DE112011104354T5

DE112011104354T5 - Doppel-Lageranordnung für eine rotierende Welle

Info

Publication number: DE112011104354T5
Application number: DE112011104354T
Authority: DE
Inventors: Arne Lars Jonas Kullin; Janice Duffy
Original assignee: SKF USA Inc
Current assignee: SKF USA Inc
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2012082630A2; US20120144939A1; WO2012082630A3; CN103890425A

Abstract

Eine doppelte Lageranordnung zum Abstützen einer drehbaren Welle in einem Gehäuse und zwei axial beabstandeten inneren Laufringe auf dem Schaft montiert ist. Jeder Innenring eine äußere Lauffläche mit einem radial nach außen erstreckende Schulter benachbart einem axialen Ende und derart angeordnet sind, dass die beiden Schulter Oberflächen gegenüberliegen. Zwei axial beabstandete äußere Laufringe innerhalb des Gehäuses, die jeweils über eine der inneren Laufringe angeordnet sind. Jeder Außenring eine innere Lauffläche mit einem radial nach innen erstreckende Schulter benachbart einem Ende und derart angeordnet sind, dass die beiden Oberflächen der Schulter abgewandten miteinander. Ein Satz Wälzkörper zwischen jedem Paar von Laufringen angeordnet ist. Mindestens ein Vorspannelement einer der Außenringe axial um die zugehörigen Wälzkörper zwischen der inneren Schulter des äußeren Laufring und dem äußeren Schulter des entsprechenden inneren Laufring angeordnet zu halten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lager und insbesondere auf Doppel-Lageranordnungen zur Unterstützung von Drehwellen.
Drehantriebe, wie zum Beispiel Aktoren, welche verwendet werden, um Röntgenanoden zu drehen, sind oft mit zwei Lagern ausgebildet, um eine zentrale rotierenden Welle zu lagern. Obwohl solche bekannten ”Doppel-Lager” Baugruppen allgemein akzeptable Leistung haben, wäre es wünschenswert, die den Aktuators an verschiedene Beladungszustände anpassen zu können.
In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine doppelte Lageranordnung zur Lagerung einer Welle in einer Bohrung eines Gehäuses, wobei die Welle drehbar um eine zentrale Achse. Die Lageranordnung weist erste und zweite Innenring Mitglieder auf der Welle, so dass die entlang der Achse beabstandet montiert werden, wobei jeder innere Laufring entgegengesetzten axialen Enden und einer äußeren Lauffläche mit einer radial nach außen erstreckende Schulter proximalen Abschnitt an einem axialen Ende. Die beiden inneren Laufring sind so angeordnet, dass die äußere Schulter Flächenabschnitt jedes inneren Laufring allgemein nach der Schulterfläche Abschnitt des anderen inneren Lagerring. Erste und zweite äußere Laufring Mitglieder innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie axial verschiebbar in der Bohrung und in der Regel über eine entsprechende der ersten und zweiten Innenring Mitglieder angeordnet sind, wobei jeder äußere Laufring gegenüberliegenden axialen Enden und eine innere Lauffläche mit einen sich radial nach innen erstreckende Schulter proximalen Abschnitt an einem axialen Ende. Die beiden äußeren Laufringe sind so angeordnet, dass die innere Schulterfläche Abschnitt jedes äußeren Lagerring im Allgemeinen weg von der Schulter Oberflächenabschnitt des anderen Außenring zugewandt ist. Erste und zweite Sätze von Wälzkörpern, der erste Satz von Wälzkörpern, die zwischen der ersten inneren und äußeren Laufring Elementen angeordnet, um einen ersten Lager und dem zweiten Satz von Wälzkörpern, die zwischen der zweiten inneren und äußeren Laufbahn angeordnet sind Mitglieder liefern, um ein zweites bereitzustellen Lager. Ferner ist mindestens ein Vorspannelement, um allgemein Vorspannung eines der ersten und zweiten äußeren Rollbahnelemente allgemein axial um den proximalen einer der ersten und zweiten Sätze von Wälzkörpern, die zwischen der inneren Schulter Oberflächenabschnitt des einen äußeren sandwichartig halten konfiguriert Laufring und der äußere Schulterfläche Abschnitt der entsprechenden inneren Lagerring. In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Drehantrieb, umfassend eine Welle drehbar um eine zentrale Achse, ein Gehäuse mit einer Bohrung und einer Doppel-Anordnung nach dem vorhergehenden Absatz beschrieben.
Die vorhergehende Zusammenfassung sowie die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Um die Erfindung zu veranschaulichen, sind bevorzugte Ausführungsformen zu Veranschaulichungszwecke schematisch dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist.
