DE1909462U

DE1909462U - Rollenlager.

Info

Publication number: DE1909462U
Application number: DET18330U
Authority: DE
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1964-11-13
Filing date: 1964-11-13
Publication date: 1965-02-04

Description

19*13.11.

DR. A. MENTZEL DIPJO.-ING. W. DAHLKE PATENTANWÄLTE

12.November 1964

FEANKENi¹OHST 137 : BENSBEEO 8 43 00

Da./Bl.

The Torrington Company

in Torrington, Connecticut, USA

Rollenlager

Die folgende Erfindung "bezieht sich auf ein vorgespanntes Rollenlager und besonders auf eine Konstruktion für Lager mit
nadeiförmigen Rollen von verhältnismäßig kurzem Abmaß.

Die Erfindung bezweckt eine verbesserte Ausführung durch die Verwendung eines dünnwandigen, federnden äußeren Laufringes mit einem sich über den mittleren Abschnitt zwischen den beiden

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Enden der Bohrung erstreckenden verkleinerten Durchmesser, so daß ein länglicher, konkav-konvexer Querschnitt entsteht und der äußere Laufring "beim Einpressen in ein Gehäuse nur an den beiden Enden trägt, während der mittlere Abschnitt zur Innenwand des Gehäuses hin einen Abstand von wenigen hundertstel Millimeter aufweist.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, dem lager durch den im mittleren Abschnitt des Laufrings verkleinerten Durchmesser eine Vorspannung zu erteilen, und da der Laufring an dieser Stelle das Gehäuse nicht berührt, hier eine Vorspannung entstehen zu lassen, die beim Vorspannen des Lagers eine überbelastung der Rollen verhindert.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Lager ohne radiales Spiel im Vergleich zu herkömmlicnli Lagern, die gegenüber dem Gehäuse ein radiales Spiel erfordern, um einwandfrei laufen zu können.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung gilt der Einhaltung der Fertigungstoleranzen für die Lagerteile, die Welle und das Einbaugehäuse, bedingt durch die elastische Wirkung des dünnwandigen äußeren Laufrings, der entsprechend nachgibt und keine Überbelastung der Rollen, der Welle oder des ganzen Lagers zuläßt.

Derartig konstruierte Lager vermeiden durch Radialspiel verursachte Schwingungen oder Geräusche. Bei einigen hundertstel

Millimeter Spiel im Mittelteil des äußeren Laufrings ist genügend Beweglichkeit vorhanden, aber nur in einer solchen Größenordnung, daß jede größere in beliebiger Richtung auftretende radiale Belastung den elastischen Laufring so weit verformt, bis das vorhandene Spiel den Wert null erreicht hat, so daß eine feste Gegenlage zum Aufnehmen der schweren Belastung entsteht, während die unbelastete Seite ihre Wölbung behält, und damit in Wirklichkeit eine gewisse Vorspannung, Hierdurch wächst das Radialspiel nicht über den Wert null hinaus.

Ein weiteres Ziel der Erfindung zeigt sich darin, daß dank der konkav-konvexen Gestaltung des äußeren Laufrings die Rollen und der Laufring davor bewahrt bleiben, in der Nähe der Rollenenden über ein zulässiges Maß hinaus abzublättern, wenn diese Stellen durch konzentrierte Belastungen in Anspruch genommen werden.

Ein Abblättern des dünnwandigen Lagerrings tritt eher bei Rollenlagern auf, die ohne ausreichendes Spiel zwischen dem Lagerring bzw. der Lagerschale und den Rollen zusammengesetzt sind, besonder, wenn solche Lager unter schwerer Belastung laufen und der Außen- und Innenlaufring oder die Welle nicht ganz mit dem Gehäuse fluchten oder sich die Lagerstütze unter der schweren Last durchbiegt.

Zu den anderen Zielen der Erfindung gehört die Bereitstellung von Einrichtungen, die es dem dünnwandigen Lagerlaufring erlauben, seine elastische äußere Form zu verändern, um Unfluchten der Welle

oder des Gehäuses auszugleichen und nach dem Aufhören derselben wieder in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Somit entfällt die bleibende Verformung oder der Verschleiß, wie dies bei massiven, dickwandigen nicht elastischen laufringen der Pail ist.

Weitere Ziele ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung und aus der Darstellung in den beigefügten Zeichnungen. Hierbei ist:

Pig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht des neuartigen, direkt auf der Welle laufenden käfiglosen Lagers, eingebaut in ein Gehäuse.

Pig. 2 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, zeigt jedoch das Lager mit Rollenkäfig;

Pig. 3 ist eine vergrößerte Senkrechtschnittansicht durch das Lager nach Pig. 2;

Pig. 4 gleicht Pig. 3, gibt jedoch eine abgeänderte Ausführung wieder;

Pig. 5 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht einer abgeänderten Ausführung eines käfiglosen Rollenlagers, eingebaut in ein Gehäuse

und mit innerem Laufring;

Fig. 6 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht des neuartigen Lagers, "bei dem der Außen- und der Innenlaufring durchgewölbt sind.

Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einem dünnwandigen Außenlaufring von allgemein zylindrischer Form, aber mit im Mittelabschnitt verringertem Durchmesser und konkav-konvexer Wölbung, da hier die Dicke dieselbe wie am übrigen Teil des Laufrings ist. Der Außendurchmesser des Laufrings ist etwas größer als die Einbauöffnung im Gehäuse, so daß das so gestaltete Lager nach dem Einsetzen in das Gehäuse eine leichte Konkavität und Vorspannung aufweist. Diese Wirkung erhöht sich, wenn auch ein Innenlaufring dieselbe konkav-konvexe Querschnittsform hat.

Die im Innern des äußeren Laufrings eingesetzten Sollen oder Nadeln haben einen solchen Durchmesser, daß die Konkavität des AußenAußen- bzw. Innenlaufrings nach dem Einsetzen des Inne^Laufrings oder der zugehörigen Welle in das Lager durch den Druck der Rollen oder Nadeln herabgesetzt wird.

Auf diese Weise kann das Rollenlager Unfluchten und andere Abweichungen ohne eine Tiberbelastung ausgleichen.

Die Enden des Außenlaufrings sind gegenüber dem Innenlaufring oder der Welle mit so viel Spiel versehen, daß sie die erforderliche Abweichung des konkaven Laufrings kompensieren können.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 8 mit einer Welle 9 dargestellt, die mittels des neuartigen vorgespannten Rollenlagers darin gelagert ist. Das Lager umfaßt zylindrische Rollen (Nadeln) 10, die ohne Käfig eingebaut sein können und die üblichen angespitzten Enden aufweisen.

Die Rollen liegen innerhalb eines äußeren Laufringes 12, der aus dünnem Blech oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein kann. Das Härten geschieht entweder nach dem Formen oder umgekehrt. Die Enden des Laufrigs sind rechtwinklig nach innen abgebogen und bilden die Stirnflansche 13, 13 zur Aufnahme der Rollen 10 und des Schmiermittels.

Jeder Plansch zeigt eine nach innen abgekantete und mit der Oberseite des Außenlaufrings parallel verlaufende Kante 14. Beide Kanten 14, 14 haben einen solchen Durchmesser, daß sich dasselbe Spiel ringsum die Welle 9 oder um den entsprechenden Innenlaufring wie bei der Konkavität des Mittelteils des Außenlaufrings ergibt. In Fig. 1 ist zu sehen, daß die Rollen in diesem besonderen Fall Nadeln darstellen, von denen ein voller Satz käfiglos eingebaut ist. Die angespitzten Enden 11 erhalten ihre Führung durch die Kanten 14, 14, so daß die Rollen oder Nadeln später nicht herausfallen können.

Die Enden des Laufrings 12 sind nach außen aufgebaucht und bilden die vorstehenden Ränder 15, 15, die ständig an der Bohrung im Gehäuse 8 anliegen.

Der Mittelteil 16 des Laufrings 12 hat die gleiche Materialdicke und ist von konvex-konkaver Form, die von der Innenwand des Gehäuses 8 nach dem Grad der Verformung einige hundertstel Millimeter entfernt ist. Dieser Teil des Laufrings federt elastisch durch, so daß er sich "bei voller Belastung ganz an die Gehäusewand anlegt; eenso bildet die konkave Fläche die Lauffläche für die Rollen oder Nadeln, und zwar im unbelasteten Zustand nur im mittleren Abschnitt der Wölbung. Die Berührungsfläche dehnt sich ^e nach dem Wirkungspukt der Last in der einen oder anderen Richtung aus. Der freie Raum innerhalb des Lagers und um die Rollen oder Nadeln herum dient zum Speichern des Schmiermittels und wird nicht durch eine radiale Bewegung der belasteten Rollen oder Nadeln beeinträchtigt, sondern nur etwas verschoben.

Die Durchmesser der Rollen oder Nadeln und der Lauffläche des Außenlaufrings 12 sind so auf den Durchmesser der Welle 9 oder dem entsprechenden Innenlaufring abgestimmt, daß die Teile einen vorgespannten Laufsitz zueinander aufweisen und die nach innen abgebogenen Kanten 14, 14 die innere Lauffläche nicht berühren. Die zweckmäßig verjüngten Enden 11 der Rollen oder Nadeln passen in den durch die Kanten 14 und die Flanschen 13 gebildeten Raum hinein, ohne in der freien Bewegung zwischen der Welle 9 und der Lauffläche des Außenlaufrings 12 behindert zu sein.

