DE6920874U - Spielfrei stellbares, kombiniertes radial-axial-einspur-waelzlager - Google Patents

Description

Ingenieur
Karl Burgsmüller
335 Kreiensen
Postfach 5

Spielfrei stellbares, kombiniertes Radial-Axial-.üinspur-Y/älzlager

Wälzlager, welche neben radialen Kräften auch axiale Kräfte aufnehmen sollen, sind, bekannt. Im allgemeinen enthalten sie in 3 Spuren drei ;7älzlagerreihen, wovon die eine die radialen Komponenten, die anderen zwei die axialen Komponenten aufnehmen sollen.

Solche bekann-an Y/älzlager bauen nicht nur wegen des größeren Raumbedarfs der drei Y/älzlagerreihen sondern auch wegen der dazwischen anzuordnenden Laststege sehr breit.

Auch die feine Spieljustierung solcher bekannten Wälzlager gestaltet sich dadurch außerordentlich schwierig, daß diese Arbeit in mehreren Etappen durchgeführt werden muß, nämlich einmal aie radiale Spieljustierung und zum andern die zwei unabhängigen axialen Spielfreistellungen nach rechts und links. Das führt stets zu Kompromissen in der Güte der er= zielbaren Spieljustierung. Die Elemente zur Erlangung dieser Spielfreistellung, die durch Konen, Muttern, Kontermuttern, Beilegscheiben usw. gebildet v/eruen, führen zu der oben schon erwähnten raumverschwendenden Unterbringung·

xiiner Besserung dieser ungünstigen Verhältnisse zustrebend, ist das in JjI₀*. 1-3 dargesxell-ce .ainspurlager in vielen Variaxxonen in die Patentliteratur eingegangen, wobei allgemein zwischen 4 menr ouer weniger symmetrisch zueinander verwinkelten Laufmulden oder Laufflächen Kugeln als wälzkörper angeordnet sina, deren Umlaufachsen im Idealfall parallel zur Seeienachse des Lagers liegen, nämlich dann, wenn ausscriließlich radiale Kräfte aufzunehmen sind (siehe j'i,2· 1)·

bind intermittierend axiale Kräfte beispielsweise von rechts aufzunehmen, so verlagern sich die Umlaufachsen der Kugeln in clie auf -B'ig. 2 dargestellte Lage. Sind Axialkräfte von

links aufzunehmen, so legen sich die Umlaufachsen in die auf Pig. 5 dargestellte Position, bringt schließlich eine Antriebsleistung oder eine ruckweise abzugebende Leistung beim intermittierenden vi/irb el schnitt den Innenring aus der gemeinsamen Plan-Umlaui'ebene mit den Außenringen nur leicht heraus, so kreisen alle Kugein in ununterbrochener Unruhe um eine sich in ihrer Position stets wandelnde Umlaufachse, wodurch das geräuschvolle "Zwirbeln" der Ku-ein - v/ie der Praktiker es nennt"'^ entsteht, was obendrein zu großer Betriebswärme und ebenso zu großer Abnutzung der Rollbahnen führt. Die aufgenommene Rotationsenergie in den Kugeln wird dabei fortwährend abgebremst und in anderer Umlaufrichtung wieder neu aufgenommen, se daß nicht nur ein großer Teil der zu übertragenden Energie eingebüßt wird, sondern das Lager dadurch stark verschleißt und niemals größeren Zeitraum hindurch das erwünschte ideale, geringe Spiel beibehalte

So hat dieses theoretisch zwar sympathische Einspurlager, welches an sich den Vorteil der in der Breite platzsparenden Bauweise in sich einschließt, bisher als Allein-Lager keine praktische Verwendung finden können und wird sie mit Sicherheit bei schneilaufendeη Werkzeugmaschinen auch künftig nicht erlangen.

Das erfindungsgemäße, in i'ig. 4, 5 und 6 dargestellte, spielfrei stellbare iVälzlager für radiale und beidseitig axiale Beanspruchung unterreneidet sich zunächst dadurch vorteilhaft von den bereits bekannten oder vorgeschlagenen Einspurlagern, αaß es anstelle der Kugeln mit Zylinderrollen ausgerüstet ist, aie - gegenüber konischen Rollenkeine lästige Ausweichkomponente und daher SpielSchwankungen hervorbringen, deren Umiaufachsen sich auch ständig in einem unveränderlichen Kinkel wechselweise kreuzen und ihre Position gegenüber der Seelenachse des Lagers bei allen Beanspruchungsrichtunjen stets beibehalten, wodurch die gefürchtete "zwirbelnde" Bewegung der Wälzkörper unterbleibt, eine mehr tragende Berührung zwischen den gemeinsamen Lagerspuren und den ",7LIl zk ör par η und dadurch auch bei

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weitem höhere radiale sowie axiale Tragfähigkeit erzielt wird.

