DE10305608B4

DE10305608B4 - Rollenhalterungsanordnung für Axiallager

Info

Publication number: DE10305608B4
Application number: DE10305608.4A
Authority: DE
Inventors: Joseph F. Kenney jr.
Original assignee: Koyo Bearings North America LLC
Current assignee: JTEKT Bearings North America LLC
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: DE10305608A1; JP2003239989A; US20030161564A1; US6619850B1

Abstract

Rollenhalterungsanordnung (10) für ein axiales Drucklager (100) mit – einer ersten ringförmigen Halterungsplatte (50), – wenigstens einer rechteckigen ersten Rollentasche (56), die sich durch die erste ringförmige Platte (50) hindurch erstreckt und durch einander gegenüberliegende erste Seitenkanten (55) und eine erste radial innere Kante (57) und eine dieser gegenüberliegende erste radial äußere Kante (58) gebildet ist, – einer zweiten ringförmigen Halterungsplatte (60), – wenigstens einer rechteckigen zweiten Rollentasche (66), die sich durch die zweite ringförmige Platte (60) hindurch erstreckt und durch einander gegenüberliegende zweite Seitenkanten (65) und eine zweite radial innere Kante (67) und eine dieser gegenüberliegende zweite radial äußere Kante (68) gebildet ist, – wenigstens einem Wälzkörper-Element (Rolle 40), – wobei die ersten und zweiten ringförmigen Halterungsplatten (50, 60) miteinander derart verbunden sind, dass die wenigstens eine erste Rollentasche (56) in Umfangsrichtung im Wesentlichen axial zu der wenigstens einen zweiten Rollentasche (66) ausgerichtet ist, wobei die innere Kante (57) der ersten Rollentasche (56) radial um eine Entfernung Y gegenüber der entsprechenden inneren Kante (67) der zweiten Rollentasche (66) versetzt ist und die äußere Kante (58) der ersten Rollentasche (56) radial um eine Entfernung X gegenüber der entsprechenden äußeren Kante (68) der zweiten Rollentasche (66) versetzt ist, so dass wenigstens ein Rollenhalterungsbereich (70) zur Aufnahme und Halterung der wenigstens einen Rolle (40) gebildet ist, wobei der Rollenhalterungsbereich (70) durch die ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seitenkanten (55, 65) und die erste radial innere Kante (57) und die zweite radial äußere Kante (68) definiert ist, und wobei der radiale Abstand der ersten radial inneren Kante (57) und der zweiten radial äußeren Kante (68) durchgehend geringer ist, als der radiale Abstand der ersten radial äußeren Kante (58) und der zweiten radial inneren Kante (67), ...

