DE2635416A1 - Spiral ball bearing for rotating shaft - has spiral grooves with different angle of inclination at pole and equator - Google Patents

Spiral ball bearing for rotating shaft - has spiral grooves with different angle of inclination at pole and equator

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Abstract

The ball bearing is designed for a shaft rotating in one direction and has a spherical segment and a ball provided with spiral grooves between the pole (6) and equator (8) regions. The angles of inclination of the grooves differ from one another between these two regions. The barrier-groove ratio at the pole is less than that at the equator. The groove depth and width along each spiral groove are different. Where the barrier width (12) is sufficient in the region of the equator the grooves branch out. The spherical form of the segment deviates from that of the sphere to create a lubricating gap which decreases from the pole to the equator.

Description

SpiralrillenlagerSpiral groove bearings

Die Erfindung betrifft ein Spiralrillelllager für eine in einer Drehrichtung laufende Welle, bestehend aus einem feststehenden Lagerteil zenit kugelpfannenförmiger Gleitfläche und e inem Lagerteil der Welle mit kugelförniger Gleitfläche und in dieser angeordneten Spiralrillell, die ein Schmierrilittel von außen he zwischen die Gleitfläche fördern.The invention relates to a spiral groove bearing for one direction of rotation running shaft, consisting of a fixed bearing part zenit spherical socket-shaped Sliding surface and a bearing part of the shaft with a spherical sliding surface and in this arranged spiral groove, which a lubricant from the outside he between promote the sliding surface.

Die bekannten Lager dieser Art haben ei.ne große axiale Tragkraft im Verhältnis zur radialen Tragkraft. Da bei sehr hohen Drehzahlen infolge fertigungstechnisch kauni verme idbarer Unwuchten des zu lagernden Bauteils radiale Kräfte auftreten, besteht ein Bedürfnis, die Spiralrillonlager in dieser Richtung zu verbessern.The known bearings of this type have a large axial load capacity in relation to the radial load capacity. Because at very high speeds as a result of manufacturing technology kauni avoidable imbalances of the component to be supported radial forces occur, there is a need to improve spiral rillon bearings in this direction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei bekannten Spiralrillenlagern der o. a. Gattung die radiale Tragfähigkeit im Verhältnis zur axialen Tragfähigkeit durch Veränderungen des Rillenmusters und der Rillengeometrie zu vergrößern.The invention is based on the object of known spiral groove bearings the o. a. Type the radial load capacity in relation to the axial load capacity by changing the groove pattern and groove geometry.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steigungswinkel der Spiralrillen im Bereich des Pols unterschiedlich vom Steigungswinkel im Bereich des Äquators ist, daß das Damm-Rillenverhältnis in Polnähe kleiner ist als im Bereich des Äquators, daß die Rillentiefe und Rillenbreite längs jeder Spiralrille unterschiedlich sind und daß bei genügender Dammbreite im Bereich des Äquators sich die Rillen verästeln.According to the invention, this object is achieved in that the pitch angle of the spiral grooves in the area of the pole different from the pitch angle in the area of the equator is that the dam-groove ratio is smaller near the pole than in the area of the equator that the groove depth and groove width are different along each spiral groove and that with sufficient dam width in the area of the equator, the grooves branch out.

Hierdurch kann die Tragfähigkeit des Lagers dein Verwendungs zweck angepaßt werden, wobei ertindungsgellläß Unterkombiijationen der o. a. Merkmale zum Einsatz gelangen können.This means that the bearing capacity can be used for your intended purpose be adapted, whereby, according to the invention, sub-combinations of the above characteristics can be used.

Erfindun gsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der Steigungswinkel in Polnähe klein ist und ca. 12° beträgt und sich kontinuierlich bis auf einen Winkel von ca. 400 in Äquatornähe vergrößert.According to the invention, it is advantageous if the pitch angle is close to the pole is small and is approx. 12 ° and continuously extends up to an angle of approx. 400 enlarged near the equator.

Das Damm-Rillenverbältnis ist in Polnähe kleiner als im Bereich des Äquators und ermöglicht eine unabhängige Einstellung von Axiallast und Radiallast. Durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in Polnähe wird der statische Druck und damit die axiale Tragkraft erhöht. Strömungsverluste wie auch Wirbelbildung in Polnähe werden vermindert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wächst die Rillenbreite jeder Spiralrille vom Pol zum Äquator an.The perineal groove ratio is smaller near the pole than in the area of the Equator and enables independent adjustment of axial load and radial load. The static pressure is reduced by reducing the flow velocity in the vicinity of the pole and thus the axial load-bearing capacity is increased. Flow losses as well as vortex formation near the pole are reduced. According to a further advantageous embodiment According to the invention, the groove width of each spiral groove increases from the pole to the equator.

Erfindungsgemäß ist es auch vorteilhaft, wenn der Radius der Kugelkalotte sich vom Radius der Kugel unterscheidet, wodurch ein sichelförmiger Schmierspalt gebildet wird.According to the invention it is also advantageous if the radius of the spherical cap differs from the radius of the sphere, creating a sickle-shaped lubrication gap is formed.

Im Bereich des Äquators verästcln sich die Rillen1 so daß parallel zu den Stammrillen verlaufende Zusatzrillen entstehen, die über einen Teil einen anderen Steigungswinkel als ihre Stamrarillen aufweisen und mit den Stammrillen in Verbindung stehen.In the area of the equator, the grooves 1 branch out so that they are parallel Additional grooves running to the trunk grooves arise, which over a part of a have a different angle of inclination than their stem grooves and with the stem grooves stay in contact.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.Further advantages, features and possible uses of the invention result from the figures, which are described below.

Es zeigen: Fig. 1 die prinzipielle Darstellung eines Spiralrillenkalottenlagers, Fig. 2 die Abwicklung einer mit Spiralrillen versehenen Kugel in die Projektionsebene, Fig. 3 und 4 die Herstellung von Rillen mit unterschiedlicher Rillentiefe, Fig. 5 die Vertiefung von Rillen am Äquator, Fig. 6 Rillen, die sich im Bereich des Äquators verästeln und Fig. 7 ein Spiralrillenlager, bei dem der Radius der Kalotte sich vom Radius der Kugel unterscheidet.They show: FIG. 1 the basic illustration of a spiral groove spherical bearing 2 shows the development of a sphere provided with spiral grooves in the plane of projection, 3 and 4 show the production of grooves with different groove depths, 5 the deepening of grooves on the equator, Fig. 6 grooves, which branch in the area of the equator and FIG. 7 shows a spiral groove bearing in which the The radius of the dome differs from the radius of the sphere.

Ein -Spiralrillenlager zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte gemäß Fig. 1 besteht aus einer Kugelkalotte 2 und einer Kugel 4.A spiral groove bearing for absorbing radial and axial forces according to 1 consists of a spherical cap 2 and a ball 4.

Zwischen Pol 6 und Äquator 8 sind Spiralrillen 10 vorhanden, die sich mit Dämmen 12 abwechseln. In Nähe des Pols 6 kann sich eine glatte Polfläche 14 befinden, die von einer umlaufenden Ringnut 16 begrenzt wird.Between the pole 6 and the equator 8 there are spiral grooves 10 which extend alternate with dams 12. A smooth pole face 14 can be located in the vicinity of the pole 6 which is delimited by a circumferential annular groove 16.

Fig. 2 eigt eine Abwicklung der Rillen und Dämme auf die Projektionsebene, wobei unwesentliche Bestandteile von Fig. 1 weggelassen wurden. Fig. 2 dient in erster Linie dazu, eine Definition für den Steigungswinkel der Spiralrille 10 anzugeben.Fig. 2 shows a development of the grooves and dams on the projection plane, wherein insignificant components of FIG. 1 have been omitted. Fig. 2 is used in primarily to provide a definition for the helix angle of the spiral groove 10.

Dabei ist der Steigungswinkel der Winkel zwischen Breitenkreis 18 und den Rillen der Tangentialebene des Breitenkreises. Aus der Fig. ist die Rillenbreite bR sowie die Dammbreite bD ersichtlich. Die Rillen und Dämme werden nun so gestaltet, daß das Damm-Rillenverhältnis bD/bR in Polnähe verkleinert wird und damit eine unabhängige Einstellung von Axiallast und Radiallast ermöglicht. Durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in Polnähe wird der statische Druck des zwischen Kugel 4 und Kalotte 2 befindlichen Schmiermittels und damit die axiale Tragkraft erhöht.Die Verringerung der Geschwindigkeit des Öls bewirkt eine Verminderung der Strömungsverluste und einer Wirbelbildung in Polnähe.The angle of inclination is the angle between the circle of latitude 18 and the grooves of the tangent plane of the circle of latitude. From the figure is the groove width bR and the dam width bD can be seen. The grooves and dams are now designed so that the dam-groove ratio bD / bR is reduced in the vicinity of the pole and thus an independent one Adjustment of axial load and radial load possible. By reducing the flow velocity in the vicinity of the pole, the static pressure between the ball 4 and the dome 2 is Lubricant and thus the axial load-bearing capacity is increased. The speed is reduced of the oil causes a reduction in flow losses and the formation of eddies near the pole.

Während bisher bei Spiralrillenlagern nur logarithmische Spiralen verwendet wurden, deren Steigungswinkel konstant ist, werden beim Gegenstand der Erfindung variable Steigungswinkel angewandt. Beispielsweise beträgt der Steigungswinkel in Polnähe ca.Whereas previously only logarithmic spirals were used in spiral groove bearings were used, the pitch angle of which is constant, are in the subject of Invention applied variable pitch angles. For example, the pitch angle is near the pole approx.

0 12 und er vergrößert sich kontinuierlich bis auf einen Winkel von ca. 370 in Aquatornähe. 0 12 and it increases continuously to an angle of approx. 370 near the equator.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Einrichtung, mit deren Hilfe die Rillentiefe beeinflußt werden kann. Dabei befindet sich eine Elektrode 20 im Abstand A1 vom Pol der Kugel 4 und im Abstand A2 vom Äquator 8. Um gleichmäßig tiefe Rillen zu erhalten, wird beim Ätzen die Elektrode in so großem Abstand gehalten, daß das Verhältnis A zu A1 ungefähr gleich 1 ist (t l Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung tieferer Rillen im Pol 6. Hierbei ist A2 größer als A1, wodurch sich eine unterschiedliche Rillentiefe ergibt (A2> A1).3 and 4 show a device with the aid of which the groove depth can be influenced. There is an electrode 20 in Distance A1 from the pole of ball 4 and at distance A2 from the equator 8. To be evenly deep To obtain grooves, the electrode is kept at such a large distance during etching that that the ratio A to A1 is approximately equal to 1 (t l Fig. 4 shows a device to produce deeper grooves in pole 6. Here, A2 is greater than A1, which means the result is a different groove depth (A2> A1).

Ik es es erwünscht, die Rillen am Äquator zu vertiefen, so befinden sich Elektroden 22, 24 im Abstand A2 vom Äquator und im Abstand A1 vom Pol. Ist A1 größer als A2, dann ergibt sich eine Vertiefung der Rillen am Äquator (A1> A2), die in Fig. 5 gezeigt ist.If it is desirable to deepen the grooves on the equator, so are located electrodes 22, 24 at a distance A2 from the equator and at a distance A1 from the pole. is If A1 is greater than A2, then the grooves at the equator are deepened (A1> A2) shown in FIG. 5.

In Fig. 6 sind zwei Ausführungsformen für die Verästelung einer Spiralrille 10 im Bereich des Äquators 8 gezeigt. Hier zweigen von der Stammrille 26 eine oder mehrere Nebenrillen 28, 30 ab, die im wesentlichen parallel zur Stammrille 26 verlaufen. Über Verbindungsstücke 32, die in etwa parallel zum Äquator verlaufen, stehen die Nebenrillen 28, 30 mit der Stammrille 26 in Verbindung, so daß eventuelier Abrieb von den Nebenrillen in die Stammrille und von dort aus in die umlaufende Ringnut 16 (Fig. 1) gefördert wird.In Fig. 6 are two embodiments for the branching of a spiral groove 10 in the area of the equator 8. Here branch from the trunk groove 26 one or a plurality of secondary grooves 28, 30 which run essentially parallel to the trunk groove 26. About connecting pieces 32, which run approximately parallel to the equator, are Secondary grooves 28, 30 with the trunk groove 26 in connection, so that any abrasion from the secondary grooves into the trunk groove and from there into the circumferential ring groove 16 (Fig. 1) is promoted.