Durch das Spiel im Durchmesser im Mittelabschnitt erhält das Lager nach dem Einsetzen der Welle eine Vorspannung, und da die Außenfläche des Laufrings 12 nicht am Gehäuse 8 anliegt, besteht

eine federnde Wirkung, die eine Überbelastung der Rollen 10 und des Außenlaufrings 12 verhindert. Die Größen der einzelnen Teile sind so bemessen, daß "bei dieser Vorspannung nach dem Einsetzen der Welle die Durchbiegung im Außenlaufring 12 nicht ganz beseitigt wird, sondern ein Restspiel von etwa 0,025 mm verbleibt.

Wird das Lager bei der normalen Inanspruchnahme über das Maß der freien Vorspannung über seinen ganzen Umfang hinweg belastet, so drückt die Außenfläche die wenigen hundertstel Millimeter so weit zusammen, bis der Außenlaufring 12 ganz an der Gehäusewand anliegt und dadurch eine feste Gegenlage erhält, um die Nennlast des Lagers tragen zu können. Die größte Durchbiegung des Außenlaufrings 12 tritt an der Stelle auf, wo die Last einwirkt, während der unbelastete Teil die Wölbung belät oder wieder zurückfedert, wenn sich die Last rings um den Laufring bewegt. Der enge Sitz der Teile, das fehlen des radialen Spiels zwischen der Welle, den Rollen oder Nadeln 10 und dem Laufring 12 führt zu einem ruhigen Lauf des Lagers. Die Vorspannung durch die Welle 9 hat auch zur Folge, daß diese ohne radiale Bewegung abgestützt wird.

Beim Andrücken des Außenlaufrings gegen das Gehäuse werden die Ränder desselben in demselben Maß nach außen verschoben, wie sich die Konkavität verkleinert, so daß sich eine Bewegungsfreiheit ergibt, wie dies bei einem starr eingebauten Laufring nicht möglich ist.

Diese Eigenschaft wird da gewünscht, wo"die Welle keine radiale Bewegung im Gehäuse ausführen darf. Hierdurch erübrigt

_ 9 . ίί

sich das "bei normalen Lagern erforderliche radiale Spiel, um denselben einen einwandfreien Lauf und der Welle 9 die radiale Bewegung zu gewährleisten.

Die gewölbte Form des der Schale oder des Außenlaufrings ergibt eine Konstruktion, bei der die Spannung an den Enden der Rollen oder Nadeln und der Laufringe wesentlich herabgesetzt ist, ferner halten die normalerweise bei solchen Lagern verwendeten Rollen bzw. Nadeln und Laufringe langer und die axiale Verteilung der Last verläuft fast gleichmäßig.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine andere Anwendungsform der Erfindung bei Rollenlagern mit Käfig in dünnwandiger Ausführung. Es werden dieselben zylindrischen Rollen oder Nadeln 10 mit den gleichen balligen Enden verwendet, die zwar von den Flanschen

13, 13 eingeschlossen sind, diese aber nicht berühren.

Die Rollen oder Nadeln 10 ruhen in einem Käfig 17, der vorher in den Außenlaufring 12 eingesetzt werden kann. Der Käfig ist rohrförmig und weist stirnseitige Ringe 18 auf, die einen etwa größeren Durchmesser haben als die nach innen abgebogenen Kanten

14, 14. Beide Ringe 18 sind durch schmale federnde Stege 19 miteinander verbunden, die einen solchen Abstand zueinander einnehmen, daß die eingefügten Rollen kOder Nadeln 10 freie Beweglichkeit haben. In Fig. 3 zeigen die Stege 19 zwei Abkröpfungen. Die erste Abkröpfung 20 führt die Nadelenden und der mittlere Teil 21 von jedem Steg 19 ist noch ein weiteres Stück nach innen zu durchge-

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kröpft iind schiebt sich zwischen je zwei angrenzende Rollen oder Uadeln, wie die Fig. 3 und 4 veranschaulichen, so daß diese nicht nach innen durchJHLlen können.

Der Zusammenbau des Lagers geht so vor sich, daß man den Käfig mit oder ohne Rollen oder Nadeln in den Außenlaufring einsetzt und die Plansche 13 und die Kanten 14 abbiegt und so den Käfig in den Außenlaufring einschließt. Setzt man beide Teile ohne Rollen oder Nadeln zusammen, so lassen sie sich zusammen wärmebehändein und anschließend können die Rollen oder Nadeln einzeln durch einen nach inen gerichteten Druck auf dieselben zwischen je zwei angrenzende Stege 19 eingefedert werden.

