CZ2001647A3 - Ložisko s výhradně valivým stykem částí - Google Patents

Description

Oblast techniky ř Vynález se týká valivých ložisek, zejména takových, kde dochází pouze k valivému styku částí, bez tření smykového.

Dosavadní stav techniky

Běžné valivé ložisko obsahuje vnitřní kroužek a vnější kroužek, určitý počet valivých členů a distanční člen v podobě klece. Klec je uspořádána v ložisku za tím účelem, aby udržovala vzájemnou polohu valivých členů v požadovaných mezích. V oblasti vysokých rychlostí, resp. velkých otáček, je právě klec omezujícím faktorem, a to následkem smykového tření, nezávisle na volbě tvaru, materiálu či úpravě povrchu takové klece. Odpor od smykového tření tak ovlivňuje tak podstatným způsobem vlastnosti ložiska i jeho životnost.

Vzájemné smykové tření mezi valivými členy a klecí působí vážné problémy za běhu ložiska, zejména při vysokých otáčkách, především vlivem selhávajícího mazání, současně či následně rostoucí teploty a též s průvodním jevem zvýšené hlučnosti. Za zvýšené teploty a při vysokých otáčkách se pak náhle zvyšují síly, působící v ložisku, načež dochází k havárií ložiska. Přitom valivé odpory v ložisku jsou nesrovnatelně nižší ve srovnání s odpory od smykového tření. Přítomnost smykového tření v takovém ložisku vede k podstatnému snižování dovoleného zatížení ložiska a současně energetické ztráty zde jsou také významné. Při vysokých otáčkách také znatelně rostou odstředivé síly a tím i třecí síly meži klecí a valivými členy. Koncentrace napětí v souvislosti s třecími silami vede často dokonce k poměrně rychlé havárii ložiska. Následně tedy růst limitních otáček ložiska je omezován právě existencí smykových tření.

• 4 4	4*	4444	44
• T	• 4	4	4	4	Λ	• 4
4	4	4	4	444	4	4
4	•	4 4	•	• 4	4	4
• • U·	• 444	4	• • 4	4 4 4 4	4	4 44 4

Příkladně je známo provedení podle US patentu č.3124396, kde je popsáno ložisko používající valivé oddělovací členy s tvarem podobným válcům, místo klece, a kde se požívá fixační kroužek k udržování vzájemné polohy sousedních valivých oddělovacích členů, takže ložisko se stává skutečně valivým. Ovšem fixační kroužek zde obsahuje vnější kroužek, vnitřní pružný dělený kroužek a drátěný pojistný kroužek, takže sestava ložiska je komplikovaná, výrobní náklady jsou vysoké a i montáž je obtížná. Vedle jmenovaných problému ještě je také vnitřní dělený pružný kroužek proveden se zkosením, takže se zde vytváří mezera mezi protilehlými konci. Přicházejí-li pak ktéto mezeře postupně jednotlivé kuličky ložiska, musí zde nutně docházet k vibracím a ke zvýšenému opotřebení. Navíc tření mezi polohovacími

F kroužky a dvěma protilehlými konci jakéhokoliv z valivých oddělovacích členů zůstává stále třením smykovým, které ovlivňuje vlastnosti tohoto valivého ložiska.

V patentu EP 0264264 je popsán jiný druh valivého ložiska, kde se objevuje valivý člen (ve funkci distančního valivého členu), a to s tvarem podobným válci, kde tento člen nahrazuje obvyklou klec ložiska. Tyto válečky jsou zamontovány do ložiska a udržovány ve své poloze pomocí polohovacích kroužků. Polohovací kroužky valivého ložiska ovšem musí obsahovat ještě dva volné prstencovité členy, označené v citovaném spise pozicí č.5, a dále dvě opěrná vedení, v tomtéž spise označovaná pozicí č.6a, kteréžto členy slouží v ložisku k udržování polohy valivých distančních členů v podélně protilehlých radiálních směrech, neboli tak, že se dosahuje uložení uvedených valivých členů s polohou jejich osy vždy ve středu spojnice dvou příslušných sousedních středů nosných ložiskových kuliček. Tato situace je patrná na obr.2 citovaného spisu. Lze tedy říci, že právě popsaná konstrukce je komplikovaná, její zhotovení vyžaduje vyšší náklady a také montáž je obtížná. Navíc zde zůstává tření mezi polohovacími kroužky a dvěma protilehlými konci valivých členů, kteréžto tření je stále ještě třením smykovým, ovlivňujícím přiměřeně tomu také vlastnosti ložiska.

