DE1004435B

DE1004435B - ball-bearing

Info

Publication number: DE1004435B
Application number: DEF13420A
Authority: DE
Inventors: Erich Franke
Original assignee: Franke and Heydrich GmbH
Current assignee: Franke and Heydrich GmbH
Priority date: 1953-12-08
Filing date: 1953-12-08
Publication date: 1957-03-14

Description

Kugellager Die Erfindung erstreckt sich auf Kugellager, bei denen die Laufbahnen für die Kugeln aus in Eindrehungen der gegeneinander abzustützenden Bauteile eingelegten offenen Stahldrahtringen bestehen, die einen einseitig ausgesparten kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei den bekannten Kugellagern dieser Art werden die als Laufbahnen für die Kugeln dienenden Aussparungen nach dem Zusammenbau der Lager durch sogenanntes »Einwalzen«, d. h. einem längeren Durchdrehen des stark vorgespannten Lagers unter mehrmaligem Nachstellen der Bauteile sogleich in ihrer dem Kugelradius angepaßten Form in den runden Ausgangsquerschnitt der Laufdrähte eingedrückt. Durch dieses »Einwalzen« der Laufbahnen mit Hilfe einer zweckmäßig gegenüber dem Betriebszustand verkleinerten Anzahl von Kugeln, die durch einen Käfig oder durch zwischengefügte, etwas kleinere Distanzkugeln in gleichmäßigen Abständen auf den Lagerumfang verteilt gehalten werden, können bei den bekannten Lagern jedoch höchstens Laufbahnbreiten bis zu einem Drittel der Drahtstärke erzielt werden, weil sonst ein schädlicher Grat an den Laufbahnrändern entsteht, der im Betrieb zum Abspringen neigt und die Betriebssicherheit gefährdet. Eine solche Begrenzung der Laufbahnbreiten auf höchstens ein Drittel des Laufdrahtdurchmessers bildete bisher eine sehr hinderliche Schranke für die durch jede einzelne Kugel übertragbare Höchstlast K0, die sich aus der Laufbahnbreite b (cm), dem Kugeldurchmesser d (cm) und der Brinellhärte des Stahldrahtes H (kg/mm2) nach der Beziehung bestimmt. Der verhältnismäßig langwierige Einwalzvorgang in der bisherigen Form erschwerte außerdem in vielen Fällen die Anwendung der hinsichtlich der erzielbaren Material- und Platzersparnis sowie wegen ihrer hohen Laufgenauigkeit äußerst vorteilhaften »Drahtkugellager«.Ball bearings The invention extends to ball bearings in which the raceways for the balls consist of open steel wire rings which are recessed on one side and have a circular cross-section, which are inserted into grooves in the components to be supported against one another. In the known ball bearings of this type, the recesses serving as raceways for the balls are immediately converted into the round starting cross-section in their shape adapted to the radius of the ball after the assembly of the bearings by so-called "rolling in", that is, a prolonged rotation of the highly preloaded bearing with repeated readjustment of the components pressed in by the running wires. Due to this "rolling in" of the raceways with the help of a smaller number of balls than the operating state, which are kept evenly spaced around the circumference of the bearing by a cage or by slightly smaller spacer balls inserted between them, with the known bearings, however, raceway widths of up to a third of the wire thickness can be achieved, because otherwise a damaging burr is created on the track edges, which tends to jump off during operation and endangers operational safety. Such a limitation of the raceway widths to a maximum of one third of the running wire diameter has so far formed a very obstructive barrier for the maximum load K0 that can be transmitted by each individual ball, which is made up of the raceway width b (cm), the ball diameter d (cm) and the Brinell hardness of the steel wire H ( kg / mm2) according to the relationship certainly. The relatively lengthy rolling-in process in its previous form also made it difficult in many cases to use the "wire ball bearings", which are extremely advantageous in terms of the material and space savings that can be achieved and because of their high running accuracy.