Es ist eine weitere erfinderische Erkenntnis, die zueinandergeordneten Laufbahnen für die Zylinderroilen zwar zueinander streng parallel zu erstellen, sie jedoch gegenüber dem anderen Laufbahnpaar in einem (je nach Verhältnis zwischen Rollendurchmesser und Laufbahndurchmesser) größerem Y/inkel als yO° anzuordnen. Dadurch liegen die Rolienstirnflächen nur mit ihrer entsprechend ausgebildeten Abfasung 14 Figo 9 infolge der Zentrifugalkraft so an den Laufbahnkanten an, dab die Kanten-Umfangsgeschwindigkeit der Rollen mit der Abrollgeschwindigkeit aer gefasten Rollenbahnkanten übereinstimmt und so einer wärmeerzeugenden flächigen ötützreibung unkompliziert vorgebeugt ist. öo kann aucn auf einen die Zentrifugalkräfte der Rollen aufnehmenden Rolien-btützkäfig verzichtet werden.

Aus der erfindungsgemätfen kreuzweisen Zueinanderordnung der Rollenachsen um mehr als 90 ergibt sich weiter, daß die .Berührungs-Reibgeschwindigkeit der Rollen untereinander gegenüber gebräuchlichen korbfreien Wälzlagern um ra. die Hälfte geringer ist, so daß man bei richtiger Abstimmung von Rollenzahl bm. Rollen-^ zum Teilkreis-^ des Lagers, auch bezüglich der korrekten Lage der Rollenachsen, auf den Rollenkäfig ganz verzichten kann, dadurch nämlich, daß die mit ihrer Achse aus der idealen Abrolllage etwa herausstrebende Rolle infolge ihres dann größer werdenden Anteiles an der i'eilkreislänge zwischen den beiden benachbarten ihr gegenüber verschränkt liegenden Rollen, größeren Kontaktdruck erhält und infolge der Reibrichtung der beiden benachbarten Rollen in die Iaeallage zurückgezwungen wird (Fig. 9a).

Es ist schließlich eine weitere erfinderische Erkenntnis, die in zwei Teile geteilte Lagerhälfte - gleichgültig, ob die Innen- oder die Außen-Lagerhälfte geteilt ausgeführt worden ist - an ihren gemeinsamen Berührungsflächen mit einem dem anderen Teil zugeordneten Piangewinde selbsthemmender Plankenschräge zu versehen, um die Spielfreistellung des Lagers allein durch Verdrehe)

erdrehen riaa R-i^n m

Ringes gegenüber dem anderen zu erzielen Fig. 7 u. 8. Die sichere Axialführung der beiden Ringe zueinander ist dabei durch den Ring 13 gegeben.

Sine vorteilhafte Verwendung findet aas neue Lager auch als ,välzelement zwischen einer Leitspindel, ζ. Β. einer Präsmaschine oder einer Steuerspindel, z.B. eines Kraftwagens, und der zugehörigen Mutter.

Die Erfindung ist an nana der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform des neuen Lagers ohne Käfig. In an sich benannter V/eise umschließt ein Außenring 1 einen Innenring 2 unter Bildung eines Ringraumes, der aus zwei Laufbahnpaaren 3, 4;.5, 6 gebildet ist. Die beiden Bahnen jedes dieser Paare laufen parallel zueinander. Beide Paare 3, 4 und 5, 6 bilden jedoch zusammen einen Winkel, der gröüSer ist als yO° ο In der Zeichnung ist dieser Zusatzwinkel ß mit etwa 4 dargestellt. J^r richtet sich jedoch nach den jeweiligen Verhältnissen, also insbesondere nach dem Durchmesser des Lagers, nach jenem der Rollen und nach der Art der zu übertragenden Beanspruchungen sowie nach deren Aufteilung in axialer und radialer Richtung· Unter normaxen Voraussetzungen liegt dieser Winkel in den Grenzen zwischen 1° und 20°.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind in diesem Ri n-;.· raum 3> 4; 5, ö.Rollen 7> 8 eingelegt, deren Umlaufachsen 9, in stetigem Wechsel gegeneinander geneigt sind. Dabei kann jedoch bei Verwendung eines geteilten Pührun,-skäfigs nach der weiteren Erfindung die Anzahl der Rollen mit nach beiden Seiten weisenden Achsen unterschiedlich sein. So können also beispielsweise nach Belastung zwischen zwei Rollen mit nach der einen Seite weisenden Achsen 3. 4 oder mehr Rollen mit nach der anderen Seite weisenden Achsen vorgesehen sein»

sind in der käfigloser. Ausführungsform so gewählt, daß die Rollen mit einem denkbar geringen, praktisch lediglich der knappen Schmierfilmstärke entsprechenden Spiel aufeinander folgen.

