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Nadellager
Es ist bekannt, bei Lagern durch die den Laufbahnen gegebene Form einen Ausgleich der Kräfte zu erzielen, denen jeder Wälzkörper des Lagers unterworfen ist, so dass nach Möglichkeit eine richtige Lage aller Wälzkörper gewährleistet wird, die parallel zu der allgemeinen Achse des Lagers bleiben sollen.
Ein Vorschlag dieser Art ist der deutschen Patentschrift Nr. 458675 zu entnehmen, die sich auf ein Rollenlager bezieht, dessen zylindrische Wälzkörper auf einer im Querschnitt gegen die Wälzkörper konvexen äusseren Laufbahn rollen und durch fixe Anschläge des inneren Lagerringes sowie durch axial verschwenkbare, mit dem äusseren Lagerring eine konstruktive Einheit bildende Schulterringe bei einer Verschwenkung des Lagers in ihrer Laufrichtung geführt werden. Ein ähnlicher Konstruktionsgedanke hat auch bereits bei einem Nadellager Anwendung gefunden.
Ein solches Lager weist den Nachteil auf, dass sich die Nadeln mit ihren Enden an den Schulterringen vorbeibewegen, wobei die Nadelenden wie Schneidrädchen wirken und, insbesondere bei einer gewissen einseitigen Schubbeanspruchung des Lagers, die Schulterringe ausweiten, wodurch das Lager unbrauchbar wird. Ähnliches gilt für einen andern, ein Nadellager betreffenden Vorschlag, bei dem die Nadeln in einer rechtwinkeligen Nut des äusseren Lagerringes laufen und darin durch die gegen die Nadeln im Querschnitt konvex ausgebildete Laufbahn des inneren Lagerringes festgehalten werden.
Aus Herstellungsgründen oder zur Anbringung von zusätzlichen Teilen zur Trennung einer jeden Nadel von den Nachbarnadeln oder zur Vereinigung von mehreren Nadeln zu einer Gruppe und zur Trennung einer Gruppe von der Nachbargruppe in einem üblichen Nadellager oder zur Erleichterung der Handhabung oder aus andern Gründen kann es jedoch zweckmässig sein, in Berührung mit den Enden der Nadeln ste- hende seitliche Anschläge vorzusehen, deren Härte kleiner als die der Wälzkörper und ihrer Laufbahnen ist.
Eine derartige Lösung kann in gewissen Fällen zweckmässig sein, vorausgesetzt, dass die Nadeln nicht solchen Kräften ausgesetzt sind, dass bei einer leichten Schrägstellung ein bedeutender Axialdruck an den Enden der Nadeln und ihren axialen Anschlägen auftreten kann. In einem solchen Falle weisen die Anschläge keine genügende Härte auf, um den auftretenden Kräften Widerstand zu leisten.
Gegenstand der Erfindung ist ein Nadellager, das die geschilderten Nachteile der vorbekannten Lager dieser Art vermeidet und sich deshalb durch eine bedeutend verbesserte Lebensdauer auszeichnet. Das erfindungsgemässe Nadellager kennzeichnet sich durch einen in der Wälzrichtung beweglichen, von den Nadeln unabhängigen und aus einem Material von geringerer Härte als diese bestehenden, seitlichen Anschlag für die Nadeln mindestens auf einer Seite derselben und eine gegen die Nadeln konvex gekrümmte Laufbahn. Auf diese Weise gelingt es, die bisher nicht richtig erklärbaren Zerstörungserscheinungen der meisten : stark beanspruchten Nadellager zwischen den Enden der Nadeln und den weniger harten axialen Anschlägen vollständig zu vermeiden.
Erst jetzt verschwindet durch die Ausbildung wenigstens einer Laufbahn mit einer gegen die Nadeln konvexen Krümmung dieser Nachteil, d. h. es erfolgt eine Verteilung der Belastungen, die auf die beweglichen Elemente des Wälzlagers einwirken, derart, dass ein solches Lager in vielen Fällen überhaupt erst verwendbar wird und somit auch in der Hand des Konstrukteurs zu einem neuen nützlichen Konstruktionselement wird. Das erfindungsgemässe Nadellager kann zu konstruktiven Lösungen herangezogen werden in Fällen, in denen man aus räumlichen Gründen und weil man an
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die Verwendung bestimmter Materialien gebunden war, die vorbekannten Nadellager nicht mehr in Betracht ziehen konnte, da es viel höhere Belastungen aufzunehmen in der Lage ist.
