DE1425952B2

DE1425952B2 - Achs- oder Wellenzapfen für eine entlang einem Rollweg bewegbare Lasttragvorrichtung

Info

Publication number: DE1425952B2
Application number: DE19641425952
Authority: DE
Inventors: Michel Courbevoie Orain (Frankreich)
Original assignee: Glaenzer Spicer S.A., Poissy, Seine Et Oise (Frankreich)
Priority date: 1963-10-02
Filing date: 1964-09-28
Publication date: 1970-06-04
Also published as: ES304429A1; AT254633B; DE1425952C3; DE1425952A1; FR1380557A; NL6411273A; US3321256A; GB1079759A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Achs- oder Wellen- Die französische Patentschrift 1 079 848 schlägt vor,

zapfen für eine entlang einem Rollweg bewegbare den Außenring eines Wälzlagers so zu verformen, daß

Vorrichtung zum Tragen einer gegenüber dem Zapfen eine mittels des Innenrings gelagerte Welle besser

im wesentlichen nicht umlaufenden, aus einer oder zentriert wird. Der Angriffspunkt einer radial die

mehreren im wesentlichen konstanten Richtungen 5 Welle belastenden Kraft ist dabei unberücksichtigt. Die

wirkenden Last, insbesondere für Nockenablaufrollen, dort vorgeschlagene Maßnahme dient der Verringe-

wobei der Zapfen oder ein auf diesem sitzender Lager- rung der Wälzkörperanzahl.

innenring die innere Abwälzbahn für Wälzkörper Gemäß der Erfindung kann der Achs- oder Wellenbildet, die einen äußeren, auf dem Rollweg abrollenden zapfen so ausgebildet sein, daß er einen im wesent-Laufring unmittelbar abstützen. io liehen elliptischen Querschnitt hat und mit der

Man weiß, daß beim Einwirken einer Last im wesent- kleineren Ellipsenquerschnittsachse parallel zu einer liehen radial auf ein aus Laufring, Wälzkörpern und in im wesentlichen konstanter Richtung auf den Zapfen bestehendes System die Übertragung der Last Zapfen einwirkenden Radialkraft angeordnet ist. Der vom Laufring auf den Zapfen tatsächlich nur auf sehr Zapfen kann jedoch auch durch elastische Verformung kleinen Oberflächenpartien der Wälzkörper bzw. der 15 die gewünschte Profilform erhalten. Er kann zu diesem zylindrischen Tragfläche des Zapfens erfolgt. Darüber Zweck rohrförmig ausgebildet und seine Wandstärke hinaus ist der Druck ungleich verteilt: er beträgt Null so bemessen sein, daß die unter der Wirkung einer voran den Enden des Berührungsbogens, nimmt jedoch gegebenen Last eintretende elastische Verformung in ein Maximum in der Geraden durch die belastende Radialrichtung ein dem Profil des sich ebenfalls Kraft an. Diese Druckkonzentration in der Last- 20 elastisch verformenden Laufringes geometrisch ähnrichtung läßt sich einerseits zurückführen auf das liches Profil ergibt. Genaue geometrische Ähnlichkeit Radialspiel zwischen Zapfen, Wälzkörpern und Boh- läßt sich dabei für eine ganz bestimmte Radialkraft rung des Laufringes, andererseits auf die elastische erreichen, während bei Abweichungen von dieser ent-Biegeverformung, welche der Ringkranz unter der sprechende Ähnlichkeitsabweichungen auftreten wer-Einwirkung der Belastung erfährt und welche die 25 den. Die letztgenannte Ausführungsform ist daher Tendenz hat, den Krümmungsradius der Bohrung ganz besonders geeignet für Nockenablaufrollen, weil dieses Ringes örtlich zu vergrößern. bei diesen Größe und Richtung der Radialkraft vor-

Man stellt also fest, daß der Beitrag der verschiedenen gegeben und konstant sind.

zur Lastübertragung dienenden Organe oder Teile Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme

davon ungleich ist und daß daraus Betriebsschwierig- 30 auf die Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigt

keiten resultieren, die ein vollständiges Ersetzen der F i g. 1 schematisch einen üblichen zylindrischen

Anordnung nötig machen können. Zapfen, auf den die radiale, auf den Laufring wirkende ;

Aufgabe der Erfindung ist es, die Belastungsvertei- Kraft P mit Hilfe von Wälzkörpern übertragen wird,

lung bei einer Lasttragvorrichtung, bei der die Richtung F i g. 2 schematisch die Lastverteilung auf einen ι

der Belastung konstant und bekannt ist, zu verbessern. 35 erfindungsgemäßen Zapfen, ;

Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Vor- F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs- I

richtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die gemäßen Zapfens und (

Angriffszone für die bei der Lastabstützung auf- F i g. 4 schematisch einen elastisch deformierbaren t

tretenden Drücke oder Kräfte an dem Zapfen einen Zapfen nach der Erfindung. t

gegenüber den von ihr außerhalb liegenden Zone in 40 F i g. 1 veranschaulicht die Kraftverteilung bei

kontinuierlichem Übergang örtlich vergrößerten Krüm- einem klassischen System, bestehend aus Laufring, ί

mungsradius aufweist. Wälzkörpern und Zapfen, das der Belastung durch die Ί

Die örtliche Vergrößerung des Krümmungsradius Kraft P ausgesetzt ist. Der Laufring ist mit 1 bezeichhat ·— wie später noch an Hand der Zeichnung im net, mit 2 der Zapfen und mit 3, 4, 4', 5, 5' ... usw. \ einzelnen zu erläutern — zur Folge, daß nicht nur der 45 die Wälzkörper. Mit F, f und /' sind die Reaktions- f gerade in der Verlängerung der Kraftwirkungsrichtung kräfte des durch die Kraft P belasteten Systems be- < liegende Wälzkörper belastet wird, sondern auch die zeichnet. Wenn der Wälzkörper 3 direkt in Richtung benachbarten Wälzkörper. Es versteht sich selbst- der Kraft P bzw. der Reaktionskraft F liegt, tragen verständlich, daß jeder Zapfen, selbst wenn er noch so die Wälzkörper 4, 4' nur sehr kleine Reaktions- \ stark im Verhältnis zur Belastung ausgelegt ist, bei 5° kräfte /, /', und die Wälzkörper 5, 5' und 6, 6' sind ί einer Krafteinwirkung mindestens elastisch verformt gänzlich entlastet. Der Ring 1, der ohne Belastung die < wird, wie auch die Wälzkörper selbst und der Laufring durch die gestrichelte Linie \b veranschaulichte Form < verformt werden. Entscheidend ist aber beim Erfin- besaß, nimmt unter der Einwirkung der Kraft P die dungsgegenstand, daß die örtliche Vergrößerung des durch die ausgezogene Linie la veranschaulichte ; Krümmungsradius an den kraftbeaufschlagten Zonen 55 Form ein, und seine Bohrung zeigt im Angriffsbereich des Zapfens derart mit der Verformung des Laufrings der Kraft P einen vergrößerten Krümmungsradius, zusammenwirkt, daß insgesamt die Wälzkörper gleich- F i g. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Zapfen mäßiger belastet werden und damit auch geringer ver- und die gleichmäßige Verteilung der Kräfte J₁, denen formt werden. das aus Ring 11, Wälzkörpern 13, 14, 14', 15, 15' ... Es ist bereits bekannt, die elastische Verformung von 60 usw. und dem Zapfen 12 bestehende System unter Teilen von Wälzlagern technisch auszunutzen. So der Einwirkung der Radialkraft P ausgesetzt ist; zeigt die deutsche Patentschrift 314 374 ein Kugellager letztere besitzt bezüglich des Zapfens eine im wesentmit radial nachgiebigen Laufringen, das weniger emp- liehen gleichbleibende Richtung, findlich gegenüber Durchmesserabweichungen einzel- Der Zapfen 12 weist ein im wesentlichen elliptisches ner Kugeln sein soll. Die Laufringe sind zu diesem 65 Profil auf, und die Kraft P liegt ungefähr in Richtung , Zweck ziemlich dünn ausgebildet, und zur Abstützung der kleinen Ellipsenachse. Die Krümmung 116 des \ bei Belastungen, denen sie deshalb nicht gewachsen Ringes 11 (punktiert) vergrößert sich unter dem Einwären, sind noch zusätzlich Stützringe vorgesehen. fluß der Belastung zur Krümmung 11a (ausgezogene

Linie). Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung des Zapfens übertragen alle Wälzkörper ungefähr die gleiche Kraft /,, weil die Krümmung des Zapfens 12

— maximal in Richtung der Kraft P — sich vorteilhaft der Krümmung 11a des Ringes 11 anpaßt.

