DE2202550A1 - Waelzlager mit klemmeinrichtung fuer eine drehrichtung - Google Patents
Waelzlager mit klemmeinrichtung fuer eine drehrichtungInfo
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Description
SKP KUGEIIAOERFAHRIKEN GMBH Schweinfurt, 14. Januar 1972
TP/PaL/ie
Wälzlager mit Klemmeinriohtung für eine Drehrichtung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Käfig, der in axialer Richtung
als Klemmeinrichtung für eine Drehrichtung wirkt.
Bekannt ist ein als Freilaufkupplung ausgebildetes einreihiges Rillenkugellager
mit einem inneren und einem äußeren Laufring und dazwischen angeordneten Kugeln. Die Kugeln laufen in einem Käfig, der Klemmrampen aufweist,
die beim Klemmvorgang mit den Laufringen in Klemmkontakt stehen. Nachteilig hierbei ist, daß der Käfig beim Klemmen immer einseitig belastet wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Wälzlager mit Klemmeinrichtung
für eine Drehrichtung zu schaffen, das radiale und axiale Lasten aufnehmen kann und eine hohe Schaltgeschwindigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Wälzlager mit Klemmeinrichtung für eine Drehrichtung
gelöst durch zwei in axialer Richtung benachbarte Wälzkörperreihen, zwischen denen sich ein Käfig mit Klemmrampen befindet. Die Wälzkörper sind
in einem Käfig mit Taschen und Klemmrampen geführt. Das Lager mit Klemmeinrichtung
baut sehr kompakt und ist unkompliziert zu fertigen. Die Klemmung zwischen Wälzkörper und Klemmeinrichtung findet erfindungsgemäß an mindestens
einem Punkt statt, der sich im Abstand von der Drehachse des Wälzkörpers um sich selber befindet. Je nach Richtung und Größe des Geschwindigkeitsvektors
in diesem Punkt relativ zum Geschwindigkeitsvektor des Klemmpunktes der Klemmrampe wird der Wälzkörper mehr oder weniger stark und schnell in die
Klemmeinrichtung "hineingezogen". Von der Lage dieses Klemmpunktes bezüglich
der Drehachse des Wälzkörpers 1st die Sperrkraft des Wälzlagers bei Drehung in Klemmrichtung und die Sohaltgesohwindigkeit abhängig.
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Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung, wenn das Wälzlager ein doppelreihiges
Schrägkugellager ist. Hierbei können sich die Kugeln beim Klemmen am Außenring, Innenring und an den Klemmrampen an drei Punkten
abstützen. Die Abstützung ist statisch bestimmt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Wälzkörper
Zylinderrollen oder Kegelrollen oder dgl. Hierdurch wird insbesondere die radiale Tragfähigkeit erheblich erhöht.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die der Klemmrampe
gegenüberliegende Seite der Rolle konvex gestaltet. Hierdurch ergibt sich eine gute Abstützung der Rolle beim Klemmen.
Die Abstützung gegenüber der Klemmrampe wird linienförmig, wenn die Seiteder
Rolle konvex und die Klemmrampe im axialen Schnitt entsprechend konkav gestaltet ist. Diese Ausgestaltung der Klemmrampe ist auch bei Kugeln vorteilhaft
anwendbar da die Flächenpressung zwischen den Wälzkörpern und den Klemmrampen vermindert wird.
Zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit und zur Verwendung bei besonderen Betriebsverhältnissen
kann es vorteilhaft sein, wenn gemäß der Erfindung der mit Klemmrampen versehene Käfig in radialer Richtung einen zwischen Käfig und
Bohrung des Außenringes oder Mantel des Innenringes befindlichen Ring, der
aus einem Material mit höherem Reibbeiwert besteht, trägt. Erfindungsgemäß kann die Fassung zwischen dem Käfig und den Lagerringen auch so gewählt
werden, daß der Käfig etwas schleifend läuft.
Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn sich die Fenster des
Käfigs mit Klemmrampen für die beiden Wälzkörperreihen axial gegenüberliegen.
Hierdurch treten keine Biegekräfte im Käfig beim Klemmen auf. Bei besonderen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Fenster des
Käfigs mit Klemmrampen gegenüber einander versetzt angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich hohe Schaltgeschwindigkeiten.
