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DE19546583B4 - Stangenendlager für Luftfahrzeuge - Google Patents

Stangenendlager für Luftfahrzeuge Download PDF

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DE19546583B4 DE19546583A DE19546583A DE19546583B4 DE 19546583 B4 DE19546583 B4 DE 19546583B4 DE 19546583 A DE19546583 A DE 19546583A DE 19546583 A DE19546583 A DE 19546583A DE 19546583 B4 DE19546583 B4 DE 19546583B4
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Abstract

Stangenendlager, zur Verwendung insbesondere bei Luftfahrzeugen, mit
– einem drehbaren Innenring (10), der wenigstens eine Laufbahn (12, 14) für Rollkörper (18, 20) an seiner äußeren Oberfläche hat;
– einem stationären äußeren Ring (16), der wenigstens eine Laufbahn (24) für die Rollkörper (18, 20) an seiner inneren Oberfläche hat, wobei die innere Oberfläche einen größeren Durchmesser als die äußere Oberfläche des inneren Rings (10) hat;
– einer Vielzahl von Rollkörpern (18, 20) in dem Ringraum zwischen den Ringen (10, 16) und in Rollberührung mit den Lauf bahnen (12, 14 bzw. 24) der Ringe (10, 16);
– wobei der äußere Ring (16) einen damit einstückigen Schaft (22) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring (16) und der Schaft (22) aus einem martensitischen rostfreien Stahl mit 0,3 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff hergestellt sind
und dass am äußeren Ring (16) die Oberfläche der Laufbahn (24) und ein Bereich...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Stangenendlager zur Verwendung insbesondere bei Luftfahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen des Stangenendlagers.
  • Ein Stangenendlager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 83 26 183 U1 bekannt. Dort ist über die für das Stangenendlager verwendeten Materialien oder deren Wärmebehandlung nichts ausgesagt.
  • Ein großes Problem bei Stangenendlagern für Luftfahrtanwendungen ist die Korrosion. Es ist jedoch sehr wichtig, dass die Oberfläche der Laufbahnen und der Bereich unterhalb der Oberfläche nahe der Laufbahn hart genug sind, um der Rollberührung zu widerstehen, die das Lager längs der Laufbahn des äußeren Lagerrings beansprucht. Im Allgemeinen bieten Stähle, die gegenüber Korrosion sehr widerstandsfähig sind, nur sehr schlechte Laufbahnoberflächen für Rollelement-Lager. Stähle, die gute Oberflächen für Lagerlaufbahnen bieten, haben eine schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion. Obwohl die Oberfläche der Lagerlaufbahn und der Bereich unterhalb der Oberfläche des äußeren Rings eine hohe Härte haben müssen, müssen zusätzlich der Rest des Rings und sein einstückiger Schaft weich und verformbar sein, um einem Brechen zu widerstehen.
  • Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stangenendlager zu schaffen, das in einer korrosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt werden kann und das auch eine ausreichende Härte für die äußere Wälzkörperlaufbahn bietet.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Hiernach wird eine Oberfläche der Lagerlaufbahn und ein Bereich unterhalb der Oberfläche des äußeren Rings mit einer hohen Härte gegenüber Rollberührung versehen, während der Rest des Rings und sein einstückiger Schaft weich und verformbar gehalten werden, um einem Brechen zu widerstehen.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 4 wird zur Herstellung des äußeren Rings und des Schafts der gering kohlenstoffhaltige martensitische rostfreie Stahl an der inneren Oberfläche des äußeren Rings in besonderer Weise selektiv gehärtet, um die gehärteten Laufbahnen für die Rollelemente zu schaffen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren.
  • 1 ist eine Seitenansicht, wobei Teile weggebrochen sind, um Einzelheiten der Konstruktion zu zeigen, und veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Stangenendlagers gemäß der Erfindung;
  • 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die den äußeren Ring und den einstückigen Schaft des Stangenendlagers von 1 zeigt;
  • 3 ist eine bruchstücksweise Ansicht des äußeren Rings und des einstückigen Schafts gemäß 2, aber in einem größeren Maßstab.
  • Das Stangenendlager zur Verwendung insbesondere an einem Luftfahrzeug weist einen drehbaren inneren Ring 10 auf, der Laufbahnen 12 und 14 für Rollelemente um seine äußere Oberfläche herum hat. Ein stationärer äußerer Ring 16 umgibt den drehbaren inneren Ring 10. Die innere Oberfläche des stationären äußeren Rings hat einen größeren Durchmesser als die äußere Oberfläche des drehbaren inneren Rings, so daß ein Ringraum geschaffen ist, der die inneren und äußeren Ringe voneinander trennt. Ein erster Satz von Rollkörpern 18 ist in dem ringförmigen Raum angeordnet, der die inneren und äußeren Ringe voneinander trennt, und diese Rollkörper sind in Rollberührung mit der Laufbahn 12 des inneren Rings und mit der inneren Oberfläche des äußeren Rings 16. Ein zweiter Satz von Rollkörpern 20 ist in dem ringförmigen Raum angeordnet, der die inneren und äußeren Ringe voneinander trennt, und steht in Rollberührung mit der Laufbahn 14 des inneren Rings und der inneren Oberfläche des äußeren Rings 16. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rollkörper 18, 20 Kugeln.
  • Obwohl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Reihen von Rollkörpern innerhalb der beiden Laufbahnen vorgesehen sind, könnten andere Gestaltungen mit einer oder mit mehreren Reihen von Rollkörpern verwendet werden. Die Rollkörper können, wie dargetellt, Kugeln sein, oder es können Rollen von zylindrischer oder anderer Gestalt sein. Der einstückige Schaft kann massiv oder innen aufgebohrt und mit Gewinde versehen sein, wie dargestellt.
  • Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, hat der äußere Ring einen einstückigen Schaft 22. Der äußere Ring 16 mit seinem einstückigen Schaft 22 ist aus einem gering kohlenstoffhaltigen martensitischen rostfreien Stahl hergestellt. Vorzugsweise hat dieser Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und etwa 10 bis 12 Gewichtsprozent Chrom. Andere Legierungen mit bis zu 18 Gewichtsprozent Chrom können auch verwendet werden. Die innere Oberfläche 24 (3) und der unter der Oberfläche liegende Bereich 26 sind durch einen Nitrierprozeß gehärtet worden.
  • Das Chrom mit etwa 10 bis 18 Gewichtsprozent macht den Schaft und den nicht gehärteten Teil des äußeren Rings gegen Korrosion widerstandsfähig. Normalerweise weisen Legierungen mit weniger als etwa 10 Gewichtsprozent Chrom nicht eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion auf.
  • Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß die Verwendung des gering kohlenstoffhaltigen rostfreien Stahls als Grundmaterial und die Verwendung von Stickstoff zum Erreichen einer hohen Härte in dem Bereich der Rollberührung eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion bieten als das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Stangenendlagern, bei denen ein höherer Kohlenstoffgehalt, etwa bei ein Gewichtsprozent Kohlenstoff verwendet wurde. Auch wurden die herkömmlicherweise verwendeten Vorgänge des Aufkohlens, des Härtens und des Vergütens vermieden. Auch wird das Nitrieren bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 455 bis 650 Grad C (850 bis 1.200 Grad F) durchgeführt, so daß eine Verformung aufgrund dieses Vorgangs minimal ist und ein geringeres Abschleifen von Material an dem äußeren Ring zuläßt.
  • Beim Härten des gewünschten Teils des äußeren Rings können die Bereiche des äußeren Rings und des Schafts, die nicht gehärtet werden sollen, durch viele herkömmliche Verfahren maskiert werden, die im Stand der Technik für Maskiermaterialien bekannt sind, beispielsweise durch Auflegen einer Kupferplattierung auf die Bereiche, die nicht gehärtet werden sollen. Somit härtet der Nitriervorgang nur den nicht maskierten Bereich, der natürlich die geeigneten Teile der inneren Oberfläche des äußeren Rings umfaßt, um gehärtete Lauf ahnen für die Kugeln bzw. für die Rollkörper zu schaffen.