Bei Rollenlagern ist ferner die Verwendung von Stahldrahtringen als Laufbahnen bekannt, bei denen die Laufflächen für die Rollen von geradlinig begrenzten Aussparungen eines Drahtes mit kreisförmigem Ausgangsquerschnitt gebildet werden. Bei dieser Wälzlagerart ergibt sich nämlich durch planes Anschleifen von Laufbahnen an den Stahldrähten eine genaue Anpassung an die zylindrischen Rollkörper mit ihren geraden Erzeugenden.In the case of roller bearings, steel wire rings are also used as Known raceways in which the treads for the roles of rectilinear limited Recesses of a wire are formed with a circular output cross-section. With this type of roller bearing, the result is a flat grinding of raceways on the steel wires an exact adaptation to the cylindrical roller bodies with their straight generatrix.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kugellager mit aus Stahldrähten gebildeten Laufbahnen für die Kugeln hinsichtlich der Tragfähigkeit und des erleichterten Einbaues zu verbessern. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die als Laufbahnen für die Kugeln dienenden Aussparungen an den Laufdrähten in an sich bei Rollenlagern bekannter Weise durch einseitiges planes Abschleifen hergestellt und sodann entsprechend dem Kugelradius hohl nachgewalzt sind. Durch die Verwendung derartiger Laufdrähte mit plan vorgeschliffenem Querschnitt wird die erforderliche plastische Verformung der Drähte beim Nachwalzen auf den jeweiligen Kugelradius so weit verringert, daß sich ohne Schwierigkeiten Laufbahnbreiten von 600/o des Laufdrahtdurchmessers und darüber erzielen lassen.The object of the invention is to make the ball bearings with steel wires formed raceways for the balls in terms of load-bearing capacity and the facilitated To improve installation. According to the invention, this object is essentially achieved by this solved that serving as raceways for the balls recesses on the running wires in a manner known per se for roller bearings by flat grinding on one side are made and then rolled hollow according to the radius of the sphere. By the use of such running wires with a flat pre-ground cross-section is the necessary plastic deformation of the wires during re-rolling on the respective Ball radius reduced so much that raceway widths of 600 / o of the running wire diameter and above can be achieved.

Hierdurch wird eine entsprechende Steigerung der von den Drahtkugellagern zu übertragenden Kräfte bis um 100% erreicht und gleichzeitig der Arbeitsaufwand für das Nachwalzen der Laufbahnen in ihre Endform erheblich verringert.This results in a corresponding increase in the number of wire ball bearings Forces to be transmitted reached up to 100% and at the same time the workload for the re-rolling of the raceways to their final shape significantly reduced.

Die größtmögliche Steigerung der Tragfähigkeit der Lager ergibt sich im weiteren Ausbau der Erfindung dadurch, daß die Querschnittsabflachungen an den Laufdrähten möglichst genau senkrecht zur Verbindungslinie der Kugel- und Laufdrahtmitten angeordnet werden, da auf diese Weise jede Verdrehbeanspruchung in den Laufdrähten vermieden wird.The greatest possible increase in the load-bearing capacity of the bearings results in the further development of the invention in that the cross-sectional flats on the Running wires as exactly as possible perpendicular to the connecting line of the ball and running wire centers be arranged, as in this way any torsional stress in the running wires is avoided.

Die erfindungsgemäßen Kugellager werden besonders zweckmäßig in der Weise hergestellt, daß die Stahldrähte mit rund geschliffenem Querschnitt auf das vorgesehene Maß gerundet, nach Lehre plan gerichtet und zuletzt durch Schleifen unter einem dem jeweiligen Stützwinkel a entsprechenden Neigungswinkel im Querschnitt abgeflacht werden. Durch diese Reihenfolge der Arbeitsgänge wird eine gute Wirtschaftlichkeit in der Fertigung mit der größtmöglichen Genauigkeit der Laufdrähte vereinigt.The ball bearings according to the invention are particularly useful in the Manufactured in a way that the steel wires with a round cut cross-section on the Intended dimension rounded, leveled according to the gauge and finally by grinding at an inclination angle corresponding to the respective support angle a in cross section be flattened. This sequence of operations results in good economy combined in production with the greatest possible accuracy of the running wires.

