DE102023201330A1

DE102023201330A1 - Mehrreihiges axiallager mit sigma-käfig

Info

Publication number: DE102023201330A1
Application number: DE102023201330.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Knatz; Matthias Czogalla
Original assignee: Koyo Bearings North America LLC
Current assignee: JTEKT Bearings North America LLC
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2023-08-17
Also published as: FR3132746A1; US20230258233A1; CN116608212A

Abstract

Eine Axiallageranordnung umfasst einen Käfig mit einem ringförmigen Abschnitt. Ein erster Flansch erstreckt sich axial von einem inneren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts, und ein zweiter Flansch erstreckt sich axial von einem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts. Eine erste Vielzahl von Rollentaschen wird durch den ringförmigen Abschnitt definiert, wobei die ersten Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig um den ringförmigen Abschnitt herum beabstandet angeordnet sind. Eine zweite Vielzahl von Rollentaschen wird durch den ringförmigen Abschnitt definiert, wobei die zweiten Rollentaschen der zweiten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig beabstandet um den ringförmigen Abschnitt herum angeordnet sind, so dass jede zweite Rollentasche zwischen benachbarten ersten Rollentaschen angeordnet ist.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Vorteile der vorläufigen Anmeldung mit der Seriennummer 63/310,790 , eingereicht am 16. Februar 2022, die durch Bezugnahme in vollem Umfang für alle Zwecke in diese Anmeldung aufgenommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Axialrollenlager. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Axialrollenlager mit mehreren Reihen von Rollen.
Axiallager sind dazu bestimmt, eine vorwiegend axiale Belastung aufzunehmen. In einer Ausführungsform des Standes der Technik weist ein Axiallager einen Käfig auf, der aus einem einzigen Metallstück gebildet ist. Der Käfig ist so geformt, dass er zusammen mit speziell gestalteten Öffnungen eine Vielzahl von zylindrischen Rollenelementen aufnimmt und führt. Im Querschnitt hat ein solcher Käfig eine Form, die dem griechischen Buchstaben Sigma ähnelt.
Verschiedene Axiallager aus dem Stand der Technik sind in U.S. Patent Nr. 8,182,157 B2 gezeigt und beschrieben, das durch Bezugnahme für alle Zwecke in diese Anmeldung aufgenommen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Axiallageranordnung vor, die einen Käfig mit einem ringförmigen Abschnitt umfasst. Ein erster Flansch erstreckt sich axial von einem inneren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts, und ein zweiter Flansch erstreckt sich axial von einem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts. Eine erste Vielzahl von Rollentaschen wird durch den ringförmigen Abschnitt definiert, wobei die ersten Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig um den ringförmigen Abschnitt herum beabstandet angeordnet sind. Eine zweite Vielzahl von Rollentaschen wird durch den ringförmigen Abschnitt definiert, wobei die zweiten Rollentaschen der zweiten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig beabstandet um den ringförmigen Abschnitt herum angeordnet sind, so dass jede zweite Rollentasche zwischen benachbarten ersten Rollentaschen angeordnet ist.
