СИСТЕМА И СПОСОБ СМАЗЫВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F16C19/52 F16C41/00 F16C17/18 F16C17/24 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к вращающимся компонентам и, конкретнее, к системе и способу смазывания элементов подшипника качения при колебательном движении.

[0002] Механические подшипники используются для поддержания вращающегося оборудования в широком спектре отраслей промышленности, включая парки развлечений, производство, автомобильную отрасль, компьютерную технику, отрасль промышленной автоматизации и т.п. Системы подшипников обычно используют один или более вращающихся компонентов, которые смазываются для минимизации трения между вращающимся компонентом (например, валом) и неподвижным компонентом (компонентом, который в общем неподвижен относительно вращающегося компонента). Например, узлы элементов подшипников качения часто включают в себя множество элементов подшипника качения, расположенных между вращающимся и неподвижным компонентами.

[0003] Системы подшипников работают более эффективно, когда они должным образом смазываются. Масло или консистентная смазка наносится на подшипники, чтобы помогать предотвращать образование вмятин или других деформаций на подшипниках, неподвижных компонентах и вращающихся компонентах. Такие деформации могут приводить к неэффективной работе систем подшипников и более крупных механических систем, которые они поддерживают. В системах подшипников с непрерывно вращающимися подшипниками после того, как смазочный материал наносится на систему подшипника, подшипники в системе механическим образом наносят и распределяют смазочный материал по всей системе. Однако в настоящее время признано, что в системах подшипников, где вращающиеся компоненты подвергаются колебательным и/или очень малым вращениям, подшипники могут быть неспособны должным образом распределять смазочный материал. Таким образом, в настоящее время признано, что существует потребность в улучшенных способах смазывания систем подшипников, которые облегчают колебательное движение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0004] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения система включает в себя узел элементов подшипника качения, выполненный с возможностью позволять вращение вращающегося элемента относительно неподвижного элемента, причем вращение осуществляется вокруг оси системы подшипника узла элементов подшипника качения. Узел элементов подшипника качения включает в себя внутреннее кольцо, наружное кольцо множество элементов подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами, и сепаратор элементов подшипника качения для удержания расстояния между элементами подшипника качения. Узел элементов подшипника качения выполнен с возможностью облегчения колебательного движения вращающегося элемента относительно неподвижного элемента так, что, когда вращающийся элемент вращается в первом направлении вокруг оси системы подшипника, элементы подшипника качения вращаются вокруг оси системы подшипника в первом направлении, и, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг оси системы подшипника, вращение элементов подшипника качения вокруг оси системы подшипника во втором направлении встречает противодействие или предотвращается.

[0005] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения система подшипника включает в себя наружное кольцо, расположенное соосно с осью системы подшипника, и внутреннее кольцо, концентрическое с наружным кольцом и имеющее внешний диаметр меньший, чем внутренний диаметр наружного кольца. Внутреннее кольцо выполнено с возможностью вращения относительно наружного кольца вокруг оси системы подшипника. Система подшипника также включает в себя множество элементов подшипника качения, расположенных между и находящихся в контакте качения с внутренним кольцом и наружным кольцом, и сепаратор подшипника, соединенный с множеством элементов подшипника качения. Сепаратор подшипника выполнен с возможностью удержания множества элементов подшипника качения разнесенными по окружности вокруг оси системы подшипника. Система подшипника дополнительно включает в себя подпружиненный элемент однонаправленного вращения (например, собачку) с первым концом, соединенным с возможностью вращения с сепаратором подшипника, и вторым концом, находящимся в контакте с контактной поверхностью внутреннего кольца. Элемент однонаправленного вращения представляет собой фрикционный или блокирующий механизм, выполненный с возможностью зацепления (взаимодейтсвия) внутреннего кольца с помощью второго конца для обеспечения вращения сепаратора подшипника в первом направлении вокруг оси системы подшипника, когда внутреннее кольцо вращается в первом направлении. Элемент однонаправленного вращения выполнен с возможностью скольжения относительно контактной поверхности внутреннего кольца для предотвращения или противодействия вращению сепаратора подшипника во втором направлении вокруг оси системы подшипника, когда внутреннее кольцо вращается во втором направлении, противоположном первому направлению.

[0006] Настоящие варианты выполнения также обеспечивают способ смазывания узла подшипника скольжения. Способ включает в себя этап, на котором облегчают колебательное вращение вращающегося элемента вокруг оси системы подшипника и относительно неподвижного элемента посредством элементов подшипника качения. Узел элементов подшипника качения включает в себя внутреннее кольцо, соединенное с вращающимся элементом, наружное кольцо, соединенное с неподвижным элементом, и множество элементов подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами. Способ включает в себя этап, на котором позволяют присущее роликовым подшипникам движение для вращения вокруг оси системы подшипника в первом направлении, когда вращающийся элемент вращается в первом направлении вокруг оси системы подшипника. В дополнение, способ включает в себя этап, на котором предотвращают или противодействуют вращению роликовых подшипников вокруг оси системы подшипника во втором направлении, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении вокруг оси системы подшипника.