Im folgenden ist die Erfindung durch die Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung mit insgesamt neun Abbildungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen in Abb. 1 und 2 zwei Querschnitte durch ein Drahtkugellager bekannter Ausführung mit Laufbahnen aus Runddrähten im erstmalig zusammengebauten Zustand bzw. nach dem »Einwalzen« der Laufbahnen, Abb. 3 und 4 zwei Querschnitte durch ein Drahtkugellager nach der Erfindung in Universallagerbauart mit 45° Stützwinkel im erstmalig zusammengebauten Zustand bzw. mit nachgewalzten Laufbahnen, Abb. 5 und 6 zwei Querschnitte durch ein erfindungsgemäßes Drahtkugellager für reine Axialbelastung mit vorgeschliffenen Laufbahnen für einen Stützwinkel α = 20° ebenfalls im erstmalig zusammengebauten bzw. im nachgewalzten Zustand und Abb. 7 bis 9 drei vergrößerte Querschnitte durch einen Laufdraht für Drahtkugellager nach der Erfindung in verschiedenen Bearbeitungszuständen.In the following the invention is illustrated by the description of two exemplary embodiments explained in more detail on the basis of the drawing with a total of nine illustrations. The painting show in detail in Fig. 1 and 2 two cross-sections through a wire ball bearing known design with raceways made of round wires in the first assembled State or after “rolling in” the raceways, Fig. 3 and 4 two cross-sections through a wire ball bearing according to the invention in universal bearing design with 45 ° support bracket when assembled for the first time or with re-rolled Raceways, Fig. 5 and 6, two cross sections through a wire ball bearing according to the invention for pure axial load with pre-ground raceways for a support angle α = 20 ° also when assembled for the first time or in the re-rolled condition and Fig. 7 to 9 three enlarged cross-sections through a running wire for wire ball bearings according to the invention in different processing states.

Die Drahtkugellager bestehen gemäß Abb. 1 und 2 aus vier offenen Rundstahlrädern 1 bis 4, die die Laufflächen für die Kugeln 5 bilden und in Eindrehungen der gegeneinander abzustützenden Körper 6 bzw. 7, 7' eingebettet sind. Bei diesen bekannten Drahtkugellagern wurden die Laufbahnen 8 lediglich durch Einwalzen der Kugeln 5 in die Drahtringe 1 bis 4 unter starker Vorspannung hergestellt. Dabei änderte sich der Abstand der relativ zueinander beweglichen Lagerteile 7 und 7' um das verhältnismäßig große Maß m1 + m2, während sich der Rollkreisdurchmesser der Kugeln um den Betrag 2s verringert. Als größte Laufbahnbreite ließ sich auf diese Weise ein Drittel des Laufdrahtdurchmessers 8 erreichen, da sich bei noch stärkerem Einwalzen an den Laufbahnrändern ein Grat bildete, der zum Abspringen neigt und die Betriebssicherheit der Lager gefährdet.The wire ball bearings consist of four open round steel wheels as shown in Fig. 1 and 2 1 to 4, which form the running surfaces for the balls 5 and in turns of the against each other to be supported body 6 or 7, 7 'are embedded. In these known wire ball bearings the raceways 8 were only made by rolling the balls 5 into the wire rings 1 to 4 produced under strong pretension. The distance between the relative to each other movable bearing parts 7 and 7 'around the relatively large Dimension m1 + m2, while the pitch circle diameter of the balls is reduced by the amount 2s. In this way, the largest running track width was a third of the running wire diameter 8, because with even stronger rolling, a ridge will appear on the track edges which tends to jump off and endangers the operational safety of the bearings.

Bei dem Universal-Drahtkugellager nach den Abb. 3 und 4 für kombinierte Beanspruchung durch Axial-und Radialkräfte sowie Kippmomente sind die Laufdrähte 11 bis 14 gemäß der Erfindung mit Abflachungen 15 versehen, die senkrecht zu der Verbindungslinie von Kugel- und Lauf drahtmitte stehen. Die Laufbahnbreite b kann bei dieser Ausgestaltung der Laufdrähte mit 60% des Laufdrahtdurchmessers p und darüber gewählt werden, ohne daß beim Nachwalzen auf die Kugelkrümmung gemäß Abb. 4 irgendwelche Schwierigkeiten auftreten. Das Vorspannen des Lagers zum Nachwalzen der Laufbahnen erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel in besonders vorteilhafter Weise durch allmähliches Einschrauben eines radial geschlitzten Gewinderinges 16 in einen Körper 17, wobei sich die Gewindeflanken spielfrei ineinander pressen, so daß eine größtmögliche Laufgenauigkeit des Lagers erzielt wird. Durch Anziehen einer in dem Radialschlitz des Gewinderinges angebrachten Sicherungsschraube mit konischem Kopf 18 läßt sich der Gewindering 16 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen schützen, ohne irgendeine schädliche Verspannung auf den Ring auszuüben.In the case of the universal wire ball bearing according to Figs. 3 and 4 for combined The running wires are stressed by axial and radial forces as well as tilting moments 11 to 14 provided according to the invention with flats 15 which are perpendicular to the Connect the ball and barrel wire center. The career width b can in this configuration the running wires with 60% of the running wire diameter p and above can be selected without the spherical curvature according to Fig. 4 any difficulties arise. The preloading of the bearing for re-rolling the raceways are particularly advantageous in this embodiment Way by gradually screwing in a radially slotted threaded ring 16 in a body 17, the thread flanks pressing into one another without play, so that the greatest possible running accuracy of the bearing is achieved. By tightening a locking screw mounted in the radial slot of the threaded ring conical head 18 can the threaded ring 16 against unintentional rotation protect without exerting any harmful tension on the ring.

