DE3324367A1

DE3324367A1 - Axial-radial-kugellager

Info

Publication number: DE3324367A1
Application number: DE19833324367
Authority: DE
Inventors: Michael J. 06792 Harwinton Conn. McGuffie
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1982-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1984-01-12
Also published as: GB2158528A; AU535536B2; BR8302288A; JPS5924528U; JPS5921123U; GB8308045D0; GB2158528B; AU1186883A; MX155728A; JPS6142977Y2; GB2123494A; US4469381A; JPS6139845Y2; GB8513886D0; GB2123494B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf kombinierte Axial- und Radialkugellager . Die Erfindung stellt eine Weiterbildung der Erfindung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 32 11 713.2-12 dar.

Für viele Anwendungsfälle, beispielsweise um elektrische Motoren effizient halten zu können, müssen Lager verwendet werden, die In der Lage sind, sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufzunehmen. Oft muß das Lager in der Lage sein, axiale Belastungen in einer oder In beiden Richtungen zusätzlich zu den radialen Belastungen aufzunehmen. Das gewöhnliche Vorgehen, um Axialbelastungen reibungsarm aufzunehmen, besteht darin, daß verhältnismäßig teure Kugellager mit bearbeiteten Laufflächen und mit abgestuften Gehäusen und Wellen verwendet werden.

Durch die Erfindung wird ein kombiniertes Axial-Radial-Kugellager geschaffen, das wirtschaftlich herstellbar ist und durch das die Notwendigkeit ausgeschaltet werden kann, Stufen oder Absätze an einem Gehäuse und/oder an einer Welle anzubringen. Das Axial-Radial-Kugellager weist eine Kombination von gespressten Metallteilen, Kugeln und Preßsitzen auf, so daß Axialbelastungen und Radialbelastungen reibungsarm aufgenommen werden können, und zwar mit beträchtlich geringeren Kosten der Gesamtanordnung als bei herkömmlichen Kugellagern mit bearbeiteten Laufflächen. Das erfindungsgemäße Lager eignet sich auch sehr gut für auf Lebensdauer geschmierte Anwendungen, und zwar wegen seiner exzellenten Schmierkapasität und Abschirmung, die das

Schmiermittel im Lager hält und Verunreinigungen aus dem Lager fernhält.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Axial-Radial-Kugellager weist eine gepreßte Metallhülse mit Endflanschen auf. Wenigstens eine lose angeordnete ring-förmige Axiallaufscheibe aus Metall ist in ier Metallhülse durch einen der Endflansche gehalten. Eine Vielzahl von Kugeln ist so eingebracht, daß die Kugeln durch lie ringförmige Axiallaufscheibe berührt werden. Der Durchmesser jeder Kugel und die Dicke der Axiallaufscheibe sind so bemessen, daß ein kleiner axialer Spielraum zwischen dem Endflansch und der Axiallaufscheibe besteht, wenn eine Kraft in einer axialen Richtung auf die Axiallaufscheibe ausgeübt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Lagers, das auf einer Welle in einem Gehäuse angeordnet ist;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels;

^:?ig. 3 ist eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels;

Pig. 4 ist eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels .

Wie besonders Fig. 1 zeigt, ist ein in zwei einander entgegengesetzten Richtungen beaufschlagbares kombiniertes Axial-Radial-Kugellager auf einer Welle 10 angeordnet, die sich durch eine Bohrung 12 eines Gehäuses 14 erstreckt.Eine gepreßte Metallhülse 16 mit ringförmigen Endflanschen 18 und 20 ist mittels Preßsitz/

/in der

Bohrung 12 des Gehäuses 10 gehalten. Der Sitz der Hülse 16 ist fest genug, so daß, wenn die Hülse in die Bohrung 12 eingesetzt ist, sie unter normalen Betriebsbedingungen nicht beweglich ist.

Ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten ringförmigen gepreßten Axiallaufscheiben 22 und 24 aus Metall ist lose innerhalb der Hülse 16 angeordnet. Die Hülsenflansche l8 und 20 halten die gepreßten Axiallaufscheiben 22 und 24 innerhalb der Hülse 16. Eine Vielzahl von Kugeln 26 ist zwischen die Metalllaufscheiben 22 und 24 eingesetzt und wird durch diese gepreßten Metallaufscheiben berührt.