ЧЕРТЕЖИ

[0007] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут лучше понятны после прочтения следующего далее подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые символы обозначают одинаковые части на всех чертежах, на которых:

[0008] Фиг. 1 представляет собой вид спереди узла элементов подшипника качения, выполненного с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения, в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0009] Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе с разрезом узла элементов подшипника качения на Фиг. 1 в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0010] Фиг. 3 представляет собой вид в радиальном поперечном сечении узла элементов подшипника качения на Фиг. 1 в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0011] Фиг. 4 представляет собой вид в радиальном поперечном сечении герметичного узла элементов подшипника качения в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0012] Фиг. 5 представляет собой схематический вид спереди узла элементов подшипника качения на Фиг. 1 в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0013] Фиг. 6 представляет собой блок-схему процесса способа смазывания узла элементов подшипника качения во время колебательного движения в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0014] Фиг. 7 представляет собой разобранный вид в перспективе узла цилиндрического подшипника скольжения, выполненного с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения, в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0015] Фиг. 8 представляет собой разобранный вид в перспективе узла цилиндрического подшипника скольжения, выполненного с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения, в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0016] Фиг. 9 представляет собой разобранный вид в перспективе узла цилиндрического подшипника скольжения, выполненного с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения, в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий;

[0017] Фиг. 10 представляет собой разобранный вид в перспективе узла сферического подшипника скольжения, выполненного с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения, в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий; и

[0018] Фиг. 11 представляет собой блок-схему процесса способа смазывания узла подшипника скольжения во время колебательного движения в соответствии с вариантом выполнения настоящих технологий.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0019] Раскрытые здесь варианты выполнения относятся к системам и способам смазывания элементов подшипника качения в узле элементов подшипника качения, выполненном с возможностью поддерживать вращающийся элемент (например, вал 15) при колебательном движении. Узел элементов подшипника качения включает в себя внутреннее кольцо, наружное кольцо и множество элементов подшипника качения, расположенных между ними. Внутреннее кольцо и наружное кольцо могут быть кольцеобразными дисками, концентрически выровненными друг с другом и поддерживающими вращающееся оборудование. Элементы подшипника качения разнесены по окружности (например, размещены на равном угловом расстоянии) вокруг оси системы подшипника с помощью сепаратора подшипника, расположенного в кольцеобразном пространстве между внутренним и наружным кольцами. Узел элементов подшипника качения в общем выполнен так, что, когда вращающееся оборудование вращается в первом направлении вокруг оси системы подшипника, элементы подшипника качения в их разнесении по окружности также вращаются вокруг оси системы подшипника в первом направлении. Однако, когда вращающееся оборудование вращается во втором направлении, противоположном первому направлению, узел элементов подшипника качения предотвращает или противодействует вращению элементов подшипника качения вокруг оси системы подшипника во втором направлении. Конкретно, элементы подшипника качения могут вращаться вокруг их собственных осей и даже скользить так, что они вращаются незначительно во втором направлении вокруг оси системы подшипника, когда вращающееся оборудование вращается во втором направлении. Однако, расстояние, проходимое во время такого вращения, может быть незначительным по сравнению с вращением элементов подшипника качения в первом направлении. Соответственно, когда вращающееся оборудование колеблется, элементы подшипника качения, расположенные между внутренним и наружным кольцами, в общем перемещаются вокруг оси системы подшипника в одном направлении.

[0020] Раскрытые здесь варианты выполнения могут обеспечивать относительно улучшенное распределение и повторное нанесение смазочного материала (например, масла, консистентной смазки и т.д.) между внутренним и наружным кольцами и элементами подшипника качения по сравнению с системами, которые позволяют самим элементам подшипника качения колебаться вокруг оси системы подшипника для обеспечения колебательного движения. В настоящее время признано, что традиционные системы элементов подшипников качения, которые позволяют элементам подшипника качения колебаться взад и вперед между внутренним и наружным кольцами, могут сталкиваться с определенными сложностями, приводящими к неэффективной работе подшипника. Например, если угловое перемещение вращающегося оборудования вокруг оси системы подшипника является небольшим, элементы подшипника качения не могут перемещаться достаточно далеко вокруг узла подшипника, чтобы забирать и перераспределять смазочный материал, оставшийся от смежных элементов подшипника качения. Это может приводить к недостаточной смазке элементов подшипника качения и неэффективной работе узла элементов подшипника качения. Раскрытые здесь варианты выполнения включают в себя полностью механические компоненты, которые облегчают движение подшипников только в одном направлении вращения вокруг оси системы подшипника вместо колебательного движения, описанного выше, тем самым, улучшая механическое нанесение смазочного материала по всей системе подшипника.

[0021] Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию одного такого узла 10 подшипника, который переводит колебательное движение прикрепленного вращающегося оборудования в однонаправленное движение элементов 12 подшипника качения, расположенных в нем. Проиллюстрированный узел 10 подшипника включает в себя внутреннее кольцо 14, наружное кольцо 16, множество элементов 12 подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами 14 и 16, сепаратор 18 подшипника и множество элементов однонаправленного вращения (например, собачек 20). Весь узел 10 подшипника расположен концентрически вокруг оси 22 системы подшипника.

[0022] В некоторых вариантах выполнения внутреннее кольцо 14 соединено с вращающимся оборудованием, таким как вал 15, во время работы узла 10 элементов подшипника качения, и наружное кольцо 16 соединено с неподвижным оборудованием 17, используемым для поддержки вращающегося оборудования (например, вала 15). Хотя следующее далее обсуждение в общем фокусируется на узле 10 подшипника, приводимом в движение вращающимся оборудованием, соединенным с внутренним кольцом 14, следует отметить, что в других вариантах выполнения узел 10 элементов подшипника качения может приводиться в движение вращающимся оборудованием, соединенным с наружным кольцом 16.

[0023] Элементы 12 подшипника качения, расположенные между кольцами 14 и 16, могут включать в себя элементы шариковых подшипников (размещенные в один ряд или в два ряда), элементы цилиндрических подшипников (например, штифты), элементы конических роликовых подшипников, элементы игольчатых роликовых подшипников, элементы сферических роликовых подшипников и любой другой тип элемента 12 подшипника качения, выполненный с возможностью размещения между внутренним и наружным кольцами узла 10 элементов подшипника качения. Тип используемых элементов 12 подшипника качения может быть определен на основе ожидаемых нагрузок на узел 10 элементов подшипника качения. Требуемое количество элементов 12 подшипника качения, размещаемых в узле 10 элементов подшипника качения, может быть любым.

