Wälzlager. Wie die Erfahrung lehrt, kann die Wälz- lagerung mit zwischen starren Laufbahnen umlaufenden Wälzkörpern (Rollen oder Ku geln) für ungleichförmig und pendelnd sich drehende Zaq)fen, insbesondere für Kurbel zapfen von Verbrennungskraftmaschinen, nur dann mit Erfolg angewendet werden, wenn es gelingt., ein Gleiten der Wälzkörper zti verhüten,
bezw. ein Abrollen in gleich- ni:lissiger Drehbewegung auf den Laufbahnen zu erzielen. Als ungleichförmig sich dre- heirde Zapfen kommen beispielsweise in Be tracht die Lagerzapfen einer mehrfach ge- lzröpften Kurbelwelle einer Verbrennunbs- l@raft:masehine, bei der mit dem Verlauf des Arbeitsspiels der Druck jedes einzelnen Mo torkolbens ständig wechselt.
Pendelnde Zali- fen finden sich beispielsweise bei den Ku lissen der bekannten Lokomotivumsteue- rungen.
LTin ein Gleiten der Wälzkörper zu ver hüten, hat man schon vorgeschlagen, die eine Gleitbahn des Rollenlagers zu teilen und in die entstehende Fuge einen Ring einzu- legen, der, zugleich als Hilfslaufbahn die nend, sei es durch seine eigene Federkraft, sei es durch besondere Federn, die Wälz- körper gegen die andere Laufbahn anpresst. Diese federnde oder durch Federn angepresste Hilfslaufbahn wurde ,mit so starker Ver spannung einbebaut, dass ihre Wirkung durch die Zentrifugalkraft nicht wesentlich beeinflusst wurde, und dass diese an der gegenseitigen Lage von Hilfslaufbahn,
Wälz- körpern und anderer Laufbahn nichts ändern konnte.
Von diesen bekannten Konstruktionen unterscheidet sich die Einrichtung nach der Erfindung dadurch, dass die Wälzkörper am Gleiten .durch eine Zusatzkraft verhindert werden, .die durch die Zentrifugalwirkung der Masse eines oder mehrerer Organe be wirkt wird, das bezw. die auf die Wälz- körper einwirken.
Eine derartige Einrich tung hat gegenüber den Einrichtungen, bei welchen die Wälzkörper lediglich durch die Federkraft angepresst werden, den Vorteil, dass der Anpressungsdruck des bezw. der beweglich angeordneten Anpressungsorgane auf die Wälzkörper .mit zunehmender Dreh zahl wächst, so dass die Wälzkörper, die bei zunehmender Drehzahl selbst einem grösse ren Schleuderdruck unterstehen, stets mit einem ausreichend grossen Druck an ihre Laufbahn angedrückt werden.
Die Erfindung kann auf verschiedene Weise angewendet werden. Es kann zum Beispiel die eine Laufbahn des Wälzlagers geteilt und in die dadurch entstehende Lücke ein Ring mit etwas grösserer Bohrung als der Zapfendurchmesser eingelegt werden, den dann die Zentrifugalkraft zum Beispiel bei einem Kurbelzapfenlager in der Richtung nach aussen, d. h. von der Kurbelwellenachse weg, ständig abzudrängen sucht, so dass er infolgedessen durch seine Masse die in dieser Richtung liegenden Wälzkörper gegen die äussere Lauffläche anpresst. Bei sehr breiten Lagern können auch mehrere derartige Ringe angeordnet werden.
Der Ring kann auch keil förmig geschlitzt sein zum Eingriff eines beispielsweise auf den Zapfenumfang aufge setzten Keils. Der Keil wird zum Beispiel bei Kurbelzapfenlagern zweckmässig so an geordnet, dass er in der die Achse des K ur- belzapfens und die der Kurbelwelle enthal tenden Ebene zwischen Zapfenachse und Wellenachse liegt. Wird dann der Ring durch die Zentrifugalkraft in der Richtung nach aussen abgedrängt, so gleiten seine auf dem Keil aufsitzenden Schnittflächen auf diesem vorwärts in der Richtung auf die Lagermittellinie zu. Dadurch wird der Ring auseinandergespreizt und presst sich gegen die Wälzkörper.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, dass innerhalb des oder der der Zentrifugalkraft unterstehen- den Druckringe ein Pendel derart angeordnet ist. d.ass es durch seine eigene Zentrifugal kraft auf den bezw. die Druckringe wirkt und dadurch den Anpressungsdruck des Ringes vergrössert.
Durch die Erfindung wird bezweckt. die Wälzkörper jeweils durch einen Druck von solcher Grösse an die äussere Lauffläche axizu.drüchen, dass der Reibungswiderstand ausreicht, um zu verhüten, dass die Wälz- körper zu gleiten wiN-ngen, so dass alle '\Välz- körper durch die Berührung mit den beiden Laufbahnen sich stet; in richtiger Dreh bewegung auf diesen abrollen.
In der Zeichnung sind fünf Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes durch acht Abbildungen dargestellt. Es ist ein Kolbenstangenkopf für eine Verbrennungs- kraftmaschine zur Darstellung der Erfin dung gewählt.
Die Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolbenst < angenkopf mit einer ersten Ausführungsform der Lagerungseinrichtung; Die Abb. ? zeigt in teilweiser Vorder ansicht und teilweisem Schnitt das Lager des K olbenstangenkopfes nach Abb. 1;
Die Abb. 3 zeigt ebenfalls wieder in teil weiser Vorderansicht und teilweisem Schnitt das Lager des Kolbenstangenkopfes, ,jedoch in einer von der Ausführung nach Abb. 1 etwas abweichenden Form. Der bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 1 und 2 vorgesehene aufgeschnittene Ring d hat nach Abb. 3 einen keilförmigen Schlitz, in den ein Keil eingreift;
Die Abb. -1 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Kolben stangenkopf auf einen Kurbelzapfen aufge setzt ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist im Kurbelzapfen ein Pendel angeordnet, das durch Stifte auf einen Druckring drückt; Die Abb. 5 zeigt in teilweisem Querschnitt und in Ansicht das Ausführungsbeispiel nach Abb. 4;
Die Abb. 1; zeigt ein weiteres Ausfüh- rungsbeispic@l, bei. dem wieder im Schnitt ein Kurbelzapfen init aufgesetztem Kolben stangenkopf dargetellt ist.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist in eine Bohrung des Kurbelzapfens ein Pendel eingesetzt, das aber im Gcgen ratz zu dem vorstehenden Aus.führungsbeispiei durch eine Zugstange auf den Druckring wirkt: Die Abb. ? zeigt iii teilweisem Quer schnitt und in Ansicht das Ausführungsbei spiel nach Abb. 6;
Die Abb. 8 zeigt noch ein Beispiel im Schnitt mit einem auf dem Kurbelzapfen aufgesetzten Kolbenstangenkopf. In einer Bohrung des Kurbelzapfens ist ein Pendel untergebracht, dessen durch die Zentrifugal kraft hervorgerufener Ausschlag durch Stifte auf den zum Anpressen der Wälz- körper dienenden Ring übertragen wird.
Nach Abb. 1 und 2 ist in den Kolben- stangenkop.f a ein Rollenlager<I>b</I> eingesetzt. Der innere Lagerring besteht -aus den beiden Teilen o und c' und einem zwischen diese eingelegten aufgeschnittenen Ring d.
Das Gleiten der Rollen b wird bei die sem Ausführungsbeispiel dadurch verhin dert, dass der mit Spiel den Zapfen umschlie ssende Ring d durch die Zentrifugalkraft in der Richtung von der Kurbelwellenachse weg (s. Pfeilrichtung) abgedrängt wird und damit so stark gegen die durch die Zentri fugalkraft in der gleichen Richtung abge- schleuderten Rollen, die sich bei dieser Be wegung etwas von der innern Laufbahn ab heben können, drückt, dass der Reibungs widerstand genügt, um zu verhüten, dass die Rollenkörper durch die Zentrifugalkraft zum Gleiten gebracht werden können.
Der Ring wird zweckmässig so eingelegt, dass die Ebene, welche Zapfenachse und Kurbel wellenachse enthält, durch den Schlitz geht..
