DE69434565T2

DE69434565T2 - Axiallageranordnung

Info

Publication number: DE69434565T2
Application number: DE69434565T
Authority: DE
Inventors: G. Thomas RHOADS
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: US5474390A; JPH10506169A; EP0746698A4; ZA944204B; EP0746698B1; AU7326994A; CN1071864C; CA2181442A1; EP0746698A1; KR100322491B1; KR970702439A; DE69434565D1; AU683681B2; CN1145661A; WO1995027149A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Axiallager und insbesondere auf eine Axiallageranordnung mit einer Axiallaufscheibe und mit in einem Käfig gehaltenen Rollen zur Aufnahme einer axialen Last zwischen relativ verdrehbaren Gliedern.
Eine übliche Art von Axiallageranordnung weist eine Unteranordnung aus Käfig und Rollen auf, die zwischen Axiallaufscheiben angeordnet ist und durch Flansche der Axiallaufscheiben geführt ist. Die relative Verdrehung zwischen den Axiallaufscheiben und der Unteranordnung aus Käfig und Rollen erzeugt Wärme, Verschleiß und Widerstand zusammen mit Reibung innerhalb der Axiallageranordnung. Die Wärme, der Verschleiß und der Widerstand werden verstärkt durch Erhöhung der Drehgeschwindigkeit, eine nicht ausgerichtete Geometrie von benachbarten Gliedern, die die Axiallageranordnung abstützen, und durch eine Exzentrizität der Elemente der Axiallageranordnung, sowie durch andere Faktoren.
US-A-2 055 524 offenbart einen Käfig für Kugel- oder Rollenlager mit einem gehärteten Verschleißring, um Verschleiß eines Gehäuses zu verhindern.
FR-A-2 457 410 offenbart eine Axiallageranordnung mit Merkmalen, die im Oberbegriff von Anspruch 1 enthalten sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Axiallageranordnung geschaffen, wie sie gemäß dem Wortlaut von Anspruch 1 dargestellt ist.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun anhand von Beispielen auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen:
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Axiallageranordnung nach den Stand der Technik veranschaulicht;
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Axiallageranordnung veranschaulicht;
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Axiallageranordnung von 2;
4 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Axiallageranordnung veranschaulicht; und
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Axiallageranordnung veranschaulicht.
1 veranschaulicht eine Axiallageranordnung 10 nach dem Stand der Technik, die eine erste Axiallaufscheibe 12, eine zweite Axiallaufscheibe 14, eine Anordnung 16 aus Rollen und Rollenkäfig und einen äußeren Napf 18 aufweist. Es ist jedoch zu bemerken, dass in 1 eine Ungenauigkeit vorliegt, indem ein Spalt zwischen den Axiallaufscheiben 12 und 14 im Bereich einer Lippe 34 gezeigt sein sollte (siehe unten).
Ein Rollenkäfig 20 der Unteranordnung 16 wird an einem axial gerichteten, ringförmigen ersten Flansch 22 geführt, der integral mit der ersten Axiallaufscheibe 12 ausgebildet ist, und/oder an einem axial gerichteten, ringförmigen zweiten Flansch 24, der integral mit der zweiten Axiallaufscheibe 14 ausgebildet ist. Die Rollen 26 der Unteranordnung 16 rollen auf einer ersten Laufbahn 28 und einer zweiten Laufbahn 30 von radial gerichteten Abschnitten der ersten und zweiten Axiallaufscheiben 12 und 14. Die Axiallageranordnung 10 wird zusammengehalten durch eine Lippe 32 des äußeren Napfes 18 und durch die Lippe 34 an der zweiten Axiallaufbahn 14, die die erste Axiallaufscheibe 12 bzw. den Rollenkäfig 20 umgeben.
Die Axiallageranordnung 40 von 2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anordnung, die eine erste Axiallaufscheibe 42, eine zweite Axiallaufscheibe 44, eine Anordnung 46 aus Rollen und Rollenkäfig und einen äußeren Napf 48 aufweist. Auch die 2 und 4 zeigen wieder eine Ungenauigkeit, indem ein Spalt zwischen den Axiallaufscheiben 42 und 44 im Bereich einer Lippe 64 gezeigt sein sollte (siehe unten).
Ein Rollenkäfig 50 der Unteranordnung 46 ist radial mit Abstand gegenüber einem axial gerichteten, ringförmigen ersten Flansch 52 angeordnet, der integral mit der ersten Axiallaufscheibe 42 ausgebildet ist, und er ist benachbart zu einem axial gerichteten, ringförmigen zweiten Flansch 54, der integral mit der zweiten Axiallaufscheibe 44 ausgebildet ist. Die Rollen 56 der Unteranordnung 46 rollen auf einer ersten Laufbahn 58 und einer zweiten Laufbahn 60 von radial gerichteten Abschnitten der ersten und zweiten Axaillaufscheiben 42 und 44. Die Axiallageranordnung 40 kann zusammengehalten werden durch verschiedene Mittel, wie z. B. eine Lippe 62 des äußeren Napfes 48 und die Lippe 64 an dem zweiten Flansch 54, die die erste Axiallaufscheibe 42 bzw. den Rollenkäfig 50 umgeben. Die Lippen 62 und 64 können durch schnelles Drehen, Drücken, Prägen, Verkerben oder andere Mittel ausgebildet werden.
