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Anordnung einer Wälzlagerung für auf Biegung beanspruchte Wellen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Wälzlagerung für auf Biegung beanspruchte
Wellen, insbesondere für Vorgelegegetriebe von Kraftfahrzeugen, bei denen eine angetriebene
Welle mittels mindestens zweier Rollenreihen innerhalb eines Hohlraumes einer Antriebswelle
drehbar gelagert ist.
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Bei den bekannten Vorgelegegetrieben für Kraftfahrzeuge, bei denen
das innere Ende der getriebenen Hauptwelle in einem Hohlraum des inneren Endes der
Antriebswelle gelagert ist, wird die Wälzlagerung durch große Kräfte die an den
Zahnrädern des Getriebes angreifen, beansprucht, was eine Verschiebung des Endes
der Hauptwelle infolge der Durchbiegung dieser Welle verursacht.
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Die Herstellung einer solchen Lageranordnung ist sehr schwierig und
diese besitzt eine kleine Lebensdauer. Die Schwierigkeit besteht darin, daß der
Durchmesser der Lagerung
in der Regel sehr beschränkt ist, was
bei der Forderung einer hohen radialen Tragfähigkeit die Anwendung sehr langer Rollen
oder Nadeln erforderlich macht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß bei
einer größeren Belastung, wobei infolge der Durchbiegung eine verhältnismäßig starke
Verschiebung des Endes der Hauptwelle auftritt, eine Kantenberührung zwischen den
Endkanten der langen Rollen der Nadeln und den Walzbahnen der Antriebs- und Hauptwelle
erfolgt, so daß die ganze Länge der Rollen oder Nadein für die Tragfähigkeit nicht
ausgenutzt wird. Dies verursacht einen übermäßigen Verschleiß und die Notwendigkeit
häufiger Auswechslung, was mit hohen Kosten verbunden ist.
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Weiterhin sind bereits Lageranordnungen einer getriebenen Welle bekannt,
bei denen spezielle Lager mit langen Rollen, die in der Längsrichtung modifiziert,
z. Bo bombiert sind, angewendet werden0 Bei dieser Ausführung erfolgt zwar bei einer
gewissen Verschiebung infolge Wellendurchbiegung keine Kantenberührung zwischen
der Oberfläche der Antriebswelle, der angetriebenen Welle und den Zndkanten der
Rollen, der Nachteil dieser Ausführung besteht aber darin, daß ihre Anwendung nur
auf eine verhältnismäßig kleine Verschiebung bei der Durchbiegung beschränkt ist,
da eine wesentlichere Modifizierung einer langen Rolle die Berührungslänge der Fläche
mit der Oberfläche der Antriebs- und getriebenen Welle verkleinert und dadurch die
radiale Tragfähigkeit herabsetzt. Bei einer größeren Belastung hat dies einen schnellen
VerschleiB der Antriebs-und getriebenen Welle an der Berührungsstelle zur Folge,
so daß auch diese Ausführung für die Anwendung in Vorgelegegetrieben mit hoher Belastung,
die bei schweren Nutzwagen vorkommt, nicht ganz befriedigen d ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Tragfähigkeit
und Lebensdauer einer Wälzlagerung für auf
Biegung beanspruchte
Wellen zu steigern und dabei eine einfacile und billige Konstruktion zu wahren.
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diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sämtliche
Rollen der Rollenreihen eine etwa ballige Form besitzen und die Rollenreihen mit
Abstand voneinander angeordnet sind, und daß das radiale Spiel zwischen den Rollen
der Rollenreihen und der inneren und äußeren Wälzbahn in Rîchtung auf die zunehmende
Wellendurchbiegung zunimmt.
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Dabei können die den ungleichen radialen Spielen entsprechenden ungleichen
Durchmesser der Wälzbahnen entweder am Umfang der angetriebenen Welle oder am Umfang
des Hohlraumes der Antriebswelle vorgesehen sein. Zur Aufrechterhaltung eines axialen
Abstandes zwischen den einzelnen Rollenreihen kann entweder ein eingesetzter Ring
oder ein einstückig mit der Antriebswelle ausgeführten Ringansatz dienen Der Verteil
der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der Möglichkeit, auch in kleinen beschränkten
Dimensionen eine Wäizlagerung von hoher Tragfähigkeit und Lebensdauer auszuführen,
die eine erhebliche Verschiebung infqlge der Durchbiegung der getriebenen Welle
bei Wahrung einer einfachen und billigen Konstruktion der gesamten Anordnung ermöglicht.
Die beim Betrieb des Getriebes entstehenden Kräfte die zwischen der Oberfläche des
Hohlraumes der Antriebswelle und der Oberfläche des Endes der im Hohlraum gelagerten
getriebenen Welle wirken, werden bei höheren Belastungen und Durchbiegungen von
mehreren Reihen modifizierter kurzer Rollen aufgenommen, so daß keine Kan tenberührungen
zwischen der Oberfläche der Wellen und den Kante: der Enden der Wälzkörper und somit
auch kein übermäßiger Verschleiß der Oberfläche der Wellen durch die Wälzkörper
an der Berührungsstelle erfolgen kann. Die Belastung ist auf mehrere Berührungsstellen
verteilt, wobei
die Anwendung kurzer Rollen in der erfindungsgemäßen
Ausführung deren geringere Modifizierung und dadurch eine größere tatsächliche Tragfähigkeit
ermöglicht. Die neue Lagerung gestattet im Vergleich zu bekannten Ausführungen,
bei Wahrung der radialen Tragfähigkeit, eine wesentlich höhere Verschiebung des
Endes der getriebenen Welle bei ihrer Durchbiegung.
