NL1001860C2

NL1001860C2 - Kooi voor wentellager.

Info

Publication number: NL1001860C2
Application number: NL1001860A
Authority: NL
Inventors: Matthias Scharmann
Original assignee: Skf Ind Trading & Dev
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-10
Also published as: US5722780A; EP0778422A1; JPH09280254A

Description

Kooi voor wentellager

De uitvinding betreft een kooi voor een wentellager, welke kooi elastisch vervormbare tanden bevat, en elk paar tanden een kooiholte 5 bepaalt waarin door inklikken een wentelelement kan worden opgenomen.

Kooien, in het algemeen van een polymeer materiaal, met elastisch vervormbare tanden of zogenaamde klikkooien bieden de mogelijkheid om de kooi samen te stellen of in onderdelen uiteen te nemen door eenvoudigweg elk wentelelement in respectievelijk uit zijn holte te 10 klikken. Daardoor wordt het voordeel verkregen dat zowel de kooi zelf als het samenstellen van het daarmee uitgeruste lager belangrijk worden vereenvoudigd. In sommige gevallen is de klikverbinding het enige middel waarmee de kooi wordt vastgehouden in het lager.

Bij het samenstellen van dergelijke kooien en de betreffende 15 wentelelementen, moet ervoor gezorgd worden dat de vervorming in de kooi zo laag mogelijk wordt gehouden teneinde permanente vervorming of zelfs breuk van de tanden te vermijden. Niettemin, ondanks de eis dat de vervorming tijdens de fase van het samenstellen laag moet zijn, moeten in gebruik de tanden een voldoend hoge vasthoudkracht op de 20 wentelelementen kunnen uitoefenen. Een dergelijke kooi is bekend uit het Britse octrooischrift 8338*17·

Het doel van de uitvinding is een kooi te verschaffen die op zodanige wijze is geoptimaliseerd dat de hoogst mogelijke vasthoudkracht wordt verkregen en dat toch de vervormingen in de 25 tanden bij het samenstellen zo laag mogelijk zijn. Dit doel wordt bereikt doordat, volgens een eerste mogelijkheid, de lengteafmeting L van elke tand, gemeten vanaf zijn wortel naar zijn vrije eind langs een middellijn van de tand, alsmede de dikteafmeting h0 van die wortel op zodanige wijze zijn gekozen dat is voldaan aan de voorwaarden: 30 ebuig.nax= -J · < 4'5% en 35 10 0 1 8 6 0 2 τ? hr _ opgeslagen_ _ -“o· ^ ^2 2 ΙΟ”2 Β.β.ΛΜίβ^.^]2 ” 9.J?2

Daarin zijn: L = lengte gemeten volgens de middellijn van de tand h0 = dikteafmeting bij de wortel van de tand 5 wL = maximum uitwijking bij het vrije eind van de tand ebuigl max = maximum buigvervorming bij wL,

Eopgesiagen = elastische buigenergie die in de balk (één balk) is opgeslagen bij maximale opening WL 10 E = Elasticiteitmodulus B = breedte van de balk R = straal van het wentelelement

De dikteafmeting van elke tand kan in zijn algemeenheid volgens 15 een parabolische functie afnemen. Indien slechts de buigspanning in de tand wordt beschouwd, zou de dikteafmeting kunnen voldoen aan een exacte parabolische functie. Bij het inzetten van een element in de kooiholte, worden de tanden echter wat samengedrukt langs hun middenlijn, hetgeen aanleiding geeft tot een drukspanning die ongeveer 20 constant is over de dwarsdoorsnede-oppervlakken van de tand. Wanneer rekening wordt gehouden met deze drukspanningen, die slechts klein zijn in vergelijking met de maximale buigspanningen, wordt op voordelige wijze een tanddiktefunctie verkregen die slechts weinig verschilt van een parabolische functie.

25 De hierboven beschreven eerste mogelijkheid is in het bijzonder geschikt voor kooien waarbij de tanden het enige middel vormen waarmee de kooi in het lager wordt vastgehouden.

