DE1078382B - Anordnung zur Verhinderung des Wanderns bei ausschliesslich axial belasteten Radial-Kugellagern, die mit radialem Spiel ins Gehaeuse eingesetzt sind - Google Patents

Description

• Anordnung zur Verhinderung des Wanderns bei ausschließlich axial belasteten Radial-Kugellagern, die mit radialem Spiel ins Gehäuse eingesetzt sind Die Erfindung betrifft eine Anordnung, mit der bei ausschließlich axial belastetem Radial-Kugellager das Wandern der Lagerringe, vorzugsweise des Außenringes, verhindert wird.
• Bei hohen Drehzahlen werden vielfach Radial-Kugellager zur ausschließlichen Aufnahme von Axialkräften verwendet. Dabei werden für die Übertragung von Radialkräften und Axialkräften jeweils besondere Lager oder Lagergruppen angeordnet und als Axiallager entweder Radial-Rillenkugellager oder Radial-Schrägkugellager verwendet, in seltenen Fällen auch Pendelkugellager oder Pendelrollenlager. Eine bevorzugte Ausführung solcher Lagerungen sieht zur Aufnahme der Radialkräfte Zylinderrollenlager vor, während die Axialkräfte von einem Vierpunktlager, das ja auch als einreihiges, zweiseitig wirkendes Radial-Schrägkugellager bezeichnet werden kann, aufgenommen werden. Der Außenring des Vierpunktlagers hat dabei in radialer Richtung Spiel im Gehäuse.
• Bei radial belasteten Wälzlagern sind die Lagerringe durch die der Betriebsbeanspruchung entsprechend gewählte Passung auf der Welle und im Gehäuse befestigt. Bei ausschließlich axial belasteten Radial-Kugellagern wird, um eine Übertragung von Radialkräften zu verhindern, einer der Lagerringe, fast immer der Außenring, in radialer Richtung frei gestellt. Der Außenring ist also nicht durch eine enge Passung im Gehäuse festgelegt, und um ihn am Mitdrehen zu verhindern, wird er meist seitlich im Gehäuse festgespannt. Diese Maßnahme ist aber hierzu nicht besonders gut geeignet. Außerdem wird durch zu festes seitliches Verspannen das Lager in unbestimmter Weise auch radial belastet, was ja gerade vermieden werden soll.
• Ein lose im Gehäuse sitzender, seitlich nicht verspannter Ring läuft aber mit um. Diese Bewegung, das sogenannte Wandern, wird durch die tangentialen Reibkräfte der Wälzkörper in den Laufbahnen hervorgerufen. Durch diese Bewegung des Ringes im Gehäuse erfolgt Verschleiß an den Gleitflächen. Der Ab- rieb gelangt ins Lagerinnere und verursacht dort Beschädigungen der Laufbahnen und Wälzkörper und damit einen frühzeitigen Ausfall des Lagers. Zur Erreichung einer großen Lebensdauer des Lagers muß dies also unbedingt vermieden werden.
• Es ist bekannt, zur Verhinderung des Wanderns von Wälzlagerringen, die funktionsbedingt oder aus Montagegründen mit loser Passung eingebaut werden, einen elastisch nachgiebigen Ring aus Gummi od. dgl. anzuordnen, der durch die Gegenstücke des Wälz-Lagers so verspannt wird, daß er sich gegen eine Fläche des Wälzlagerringes preßt und so das Wandern verhindert.
• Der auf dem mit radialem Spiel eingebauten Wälz-Lagerring angeordnete Gummiring ist nicht immer imstande, das Wandern zu verhindern. Der Gummiring hat nur eine geringe Auflagefläche auf dem Außenring und muß deshalb verhältnismäßig hart vorgespannt werden. Dadurch wird die Radialbelastung des Lagers, das eigentlich nur axial belastet werden sollte, in unbestimmter Weise stark erhöht. Vor allem kann der Gummiring den Außenring nicht zentrieren. Eine Zentrierung ist aber unbedingt notwendig, insbesondere bei Vierpunktlagern und bei waagerecht liegender Welle.
• Gerade Vierpunktlager gewinnen speziell als Lager für reine Axialbelastung immer mehr an Bedeutung. Da bei Verwendung als reines Axiallager der Außenring mit größerem Radialspiel im Gehäuse sitzt, hängt bei waagerechter Welle der Außenring mit dem Kugelsatz durch und wird beim Festspannen in einer exzentrischen Lage gehalten. Durch das Abrollen der Kugeln auf exzentrisch versetzten Laufkreisen wird das Lager höher beansprucht, was schon in der beachtlichen Steigerung der Lagertemperatur zum Ausdruck kommt. Infolge der während einer Umdrehung des Lagers verschiedenen Abrollgeschwindigkeiten der Kugeln - bedingt durch das Abrollen auf exzentrischen, d. h. verschieden großen Laufkreisen - treten starke Zerrungen im Käfig auf, die zu Käfigbrüchen führen können. Gleiche Verhältnisse liegen auch dann vor, wenn sich die Drehachse unter der Belastung verschiebt und der Außenring dieser Verschiebung nicht folgen kann. In beiden Fällen wird durch die exzentrische Lage des Außenringes die Lebensdauer des Lagers verkürzt. Die Erfindung sieht eine Anordnung für ausschließlich axial belastete Radial-Kugellager, insbesondere Vierpunktlager, vor, durch die das Wandern des mit radialem Spiel im Gehäuse sitzenden Außenringes verhindert und dessen genaue zentrische Lage zum Innenring gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Anordnung ist gekennzeichnet durch ein gewelltes, federndes Metallband, das zwischen Außenring und Gehäuse mit einem vorher berechneten Übermaß eingebracht wird und dadurch einmal eine genaue Zentrierung des Außenringes ergibt, zum anderen durch die Haftreibung des Bandes am Außenring und im Gehäuse ein Mitdrehen des Außenringes verhindert. Das um den Außenring gelegte gewellte, federnde Metallband wird zweckmäßigerweise in axialer und tangentialer Richtung im Gehäuse festgelegt.