Gemäß diesem Aspekt umfasst jede erste Rollentasche zwei radial ausgerichtete Rollenelemente, die darin angeordnet sind, und jede zweite Rollentasche umfasst ein Rollenelement, das darin angeordnet ist. Der ringförmige Abschnitt des Käfigs definiert ein innerstes Tal, eine erste ringförmige Anhöhe, ein zwischenliegendes Tal, eine zweite ringförmige Anhöhe und ein äußerstes Tal, die alle konzentrisch zueinander sind.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist jede der ersten Vielzahl von Rollentaschen in dem innersten Tal, der ersten ringförmigen Anhöhe, dem zwischenliegenden Tal, der zweiten ringförmigen Anhöhe und dem äußersten Tal definiert. In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist jede der zweiten Vielzahl von Rollentaschen nur in dem zwischenliegenden Tal, der zweiten ringförmigen Anhöhe und dem äußersten Tal definiert.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen erstreckt sich ein erstes der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder der ersten Vielzahl von Rollentaschen benachbart zu der ersten ringförmigen Anhöhe, und ein zweites der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder der ersten Vielzahl von Rollentaschen erstreckt sich benachbart zu der zweiten ringförmigen Anhöhe. Die jeweiligen Enden eines jeden des ersten und des zweiten der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente können benachbart zu einem der Täler sein.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen sind die jeweiligen Enden des in einer der zweiten Rollentaschen angeordneten Rollenelements benachbart zu einem der Täler angeordnet. Der ringförmige Abschnitt des Käfigs kann ferner einen Nabenabschnitt definieren, der radial innerhalb des innersten Tals und konzentrisch zu diesem liegt.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen umfasst die erste Vielzahl von Rollentaschen mindestens zehn Rollentaschen und die zweite Vielzahl von Rollentaschen umfasst mindestens zehn Rollentaschen. Die Axiallageranordnung kann zum Beispiel mindestens dreißig der Rollenelemente aufweisen. Der Käfig kann aus einem einheitlichen Metallstück gebildet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Axiallageranordnung, die einen Käfig mit einem ringförmigen Abschnitt umfasst, der ein innerstes Tal, eine erste ringförmige Anhöhe, ein zwischenliegendes Tal, eine zweite ringförmige Anhöhe und ein äußerstes Tal definiert, die alle konzentrisch zueinander sind. Eine erste Vielzahl von Rollentaschen wird durch den ringförmigen Abschnitt definiert, wobei die Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig um den ringförmigen Abschnitt herum beabstandet sind. Die Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen sind jeweils in allen des innersten Tals, der ersten ringförmigen Anhöhe, des zwischenliegenden Tals, der zweiten ringförmigen Anhöhe und des äußersten Tals definiert. Zwei radial ausgerichtete Rollenelemente sind in jeder der Rollentaschen so angeordnet, dass ein erstes der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder Rollentasche sich benachbart zu der ersten ringförmigen Anhöhe erstreckt, ein zweites der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder Rollentasche sich benachbart zu der zweiten ringförmigen Anhöhe erstreckt, und die jeweiligen Enden jedes des ersten und des zweiten der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente benachbart zu einem der Täler angeordnet sind.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon bilden, zeigen eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Figurenliste
Eine vollständige und ausführbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich ihrer besten Ausführungsform, die sich an einen Fachmann richtet, ist in der Beschreibung dargelegt, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:

