DE102020202218A1

DE102020202218A1 - Lageranordnung mit zylindrischen Wälzkörpern

Info

Publication number: DE102020202218A1
Application number: DE102020202218.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastien Berard; Jean-Philippe CLAUVELIN; Vincent Guyard; Philippe Mathieux; Aiouba Omar; Frederic Pauget
Original assignee: SKF Aerospace France SAS
Current assignee: SKF Aerospace France SAS
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2020-09-24
Also published as: GB2582434B; US20200300301A1; US10982716B2; FR3094050B1; CN111706612A; GB2582434A; FR3094050A1; CN111706612B; GB202000927D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) mit zylindrischen Wälzkörpern (2), die einen Innenring (3), einen Außenring (4), und mehrere zylindrische Wälzkörper (2) aufweist, die radial zwischen der Innenlaufbahn (5) und der Außenlaufbahn (9) angeordnet sind. Der Innenring (3) umfasst eine ringförmige Schulter (6), die mit Bezug auf die Innenlaufbahn (5) auskragt, wobei eine Auskehlung (8) in der Form eines kreisförmigen Bogens zwischen der ringförmigen Schulter (6) und der Innenlaufbahn (5) definiert ist. Der Außenring (4) umfasst eine ringförmige Schulter (10), die mit Bezug auf die Außenlaufbahn (9) auskragt, wobei die ringförmige Schulter (10) des Außenrings (4) axial zwischen der ringförmigen Schulter (6) des Innenrings (3) und den zylindrischen Wälzkörpern (2) aufgenommen ist. Die ringförmige Schulter (10) des Außenrings (4) ist mit einer ringförmigen Fase (13) in der unmittelbaren Nähe der Auskehlung (8) versehen, die an dem Innen-ring (3) definiert ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liegt in dem Bereich der Nadellageranordnungen.
Stand der Technik
Es ist bekannte Praxis, Nadellageranordnungen in verschiedenen Industrie-, Fahrzeug- oder Flugzeuganwendungen zu verwenden. Solche Anordnungen umfassen üblicherweise einen Innenring, der mit einer zylindrischen Außenfläche versehen ist, die eine innere Laufbahn bildet, einen Außenring, der mit einer zylindrischen Innenfläche versehen ist, die eine äußere Laufbahn bildet, wobei die zwei Ringe koaxial sind, und mehrere zylindrische Nadeln, die radial zwischen der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn angeordnet sind. Einen der Hauptvorteile dieser Art von Anordnung ist die, dass sie eine optimale radiale Kompaktheit aufgrund des kleinen Durchmessers der Nadeln hat, während sie geeignet ist, relativ große radiale Lasten zu tragen. Jedoch ist es notwendig, in der Struktur der Anordnung Mittel zum Sicherstellen, dass die Nadeln zwischen den Ringen in beiden axialen Richtungen gehalten werden, bereitzustellen.
Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist es bekannte Praxis, eine Unterlegscheibe vorzusehen, die axial zwischen einer Schulter des Innenrings, wobei die Schulter radial mit Bezug auf die Innenlaufbahn auskragt, und eine Seitenfläche des Außenrings montiert ist. Jedoch ist der Verbindungswinkel zwischen der Schulter und der Innenlaufbahn Lasten unterworfen und ist insbesondere ein spannungsanfälliger Bereich. Dies kann in einem schnelleren Verschleiß des Innenrings an dieser Stelle mit einem signifikanten Bruchrisiko und einer kürzeren Lebensdauer resultieren.
Es ist bekannte Praxis, eine Auskehlung mit einem Verbindungsradius bereitzustellen, der so groß wie möglich ist. Jedoch ist es in Anbetracht des Bedarfs in Bezug auf die Kompaktheit, das Gewicht und zu tragenden radialen Lasten, insbesondere eine komplexe Materie, die Auskehlung mit einer zufriedenstellenden Form bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung versucht, die voranstehend genannten Nachteile zu beheben.
Insbesondere zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Lageranordnung bereitzustellen, die weniger teuer ist, leicht herzustellen ist, eine optimale Kompaktheit hat, die geeignet ist, signifikante radiale Lasten zu tragen, und eine längere Lebensdauer hat.
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit zylindrischen Wälzkörpern, die einen Innenring, der mit einer zylindrischen Außenfläche versehen ist, die eine Innenlaufbahn bildet, einen Außenring, der mit einer zylindrischen Innenfläche versehen ist, die eine Außenlaufbahn bildet, wobei die zwei Ringe entlang einer Mittelachse koaxial sind, und mehrere zylindrische Wälzkörper aufweist, die radial zwischen der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn angeordnet sind.
Gemäß der Erfindung umfasst der Innenring an einem axialen Ende der Innenlaufbahn eine ringförmige Schulter, die in Bezug auf die Innenlaufbahn auskragt und die in einer radialen Richtung weg von der Mittelachse gerichtet ist, wobei eine Auskehlung in der Form eines kreisförmigen Bogens zwischen der ringförmigen Schulter und der Innenlaufbahn definiert ist. Der Außenring umfasst an einem axialen Ende der Außenlaufbahn eine ringförmige Schulter, die in Bezug auf die Außenlaufbahn auskragt und die radial in Richtung der Mittelachse gerichtet ist, wobei die ringförmige Schulter des Außenrings axial zwischen der ringförmigen Schulter des Innenrings und den zylindrischen Wälzkörpern aufgenommen ist, wobei die ringförmige Schulter des Außenrings eine erste Seitenfläche hat, die in Richtung der Außenseite der Lageranordnung gerichtet ist und die axial einer Seitenfläche der ringförmigen Schulter des Innenrings gegenüberliegt, und wobei die ringförmige Schulter des Außenrings eine zweite Seitenfläche hat, die in Richtung der Innenseite der Lageranordnung gerichtet ist und die eine axiale Anlagefläche für die Wälzkörper bildet. Die erste Seitenfläche der ringförmigen Schulter des Außenrings ist mit einer ringförmigen Fase in der unmittelbaren Nähe der Auskehlung versehen, die an dem Innenring definiert ist.
Gemäß weiterer vorteilhafter aber nicht zwingender Merkmale der Erfindung kann eine solche Anordnung auch die folgenden Merkmale alleine oder in jeglicher technisch möglicher Kombination aufweisen:

- Der Innenring ist an einem anderen axialen Ende der Innenlaufbahn und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter vorgesehen, wobei eine Halteunterlegscheibe sicher an dem Innenring montiert ist, wobei die Unterlegscheibe eine Seitenfläche hat, die in Richtung der Innenseite der Lageranordnung gerichtet ist und die eine axiale Anlagefläche für die Wälzkörper bildet.
- Der Außenring umfasst an einem anderen axialen Ende der Außenlaufbahn und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter eine ringförmige Ausnehmung, die einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe hält.
- Der Außenring umfasst eine ringförmige Lippe, die einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe radial umgibt.

Figurenliste
Die Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung besser verstanden, die rein als ein nicht begrenzendes Beispiel gegeben wird.
Die Beschreibung wird mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen gegeben, in der:

1 ein axialer Querschnitt durch eine Lageranordnung mit zylindrischen Wälzkörpern gemäß der Erfindung ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine Lageranordnung, die die Gesamtbezeichnung 1 trägt, mit zylindrischen Wälzkörpern 2.
Die Anordnung 1 umfasst mehrere zylindrische Wälzkörper, die zwischen einem Innenring 3 und einem Außenring 4 aufgenommen sind.
Die Ringe 3, 4 sind koaxial um eine Mittelachse X1 der Anordnung 1 im normalen Betriebsmodus.
Der Innenring 3 umfasst eine zylindrische Außenfläche 5, die eine Innenlaufbahn für die zylindrischen Wälzkörper 2 bildet.
Der Innenring 3 umfasst auch eine ringförmige Schulter 6, die radial mit Bezug auf die Innenlaufbahn 5 auskragt. Die Schulter 6 erstreckt sich in einer radialen Richtung weg von der Mittelachse X1. Die Schulter 6 definiert eine innere Seitenfläche 7, die axial in Richtung der Wälzkörper 2 gerichtet ist.
Eine Auskehlung 8 ist zwischen der ringförmigen Schulter 6 und der Innenlaufbahn 5 des Innenrings 3 definiert. Die Auskehlung 8 ist in der Form eines kreisförmigen Bogens in einem axialen Querschnitt und hat einen Radius, der definiert ist, um die Spannung in diesem Bereich im Fall einer starken radialen Last, die auf die Anordnung 1 ausgeübt wird, zu begrenzen.
Der Außenring 4 umfasst eine zylindrische Innenfläche 9, die eine äußere Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper 2 bildet.
Die Ringe 3, 4 sind konzentrisch. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform sind die Ringe massiv, d. h. sie werden durch Bearbeitung oder Schleifen mit Entfernung von Material aus metallischen Röhren, Stäben, geschmiedeten Teilen oder gerollten Rohlingen hergestellt. Die Ringe 3, 4 sind vorteilhafterweise aus Metall, beispielsweise Stahl, hergestellt. Vorteilhafterweise können die Ringe 3, 4 einer thermischen Behandlung und/oder einer Oberflächenbehandlung zum Verbessern ihrer mechanischen und strukturellen Eigenschaften unterworfen werden.
Die zylindrischen Wälzkörper 2 erstrecken sich jeweils entlang einer Achse parallel zu der Mittelachse X1 und sind in einem radialen Raum aufgenommen, der zwischen der Innenlaufbahn 5 und der Außenlaufbahn 9 definiert ist. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform können die zylindrischen Wälzkörper 2 durch einen ringförmigen Haltekäfig gleichmäßig voneinander umfänglich beabstandet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Innenring 3 feststehend und der Außenring 4 rotiert. Alternativ rotiert der Innenring 3, während der Außenring 4 feststehend ist.
Gemäß einer Ausführungsform besteht der Innenring 3 aus einer Welle, die mit einem zylindrischen Außenflächenabschnitt versehen ist, der die Innenlaufbahn 5 für die zylindrischen Wälzkörper 2 bildet.
Gemäß der Erfindung umfasst der Außenring 4 ebenfalls eine ringförmige Schulter 10, die radial mit Bezug auf die Außenlaufbahn 9 auskragt. Die Schulter 10 erstreckt sich radial in Richtung der Mittelachse X1 der Anordnung und folglich in Richtung des Innenrings 3.