Wie F i g. 3 veranschaulicht, kann die lokale Vergrößerung des Krümmungsradius r des Zapfens mit Hilfe von zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungen um die zwei Zentren 22 und 22' erhalten werden, die um den Abstand e auseinanderliegen. Der Krümmungsradius r in Richtung der Kraft P ist also

— wenn d_x der Zapfendurchmesser in Richtung der Belastung ist — gleich

r —

Ein ovales oder pseudoelliptisches Profil kann aber auch auf einer speziellen Korrekturmaschine erzielt werden. Weiter ist es auch möglich, das Zapfenprofil durch plastische Verformung nach vorangegangener zylindrischer Bearbeitung zu erhalten.

Diese verschiedenen Mittel zum Herbeiführen eines erfindungsgemäßen Zapfenprofils könnten durch weitere ergänzt werden und sind nur als Ausführungs- ; beispiele angegeben.

Gemäß einer in F i g. 4 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung verleiht man dem Zapfen \ 32 eine ausreichende diametrale elastische Nachgiebigkeit, und zwar beispielsweise mit Hilfe einer Innen-' bohrung 32 a, um dem Zapfen zu ermöglichen, sich ; unter dem Einfluß der Kraft P der Deformation des äußeren Ringes 31 anzupassen. Die Lage von Ring ! und Zapfen im Ruhezustand — d. h. ohne jede Be- : anspruchung — sind durch die gestrichelten Linien- [ züge 31' und 32' angedeutet. Dank der elastischen j Deformation des Zapfens in radialer Richtung wird ; die Gesamtkraft im wesentlichen gleichmäßig auf die ^; einzelnen Wälzkörper 33, 34, 34', 35, 35' ... usw. verteilt. Man kann einem hohlen elastischen Zapfen gemaß F i g. 4 auch ein ovales Profil verleihen. Es kann auch während der Bearbeitung in die Bohrung des j Zapfens ein Hilfsstück einsetzen, das eine elastische j Dehnung in Richtung eines Durchmessers des Ringes j verursacht und das nach der Bearbeitung wieder ent- ; fernt wird: der so erhaltene Zapfen ist im wesentlichen elliptisch.

Sind andererseits nacheinander oder gleichzeitig mehrere Belastungen vorhanden, die in mehreren im ; wesentlichen festen Richtungen bezüglich des Zapfens

angreifen, sieht die Erfindung vor, in den entsprechen- ^: den Angriffszonen dieser Belastungen dem Zapfen einen vergrößerten Krümmungsradius zu verleihen.

In einem solchen Fall können, wie bereits erwähnt, auch übliche Rollenanordnungen oder Lager benutzt und dafür dem sie tragenden Zapfen im Bereich der Angriffszone der Kräfte ein vergrößerter Krümmungsradius gegeben werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Achs- oder Wellenzapfen für eine entlang einem Rollweg bewegbare Vorrichtung zum Tragen einer gegenüber dem Zapfen im wesentlichen nicht umlaufenden, aus einer oder mehreren im wesentlichen konstanten Richtungen wirkenden Last, insbesondere für Nockenablaufrollen, wobei der Zapfen oder ein auf diesem sitzender Lagerinnenring die innere Abwälzbahn für Wälzkörper bildet, die einen äußeren, auf dem Rollweg abrollenden Laufring unmittelbar abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffszone für die bei der Lastabstützung auftretenden Drücke oder Kräfte an dem Zapfen (12, 32) einen gegenüber den von ihr außerhalb liegenden Zonen in kontinuierlichem Übergang örtlich vergrößerten Krümmungsradius aufweist.

2. Achs- oder Wellenzapfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (12) einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt hat und mit der kleineren Achse des Ellipsenquerschnitts parallel zu einer in im wesentlichen konstanter Richtung auf den Zapfen einwirkenden Radialkraft (P) angeordnet ist.

3. Rohrförmiger Achs- oder Wellenzapfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wandstärke so bemessen ist, daß die unter Wirkung einer vorgegebenen Last eintretende elastische Verformung in Radialrichtung ein dem Profil des ebenfalls elastisch verformenden Laufrings geometrisch.ähnliches Profil ergibt.

4. Anordnung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen ein im wesentlichen elliptisches Profil aufweist und daß die im wesentlichen konstante Richtung einer auf den Zapfen wirkenden Einzelkraft parallel zur kleinen Achse der Ellipse steht.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine leicht ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisende Zapfen den Innenring einer üblichen Rolleneinrichtung trägt, wobei die kleine Ellipsenachse ungefähr in die Richtung der Hauptbelastung fällt.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring einer üblichen Rolleneinrichtung auf einem elliptischen Zapfen aufgeschrumpft ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring einer üblichen Rolleneinrichtung mit Schiebesitz auf einen elastischen Zapfen aufgesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen