DE19546583A1 - Stangenendlager für Luftfahrzeuge - Google Patents
Stangenendlager für LuftfahrzeugeInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Stangenendlager zur Verwendung insbesondere bei Luftfahr
zeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues Stangenendlager, das Rollelement-
Laufbahnen aufweist, die eine gehärtete Laufbahnoberfläche und einen gehärteten Bereich
unterhalb der Oberfläche der Laufbahn haben, sowie ein Verfahren zum Herstellen des
Stangenendlagers.
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.
Aus dem Vorstehenden ergeben sich Beschränkungen, die bei bekannten Vorrichtungen und
Verfahren bestehen. Es ist daher offensichtlich, daß es vorteilhaft wäre, eine Alternative zu
schaffen, mit der eine oder mehrere der genannten Beschränkungen überwunden werden
können. Demgemäß wird erfindungsgemäß eine geeignete Alternative mit den im folgenden
beschriebenen Merkmalen geschaffen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Oberfläche der
Lagerlaufbahn und ein Bereich unterhalb der Oberfläche des äußeren Rings mit einer hohen
Härte gegenüber Rollberührung versehen werden, während der Rest des Rings und sein
einstückiger Schaft weich und verformbar gehalten werden, um einem Brechen zu wider
stehen. Das erfindungsgemäße Lager ist in Anspruch 1 gekennzeichnet.
In dem Verfahren zur Herstellung des äußeren Rings und des Schafts wird der gering kohlen
stoffhaltige martensitische rostfreie Stahl an der inneren Oberfläche des äußeren Rings
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.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht, wobei Teile weggebrochen sind, um Einzelheiten der
Konstruktion zu zeigen, und veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Stangen
endlagers gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die den äußeren Ring und den ein
stückigen Schaft des Stangenendlagers von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist eine bruchstücksweise Ansicht des äußeren Rings und des einstückigen Schafts
gemäß Fig. 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 mehre
ren Reihen von Rollkörpern verwendet werden. Die Rollkörper können, wie dargestellt,
Kugeln sein, oder es können Rollen von zylindrischer oder anderer Gestalt sein. Der ein
stückige Schaft kann massiv oder innen aufgebohrt und mit Gewinde versehen sein, wie
dargestellt.
Wie in den Fig. 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 Legierun
gen mit bis zu 18 Gewichtsprozent Chrom können auch verwendet werden. Die innere
Oberfläche 24 (Fig. 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 Legierun
gen mit weniger als etwa 10 Gewichtsprozent Chrom nicht eine ausreichende Widerstands
fähigkeit 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, beispiels
weise 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 Laufbahnen
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) um seine äußere Oberfläche herum hat;
- - einem stationären äußeren Ring (16), der wenigstens eine Laufbahn (24) für die Rollkörper um seine innere Oberfläche herum hat, wobei die innere Oberfläche einen größeren Durchmesser als die äußere Oberfläche des dreh baren inneren Rings (10) hat;
- - wobei der stationäre äußere Ring (16) einen damit einstückigen Schaft (22) aufweist;
- - einer Vielzahl von Rollkörpern (18, 20), die in dem Ringraum angeordnet sind, der die inneren und äußeren Ringe (10, 16) voneinander trennt und die in Rollberührung mit den Laufbahnen (12, 14 bzw. 24) des inneren Rings (10) und des äußeren Rings (16) stehen;
- - wobei der äußere Ring (16) und der einstückige Schaft (22) aus einem ge ring kohlenstoffhaltigen martensitischen rostfreien Stahl hergestellt sind und wobei die Laufbahn (24) des stationären äußeren Rings (16) eine Oberflä che und einen Bereich (26) unter der Oberfläche hat, die durch einen Ni triervorgang gehärtet sind, so daß das Stangenendlager einen äußeren Ring (16) mit einer Laufbahn (24) mit einer hohen Rollberührungshärte hat, wäh rend 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 gering kohlenstoffhaltige mar
tensitische rostfreie Stahl etwa 0, 1 bis 0,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff und
etwa 10 bis 18 Gewichtsprozent Chrom aufweist.
3. Stangenendlager nach Anspruch 1, bei dem der Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Ge
wichtsprozent Kohlenstoff und etwa 10 bis 12 Gewichtsprozent Chrom auf
weist.
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 gering kohlenstoffhaltigen martensitischen rostfreien Stahl; und
- - selektives Härten der geeigneten Teile der inneren Oberfläche (24) des äu ßeren Rings (16), um wenigstens eine gehärtete Laufbahn für Rollkörper zu schaffen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtspro
zent Kohlenstoff und etwa 10 bis 18 Gewichtsprozent Chrom aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Stahl etwa 0,1 bis 0,3 Gewichtspro
zent Kohlenstoff und etwa 10 bis 12 Gewichtsprozent Chrom aufweist.
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