DE1056433B - Lager mit duennwandigen Laufringen, insbesondere Nadellager, mit balliger Laufbahn - Google Patents

Description

• Lager mit dünnwandigen Laufringen, insbesondere Nadellager, mit balliger Laufbahn Die Anwendung von Nadellab rn wie auch anderer Wälzlager mit langen zylindrischen Wälzkörpern ist vielfach bedenklich, weil praktisch in allen Anwendungsfällen mit einer geringen Durchbiegung der Wellen und damit nicht fluchtenden Lage der Innen-Laufbahn zur Außenlaufbahn gerechnet werden muß. Auf Grund der Länge der Wälzkörper und der meist auch von solchen, Wälzlagern geförderten großen Tragfähigkeit treten erhebliche Kantenbelastungen für die Lagerlaufbahnen und Wälzkörper auf. Dies führt, trotz ausreichender Dimensionierung solcher Lager, häufig zur frühzeitigen Zerstörung.
• Bekanntlich sind vielfach schwenkbare Lager und elastische Gehäuse in solchen Fällen angewandt worden. Diesen haften jedoch erhebliche Mängel an, indem einerseits ein Teil der Genauigkeit des Lagers dadurch verlorengeht, andererseits zusätzlicher radialer Raum benötigt wird, der zurVergrößerung der Lagerstellen zwingt. Darüber hinaus ergeben sich höhere Herstellkosten.
• Es werden für nicht fluchtende Lagerstellen auch Pend'elro.llen- oder Pendelkugellager eingesetzt.
• Bei Verwendung von längeren Wälzkörpern werden vielfach die Laufbahnen oder die Wälzkörper ballig geschliffen. Diese Schleifoperation erfordert jedoch erheblichen Aufwand und führt darüber hinaus nicht immer zu der notwendigen. Symmetrie und Genauigkeit, wenn es, sich um breite Lagerstellen mit langen Rollkörpern handelt.
• Um die an den Enden von Wälzkörpern mit ihrer Laufbahn auftretenden höheren spezifischen Belastungen zu vermindern, ist es bereits bekannt, die zylindrischen Laufbahnen im Bereich der Berührung mit den Wälzkörperkanten elastisch nachgiebig zu gestalten, z. B. indem im Bereich der Laufbahnkanten unterhalb derselben Materialaussparungen vorgesehen sind, während der Laufring sowohl in der Mitte als auch an den Enden auf der Welle eine Sitzfläche hat. Eine elastische Wirkung durch Aussparungen an der Innenfläche eines Laufringes an den Stellen, an welchen die Enden der Wälzkörper an der Außenfläche die Laufbahn berühren, ist aber nur dann gegeben, wenn die Wandstärke hinreichend gering ist. Größere Wandstärken ergeben so hohe Widerstände gegen die örtlichen Pressungen, daß damit die gewünschte Wirkung der Verminderung der Pressungen an den Enden der Wälzkörper überhaupt nicht erzielt ist.
• Es ist weiterhin bekannt, zur Erzielung einer ball.igen Laufbahn eines. Innenringes einen zylindrischen Ring gleicher Wandstärke im mittleren Teil derart ballig aufzuweiten, daß am äußeren Mantel des -Zylinders eine vorwiegend ballige Laufbahn und auf Grund der gleichen Wandstärke des Ringes im inneren Teil beim Aufziehen des Ringes an der gleichen Stelle ein Hohlraum- zwischen Welle und .Innenfläche des Ringes gebildet ist. -Daraus. ergibt sich der Nachteil, daß die Elastizität des Ringes in der Mitte der Laufbahn am größten ist;- wodurch sich die Laufbahn in der Mitte zuerst .durchbiegt, so daß bei Belastung sogar verstärkte Kantenpressungen auftreten.