In den Abbildungen zeigt:
1 eine axiale Querschnittsansicht eines rotierenden Antriebs mit einer Doppel-Lageranordnung nach der vorliegenden Erfindung, mit zwei Tellerfedern als Vorspannelemente
2 eine axiale Querschnittsansicht des rotierenden Antriebs mit einer Doppel-Lageranordnung mit zwei Schraubenfedern als Vorspannelemente
3 einen axialen Querschnitt der Drehsteller mit einer Doppel-Lageranordnung mit einer einzigen Schraubenfeder als Vorspannelement
4 eine axiale Querschnittsansicht des rotierenden Aktuators der 2, mit einer Axialkraftbelastung des Gehäuses in einer ersten axialen Richtung;
5 eine axiale Querschnittsansicht des rotierenden Aktuators der 2, mit einer Axialkraftbelastung des Gehäuses in eine zweite, entgegengesetzte Richtung;
6 eine axiale Querschnittsansicht des rotierenden Aktuators der 2 mit einer Darstellung der Wärmeausdehnung des Gehäuses;
7 einen axialen Querschnitt der Welle mit den Innenringen der Drehsteller, bei welcher ein Teil der Welle nicht dargestellt ist.
8 eine axiale Querschnittsansicht des Gehäuses und der Außenringe, bei welcher ein Teil der Welle nicht dargestellt ist.
In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber eine bestimmte Terminologie verwendet, welche nicht beschränkend ist. Die Worte ”rechts”, links”, ”unten”, ”oben”, ”nach oben”, ”unten” und ”nach unten” bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Begriffe ”innen”, ”nach innen” und ”außen”, ”nach außen” beziehen sich auf Richtungen zu und weg von jeweils einer bestimmten Mittellinie oder einem geometrischen Mittelpunkt des Elements, die beschrieben sind. Die spezielle Bedeutung ist ohne weiteres aus dem Kontext der Beschreibung entnehmbar. Ferner soll der verwendete Begriff ”verbunden” direkte Verbindungen zwischen zwei Bauteilen ohne weitere Bauteile dazwischen und indirekte Verbindungen zwischen den Mitgliedern mit einem oder mehreren dazwischen angeordneten Bauteilen, umfassen. Die Terminologie umfasst hierbei Wörter und näher genannten Derivate davon und Wörter mit ähnlicher Bedeutung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben, ist in den 1–8 eine drehbare Betätigungsanordnung 10 gezeigt, mit einer Welle 12, welche um eine zentrale Achse AC dreht, und einem Gehäuse 14 mit einem Innenraum 15 und einer Doppel-Lageranordnung 16 gezeigt. Die Doppel-Lageranordnung 16 lagert und stützt die Welle 12 in dem Gehäuse 14. Vorzugsweise wird der Aktuator 10 in einer Röntgen Maschine verwendet, wobei die Welle 12 ausgebildet ist, eine Röntgenanode 1 anzukoppeln, so dass bei Drehung der Welle 12 die Anode 1 um die zentrale Achse AC dreht. Natürlich kann die Betätigungsanordnung 10 auch in jeder anderen geeigneten Anwendung verwendet werden. Die Doppel-Lageranordnung 16 besteht im wesentlichen aus ersten und zweiten Innenring 20, 22, welche auf der Welle 12 angebracht sind, ersten und zweiten äußeren Laufringen 24, 26, welche in der Regel über den entsprechenden ersten und zweiten Innenringen 20, 22 angeordnet sind, sind, und erste und zweite Sätze 28, 30 von Wälzkörpern 29. Die erste Reihe 28 von Wälzkörpern 29 ist zwischen den ersten inneren und äußeren Laufringelementen 20, 24 angeordnet und stellen ein erstes Lager 17A bereit, der zweite Satz 30 von Wälzkörpern 29 ist zwischen den zweiten inneren und äußeren Laufring 22, 26 angeordnet und bildet mit diesen ein zweites Lager 17b. Vorzugsweise ist jeder der Wälzkörper 29 eine allgemein sphärische Kugel, kann aber auch in jeder anderen geeigneten Weise ausgebildet sein. Ferner sind ein oder mehrere Vorspannelemente 32 angeordnet, die jeweils derart angeordnet sind, dass in der Regel eine Vorspannung des ersten und des zweiten Außenrings Elemente 24, 26 im Wesentlichen axial eine ”Vorlast” innerhalb der zugehörigen Lager 17a bzw. 17b, bewirkt wird. Dies ist im Detail nachfolgend beschrieben.
In den 1–7, sind die beiden inneren Laufring 20, 22 beabstandet auf der Welle 12 angeordnet. Bezüglich der Achse AC, weist jeder innere Laufring 20, 22 gegenüberliegende axiale Enden 20a, 20b und 22a, 22b auf und eine äußere Lauffläche 34 bzw. 36. Jede Lauffläche 34, 36 weist eine radial nach außen erstreckende Schulter 35 bzw. 37 auf, welche an den axialen Enden 20a und 22b der Lagerring 20 bzw. 22 ausgebildet ist. Ferner sind die zwei inneren Laufringe 20, 22 derart auf der Welle 12 angeordnet, dass die äußeren Schulterflächen 35, 37 der inneren Laufringe 20, 22 sich gegenüberliegen wie in 7 gezeigt.
In den 1–6 und 8, sind die ersten und zweiten Außenringe 24, 26 innerhalb des Gehäuses 14 derart angeordnet dass sie axial verschiebbar in der Aufnehmung 15 angeordnet sind Insbesondere ist jeder der äußeren Laufringe 24, 26 nicht mit dem Gehäuse 14 gekoppelt ist, sondern lediglich darin gleitbar und verschieblich darin gelagert, um eine axiale Verschiebung oder Verstellung des mindestens einen Lagerrings 24, 26 zu ermöglichen. Jeder der Außenringe 24, 26 weist einander gegenüberliegende axiale Enden 24a, 24b und 26a, 26b und eine innere Laufrille 38 bzw. 40 auf. Ferner weist jede Laufrille 38, 40 einen sich nach radial innen erstreckenden Schulterabschnitt 39, 41 auf, welcher an den axialen Enden 24b, 26a ausgebildet ist. Dies ist beispielsweise in 8 vergrößert dargestellt. Die beiden äußeren Laufringe 24, 26 sind derart gegeneinander angeordnet, dass die innere Schulterabschnitt 39, 41 der beiden äußeren Laufring 24, 26 voneinender weg weisen.
In 1 steht bei einer oben beschriebenen Anordnung, jeder Satz von Wälzkörpern 28, 30 mit dem zugehörige Paar von inneren und äußeren Laufbahnelementen 20/24 und 22/26 entlang der Drucklinie L1 bzw. L2 in Kontakt, wobei die Kontaktlinien einen festen spitzen Winkel PA mit Bezug auf die zentrale Achse AC bilden, das heißt dass sie im Wesentlichen keinen senkrechten Drucklinie wie in einem herkömmlichen Kugellagers (nichtgezeigt) bilden. Somit sind die ersten und zweiten Lager 17A, 17B in der Regel von einen Typ gemäß eines ”Schrägkugellagers” Weiterhin sind die beiden Lager 17A vorzugsweise in einer ”Diamant-” oder ”O”-Anordnung, wobei sich die Drucklinien jedes Lagers 17A, 17B im Punkt CP auf der zentralen Achse AC ”außerhalb” der Lager 17A, 17B, schneiden, das heißt auf der Seite des Lagers 17A, 17B welche nicht gegenüber der Seiten der gegenüberliegenden Lager 17B, 17A liegt.
In den 1–6, müssen aufgrund der ”abgewinkelten Kontakt” Struktur der Schräglager 17A, 17B, Mittel für den Aufbau und die Aufrechterhaltung einer ”Vorspannung” auf oder innerhalb der Lagers 17A, 17B, vorgesehen werden, um sicherzustellen, dass die Wälzkörpern 29 der Wälzkörperreihen 28, 30 in Kontakt mit dem zugeordneten Paar von inneren und äußeren Laufflächen 32/36 und 34/38 bleiben. Somit umfasst die Doppel-Lageranordnung 16 mindestens ein Vorspannelement 32 im Allgemeinen um eine Vorspannung des Außenringelements 24, 26 auf den assoziierten Satz 28, 30 der Wälzkörper 29 zu halten, welche sandwichartig zwischen den inneren Schulterflächenabschnitt 39, 41 des einen äußeren Laufring 24, 26 und der äußeren Schulterfläche 35, 37 der entsprechenden inneren Laufring 20, 22, angeordnet sind.
In der 3 umfasst die Lagerbaugruppe 16 nur ein Vorspannelement 32 (welches aus mehreren Komponenten gebildet werden kann), das direkt auf das zweite Lager 17b wirkt und indirekt über eine Vorspannung auf das erste Lager 17a durch einen Anschlag 54A des Gehäuses 14 wirkt, wie unten beschrieben. In einer bevorzugten ”double-spring” Konstruktion weist die Lageranordnung 16 zwei Vorspannelemente 33A, 33B, die jeweils direkt auf einen separaten äußeren Laufring 24 bzw. 26, wirken, wie in den 1, 2 und 4–6 dargestellt ist.
Das heißt, ein erstes Vorspannelement 33A dient allgemein zum Vorspannen des ersten äußeren Laufring 24 in einer ersten Richtung D1 entlang der Achse. Die Vorspannung der ersten äußeren Laufring 20 hält den ersten Wälzkörpersatz 28 zwischen dem inneren Schulterflächenabschnitt 39 der ersten äußeren Laufbahn 24 und der äußeren Schulterfläche 33 des ersten inneren Lagerring 20, wodurch eine Vorspannung innerhalb des ersten Lagers 17a ausgebildet wird. Weiterhin dient das zweite Vorspannelement 33B zum Vorspannen des zweiten äußeren Laufring 26 in einer entgegengesetzten Richtung D2 im wesentlichen entlang der Achse Ac. Die Vorspannung des zweiten Außenring 22 hält den zweiten Wälzkörpersatz 30 zwischen der inneren Schulterfläche 41 des zweiten äußeren Laufring 26 und der äußeren Schulterflächenabschnitts 37 des zweiten Innen rings 22 wodurch eine Vorspannung in dem zweiten Lager 17b ausgebildet wird.