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3, das im allgemeinen dem Ausfüh rungsbeispiel nach Abb. 1 und 2 entspricht, ist der Ring d keilförmig geschlitzt, und in den Schlitz greift ein auf dem Kurbelzapfen umfang vorgesehener Keil e ein. Durch die Zentrifugalkraft bewegt sich der Ring d wie beim Beispiel nach Abb. 1. und 2 nach aussen, so dass sich sein Zentrum von dem des Kur belzapfens bezw. der Kurbelwellenachse ent fernt.
Dabei gleiten die Schnittflächen des Ringschlitzes auf den Keilflächen. Der Ring wird dadurch gespreizt und presst sich scharf an die Wälzkörper an. Der Keil wird zweck mässig so angeordnet, dass er in der der Achse des Kurbelzapfens und :der Kurbelwelle ge- meinsamen Ebene zwischen Zapfenachse und Wellenachse liegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 ist in eine zentrale Bohrung f des Kurbel zapfens g ein Pendel h eingesetzt. Gegen das Pendel stützen sich Stifte i, welche durch Zentrifugalkraftwirkung des Pendels gegen den Spreizring k gedrückt werden, der die Wälzkörper an .die äussere Lauf bahn anpresst, so dass diese sich in richtiger Weise abrollen.
Die Wirkung des Pendels kann durch eine Hebelübersetzung unterstützt werden, indem man die Druckstifte i am Pendel zwischen dessen Schwerpunkt und Dreh punkt angreifen lässt. Weiter kann die Wir kung des Pendels noch durch die Wirkung einer Feder m erhöht werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. G und 7 unterscheidet sich von dem Ausfüh rungsbeispiel nach den Abb. 4 und 5 da durch, .dass am Pendel h eine Zugstange n angreift, welche mit einem keilförmigen Ende n' in den entsprechend geschlitzten Ring o eingreift. Durch die Zentrifugal- kraftwirkung des Pendels wird der Keil n' der Zugstange n in :den Schlitz des Ringes o gezogen.
Durch die Zentrifugalkraft werden nun der Ring und das Pendel nach aussen geschleudert, wobei der mit idem Pendel ver bundene Keil in den Schlitz des Ringes hin eingezogen wird und diesen .dadurch ausein- anderspreizt. Durch die sich addierenden Massenwirkungen der beiden Organe wind der Ring scharf gegen die entgegenstehenden Wälzkörper angedrückt, so dass diese gezwun gen sind, sich auf der äussern Laufbahn ab zurollen. Auch bei dieser Konstruktion kann zur Unterstützung :der Wirkung des Pen dels eine Feder vorgesehen sein..
Bei dem Ausführungsbeispiea1 nach Abb. 8 ist der innere Laufring .des Rollenlagers in zwei Hälften p und p' geteilt. Die Teilfuge p' hat Zickzackform. Sie kann aber auch eine sonst geeignete Form haben. Um. die Lagerhälften <I>p</I> und p' sind tdiese übergrei fende Ringe<I>q</I> gelegt. Die Lagerringhälfte <I>p</I> ist mit Spiel r in diese Ringe eingesetzt, so dass sie sich, um gegen die Rollen gedrückt zti werden, verschieben kann.
Das Pendel h wirkt wieder durch Stifte i auf die Lager- hiilfte p ein. Die La.gerringhälfte <I>p</I> kann entweder aus einem Stück bestehen oder ,iuch nochmals in zwei oder mehrere Teile zerlegt werden, - wodurch unter Umständen eine noch etwas grössereNaehgiebigkeit erzielt wird. Die.
Teilfugen zwischen diesen ein zelnen Teilen der Lageriznghälfte p sind dann ebenfalls zickzackförmig oder ähnlich auszubilden. Die Ringe q müssen auch ver hindern, dass sich die Lagerringhälften an rlr'n Stossfugen nach aussen aufbiegen, da hierdurch .der glatte Lauf der Wälzkörper ge- stört wird und Stösse in das Lager kommen.
Die Teilfuge p' wird zweckmässig in einer Ebene :angeordnet, .die senkrecht steht, zu der der Achse des Zapfens und der Kur- belwell.e gemeinsamen Ebene.