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Bei Anwendungsfallen, die nur eine geringe Klemmkraft verlangen, brauchen
nur einige Wälzkörperfenster Klemmrampen aufzuweisen. Die klemmenden Wälzkörper und die nur tragenden Wälzkörper können einen unterschiedlichen Durchmesser
haben. Zur Vereinfachung der Montage und der Herstellung ist es ferner vorteilhaft, wenn der Innenring und/oder Außenring mehrteilig sind. Das Wälzlager
mit Klemmeinrichtung kann so gestaltet sein, daß der Innenring und/oder Außenring zusammen mit dem Käfig und den Wälzkörprreihen eine unverlierbare
bauliche Einheit bildet. Abdichtungen des Lagers können vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Außendurchmesser des Käfigs so bemessen ist, daß der Käfig gegenüber der Bohrung des Außenringes Spiel hat. Bei Stillstand oder
bei niedrigen Drehzahlen nimmt der Käfig eine exzentrische Lage im Wälzlager ein. Hierdurch ergeben sich Klemmpunkte, die einen Abstand von der Drehachse der
Wälzkörper um sich selber haben, auch dann, wenn der Käfig so gestaltet ist, daß bei rein zentrischer Lage eine Klemmung an den Drehpunkten der Wälzlager
stattfinden würde.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich aus den Figuren, die im nachfolgenden beschrieben sind.
Es zeigt:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein neuerungsgemäßes
Lager mit Klemmeinrichtung,
Fig. 2 eine Drai&icht auf eine Abwicklung eines Käfigs mit
Taschen und Klemmrampen für Kugeln,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Lagers gemäß Figur I3,
Fig. 4 und 5 Ausführungsbeispiele für Anordnungen der
Taschen mit Klemmrampen im Käfig,
Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei mindestens eine Walzkörperreihe Rollen aufweist,
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Fig. 8 einen Wälzkörper mit eingezeichneten Geschwindigkeitsvektoren zur Verdeutlichung des Klemmvorgangs,
Fig. 9 ein doppelreihiges Schrägkugellager mit Klemmeinrichtung und
Fig.10 und 11 ein Wälzlager mit Klemmeinrichtung, wobei der
Käfig eine exzentrische Lage einnehmen kann.
Figur 1 zeigt ein doppelreihiges Schrägkugellager 1 mit einem Außenring 2
und einem Innenring 3· Kugeln 4 stützen sich an den Laufbahnen 5 und 6 des
Innen- und Außenringes ab. Zwischen den Kugelreihen befindet sich eine als Käfig gestaltete Klemmeinrichtung 7« Beim Klemmen stützen sich die Kugeln
statisch bestimmt an den Laufbahnen 5» 6 der Ringe und an den Klemmrampen
ab; die Abstützpunkte sind durch Pfeile hervorgehoben. Im Außen- und Innenring können Einfüllnuten 9 und 10 für die Kugeln vorgesehen sein. Die Klemmeinrichtung 7 kann in radialer Richtung zwischen die Mantelfläche des Innenringes 3 und die Bohrung des Außenringes 2 eingepaßt sein. Im Bedarfsfall kann
ein Ring 7 a» der sich in einer Nut 7 b des Käfigs 7 befindet, an der Bohrung
des Außenringes 2 streifen. Das Material dieses Ringes kann einen höheren Reibbeiwert haben. Die Drehachse 24 der Wälzkörper hat gegenüber dem durch
einen Pfeil gekennzeichneten Klemmpunkt 19 den Abstand "H".
Figur 2 zeigt eine Abwicklung eines Käfigs 7 in Draufsicht. Im Käfig befinden
sich Fenster 11. Jedes Fenster weist eine KLemmrampe 8 auf, die gegenüber der
Achse 7 ο des Käfigs um einen Winkelv-\ schräg angestellt ist. Das Spiel der
Wälzkörper im Fenster und der Winkel-1X bestimmen die Schaltgeschwindigkeit der
Klemmeinrichtung. In Figur 2 sind die Fenster 11 und die Klemmrampen 8 für
beide Kugelreihen einander gegenüberliegend angeordnet. In den Penstern sind
die Kugeln in Laufstellung 4 ' und in Klemmstellung 4'' angedeutet.