Fig. 7 zeigt die Gestaltung eines Schmierspalts 34 zwischen Kugel 4 und Kalotte 2, die zur Verbesserung der Leitungsaufnahme bei möglichst hoher Tragkraft gebildet ist. Der Schmierspalt 34 ist variabel; dies wird erreicht durch abweichende Formgebung der Kalotte 2 wn der Kugelform. Die Herstellung solcher Lager kann beispielsweise mit Mehrstufendrückverfahren erzielt werden.Fig. 7 shows the design of a lubricating gap 34 between balls 4 and spherical cap 2, which improve the cable take-up with the highest possible load-bearing capacity is formed. The lubrication gap 34 is variable; this is achieved by deviating Shaping the dome 2 wn the spherical shape. The production of such bearings can for example can be achieved with multi-stage spinning processes.

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Claims (6)

Patentansprüche 1. Spirairillenlager zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte mit einer Kugelkalotte und einer Kugel, die zwischen zum Pol und dem Bereich des Äquators mit Spiralrillen versehen ist und zwischen den Spiralrillen Dämme aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigtlngswilllccl der Spiralrillen (10) im Bereich des Pols (ß) unterschiedlich vom Steigungswinkel im Bereich des Äquators (8) ist, daß das Damm-Rillenverhältnis in Polnähe kleiner ist als im Bereich des Äquators, daß die Rillentiefe und Rillenbreite längs jeder Spiralrille unterschiedlich sind und daß bei genügender Dammbreite (12) im Bereich des äquators (g) die rillen sich verästeln.Claims 1. Spiral groove bearings for receiving radial and axial Forces with a spherical cap and a sphere between the pole and the area of the equator is provided with spiral grooves and has dams between the spiral grooves, characterized in that the pitch of the spiral grooves (10) in the area of the pole (ß) is different from the angle of inclination in the area of the equator (8), that the dam-groove ratio near the pole is smaller than in the area of the equator, that the groove depth and groove width are different along each spiral groove and that with sufficient dam width (12) in the area of the equator (g) the grooves develop branch out. 2. Spirairillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelform der Kalotte von der kugelform der Kugel (4) abweicht, wodurch sich ein sichelförmiger Schmierspalt (34) ergibt, der vom Pol (6) zum Äquator (g) abnimmlt.2. spiral groove bearing according to claim 1, characterized in that the spherical shape of the dome differs from the spherical shape of the ball (4), which means a sickle-shaped lubrication gap (34) results, which decreases from the pole (6) to the equator (g). 3. Spiralrillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel in Polnähe kleiner und in Äquatornähe größer ist.3. spiral groove bearing according to claim 1, characterized in that the angle of inclination is smaller in the vicinity of the pole and larger in the vicinity of the equator. 4. Spirairillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Damm-Rillenverhältnis in Polnähe kleiner ist als im Bereich des Äquators.4. spiral groove bearing according to claim 1, characterized in that the dam-groove ratio near the pole is smaller than in the area of the equator. 5. Spiralrillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Äquators die sich verästelnden Rillen (32) einen anderen Steigungswinkel als die Stammrillen (26) aufweisen.5. spiral groove bearing according to claim 1, characterized in that in the area of the equator, the branching grooves (32) have a different angle of inclination than the trunk grooves (26). 6. Spiralrillenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (28, 30) der sich verästelnden rillen parallel zu den Stammrillen (26) verlaufen.6. spiral groove bearing according to claim 5, characterized in that the end regions (28, 30) of the branching grooves parallel to the trunk grooves (26) run.
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