Vedle uvedených skutečností zde ještě dochází ktomu, že kontakt mezi válcovitým polohovacím valivým členem a hlavním valivým členem (v citovaném spise se jedná o kuličky), je kontaktem dvou průsečíků kružnice, a to u obou výše citovaných patentů. Jestliže poloměr zakřivení oblouků u polohovacího valivého členu je větší než poloměr zakřivení valivých členů, kontakt je potom jednobodovým kontaktem, což má za následek, že valivé členy mají tendenci se natáčet jsou proto nestabilní. Jestliže poloměr zakřivení oblouků u polohovacích valivých členů menší

-3než poloměr zakřivení valivých členů, je kontakt dvoubodový, což má za následek, ζφ tělesa valivých členů se snadno opotřebovávají, vykazují trhliny a nakonec i přestávají být funkční.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se řeší podle předkládaného vynálezu ložiskem s výhradně valivým stykem částí, které má jednoduchou strukturu a snadno se montuje.

K dosažení uvedeného účelu je vytvořeno ložisko podle vynálezu, které obsahuje vnitřní kroužek, vnější kroužek, určitý počet hlavních valivých členů mezi vnitřním a vnějším kroužkem, polohovací valivé členy, uspořádané střídavě mezi hlavními valivými členy a udržované ve valivém kontaktu s kuličkami, a polohovací kroužek, uspořádaný na oběžných dráhách dvou konců polohovacích valivých členů; kde příslušné polohovací kroužky jsou celé vytvořeny z jednoho kusu a jsou s oběžnými dráhami ve valivém kontaktu.

Konkrétnější provedení vynálezu je následující:

Každý polohovací valivý člen je uložen mezi dva příslušné hlavní valivé členy? Polohovací valivý člen tak zajišťuje současně pravidelné obvodové mezery mezi příslušnými hlavními valivými členy a omezuje hlavní valivé členy v tendenci .

k axiálním pohybům vůči ložisku. Axiální a radiální poloha polohovacích valivých;

členů je určována, resp. změna takové polohy je omezována, polohovacími kroužky na oběžných dráhách dvou protilehlých konců, polohovacích valivých členů. Kontakty mezi polohovacími kroužky a jakoukoli oběžnou dráhou polohovacích valivých členů jsou bodové kontakty, a stejně tak jsou bodovými i kontakty mezi jakýmkoli polohovacím valivým členem a příslušným hlavním valivým členem. Pohybem polohovacích valivých členů je pak jednak vlastní rotace, jednak otáčení okolo osy ložiska. Relativní rychlost mezi kontaktním bodem jakéhokoli polohovacího valivého členu a kontaktním bodem hlavního valivého členu, který je s ním ve styku, je nulová, stejně tak jako je nulová i relativní rychlost mezi kontaktním bodem na polohovacím kroužku a kontaktním bodem na hlavním valivém členu, který je právě v kontaktu _L( s uvedeným polohovacím valivým členem. Tak tedy vzniká situace, kdy všechny dvojice příslušných kontaktních bodů realizují výhradně valivý vzájemný kontakt. Nedochází zde tak k žádnému smykovému tření, takže název, hovořící o ložisku s výhradně valivým stykem částí, odpovídá zde přesně dosažené realitě. Montáž á výroba takových ložisek, podle předkládaného vynálezu, je snadná. Tím má i vynález vyhlídky na uplatnění v širokém měřítku.

V dalším bude vynález popsán podrobněji na příkladném provedení.

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení je znázorněno na výkrese, kde obr.1 představuje radiální řez valivým ložiskem podle vynálezu.

Přiklad provedeni vynálezu

Na obr.1 je patrné ložisko, kde každý polohovací valivý člen 2 je uložen mezí dva přilehlé hlavní valivé členy 1, a to v uspořádání v obvodovém směru. Polohovací valivý člen 2 vždy současně jak zajišťuje stejnoměrné vzájemné obvodové rozložení dvou přilehlých hlavních valivých členů 1, tak i určuje pro hlavní valivé členy 1_ jejich axiální polohu vůči ložisku. Jak axiální, tak i radiální poloha polohovacích valivých členů 2 vůči ložisku jako celku je ustavována pomocí polohovacích kroužků 6 na oběžných dráhách 5, které mají v řezu tvar kruhových oblouků, vytvořených po obou stranách polohovacích valivých členů 2. Kontakty mezi kterýmkoli polohovacím ( kroužkem 6 a jakoukoli oběžnou dráhou 5, mezi jakýmkoli polohovacím valivým členem 2 a s ním přicházejícím ve styk hlavním valivým členem 1_, a dále mezi jakýmkoli hlavním valivým členem 1 a vnitřním kroužkem 3 a vnějším kroužkem 4 ložiska, jsou ve všech případech bodovými kontakty, přičemž relativní rychlosti všech stykových bodů v jednotlivých dvojicích jsou nulové. Tak je tedy toto ložisko skutečně ložiskem s výhradně valivým stykem částí.