Durch die bei dem erfindungsgemässen Lager erzielte Verbesserung ist man somit nunmehr in der Lage, ein Nadellager auch dort anzuwenden, wo dies früher nicht möglich war.
Bei dem erfindungsgemässen Nadellager liegen wegen der gekrümmten Ausbildung der Laufbahn u. zw. entweder der inneren oder der äusseren oder beider die Berührungspunkte zwischen den Laufbahnen und der zylindrischen Oberfläche der Nadeln während des normalen Arbeitens stets in der Nähe des mittleren Abschnitts der Nadeloberfläche, so dass nicht bereits bei der geringsten Verschwenkung der Welle gegenüber der Bohrung des Lagers, wie sie üblicherweise bei Biegebeanspruchungen der Welle, Ausrich- mngs-und Bearbeitungsfehlern auftritt, die Berührungspunkte der Laufbahnen an ein Ende der Nadeln verlagert werden können, wie dies vorkommt, wenn die beiden Laufbahnen zylindrisch sind.
Die Nadeln können daher, selbst wenn sie mit einem mehr oder weniger grossen Spiel in einem zur Verbesserung ihrer Führung bestimmten Käfig gehalten werden, keine Neigung zur Ausübung eines Axialdruckes zeigen und daher nicht früher oder später die Flächen ihrer seitlichen Anschläge zerstören.
Es ist besonders bei der Verwendung von Nade1käfigen.. in welche die Nadeln unvermeidlich mit einem geringen Spiel eingesetzt sind, das infolge der Abnutzung noch zunimmt, zweckmässig, ein richti-
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krümmt ausgebildet ist M. zw. für den hier interessierenden Fall, bei dem dieser Käfig, von dem gewisse Teile zum axialen Anschlag der Nadeln dienen, nicht aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen Härte
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dann Kräften ausgesetzt ist, die mit seiner Festigkeit unvereinbar sind.
Bekanntlich bleiben, falls die seitlichen Anschläge zur axialen Abstützung, die eine geringere Härte besitzen, sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen wie der Nadelkranz, die Berührungspunkte zwischen den Enden einer jeden Nadel und dem Anschlag praktisch an der gleichen Stelle, so dass bei der Verwendung von zylindrischen Laufbahnen mit geradlinigen Erzeugenden die Nadeln ihren Druck stets an der gleichen Stelle der Anschläge ausüben und diese aushöhlen und zerstören, so dass sich im Betrieb unzulässige Abnutzungen ergeben, welche die mögliche Lebensdauer des Lagers verringern. Die Verringerung der Lebensdauer wird noch, falls die Anschläge aus Metall sind, durch die von der Abnutzung herrührenden Späne verstärkt. so dass das Lager schon nach verhältnismässig kurzer Zeit zerstört ist.
Wenn erfindungsgemäss bei einem Nadellager mit axialen Anschlägen geringerer Härte, beidemdse Anschläge mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Nadelkranz umlaufen, wenigstens eine Laufbahn konvex ausgebildet ist, so wird dieser Nachteil weitgehend vermieden, und das so ausgebildete Lager kann selbst bei erheblich höherer Belastung und Geschwindigkeit benutzt werden als die vorbekannten Nadellager.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Krümmungshalbmesser der Laufbahn wenigstens gleich dem Tausendfachen des zwölften Teiles der Länge einer Nadel gewählt.
Es kann zweckmässig sein, die Nadeln nicht in der üblichen zylindrischen Form sondern spindelförmig auszubilden. Die spindelförmige Ausbildung der Wälzkörper ist bei Rollenlagern bereits bekannt. Hievon unabhängig kann die Form der Enden der Nadeln ganz beliebig gewählt sein. So können diese Enden gewölbt oder kugelkappenförmig abgerundet sein. Sie können auch eine ebene Fläche zur axialen Abstützung oder eine beliebige andere von den Konstruktionsbedingungen des besonderen Einzelfalles abhängige Form aufweisen.
