fortsetzung der Nadellaufbahnen unter entsprechender Gestaltung.
Es sind daher die Lagerringe im Anschluß an die Nadellaufbahnen zur Bildung der
Kugellaufbahnen - der eine nach innen, der andere nach außen - schulterartig abgesetzt.
Dabei ist die Absetzung für die Kugeln kreisförmig vorgesehen.
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Ein solcherart ausgebildetes Lager erbringt den Vorzug, daß die Nadeln
und die Kugeln einwandfrei geführt sind, und daß sowohl den Kugeln als auch den
Nadeln grundsätzlich nur solche Kräfte zugewiesen werden, die sie übertragen können.
Es übernehmen demzufolge die Nadeln die auftretenden radialen Kräfte und die Kugeln
die entstehenden axialen Kräfte. Deshalb-lassen sich die Kugeln einerseits und die
Nadeln andererseits in ihrer Bemessung den zu übertragenden Kräften anpassen, so
daß ihr Verschleiß auf ein Kleinstmäß herabgesetzt wird.
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Die Entlastung der Kugeln von den Radial drücken wird insbesondere
dann erreicht, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das -radiale Spiel
für die Nadeln kleiner gehalten wird als für die Kugeln. Das geringe Lagerspiel
läßt sich deswegen verwirklichen, weil die Nadeln mit Sicherheit achsparallel geführt
werden und somit einwandfrei abrollen können. ' Je nach Verwendungszweck kann es
vorteilhaft sein, den Käfig ein- oder zweiteilig zu gestalten. Ist sowohl für die
Kugeln als auch für die Nadeln ein eigener Käfig vorgesehen, dann ergibt sich der
Vorteil, daß, da die- Gleitgeschwindigkeit der Käfige gegeneinander außerordentlich
gering ist, praktisch ein Verschleiß.. sowie unerwünschte Wärmeentwicklung selbst
bei stirnseitigem Schub des Käfigs nicht eintreten.
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Es bietet dieses Lager sowohl in der Herstellung als auch in der Montage,
nicht zuletzt aber auch was seinen Anwendungsbereich anlangt, bedeutsame Vorteile.
Da, wie zuvor erwähnt, die Nadellaufbahnen und die Kugellaufbahnen ineinander übergehen,
so erfolgt die Aufnahme aller auftretenden Kraftkomponenten durch den äußeren und
durch den inneren Lagerring. Zusätzliche Bauelemente zur Aufnahme solcher Komponenten
sind entbehrlich. Die Laufbahnendurchmesser können so gewählt sein, daß die Umfangsgeschwindigkeiten
möglichst günstig zueinander abgestimmt sind.
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Durch die Einlagerung der Nadeln und der Kugeln in einen gemeinsamen
Käfig oder in zwei getrennte Käfige wird der Lagerzusammenbau erheblich vereinfacht.
Es macht sich der Vorteil geltend, daß keine losen Nadeln oder Kugeln einzeln eingebracht
werden müssen. Die Halterung der Nadeln und der Kugeln in ihrem Käfig kann in jeder
geeigneten Weise erfolgen. Es bilden auf jeden Fall dann die Nadeln und die Kugeln
mit dem äußeren oder mit dem inneren Laufring eine Baueinheit.
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Neben diesen Vorteilen bringt die Erfindung aber auch den wichtigen
Fortschritt, daß das Lager den Einbau einer Welle mit verhältnismäßig großem einstellbarem
axialem Spiel ermöglicht und trotzdem die auftretenden Axialkräfte einwandfrei aufnimmt.
Werden Lager gemäß der Erfindung paarweise angewendet, so ist die Aufnahme von Axialkräften
in beiden Richtungen möglich, selbst dann, wenn es erforderlich ist, der Welle ein
axiales Spiel zu geben. Dieses Spiel kann in der Konstruktion natürlich mit den
notwendigen Sicherungen für die Ausdehnung der Konstruktionselemente durch Distanzscheiben
fixiert werden, ohne -daß dadurch eine Beeinträchtigung in der radialen Führung
der Wolle mitsamt den Nadeln entsteht. Damit steht der Vorzug in Verbindung, daß
die Anstellung in axialer Richtung nicht wie bei anderen Lagern von der Geschicklichkeit
des. Monteurs abhängt. Es `können Innen- und Außenring mit allen notwendigen S.ieherungen
gegen Bearbeitungsungenauigkeiten mit fesbem Sitz auf der Welle und im Gehäuse fixiert
werden. Den axialen Ausgleich nimmt in, Jedem Falle die zylindrische Laufbahn des
Nadellagers auf.
Es kommen die fertigungstechnischen Vorteile hinzu,
die darin liegen, daß der Innen- und Außenring je ein einfaches. Drehteil mit geringer
Zerspannungsarbeit ist. Durch gleichzeitiges Schleifen der Kugel- und der Nadellaufbahnen
ist das schlagfreie Zusammenarbeiten dieser Bahnen unmittelbar . erreichbar. Der-
Käfig für die Nadeln und für die Kugeln kann aus einem gemeinsamen Rohrstück herausgearbeitet
werden.
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Weitere- Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in -der nachstehenden
Beschreibung der Zeichnung erläutert, welche die Erfindung beispielsweisse veranschaulicht.
Es zeigt Fig. I einen Schnitt durch ein Lager mit gemeinsamem Käfig für die Nadeln
und die Kugeln, Fig. 2 den gleichen Schnitt durch ein Lager mit getrenntem Käfig
für die Nadeln und die Kugeln, Fig. 3 die paarweise Anwendung zwier Lager' auf einer
gemeinsamen Welle.
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In den äußeren Lagerring a und den inneren Lagerring b sind in üblicher
Weise die Laufbahnen c und d für die Nadeln e eingearbeitet. Das so gegebene Nadellager
ist bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen mit einem Schrägkugellager .kombiniert.
Es gehen deshalb die Nadellaufbahnen c und d in die Kugellaufbahnen. f und f1 über,
die ebenfalls in die Lagerringe a und b eingarbeitet sind.
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Es ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. I der äußere Laufring durch
-entsprechende teilkreisförmige Absetzung mit einem Außenbund g und der ihm' zugehörige
Innenring b mit einer Innenschulter h versehen, während bei der Ausbildungsform
nach Fig. 2 der Außenring d eine Innenschulter i und der Innenring b einen Außenbund
k aufweisen.
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Beim Lager nach Fig. I sind die Nadeln e und die Kugeln l in einem
gemeinsamen. Käfig m geführt. Beim Lager gemäß Fig.2 dagegen besitzendie Nadeln
e einen eigenen Fensterkäfig n, während für die Kugeln l ein eigener Kammkäfig o
vorgesehen ist. In diesem Falle können, falls sich unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten
einstellen sollten, in der Trennfuge p die beiden Käfige etwas gegeneinander gleiten.
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Grundsätzlich wird, wie schon. oben erwähnt, durch die Wahl der Laufbahnendurchmesser
angestrebt, die Umfangsgeschwindigkeit des Käfigs in Abhängigkeit von den Nadeln
und dem Kugeln gleichzuhalten.
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Da bei einer radialen Belastung die Kugeln hinreichendes Spiel haben
und im Falle axialer Belastung die Nadeln praktisch frei liegen, so kann ein gewisses
Geleiten nicht zu Störungen führen.