Die bevorzugten Doppelfeder-Anordnung ist die Lagerbaugruppe 16 dazu ausgebildet, auf eine Vielzahl von Belastungsbedingungen, so zu reagieren, dass eine ein wandfreie Funktion des Aktuators 10 erhalten bleibt. Wie in 4, gezeigt dehnt sich das zweite Vorspannelement 33B und das erste Vorspannelement 33A wird komprimiert, wenn eine axiale Last LA auf das Gehäuse 14 in einer ersten axialen Richtung D1 wirkt, oder an der Welle 12 in der zweiten axialen Richtung D2 angelegt wird, wobei eine Vorspannung innerhalb der ersten und zweiten Lager 17, 17b aufrechterhalten bleibt und damit ein guter Kontakt zwischen dem Wälzkörpersätze 28, 30 und den zugeordneten Lagerringpaaren 20/24 und 22/26.
Wie in 5 dargestellt, dehnt sich das erste Vorspannelement 33A und das zweite Vorspannelement 33B wird komprimiert, wenn eine axiale Last LA entweder auf das Gehäuse 14 in der zweiten axialen Richtung, oder an der Welle 12 in der ersten axialen Richtung D1 angelegt wird. Die Vorspannung bleibt erhalten, genauso der korrekten Eingriff der Lagerkomponenten.
Ferner wird wie in 6 gezeigt, das erste und zweite Vorspannelement 33A, 33B zusammengedrückt, wenn sich das Gehäuse 14 aufgrund der thermischen Belastung (durch Pfeile T) ausdehnt, wobei jeder die Anschlagflächen 74a, 74b des Gehäuses (8) in Richtung der Lager 17A, 17B verschoben werden, wobei die Lagervorspannung aufrechterhalten wird. Ferner dehnen sich das erste und zweite Vorspannelemente 33A 33B aus, wenn sich der Schaft 12 aufgrund der thermischen Belastung ausdehnt, (nicht dargestellt), da sich die Innenringe 20, 22 von den Anschlagflächen 74a, 74b weg verschieben. Die Lagervorbelastung bleibt auch unter dieser Bedingung erhalten. Somit kann die Doppel-Lageranordnung 16 auf eine Vielzahl von Belastungsbedingungen reagieren wobei ordnungsgemäße Betrieb des Antriebs beibehalten wird. Nach der vorausgehend erfolgten Beschreibung der grundlegenden Komponenten und Funktionen werden diese und andere Elemente der vorliegenden Erfindung nachfolgend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
In 7, weisen der erste und zweite Innenring 20, 22 vorzugsweise einen im Allgemeinen ringförmigen Körper 50 mit inneren und äußeren Umfangsflächen 51A, 51B, auf und eine ringförmige Schulter 52, die sich radial nach außen von der Außenfläche 51B erstreckt. Die Innenfläche 51A jedes innere Element 50 ist so bemessen, dass entweder die Welle mit ihrer Außenfläche 12a entweder in Eingriff mit einer Presspassung/”press fit” ist, somit behalten die inneren Lagerring 20 bzw. 22 eine feste Position auf der Welle 12, oder aber die Innenringe und die Welle sind mit einer Spielpassung versehen, um die axiale Verschiebung zu ermöglichen. Ferner weist jeder Körper 50 eine konkave ringförmige Oberfläche 53 auf, die sich zwischen der äußeren Fläche 51B und der Schulter 52 befindet und die äußeren Schulterflächen 35, 37 der inneren Lagerringe 20 bzw. 22 darstellt. Wie in 8 gezeigt, weisen jeder der ersten und zweiten äußeren Laufring 24, 26 vorzugsweise einen im Allgemeinen ringförmigen Körper 56 mit inneren und äußeren Umfangsflächen 57a, 57b auf, und eine ringförmige Schulter 58, die sich radial nach innen von der inneren Oberfläche 57A erstreckt. Vorzugsweise ist die Außenfläche 57B jedes äußere Element Körper 56 so bemessen ist, die Gehäusebohrung 15 mit einer Spielpassung versehen ist, so dass die äußere Laufbahn 24, 26 axial verlagerbar oder ”verschiebbar” innerhalb des Gehäuses 14 sind. Außerdem hat jeder Körpers 56 eine konkave ringförmige Oberfläche 59, die sich zwischen der Innenfläche 57 und der Schulter 58 befindet und die innere Schulterfläche 39, 41 des äußeren Laufrings 24 bzw. 26 darstellt.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 1, umfasst jedes des einen oder mehrerer Vorspannelemente 32 vorzugsweise eine Federscheibe 60, bevorzugt eine als Belleville-Tellerscheibe asugebildete Tellerfeder wie abgebildet, die Feder kann aber auch als Wellfeder oder eine andere geeignete Art von Federringen ausgebildet sein. Alternativ kann das Vorspannelement 32 wenigstens eine und vorzugsweise eine Mehrzahl von Schraubenfedern 64, welche in Umfangsrichtung um die Mittelachse AC beabstandet sind, wie in den 2–6 gezeigt umfassen. Die Feder kann auch als eine einzige, größere Schraubenfeder (nicht gezeigt) ausgebildet sein und um die Welle 12 angeordnet werden. Jedoch können das eine oder die mehreren Vorspannelemente 32 in irgendeiner anderen geeigneten Weise, wie zum Beispiel einem zusammendrückbaren elastomeren Ring gebildet werden.
