DE2604995A1

DE2604995A1 - Waelzlagerung

Info

Publication number: DE2604995A1
Application number: DE19762604995
Authority: DE
Inventors: Leopold F Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1976-02-09
Publication date: 1977-08-11

Description

Wälziagerung
Die Erfindung betrifft eine Wälzlagerung für ein maschinenelement, das relativ zu seinem Lagerzapfen nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollführt.
Wie aus der DT- PS 1 817 195 und der US- PS 3 613 396 zu entnehmen ist, beschränken sich die bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen von Wälzlagerungen filr ein maschinenelement, das relativ zu seinem Lagerzapfen nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollführt, darauf, nur die drehende Bewegung mit Hilfe von Wälzkörpern, beispielsweise Rollen oder Nadeln, reibungsarm zu lagern. Für die in Längsrichtung des Lagerzapfens stattfindende Verschiebung des maschinenelementes können diese Wälzkörper aber nur die Funktion eines einen grossen Reibungswiderstand ergebenden Gleitlagers erfüllen.
Die beiden vorgenannten Patentschriften betreffen Gleichlaufgelenkkupplungen, bei denen die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangs richtung gleichmässig verteilte und mit einer Kugelfläche versehenen Rollen erfolgt, die auf Zapfen des inneren Kupplungsteiles drehbar und radial verschiebbar gelagert sind, und die in gerade und achsparallel verlaufende Nuten des äusseren Kupplungsteiles eingreifen. Diese beiden Beispiele eignen sich aus den nachstehend angeführten Gründen besonders gut zur Würdigung des Standes der Technik: 1. Die das Drehmoment übertragenden Rollen stellen ein besonders typisches Beispiel für ein Maschinenelemsnt dar, das relativ zu seinem Lagerzapfen nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollführt.
Bei Bei Winkelbewegungen, also beim Beugen dieser sogenannten TRIPODE- Celenke, werden die Rollen nicht nur verdreht sondern auch in rascher Folge radial verschoben und zwar so, dass sie zweimal während jeder Umdrehung zwei Extremlagen einnehmen. In zwei dieser Extremlagen nähert sich die Rolle der mitte des inneren Kupplungsteiles um ein gewisses maß, während sie sich in den beiden anderen Extremlagen um das Dreifache dieses maßes von dieser mitte weg bewegt hat.
2. Solche Gleichlaufgelenkkupplungen werden im Kraftfahrzeugbau in grossen Stückzahlen benötigt, und es wurden bereits viele millionen solcher Gelenke hergestellt.
3. Im Kraftfahrzeugbau ist das Streben nach einem hohen Wirkungsgrad, einem geringen Verschleiss und einer langen Lebensdauer besonders ausgeprägt, sodass die mit der Erfindung erzielbaren technischen und wirtschaftlichen Vorteile innerhalb dieses Fachgebietes besonders exakt beweisbar sind.
Neu und kennzeichnend für die Erfindung ist die Vereinigung der folgenden, für sich allein zum Teil bereits bekannten Merkmale: a) Zwischen der Lagerbohrung des nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung voll führenden taschinenelementes und dessen Lagerzapfen ist eine Vielzahl von Kugeln angeordnet; b) die Lagerbohrung und der Lagerzapfen sind in Form von Kreiszylindern ausgebildet, und die Kugeln sind so angeordnet, dass zwei oder mehr umlaufende Kugelreihen entstehen; c) die Kugeln sind in einem Käfig gehalten, der in Längsrichtung des Lagerzapfens verschiebbar angeordnet ist.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, dass auf einfache Weise eine besonders reibungsarme Wälzlagerung von hoher Tragfähigkeit und grosser Funktionstüchtigkeit zustandekommt, die sowohl in Umfangarichtung als auch in Längsrichtung des Lagerzapfens wirksam ist.
Wie Wie gross dieser Vorteil ist, arkennt man am besten, wenn man sich vergegenwärtigt, dass beispielsweise auf die Rollen der in der zur Erläuterung der Erfindung beigefügten Zeichnung dargestellten Gleichlaufgelenkkupplung während des grössten Betriebsdrehmomentes eine Umfangskraft von rund 4000 kp einwirkt, und dass selbst bei Anwendung der besten bis jetzt bekanntgewordenen Wälzlagerung für solche Rollen das radiale Verschieben einer so hoch belasteten Rolle nur nach Überwinden eines Reibungswiderstandes von mehr als 250 kp möglich ist.