1 eine perspektivische Draufsicht auf eine mehrreihige Axiallageranordnung mit einem mehrfachen „Sigma“-Käfig gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Teilansicht der in 1 gezeigten Axiallageranordnung ist;
3 eine seitliche Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Axiallageranordnung ist; und
4 eine Querschnittsansicht gesehen entlang der Linie 4-4 aus 1 ist.

Die wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen soll gleiche oder analoge Merkmale oder Elemente der Erfindung gemäß der Offenbarung darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun im Detail auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel dient der Erläuterung und nicht der Einschränkung der Erfindung. In der Tat wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem Umfang und Gedanken abzuweichen. So können beispielsweise Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Variationen umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
Unter Bezugnahme jetzt auf die 1 bis 3 ist eine Axialrollenlageranordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Lageranordnung 100 umfasst einen Rollenhalterkäfig 110, der aus einem geeigneten Material (typischerweise Metall) gebildet ist. Der Käfig 110 hält eine Vielzahl von Rollenelementen, die sich in einer radialen Richtung in Bezug auf eine zentrale Achse A (3) erstrecken. In diesem Fall sind eine erste Vielzahl von Rollenelementen 120 und eine zweite Vielzahl von Rollenelementen 160 drehbar in konfigurierten Öffnungen aufgenommen, die in dem Käfig 110 definiert sind. Die erste Vielzahl von Rollenelementen 120 ist, wie dargestellt, radial innerhalb der zweiten Vielzahl von Rollenelementen 160 angeordnet.
Der Rollenhalterkäfig 110 umfasst einen ringförmigen Abschnitt 112, der radial zwischen einem ersten ringförmigen Flansch 130, der sich axial von einem inneren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts 112 erstreckt, und einem zweiten ringförmigen Flansch 134, der sich axial von einem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts 112 erstreckt, angeordnet ist. Der ringförmige Abschnitt 112 des Rollenhalterkäfigs 110 ist, wie dargestellt, im Wesentlichen scheibenförmig, wobei der innere Umfangsrand und der äußere Umfangsrand im Wesentlichen konzentrisch um die Längsmittelachse A sind. In diesem Fall haben der erste ringförmige Flansch 130 und der zweite ringförmige Flansch 134 im Wesentlichen die gleiche Höhe, erstrecken sich aber in entgegengesetzten axialen Richtungen.
Der ringförmige Abschnitt 112 des Rollenhalterkäfigs 110 definiert eine erste Vielzahl von Rollentaschen 114 und eine zweite Vielzahl von Rollentaschen 116. Wie der Fachmann weiß, sind die Ränder der Rollentaschen so konfiguriert, dass sie Rollenelemente für eine Drehung darin halten. In dieser Ausführungsform ist jede einzelne Rollentasche der ersten Vielzahl von Rollentaschen 114 so konfiguriert, dass sie zwei Rollenelemente darin aufnimmt, wobei das innerste Rollenelement aus der ersten Vielzahl von Rollenelementen 120 und das äußerste Rollenelement aus der zweiten Vielzahl von Rollenelementen 160 stammt. Wie dargestellt, sind die Rollenelemente 120 und 160 in jeder der ersten Vielzahl von Rollentaschen 114 in radialer Richtung miteinander so ausgerichtet, dass sie eine gemeinsame Rollachse haben. Die Rollentaschen 114 der ersten Vielzahl von Rollentaschen sind in gleichen Winkelabstandsschritten um den ringförmigen Abschnitt 112 des Rollenhalterkäfigs 110 herum angeordnet.
