DE2334395A1 - Zweireihige waelzlagerung - Google Patents

Description

SKF KUGELLAUERFABRIKEN GMEH ' Sohweinfurt, 4. Juli 1973

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Zweireihige WSlzlagerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlagerung zur Aufnahme von Radial-, Axial- und Momentenbelastungen mit Lagerringen aus dünnwandigem Werkstoff und zwei Wälzkörperreihen, deren axialer Abstand voneinander größer ist als 20 % des Durchmessers eines Wälzkörpers.

Wälzlager-Einheiten der beschriebenen Bauart finden unter anderem auch bei der fliegenden Lagerung von Trommeln für Waschmaschinen Verwendung. Bei bekannten Ausführungen sind die beiden Lagerringe für das aus zwei Kugelreihen bestehende Wälzlager aus zwei ineinander angeordneten Rohrstücken hergestellt, in deren Bohrungsfläche bzw. Mantelfläche die Laufbahnen für die Wälzkörperreihen spanlos eingearbeitet sind. Die Belastbarkeit derartiger Lager ist verhältnismäßig gering, und die Qualität der Laufbahnen hinsichtlich Präzision und Formgenauigkeit erfüllt nur geringe Anforderungen. Darüber hinaus werden die Lagerringe im Bereioh der als Erhebungen ausgebildeten Laufbahnen im Querschnitt von einer zur Mittelachse parallelen Geraden an mehreren Stellen geschnitten; daraus folgt, daß die bekannten Lagerringe bei der spanlosen Formgebung nur mit Werkzeugen hergestellt werden können, die aus mehreren Teilen bestehen, damit diese nach dem Umformprozeß auseinandergenommen werden können und das fertiggestellte Werkstück von diesem befreit werden kann. Diese Art der Herstellung ist umständlich und zeitraubend und erfordert verhältnismäßig komplizierte Werkzeuge, deren Präzision mit wachsender Einsatz-Dauer abnimmt. Schließlich wirkt es sich ungünstig auf die Tragfähigkeit der bekannten Lagereinheiten aus, daß zwischen die ineinander angeordneten Lagerringe nur eine begrenzte Anzahl von Wälzkörpern eingefüllt werden kann.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagerung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Belastbarkeit, vor allem mit Momenten und in beiden Richtungen wirkenden Axial-Kräften, nicht unerheblich gesteigert wird, wobei gleichzeitig eine einfache una wirtschaftliche Fertigung möglich sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der die Innenlaufbahnen tragende Lagerring aus zwei miteinander verbundenen, spanlos herstellbaren Pormteilen besteht, zwischen denen der die Außenlaufbahnen tragende, ebenfalls spanlos herstellbare Lagerring angeordnet ist, wobei die beiden Wälzkörperreihen in O-Anordnung eingebaut sini.

Es wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellung aus, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der die Außenlaufbahnen tragende Lagerring einen radial nach außen gerichteten Plansch aufweist, an den sich die eine der beiden A'jßenlaufbahnen sowie ein zylindrischer Bereich anschließen, der in die andere Laufbatin übergeht, wobei der Lagerring derart geformt ist, daß im Querschnitt jede zur Mittelachse parallele Gerade den Lagerring an nur einer Stelle schneidet. Eine derartige Form ist in einem Arbeitsgang spanlos herstellbar, wobei sowohl der dazu erforderliche Stempel als auch die entsprechende ,Matrize einteilig sein können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Wälzlagerung gemäß der Erfindung,

Figuren 2, 3 und 4 schematische Teilschnitte durch Stempel und Matrizen zum Tiefziehen der Lagerringe,

Figur 5 einen Schnitt durch eine eingebaute Wälzlagerung gemäß der Figur 1 und

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Figur 6 eine schematische Darstellung der Belastungsverhältnisse beim Ausführungsbeispiel der Figur 1.

Wie vor allem aus Figur 1 hervorgeht* besteht das erfindungsgemäße Wälzlager aus einem die Innenlaufbahnen tragenden Lagerring 1 sowie einem die Außenlaufbahnen tragenden Lagerring 2, zwischen denen zwei aus Kugeln bestehende Wälzkörperreihen C_A und Cg angeordnet sind.