Die drehbare Welle 10 ist mit ringförmigen Nuten 28 und 30 versehen, die mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind und in denen Schnappringe 32 und 34 angeordnet sind. Aufeinanderjzu gerichtete innere ringförmige Plansche 36 und 38 an den gepreßten Metallaufscheiben 22 und 24 tragen dazu bei, die Kugeln 26 in der richtigen Radialstellung zu halten.

Ein wichtiges Merkmal des in zwei Richtungen beaufschlagbaren Axial-Radial-Kugellagers besteht darin, daß die Dicken der Axiallaufscheiben 22 und 24 und der Durchmesser der Kugeln 26 so bemessen sind, daß ein axialer Spielraum 40 zwischen dem Plansch 18 und der Axiallaufscheibe 22 besteht, wenn die Axiallaufscheibe in Berührung mit dem Plansch 20 steht und die Kugeln 26 beide Axiallaufscheiben 24 und 26 berühren. Wenn somit bei Betrachtung der Fig. 1 eine Axialkraft nach links ausgeübt wird, wird die gepreßte Axiallaufscheibe 22 aus Metall durch- den Schnappring berührt, um die Kugeln 26 gegen die gepreßte Axiallaufscheibe zu drücken, die ihrerseits gegen den Plansch 20 gedrückt wird. Wegen des Spielraums 40 rotiert die Axiallaufscheibe 22 in bezug auf die Axiallaufscheibe 24. Die sich drehende Welle 10 dreht den Schnappring 32 mit hoher Geschwindigkeit, der seinerseits die Axiallaufscheibe 22 dreht. Die Hülse 16 in dem Gehäuse 14 ist gegen Drehung festgelegt,, Während somit unter normalen Bedingungen die

-D-

Welie 10 und die Axiallaufscheibe 22 mit hoher Geschwindigkeit rotieren, wird die Axiallaufscheibe 24 stillgehalten, weil sie gegen die stationäre Hülse 16 gedrückt wird.

Wenn bei Betrachtung der Fig. 1 eine Kraft längs der Welle 10 in Richtung nach rechts ausgeübt wird, berührt der Schnappring die Axiallaufscheibe 24, die gegen die Kugeln 26 gedrückt wird, und die Kugeln drücken die Axiallaufscheibe 22 gegen den Plansch Hierdurch wird ein Spielraum zwischen dem Plansch 20 und der Axiallaufscheibe 24 geschaffen. In diesem Fall rotiert die Axiallaufscheibe 24, während die Axiallaufscheibe 22 stillsteht. Auf diese Weise ist ein gutes, wirtschaftlich herstellbares und einsetzbares Lager geschaffen, das radiale Belastungen aufnimmt und das zusätzlich Axialbelastungen in zwei entgegengesetzten Richtungen aufnehmen kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist anstelle der Schnappringe eine gepreßte Metallhülse.50, die radiale, sich nach außen erstreckende Endflansche 52 und 54 aufweist, unter Press-Sitz auf der Welle 10 gehalten. Die ringförmigen Laufscheiben 56 und 58 aus gepreßtem Metall sind innerhalb des Lagers durch die Endflansche 18 und 20 der Hülse 16 gehalten, die unter Press-Sitz in der Bohrung 12 des Gehäuses 14 gehalten ist. Die Kugeln werden durch die ringförmigen Axiallaufscheiben 56 und 58 aus gepreßtem Metall berührt. Der Durchmesser der Kugeln 26 und die Dicken der Axiallaufscheiben 56 und 58 sind so gewählt, daß ein axialer Spielraum 60 zwischen dem ringförmigen Flansch 18 und der Axiallaufscheibe 56 besteht, wenn eine Kraft längs der Welle ausgeübt wird, die den Flansch 52 an der Hülse 50 gegen die Axiallaufscheibe 56 drückt, die die Kugeln 26 gegen die Axiallaufscheibe 58 drückt, die ihrerseits gegen den ringförmigen Flansch 20 an der Hülse l6 gedrückt wird. Wenn die Welle 10 rotiert, dreht sich somit die Axiallaufscheibe 56 mit.