[0024] Также различные конфигурации узла 10 элементов подшипника качения могут использоваться в различных вариантах выполнения. Например, раскрытый узел 10 элементов подшипника качения может использоваться в конфигурации радиальной нагрузки (например, поддерживая вращающуюся ось) или в конфигурации упорной нагрузки (например, в вертикально выровненном вращающемся оборудовании). Узел 10 элементов подшипника качения может способствовать однонаправленному вращению элементов 12 подшипника качения между кольцами 14 и 16 во время колебательного движения, а также во время предварительного нагружения узла 10 элементов подшипника качения.

[0025] Сепаратор 18 подшипника, проиллюстрированный в виде линии на Фиг. 1, может включать в себя любую требуемую конструкцию, которая продолжается между элементами 12 подшипника качения и соединена со всеми элементами 12 подшипника качения. Сепаратор 18 подшипника может позволять вращение элементов 12 подшипника качения относительно сепаратора 18 подшипника при сохранении элементов 12 подшипника качения расположенными по окружности вокруг оси 22 системы подшипника. Это может способствовать сбалансированному распределению сил внутри узла 10 подшипника, когда он приводится в движение вращающимся оборудованием. В проиллюстрированном варианте выполнения множество собачек 20 соединены с сепаратором 18 подшипника. Следует отметить, что любое требуемое количество собачек 20 может быть размещено по окружности вокруг узла 10 подшипника. Каждая собачка 20 может быть соединена с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника (например, с помощью штифтов 23) на первом конце 24 и выполнена с возможностью зацепления (взаимодействия) с приводимым в движение кольцом (например, внутренним кольцом) на втором конце 26, противоположном первому концу 24. Собачки 20 могут быть подпружинены, чтобы вращаться в конкретном направлении вокруг этого вращательного соединения. В проиллюстрированном варианте выполнения, например, собачки 20 могут быть подпружинены, чтобы вращаться против часовой стрелки вокруг вращательного соединения (например, штифта 23), для того чтобы поддерживать второй конец 26 в зацеплении (взаимодействии) с внутренним кольцом 14. В некоторых вариантах выполнения каждая из собачек 20 может включать в себя встроенный пружинный механизм для подпружинивания собачки вокруг вращательного соединения. В других вариантах выполнения каждая из собачек 20 может быть подпружинена с помощью отдельной пружины, соединенной с собачкой 20.

[0026] Выражение «собачка» может относиться к элементу однонаправленного вращения ассиметричной формы, который подпружинен и имеет форму для контакта с по меньшей мере одной контактной поверхностью другого компонента узла 10 подшипника. Проиллюстрированный вариант выполнения включает в себя несколько собачек 20 ассиметричной (например, каплевидной) формы, каждая из которых имеет закругленный передний край на первом конце 24 и суженный задний край на втором конце 26. Задний край может иметь конкретную форму для зацепления с зубьями или для увеличения силы трения между собачкой 20 и контактной поверхностью для собачки. Хотя проиллюстрировано использование одной или более собачек 20 для пошагово вращения компонентов узла 10 элементов подшипника качения, следует отметить, что любой другой подходящий подпружиненный элемент однонаправленного вращения может использоваться в других вариантах выполнения.

[0027] Проиллюстрированный узел 10 подшипника может обеспечивать вращение элементов 12 подшипника качения вокруг оси 22 системы подшипника в одном направлении, независимо от направления вращения приводимого в движение внутреннего кольца 14. Конкретно, когда внутреннее кольцо 14 вращается в первом направлении, обозначенном стрелкой 28 (например, по часовой стрелке), собачки 20 зацепляются с контактной поверхностью внутреннего кольца 14. В раскрытых здесь вариантах выполнения собачка 20 может быть подпружинена. Конкретнее, пружина или другой смещающий элемент смещает каждую собачку 20 к контактной поверхности, а также сила трения блокирует вращение в первом направлении 28 собачки 20, прикрепленного сепаратора 18 подшипника и элементов 12 подшипника качения. Когда внутреннее кольцо 14 вращается во втором направлении 30 (например, против часовой стрелки), противоположном первому направлению 28, вокруг оси 22 системы подшипника, внутреннее кольцо 14 проскальзывает мимо собачек 20. Собачки 20 могут иметь конкретную форму, чтобы минимизировать трение между собачкой 20 и внутренним кольцом 14, тем самым, обеспечивая это движение скольжения между внутренним кольцом 14 и собачкой 20 в одном направлении, и чтобы увеличивать трение между собачкой 20 и внутренним кольцом 14 в противоположном направлении. В некоторых вариантах выполнения, как описано ниже, собачка 20 и контактная поверхность, зацепляемая собачкой 20, могут включать в себя принудительный механизм блокировки (например, храповой) для обеспечения этого однонаправленного зацепления.

[0028] Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе с разрезом варианта выполнения узла 10 элементов подшипника качения на Фиг. 1. Проиллюстрированный вариант выполнения показывает размещение собачек 20, соединенных с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника с помощью штифтов 23. Сепаратор 18 подшипника может продолжаться вдоль всей периферии кольцеобразной области между внутренним кольцом 14 и наружным кольцом 16. В проиллюстрированном варианте выполнения сепаратор 18 подшипника выполнен с возможностью окружать элементы 12 подшипника качения и заполнять пространство между каждой смежной парой элементов 12 подшипника качения, для того чтобы удерживать элементы 12 подшипника качения разнесенными по окружности вокруг оси 22 системы подшипника.

[0029] В проиллюстрированном варианте выполнения канавка 48, образованная во внутреннем кольце 14, обеспечивает контактную поверхность 50 для собачек 20. В некоторых вариантах выполнения канавка 48 не включена, и контактная поверхность 50 находится на одном уровне с внешней границей внутреннего кольца 14 (или наружного кольца 16 в других вариантах выполнения). Собачки 20 могут быть смещены по направлению к контактной поверхности 50 так, что сила трения между собачками 20 и контактной поверхностью 50 удерживает два компонента в зацеплении друг с другом, когда внутреннее кольцо 14 вращается в первом направлении 28. В некоторых вариантах выполнения контактная поверхность 50 может быть текстурирована для увеличения силы трения между контактной поверхностью 50 и собачками 20. Как обсуждалось выше, собачки 20 имеют такую форму, чтобы позволять внутреннему кольцу 14 проскальзывать мимо собачек 20, когда внутреннее кольцо 14 вращается в противоположном направлении.

[0030] Следует отметить, что оба внутреннее кольцо 14 и наружное кольцо 16 имеют буртики в проиллюстрированном варианте выполнения. То есть каждое из внутреннего кольца 14 и наружного кольца 16 включают в себя буртики, которые образуют канавки 48 на обеих сторонах элементов 12 подшипника качения. Это может обеспечивать относительно гибкие конструкции сопряжения собачка 20/контактная поверхность 50 для обеспечения различных конфигураций узла 10 элементов подшипника качения. Например, в вариантах выполнения, где наружное кольцо 16 приводится в движение вместо внутреннего кольца 14, собачки 20 могут быть соединены с возможностью вращения с сепаратором 18 подшипника в противоположном направлении так, что они продолжаются в канавку 48 наружного кольца 16 для зацепления контактной поверхности наружного кольца 16. В любой конфигурации (с приводимым в движение внутренним кольцом 14 или с приводимым в движение наружным кольцом 16) собачки 20 могут быть расположены на обеих сторонах сепаратора 18 подшипника между внутренним и наружным кольцами 14 и 16. Это может обеспечивать дублирование и баланс внутренних сил в узле 10 элементов подшипника качения.

[0031] Другие варианты собачки 20 и контактной поверхности 50 могут использоваться в других вариантах выполнения. Например, Фиг. 3 иллюстрирует вид в радиальном поперечном сечении варианта выполнения узла 10 элементов подшипника качения, изображающий собачки 20, соединенные с возможностью вращения с внутренним кольцом 14, и контактную поверхность 50, расположенную на сепараторе 18 подшипника. Конкретнее, узел 10 элементов подшипника качения может включать в себя удлиненный участок 56, соединенный с внутренним кольцом 14 и продолжающийся по направлению к наружному кольцу 16. Собачка 20 соединена с удлиненным участком 56 с помощью штифта 58 или какого-либо другого вращаемого соединения. В дополнение, следует отметить, что собачка 20 может быть прикреплена к наружному кольцу 16 в вариантах выполнения, где наружное кольцо 16 представляет собой приводимый в движение участок узла 10 элементов подшипника качения.

[0032] В еще одних вариантах выполнения узел 10 элементов подшипника качения может быть герметичным, как проиллюстрировано на Фиг. 4, с помощью уплотнения 60, выполненного с возможностью вращения вместе с внутренним кольцом 14 (или наружным кольцом 16 в зависимости от того, какое приводится в движение), и собачки 20 могут быть установлены на внутреннюю поверхности уплотнения 60 и выполнены с возможностью зацепления с контактной поверхностью 50 сепаратора 18 подшипника. В проиллюстрированном варианте выполнения включены два уплотнения 60, по одному на каждой стороне узла 10 элементов подшипника качения. Однако в других вариантах выполнения уплотнение 60 может быть расположено только на одной стороне узла 10 элементов подшипника качения. В проиллюстрированном варианте выполнения уплотнения 60 соединены с внутренним кольцом 14 и продолжаются по направлению к наружному кольцу 16. Однако это может быть выполнено обратным образом в других вариантах выполнения. В некоторых вариантах выполнения уплотнение 60 узла 10 элементов подшипника качения может быть выполнено из стали, проволоки, каучука или их некоторой комбинации. В дополнение, некоторые варианты выполнения могут включать в себя одно или более уплотнений 60, которые продолжаются от одного кольца (например, внутреннего кольца 14 или наружного кольца 16), входя в контакт с противоположным кольцом (например, наружным кольцом 16 или внутренним кольцом 14).

[0033] Как отмечено выше, некоторые варианты выполнения узла 10 элементов подшипника качения могут использовать принудительный механизм блокировки для вращения элементов 12 подшипника качения вокруг оси 22 системы подшипника в одном направлении. Фиг. 5 иллюстрирует один такой вариант выполнения узла 10 элементов подшипника качения. В этом варианте выполнения принудительный механизм блокировки представляет собой храповой узел, включающий в себя собачки 20 и контактную поверхность 50, оснащенную храповыми зубьями 70. Каждая собачка 20 может быть подпружинена для удержания второго конца 26 собачки 20 смещенным по направлению к зубьям 70 так, что собачка 20 зацепляется с зубьями 70, когда внутреннее кольцо 14 вращается в первом направлении 28, при этом позволяя зубьям 70 проскальзывать мимо собачки 20, когда внутреннее кольцо 14 вращается во втором направлении 30.

[0034] Как обсуждалось выше, другие конструкции узла 10 элементов подшипника качения могут использоваться в других вариантах выполнения. Например, в вариантах выполнения, где наружное кольцо 16 приводится в движение вращающимся компонентом, зубья 70 могут быть расположены на поверхности наружного кольца 16, и собачки 20 могут быть повернуты так, что второй конец 26 собачек 20 зацепляется с зубьями 70. Более того, в других вариантах выполнения зубья 70 могут быть расположены на поверхности сепаратора 18 подшипника, тогда как собачки 20 могут быть соединены с внутренним кольцом 14, наружным кольцом 16 или уплотнением 60, выполненным с возможностью вращения вместе с приводимым в движение кольцом.