Oběžná dráha 5 má v řezu konkávní tvar a polohovací kroužek 6 má v řezu tvar konvexní, takže se zde vytváří valivé uložení. Na druhé straně je ale i reálné opačné uspořádání, kde oběžná dráha 5 bude mít v řezu konvexní tvar a polohovací kroužek 6 bude mít v řezu tvar konkávní. Navíc, co se týče tvaru oběžné dráhy 5 a centrální oběžné dráhy 7 polohovacích valivých členů 2 jsoucích v kontaktu s hlavními valivými členy 1, mohou zde být provedení s tvarem takových drah v řezu do V, ve tvaru kruhového oblouku, nebo ve formě jinak tvarované drážky. Oběžné dráhy vnitřního kroužku 3 a vnějšího kroužku 4 mohou mít podobně v řezu také tvaf do V, tvar kruhového oblouku, nebo mohou být vytvořeny v podobě jinak tvarované / drážky.

Polohovací valivý člen 2 může být pro účely snadnější montáže a výroby vytvořen i jako skládaný zvíce dílů. Tak tedy například dva protilehlé konce, vytvářející oběžné dráhy 5, a střední část, vytvářející centrální oběžnou dráhu 7, mohou být nejprve vyrobeny odděleně a následně se sestaví slisováním, sešroubováním, apod. Je pochopitelné, že polohovací valivý člen 2 je vyrobitelný i v jednom kuse.

Je konečně pochopitelné, že odborníci znalí příslušného oboru mohou na základě znalosti toho vynálezu vytvořit i různé jiné ekvivalentní varianty, vedle toho, jak byl zde vynález popsán na jednom konkrétním výhodném provedení. Rozhodující je ovšem rozsah ochrany, daný následujícími nároky.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ložisko s výhradně valivým stykem částí, obsahující vnitřní kroužek, vnější kroužek a mezi vnitřním kroužkem a vnějším kroužkem určitý počet valivých členů, a dáie obsahující polohovací valivé členy, vložené vždy mezi hlavní valivé čieny, kteréžto obojí valivé členy jsou spolu ve valivém kontaktu, a ještě obsahující dva polohovací kroužky, uložené na oběžných dráhách, vytvořených na dvou koncích polohovacích valivých členů, vyznačené tím, že polohovací kroužky (6), valivě uložené na oběžných dráhách (5) jsou vytvořeny jako samostatné a jednoduché polohovací kroužky.
2. 2. Ložisko, podle nároku 1, vyznačené tím, že polohovací valivé členy (2) jsou vytvořeny v jednom kuse.
3. 3. Ložisko, podle nároku 1, vyznačené tím, že polohovací valivé členy (2) jsou vytvořeny jako složené z více dílů.
4. 4. Ložisko, podle nároku 1, vyznačené tím, že dva protilehlé konce jakéhokoliv z polohovacích valivých členů (2) jsou vytvořeny v řezu s tvarem konkávním nebo konvexním.
5. 5. Ložisko, podle nároku 1, vyznačené tím, že polohovací kroužky (6) jsou vytvořeny v řezu s tvarem konvexním nebo konkávním, přičemž jsou , přizpůsobeny ke kontaktu s oběžnými dráhami (5) polohovacích valivých členů (2) a,^! k valení po těchto dráhách.
6. 6. Ložisko, podle nároku 4, vyznačené tím, že oběžné dráhy (5) na protilehlých koncích jakéhokoliv z polohovacích valivých členů (2) a centrální oběžná dráha (7) na jakémkoliv z těchto polohovacích valivých členů (2), valících se i vůči hlavním valivým členům (1), jsou v řezu vytvořeny s tvarem do V, nebo s tvarem kruhového charakteru, nebo s tvarem drážky či zářezu.
7. 7. Ložisko, podle nároku 1, vyznačené tím, že oběžné dráhy na vnitřním kroužku (3) a na vnějším kroužku (4) jsou vytvořeny v řezu s tvarem do V, s tvarem kruhového oblouku, nebo s tvarem drážky či zářezu.