Die Schulter 10 des Außenrings 4 hat eine äußere Seitenfläche 11, die axial in Richtung der Außenseite der Anordnung 1 gerichtet ist, und eine innere Seitenfläche 12, die axial in Richtung der Innenseite der Anordnung 1 und der zylindrischen Wälzkörper 2 gerichtet ist.
Die Schulter 10 des Außenrings 4 ist axial zwischen der Schulter 6 des Innenrings 3 und den zylindrischen Wälzkörpern 2 aufgenommen. Die äußere Seitenfläche 11 der Schulter 10 des Außenrings 4 liegt axial der inneren Seitenfläche 7 der Schulter 6 des Innenrings 3 gegenüber. Die innere Seitenfläche 12 der Schulter 10 des Außenrings 4 bildet für die zylindrischen Wälzkörper 2 eine Anlagefläche in einer ersten axialen Richtung.
Die äußere Seitenfläche 11 der Schulter 10 des Außenrings 4 ist mit einer ringförmigen Fase 13 versehen. Die Fase 13 macht es möglich, einen Raum zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 freizumachen, so dass die Schulter 10 in der unmittelbaren Nähe der Auskehlung 8 ist.
Dank der Erfindung braucht die Lageranordnung 1 keine zusätzlichen Teile zum Bilden einer Anlage für die zylindrischen Wälzkörper 2, in einer ersten axialen Richtung, wobei diese Funktion durch die Schulter 10 des Außenrings 4 realisiert wird. Der Außenring 4 wird in dieser ersten axialen Richtung durch die Schulter 6 des Innenrings 3 selbst gehalten.
Die Auskehlung 8 und die Fase 13 sind derart bemessen, dass die Ringe 3, 4 so kompakt wie möglich zusammengebaut werden können, während genug Raum für die Bemessung der Auskehlung sichergestellt wird. Folglich ist es möglich, jegliche mögliche Form und Krümmungsradius zum so zuverlässig wie möglich Tragen der Lasten bereitzustellen, die radial an die Anordnung 1 im Allgemeinen und in dem Bereich der Auskehlung 8 im Speziellen ausgeübt werden.
Ferner ist der Innenring 3 an einem anderen axialen Ende der Innenlaufbahn 5 und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter 6 mit einer Halteunterlegscheibe 14 versehen, die sicher an dem Innenring 3 montiert ist.
Beispielsweise wird die Unterlegscheibe 14 sicher durch Schrauben einer Gewindebohrung der Unterlegscheibe 14 auf eine mit einem Gewinde versehenen Fläche des Innenrings 3 befestigt. Gemäß weiterer Alternativen kann die Unterlegscheibe 14 geschweißt, adhäsiv verbunden oder in eine ringförmige Nut eingepasst sein, die an dem Außenabschnitt des Innenrings 3 bereitgestellt wird, oder jedes andere technisch mögliche Mittel.
Die Halteunterlegscheibe 14 umfasst eine innere Seitenfläche 15, die in Richtung der Innenseite der Lageranordnung 1 und in Richtung der zylindrischen Wälzkörper 2 gerichtet ist. Diese innere Seitenfläche 15 bildet eine Anlagefläche in einer zweiten axialen Richtung für die Wälzkörper 2. Die zylindrischen Wälzkörper 2 werden folglich axial zwischen der inneren Laufbahn 5 und der äußeren Laufbahn 9 durch eine erste Fläche 12 in einer ersten axialen Richtung und durch eine zweite Fläche 15 in einer zweiten axialen Richtung gehalten.
Ferner umfasst der Außenring 4 an einem anderen axialen Ende der Außenlaufbahn 9 und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter 10 eine ringförmige Ausnehmung 16, die einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe 14 hält. Der Außenring 4 umfasst eine ringförmige Lippe 17, die radial einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe 14 umgibt. Die Flächen, die durch die Ausnehmung 16 und die Lippe 17 definiert sind und die entsprechenden Flächen der Halteunterlegscheibe 14 gegenüberliegen, bilden schmale Durchgänge, die dazu geeignet sind, den Eintritt von Verunreinigungselementen, Partikeln, Wasser, in den radialen Raum zwischen den Ringen 3, 4 zu begrenzen. Eine solche Anordnung macht es möglich, sicherzustellen, dass die Lageranordnung 1 leckdicht ist, und die vorzeitige Verschlechterung der zusammenwirkenden Lagerflächen der zylindrischen Wälzkörper 2 auf der Innenlaufbahn 5 und auf der Außenlaufbahn 9 zu verhindern. Die Effizienz und Lebensdauer der Lageranordnung 1 wird dadurch verbessert.
Ferner können alle oder nur einige der technischen Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Folglich kann die Lageranordnung hinsichtlich Kosten, Leistungsfähigkeit und Einfachheit der Verwendung angepasst werden.

