NL1009025C2

NL1009025C2 - Kooi met verbeterde massaverdeling, en een kogellager omvattende een dergelijke kooi.

Info

Publication number: NL1009025C2
Application number: NL1009025A
Authority: NL
Inventors: Yanninck Pierre Huber Fierling
Original assignee: Skf Eng & Res Centre Bv
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-10-29
Also published as: WO1999056029A1; AU3540099A

Description

i

Kooi met verbeterde massaverdeling, en een kogellager omvattende een dereeliike kooi

De uitvinding betreft een kooi voor een kogellager, omvattende een ringvormig 5 element voorzien van tanden die met betrekking tot het ringvormige element zich uitstrekken, waarbij kooiholten zijn ingesloten tussen aangrenzende paren tanden, en elk paar tanden een opening bepaalt waar doorheen een kogelelement in de kooiholte kan worden opgenomen door inklikken in de axiale richting met betrekking tot het ringvormige element, welk ringvormig element tegenoverliggende zijden bezit die van 10 elkaar zijn afgekeerd in de axiale richting met betrekking tot het element, en de tanden zich bevinden aan één zijde van het ringvormige element.

Een dergelijke kooi, die algemeen bekend is, en de kogels worden samengesteld door hen samen te drukken, zodanig dat de kogels alle tegelijkertijd in de respectievelijke holten klikken. De holten zijn zodanig gevormd dat de kooi 15 volledig wordt ondersteund door de kogels, hetgeen dat geen direct contact bestaat tussen de kooi en de binnenring of de buitenring van het lager.

Door middel van de kooi worden de kogels op vooraf bepaalde tussenruimten gehouden. Op zijn beurt wordt de kooi zodanig ondersteund door de kogels dat geen contact bestaat tussen de kooi en de ringen van het betreffende lager. Als gevolg van 20 de samenwerking van de kooi met de kogels, wordt de kooi blootgesteld aan variërende belastingen. Die belastingen worden veroorzaakt door de omstandigheden waaraan het lager als geheel wordt onderworpen, zoals verkeerde uitlijning en de belastingen op de "roterende" binnenring zoals radiale drukbelasting en versnellingen. Deze omstandigheden leiden tot de ontwikkeling van een patroon van contactkrachten 25 tussen de kooi, in het bijzonder de kooiholte, en de bijbehorende kogels.

In bedrijf van het betreffende lager wordt de kooi geroteerd samen met de roterende beweging van de kogels rond de hartlijn van het lager. Dientengevolge staat de kooi bloot aan centrifugale krachten als gevolg van zijn rotatiebeweging, alsmede aan botsingen die veroorzaakt worden door de relatieve bewegingen van de kogels in 30 de respectievelijke kooiholten. Het voorkomen een afstand tussen het massacentrum van de kooi en de centrumlijn van het lager is een belangrijke factor met betrekking tot kooi-instabiliteit. Deze afstand leidt tot hobbelen en schudden.

10 090 25 2

Dit onstabiele loopgedrag leidt tot aanvullende botskrachten tussen de kooi en het lager. Daardoor gaat de prestatie van het lager achteruit, en wordt de kooi blootgesteld aan overmatige slijtage.

Doel van de uitvinding is een door de kogels geleide kooi te verschaffen voor 5 een kogellager dat een betere prestatie bezit. Dit wordt bereikt doordat de andere zijde van het ringvormige element, afgekeerd van die ene zijde, is voorzien van uitsparingen, waarbij elk van die uitsparingen zich bevindt tussen twee aangrenzende kooien en zich uitstrekt over de volledige dikte in de radiale richting van het ringvormige element.

10 Als een gevolg van de bijzondere, radiaal zich uitstrekkende uitsparingen van de kooi volgens de uitvinding, worden verscheidene voordelen verkregen.

Allereerst bezit, in vergelijking met de bekende kooi, de zijde van de kooi liggend tegenover de zijde waar zich de openingen van de kooiholten bevinden, een lagere massa, hetgeen betekent dat het massacentrum van de kooi meer naar het 15 midden van de centrumlijn van het lager is verschoven.

Daardoor is de afstand tussen het massacentrum van de kooi en de centrumlijn va het lager kleiner. Als gevolg daarvan wordt een meer stabiel loopgedrag verkregen.