Claims (6)

  1. Stangenendlager, zur Verwendung insbesondere bei Luftfahrzeugen, mit – einem drehbaren Innenring (10), der wenigstens eine Laufbahn (12, 14) für Rollkörper (18, 20) an seiner äußeren Oberfläche hat; – einem stationären äußeren Ring (16), der wenigstens eine Laufbahn (24) für die Rollkörper (18, 20) an seiner inneren Oberfläche hat, wobei die innere Oberfläche einen größeren Durchmesser als die äußere Oberfläche des inneren Rings (10) hat; – einer Vielzahl von Rollkörpern (18, 20) in dem Ringraum zwischen den Ringen (10, 16) und in Rollberührung mit den Lauf bahnen (12, 14 bzw. 24) der Ringe (10, 16); – wobei der äußere Ring (16) einen damit einstückigen Schaft (22) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring (16) und der Schaft (22) aus einem martensitischen rostfreien Stahl mit 0,3 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff hergestellt sind und dass am äußeren Ring (16) die Oberfläche der Laufbahn (24) und ein Bereich (26) unter der Oberfläche durch einen Nitriervorgang bei einer Temperatur von 455°C bis 650°C gehärtet sind, so dass der äußere Ring (16) eine Laufbahn (24) mit einer hohen Rollberührungshärte hat, während der Rest des äußeren Rings (16) und der Schaft (22) relativ weich und verformbar sind, um einem Brechen zu widerstehen.
  2. Stangenendlager nach Anspruch 1, bei dem der Stahl 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 10 bis 18 Gewichtsprozent Chrom aufweist.
  3. Stangenendlager nach Anspruch 1, bei dem der Stahl 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 10 bis 12 Gewichtsprozent Chrom aufweist.
  4. Verfahren zum Herstellen eines äußeren Rings (16) mit einem Schaft (22) zur Verwendung als stationärer äußerer Ring eines Stangenendlagers, insbesondere für ein Luftfahrzeug, mit den Schritten: – Herstellen des äußeren Rings (16) und des Schafts (22) aus einem martensitischen rostfreien Stahl mit 0,3 Gewichtsprozent oder weniger Kohlenstoff; und – selektives Härten der Laufbahn (24) und eines Bereichs (26) unter der Oberfläche des äußeren Rings (16) mittels Nitrierverfahren bei einer Temperatur von 455°C bis 650°C, um wenigstens eine gehärtete Laufbahn für Rollkörper (18, 20) zu schaffen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Stahl mit 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 10 bis 18 Gewichtsprozent Chrom verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Stahl mit 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 10 bis 12 Gewichtsprozent Chrom verwendet wird.
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