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Die Erfindung soll nun mit Hilfe der beiliegenden, ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erklärt werden Es zeigen Fig. 1 einen Längs schnitt
der Lageranordnung bei nicht durchgebogener Antriebswelle und Fig. 2 einen teilweisen
Längsschnitt der Lageranordnung bei durchgebogener Antriebswelle.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist im Hohlraum 7 des inneren
Endes einer Antriebswelle 2 eine getriebene Welle 1 gelagert, die mit einer ringförmigen
abgestuften Ausnehmung 8 versehen ist, in welcher zwei Rollenreihen 5, 6 mit gleichgroßen,
in Längsrichtung modifizierte, d. h.
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ballig ausgeführte Rollen angeordnet sind. Diese-Rollen wälzen sich
einerseits an den inneren Wälzbahnen 9, 10 mit ungleichem Durchmesser am Umfang
der getriebenen Welle 1, andererseits an den äußeren Wälibahnen 11, 12 mit gleichem
Durchmesser am Umfang des Hohlraumes des inneren Endes der Antriebswelle 2 ab. Die
inneren Wälzbahnen 9, 10 besitzen ungleich große Durchmesser A, B, wodurch bei den
Rollenreihen verschieden große radiale Spiele auftreten, und zwar ein kleineres
radiales Spiel x bei der Rollenreihe 6, die näher zum inneren Ende der getriebenen
Welle liegt und ein größeres radiales Spiel y bei der Rollenreihe 5, die vom Ende
weiter entfernt ist und somit näher
an der größten Wellendurchbiegung
liegt. Zwischen den beiden Rollenreihen 5, 6 ist ein Abstand D vorgesehen, den ein
eingesetzter Ring 3 bestimmt. Anstelle des Ringes 3 kann auch ein einstückig mit
der Welle 1 ausgebildeter Ringansatz 4 vorgesehen sein, der zwischen den einzelnen
Stufen der Ausnehmung 8 liegt (Fig. 2)o Im Rahmen der Erfindung können auch die
inneren Wälzbahnen 9, 10 aller Rollen der Rollenreihen 5, 6 am Umfang der getriebenen
Welle 1 mit gleichem Durchmesser ausgeführt werden, während die äußeren Wälzbahnen
11, 12 der beiden Rollenreihen 5 6 am Umfang des inneren Endes der Antriebswelle
2 abgestuft, d.
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h. mit ungleichen Durchmessern ausgeführt werden können.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die inneren und äußeren Wälzbahnen
mit derart ungleichen Durchmessern auszuführen, daß das jeweilige radiale Spiel
x, y der einzelnen Rollenreihen 5, 6 abwechselnd an den inneren und äußeren Wälzbahnen
9, 10, bzw. 11, 12 entsteht Sofern keine Durchbiegung der getriebenen Welle 1 entsteht,
wird die einwirkende Kraft bloß von einer Rollenreihe 6 an der inneren Wälzbahn
9 mit dem kleineren radialen Spiel x aufgenommen. Sobald sich die getriebene Welle
1 um einen WinkeloC durchbiegt, was durch größere, zwischen den Zahnrädern des Getriebes
wirkenden Kräfte verursacht wird, kommt die getriebene Welle 1 auch auf die zweite
Rollenreihe 5 an der inneren Wälzbahn 10 zu liegen, so daß die Kräfte bei einer
größeren Belastung von den beiden Rollenreihen 5, 6 aufgenommen werden, und es erfolgt
keine Kantenberührung weder der Oberfläche der getriebenen Welle 1 noch der inneren
Wand des Hohlraumes 7 des inneren Endes der Antriebswelle 2 mit den Kanten der Enden
der Rollen der Rollenreihen 5, 6. Durch die Verteilung der einwirkenden Kräfte auf
die Rollenreihen 5 und 6 wird auch bei größeren Lasten ein übermäßiger Verschleiß
der Antriebswelle 2 und der getriebenen Welle 1 vermieden.
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Die Größe der radialen Spiele x, y und der Abstand D zwischen den
einzelnen Rollenreihen 5, 6 werden aufgrund der optimalen Berechnung der vorausgesetzten
Durchbiegung der getriebenen Welle 1 bei der vorausgesetzten Belastung des Getriebes
und mit Rücksicht auf die Lebensdauer der Rollen bestimmt. Die Anzahl ihrer Reihen
kann größer sein als in der Beschreibung angeführt und in der Zeichnung dargestellt,
falls die Betriebsbedingungen der einzelnen Ausführungen es erfordern Außer den
erwähnten Möglichkeiten der Anwendung der Lagerung des inneren Endes der getriebenen
Welle im Hohl- .
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raum des inneren Endes der Antriebswelle von Vorgelegegetrieben für
Kraftfahrzeuge kann die Erfindung auch bei Maschinen Anwendung finden, bei denen
wesentliche radiale Kräfte durch eine Wälzlagerung in einem kleinen begrenzten Raum
bei erheblicher Durchbiegung der getriebenen Welle aufgenommen werden sollen.