Bezugnehmend auf die 1–6 und 8, weist das Gehäuse 14 vorzugsweise einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 70 mit gegenüberliegenden, ersten und zweiten axialen Enden 70a, 70b, und eine Bohrung 15, die sich mittig zwischen den beiden Enden 70, 70b befindet, auf. Vorzugsweise weist das Gehäuse 14 erste und zweite Anschläge 72A, 72B auf, die jeweils eine radiale Oberfläche 74A, 74B aufweisen und derart angeordnet sind, dass jede radiale Anschlagfläche 74A, 74B im Allgemeinen weg von der anderen Anlagefläche 74B, 74A weist und allgemein zu den axialen Enden 70a oder 70b hin weist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die die Anschläge 72A, 72B einstückig mit dem Gehäuse 14 ausgebildet, insbesondere der Gehäusekörper 70 ist vorzugsweise mit einem nach radial innen abgestuften Mittelabschnitt oder ringförmiger Schulter 76 ausgebildet. Die zentrale Schulter 76 umfasst sowohl die ersten und zweiten Anschläge 72A, 72B, wobei die beiden Anschlagflächen 74A, 74B an gegenüberliegenden axialen Enden des zentralen Schulterabschnitt 76 angeordnet sind. Alternativ können die beiden Anschläge 72A, 72B aus einem Paar von ringförmigen Schultern oder zwei separaten Komponenten (z. B. Sicherungsringe, etc.) innerhalb der Ausnehmung 15 des Gehäuses gebildet sein und in Verbindung mit dem Gehäuse 14 stehen.
In jedem Fall ist die bevorzugte Lageranordnung 16 mit zwei Vorspannelemente 33A, 33B in dem Gehäuse mit den zwei Anschlägen 72a, 72b, wie folgt angeordnet. Der erste Außenring 24 ist im Allgemeinen zwischen dem ersten Anschlag 72A und dem ersten axialen Ende 70a des Gehäuses angeordnet und ist von dem ersten Anschlag 74a beabstandet, wobei der Abstand einen ersten Zwischenraum C1 definiert. Das erste Vorspannelement 33A ist in dem ersten Zwischenraum C1 angeordnet ist und erstreckt sich allgemein axial zwischen dem ersten radialen Anschlag 74a und dem ersten äußeren Laufring 24. In einer ähnlichen, aber ”gespiegelten” Orientierung wird der zweite Außenring 26 im Allgemeinen zwischen dem zweiten Anschlag 72B und dem zweiten axialen Ende 70b des Gehäuse angeordnet und ist von der zweiten Anschlagfläche 74B beabstandet, wodurch ein zweiter Zwischenraum C2 definiert wird. Das zweite Vorspannelement 33B ist innerhalb des zweiten Zwischenraum C2 angeordnet ist und erstreckt sich im Allgemeinen zwischen der zweiten radialen Anschlagfläche 74b und dem zweiten äußeren Laufring 26. Somit ermöglichen die ersten und zweiten Zwischenräume C1, C2 eine Verschiebung des Gehäuses 14 relativ zu den Lagern 17A, 17B. Die Verschiebung erfolgt entweder durch tatsächliche Verlagerung/Verschiebung oder durch thermische Kontraktion oder Expansion, wodurch die Vorspannelemente 33A, 33B komprimiert werden oder sich ausdehnen um die Verlagerung des Gehäuses 14 auszugleichen. Vorzugsweise werden die axialen Abmessungen der beiden Freiräume C1, C2 so ausgewählt, dass eine gewünschte maximale axiale Verschiebung der Welle 12 möglich ist. Insbesondere ist hierzu der erste und zweite Innenring 20, 22 vorzugsweise an einer im Wesentlichen festen Position in Bezug auf die Welle 12 angeordnet, so dass jede axiale Verschiebung der Welle 12 eine entsprechende axiale Verschiebung der Außenringelemente 24, 26 bewirkt. Somit wird durch geeignete Dimensionierung der axialen Abmessungen der Zwischenräume C1, C2, die maximale Verschiebung der Welle 12 um einen gewünschten Betrag begrenzt.