Der radiale Abstand zwischen dem Rollenkäfig 50 und dem ersten Flansch 52 ist ausreichend, um ein reibungsverminderndes Element in der Form einer ersten ringförmigen Buchse 66 aufzunehmen, um eine verbesserte Führung der Unteranordnung 46 zu erreichen. Die erste Buchse 66 kann aus einem geeignetem Polymer geformt sein, wie beispielsweise aus Polyetheretherketon oder VESPEL (erhältlich von DuPont, Wilmington, Delaware), oder sie kann maschinell bearbeitet oder auf andere Weise geformt sein aus Bronze oder einem anderen Material, das geringe Reibung und geringen Verschleiß bei Gleitberührung mit benachbarten Elementen der Lageranordnung bietet, wie beispielsweise der ersten Axiallaufscheibe 42, dem Rollenkäfig 50 und dem äußeren Napf 48. Falls erwünscht, kann eine zusätzliche Führung des Rollenkäfigs 50 durch gleitende Berührung mit dem zweiten Flansch 54 vorgesehen sein.
Wie am besten in 3 gezeigt ist, kann die erste Buchse 66 eine abgeschrägte Oberfläche 68 haben, oder sie kann auf andere Weise so gestaltet sein, dass sie einen Freiraum für einen integralen Radius bietet, der den radial gerichteten Abschnitt der ersten Axiallaufscheibe 42 (einschließlich der ersten Laufbahn 58) mit dem axial gerichteten Abschnitt verbindet, der den ersten Flansch 52 bildet. Die radiale Dicke und die axiale Länge der ersten Buchse 66 hängen von der Größe, der Drehgeschwindigkeit und der Belastung der Axiallageranordnung 40 ab. Bei einer typischen Gestaltung mit einem äußeren Durchmesser von 5,08 cm (2 Zoll) können zum Beispiel die radiale Dicke und die axiale Länge 0,762 bis 6,35 mm (0,030 bis 0,250 Zoll) sein.
Die Axiallageranordnung 70 von 4 veranschaulicht ein zweites Auführungsbeispiel ähnlich der Axiallageranordnung 40. Zusätzlich zu der ersten Buchse 66 weist die Axiallageranordnung 70 ein zweites reibungsverminderndes Element auf, wie beispielsweise eine zweite Buchse 72 zwischen dem zweiten Flansch 54 und dem Rollenkäfig 74, um die Führung des Rollenkäfig 74 weiter zu verbessern. Im Vergleich zu der Unteranordnung 46 von 2 bietet die Unteranordnung 76 von 4 einen vergrößerten radialen Freiraum zwischen dem Rollenkäfig 74 und dem zweiten Flansch 54 für die Anordnung der zweiten Buchse 72.
Zusätzlich zu den Ausgestaltungen nach den 2 und 4 kann die vorliegende Anordnung ein einziges reibungsverminderndes Element zum Führen einer Unteranordnung aus Rollen und Rollenkäfig an ihrem inneren Durchmesser verwenden. Bei dieser Gestaltung würde z. B. die zweite Buchse 72 ohne die erste Buchse 66 verwendet werden. Der Rollenkäfig für diese Gestaltung würde eine modifizierte Form haben, um die Rollen an den gewünschten Laufbahnoberflächen zu positionieren und um einen gewünschten radialen Abstand an seinem Außendurchmesser zu schaffen, um eine zusätzliche Führung oder andere Anforderungen zu erleichtern.
5 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel ähnlich demjenigen der 2 und 4, das aber eine unterschiedliche Art von reibungsverminderndem Element aufweist. An Stelle der ersten Buchse 66 weist die Axiallageranordnung 80 eine Vielzahl von Wälzelementen auf, wie beispielsweise Nadelrollen oder Kugeln 82 innerhalb eines Halters oder eines Käfigs 84, um die Reibung während des Führens des Rollenkäfigs 50 zu vermindern. Die Kugeln 82 bieten eine Rollberührung mit der ersten Axiallaufscheibe 42 und dem Rollenkäfig 50, wodurch die Reibung weiter vermindert wird. Eine Einrichtung zur Verminderung der Wälzelementreibung kann auch an Stelle der zweiten Buchse 72 verwendet werden.
Die vorliegende Konstruktion ist anwendbar auf einen weiten Bereich von Axiallagergestaltungen mit verschiedenen Arten von Rollenkäfigen. Die Buchse oder ein anderes reibungsverminderndes Element kann zwischen dem Rollenkäfig und dem Führungsflansch jeder Axiallaufscheibe positioniert sein. Der Führungsflansch kann eine separate ringförmige, axial gerichtete Oberfläche sein, die starr mit der Axiallaufscheibe verbunden sein kann oder die integral mit der Axiallaufscheibe ausgebildet sein kann durch Biegen, Pressen, maschinelle Bearbeitung oder andere Mittel.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, dass eine verbessere Führung einer Unteranordnung aus Rollen und Rollenkäfig bei vielen Formen von Axiallageranordnungen geschaffen wird.
Wärme, Verschleiß und Widerstand, die von der Reibung zwischen den Elementen der Axiallageranordnung herrühren, werden wesentlich vermindert. Zusätzlich ist eine höhere Drehgeschwindigkeit der Axiallageranordnung und eine erhöhte Ungenauigkeit in der Geometrie von Abstützgliedern oder in der Exzentrizität der Elemente der Axiallageranordnung zulässig.