Der die Innenlaufbahnen tragende Lagerring 1 ist aus zwei miteinander verbundenen Fonnteilen 3 und 4 zusammengesetzt, die beide eine Bohrung 5 aufweisen. Bei verschiedenen Anwendungsfällen kann der Lagerring 1 auch bohrungslos sein.

Die Innenlaufbahn P_1A der Wälzkörperreihe C^ ist in das Formteil 3 des Lagerrings 1 eingearbeitet, während das Formteil 4 die Innenlaufbahn Pjg der Wälzkörperreihe Cg trägt. Der Lagerring 2 enthält sowohl die Außenlaufbahn P2A d*r Wälzkörperreihe C_A als auch die Außenlaufbahn P₂g der Wälzkörperreihe Cg.

Das Profil der Laufbahnen P_1A und P_2A ist so gestaltet, daß die im BerUhrungefflittelpunkt senkrecht auf den Laufbahnen P^ und P_2A stehenden Drucklinien einen Kegel bilden; dessen Oberfläche bildet mit der Mittelachse des Lagers den Winkel «£_A. In gleicher Weise bilden die im Berührungsmittelpunkt senkrecht auf den Laufbahnen P^g und Pgg stehenden Druoklinien mit der Mittelachse einen Winkel, der in diesem Fall mit cC_ß bezeichnet ist. Da die beiden Wälzkörperreihen C_A und Cg in 0-Anordnung eingebaut sind, liegen die Scheitelpunkte der beiden Winkel «C_A und cCg zu beiden Seiten einer achsnormalen Ebene, die zwischen den beiden Wälzkörperreihen C_A und Cg liegt. Die Winkel eC_A und «&·_β können jeden geeigneten Wert annehmen; aus noch zu erläuternden Gründen ist es jedoch vorteilhaft, sowohl für cC_A als auch für oCg einen Winkel von 45° zu wählen.

Die beiden Formteile 3 und 4 des Lagerringes 1 und der die Außenlaufbahnen tragende Lagerring 2 bestehen aus einem dünnwandigen Werkstoff, beispielsweise

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Blech, und können durch spanlose Formgebung wie Tiefziehen oder dergleichen hergestellt werden. Das Formteil 3 weist einen zylindrischen Absatz 6 sowie einen konischen Bereich 7 auf, zwischen denen sich eine ringförmig umlaufende Vertiefung G_1A befindet, die die kreissegmentförmige Laufbahn P_1A enthält. Der konische Bereich J geht in einen gekrümmten Bereich 8 über, der in einen ebenen Ringteil 9 ausläuft. Schließlich enthält das Formteil 3 im Anschluß an den zylindrischen Absatz 6 einen radial nach außen gerichteten Flansch 11.

Das Formteil 4 des die Innenlaufbahn tragenden Lagerrings 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 12, einem radial nach innen gerichteten Ringteil 13 sowie einem radial nach außen gerichteten Flansch 14. Der Flansch ist mit dem zylindrischen Teil 12 durch einen gekrümmten Bereich Gib verbunden, der die Innenlaufbahn Pib aufnimmt.

Der die Außenlaufbahn tragende Lagerring 2 weist ebenfalls einen zylindrischen Bereich 15 sowie einen radial nach außen gerichteten Flansch 16 auf, die durch eine ringförmig umlaufende, kreisbogenförmige Vertiefung G_2A miteinander verbunden sind. Die Vertiefung G₂A "teäßt die Außenlaufbahn P₂A. Die andere Außenlaufbahn P₂g befindet sich auf dem kreisbogenförmigen Rand G₂B* eier mit dem zylindrischen Bereich 15 durch einen gekrümmten Bereich 17 verbunden ist.

Auf den zylindrischen Absatz 6 des Formteils 3 1st ein Dichtring 18 aus einem elastischen Werkstoff aufgesetzt, dessen Dichtlippe 19 mit dem Flansch 16 des gegenüberliegenden Lagerrings 2 in reibender Berührung ist.