Bezugnehmend auf 3 mit nur einem einzigen Vorspannelement 32, sind das erste und zweite äußere Laufringelement 24, 26 zwischen dem Anschlag 74A, 74B und den nahen Gehäuseenden 70a, 70b, angeordnet, wie vorausgehend beschrieben bei den Konstruktionen mit zwei Vorspannelementen. Allerdings ist nur der zweite Zwischenraum C2 vorhanden, in welchem das Vorspannelement 32 angeordnet ist, während der erste Außenring 24 im Allgemeinen gegen die erste Anschlagfläche 72A das Gehäuse angeordnet ist. Somit kann die Vorspannung auf die beiden Lager 17A, 17B durch ein einziges Vorspannelement 32 aufgebaut werden, das sowohl direkt den zweiten Außenring 26 in der zweiten axialen Richtung D2 in Richtung des zweiten Innenrings 22 vorspannt und indirekt den ersten äußeren Laufring 24 mittelbar aber die zentrale Schulter 76 des Gehäuses in der ersten Richtung D1 in Richtung des ersten inneren Laufring 20 vorspannt. Ferner ist, wie vorausgehend bei den beiden Vorspannelementen beschrieben, der zweite Zwischenraum C2 für das einzige Vorspannelement der Lageranordnung 16 vorzugsweise so bemessen, dass eine gewünschte maximale axiale Verschiebung der Welle 12 möglich ist.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 und 7, umfasst die Doppel-Lagerbaugruppe 16 ferner vorzugsweise einen Abstandshalter 80, welcher auf der Welle 12 angeordnet ist und eine radiale Fläche 82 aufweist, welche an einem äußeren Ende der ersten inneren Laufbahn 20 anliegt, und wobei die Welle 12 weiterhin eine integrale Schulter 84 mit einer radialen Oberfläche 86 aufweist, welche an einem äußeren Ende der zweiten inneren Laufbahn 22 anliegt. Vorzugsweise ist der Abstandshalter 80 axial in einer Richtung nach außen (dh weg von der Mitte der Welle 12) durch eine Klammer 81 gehalten, kann aber alternativ durch eine Mutter, einen Schlüssel oder mittels anderen geeignete Befestigungsmitteln befestigt werden. Der Abstandshalter 80 und die Schulter 84 haben die Funktion, eine axiale Verschiebung des zugehörigen inneren Lagerrings 20 bzw. 22 zu verhindern. Es wird für den Fachmann klar, dass Änderungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne von dem breiten erfinderischen Konzept abzuweichen. Es versteht sich daher, dass diese Erfindung nicht auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern, Modifikationen innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie sie allgemein in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, mit umfasst sind.

Claims

Doppel-Lageranordnung zur Lagerung einer Welle in einer Aufnahme eines Gehäuses, wobei die Welle drehbar um eine zentrale Achse ist, wobei die Lageranordnung umfasst: erste und zweite Innenringelemente auf der Welle, die entlang der Achse beabstandet montiert sind, wobei jeder innere Laufring entgegengesetzte axiale Enden und eine äußere Lauffläche mit einer radial nach außen erstreckenden Schulter an einem axialen Ende aufweist, und wobei die zwei inneren Laufringglieder so gegeneinander angeordnet sind, dass die äußeren Laufflächen der Schulterflächenabschnitte der inneren Laufringe einander zugewand sind, erste und zweite Außenringelemente, die innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie axial verschiebbar in der Aufnahme sind und gegenüber den ersten und zweiten Innenringelementen angeordnet sind, wobei jeder äußere Laufring axial gegenüberliegende Enden und eine innere Lauffläche mit einem sich nach radial innen erstreckenden Schulterabschnitt an einem axialen Ende aufweist, wobei die beiden äußeren Außenringelemente derart angeordnet sind, dass der innere Schulterflächenabschnitt des einen Lagerrings im Allgemeinen weg von dem Schulterflächenabschnitt des anderen Außenring gewandt ist; erste und zweite Sätze von Wälzkörpern, wobei der erste Satz von Wälzkörpern zwischen den ersten inneren und äußeren Laufringelementen angeordnet ist, um ein erstes Lager bereitzustellen und der zweiten Satz von Wälzkörpern zwischen den zweiten inneren und äußeren Laufringelementen angeordnet ist, um ein zweites bereitzustellen Lager und mindestens ein Vorspannelement, welches eines der ersten und zweiten äußeren Laufringelemente vorspannt, um einen des ersten und zweiten Satzes von Wälzkörpern mit dem inneren Schulterflächenabschnitt des einen äußeren Laufrings und dem äußeren Schulterflächenabschnitt des entsprechenden inneren Laufrings in Kontakt zu halten
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Vorspannelement umfasst: ein erstes Vorspannelement zum Vorspannen des ersten Außenrings in einer ersten Richtung entlang einer Achse, um die erste Gruppe von Wälzkörpern, die zwischen dem nach radial innen erstreckenden Oberflächenabschnitt des ersten äußeren Laufrings und dem nach radial außen erstreckenden Oberflächenabschnitt des ersten inneren Laufrings angeordnet ist, in Kontakt zu halten und um eine Vorspannung innerhalb des ersten Lagers zu bewirken; ein zweites Vorspannelement zum Vorspannen des zweiten Außenrings in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung entlang der Achse, um die zweite Gruppe von Wälzkörpern, die zwischen dem nach radial innen erstreckenden Oberflächenabschnitts des zweiten äußeren Laufrings und dem nach radial außen erstreckenden Oberflächenabschnitt des zweiten inneren Laufrings angeordnet ist, in Kontakt zu halten und um eine Vorspannung innerhalb des zweiten Lagers zu bewirken;
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Vorspannelement eine Federscheibe oder mindestens eine Schraubenfeder umfasst.
Lageranordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen Anschlag mit einer radialen Fläche, wobei sich das mindestens eine Vorspannelement zwischen der radialen Anschlagfläche und einem axialen Ende des einen der ersten und zweiten Außenringelemente befindet und wobei der Anschlag mit dem Gehäuse verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 4, wobei jedes der ersten und zweiten Innenringelemente mit einer im wesentlichen festen Position in Bezug auf der Welle angeordnet ist und ein Zwischenraum zwischen dem zumindest einem Anschlag und einem der einer der ersten und zweiten Außenringelementen gebildet ist, um eine axialen Verschiebung der Welle zu ermöglichen
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei: jedes der ersten und zweiten Innenringelemente einen allgemein ringförmigen Körper mit einer äußeren Umfangsfläche und einer ringförmigen Schulter umfasst, die sich nach radial außen von der äußeren Oberfläche erstreckt und eine konkave ringförmige Oberfläche aufweist, die sich zwischen der Außenfläche und den Schulter befindet und äußere Schulter Oberflächenabschnitt des einen inneren Laufrings bildet, und jeder der ersten und zweiten Außenring Elemente eine allgemein ringförmige Körper mit einer inneren Umfangsfläche eine ringförmige Schulter, die sich radial nach innen von der inneren Oberfläche erstreckt und eine konkave ringförmige Oberfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Schulter befindet und die einen Innenschulter Oberflächenabschnitt des einen äußeren Laufrings bildet.
Aktuator umfassend: eine Welle, die drehbar um eine zentrale Achse ist; ein Gehäuse mit einer Aufnahme, und eine Doppel-Lageranordnung, um die Welle innerhalb des Gehäuses zu lagern, ersten und zweiten Innenringelementen auf der Welle, die auf der Achse beabstandet montiert sind, wobei jeder innere Laufring entgegengesetzte axiale Enden und eine äußere Lauffläche mit einer radial nach außen erstreckenden Schulter aufweist und wobei die zwei inneren Laufringglieder so angeordnet sind, dass die äußeren Schulterflächenabschnitte der beiden inneren Laufringe einander zugewandt sind; erste und zweite Außenringelemente, die innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie axial verschiebbar in der Aufnahme sind und gegenüber den ersten und zweiten Innenringelementen angeordnet sind, wobei jeder äußere Laufring axial gegenüberliegende Enden und eine innere Lauffläche mit einem sich nach radial innen erstreckenden Schulterabschnitt an einem axialen Ende aufweist, wobei die beiden äußeren Außenringelemente derart angeordnet sind, dass der innere Schulterflächenabschnitt des einen Lagerrings im Allgemeinen weg von dem Schulterflächenabschnitt des anderen Außenring gewandt ist; erste und zweite Sätze von Wälzkörpern, wobei der erste Satz von Wälzkörpern zwischen den ersten inneren und äußeren Laufringelementen angeordnet ist, um ein erstes Lager bereitzustellen und der zweiten Satz von Wälzkörpern zwischen den zweiten inneren und äußeren Laufringelementen angeordnet ist, um ein zweites bereitzustellen Lager und mindestens ein Vorspannelement, welches eines der ersten und zweiten äußeren Laufringelemente vorspannt, um einen des ersten und zweiten Satzes von Wälzkörpern mit dem inneren Schulterflächenabschnitt des einen äußeren Laufrings und dem äußeren Schulterflächenabschnitt des entsprechenden inneren Laufrings in Kontakt zu halten.
Aktuator nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine Vorspannelement umfasst: ein erstes Vorspannelement zum Vorspannen des ersten Außenrings in einer ersten Richtung entlang einer Achse und in Richtung eines ersten Innenrings, um die erste Gruppe von Wälzkörpern, die zwischen dem nach radial innen erstreckenden Oberflächenabschnitt des ersten äußeren Laufrings und dem nach radial außen erstreckenden Oberflächenabschnitt des ersten inneren Laufrings angeordnet ist, in Kontakt zu halten und um eine Vorspannung innerhalb des ersten Lagers zu bewirken; ein zweites Vorspannelement zum Vorspannen des zweiten Außenrings in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung entlang der Achse und in Richtung ein zweiten Innenrings, um die zweite Gruppe von Wälzkörpern, die zwischen dem nach radial innen erstreckenden Oberflächenabschnitts des Zweiten äußeren Laufrings und dem nach radial außen erstreckenden Oberflächenabschnitt des zweiten inneren Laufrings angeordnet ist, in Kontakt zu halten und um eine Vorspannung innerhalb des zweiten Lagers zu bewirken.