• Ähnliche wellenförmige Bänder oder Ringe, wie sie die Erfindung vorsieht, sind zwar nicht mehr neu. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung haben sie aber bei allen bekannten Anordnungen wesentlich andere Aufgaben zu erfüllen und besitzen entsprechend diesen Aufgaben auch ganz andere Eigenschaften.
• So sind wellenförmige Bänder oder Ringe aus dünnem, federndem Blech bekannt, die eine Befestigung von Maschinenteilen aufeinander mit einer gewünschten Passung gestatten, ohne daß die Teile mit der sonst erforderlichen hohen Genauigkeit hergestellt werden müssen. Diese sogenannten Toleranzringe dienen zum maßhaltigen Einbau von Welle und Lager bzw. Lager und Gehäuse, um einen festen Sitz des Lagers zu gewährleisten, so daß die äußeren Kräfte ohne Rutschen oder Gleiten der einzelnen Teile übertragen werden können.
• Es ist weiterhin bekannt, solche wellenförmige Ringe oder Bänder zum federnden Einbau von Wälzlagern in Gehäusen, die starken Temperaturschwankungen unterliegen, zur Vermeidung von Verkantungen der Lager und zur Geräuschverminderung zu verwenden.
• Bei allen diesen Beispielen haben die Ringe bzw. Bänder die Aufgabe, die gesamten äußeren, vorwiegend radialen Kräfte und bei den Toleranzringen noch zusätzlich die durch die Passung entstehenden Pressungen aufzunehmen und zu übertragen. Demgegenüber sollen die Metallbänder nach der Erfindung keine äußeren Kräfte übertragen, sondern infolge ihrer Elastizität nur die Kraft, die zum Festhalten des Lagerringes erforderlich ist, aufbringen. Im übrigen sollen sie so nachgiebig sein, daß sich der Außenring bei Verschiebung der Welle ohne Schwierigkeiten immer zentrisch zur Drehachse einstellen kann.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Abb. 1 ist ein Axialschnitt durch die Lagerung, Abb.2 ein Teilradialschnitt durch das gewellte federnde Metallband.
• Das Zylinderrollenlager 1 nimmt die Radialkräfte auf, das Vierpunktlager 2 die Axialkräfte. Der Außenring 3 des Vierpunktlagers 2 hat radiales Spiel im Gehäuse 4. In dem ringförmigen Spalt 5 zwischen Außenring 3 und Gehäuse 4 ist ein gewelltes, federndes Metallband 6 mit einem vorher berechneten Übermaß eingebracht. Die Enden 7 des gewellten Metallbandes 6 sind aufgebogen; sie greifen in die Ausnehmung 8 des Gehäuses 4 und sichern dadurch die Lage des gewellten Metallbandes 6 in Umfangsrichtung. In axialer Richtung ist das gewellte Metallband 6 durch das Gehäuse 4 bzw. dessen Deckel 9 gesichert.
• Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich folgende Vorteile: 1. Das Wandern des Außenringes wird sicher verhindert. Die Haftreibung kann durch entsprechende Wahl des Übermaßes für das gewellte Metallband den jeweils vorliegenden Betriebsverhältnissen angepaßt werden.
• 2. Die zur Erreichung der Haftreibung notwendige Radialbelastung hat einen genau berechneten Wert. Unbestimmte Belastungsverhältnisse sind ausgeschlossen.
• 3. Der Außenring wird genau zentriert. Exzentrisches Verspannen des Außenringes ist nicht möglich, das Lager arbeitet einwandfrei, und zwar bei allen Belastungszuständen und betriebsmäßigen Verlagerungen der Welle.
• 4. Die Rückstellkräfte des gewellten federnden Metallbandes sind im Vergleich zur Axialbelastung des Lagers vernachlässigbar klein.
• Für die Unteransprüche wird nur im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 Schutz begehrt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Verhinderung des Wanderns bei ausschließlich axial belasteten Radial-Kugellagern, die mit radialem Spiel ins Gehäuse eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringspalt zwischen Außenring und Gehäuse ein gewelltes, federndes Metallband mit vorher berechnetem Übermaß eingebracht ist, welches infolge Haftreibung am Außenring und Gehäuse den losen Ring am Mitdrehen hindert.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des gewellten, federnden Metallbandes Mittel zur axialen und tangentialen Sicherung der Lage des Bandes vorgesehen sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übermaß des gewellten, federnden Metallbandes den jeweils vorliegenden Betriebsverhältnissen entsprechend gewählt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 934 447, 915 401, 484148; deutsche Auslegeschrift Nr. 1010 335; USA.-Patentschrift Nr. 1290,180; französische Patentschrift Nr. 1047 719.