DE2635416A1

DE2635416A1 - Spiralrillenlager

Info

Publication number: DE2635416A1
Application number: DE19762635416
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Herbert; Klaus Ing Grad Pimiskern; Wolfgang Dr Ing Schmidt
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1976-08-06
Filing date: 1976-08-06
Publication date: 1978-02-09
Also published as: DE2635416B2; DE2635416C3

Description

Spiralrillenlager
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.
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.
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.
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.
Hierdurch kann die Tragfähigkeit des Lagers dein Verwendungs zweck angepaßt werden, wobei ertindungsgellläß Unterkombiijationen der o. a. Merkmale zum Einsatz gelangen können.
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.
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.
Erfindungsgemäß ist es auch vorteilhaft, wenn der Radius der Kugelkalotte sich vom Radius der Kugel unterscheidet, wodurch ein sichelförmiger Schmierspalt gebildet wird.
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.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.
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.
Ein -Spiralrillenlager zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte gemäß Fig. 1 besteht aus einer Kugelkalotte 2 und einer Kugel 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.
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.
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.
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.
0 12 und er vergrößert sich kontinuierlich bis auf einen Winkel von ca. 370 in Aquatornähe.
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).
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.
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.
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.
Leerseite

Claims

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.
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.
3. Spiralrillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel in Polnähe kleiner und in Äquatornähe größer ist.
4. Spirairillenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Damm-Rillenverhältnis in Polnähe kleiner ist als im Bereich des Äquators.
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.
6. Spiralrillenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (28, 30) der sich verästelnden rillen parallel zu den Stammrillen (26) verlaufen.