Figur 3 zeigt elfte Seitenansicht des erfindungsgemäßen Lagers mit Klemmeinrichtung
von Figur 1. Hierbei sind insbesondere die Stege 12 des Käfigs 7 zu erkennen. Die Seitenwände 13 der Stege 12 können sich zu einem Laufring
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hin verjüngen} sie können aber auch leicht gewölbt oder der Kontur der
Kugel angepaßt sein. Ansonsten wurden in Figur 3 die Bezugszeichen der
Figuren 1 und 2 verwandt.
Figur 4 ist eine Abwicklung eines Käfigs mit Wälzkörpern und zeigt ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit in axialer Richtung versetzt gegenüber einander angeordneten Fenstern 11 und Stegen 12. Zur Erhöhung der
Schaltgenauigkeit können bei den in Figur 2 und 4 gezeigten Käfigen jeweils Federelemente (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die die Kugeln 4
gegen die Klemmrampen 8 drücken.
Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang des Teilkreises von Figur J>, wobei nur
für eine Kugelreihe Klemmrampen 8 vorgesehen sind. Die andere Kugelreihe läuft in einem Käfig 14, vorzugsweise Schnappkäfig, der einseitig offen ist.
Der Käfig 7 weist eine ebene ringförmige Fläche 15 a aufj die Kugeln 4 der
rechten Kugelreihe stützen sich gegen diese Fläche ab.
Figuren 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei
mindestens eine Wälzkörperreihe Rollen 15 aufweist. Die Rollen können Zylinderrollen, Kegelrollen, Nadeln oder dergleichen sein.
Figur 6 zeigt ein Wälzlager mit Klemmeinrichtung im axialen Schnitt, wobei
eine Kugelreihe 4 mit einer Rollenreihe 15 zusammenwirkt. Die Seite 16 der Rolle kann konvex gestaltet sein, so daß sich beim Klemmen eine Linienberührung
an der Klemmrampe 8 ergibt, wenn diese konkav gestaltet ist. Zur besseren Verteilung der Klemmkraft ist diese Ausführung der Klemmrampe auch
beim Ausführungsbeispiel von Figur 1 anwendbar.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
in einer Abwicklung ähnlich Figur 2. Hier liegen sich zwei Rollenre:hen
15 gegenüber. Die Klemmeinrichtung 7 weist in einer Richtung Klemmrampen
8 auf. An den Außenseiten werden die Rollen von Käfigteilen 17 geführt,
die mit dem Käfig 7 einstückig sind; die Retten befinden sich in
Fenstern 18.
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Aus den gezeigten Ausführungsbeispielen ergeben sich weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Erfindung. Es können Kugel- oder Rollenreihen vorgesehen sein, die lediglich zum Tragen der Last und nicht zum Klemmen herangezogen
werden. Insbesondere kann der Käfig J in axialer Richtung so breit gestaltet
sein, daß eine Kugelreihe in ihm Platz hat, die nur zum Tragen radialer Lasten und nicht zum Klemmen herangezogen wird.
Figur 8 zeigt eine Seitenansicht eines Wälzkörpers 4, 15 mit eingezeichneten
Geschwindigkeitsvektoren 19 - 23. Die Geschwindigkeit in jedem Punkt des
Wälzkörpers setzt sich aus einer Drehung um den Lagermittelpunkt und einer Drehung des Wälzkörpers um sich selber zusammen. Auf die Überlagerung dieser
beiden Vektoren konnte jedoch hier verzichtet werden, da für die Klemmung zwischen Wälzkörper und Klemmeinrichtung vor allem die Drehung des Wälzkörpers
um seine eigene Achse von Bedeutung ist.