Die Erfindung kann nicht nur bei ein fachen Kurbelzapfen angewandt werden, sondern bei allen ungleichförmig und pexi- delnd sich drehenden Zapfen, wie beispiels weise Lagerzapfen bei mehrfach gekröpften Kurbelwellen einer Verbrennungkraftma- sAiine und Zapfen in der Kulisse von Loko- motiv umstEuerungen.
Roller bearing. Experience has shown that roller bearings with rolling elements (rollers or balls) rotating between rigid raceways can only be used successfully if it is successful for non-uniform and pendulum rotating cams, especially for crank pins of internal combustion engines. to prevent the rolling elements from sliding,
respectively to achieve rolling in the same rotational movement on the raceways. The bearing journals of a crankshaft with multiple braids in a combustion engine, in which the pressure of each individual engine piston changes continuously with the course of the work cycle, come into consideration as non-uniformly rotating journals.
Oscillating counters can be found, for example, in the scenes of the well-known locomotive reversals.
To prevent the rolling elements from sliding, it has already been proposed to divide one sliding path of the roller bearing and to insert a ring into the resulting joint which, at the same time, serves as an auxiliary raceway, be it through its own spring force or through special springs that press the rolling elements against the other raceway. This resilient or spring-pressed auxiliary raceway was built in with such a strong tension that its effect was not significantly influenced by the centrifugal force, and that this was due to the mutual position of the auxiliary raceway,
Rolling elements and other careers could not change anything.
The device according to the invention differs from these known constructions in that the rolling elements are prevented from sliding .by an additional force, .that is caused by the centrifugal effect of the mass of one or more organs, which respectively. which act on the rolling elements.
Such a Einrich device has the advantage over the devices in which the rolling elements are only pressed by the spring force that the contact pressure of the BEZW. the movably arranged pressing members on the rolling elements. With increasing speed grows, so that the rolling elements, which are subject to a greater centrifugal pressure with increasing speed, are always pressed against their raceway with a sufficiently high pressure.
The invention can be applied in various ways. For example, one raceway of the rolling bearing can be divided and a ring with a slightly larger bore than the journal diameter can be inserted into the resulting gap, which then the centrifugal force, for example in the case of a crank journal bearing, in the outward direction, i.e. H. away from the crankshaft axis, constantly seeks to push it away, so that its mass consequently presses the rolling elements lying in this direction against the outer running surface. In the case of very wide bearings, several such rings can be arranged.
The ring can also be slotted in the shape of a wedge to engage a wedge placed on the pin circumference, for example. In the case of crank pin bearings, for example, the wedge is expediently arranged in such a way that it lies in the plane between the pin axis and the shaft axis containing the axis of the crank pin and the plane containing the crankshaft. If the ring is then displaced in the outward direction by the centrifugal force, its cut surfaces resting on the wedge slide forward on the wedge in the direction of the bearing center line. This spreads the ring apart and presses itself against the rolling elements.
A further possible application of the invention is that a pendulum is arranged in this way within the pressure ring or rings subject to centrifugal force. d.that it acts on the resp. the pressure rings acts and thereby increases the contact pressure of the ring.
The invention aims. axizu.dress the rolling elements by applying a pressure of such magnitude on the outer running surface that the frictional resistance is sufficient to prevent the rolling elements from sliding, so that all of the rolling elements come into contact with the both careers steadily; roll on it with the correct turning motion.
In the drawing, five execution examples of the subject invention are shown by eight images. A piston rod head for an internal combustion engine is selected to illustrate the invention.
Fig. 1 shows a longitudinal section through the piston rod head with a first embodiment of the storage device; The fig? shows in partial front view and partial section the bearing of the piston rod head according to Fig. 1;
Fig. 3 also shows again in a partial front view and partial section the bearing of the piston rod head, but in a slightly different form from the embodiment according to Fig. 1. The cut-open ring d provided in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 has, according to FIG. 3, a wedge-shaped slot in which a wedge engages;
Fig. -1 shows in section a further embodiment in which the piston rod head is placed on a crank pin. According to this embodiment, a pendulum is arranged in the crank pin, which presses through pins on a pressure ring; Fig. 5 shows in partial cross-section and in a view the embodiment of Fig. 4;
Fig. 1; shows a further embodiment example at. which again shows a section of a crank pin with a piston rod head attached.