Die Formteile 3 und 4 des Lagerringes 1 sowie der Lagerring 2 bilden mit den beiden Wälzkörperreihen ein zweireihiges Schrägkugellager, dessen Wälzkörperreihen in 0-Anordnung eingebaut sind. Die Teilkreis-Durchmesser der beiden Kugelreihen sind voneinander verschieden. Die beiden Formteile 3 und 4 sowie der Lagerring 2 sind jeweils so ausgebildet, daß im Querschnitt jede zur Mittelachse parallele Gerade den Lagerring 2 bzw. das Formteil 3 oder das Formteil 4 an nur einer Stelle schneidet. Damit können die Lagerringe spanlos und mit Präzision hergestellt werden, wozu ein einfaches, billiges und sicher arbeitendes Formwerkzeug benutzt wird.

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In den Figuren 2, 3 und 4 sind schematische Teilschnitte durch ein für die Herstellung der Lagerringe geeignetes Werkzeug dargestellt. Ausgehend von einer gestanzten HLechronde werden die Formteile 3 und 4 des Lagerrings 1 sowie der Lagerring 2 durch Tiefziehen mittels einer Matrize 22 und eines Stempels 23 in einem Arbeitsgang geformt. Sowohl die Matrize 22 als auch der Stempel 23 sind in allen drei Fällen einstückig; wegen der günstigen Form des Lagerrings 2 sowie der Formteile 3 und 4 können diese sowie der Stempel 23 nach Ende des Formvorganges leicht aus der Matrize 22 entfernt werden, ohne daß hierzu irgendein Teil zerlegt werden muß. Diese Tatsache wirkt sich nicht nur auf die Wirtschaftlichkeit und Schnelligkeit bei der Herstellung aus, sondern auch auf die Standzeit der Werkzeuge. Diese ist bei Werkzeugen, die aus mehreren, zueinander beweglichen Teilen bestehen, wesentlich geringer, weil Fremdkörper, die zwischen die einzelnen Teile des Stempels oder der Matrize geraten, Verschleiß und in der Folge Formfehler verursachen.

Beim Zusammenbau des Lagerrings 1 werden die beiden Formteile 3 und 4 an ihren Ringteilen 9 und 13 durch Schweißen oder ein anderes geeignetes Verfahren miteinander verbunden. Die Flansche 11, 14 und 16 der beiden Lagerringe 1 und 2 sind dazu geeignet, an Maschinenteilen oder mit Maschinenteilen verbunden zu werden; zu diesem Zweck können sie mit Bohrungen für Schraubverbindungen oder dergleichen versehen werden.

Da die Kugeln der beiden WKlzkörperreihen C. und Cg vor dem Verbinden der beiden Formteile 3 und 4 des Lagerrings 1 eingelegt werden, kann die Zahl der Kugeln so groß sein, daß diese sich in jeder Wälzkörperreihe tangieren; auf diese Weise entsteht ein vollkugeliges Lager, dessen Tragfähigkeit groß ist.

In Figur 5 ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lagerung dargestellt. Es dient dabei zur fliegenden Lagerung eines rotierenden Maschinenteils 25 in einem Gehäuse 26. Ein derartiger Einbaufall ist häufig bei elektrischen Haushaltsgeräten, beispielsweise Waschmaschinen, anzutreffen; das rotierende Maschinenteil 25 ist in dem angeführten Beispiel die Trommel einer Waschmaschine.

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Am Flansch lh ist, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, eine aus Blech bestehende Keilriemenscheibe befestigt, die über einen Keilriemen 28 angetrieben wird. Der Flansch 16 des Lagerrings 2 ist, beispielsweise über nicht dargestellte Schrauben, im Bereich der Bohrung 30 der Wand 29 eines Gehäuses 26 mit diesem verbunden. Am Plansch 11 schließlich ist der Boaen 31 einer Trommel 25 angebracht.

Mit der beschriebenen Wälzlagerung können im Betrieb der Waschmaschine, das heißt bei Antrieb der Trommel 25 durch die in Drehung versetzte Riemenscheibe 27, sowohl Momente und Radialkräfte als auch in beiden axialen Richtungen wirkende Belastungen aufgenommen werden.