[0035] Зубья 70 могут иметь определенный размер и разнесены по контактной поверхности 50 внутреннего кольца 14 соответственно для требуемого вращательного условия применения. То есть зубья 70 могут быть размещены по внутреннему кольцу 14 с определенным количеством градусов вокруг оси 22 системы подшипника относительно друг друга. Количество градусов может быть изменяемо и связано с относительными размерами компонентов в системе 10 элементов подшипника качения, такими как радиус внутреннего кольца 14, радиус наружного кольца 16, радиус элемента 12 подшипника качения и форма собачки 20.

[0036] Фиг. 6 иллюстрирует способ 90 смазывания узла 10 элементов подшипника качения, используемого в колебательно-вращательных условиях применения. Способ 90 включает в себя этап, на котором облегчают (блок 92) колебательное вращение вращающегося элемента (например, вала, соединенного с внутренним кольцом 14) вокруг оси 22 системы подшипника. Способ 90 также включает в себя этап, на котором позволяют (блок 94) элементам 12 подшипника качения вращаться (посредством вращения относительно неподвижного кольца) вокруг оси 22 системы подшипника в первом направлении 28, когда вращающийся элемент вращается в первом направлении 28. Как обсуждалось выше, это может включать в себя зацепление подпружиненной собачки 20, соединенной с сепаратором 18 подшипника (и элементами 12 подшипника качения), с контактной поверхностью 50 внутреннего кольца 14, когда вращающийся элемент вращается в первом направлении 28. В дополнение, способ 90 включает в себя этап, на котором обеспечивают противодействие или предотвращение (блок 96) вращения элементов 12 подшипника качения вокруг оси 22 системы подшипника во втором направлении 30, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении 30. Это может включать в себя проскальзывание контактной поверхности 50 внутреннего кольца 14 относительно собачки 20, когда вращающийся элемент вращается во втором направлении 30.

[0037] Следует отметить, что в вариантах выполнения, раскрытых выше, элементы 12 подшипника качения могут вращаться незначительно во втором направлении 30 в ответ на вращение вращающегося элемента во втором направлении 30. Однако расстояние, проходимое во время такого вращения, может быть незначительным по сравнению с вращением элементов 12 подшипника качения в первом направлении, когда это допускается собачками 20 и контактной поверхностью 50. В дополнение, сами элементы 12 подшипника качения могут вращаться вокруг их собственных осей, независимо от того, в каком направлении сепаратор 18 подшипника и элементы 12 подшипника качения вращаются вокруг оси 22 системы подшипника.

[0038] Подобные технологии могут быть применены к системам подшипников, которые включают в себя цилиндрические подшипники скольжения, расположенные непосредственно на валу или другом вращающемся элементе. В качестве примера, Фиг. 7 представляет собой разобранный вид в перспективе узла 110 подшипника скольжения, который использует конструкцию из элементов цилиндрических подшипников скольжения, чтобы позволять вращение вала 112 относительно неподвижного компонента, поддерживающего вал 112. Узел 110 подшипника скольжения может использоваться для конфигурации радиальной нагрузки, упорной нагрузки или любой другой требуемой конфигурации подшипника. Проиллюстрированный узел 110 подшипника скольжения может включать в себя, среди прочего, вал 112, втулку 114, прикрепленную к валу 112, промежуточный цилиндрический подшипник 116 и внешний цилиндрический подшипник 118.

[0039] Втулка 114 расположена вокруг и соединена с валом 112, и втулка 114 выполнена с возможностью размещения смежно промежуточному подшипнику 116, расположенному вокруг вала 112. Промежуточный подшипник 116 выполнен с возможностью свободно вращаться между вращающимся валом 112 и неподвижным внешним подшипником 118, для того чтобы уменьшать трение между вращающимся валом 112 и неподвижным оборудованием. Консистентная смазка или какой-либо другой смазочный материал может быть закачен в пространство между промежуточным подшипником 116 и внешним подшипником 118, между промежуточным подшипником 116 и валом 112 или и там и там. Когда вал 112 вращается при колебательном движении, узел 110 подшипника скольжения содействует однонаправленному вращению промежуточного подшипника 116 вокруг оси 22 системы подшипника, для того чтобы сохранять смазку равномерно распределенной между элементами подшипника.

[0040] Как обсуждалось выше со ссылкой на варианты выполнения узла элементов подшипника качения, комбинация собачки 20 и соответствующей контактной поверхности 50 может обеспечивать перевод колебательного вращения вращающегося компонента (например, вала 112) в однонаправленное вращение компонента подшипника (например, элементов 12 подшипника качения или промежуточного подшипника 116). В проиллюстрированном варианте выполнения собачки 20 расположены на и соединены с возможностью вращения с втулкой 114 вала 112. Собачки 20 выполнены с возможностью зацепления с контактной поверхностью 50, которая является частью промежуточного подшипника 116. В проиллюстрированном варианте выполнения контактная поверхность 50 включает в себя зубья 70 для обеспечения храпового (например, блокирующего) зацепления между собачками 20 и контактной поверхностью 50. В других вариантах выполнения, таких как вариант выполнения, проиллюстрированный на Фиг. 8, контактная поверхность 50 может быть относительно плоской поверхностью 119, и сила трения между этой контактной поверхностью 50 и собачками 20 может обеспечивать однонаправленное вращение промежуточного подшипника 116.