-Das bekannte Ziel der leicht bälligen Form, wenigstens einer Laufbahn,-- wird erfindungsgemäß besonders einfach dadurch erreicht, daß zumindest einer der Laufringe eines Lagers, -insbesondere Nadellagers, durch größeres Sitzübermaß mit dem Gegenstück, d. h. der Welle oder der Gehäusebohrung in seinem mittleren Teil eine größere Pressung erhält und dadurch auf der Seite der Wälzkörper ballig wird. Das größere Sitzübermaß -im .mittleren Teil eines Laufringes kann entweder durch die Gestalt der Sitzfläche am Laufring selbst oder- durch die Gestalt der Sitzfläche im Gehäuse oder _aufder Welle erzeugt werden. Dies kann z.. B. praktisch dadurch geschehen,-daß der Manteldurchmesser-eines Außenringes in der Mitte größer gehalten ,wird als an den Enden. - Bei der Herstellung solcher Ringe wird z. B. so verfahren, daß der Durchmesser an 'beiden Enden beim Drehen kleiner gehalten wixd"im-mittleren Teil .etwa auf drei Viertel seiner Länge größer und mit dem notwendigen Aufmaß für dass Schleifen. Der größere Manteldurchmesser wird-auf-das gewünschte Maß ge; schliffen, während die Endteile von der Schleifscheibe nicht erfaßt werden, da sie einen kleineren Durchmesser haben als der fertiggeschliffene mittlere Teil. In analoger Weise kann für den Innendurchmesser eines Innenlaufringes verfahren werden, indem die Bohrung des Innenringes in ihrem mittleren Teil kleiner gehalten ist als an den Enden. Auch hier können die Enden z. B. vor dem Schleifen größer gedreht sein. als das. Endmaß, welches beim Schleifen für die Bohrung im mittleren Teil zu erreichen ist. Die Form des Außenringmantels kann in einfacher Weise auch durch Einstichs,chleifen erzeugt werden.
• Um auch den gleichen Erfolg mit glatten zylindrischen Laufringen zu erzielen, wird in analoger Weise die Welle mit größerem Durchmesser im mittleren Teil der Sitzfläche des Innenringes oder das Gehäuse mit kleinerem Durchmesser im mittleren Teil der Sitzfläche des Außenlaufringes gefertigt.
• Die Breite des Ringteiles mit größerem Sitzübermaß richtet sich nach der gewünschten Balligkeit und ist abhängig von der Breite und der Wandstärke des Ringes. Zweckmäßigerweise wird die Balligkeit nicht zu stark gestaltet, um keinen unnötigen Verlust an tragfähiger Länge zu erhalten. Zumindest kann daher, ohne die Tragfähigkeit eines Wälzlagers ungünstig zu beeinflussen, der Bereich des größeren Sitzübermaßes mit dem Gegenstück etwas schmaler als die Länge der Wälzlager gehalten sein.
• Die erzielte Balligkeit ist, wie schon hervorgehoben, von der Breite des Laufringes, von der Breite der Fläche mit Sitzübermaß, insgesamt also von den geometrischen Formen abhängig. Darüber hinaus wird, wie bei allen Preßsitzen, die erzielte Balligkeit auch durch die mikrogeometrische Form der Sitzflächen und den Werkstoff beeinflußt. Praktische Messungen haben z. B. ergeben, daß bei einem Sitzübermaß von 0,06 mm eine Balligkeit von etwa 0,04 mm bei einem Laufbahndurchmesser von 42 mm erzielt werden kann. Bei einem Innenring mit 47 mm Laufbahndurchmesser und 30 mm Breite konnte bei einem Sitzübermaß von etwa 0,03 mm eine Balligkeit von etwa 0,015 mm auf die Gesamtbreite erzielt werden. Die genaue Form der Innen- oder Außenlaufbahn ist von den Werkstoffeigenschaften abhängig.
• Bei Anwendung von Preßverbindungen von Innenlaufringen auf Hohlwellen besteht bei der üblichen zylindrischen Form von Innen- und Außenmantel des Laufringes die Gefahr, daß die Laufbahn des Innen= ringes nach dem Aufpressen auf die Hohlwelle konkav durchgewölbt wird. Dies führt selbst bei fluchtenden Lagern zu Kantenpressungen. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Sitzübermaße kann dies ausgeglichen und, wie vorher dargelegt, sogar eine konvexe Laufbahn erzielt werden.