In diesem Fall nimmt jede Rollentasche 116 der zweiten Vielzahl von Rollentaschen ein einzelnes Rollenelement 160 aus der zweiten Vielzahl von Rollenelementen auf. Die zweite Vielzahl von Rollentaschen 116 ist so ausgebildet, dass die Rollenelemente 160 äquidistant zu der Längsmittelachse Ader Axiallageranordnung 100 angeordnet sind. Die Rollentaschen 116 der zweiten Vielzahl von Rollentaschen sind in gleichen Winkelschritten voneinander beabstandet um den ringförmigen Abschnitt 112 des Rollenhalterkäfigs 110 herum angeordnet, sind aber zwischen benachbarten Rollentaschen 114 der ersten Vielzahl von Rollentaschen angeordnet. Somit wechseln sich die erste Vielzahl von Rollentaschen 114 und die zweite Vielzahl von Rollentaschen 116 um die winkelmäßige Erstreckung des Rollenhalterkäfigs 110 herum ab.
In der dargestellten Ausführungsform ist erkennbar, dass zehn erste Rollentaschen 114 und zehn zweite Rollentaschen 116 vorgesehen sind. Dieses ermöglicht die Aufnahme von insgesamt dreißig Rollenelementen. Der Fachmann wird verstehen, dass je nach Bedarf oder Wunsch auch Ausführungsformen mit weniger oder mehr Taschen und Rollenelementen denkbar sind.
Anhand von 4 lassen sich bestimmte zusätzliche Informationen betreffend die Konstruktion des Rollenhalterkäfigs 110 am einfachsten erläutern. In dieser Ausführungsform definiert der Rollenhalterkäfig 110 einen Nabenabschnitt 170, der sich in einem radialen Bereich zwischen dem innersten Ende der Rollenelemente 120 und dem ersten ringförmigen Flansch 130 befindet. Ein dritter ringförmiger Flansch 172 begrenzt die äußerste Ausdehnung der Nabe 170 in radialer Richtung. Der radiale Bereich zwischen dem zweiten ringförmigen Flansch 134 und dem dritten ringförmigen Flansch 172 definiert erste und zweite ringförmige Anhöhen 174 und 176, die durch ein (in radialer Richtung) dazwischen liegendes ringförmiges Tal 178 getrennt sind. Ein innerstes ringförmiges Tal 180 erstreckt sich zwischen dem dritten ringförmigen Flansch 172 und der ersten ringförmigen Anhöhe 174. Ein äußerstes ringförmiges Tal 182 erstreckt sich zwischen der zweiten ringförmigen Anhöhe 176 und dem zweiten ringförmigen Flansch 134. (Wie der Fachmann weiß, hängt es davon ab, welche Seite des Käfigs 110 als „Oberseite“ betrachtet wird, ob ein Merkmal als „Anhöhe“ oder als „Tal“ bezeichnet wird. Für den vorliegenden Zweck wird die in 1 sichtbare Oberfläche als Oberseite angesehen).
Unter Bezugnahme jetzt auch auf die 1 bis 3, ist die erste Vielzahl von Rollentaschen 114 sowohl in den Anhöhen 174 und 176 als auch in den Tälern 178, 180 und 182 definiert. Die zweite Vielzahl von Rollentaschen 116 ist dagegen nur in der Anhöhe 176, dem Tal 182 und auf dem halben Weg in das Tal 178 hinein definiert. In jedem Fall erstreckt sich das zugehörige Rollenelement (in radialer Richtung) vollständig durch eine der Anhöhen, so dass ein mittlerer Abschnitt des Rollenelements auf beiden Seiten an die entsprechende Anhöhe angrenzt, wobei die jeweiligen Enden jedes Rollenelements an eines der Täler angrenzen.
Die Kombination aus mehreren voneinander beabstandeten Anhöhen mit benachbarten Tälern bildet eine Mehrfach-Sigma-Konfiguration (in diesem Fall eine Doppel-Sigma-Konfiguration). Eine solche Konfiguration schafft im Vergleich zu herkömmlichen Sigma-Käfig-Konstruktionen ein wünschenswertes Verhältnis von Rollendurchmesser zu Rollenlänge. Während oben zwei solche konzentrischen Anhöhen und drei Täler dargestellt sind, wird der Fachmann verstehen, dass sich das Muster je nach Bedarf oder Wunsch fortsetzen könnte, um drei konzentrische ringförmige Anhöhen, vier konzentrische ringförmige Anhöhen, usw. vorzusehen. Die Anzahl der zugehörigen Rollenelemente würde sich bei solchen Ausführungsformen typischerweise multiplizieren, wie zusätzliche Anhöhen-Täler hinzugefügt werden.
Es ist somit ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine neuartige Axiallagerkonfiguration bereitstellt. Während eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben sind, versteht es der Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem Umfang und Gedanken abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 63/310790 [0001]
US 8182157 B2 [0004]

