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Elastische Bettung für einreihige Wälz-, insbesondere Kugellager,
bei der der äußere Lagerring gegenüber dem das Lager umschließenden Bauteil unter
Einschaltung eines elastisch verformbaren Zwischenringes abgestützt ist Die Erfindung
bezieht sich auf eine elastische Bettung für Wälz-, insbesondere Kugellager, die
nur eine Reihe von Wälzkörpern in Kugel- oder kugelähnlicher Form aufweisen und
bei der der äußere Lagerring gegenüber der zylindrischen Innenwand des das Lager
umschließendenBauteils unterEinschaltung eines elastisch verformbaren Zwischenringes
abgestützt ist, der mit auf seine beiden Stirnflächen wirkenden, ringförmigen, durch
Zugschrauben verbundenen Spannscheiben radial in beiden Richtungen verspannbar ist.
Eine solche elastische Bettung vermag infolge gleichmäßigerer Verteilung der Belastung
auf den Wälzlageraußenring die Tragfähigkeit des Lagers zu erhöhen. Die Erfindung
strebt nach einer weiteren Verbesserung der Tragfähigkeit.
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Es ist bekannt, auf der einen Stirnseite eines derartig gebetteten
Kugellagers eine aus zwei Teilen bestehende Spannscheibe anzuordnen, wobei in einer
keilförmigen Randverkröpfung der beiden Teile ein im Querschnitt kreisförmiger Gummiring
vorgesehen ist, der beim Verspannen der Scheibenhälften so zusammengepreßt wird,
daß er einen dreieckförmigen Querschnitt annimmt. Abgesehen davon, daß eine derartige
Anordnung für ein in der zylindrischen Bohrung eines Bauteils abgestütztes Kugellager
nicht verwendbar ist, hat diese Ausbildung, den weiteren Nachteil, daß infolge der
gegeneinanderwirkenden Diuckrichtungen der auf die Berührungsfläche mit dem äußeren
Lagerring wirkende Druck in der Mitte am größten ist, jedoch nach den Seiten hin
abnimmt, was, aus noch zu erörternden Gründen, einer Erhöhung der Tragfähigkeit
des Wälzlagers nicht förderlich ist.
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Ferner ist bekannt, auf einen im Querschnitt rechteckigen elastischen
Zwischenring Axialdruck ; mittels einer Spannscheibe auszuüben, die mit der ebenen
Fläche eines konzentrischen Ansatzes auf die ganze Breite des elastischen Zwischenringes
einwirkt. Hierbei wird der der Spannscheibe benachbarte Teil des Zwischenringes
am stärksten beansprucht, während die mittlere und die auf dem Boden der zylindrischen
Bauteilbohrung aufliegende Zone weniger bzw. überhaupt nicht beaufschlagt sind.
Auch in diesem Fall ist die Vetteilung der vom elastischen Körper ausgeübten Radialdrücke
auf den äußeren Kugellagerring einer Erhöhung der Tragfähigkeit desselben abträglich.
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Um die Tragfähigkeit eines Kugellagers oder ähnlichen Wälzlagers zu
vergrößern und dabei die Laufeigenschaft des Wälzlagers so wenig wie möglich zu
beeinträchtigen, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die als Folge der
axialen Unterdrucksetzung des an sich für die Erzielung einer günstigen Lagerung
wichtigen elastischen Zwischenringes auftretenden nachteiligen Auswirkungen dieser
elastischen Zwischenglieder zu beseitigen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird von folgenden Dberlegungen ausgegangen:
Die bei Wälzlagerungen der vorliegenden Art erforderlichen Spannschrauben wirken,
wie bemerkt, über meist ringförmige Spannscheiben auf den elastischen Zwischenring.