Wenn eine Axialkraft in der entgegengesetzten Richtung ausgeübt wird, wird die Hülse 50 in Längsrichtung mit der Welle 10 bewegt, so daß der Plansch 54 die Axiallaufscheibe 58 berührt, die die Kugeln 26 gegen die Axiallaufscheibe 56 drückt, die ihrerseits den Plansch 18 berührt. Auf diese Weise dreht sich die Axiallaufscheibe 58. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Pig. I nimmt das Lager somit Axialkräfte in zwei Richtungen zusätzlich zu Radialkräften auf.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist die gepreßte Metallhülse 70 mit ringförmigen Endflanschen 72 und 74 versehen. An den Enden angeordnete Axiallaufscheiben (Endlaufscheiben) 76 und 73 und eine mittlere Axiallaufscheibe 80 sind durch die Hülsenflansche 72 und 74 in der Hülse 70 gehalten.

Ein erster Satz oder eine erste Reihe von Kugeln 82 ist so angeordnet, daß die Kugeln die mittlere Axiallaufscheibe 80 und die Endlaufscheibe 76 berühren. Eine zweite Kugelreihe 84 ist so angeordnet, daß die Kugeln die mittlere Axiallaufscheibe 30 und die andere Endlaufscheibe 78 berühren.

Wenn eine bei Betrachtung der Fig. 3 nach links gerichtete Kra:"t ausgeübt wird, legt sich der Schnappring 32 an die Endlaufsche:.be 76 an, die ihrerseits sich an die Kugelreihe 82 anlegt, die in Berührung mit der mittleren Axiallaufscheibe 80 kommt, die ihrerseits sich an die zweite Kugelreihe 84 anlegt. Die Kugeln 84 be rühren die Endlaufscheibe 78. Die Endlaufscheibe 78 wird in enge Berührung mit dem ringförmigen Endflansch 74 gedrückt. Deswegen besteht ein Spielraum 86 zwischen der Endlaufscheibe 76 und den Endflansch 72 an der Hülse 70. Die Hülse 70 ist gegen Verdrehung festgelegt, und die Endlaufscheibe 78 wird gegen den Endflansch 74 der Hülse gedrückt. Wenn die Welle 10 rotiert, laufen somit di· Endlaufscheibe 76, die Kugeln 82, die mittlere Axiallaufscheibe 8' und die Kugeln 84 mit um, während die Endlaufscheibe 78 und die Hülse 70 festbleiben.

Wenn durch die Welle 10 bei Betrachtung der Fig. 3 eine Kraft
nach rechts ausgeübt wird, berührt der Schnappring 34 die Endlaufscheibe 78. Die Endlaufscheibe 78, die Kugeln 84, die mittlere Axiallaufscheibe 8O₃ die Kugeln 82 und die Endlaufscheibe 76 werden alle nach rechts gedrückt, so daß nun ein Spielraum
zwischen der Endlaufscheibe 78 und dem Hulsenendflansch 74
besteht. Die Endlaufscheibe 76 kommt fest zur Anlage mit dem
Endflansch 72. Die Endlaufscheibe 78, die Kugeln 84, die mittlere Axiallaufscheibe 80 und die Kugeln 82 laufen alle mit der Welle 10 um, während die Endlaufscheibe 76 und die Hülse 70
festbleiben.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein
Axial-Radial-Kugellager gezeigt, das ve-rwendet werden kann,
wenn die Axialkräfte nur in einer Axialrichtung auftreten. Die gepreßte Metallhülse 90 ist mit einem Endflansch 92 und einem
Endflansch 94 versehen. Eine Axiallaufscheibe 96 und Kugeln 98 sind durch die Endflansche 92 und 94 in der Metallhülse 90 gehalten.