Ein wahlweises Zusammenbauverfahren besteht darin, die wärmebehandelten Teile wie Außenlaufring, Käfig und Rollen oder Nadeln vor dem Anbiegender Flansche 13 und der Kanten 14 zusammenzustellen, so daß der Käfig nach dem folgenden Umbiegen der Flansche und Kanten im Außenlaufring festgehalten wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere abgeänderte erfindungsgemäße Lagerausführung, bei der der Außenlaufring 22 nach innen abgebogene Flanschen 23 aufweist, die jedoch nicht bis zur Mittel-'* achse der Rollen oder Nadeln reichen. Die Abstände zwischen den Flanschen 23 sind etwas größer als die Rollen oder Nadeln lang sind, so daß sie sich in diesem Raum frei bewegen können.

Der Käfig 24 ist ebenfalls zylindrisch gestaltet und besteht aus den Stegen 26 und den Stirnringen 24 und 25.

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Der Mittelteil 27 von jedem Steg 26 ist durchgekröpft und reicht im wesentlichen bis zum Innendurchmesser der Rollen oder Nadeln. Auf diese Weise stützt der Mittelteil 27 den Käfig 24 auf der Welle ab und hält die Rollen oder Nadeln fest, wenn noch keine Welle eingebaut ist.

Auch bei dieser Ausführung ist der Käfig elastisch und der Zusammenbau wird so vorgenommen, daß man zuerst den Käfig 24 in den Außenlaufring 22 einsetzt und dann die Rollen oder Nadeln 10 zwischen die Mittelteile 27 einfedert, die nach dem Einsetzen der Rollen oder Nadeln wieder in ihre normale Stellung zurückkehren und einen Raum einnehmen, der kleiner ist als der Durchmesser der festgehaltenen Rollen oder Nadeln. Nachdem alle gehärteten Teile in den Außenring eingesetzt worden sind, werden die Flanschen 23 abgebogen, wie dies bei Fig. 3 beschrieben wurde.

Der Käfig und der Außenlaufring können entweder aus Rohr- oder Bandmaterial gefertigt werden, wobei letzteres rundgebogen wird. fig. 5 zeigt eine weitere Anwendung des abgeänderten Lagers mit einem konkaven Außenlaufring 28, eingebaut in ein Gehäuse 8 und ohne stirnseitige Flanschen. Die Rollen oder Nadeln 10 können in einem Käfig laufen oder auch nebeneinanderliegen. Der Innenlaufring 29 fungiert als Welle und er kann so gestaltet sein, daß er die Teile in ihrer Lage festhält, sofern diese Aufgabe nicht das Gehäuse übernimmt.

In Fig. 6 ist noch eine andere erfindungsgemäße Ausführung zu sehen, bei der der Außenlaufring 28 stramm im Gehäuse und der Innenlaufring 29 ebenfalls fest auf der Welle 30 sitzt. Der

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Innenlaufring 29 kann auch mit nach außen gebogenen Flansch^eund der Außenlaufring 28 mit nach innengebogenen Flanschen versehen sein.

Das verbesserte dünnwandige Rollen- oder Nadellager läßt sich gut an Stelle eines normalen Lagers verwenden und es zeichnet sich durch einen sehr ruhigen Lauf aus. Die leicht gewölbte Oberfläche der Laufringe ist veränderlich elastisch und läßt keine größere Spannungskonzentration zu. Infolge des geringen Spiels an der Oberfläche des Außenrings entsteht nur eine kleine und veränderliche Vorspannung.

Claims

...1.801 519*13.11.6/.

Schutzansprüche

. E oll enl ag er auf "bau, bestehend aus einer Reihe von parallelen Sollen und aus einem die Rollen umgebenden Laufring, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen federnden Mittelabschnitt von konvex-konkavem Längsschnitt aufweist, dessen Mittelpunkt auf der mittleren Oberfläche der Rollen aufliegt.
2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring an den beiden gegenüberliegenden Enden nach innen zu abgebogen ist.
3. Rollenlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen abgebogenen Enden des federnden L~-ufrings stirnseitige Umfangsflanschen bilden, zwischen denen sich der konkav-konvexe Mittelabschnitt erstreckt,
4. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rollen beidseitig mit Tragzapfen versehen sind, die sich lose über die nach innen abgebogenen Kanten der TJmfangsflansche legen.
5. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen allgemein zylindrischen Käfig für die Rollen.
6. Rollenlager nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen inneren Laufring für die Rollen, der die Rollen und den äußeren Laufring federnd gegen das Einbaugehäuse drückt.
7. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine innerhalb der Rollen angeordnete Laufhülse, die die Rollen und den äußeren Laufring federnd gegen das Einbaugehäuse drückt.
8. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Umfangsflanschen des dünnwandigen federnden Laufrings das Einbaugehäuse berühren.
9. Rollenlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünwandige, mit stirnseitigen Umfangsflanschen versehene Außenlaufring verschiebbar im Einbaugehäuse eingesetzt ist.