Claims

Axiallageranordnung (40) mit – einer ersten Axiallaufscheibe (42), die einen ersten, radial gerichteten ringförmigen Abschnitt, der eine erste Laufbahn (58) bildet, und einen axial gerichteten ringförmigen ersten Flansch (52) aufweist; – einer zweiten Axiallaufscheibe (44) mit einem zweiten, radial gerichteten ringförmigen Abschnitt, der eine zweite Laufbahn (60) gegenüber der ersten Laufbahn (58) bildet; – einer Unteranordnung (46), die eine Vielzahl von Rollen (56) in Wälzkontakt mit der ersten Laufbahn (58) und der zweiten Laufbahn (60), sowie einen Rollenkäfig (50) aufweist, der die Rollen axial und radial hält, wobei die Unteranordnung eine Führungsfläche hat, die auf den ersten Flansch zu weist; – und mit einer ersten reibungsvermindernden Einrichtung, die zwischen der Führungsfläche der Unteranordnung (46) und dem ersten Flansch (52) angeordnet ist, um die Reibung zwischen der Führungsfläche und dem ersten Flansch zu vermindern, während die Konzentrizität der Unteranordnung relativ zu der ersten Axiallaufscheibe aufrechterhalten wird; dadurch gekennzeichnet, daß die erste reibungsvermindernde Einrichtung so angeordnet ist, daß sie in einer nicht berührenden Beziehung relativ zu der zweiten Axiallaufscheibe (44) ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, bei der die erste reibungsvermindernde Einrichtung eine ringförmige Buchse (66) ist.
Axiallageranordnung (40) nach Anspruch 2, bei der die ringförmige Buchse (66) aus einem Polymer hergestellt ist.
Axiallageranordnung (40) nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner Verbindungsmittel zum Halten der ersten Axiallaufscheibe (42) in Bezug auf die zweite Axiallaufscheibe (44) derart aufweist, daß die Unteranordnung und die erste reibungsvermindernde Einrichtung mit der ersten Axiallaufscheibe und der zweiten Axiallaufscheibe als eine Einheit gehalten sind.
Axiallageranordnung (40) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der die zweite Axiallaufscheibe (44) einen axial gerichteten ringförmigen zweiten Flansch (54) gegenüber dem ersten Flansch aufweist, wobei die Unteranordnung zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch angeordnet ist.
Axiallageranaordnung (40) nach Anspruch 5, die ferner eine sekundäre ringförmige Buchse (72) zwischen der Unteranordnung und dem zweiten Flansch (54) zur Verminderung der Reibung zwischen der Unteranordnung und dem zweiten Flansch aufweist, während die Konzentrizität der Unteranordnung relativ zu der zweiten Axiallaufscheibe aufrechterhalten wird.
Axiallageranordnung (40) nach Anspruch 6, bei der die sekundäre ringförmige Buchse (72) aus einem Polymer hergestellt ist.
Axiallageranordnung (40) nach Anspruch 5, die ferner eine Vielzahl von Wälzelementen (82) zwischen dem Käfig (46) der Unteranordnung und dem zweiten Flansch (54) zur Verminderung der Reibung zwischen der Unteranordnung und dem zweiten Flansch aufweist, während die Konzentrizität der Unteranordnung relativ zu der zweiten Axiallaufscheibe aufrechterhalten wird.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, bei der die erste reibungsvermindernde Einrichtung eine Vielzahl von Wälzelementen aufweist.