Der äußere Ringteil 1 ist gemäß Pig. 7 und 8 in seiner Mittelebene geteilt, und die aneinanderliegenden Teilringflächen greifen mit Planjewinde 11 ineinander ein. Im übrigen sind sie durch Schraubenbolzen 12 aneinander gehalten und ihre sichere Axialführung durch einen sie gemeinsam umschließenden Ring 13 gegeben.

Ein solches Lager läßt sich stets und einfach spielfrei einstellen. Es ist hervorragend zur Aufnahme von radialen und beidseitigen axialen Beanspruchungen geeignet. Die Umlaufacnsen der hier verwendeten Zylinder-Rollen kreuzen sich ständig unter einem unveränderlichen Winkel. Sie behalten ihre Lage gegenüber der Seelenachse des Lagers bei allen Beanspruchungen bei.

Die neuartige Zueinanderordnung der Rollenachsen bedingt außerdem eine Herabsetzung der Reibgeschwindigkeit der Wälzkörper untereinander bei ihren gelegentlichen Berührungen gegenüber gebräuchlichen käfigireien Wälzlagern um etwa die Hälfte. Deshalb kann man bei richtiger Abstimmung von Rollenzahl, Rollendurchmesser und Teilkreisdurchmesser auf einen Käfig verzichten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die mit ihrer Achse et\va aus der Ideallage herausstrebenden Rollen infolge ihres dann größer v/erdenden Anteils an der Teilkreislänge zwischen den beiden benachbarten, gegen sie geneigten Rollen einen

druck
größeren Kontakt/erhalten und durch die Reibrichtung der Nachbarrollen in ihre Ideallage zurückgezwungen werden (Pig. 9a).

In i^lig. 10 ist die Steuerspindel 15 eines Kraftwagens dargestellt, die unter Bildung eines Gewindeganges 16 von ihrer Mutter 17 umgeben ist. In dem Gewindegang, dessen Enden durch eine Umleitung 18 überbrückt sind, laufen Rollen 7» 8 mit gegeneinander geneigten Achsen gemäß der Erfindung.

In ähnlicher Darstellung ist in i?ig. 11 die Leitspindel 19 einer Fräsmaschine gezeigt. Auch sie ist unter Bildung eines Gewinde gang s 16 von einer Llutter 17 umschlossen. Im Gewinde-

gang, der durch, eine Umleitung 18 überbrückt ist, sind die Rollen 7, 8 gemäß der Erfindung angeordnet.

Diese Art der Verwendung des neuen Rollen-Walzlagers stellt gegenüber den bekannten Ausführungsformen, die mit Kugeln ausgestattet sind, einen erheblichen Portschritt dar. Die Betätigung der in der neuen Art gelagerten Steuerspindel läßt sich unter einem nur denkbar geringen Kraftaufwand durchführen. Die neuartigen Wälzkörper in dem Leitspindelsystem verhindern mit Sicherheit den gefürchteten sog. "stik-slip", wie dieser bislang mit Kugeln an derartigen Maschinen niemals ganz vermieden werden konnteο

Claims (5)

Il · I I · Schutz-Ansprüche

1. Zylinder-Rollenlager, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in stetigem Wechsel mit gegeneinander geneigten Umlaufachsen (9, 10) in einem gemeinsamen, durch die bei Verwendung von Kugeln an sich bekannten zentrisch ineinander angeordneten Ringteile (1, 2) gebildeten Ringraum liegen, der aus zwei Laufbahnpaaren (3, 4; 5, 6) gebildet ist, deren jedes aus zwei einander gegenüberliegenden parallelen Bahnen besteht, wobei die Bahnpaare (3» 4; 5, 6) miteinander einen 90 übergteigenden V/inkel (ß) bilden.

2. Zylinder-Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwinkel (ß) zu 90° etwa 1° bis 20° beträgt.

3· Zylinder-Rollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dab die Rollen mit einem möglichst geringen, zweckmäßig auf ochmierfilmstärke reduzierten Spiel im Ringraum (3, 4; 5, 6) aufeinander folgen.

4. Zylinder-Rollenlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine den Ringraum bildende Ringteil (1) in seiner Mittelebene geteilt und daß die aneinander liegenden leilringf'lächen mit/vorzugsweise selbsthemmender Flankenschräge ineinander eingreifen.

5. Rollenlager nacn Anspruch 1, 2, 3 oder 4» verwendet als Wälzelement zwischen einer Leit- oder Steuerungsspindel (15) und ihrer Mutter (17).