[0041] на Фиг. 7 и 8 узел 110 подшипника скольжения выполнен так, что, когда вал 112 вращается в первом направлении 28 (например, по часовой стрелке) вокруг оси 22 системы подшипника, собачки 20 зацепляются с контактной поверхностью 50 и побуждают или позволяют промежуточному подшипнику 116 вращаться в первом направлении 28 вместе с вращающимся валом 112. Когда вал 112 вращается во втором направлении 30 (например, против часовой стрелки) вокруг оси 22 системы подшипника, собачки 20 проскальзывают мимо контактной поверхности 50, тем самым, предотвращая или противодействуя вращению промежуточного подшипника 116 во втором направлении 30 вместе с вращающимся валом 112. Таким образом, проиллюстрированные варианты выполнения облегчают вращение промежуточного подшипника 116 главным образом в первом направлении 28, даже когда вал 112 совершает колебательное вращение вокруг оси 22 системы подшипника.

[0042] Для содействия улучшенному распределению и механическому нанесению смазочного материала в узле 110 подшипника скольжения промежуточный подшипник 116 может включать в себя распределяющие элементы, выполненные с возможностью распределения смазочного материала между промежуточным подшипником 116 и внешним подшипником 118, между промежуточным подшипником 116 и валом 112 или и там и там. Например, в проиллюстрированном варианте выполнения промежуточный подшипник 116 включает в себя направляющие поток канавки 120, образованные в нем, хотя другие типы распределяющих элементов могут использоваться в других вариантах выполнения. Канавки 120 могут частично продолжаться в промежуточный подшипник 116 в некоторых вариантах выполнения. Подобные канавки 120 также могут быть представлены вдоль поверхности промежуточного подшипника 116, обращенной к валу 112, для того чтобы обеспечивать смазывание между валом 112, промежуточным подшипником 116 и внешним подшипником 118. В вариантах выполнения с относительно более легкими нагрузками на узел 110 подшипника скольжения, канавки 120 могут продолжаться полностью через промежуточный подшипник 116 так, что промежуточный подшипник 116 имеет ступени, размещенные в цилиндрической форме.

[0043] Направляющие поток канавки 120 могут иметь специальную форму для облегчения нанесения смазочного материала, когда промежуточный подшипник 116 вращается в первом направлении 28. В проиллюстрированном варианте выполнения, например, канавки 120 следуют криволинейному профилю, в котором вогнутая сторона криволинейного профиля обращена в первом направлении 28, в котором промежуточный подшипник 116 вращается. В других вариантах выполнения канавки 120 могут быть выполнены в «крышеобразной форме», подобной V-образному рисунку. Другие формы и профили канавок 120 могут использоваться в различных вариантах выполнения, чтобы способствовать распределению смазки в узле 110 подшипника скольжения.

[0044] В некоторых вариантах выполнения может быть необходимым обеспечение дублирования основного механизма собачек 20 и контактной поверхности 50 между установленной на вал втулкой 114 и промежуточным подшипником 116. Фиг. 9 иллюстрирует вариант выполнения узла 110 подшипника скольжения, который включает в себя дополнительный набор собачек, 20 выполненный с возможностью зацепления с другой контактной поверхностью 50. Конкретнее, соединение первых собачек 20 и контактной поверхности 50 между валом 112 и промежуточным подшипником 116 может быть дополнено соединением вторых собачек 20 и контактной поверхности 50 между промежуточным подшипником 116 и внешним подшипником 118. В проиллюстрированном варианте выполнения второй набор собачек 20 установлен на промежуточный подшипник 116 с помощью втулки 122, расположенной на и соединенной с промежуточным подшипником 116, и вторая контактная поверхность 50 включает в себя относительно плоскую поверхность 124, расположенную на краю внешнего подшипника 118. Однако в других вариантах выполнения могут использоваться другие конструкции этих компонентов. Например, вторая контактная поверхность 50 внешнего подшипника 118 может включать в себя зубья 70 подобно первой контактной поверхности промежуточного подшипника 116.

[0045] Второй набор собачек 20 и контактная поверхность 50, соединенные между промежуточным и внешним подшипниками 116 и 118, могут быть размещены таким образом, чтобы предотвращать или противодействовать вращению промежуточного подшипника 116 во втором направлении 30 вокруг оси 22 системы подшипника. Если первый набор собачек 20 не проскальзывает мимо зубьев 70 первой контактной поверхности 50, как требуется, когда вал 112 вращается во втором направлении 30, то второй набор собачек 20 может зацепляться с контактной поверхностью 50 внешнего подшипника 118 для предотвращения или противодействия вращению промежуточного подшипника 116 во втором направлении 30 вместе с валом 112. Когда вал 112 и промежуточный подшипник 116 вращаются вместе в первом направлении 28, второй набор собачек 20 может просто скользить по контактной поверхности 50 внешнего подшипника 118. Таким образом, второй набор собачек 20 и контактная поверхность 50 могут обеспечивать дублирование первичного набора собачек 20 и соответствующей контактной поверхности 50 между валом 112 и промежуточным подшипником 116.

[0046] Подобные технологии могут быть применены к другим типам узлов 110 подшипников скольжения в дополнение к цилиндрическим подшипникам скольжения. Например, Фиг. 10 иллюстрирует вариант выполнения узла 110 подшипника скольжения, используемый для обеспечения однонаправленного движения промежуточного подшипника 116 относительно сферического внешнего подшипника 130. В этом варианте выполнения вал 112 может вращаться в любом направлении, но цилиндрический промежуточный подшипник 116 может вращаться главным образом в первом направлении 28 между сферическим внешним подшипником 130 и валом 112. Как обсуждалось выше со ссылкой на Фиг. 9, внешний участок сферического подшипника 130 может включать в себя зубья 70, фрикционную плоскую поверхность 124 или собачки 20, выполненные с возможностью зацепления с промежуточным участком сферического подшипника 130, для того чтобы удерживать этот промежуточный участок от вращения вокруг оси 22 системы подшипника во втором направлении 30.