Das Drahtkugellager nach den Abb. 5 und 6 ist durch die Wahl eines kleineren Stützwinkels α = 20° speziell für die Übertragung großer Axialkräfte gestaltet. Auch bei diesem Lager sind die Laufdrähte 21 bis 24 mit Abflachungen 15 versehen, die senkrecht zur Verbindungslinie von Kugel- und Laufdrahtmitte liegen. In Verbindung mit dem kleinen Stützwinkel kann die Laufbahnbreite b noch größer als im Ausführungsbeispiel nach den Abb. 3 und 4 mit einem Stützwinkel α = 45° gewählt werden, da der Anteil gleitender Reibung, der durch die Schräglage der Laufbahnen bedingt ist, mit kleiner werdendem Stützwinkel α abnimmt, wie ein Vergleich der Radiusdifferenzen du bei den beiden Lagerausführungen erkennen läßt.The wire ball bearing according to Figs. 5 and 6 is by choosing one smaller support angle α = 20 ° especially for the transmission of large axial forces designed. In this camp, too, the running wires 21 to 24 are flattened 15, which are perpendicular to the connecting line of the ball and running wire center. In conjunction with the small support bracket, the track width b can be even larger than in the embodiment according to Figs. 3 and 4 with a support angle α = 45 ° should be selected as the proportion of sliding friction caused by the inclined position of the Raceways is conditional, with decreasing support angle α decreases, like a Comparison of the radius differences you can see in the two bearing designs.

In den Abb. 7 bis 9 ist schließlich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der Drahtkugellager _ mit vorgeschliffenen Laufbahnen für die Kugeln in drei Fertigungsstufen veranschaulicht. Von diesen zeigt Abb. 7 einen Querschnitt durch einen Laufring, der aus einem spitzenlos rund geschliffenen Stahldraht vom Durchmesser ö auf das Einbaumaß Di gerundet und nach Lehre plan gerichtet ist. An diesen bereits genau auf seine Einbauform gebrachten Laufring wird unter dem für das jeweilige Lager festgelegten Stützwinkel α die spätere Laufbahn mit der gewählten Breite b gemäß Abb. 8 plan vorgeschliffen, die dann beim Nachwalzen nur noch eine verhältnismäßig geringe Verformung auf den Kugelradius d/2 entsprechend Abb. 9 erfährt.Finally, FIGS. 7 to 9 show the manufacturing method according to the invention the wire ball bearing _ with pre-ground raceways for the balls in three production stages illustrated. Of these, Fig. 7 shows a cross section through a raceway, which consists of a centerless round ground steel wire with a diameter of ö to the Installation dimension Di is rounded and aligned according to the gauge. Already exactly on these The raceway that has been adapted to its installation shape is placed under the one for the respective bearing specified support angle α the later track with the selected width b Pre-ground flat as shown in Fig. 8, which then only has one relatively undergoes slight deformation on the spherical radius d / 2 according to Fig. 9.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Ball bearing in which the raceways for the balls consist of steel wire rings inserted in grooves, which have a recess on one side, have circular cross-section, characterized in that the recesses in a manner known per se for roller bearings by flat grinding on one side are made and then rolled hollow according to the radius of the sphere.

2. ball bearings according to claim 1, characterized in that the recesses (15) are at least approximately are arranged perpendicular to the connecting line of the ball and steel wire center.

3. Process for the production of ball bearings according to Claims 1 and 2, characterized in that that the steel wires with a circular cross-section are rounded to the intended size, leveled according to the teaching and then by grinding under the desired The angle of inclination in the cross-section can be flattened.

4. Ball bearings in which the raceways for the balls consist of steel wire rings inserted into the indentations of the components, in particular according to claim 1, characterized in that the receiving part for one Running wire is designed as a radially slotted threaded ring (16) which is in a Matching mating thread on the receiving body (17) can be screwed in for another running wire is.

5. Ball bearing according to claim 4, characterized in that the threaded ring (16) has a locking screw with a conical head (18) in the radial slot.