DE389786C - Waelzlagerung - Google Patents

Description

• Wälzlagerung. Betriebssichere Wälzlagerungen für Kurbelzapfen, besonders solche mit hohen Drehzahlen, sind noch nicht bekannt. Während bei Gleitlagern die zu überwindenden Schwierigkeiten in der Vermeidung einer Schrägstellung zum Kurbelzapfen, in der Herbeischaffung ausreichender Schmiermittelmengen und der Vermeidung unzulässig hoher Zapfenpressungen bestehen, treten bei Wälzlagern neue Erscheinungen zutage, die ihre Ursache in der Massenwirkung der zwischen den Laufbahnen gewissermaßen lose sitzenden Wälzkörper und Käfige haben.
• Abb. i zeigt in schematischer Darstellung eine Kurbellagerung in Seitenansicht, die Kurbelachse senkrecht geschnitten: Abb. 2 gibt Zeitdiagramme der Drehgeschwindigkeit solcher Lager für verschie-@lene Pleuelstangenlängen; Abb. 3 bis 5 zeigen drei verschiedene Ausführungsformen von Lagern gemäß der Erflndung je im Schnitt durch die Lagerachse.
• Bei der in Abb. i ,dargestellten Anordnung ist angenommen, daß die Achse der Kurbelwelle a, von der Zylinderachse geschnitten wird. Dreht sich die Kurbel im Sinne des Pfeiles b, so führt die Pleuelstange d gegenüber dem Kurbelarm bzw. dem Kurbelzapfen e eine relative Drehbewegung im Sinne des Pfeiles c aus, die der Drehbewegung des Kurbelzapfens entgegengerichtet ist. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Pleuelstange d relativ zum Kurbelzapfen e dreht, ist indessen nicht konstant, sondern von der Unge der Pleuelstange (elem Abstand zwischen Kurbelzapfen- und Kurbelbolzenmitte entsprechend) abhängig. Bei unendlich langer Pleuelstange würde sich diese gegenüber dem Kurbelzapfen e mit konstanter Geschwindigkeit n. drehen. die gleich grnß wäre, wie die Drehgeschwindigkeit )r1, des Kurbelzapfens, jedoch entgegengesetzt gerichtet.
• Wie .das Zeitdiagramm gemäß Abb. 2 erkennen läßt, fällt das Diagrammbild für die gebräuchlichen, verhältnismäßig kurzen Pleuelstangen sehr verschieden aus gegenüber deni einer unendlich lang angenommenen Pleuelstange.
• Weil das Diagrammbild für solche Verhältnisse dasselbe bleibt, bei denen das Längenverhältnis zwischen Pleuelstangenlänge und der Länge des Ktirbelarines das gleiche ist, so sind in Abb. 2 für drei verschiedene relative Pleuelstangenlängen die Kurven der relativen Drehzahlen zier Pleuelstange gegenüber dem Kurbelzapfen maßstäblich eingetragen.
• ha" gilt für einePleuelstange derLänge --x-: i, Z " gilt fü , ir eine Pleuelstange der Länge i o: i.
• rr"" gilt für eine Pleuelstange der Länge 3 : T (jeweilig auf die Länge des Kurbelarme; bezogen).
• Aus dem Diagramm (Abb. 2) folgt, daß die relative Drehgeschwindigkeit der Pleuelstange in der oberen Totpunktlage I-I ihren Höchstwert und in der unteren Totpunktlage II-11 ihren Geringstwert erreicht. Aus dem Diagramm ist die für die Wälzlagerung wichtige Tatsache zu entnehmen, daß die relative Drehzahl der Pleuelstange bei jeder Umdrehung der Kurbel einem doppelten Geschwindigkeitswechsel unterliegt. Bei Fahrzeugmotoren sind die Pleuelstangen zur Erzielung eines gedrängten Baues so kurz, claß mit beträchtlichen Beschleunigungen unfl Verzögerungen irn Kurbelzapfenlager zu rechnen ist. Diese übertragen sich in ungeschwächtem 'Maße auf die Wälzkörper und deren Käfige. Zu beachten ist -dabei, daß sich die Eigendrehung der Wälzkörper ebenfalls ändert.
• Weil jeweils nur wenige Wälzkörper unier Belastung sind, dann die übrige Mehrzahl vier unbelasteten Wälzkörper den auftretenden Beschleunigungen und Verzögerungen kaum mehr folgen; wein die Wälzkörper also plötzlich zum Tragen kommen, besitzen sie nicht die Umdrehungszahl, die bei richtiger Abrol-Jung vorhanden sein sollte. Die Wirkung des Lagerdruckes zwingt jedoch die Wälzkörper, in kürzester Zeit richtig abzurollen und entsprechend schnell ihre Geschwindigkeit zu ändern. Hierbei treten Gleitungen auf, die schließlich zum Anfressen der Laufbahnen- und Wälzkörperoberflächen führen. Zusätzliche Gleitungen zeigen sich bei ,den Wälzkörpern, die sich in der Stellung befinden, daß .die Zentrifugalkraft tangential zum Teilkreis wirkt. Gemäß der neuen Erfindung wird nun die nachteilige Wirkung der zuvor geschilderten Klassenkräfte dadurch aufgehoben, daß die Wälzkörper mittels besonderer Vorrichtungen einer dauernden Belastung unterworfen -werden. - Starrheit der Lagerung verbietet sich, weil in der Regel die Zylinderbohrung nicht genau senkrecht zur Kurbelwelle steht.