[0047] Фиг. 11 иллюстрирует способ 150 смазывания узла 110 подшипника скольжения, используемого в колебательно-вращательных условиях применения. Способ 150 включает в себя этап, на котором облегчают (блок 152) колебательное вращение вала 112 вокруг оси 22 системы подшипника. Способ 150 также включает в себя этап, на котором позволяют (блок 154) промежуточному подшипнику 116 вращаться вокруг оси 22 системы подшипника в первом направлении 28, когда вал 112 вращается в первом направлении 28. В дополнение, способ 150 может включать в себя этап, на котором происходит забор и перераспределение (блок 156) смазочного материала между промежуточным подшипником 116 и внешним подшипником 118 посредством канавок 120, образованных в промежуточном подшипник 116, когда промежуточный подшипник 116 вращается в первом направлении 28. Дополнительно, способ 150 включает в себя этап, на котором обеспечивают противодействие или предотвращение (блок 158) вращения промежуточного подшипника 116 вокруг оси 22 системы подшипника во втором направлении 30, когда вал 112 вращается во втором направлении 30. Следует отметить, что в вариантах выполнения, раскрытых выше, промежуточный подшипник 116 может вращаться незначительно во втором направлении 30 в ответ на вращение вала 112 во втором направлении 30. Однако расстояние, проходимое во время такого вращения, может быть незначительным по сравнению с расстоянием, проходимым во время вращения промежуточного подшипника 116 в первом направлении 28, когда это допускается собачками 20 и контактной поверхностью 50.

[0048] Хотя только некоторые признаки настоящих вариантов выполнения были проиллюстрированы и описаны здесь, многие модификации и изменения будут реализовываться специалистами в области техники. В связи с этим следует понимать, что приложенная формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые находятся в пределах сущности настоящего изобретения.

Изобретение в общем относится к вращающимся компонентам и, конкретнее, к системе и способу смазывания элементов подшипника качения при колебательном движении. Система смазки узла элементов подшипника качения содержит узел (10) элементов подшипника качения, выполненный с возможностью позволять колебательное движение вращающегося элемента (15) вокруг оси (22) системы подшипника узла (10) элементов подшипника качения. Узел (10) элементов подшипника качения содержит внутреннее кольцо (14), наружное кольцо (16), контактную поверхность (50) внутреннего кольца (14) или наружного кольца (16), множество элементов (12) подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами, и сепаратор (18) подшипника, выполненный с возможностью удержания элементов (12) подшипника качения так, что элементы (12) подшипника качения разнесены по окружности вокруг оси (22) системы подшипника. Подпружиненный элемент (20) однонаправленного вращения прикреплен к сепаратору (18) подшипника и выполнен с возможностью позволения вращения сепаратора (18) подшипника вокруг оси (22) системы подшипника посредством взаимодействия подпружиненного элемента (20) однонаправленного вращения с контактной поверхностью. Подпружиненный элемент (20) выполнен с возможностью установления взаимодействия с контактной поверхностью, когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28) вокруг оси (22) системы подшипника. Подпружиненный элемент (20) выполнен с возможностью скольжения вдоль контактной поверхности, когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30) вокруг оси (22) системы подшипника, противоположном первому направлению (28). Технический результат: улучшение эффективности смазки элементов подшипника с возможностью обеспечения смазывания во время колебательного движения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Система смазки узла элементов подшипника качения, содержащая:

узел (10) элементов подшипника качения, выполненный с возможностью позволять колебательное движение вращающегося элемента (15) вокруг оси (22) системы подшипника узла (10) элементов подшипника качения,

причем узел (10) элементов подшипника качения содержит внутреннее кольцо (14), наружное кольцо (16), контактную поверхность (50) внутреннего кольца (14) или наружного кольца (16), множество элементов (12) подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами, и сепаратор (18) подшипника, выполненный с возможностью удержания элементов (12) подшипника качения так, что элементы (12) подшипника качения разнесены по окружности вокруг оси (22) системы подшипника; и

подпружиненный элемент (20) однонаправленного вращения, прикрепленный к сепаратору (18) подшипника и выполненный с возможностью позволения вращения сепаратора (18) подшипника вокруг оси (22) системы подшипника посредством взаимодействия подпружиненного элемента (20) однонаправленного вращения с контактной поверхностью (50), причем подпружиненный элемент (20) однонаправленного вращения выполнен с возможностью установления взаимодействия с контактной поверхностью (50), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28) вокруг оси (22) системы подшипника, и подпружиненный элемент (20) однонаправленного вращения выполнен с возможностью скольжения вдоль контактной поверхности (50), когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30) вокруг оси (22) системы подшипника, противоположном первому направлению (28).

2. Система по п.1, в которой вращающийся элемент (15) соединен с внутренним кольцом (14) так, что вращающийся элемент (15) сообщает колебательное движение внутреннему кольцу (14), и в которой внутреннее кольцо (14) содержит упомянутую контактную поверхность (50).

3. Система по п.1, в которой вращающийся элемент соединен с наружным кольцом (16) так, что вращающийся элемент (15) сообщает колебательное движение наружному кольцу (16), и в которой наружное кольцо (16) содержит упомянутую контактную поверхность (50).

4. Система по п.1, в которой элемент (20) однонаправленного вращения и контактная поверхность (50) выполнены так, что сила трения между элементом (20) однонаправленного вращения и контактной поверхностью (50) удерживает элемент однонаправленного вращения и контактную поверхность (50) во взаимодействии.

5. Система по п.1, в которой контактная поверхность (50) содержит храповые зубья (70).