Claims

Lageranordnung (1) mit zylindrischen Wälzkörpern (2), die einen Innenring (3), der mit einer zylindrischen Außenfläche (5) versehen ist, die eine Innenlaufbahn bildet, einen Außenring (4), der mit einer zylindrischen Innenfläche (9) versehen ist, die eine Außenlaufbahn bildet, wobei die zwei Ringe (3, 4) entlang einer Mittelachse (X1) koaxial sind, und mehrere zylindrische Wälzkörper (2) aufweist, die radial zwischen der Innenlaufbahn (5) und der Außenlaufbahn (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) an einem axialen Ende der Innenlaufbahn (5) eine ringförmige Schulter (6) aufweist, die mit Bezug auf die Innenlaufbahn (5) auskragt und die in einer radialen Richtung weg von der Mittelachse (X1) gerichtet ist, wobei eine Auskehlung (8) in der Form eines kreisförmigen Bogens zwischen der ringförmigen Schulter (6) und der Innenlaufbahn (5) definiert ist; wobei der Außenring (4) an einem axialen Ende der Außenlaufbahn (9) eine ringförmige Schulter (10) aufweist, die mit Bezug auf die Außenlaufbahn (9) auskragt und die radial in Richtung der Mittelachse (X1) gerichtet ist, wobei die ringförmige Schulter (10) des Außenrings (4) axial zwischen der ringförmigen Schulter (6) des Innenrings (3) und den zylindrischen Wälzkörpern (2) aufgenommen ist, wobei die ringförmige Schulter (10) des Außenrings (4) eine erste Seitenfläche (11) hat, die in Richtung der Außenseite der Lageranordnung (1) gerichtet ist, und die axial einer Seitenfläche (7) der ringförmigen Schulter (6) des Innenrings (3) gegenüberliegt, und wobei die ringförmige Schulter (10) des Außenrings (4) eine zweite Seitenfläche (12) hat, die in Richtung der Innenseite der Lageranordnung (1) gerichtet ist, und die eine axiale Anlagefläche für die zylindrischen Wälzkörper (2) bildet; und wobei die erste Seitenfläche (11) der ringförmigen Schulter (10) des Außenrings (4) mit einer ringförmigen Fase (13) in der unmittelbaren Nähe der Auskehlung (8) versehen ist, die an dem Innenring (3) definiert ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Innenring (3) an einem anderen axialen Ende der Innenlaufbahn (5) und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter (6) mit einer Halteunterlegscheibe (14) versehen ist, die sicher an dem Innenring (3) montiert ist, wobei die Halteunterlegscheibe (14) eine Seitenfläche (15) hat, die in Richtung der Innenseite der Lageranordnung (1) gerichtet ist und die eine axiale Anlagefläche für die zylindrischen Wälzkörper (2) bildet.
Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei der Außenring (4) an einem anderen axialen Ende der Außenlaufbahn (9) und an der axial gegenüberliegenden Seite von der ringförmigen Schulter (10) eine ringförmige Ausnehmung (16) aufweist, die einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe (14) hält.
Anordnung gemäß Anspruch 3, wobei der Außenring (4) eine ringförmige Lippe (17) aufweist, die radial einen Abschnitt der Halteunterlegscheibe (14) umgibt.