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Durch die Reibung, die zwischen den Anpreßflächen der Spannscheiben
und den elastischen Zwischenringen auftritt, erfolgt meist ein Druckaufbau über
dem Wälzlageraußenring, der nach einer. tonnenförmigen Auswölbung der elastischen
Zwischenringe strebt. Es kommt also zwangläufig zu ungleichmäßigen Druckverteilungen
über den Außenring des Wälzlagers, indem meist in der Mitte des Außenringes das
Maximum auftritt und die Spannung gegen den Rand zu auf Null abnimmt. Abgesehen
.davon, daß dadurch der elastische Zwischenring ungünstig belastet wird, treten
im Kugellager durch die Vorspannung selbst Verformungen des Außenringes auf. Dieser
erhält die größte Vorspannkraft gerade in dem Bereich, wo er
(zufolge
Vorhandenseins der Wälzkörperrinne) den geringsten Querschnitt hat, wogegen in den
Randzonen, wo die Ringdicke groß ist, die Vorspannung gegen Null geht. Dadurch entstehen
Querbiegespannungen im Außenring des Wälzlagers, er deformiert sich, was namentlich
bei Pendelkugel- und Pendelrollenlagern die Laufeigenschaften empfindlich stört.
Außerdem verteilen sich dann die Belastungen nicht mehr gleichmäßig auf beide Rollenbahnen.
Diese Deformation wirkt aber, als Querdeformation, der im Sinne der Vergrößerung
der Tragfähigkeit des Lagers erwünschten Ovaldeformierbarkeit des Außenringes entgegen.
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Wenn nun die eigentliche Lagernutzbelastung auftritt, entsteht durch
diese eine zusätzliche Belastung des Lagerbettes mit etwa der gleichen Druckverteilungsart.
Dadurch wird die vorhin angeführte Verschlechterung der Laufgenauigkeit noch verstärkt.
Es kommt also darauf an, diese unerwünschte zusätzliche Querverformung des Außenringes
auf einem Minimum zu halten und damit auch die Laufeigenschaften des - auf Grund
des elastischen, Zwischenringes - unter vergrößerter Belastung arbeitenden Wälzlagers
so wenig wie möglich zu beeinträchtigen.
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Dieses Ziel ist im wesentlichen dadurch erreicht,-daß die Spannscheiben
im Bereich ihrer dem Lageraußenring und dem Bauteil benachbarten Zone an der dem
elastisch verformbaren Zwischenring zugekehrten Seite mit in Achsrichtung etwa keilförmig
vorstehenden, zur Lagerachse konzentrischen ringförmigen Rippen versehen sind, die
den am Lageraußenring unmittelbar anliegenden elastisch verformbaren Zwischenring
so vorspannen, - daß die Spannung in den Endzonen des Wälzlagers am größten ist
und nach der Mitte zu abnimmt.
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Dadurch, daß im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen die Druckmaxima
in der Nähe der Stirnseiten des Außenringes liegen und ein Druckminimum im Mittelbereich
des Spannringes auftritt, wird eine gleichmäßigere Druckbeanspruchung des Kugellagers
erreicht, und Querbiegungen des Außenringes werden vermieden. Ferner ist es mit
der neuen Anordnung möglich, auch bei etwa nicht einwandfrei hergestellten Ringen
eine zuverlässige Befestigung und gleichmäßige Abstützung zu erzielen.
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Die gleiche Wirkung wird gemäß einer Abwandlung der Erfindung dadurch
erzielt, daß der Zwischenring eine dehnungsfeste; vorteilhaft aus Metall bestehende
Einlage aufweist, deren Profil derart geneigte Schubflächen aufweist, daß bei axialer
Pressung des Zwischenringes ein stärkeres Ausweichen seiner Randteile in Richtung
zum Lageraußenring eintritt, als dies für den Innenteil der Fall ist.
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In der Zeichnung sind schematisch mehrere Ausführungsbeispiele im
Schnitt dargestellt.