6. Система по п.1, в которой элемент (20) однонаправленного вращения содержит передний край (24), соединенный с возможностью вращения с сепаратором (18) подшипника, и задний край (26), выполненный с возможностью взаимодействия с контактной поверхностью (50), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении.

7. Система по п.1, в которой узел (10) элементов подшипника качения представляет собой герметичный узел элементов подшипника качения.

8. Система смазки узла элементов подшипника качения, содержащая:

наружное кольцо (16), расположенное соосно с осью (22) системы подшипника;

внутреннее кольцо (14), концентрическое с наружным кольцом (16) и имеющее внешний диаметр, меньший, чем внутренний диаметр наружного кольца (16);

вращающийся элемент (15), соединенный с одним из внутреннего кольца (14) или наружного кольца (16);

множество элементов (12) подшипника качения, расположенных между внутренним кольцом (14) и наружным кольцом (16) и находящихся в контакте качения с внутренним кольцом (14) и наружным кольцом (16);

сепаратор (18) подшипника, соединенный с множеством элементов (12) подшипника качения, причем сепаратор (18) подшипника выполнен с возможностью удержания множества элементов (12) подшипника качения разнесенными по окружности вокруг оси (22) системы подшипника;

подпружиненный элемент (20) однонаправленного вращения с первым концом (24), соединенным с возможностью вращения с сепаратором (18) подшипника, и вторым концом (26), находящимся в контакте с контактной поверхностью (50) внутреннего кольца (14) или наружного кольца (16);

причем элемент (20) однонаправленного вращения выполнен с возможностью взаимодействия с контактной поверхностью (50) посредством второго конца (26) для обеспечения вращения сепаратора (18) подшипника в первом направлении (28) вокруг оси (22) системы подшипника, когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28), и второй конец (26) элемента (20) однонаправленного вращения выполнен с возможностью скольжения вдоль контактной поверхности (50) для противодействия вращению сепаратора (18) подшипника во втором направлении (30) вокруг оси системы подшипника, противоположном первому направлению (28), когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30).

9. Система по п.8, в которой сила трения между вторым концом (26) элемента (20) однонаправленного вращения и контактной поверхностью (50) вызывает взаимодействия второго конца (26) элемента (20) однонаправленного вращения с контактной поверхностью (50), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении, тем самым вызывая вращение сепаратора (18) подшипника и множества элементов (12) подшипника качения в первом направлении (28).

10. Система по п.8, в которой контактная поверхность (50) содержит храповые зубья (70) и в которой элемент (20) однонаправленного вращения подпружинен для взаимодействия с зубьями (70), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28), тем самым вызывая вращение сепаратора (18) подшипника в первом направлении (28).

11. Система по п.8, содержащая множество подпружиненных элементов (20) однонаправленного вращения, каждый из которых соединен с сепаратором (18) подшипника и расположен по окружности вокруг оси (22) системы подшипника.

12. Система по п.8, в которой элемент (20) однонаправленного вращения имеет ассиметричную форму, в которой первый конец (24) содержит закругленный передний край, а второй конец (26) содержит задний край, выполненный с возможностью взаимодействия с внутренним кольцом (14).

13. Система по п.8, в которой вращающийся элемент (15) соединен с внутренним кольцом (14) и в которой внутреннее кольцо (14) содержит упомянутую контактную поверхность (50).

14. Система по п.8, в которой вращающийся элемент (15) соединен с наружным кольцом (16) и в которой наружное кольцо (16) содержит упомянутую контактную поверхность (50).

15. Способ смазки узла элементов подшипника качения, содержащий этапы, на которых:

облегчают колебательное вращение вращающегося элемента (15) вокруг оси (22) системы подшипника и относительно неподвижного элемента (17) посредством узла (10) элементов подшипника качения, причем узел (10) элементов подшипника качения содержит внутреннее кольцо (14), соединенное с вращающимся элементом (15), наружное кольцо (16), соединенное с неподвижным элементом (17), и множество элементов (12) подшипника качения, расположенных между внутренним и наружным кольцами;

позволяют элементам (12) подшипника качения вращаться вокруг оси (22) системы подшипника в первом направлении (28), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении вокруг оси (22) системы подшипника посредством взаимодействия элементов (12) подшипника качения с внутренним кольцом (14) или внешним кольцом (16); и

противодействуют вращению элементов (12) подшипника качения вокруг оси (22) системы подшипника во втором направлении (30), когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30) вокруг оси системы подшипника посредством обеспечения скольжения элементов (12) подшипника качения относительно внутреннего кольца (14) или внешнего кольца (16).

16. Способ по п.15, в котором этап, на котором позволяют элементам (12) подшипника качения вращаться вокруг оси (22) системы подшипника в первом направлении (28), содержит взаимодействие подпружиненного элемента (20) однонаправленного вращения, соединенного с элементами (12) подшипника качения, с контактной поверхностью (50) внутреннего кольца (14), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28), и в котором этап, на котором предотвращают или противодействуют вращению элементов (12) подшипника качения во втором направлении (30), содержит скольжение контактной поверхности (30) внутреннего кольца (14) относительно элемента (20) однонаправленного вращения, когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30).

17. Способ по п.15, в котором этап, на котором позволяют элементам (12) подшипника качения вращаться вокруг оси (22) системы подшипника в первом направлении (28), содержит взаимодействие подпружиненного элемента (20) однонаправленного вращения, соединенного с элементами (12) подшипника качения, с контактной поверхностью (50) наружного кольца (16), когда вращающийся элемент (15) вращается в первом направлении (28), и в котором этап, на котором предотвращают или противодействуют вращению элементов (12) подшипника качения во втором направлении (30), содержит скольжение контактной поверхности (50) наружного кольца (16) относительно элемента (20) однонаправленного вращения, когда вращающийся элемент (15) вращается во втором направлении (30).