Für gewöhnlich wird man alle axialen Anschläge der Nadeln an einem einstückig ausgebildeten Käfig zur Aufnahme der Nadeln vorsehen. Die Verwendung von Käfigen bei Wälzlagern ist an sich bekannt.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Lager kommt dem Vorschlag einen Käfig zu verwenden jedoch besondere Bedeutung zu. Durch die Verwendung eines einstückigen Käfigs wird die praktische Ausführung des erfindungsgemässen Lagers ganz besonders vereinfacht.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert : Fig. 1 zeigt einen Teil eines vorbekannten Wälzlagers mit axialer Abstützung der Nadelenden im Schnitt, wobei sich der innere Laufring in seiner normalen Stellung befindet. Fig. 2 zeigt das gleiche Lager in derselben Darstellung bei einer Winkelabweichung des inneren Laufringes gegenüber dem äusseren Laufring. Fig. 3 zeigt ein dem Lager der Jag. l und 2 ähnliches jedoch erfindungsgemäss ausgebildetes Lager, wobei sich der innere Laufring mit konvexer Laufbahn in seiner normalen Stellung befindet. Fig. 4 zeigt das Lager der Fig. 3, wobei der innere Laufring gegenüber dem äusseren Laufring verschwenkt ist.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Lagers mit dem inneren Laufring in Normalstellung, bei dem sowohl die innere als auch die äussere Laufbahn gegen die Nadeln konvex gekrümmt ist. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Lagers mit konvex gekrümmter innerer Laufbahn und
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spindelförmigen Nadeln. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform mit gegen die Nadeln konvex gekrümmter innerer und äusserer Laufbahn und spindelförmigen Nadeln. Fig. 8 und 9 zeigen einen Teil eines Käfigs eines erfindungsgemässen Lagers in zwei verschiedenen Ansichten.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten vorbekannten Nadellager bezeichnet 1 den inneren Laufring, 2 den äusseren Laufring, 3 die Nadeln, die in der hier gewählten Darstellung abgerundete Enden haben, und 4 die axialen Anschläge dieser Nadeln, die aus einem Werkstoff mit geringerer Härte als die Nadeln hergestellt sind. Dieses Lager weist die beiden zylindrischen Laufbahnen mit geradlinigen Erzeugenden auf. In Fig. 2 ist die Winkelabweichung durch den Winkel w veranschaulicht.
Das in Fig. 3 und 4 dargestellte erfindungsgemässe Lager lässt wegen der gleichartigen Darstellungsweise die Vorteile der Erfindung gegenüber dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Lager erkennen. In Fig. 2 liegt der Berührungspunkt 5 zwischen der inneren Laufbahn 1 und der Nadel 3 an einem Ende dieser Nadel, wogegen in Fig. 3 eine Berührungszone 5 zwischen der Nadel 3 und der inneren Laufbahn vorhanden ist, die in der Nähe des mittleren Abschnittes der Nadel liegt.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Lager ist die äussere Laufbahn 2 und die innere Laufbahn 1 im Querschnitt konvex gekrümmt. Es weisen ferner die Nadeln 3 abgeflachte Enden auf, die mit axialen An-
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In Fig. 8 sind die Ausnehmungen im Käfig zur Aufnahme der Nadeln 3 mit 6 bezeichnet. Wie Fig. 9 zeigt, stehen die Nadeln 3 mit den Flächen 7 des Käfigs in Berührung. Der Käfig wird im allgemeinen aus einem weichen Blech, einer beliebigen Legierung oder einem nicht metallischen Werkstoff hergestellt so dass die Anschläge eine geringere Härte als die Nadeln aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Nadellager, gekennzeichnet durch einen in der Wälzrichtung beweglichen, von den Nadeln unabhängigen und aus einem Material von geringerer Härte als diese bestehenden, seitlichen Anschlag. für die Nadeln mindestens auf einerseite derselben und eine gegen die Nadeln konvex gekrümmte Laufbahn.