Am Beispiel der Figur 6 ist ein derartiger Belastungszustand erläutert. Außer einer Radialkraft F wirkt auf die Lagerung noch ein resultierendes Moment M; zur Vereinfachung ist dabei angenommen, daß das Moment M in derselben Ebeae wirkt wie die Radialkraft P, Weiter ist vereinfachend angenommen, daß nur die Kugeln eine Reaktionskraft zu diesem Belastungssystem erzeugen, die in der Ebene liegen, in der F und M wirken. In einem solchen Belastungsfall ergeben sich die drei Reaktionskräfte R_A, Rg und R'_B, deren Wirkungslinien im Berührungsmittelpunkt der belasteten Kugeln rechtwinklig zur Laufbahn bzw. zur Berührungstangente verlaufen. Die drei Reaktionskräfte nehmen die aus der Kraft F und dem Moment M bestehende Belastung auf. Der Belastungsfall, der in Figur 6 skizziert ist, ist selbstverständlich nur ein Beispiel; die erfindungsgemäße Lagerung ist darüber hinaus auch in der Lage, sowohl in mehreren radialen Richtungen wirkende Kräfte als auch reine Momentenbelastungen oder Belastungen aus mehreren Radialkräften und Momenten aufzunehmen.

Um die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Lagerung durch Radialkräfte (P) zu erhöhen, ist es erforderlich, kleine Winkel «C ^ und o6g zu wählen, während umgekehrt zur Aufnahme von Momenten (M) die Winkel o6^ und oG_ß möglichst groß sein sollen. Eine optimale Lösung zur Aufnahme von aus Radialkräften una Momenten kombinierten Belastungen besteht darin, sowohl für eC^ als auch für o£_ß einen Winkel von 45° zu wählen.

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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß die Wälzkörperreihen anstatt aus Kugeln aus Rollen bestehen. Bei bestimmten Anwendungsfällen ist es schließlich auch möglich, den aus den Formteilen J5 und 4 bestehenden Lagerring 1 bohrungslos auszuführen.

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Claims (4)

1. SKF KUCiELLAuERFAHEUKEN GMBH Schweinfurt, 4. Juli 1973

   Pate nta nsprüche

   fly Wälzlagerung, insbesondere für Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen oder dergleichen, zur Aufnahme von Radial-, Axial- und Momentenbelastungen mit Lagerringen aus dünnwandigem Werkstoff und zwei Wälzkörperreihen, deren axiaxer Abstand voneinander größer ist als 20 # des Durchmessers eines Wälzkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der die Innenlaufbahnen (PlA, P_1B) tragende Lagerring (1) aus zwei miteinander verbundenen, spanlos herstellbaren Formteilen (3* ^) besteht, zwischen denen der die Außenlaufbahnen (PgA* ^23) tragende, ebenfalls spanlos herstellbare Lagerring (2) angeordnet ist, wobei die beiden Wälzkörperreihen (Ca* Cq) in O-Anordnung eingebaut sind.
2. 2. Wälzlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Außenlaufbahnen (PjjA* ?2B^ ^ΐΓειβ^βηά^β Lagerring (2) einen radial nach außen gerichteten Flansch (16) aufweist, an den sieh die eine der beiden Außenlaufbahnen (?2A^ ^sowi^{e e}iⁿ zylindrisoher Bereich (15) anschließen, der in die andere Außenlaufbahn (?2b) übergeht, wobei der Lagerring (2) derart geformt ist, daß im Querschnitt jede zur Mittelachse parallele Gerade den Lagerring (2) an nur siner Stelle schneidet,
3. 3. Wälzlagerung nach Anspruch 1 oder* 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Formteile (J, 4) des die Innenlaufbahnen (Pja> ^13) tragenden Lageri'ings (1) je einen radial nach außen gerichteten Flansch (11, l4) aufweisen und derart geformt sind, daß im Querschnitt jede zur Mittelachse parallele Gerade jedes der Formteile (3, 4) an nur einer Stelle schneidet.

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4. 4. Wälzlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zylindrischen Absatz (6) eines der beiden Lagerringe (1, 2) ein Dichtring (l8) angeordnet ist, dessen Dichtlippe (19) mit dem radial nach außen gerichteten Flansch (l6) des gegenüberliegenden Lagerrings (2) in reibender. Berührung ist.

   5. Wälzlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Innenlaufbahnen (Pja* ^piß) tragende Lagerring (1) bohrungslos ist.

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