Wird der Drehmittelpunkt 24 von der Klemmrampe 8 erfaßt, so findet nahezu
keine durch die axiale Klemmung ausgelöste Sperrwirkung zwischen den Lagerringen
statt. Wenn man eine Kugel oder Rolle in der Drehachse rein axial verspannt, so wirkt die Verspannung wie eine "Spitzenlagerung" und das
Drehen der Kugel um ihre eigene Achse ist weiterhin möglich. Die Angriffspunkte der Geschwindigkeits- und Kraftvektoren 19 - 23 befinden sich deshalb
erfindungsgemäß im Abstand "Η" von der Drehachse 24. Werden diese Punkte zu
Klemmpunkten oder Punkten einer Klemmlinie, so findet eine Klemmung statt, die die Sperrwirkung verursacht. Der Drehpunkt 24 kann natürlich Punkt einer
Klemmlinie sein, wobei jedoch dann die im Abstand von diesem Punkt befindlichen Punkte auf der Linie die die Sperrwirkung auslösende Klemmung verursachen.
Figur 9 zeigt ein doppelreihiges Rillenkugellager 25 mit einer Klemmeinrichtung
7, die im axialen Schnitt zwei schräg aufeinander zulaufende Flanken 26
aufweist. Der Klemmpunkt 19 befindet sich im Abstand "H" von der Drehachse
Figuren 10 und 11 zeigen ebene Schnitte durch ein doppelreihiges Rillenkugellager
1 unterhalb der Drehachse des Lagers. Der Käfig 7 kann sich hier exzentrisch verlagern. In konzentrischer Lage dbci Käfigs 7 fällt der Klemmpunkt
19 mit der Drehachse 24 zusammen (Fig. 10). In exzentrischer Lage des
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Käfigs 7 befindet sich der Klemmpunkt 19 im Abstand von der Drehachse
24 (Fig. 11). Die exzentrische Verlagerung des Käfigs erfolgt durch
Einwirkung der Schwerkraft.
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Claims (1)
- Patentansprüche1./Wälzlager mit einem Käfig, der In axialer Richtung als Klemmeinrichtung für eine Drehrlohtung wirkt, gekennzeichnet durch zwei in axialer Richtung benachbarte Wälzkörperreihen (4 ; 15), zwischen denen sich ein Käfig(7) mit Kleramrempen (8) befindet.2. Wälzlager mit Klemmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützpunkt zwischen Wälzkörper (4, 15) und Klemmrampe (8) beim Klemmen im axialen Schnitt durch das Wälzlager (1) sich im Abstand (H) von der Drehachse (24) des Wälzkörpers (4, 15) um sich selber befindet.3. Wälzlager mit KLemmeinriohtung naoh Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (1) ein doppelreihiges Schrägkugellager ist.4. Wälzlager mit KLemmeinriohtung naoh Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (4) beim Klemmen an der Laufbahn (5) des Außenringes (2), an der Laufbahn (6) des Innenringes (3) und an der Klemmrampe(8) an drei Punkten abgestützt sind.5· Wälzlager mit Klemmeinrichtung naoh Ansprüchen 1 bis 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Wälzkörper Zylinderrollen (15) oder Kegelrollen sind.6. Wälzlager mit Klemmeinrichtung naoh Anspruoh 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Klemmrampe (8) gegenüberliegende Seite der Rolle (16) konvex gestaltet ist.7. Wälzlager mit KLemmeinriohtung naoh Ansprüchen 1 bis 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Selten der Klemmrampen (8) im axialen Sohnitt konkav gestaltet sind.309832/0053,Dirt* - »8. Wälzlager mit Klemmeinrichtung nach Ansprüchen 1 bis J, gekennzeichnet durch einen Ring (7 a), der sich in einer Nut (7 b) der Klemmeinrichtung (7) befindet und aus Material mit höherem Reibbeiwert besteht.9· Wälzlager mit Klemmeinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fenster (10) des Käfigs (7) mit Klemmrampen (8) für beide Wälzkörperreihen axial gegenüberliegen.10. Wälzlager mit Klemmeinrichtung naoh Ansprüchen 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (11) mit Klemmrampen (8) für die Wälzkörperreihen axial versetzt angeordnet sind.11. Wälzlager mit Klemmeinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nur einige Fenster (11) Klemmrampen (8) aufweisen.12. Wälzlager mit Klemmeinrichtung naoh Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (3) und/oder der Außenring (2) mehrteilig sind.13* Wälzlager mit Klemmeinrichtung naoh Ansprüchen 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Käfigs (7) gegenüber der Bohrung des Außenringes (2) radiales Spiel hat und sich der Käfig (7) exzentrisch verlagern kann.309832/0053
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