• Konstruktionen, bei welchen die eine der beiden Laufbahnen als Feder H ausgebildet ist, sind für Kurbelzapfen u. ,dgl. nicht anwendbar, weil. sie den in den Kurbelzapfen vorkommenden Höchstdrücken nicht gewachsen sind, außer bei unverhältnismäßig starker Bemessung, die sich mit Rücksicht auf die Beschleunigungskräfte verbietet. Bei vorliegender Erfindung werden deshalb neben die eigentlichen mehr oder weniger starren Arbeitslaufbahnen federnde Hilfseinrichtungen, z. B. Hilfslaufbahnen, gesetzt, die dünn und leicht gehalten werden können.
• Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 sind neben dem äußeren L aufring ä, der den Querdruck auf die Rollen überträgt, zwei Ringe da vorgesehen. Diese Ringe sind von dem Rande ihrer mittleres- Ausnehmung her finit im wesentlichen radialen Einschnitten versehen, und die so gebildeten Lappen in sind etwa parallel der Achse des Lagers abgebogen und so gestaltet, daß je ein federnder Lappen dicht neben dem anderen liegt. 112-t diesen federnden Lappen -wird auf die Rollen ein ständiger Radialdruck ausgeübt, von solcher Größe, daß die Rollen in genügender Berührung bleiben, um in der richtigen Weise abzurollen.
• Durch entsprechende Formgebung dieser Ringe 1a kann erreicht werden, daß sie auch bei beträchtlicher Abnutzung ihrer Druckflächen oder der Wälzkörper immer noch eine ausreichende Federkraft ausüben. Für manche Zwecke empfiehlt es sich, die Federung eines oder mehrerer in der Rolleniriittelebene untergebrachten Sprengringe i, geinäß Abb..¢, zur Belastung rIer Rollen auszunutzen.
• Bei Kugeln und nach ihren Endflächen zu entsprechend abgeschrägten oder abgerundeten Rollen können membranartig federnde Hilfsringe o, die in der Richtung der eingezeichneten Pfeile p auftretenden Federdrücke die Kräfte zum Andrücken und Mitnehmen der Kugeln oder Rollen ausüben.
• Auch vielerlei andere Verwirklichungen des Erfindungsgedankens, die Wälzkörper dauernd zu belasten und mitzunehmen, sind möglich, und zwar bei @7Välzkörpern im übrigen beliebiger Bauart.
• Die Vorteile der Lagerung nach vorliegender Erfindung kommen nicht nur bei Kurbelzapfen, sondern bei allen schwingend bewegten Zapfen zur Geltung, gleichgültig, ob es sich um reine Pendelbewegungen handelt oder ob diese von anderen Bewegungen z. B. gleichförmiger Drehgeschwindigkeit wie beim Kurbelzapfen, überlagert sind.

Claims (3)

1. PATENT-ANspRÜcHE: r. Wälzlagerung mit zwischen starren Arbeitslaufbahnen umlaufenden Wälzkörpern für ungleichförmig oder pendelnd sich drehende Zapfen, insbesondere für Kurbelzapfen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Gleitungen infolge der durch das Kurbelgetriebe bedingten veränderlichen Massenkräfte sämtliche Wälzkörper durch federnd wirkende Vorrichtungen gegen eine der Laufbahnen gedrückt werben.
2. 2. Wälzlagerung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits neben die eigentliche Arbeitslaufbahn federnd auf die Wälzkörper wirkende Hilfslaufbahnen gesetzt werden.
3. 3. Wälzlagerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Arbeitslaufbahnen in einer Aussparung einen die Wälzkörper gegen die andere Laufbahn drückenden federnden Ring enthält. q,. Wälzlagerung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper an sich verjüngenden Teilen ihrer Oberfläche durch zwei gegeneinander wirkende, vorwiegend achsial federnde Ringe oder Scheiben zum Anliegen an den Laufring gebracht werden, der den federnden Organes gegenüberliegt.