Wenn eine Kraft gegen die Axiallaufscheibe 96 durch den Schnappring 100 auf der Welle 10 in der richtigen Axialrichtung ausgeübt wird, besteht ein Spielraum 101 zwischen der Axiallaufscheibe 96 und dem Endflansch 92. Die durch die Axiallaufscheibe 96 berührten Kugeln 98 werden gegen den Endflansch S^ gedrückt. Der Innendurchmesser des Endflansches 94 ist kleiner
als der Innendurchmesser des Endflansches 92, um eine ringförmige Wand 102 zu bilden, längs der die Kugeln 98 umlaufen,
/uf diese Weise laufen die Axiallaufscheibe 96 und die Kugeln zusammen mit der Welle 10 um, während die Hülse 90 festbleibt.

Leerseite

Claims

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING.

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN P ATE N T ATTO RN E YS

The Torrington Company ir-tor-57a

L/B.e 5. JuIi 198.

Axial-Radial-Kugellager

Patentansprüche

.^XAxial-Radial-Kugellager, gekennzeichnet durch eine gepreßte Metallhülse mit Endflanschen, wenigstens eine lose angeordnete ringförmige Axiallaufscheibe, die in der Metallhülse durch einen der Endflansche gehalten ist, sowie eine Vielzahl von Kugeln, die durch die Axiallaufscheibe berührt werden, wobei der Durchmesser jeder Kugel und die Dicke der Axiallaufscheibe so gewählt sind, daß ein axialer Spielraum zwischen dem einen Endflansch und der Axiallaufscheibe besteht, wenn eine Kraft auf die Axiallaufscheibe in einer Axialrichtung ausgeübt wird.
2. Axial-Radial-Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Axiallaufscheibe vorgesehen ist, und daß eine gegen die Axiallaufscheibe in der geeigneten Axialrichtung ausgeübte Kraft die Axiallaufscheibe veranlaßt, sich an die Kugeln anzulegen, und die Kugeln veranlaßt, sich gegen den anderen Endflansch der Hülse anzulegen (Fig. 4).
3. Axial-Radial-Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar lose mit axialem Abstand an;~e-

D-7070 SCHWÄBISCH GMUND KONTEN: D-8000 MÜNCHEN

H. SCHROETER Telefon: ί"' -·^Λ "5690 Deutsdie Rank AG München 70/37 369 (BI 7. 7<V) 7nn 10) K. LEHMANN Telefon:'08'M 725 2071

ordneter ringförmiger Axiallaufscheiben vorgesehen ist, die in der Metallhülse durch die Hülsenendflansche gehalten sind, und daß ein axialer Spielraum zwischen einem Hülsenendflansch und einer Axiallaufscheibe besteht, wenn der andere Hülsenendflansch von der anderen Axiallaufscheibe berührt wird und die Kugeln in Berührung mit beiden Axiallaufscheiben stehen (Fig, I und 2).

. Axial-Radial-Kugellager nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß eine mittlere Axialläufer«.

scheibe und zwei an/Ende« des Lagers angeordnete Axiallaufscheiben (Endlaufscheiben) vorgesehen sind, die in der Metallhülse durch die Hülsenendflansche gehalten sind, sowie zwei Reihen von Kugeln, von denen jede Kugelreihe so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die mittlere Axiallaufscheibe und eine Endlaufscheibe berührt, und daß ein axialer Spielraum zwischen einem Hülsenendflansch und einer Endlaufscheibe besteht, wenn diese Endlaufscheibe eine der Kugelreihen berührt, wobei diese Kugelreihe die mittlere Axiallaufscheibe berührt, wobei die mittlere Axiallaufscheibe die andere Kugelreihe berührt und die andere Kugelreihe die andere Endlaufscheibe berührt, und wobei der andere Hülsenendflansch durch die andere Endlaufscheibe berührt wird (Pig. 3).

. Axial-Radial-Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt mehr als drei Axiallaufscheiben vorgesehen sind, nämlich zwei Endlaufscheiben und mehr als eine mittlere Axiallaufscheibe, und daß mehr als zwei Reihen von Kugeln vorgesehen sind, nämlich zwischen je zwei Axiallaufscheiben eine Kugelreihe, wobei die Zahl der Kugelreihen um eins kleiner ist als die Zahl der Axiallaufscheiben.