Volgens een tweede mogelijkheid, die betrekking heeft op kooien waarin de tanden het mogelijk maken om kooi en wentelementen op 30 veilige wijze als een eenheid te behandelen, bijvoorbeeld tijdens het samenstellen of het mogelijk uiteennemen van het lager, moet aan de volgende voorwaarden zijn voldaan: 35 en 10 0 1 8 60 3 «Wmax = 4 ' Ufh0 K 4' ° % -E°P?*slaVen- = * 2,5.10-3 b-b.R2 iehuiff>inax]2 9.Λ2

De vormen hierboven kunnen zowel toegepast worden in gevallen waarin de tanden radiaal zijn gericht, alsmede in gevallen waarin de 5 tanden axiaal zijn gericht.

De uitvinding zal verder worden toegelicht onder verwijzing naar enige uitvoeringen in de figuren.

Figuur 1 toont een axiaal aanzicht van de eerste uitvoering van een klikkooi.

10 Figuren 2a en 2b tonen een tweede uitvoering van een klikkooi.

Figuur 3 toont een gedetailleerd aanzicht van een kooiholte en kogel bij het inklikken.

Figuur 4 toont een vergroot aanzicht van de tand IV van figuur 3.

In de in figuur 1 getoonde kooi, worden de kogels 1 in de 15 kooiholten 2 geklikt. Daartoe is elke kooiholte omgeven door kooilichamen 3 die zijn voorzien van een eerste paar tanden 4 en een tweede paar tanden 5· Bij het samenstellen duwt de kogel 1 de tanden 4 en 5 van elkaar weg. Vervolgens klikt kogel 1 in de door kooilichamen 3 bepaalde holten, terwijl de tanden 4 en 5 terugveren naar hun 20 oorspronkelijke positie. Op deze manier kunnen alle kooiholten 2 van de kooien een kogel 1 opnemen. In dergelijke (radiaal samengestelde) kooien kan het samenstellen plaatsvinden via de radiale buitenste of via de binnenste zijde van de kooi.

Figuren 2a en 2b tonen een kooi met kooiholten 6 die elk zijn 25 omsloten door kooilichamen 7· Elk kooilichaam bezit één paar tanden 8. De kogels 9 worden sixiaal in de kooiholten 6 geperst, door de respectievelijke tanden 8 veerkrachtig van elkaar weg te duwen. Nadat de kogel 9 volledig is opgenomen in holte 6, bewegen de tanden 8 veerkrachtig terug naar hun oorspronkelijke positie, waardoor aldus de 30 kogel 9 in zijn kooiholte 6 wordt gehouden.

Hoewel de figuren 2a en 2b een wijze tonen waarbij slechts één kogel per keer wordt opgenomen in de kooi, geschiedt het op normale 100 1 8 60 4 wijze samenstellen in één keer, dat wil zeggen dat alle kogels tegelijkertijd in hun respectievelijke holte worden geklikt. Dit is een normale procedure wanneer de kogels zich reeds in het lager bevinden.

5 Verder is het belangrijk erop te wijzen dat in de uitvoering van de figuren 2a en 2b, de tanden het enige middel vormen waarmee de kooi in het lager wordt vastgehouden.

Volgens de uitvinding moet de geometrische vorm van de de kooi vasthoudende tanden de hoogst mogelijke vasthoudkracht Fnax en de 10 laagst mogelijke vervorming enax opleveren voor een bepaalde maximale verplaatsing umax, waarbij u„,ax bepaald is als de maximale verplaatsing van een kogel/rol uit zijn holte zodanig dat die kogel/rol nog steeds teruggedrukt wordt in die holte door de veerkrachtige werking van de tanden zodra de kracht die tot dergelijke verplaatsingen leidt, 15 afneemt. Het is duidelijk dat een grote umax gunstig is voor het op betrouwbare wijze vasthouden van de kogels/rollen (of kooi). Teneinde deze doelen te bereiken, moet de spanningsverdeling bij het samenstellen geharmoniseerd en minimaal zijn, terwijl de buigstijfheid van de tanden die de kooi vasthouden tegelijkertijd maximaal moet 20 zijn.