Dieser Reibungswiderstand wird bei Verwendung einer Wälzlagerung gemäss der Erfindung auf weniger als 20 kp herabgemindert Entsprechend gross sind die Vorteile, die sich daraus in Bezug auf den Wirkungsgrad, die Lebensdauer und die Dimensionierung des Federelementes ergeben, welches die Rolle konstant an den Grund der Nut des äusseren Kupplungsteiles andrückt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein Beispiel für eine mögliche Ausführungsform dargestellt ist. Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch eine Gleichlaufgelenkkupplung für eine Gelenkwelle zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens im maßstab 1:1, deren drei das Drehmoment übertragenden Rollen über eine Wälzlagerung gemäss der Erfindung gelagert sind; Fig.2 einen Querschnitt durch eine Gleichlaufgelenkkupplung Nach Fig.1 im maßstab 1:2; Fig.3 einen Querschnitt durch das erfindungsgemässe Wälzlager, bestehend aus einer Vielzahl in einem Käfig gehaltenen Kugeln, das sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung des Lagerzapfens reibungsarm arbeitet; Fig.4 einen Teillängsschnitt durch den aufgerollten Käfig nach Fig.3 und Fig.5 eine Seitenansicht einer Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenkkupplungen nach Fig.1 für die Übertragung der Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die Antriebsachse eines Lastkraftwagens im maßstab 1:10.
Die Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt über drei in Umfangsrichtung gleichmässig verteilte Rollen 7, die mit einer Kugelfläche versehen sind, und die mit dem inneren Kupplungsteil 4 drehbar und radial verschiebbar verbunden sind. Die Rollen 7 greifen in gerade und achsparallel verlaufende Nuten 2 des äusseren Kupplungsteiles 1 ein und werden von einem Federelement 14, welches als Schraubenfeder ausgebildet ist, konstant an den Grund 3 der Nuten 2 angedrückt. Da die Übertragung der Federkraft mit Hilfe eines zentral angeordneten und sich in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder erstreckenden Endes der Schrauben feder erfolgt, und da dieses Ende genau in der mitte der Drehachse der rotierenden Rollen liegt, entstehen keine Reibungsverluste. Um auch die Lagerung der Rollen 7 auf den Zapfen 5 des inneren Kupplungsteiles 4 reibungsarm zu gestalten, wurde zwischen der Lagerbohrung 8 der nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollfjhrenden Rolle 7 und deren Lagerzapfen 5 eine Vielzahl von Kugeln 9 angeordnet, die in einem in Längsrichtung des Zapfens 5 verschiebbar angeordneten Käfig 10 so gehalten sind, dass zwei oder mehr umlaufende Kugelreihen 11, 12, 13 gebildet werden. Hierdurch wird auf einfache Weise eine besonders reibungsarme Wälzlagerung von hoher Tragfähigkeit geschaffen, die nicht nur in Umfangsrichtung sondern auch in Längsrichtung des Lagerzapfens wirksam ist. Da bei der in Fig.5 dargestellten Verwendung von Gleichlaufgelenkkupplungen mit erfindungsgemässen Wälzlagern ftir die Übertragung der Antriebakraft von der Antriebsquelle 22 auf die Antriebsachse 23 eines Lastkraftwagens die Wälzlagerung nicht nur durch die hohe auf die Rollen zeitweise einwirkende Umfangskraft von rund 4000 kp entsprechend hoch beansprucht ist, und da durch den Verschiebeweg 24 und den Beugungswinkel 17 auch Kippkräfte in die Rolle kommen können, ist zum Schutz gegen eine Uberbeanspruchung der äusseren Kugelreihen 11 und 13 ein Stützlager 6 vorgesehen. Die maße 15 und 16 veranschaulichen den Weg von rund 1,5 mm, welchen die Rolle 7 relativ zum Lagerzapfen 5 in radialer Richtung maximal zurücklegt, wobei der vom Käfig 10 in Längsrichtung des Lagerzapfens zurückgelegte Weg nur halb so gross ist. Die Welle 18, 19 ist gegenüber dem mit einem Schmiermittel gefüllten äusseren Kupplungsteil 1 mittels eines Rollbalges 20 abgedichtet.
Patentanspruch: L e e r s e i t e

Claims

PatentanspruOh: Wälzlagerung für ein maschinenelement, das relativ zu seinem Lagerzapfen nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollführt, g e k e n n z e i c h n e t durch die Vereinigung der folgenden, für sich allein zum Teil bereits bekannten merkmale: a) Zwischen der Lagerbohrung (8) des nicht nur eine drehende sondern auch eine hin- und hergehende Bewegung vollführenden maschinenelementes (7) und dessen Lagerzapfen (5) ist eine Vielzahl von Kugeln (9) angeordnet; b) die Lagerbohrung (8) und der Lagerzapfen (s) sind in Form von Kreiszylindern ausgebildet, und die Kugeln (9) sind so angeordnet, dass zwei oder mehr umlaufende Kugelreihen (11, 12, 13) entstehen; c) die Kugeln (9) sind in einem Käfig (10) gehalten, der in Längsrichtung des Lagerzapfens (5) verschiebbar angeordnet ist.