Claims

Axiallageranordnung, umfassend: einen Käfig mit einem ringförmigen Abschnitt, einem ersten Flansch, der sich axial von einem inneren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts erstreckt, und einem zweiten Flansch, der sich axial von einem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Abschnitts erstreckt; eine erste Vielzahl von Rollentaschen, die durch den ringförmigen Abschnitt definiert sind, wobei die ersten Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig um den ringförmigen Abschnitt herum beabstandet angeordnet sind; eine zweite Vielzahl von Rollentaschen, die durch den ringförmigen Abschnitt definiert sind, wobei die zweiten Rollentaschen der zweiten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig beabstandet um den ringförmigen Abschnitt herum angeordnet sind, so dass jede zweite Rollentasche zwischen benachbarten ersten Rollentaschen angeordnet ist; wobei jede erste Rollentasche zwei radial ausgerichtete Rollenelemente umfasst, die darin angeordnet sind, und jede zweite Rollentasche ein Rollenelement umfasst, das darin angeordnet ist; und wobei der ringförmige Abschnitt des Käfigs ein innerstes Tal, eine erste ringförmige Anhöhe, ein zwischenliegendes Tal, eine zweite ringförmige Anhöhe und ein äußerstes Tal definiert, die alle konzentrisch zueinander sind.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, wobei jede der ersten Vielzahl von Rollentaschen in allen des innersten Tals, der ersten ringförmigen Anhöhe, des zwischenliegenden Tals, der zweiten ringförmigen Anhöhe und des äußersten Tals definiert ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 2, wobei jede der zweiten Vielzahl von Rollentaschen nur in dem zwischenliegenden Tal, der zweiten ringförmigen Anhöhe und dem äußersten Tal definiert ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 3, wobei: ein erstes der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder der ersten Vielzahl von Rollentaschen sich benachbart zu der ersten ringförmigen Anhöhe erstreckt; ein zweites der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder der ersten Vielzahl von Rollentaschen sich benachbart zu der zweiten ringförmigen Anhöhe erstreckt; und die jeweiligen Enden eines jeden des ersten und des zweiten der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente benachbart zu einem der Täler sind.
Axiallageranordnung nach Anspruch 4, wobei die jeweiligen Enden des in einer jeweiligen der zweiten Rollentaschen angeordneten Rollenelements benachbart zu einem der Täler angeordnet sind.
Axiallageranordnung nach Anspruch 5, wobei der ringförmige Abschnitt des Käfigs ferner einen Nabenabschnitt definiert, der radial innerhalb des innersten Tals und konzentrisch zu diesem angeordnet ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Vielzahl von Rollentaschen mindestens zehn Rollentaschen umfasst und die zweite Vielzahl von Rollentaschen mindestens zehn Rollentaschen umfasst.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, wobei sie mindestens dreißig der genannten Rollenelemente umfasst.
Axiallageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Käfig aus einem einheitlichen Metallstück gebildet ist.
Axiallageranordnung, umfassend: einen Käfig mit einem ringförmigen Abschnitt, der ein innerstes Tal, eine erste ringförmige Anhöhe, ein zwischenliegendes Tal, eine zweite ringförmige Anhöhe und ein äußerstes Tal definiert, die alle konzentrisch zueinander sind; eine erste Vielzahl von Rollentaschen, die durch den ringförmigen Abschnitt definiert ist, wobei die Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig um den ringförmigen Abschnitt herum beabstandet angeordnet sind; wobei die Rollentaschen der ersten Vielzahl von Rollentaschen jeweils in allen des innersten Tals, der ersten ringförmigen Anhöhe, des zwischenliegenden Tals, der zweiten ringförmigen Anhöhe und des äußersten Tals definiert sind; zwei radial ausgerichtete Rollenelemente, die in jeder der Rollentaschen angeordnet sind; wobei: ein erstes der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder Rollentasche sich benachbart zu der ersten ringförmigen Anhöhe erstreckt; ein zweites der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente in jeder Rollentasche sich benachbart zu der zweiten ringförmigen Anhöhe erstreckt; und die jeweiligen Enden jedes des ersten und des zweiten der beiden radial ausgerichteten Rollenelemente benachbart zu einem der Täler angeordnet sind.
Axiallageranordnung nach Anspruch 10, ferner umfassend: eine zweite Vielzahl von Rollentaschen, die durch den ringförmigen Abschnitt definiert sind und in denen jeweils ein einzelnes Rollenelement angeordnet ist, wobei die zweiten Rollentaschen der zweiten Vielzahl von Rollentaschen gleichmäßig beabstandet um den ringförmigen Abschnitt herum angeordnet sind, so dass jede zweite Rollentasche zwischen benachbarten ersten Rollentaschen angeordnet ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 11, wobei jede der zweiten Vielzahl von Rollentaschen nur in dem zwischenliegenden Tal, der zweiten ringförmigen Anhöhe und dem äußersten Tal definiert ist.
Axiallageranordnung nach Anspruch 12, wobei die jeweiligen Enden des in einer der zweiten Rollentaschen angeordneten Rollenelements benachbart zu einem der Täler angeordnet sind.
Axiallageranordnung nach Anspruch 11, wobei die erste Vielzahl von Rollentaschen mindestens zehn Rollentaschen umfasst und die zweite Vielzahl von Rollentaschen mindestens zehn Rollentaschen umfasst.
Axiallageranordnung nach Anspruch 10, wobei der ringförmige Abschnitt des Käfigs ferner einen Nabenabschnitt definiert, der radial innerhalb des innersten Tals und konzentrisch zu diesem liegt.
Axiallageranordnung nach Anspruch 10, wobei sie mindestens dreißig der genannten Rollenelemente umfasst.
Axiallageranordnung nach Anspruch 10, wobei der Käfig aus einem einheitlichen Metallstück gebildet ist.