Volgens een verder voordeel verschaffen de radiaal lopende uitsparingen een 20 relatieve flexibiliteit aan het ringvormige element, in de gebieden tussen de kooiholten. Deze flexibiliteit speelt een rol met betrekking tot het gedrag van de kooi wanneer de kogels in de bijbehorende kooiholten worden geklikt. Ook beïnvloedt die flexibiliteit de vasthoudcapaciteit van de kooiholten. In het bijzonder hangt de kracht die door de tanden op een bal in de bijbehorende kooiholte wordt uitgeoefend, welke 25 kracht de vasthoudcapaciteit bepaalt, in bepaalde mate af van de flexibiliteit van de kooi.

Als voorbeeld moeten, in het geval het ringvormige element van de kooi een hogere stijfheid bezit, de tanden zelf voldoende kunnen vervormen bij het in de bijbehorende kogel te klikken van een kogel. Daarvoor is een bepaald 30 flexibiliteitsniveau van de tanden nodig. Die flexibiliteit mag echter niet te groot worden, aangezien daarmee de vasthoudcapaciteit van de tanden zou afnemen.

Bij bekende kooien wordt de vereiste flexibiliteit verkregen door tanden te . verschaffen met een vrij grote lengte. Kortere tanden zijn te stijf, en zouden : 1 η n o ? 5 4 3 aanleiding geven tot onaanvaardbare spanningsconcentraties op bepaalde punten in de kooiholte bij het inklikken van de kogels in de holten, hetgeen tot vroegtijdig falen van de kooi zou leiden.

Door een gedeelte van de flexibiliteit die nodig is voor het indrukken van de 5 kogels in het ringvormige element op te nemen, kunnen de tanden wat stijver worden gemaakt, en daarvoor korter, zonder dat dit aanleiding zou geven tot te hoge spanningsconcentraties bij het inklikken van de kogels in de kooiholten.

Het feit dat de tanden wat korter gemaakt kunnen worden brengt een aanvullend voordeel mee, doordat dit ook invloed heeft op de massaverdeling van de 10 kooi. In het bijzonder kunnen de delen van het ringvormige element die zich bevindt tussen de kooiholten nu verder dichterbij de zijde van het ringvormige element waar de tanden zich uitstrekken, geplaatst worden. Een dergelijke uitvoering leidt tot een extra verschuiving van het massacentrum van de kooi naar de centra van de holten, welke centra het vlak bepalen waarin zich de steunkrachten bevinden die door de 15 kogels op de kooi worden uitgeoefend.

Die omstandigheid kan in het bijzonder worden onderscheiden in uitvoering waarbij de tanden zich uitstrekken van een tussenliggend tandlichaam, welke tussenliggende tandlichamen zich elk bevinden tussen twee aangrenzende kooiholten, en tenminste één tandlichaam is voorzien van een uitsparing. Die tussenliggende 20 tandlichamen zijn verbonden aan de wortels van twee aangrenzende tanden, waarbij een uitsparing is voorzien in dat tandlichaam aan de zijde daarvan die is afgekeerd van de tanden.

In axiale richting bevindt de wortel van elke tand zich op een afstand van de bodem van de kooiholten, welke bodem ligt tegenover de opening bepaald door de 25 tanden.

Door een ontwerp te kiezen waarbij de wortels van de tanden zich op een relatief grote afstand van de kooibodem bevinden, kan een optimale combinatie van massaverdeling en steunkrachten voor de kooi worden verkregen.

Als een benadering kan de afmeting van een tand in axiale richting ongeveer 30 gelijk zijn aan de diepte in axiale richting van een uitsparing.

In een bijzondere uitvoering, die voordelen heeft met het oog op het varen van het lager, bezit elke uitsparingen een diep, centraal deel, ingesloten door twee axiaal tegenover elkaar liggende ondiepe delen.

10 0 9025 4

De uitvinding betreft verder een kogellager, omvattende een binnenring, een buitenring, die elk een loopbaan bepalen, een reeks kogels die in rollende aanraking is met de loopbanen van de ringen, alsmede een kooi volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een ringvormig element, welk ringvormig element 5 tegenoverliggende zijden bezit die van elkaar zijn afgekeerd in de axiale richting met betrekking tot het element, en de tanden zich bevinden aan één zijde van het ringvormige element.