• Einzelheiten der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen äußeren Laufring für Nadellager mit abgesetztem Manteldurchmesser vor dem Einpressen in die Gehäusebohrung, Fig. 2 einen inneren Laufring mit abgesetzter Bohrung vor dem Aufpressen auf die Welle, Fig.3 den Laufring nach Fig.2 auf eine zylindrische Welle mit Preßsitz aufgezogen, Fig. 4 eine andere Form der Bohrung eines Innenringes entsprechend Fig. 2, Fig. 5 eine abgesetzte Bohrung eines Gehäuses mit dazugehörigem Nadellageraußenring vor dessen Einpressen in die Gehäusebohrung, Fig. 6 eine abgesetzte Welle mit dazugehörigem Innenring vor dessen Aufpressen auf die Welle, Fig.7 im vergrößerten Maßstab die Form einer Balligen Laufbahn am Außenring, Fig. 8 ebenfalls im vergrößerten Maßstab die Form der Balligen Laufbahn, am Innenring.
• In Fig. 1 ist der äußere Laufring 1 an seinem äußeren Mantel 2 mit einem Absatz 3 mit größerem Durchmesser gestaltet als an seinen Enden 4. Durch die Borde 5, welche an den Seiten des Laufringes angebracht sind, wird die Wirkung des Sitzübermaßes in der Mitte noch verstärkt, da sie der Einschnürung des Laufringes durch das Sitzübermaß einen größeren Widerstand entgegensetzen als der dünnwandige, zwischen den Borden liegende Ringteil.
• Der Innenring 6 in Fig. 2 hat in seiner Bohrung einen Absatz 7 mit kleinerem Durchmesser, welcher, wie in Fig. 3 gezeigt, auf eine zylindrische Welle 8 aufgepreßt, bei entsprechendem Übermaß dem Mantel 9 des Ringes die ballige Form gibt.
• Das Sitzübermaß kann nun über die gesamte Breite des Absatzes 3 bzw. 7 gleichmäßig sein, es kann aber, wie in Fig. 4 gezeigt, auch durch die Form der Sitzfläche 10 zusätzlich zur Unterstützung der bälligen Form unterschiedlich gestaltet sein.
• Die ballige Form einer Laufbahn wird auch dann erzielt, wenn im Gehäuse Vorkehrungen für ein stärkeres Sitzübermaß in der Mitte des Laufringes getroffen sind. So kann z. B., wie Fig. 5 zeigt, die Gehäusebohrung 11 mit einem Absatz 12 mit kleinerem Durchmesser versehen werden, in die das glatt zylindrische Nadellager 13 eingepreßt wird. Analog kann für den Innenring 14 die Welle 15, wie Fig. 6 zeigt, mit einem Ansatz versehen sein.
• Beim Befestigen der Ringe mit dem entsprechenden Sitzübermaß entsteht die im vergrößerten Maßstab in Fig. 7 gezeigte baliige Innenlaufbahn 16 für den Außenring nach Fig. 1 oder 5 bzw. die in Fig. 8 gezeigte ballige Außenlaufbahn 17 für den Innenring nach Fig. 2, 4 oder 6.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lager mit dünnwandigen Laufringen, insbesondere Nadellager, mit balliger Laufbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Balligkeit durch größeres Sitzübermaß mit dem Gegenstück (Welle oder Gehäusebohrung) im mittleren -Ringteil zumindest eines Laufringes erzielt ist.
2. 2. Lager mit dünnwandigen Laufringen nacht Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Laufring (1) in seiner Mitte (3) einen größeren Manteldurchmesser hat als an den Enden (4) und in eine Gehäusebohrung mit kleinerem Durchmesser als der größte in der Mitte liegende Manteldurchmesser eingepreßt ist (Fig. 1).
3. 3. Lager mit dünnwandigen Laufringen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Bohrung (7) des Innenringes (6) in seinem mittleren Teil kleiner ist als an den Enden und daß dieser Ring auf eine Welle aufgepreßt ist, welche einen größeren Durchmesser besitzt als der mittlere Teil der Bohrung des Innenringes (Fig. 2, 3, 4).
4. 4. Lager mit dünnwandigen Laufringen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzübermaß in der Mitte zumindest eines Laufringes durch entsprechende Gestaltung (12 bzw. 15) des Gegenstückes erzielt ist (Fig. 5, 6).
5. 5. Lager mit dünnwandigen Laufringen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des größeren Sitzübermaßes mit dem Gegenstück schmaler ist als die Länge der Wälzkörper.
6. 6. Lager mit dünnwandigen Laufringen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das größere Sitzübermaß mit dem Gegenstück nach der Mitte (10) des Laufringes zu allmählich zunimmt (Fig. 4). In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 225 839; französische Patentschrift Nr. 1115 473.