In this embodiment, too, a pendulum is inserted into a bore in the crank pin, but in contrast to the above embodiment, it acts on the pressure ring through a pull rod: The fig. III shows a partial cross-section and a view of the exemplary embodiment according to Fig. 6;
Fig. 8 shows another example in section with a piston rod head placed on the crank pin. A pendulum is housed in a bore in the crank pin, the deflection of which, caused by the centrifugal force, is transmitted by pins to the ring used to press the rolling elements.
According to Fig. 1 and 2, a roller bearing <I> b </I> is inserted in the piston rod head f a. The inner bearing ring consists of the two parts o and c 'and a cut-open ring d inserted between them.
The sliding of the rollers b is prevented in this exemplary embodiment by the fact that the ring d, which encloses the pin with play, is pushed away by the centrifugal force in the direction away from the crankshaft axis (see direction of the arrow) and thus strongly against the centrifugal force Rollers thrown by the fugal force in the same direction, which can lift off the inner raceway somewhat during this movement, means that the frictional resistance is sufficient to prevent the roller bodies from being made to slide by the centrifugal force.
The ring is conveniently inserted in such a way that the plane containing the pin axis and crank shaft axis goes through the slot ..
In the embodiment of Fig. 3, which generally corresponds to the Ausfüh approximately example of Fig. 1 and 2, the ring d is slotted in a wedge shape, and a wedge e provided on the crank pin circumferentially engages in the slot. As a result of the centrifugal force, the ring d moves outwards, as in the example according to Fig. 1. and 2, so that its center from that of the cure belzapfens or. removed from the crankshaft axis.
The cut surfaces of the ring slot slide on the wedge surfaces. This spreads the ring and presses itself sharply against the rolling elements. The wedge is expediently arranged in such a way that it lies in the plane between the pin axis and the shaft axis, which is common to the axis of the crank pin and: the crankshaft.
In the embodiment of Fig. 4 a pendulum h is inserted into a central bore f of the crank pin g. Pins i are supported against the pendulum and are pressed by the centrifugal force of the pendulum against the expansion ring k, which presses the rolling elements against the outer raceway so that they roll correctly.
The action of the pendulum can be supported by a leverage by letting the pressure pins attack i on the pendulum between its center of gravity and pivot point. Next, the action of the pendulum can still be increased by the action of a spring m.
The embodiment according to Fig. G and 7 differs from the Ausfüh approximately example according to Figs. 4 and 5 because a pull rod n engages on the pendulum h, which engages with a wedge-shaped end n 'in the correspondingly slotted ring o. The centrifugal force of the pendulum pulls the wedge n 'of the pull rod n into the slot of the ring o.
Due to the centrifugal force, the ring and the pendulum are now thrown outwards, the wedge connected to the pendulum being drawn into the slot of the ring and thereby spreading it apart. Due to the cumulative mass effects of the two organs, the ring is pressed sharply against the opposing rolling elements, so that these are forced to roll on the outer raceway. With this construction, too, a spring can be provided to support: the action of the pendulum ..
In the embodiment according to Fig. 8, the inner race of the roller bearing is divided into two halves p and p '. The parting line p 'has a zigzag shape. But it can also have any other suitable shape. Around. the bearing halves <I> p </I> and p 'are placed on these overlapping rings <I> q </I>. The bearing ring half <I> p </I> is inserted into these rings with play r so that it can move in order to be pressed against the rollers.
The pendulum h acts again on the bearing half p through pins i. The bearing ring half <I> p </I> can either consist of one piece or, iuch can be divided again into two or more parts, - whereby a slightly greater flexibility is achieved under certain circumstances. The.
Joints between these individual parts of the bearing half p are then also to be formed zigzag or similar. The rings q must also prevent the halves of the bearing ring from bending up outwards at rlr'n butt joints, as this will disrupt the smooth running of the rolling elements and shocks will get into the bearing.
The parting line p 'is expediently arranged in a plane which is perpendicular to the plane common to the axis of the journal and the crankshaft.
The invention can be applied not only to single crank pins, but to all non-uniform and pexidally rotating pins, such as bearing pins in multi-cranked crankshafts of a combustion engine and pins in the backdrop of locomotives.