Volgens de uitvinding is de andere zijde van het ringvormige element afgekeerd van die ene zijde, voorzien van uitsparingen, waarbij elk van die 10 uitsparingen zich bevindt tussen twee aangrenzende kooien en zich uitstrekt over de volledige dikte in de radiale richting van het ringvormige element.

De uitvinding zal verder beschreven worden onder verwijzing naar de figuren.

Figuur 1 toont een kooi volgens de uitvinding in perspectivisch aanzicht.

Figuur 2 toont een ontwikkeld aanzicht van een deel van de kooi, samen met 15 kogels.

Figuur 3 toont een lager met hartlijn en centrumlijn.

De in figuur 1 weergegeven kooi omvat een ringvormig element, voorzien van paren tanden 2, 3, waarbij elk paar tanden 2, 3 een kooiholte insluit. Die kooi is coaxiaal met betrekking tot de hartlijn 21 van het lager waarin de kooi moet worden 20 opgenomen (zie figuur 3).

Tussen aangrenzende tanden 2, 3 van naburige kooiholten, zijn tandlichamen 9 voorzien. De tanden 2, 3 bezitten een wortel 10 ter hoogte van de axiale zijden 16 van het ringvormige element 1.

Aan de andere axiale zijde 17 van het ringvormige element bezitten de 25 tandlichamen 9 uitsparingen 13 die over de volledige dikte in radiale richting van het ringvormige element 1 lopen.

Zoals weergegeven in figuur 2 kan elke uitsparing 13 een verhoudingsgewijze diep centraal deel 14 bezitten, ingesloten door twee ondiepere radiaal tegenover elkaar liggende delen 15.

30 De uitsparingen 13, 14, 15 verschaffen het ringvormige element 1 een zekere flexibiliteit, die behulpzaam is bij het inklikken van de kogels 6 in hun respectievelijke kooiholten 4.

] 1Π Π O Π 9 ς 5

Als gevolg van deze flexibiliteit kunnen de tanden 2, 3 zelf wat korter en daardoor stijver worden uitgevoerd. Ondanks deze korte afmeting van de tanden 2, 3, zullen geen onaanvaardbare spanningsconcentraties optreden bij het inklikken van de kogel in de holte, in de wand van de kooiholten 4, dankzij de door de uitsparingen 5 13-15 toegevoegde flexibiliteit.

De bijzondere uitvoering van de kooi met uitsparingen 13-15 verschaft het voordeel dat het massacentrum van de kooi vrij dicht bij de centrumlijn 20 van het lager komt, zoals bepaald in figuur 3. Derhalve wordt bij rotatie de kooi voordelig belast door de kogels en de centrifugale krachten, dat wil zeggen zonder grote 10 verstorende krachten, aldus is een rustig loopgedrag verzekerd.

Als gevolg van het feit dat de tanden 2, 3 verhoudingsgewijze kort kunnen zijn, kan de axiale zijde 16 van de tandlichamen 9 zich vrij ver uitstrekken in de richting van de openingen 5 van de kooiholte 4. Daardoor wordt eveneens een voordelig effect van het massacentrum van de kooi verkregen.

15 De afmetingen van de tanden 13, in het bijzonder van de ondiepere delen 15 daarvan, is weergegeven met de letter a, de afmeting in axiale richting van de tanden is weergegeven met b.

De afmeting van a en b kan van dezelfde ordegrootte zijn, ter verkrijging van het gewenste effect. Volgens de uitvinding kan elke kooiholte 4 beschouwd worden 20 als een vasthoudelement, welke vasthoudelementen onderling verbonden zijn door brugelementen welke de tandlichamen 9 tanden 2, 3 omvatten. Die vasthoudelementen kunnen zich verder uitstrekken in axiale richting van die brugelementen.

Als alternatief kunnen de afmetingen a en b omgekeerd evenredig zijn, in die 25 zin dat a vrij groot kan worden en b vrij klein.