Verwezen wordt naar de vorm van de tanden zoals meer duidelijk afgebeeld is in figuren 3 en 4. Figuur 3 toont een kooiholte 10, omsloten door kooilichamen 11. Kooilichamen 11 hebben beide twee paren tanden 12 respectievelijk 13.

25 Het punt van aanvankelijk contact tussen tanden 12 (alternatief ook 13) en kogel 14 is aangeduid met hoek a. Hoe kleiner de hoek a is, des te groter is de afstand waarover de tanden 12 (13) uit elkaar moeten worden gedrukt bij het in de kooiholten 10 klikken van kogel 14, en des te groter moet ook de afstand umax zijn van het 30 kogel/wentelelement uit zijn holte - van waaraf de kogel/wentelelement nog teruggedrukt wordt in zijn holte. Daardoor is een hoge verplaatsing u„ax van de kogel/wentelelement uit zijn holte mogelijk -zonder dat de kogel geheel naar buiten valt. Met andere woorden, zelfs hoewel de kogel verhoudingsgewijze ver uit zijn holte is bewogen, 35 zullen de tanden hem nog terugduwen.

Het ontwerp van de kooiholtetanden en ook van de elasticiteitsmodulus van het materiaal daarvan bepalen de kwaliteit van de klikverbinding, dat wil zeggen, de vasthoudkracht en de 100 1 8 60 5 vervormingen. Onder verwijzing naar de definities gegeven in figuur 4, moeten zowel de lengte L als de breedte B van de tanden zo hoog mogelijk zijn. Verder moet h(x) ongeveer een parabolische functie zijn van de positie langs de as x welke de middellijn van de tand bepaalt.

5 De dikte van de tand h,, bij zijn wortel moet op zodanige wijze zijn gekozen dat een bepaalde aanvaardbare vervorming €„ax bij samenstellen optreedt.

Een optimaal kooiholteontwerp, dat wil zeggen waarbij de maximale vasthoudkracht wordt verkregen en de vervorming zo laag als mogelijk 10 wordt gehouden, is gegarandeerd voor het geval L en h0 op de hiervoor beschreven wijze worden gekozen.

100 1 860

Claims

1. Kooi voor een wentellager, welke kooi elastisch vervormbare tanden bevat, waarvan elk paar tanden een kooiholte bepaalt waarin 5 door inklikken een wentelelement kan worden opgenomen, en waarbij de dikteafmeting van elke tand loodrecht met betrekking tot zijn oppervlak dat gekeerd is naar de bijbehorende kooiholte, geleidelijk aan afneemt in de richting naar het vrije eind van die tand, met het kenmerk dat de lengteafmeting L van elke tand, gemeten vanaf zijn 10 wortel naar zijn vrije eind langs een middellijn van de tand, alsmede de dikteafmeting h0 van die wortel op zodanige wijze zijn gekozen dat is voldaan aan de voorwaarden: <W«nax = -f · <4,5% 15 en p h T _^opgeslagen_ _ “o* ^ 2 2 10_2 E.B.RHiebuig>max]2 " 9.1?2

2. Kooi voor een wentellager welke kooi elastisch vervormbare 20 tanden bevat, waarvan elk paar tanden een kooiholte bepaalt waarin door inklikken een wentelelement kan worden opgenomen, en waarbij de dikteafmeting van elke tand loodrecht met betrekking tot zijn oppervlak dat gekeerd is naar de bijbehorende kooiholte, geleidelijk aan afneemt in de richting naar het vrije eind van die tand, met 25 kenmerk dat de lengteafmeting L van elke tand, gemeten vanaf zijn wortel naar zijn vrije eind langs een middellijn van de tand, alsmede de dikteafmeting h0 van die wortel op zodanige wijze zijn gekozen dat is voldaan aan de voorwaarden: 1001860 «W.max = -f · < 4' ° % en F hr _'-‘opgaslagen _ "o·'-' ^ 2 5 10"3 E.S.R2 [βΜί,^,12 9.Λ2 5

3. Kooi volgens conclusie 1 of 2, waarbij de tanden radiaal zijn gericht.

4. Kooi volgens conclusies 1 of 2, waarbij de tanden axiaal zijn 10 gericht. 1001860