Aktuator nach Anspruch 8, wobei: das Gehäuse gegenüberliegende erste und zweite axiale Enden und erste und zweite Anschläge aufweist, die jeweils eine radiale Fläche aufweisen und derart angeordnet sind, dass jede radiale Anschlagfläche im Allgemeinen weg von der anderen Anlagefläche weist und zu einem axialen Ende hin weist; der erste äußere Laufring zwischen dem ersten Anschlag und dem ersten axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist und dem ersten Anschlag beabstandet ist, um einen ersten Zwischenraum zu definieren; der zweite äußere Laufring zwischen dem zweiten Anschlag und dem zweiten axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist und von der zweiten Anschlagfläche beabstandet ist, um einen zweiten Zwischenraum zu definieren; das erste Vorspannelement in dem ersten Zwischenraum angeordnet ist und sich im Allgemeinen zwischen der ersten radialen Anschlagfläche und dem ersten äußeren Laufring und das zweite Vorspannelement innerhalb der zweiten Zwischenraum angeordnet ist und sich zwischen der zweiten radialen Anschlagfläche und dem zweiten äußeren Laufring erstreckt.
Aktuator nach Anspruch 9, wobei: sich das erste Vorspannelement ausdehnt und das zweite Vorspannelement komprimiert, wenn eine axiale Last auf das Gehäuse in einer ersten Richtung entlang der Achse aufgebracht wird oder in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung entlang der Achse auf die Welle aufgebracht wird, wobei die Vorspannung in dem ersten und zweiten Lager gehalten wird; sich das zweite Vorspannelement ausdehnt und das erste Vorspannelement komprimiert, wenn eine axiale Last auf das Gehäuse in der zweiten axialen Richtung aufgebracht wird oder auf die Welle in der ersten axialen Richtung aufgebracht wird, wobei die Vorspannung in dem ersten und zweiten Lager gehalten wird; das erste und zweite Vorspannelemente komprimiert werden, wenn sich das Gehäuse thermisch ausdehnt, wobei die Vorspannung in dem ersten und zweiten Lager gehalten wird, und das erste und zweite Vorspannelemente sich ausdehnen, wenn sich die Welle sich thermisch ausdehnt, wobei die Vorspannung in dem ersten und zweiten Lager gehalten wird.
Aktuator nach Anspruch 9, wobei das erste und zweite Innenringelement mit einer im wesentlichen festen Position in Bezug auf der Welle angeordnet ist und der ersten und zweiten Zwischenräume so bemessen ist, um eine gewünschte maximale axiale Verschiebung der Welle zu ermöglichen.
Aktuator nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine Vorspannelement als Federscheibe oder als Spiralfeder ausgebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 7, ferner umfassend mindestens einen Anschlag mit einer radialen Fläche, wobei das mindestens eine Vorspannelement zwischen der radialen Anschlagfläche und dem einen axialen Ende des einen der ersten und zweiten Außenringelemente angeordnet ist
Aktuator nach Anspruch 13, wobei der Anschlag mit dem Gehäuse gekoppelt ist oder integral mit dem Gehäuse ausgebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 13, wobei das erste und zweite Innenringelement im wesentlichen an einer festen Position auf der Welle angeordnet ist und wobei ein Zwischenraum zwischen zumindest einem Anschlag und einem der ersten und der zweite Außenringelemente, wobei der Zwischenraum so bemessen ist, dass eine gewünschte maximale axiale Verschiebung der Welle ermöglicht wird.
Aktuator nach Anspruch 7, wobei: jedes der ersten und zweiten Innenringelemente einen allgemein ringförmigen Körper mit einer äußeren Umfangsfläche und einer ringförmigen Schulter umfasst, die sich nach radial außen von der äußeren Oberfläche erstreckt und eine konkave ringförmige Oberfläche aufweist, die sich zwischen der Außenfläche und der Schulter befindet und äußere Schulter Oberflächenabschnitt des einen inneren Laufrings bildet, und jeder der ersten und zweiten Außenring Elemente eine allgemein ringförmige Körper mit einer inneren Umfangsfläche eine ringförmige Schulter, die sich radial nach innen von der inneren Oberfläche erstreckt und eine konkave ringförmige Oberfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Schulter befindet und die einen Innenschulter Oberflächenabschnitt des einen äußeren Laufrings bildet.
Aktuator nach Anspruch 16, wobei die Welle so konfiguriert ist, eine Röntgen-Anode anzukoppeln, so dass bei Drehung der Welle die Anode um die Mittelachse dreht.