10 0S0 25

Claims

1. Kooi voor een kogellager, omvattende een ringvormig element (1) voorzien van tanden (2, 3) die met betrekking tot het ringvormige element (1) zich uitstrekken, 5 waarbij kooiholten (4) zijn ingesloten tussen aangrenzende paren tanden (2, 3), en elk paar tanden (2, 3) een opening (5) bepaalt waar doorheen een kogelelement (6) in de kooiholte kan worden opgenomen door inklikken in de axiale richting met betrekking tot het ringvormige element (1), welk ringvormig element (1) tegenoverliggende zijden (16, 17) bezit die van elkaar zijn afgekeerd in de axiale richting met 10 betrekking tot het element, en de tanden (2, 3) zich bevinden aan één zijde (16) van het ringvormige element (1), met het kenmerk dat de andere zijde (17) van het ringvormige element (1), afgekeerd van die ene zijde (16), is voorzien van uitsparingen (13), waarbij elk van die uitsparingen (13) zich bevindt tussen twee aangrenzende kooien (4) en zich uitstrekt over de volledige dikte in de radiale 15 richting van het ringvormige element (1).

2. Kooi volgens conclusie 1 waarbij de tanden (2, 3) zich elk uitstrekken van een tussenliggend tandlichaam (9), welke tussenliggende tandlichamen (9) zich elk bevinden tussen twee aangrenzende kooiholten (4), en tenminste één tandlichaam (9) 20 is voorzien van een uitsparing (13).

3. Kooi volgens conclusie 2, waarbij elk tussenliggend tandlichaam (9) is verbonden aan de wortels (10) van twee aangrenzende tanden (2, 3), waarbij een uitsparing (13) is voorzien in dat tandlichaam (9) aan de zijde daarvan die is 25 afgekeerd van de tanden (2, 3).

4. Kooi volgens conclusie 3, waarbij in axiale richting de wortel (10) van elke tand (2, 3) zich op een afstand bevindt van de bodem (11) van de kooiholten (4), welke bodem (11) ligt tegenover de opening (5) bepaald door de tanden (2, 3). 30

5. Kooi volgens conclusie 3 of 4, waarbij de afmeting b van een tand (2, 3) in axiale richting ongeveer dezelfde is als de diepte a in axiale richting van een .= uitsparing (13). , mnfln?5

6. Kooi volgens conclusie 3 of 4, waarbij de afmeting b van een tand (2, 3) in axiale richting ongeveer omgekeerd evenredig is met de diepte a in axiale richting van een uitsparing (13).

7. Kooi volgens één van de conclusies 2-6, waarbij elke uitsparing een diep, centraal deel (14), ingesloten door twee radiaal tegenover elkaar liggende ondiepe delen (15).

8. Kooi volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij tussen alle 10 aangrenzende kooiholten (4), uitsparingen (13) zijn voorzien.

9. Kogellager, omvattende een binnenring, een buitenring, die elk een loopbaan bepalen, een reeks kogels die in rollende aanraking is met de loopbanen van de ringen, alsmede een kooi volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een 15 ringvormig element (1), welk ringvormig element (1) tegenoverliggende zijden (16, 17) bezit die van elkaar zijn afgekeerd in de axiale richting met betrekking tot het element, en de tanden (2, 3) zich bevinden aan één zijde (16) van het ringvormige element (1), met het kenmerk dat de andere zijde (17) van het ringvormige element (1), afgekeerd van die ene zijde (16), is voorzien van uitsparingen (13), waarbij elk 20 van die uitsparingen (13) zich bevindt tussen twee aangrenzende kooien (4) en zich uitstrekt over de volledige dikte in de radiale richting van het ringvormige element (υιό. Kooi voor een kogellager, welke kooi een ringvormig element (1) omvat 25 dat twee axiale zijden (16, 17) bezit en die opeenvolgende vasthoudelementen omvat, die elk een kooiholte (4) bepalen die uitmondt aan een eerste zijde (16) van het ringvormige element (1). en een brugelement (9) die elk twee aangrenzende vasthoudelementen verbinden, met het kenmerk dat aan de tweede axiale zijden (17) de vasthoudelementen zich verder uitstrekken in axiale richting dan de brugelementen 30 (9).

10 090 25