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F i g. 1 zeigt ein auf einer Welle 4 angeordnetes, aus einem Innenring
1, einem Außenring 2 und Kugeln 3 bestehendes Wälzlager, dessen Außenring 2 über
einen elastisch verformbaren Zwischenring 6 gegen die zylindrische Bohrung 5 eines
Bauteils 5 a
abgestützt ist. Der zweckmäßig aus Gummi bestehende Zwischenring
6 ist auf beiden Seiten in axialer Richtung von Spannscheiben 8 bzw. 9 beaufschlagt,
die mittels Zugschrauben 7 auf den Zwischenring 6 einwirken und ihn radial in beiden
Richtungen verspannen. Eine der Spannscheiben 9 kann dabei als Lagerdeckel
10 ausgestaltet sein. Das besondere Profil der Spannscheiben 8, 9 bewirkt
jedoch, daß der Radialdruck, den der Ring 6 auf den Außenring 2 ausübt, nicht mehr
.in der Mitte des letzteren, sondern in der Nähe seiner Stirnflächen auftritt, was
nach obiger Erkenntnis wesentlich ist.
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In F i g. 2. sind die mit dem Zwischenring 6 zusammenwirkenden Spannscheiben
8, 9 in größerem Maßstab dargestellt.
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Die in übereinstimmende Löcher 11,12,13 der Spannscheiben 8, 9 bzw.
des Zwischenringes 6 eingeführten Zugschrauben 7 sind fortgelassen. Die auf die
Stirnflächen des Zwischenringes 6 einwirkenden Flächen der Spannscheiben 8, 9 haben
in einem gewissen Randabstand auf der dem Zwischenring 6 zugekehrten Fläche je eine
konzentrisch angeordnete und im Querschnitt keilförmig gestaltete Rippe 14, 15.
Bei einem mittels der Zugschrauben 7 axial ausgeübten Druck dringen die Abschrägungen
der Rippen 14,15 in die Stirnflächen des elastischen Zwischenringes 6 ein und verformen
diesen etwa nach den gestrichelten Linien 16, wobei in den inneren und äußeren Mantelzonen
des Zwischenringes 6 ein verstärkter Druck, an den zentral gelegenen Teilen jedoch
ein geringerer Druck entsteht.
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Bei dem Beispiel nach F i g. 3 ist insofern eine Abweichung vorgesehen,
als die Spannscheiben 8, 9 einen im Querschnitt @trapezförmig vorspringenden Ansatz
18 bzw. 19 aufweisen, dessen . Schrägflächen 20 bzw.21 die gleiche Druckwirkung
hervorrufen wie das konisch gestaltete Ringpaar 14 nach F i g. 2.
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Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 hat der Zwischenring 20 einen
sich geringfügig nach außen verjüngenden Querschnitt, während die in einem größeren
Abstand von dem festen Bauteil 5 a
endenden Spann$cheiben 21, 22 nur an der
inneren Randzone mit einer keilförmigen Rippe 23 versehen sind. Hierdurch entsteht
einerseits eine starke Pressung des Zwischenringes 20 in der Nähe des äußeren Lagerringes
2, jedoch eine schwächere Pressung in der Nähe des äußeren Bauteils 5 a und überdies
die Ausbildung einer ziemlich großen Zone 25 geringeren Druckes mit der Folge, daß
diese Lagerung eine merkliche Nachgiebigkeit in Axiahichtung und auch in Radialrichtung
zeigt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5, die schematisch eine weitere
Anwendungsmöglichkeit darstellt, ist im Zwischenring 6 eine dehnungsfeste und zweckmäßig
aus Metall bestehende Einlage 27 vorgesehen, deren Profil Schubflächen 28, 29 zeigt,
die bei einem in Axialrichtung P auf den Zwischenring 6 wirkenden Preßdruck in den
Pfeilrichtungen x ein stärkeres Ausweichen seiner äußeren Randteile zum Wälzlageraußenring
2 hervorrufen, als dies für den Innenteil .der Fall ist.
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Da ein wesentlicher Zug der Erfindung darin gelegen ist, Querbiegungen
des Außenringes eines Wälzlagers der hier besonders interessierenden Einbauart gering
zu halten oder ganz zu vermeiden, diese Querbiegungen aber dort nicht auftreten,
weil Wälzkörper großer Länge verwendet werden, also besonders bei Nadellagern, ist
ersichtlich, daß die Erfindung hauptsächlich für einspurige Kugellager wertvoll
ist.