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf axiale Drucklager und insbesondere auf eine Wälzkörper- oder Rollenanordnung für Axiallager, die einen Strömungsweg für ein Schmiermittel durch das Lager hindurch zu anderen Komponenten einer rotierenden Maschine bietet.
Es gibt zwei grundsätzliche Kategorien von Rollenhalterungen oder Käfigen für Lager, nämlich aus zwei Teilen zusammengefügte Halterungen und aus einem Teil gebildete, die Rollen einhüllende Halterungen oder Käfige. Die letztere ist ein einziger ringförmiger Ring, der eine Vielzahl von Rollentaschen zum Halten der Lagerrollen hat. Typischerweise erstrecken sich die Seiten der Taschen nach außen in Finger, die die Rollen umgeben und halten. Bei vielen einstückigen Ausbildungen ist es schwierig, eine ausreichende Rollenkontaktoberfläche oder Rollenumgebung sicherzustellen, und der einstückige Käfig oder Halter erfordert gewöhnlich eine spezielle Wärmebehandlung.
Eine zweiteilige Halterung besteht im Allgemeinen aus zwei Halterungs- oder Käfighälften, wobei jede Hälfte eine Vielzahl von Rollentaschen aufweist. Die Halterungshälften sind zueinander ausgerichtet, wobei die Taschen miteinander fluchten, und dann werden die beiden Halterungshälften mechanisch verbunden. Diese zweiteiligen Halterungen bieten eine recht gute Umhüllung für die Rollen und entsprechen der Rollenform.
Ein zweiteiliger Axiallagerkäfig ist beispielsweise aus der DE 199 23 565 A1 bekannt.
Ein Nachteil sowohl der einteiligen wie auch der zweiteiligen Halterungen ist die Notwendigkeit, dass ein Schmiermittel einen beträchtlichen Strömungswiderstand überwinden muss, um durch das Lager zu fließen. Der Widerstand wird zum Teil verursacht durch die engen Räume zwischen den Rollen oder Wälzelementen und den Taschen an den Halterungen. Der Widerstand ist bei zweiteiligen Halterungen vergrößert, da dort zwei Sätze von Taschen vorhanden sind, durch die das Schmiermittel hindurchfließen muss, um durch das Lager hindurchzugehen.
Aus dem Vorstehenden ergeben sich Nachteile, die bei bestehenden Axialrollenlagern auftreten, die in rotierenden Maschinen verwendet werden sollen. Aufgabe ist es daher, eine Alternative zu finden, die eine oder mehrere der oben beschriebenen Beschränkungen überwindet.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und wird im Folgenden als ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im Einzelnen beschrieben.
1 ist eine schematische Schnittansicht, die das erfindungsgemäße Axialrollenlager in einer rotierenden Maschine zeigt;
2 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Rollenhalterung;
3 ist eine Ansicht der Rollenhalterung von 2 von der entgegengesetzten Seite her gesehen;
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht durch die Rollenhalterung längs der Linie 4-4 von 2;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht durch die Rollenhalterung längs der Linie 5-5 von 2, wobei die Rolle weggelassen ist.
Wenn in der folgenden Beschreibung beispielsweise die Begriffe oben, unten, rechts, links, vorn oder hinten verwendet werden, geschieht dies nur zur Vereinfachung der Beschreibung und dient nicht zur Beschränkung der Erfindung.
Gemäß 1 besteht eine Axiallageranordnung 100 allgemein aus einer ringförmigen außeren Laufbahn 20 mit einem flachen, sich radial erstreckenden Glied und einer zylindrischen äußeren Wand, einer ringförmigen inneren Laufbahn 30 mit einem flachen, sich radial erstreckenden Glied und einer zylindrischen inneren Wand sowie einer ringförmigen Rollenhalterungsanordnung 10, die zylindrische Wälzkörper oder Rollen 40 aufweist. Die Rollenhalterungsanordnung 10 hat eine Vielzahl von zueinander ausgerichteten, rechteckigen, oberen und unteren Rollentaschen 56, 66. Die Größe und Anzahl der Taschen 56, 66 und der Rollen 40 entspricht der Größe und Lasttragekapazität des Lagers 100. Die Rollendurchmesser sind ausreichend, um die innere Laufbahn 30 und die äußere Laufbahn 20 während des Betriebs von der Rollenhalterungsanordnung 10 fernzuhalten. Der Abstand oder Freiraum zwischen den Laufbahnen und der Halterungsanordnung 10 ist ausreichend, um den Durchgang eines dünnen Films von Schmiermittel über die und durch die Halterungsanordnung 10 zu gestatten, um eine Schmierung für die Rollen 40 und die Laufbahnen 20, 30 zu bieten und Reibungswärme von der Anordnung abzuführen.
1 zeigt einen Längsschnitt, der durch eine Rollentasche eines Axialrollenlagers 100 gelegt ist, das in einer rotierenden Maschine eingebaut ist. Das Lager stützt mit seiner inneren Laufbahn 30 ein rotierendes Glied R ab und ruht mit seiner äußeren Laufbahn 20 an einem stationären Glied S der Maschine. Die Rolle 40 stützt die äußere Laufbahn 20 gegenüber der inneren Laufbahn 30 mit ausreichendem Freiraum für die Rollenhalterungsanordnung 10 ab, die durch einen Film von Schmiermittel zwischen der Halterung und den Laufbahnen abgestützt ist und diesen Schmiermittelfilm selbst abstützt, damit die Halterung gegenüber den beiden Laufbahnen frei ist. Eine Schmiermittelströmung L verläuft nach unten zwischen der inneren Wand der inneren Laufbahn 30 und der inneren Oberfläche der Rollenhalterungsanordnung 10, axial durch einen oberen Spalt 59 der Rollentasche, um die Rolle 40 herum, durch einen unteren Spalt 69 der Rollentasche und nach unten zwischen der äußeren Oberfläche der Halterungsanordnung 10 und der inneren Wand der äußeren Laufbahn 20.
Das rotierende Glied R, das stationäre Glied S und die Laufbahnen 20, 30 sind hier nur zur Illustration gezeigt. Andere Anordnungen von Laufbahnen können mit der erfindungsgemäßen Halterungsanordnung 10 verwendet werden, und das Axiallager kann bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.
Wie die 2 bis 4 zeigen, weist die Halterungsanordnung 10 allgemein ein Paar einander gegenüberliegender Halterungsplatten 50 und 60 und eine Vielzahl von Wälzelementen oder Rollen 40 auf. Die Halterungsplatte 50 hat eine ringförmige Platte 52 mit einem radial inneren Kragen 54a und einem radial äußeren Kragen 54b, wobei jeder Kragen 54a, 54b sich im wesentlichen senkrecht zu der ringförmigen Platte 52 erstreckt. In der ringförmigen Platte 52 ist in Umfangsrichtung eine Reihe von Taschen 56 ausgebildet. Jede Tasche 56 hat eine rechteckige Gestalt, die durch einander gegenüberliegende Seitenkanten 55 und eine radial innere Kante 57 sowie eine dieser gegenüberliegende radial äußere Kante 58 begrenzt ist. Die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 55 sind um eine Entfernung voneinander beabstandet, die geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der entsprechenden Rollen 40, und die einander gegenüberliegenden inneren und äußeren Kanten 57 und 58 sind um eine Entfernung voneinander beabstandet, die größer ist als die Länge der entsprechenden Rollen 40.
Die Halterungsplatte 60 weist eine ringförmige Platte 62 mit einem radial inneren Kragen 64a und einem radial äußeren Kragen 64b auf, wobei sich jeder Kragen 64a, 64b im wesentlichen senkrecht zu der ringförmigen Platte 62 erstreckt. In der ringförmigen Platte 62 ist in Umfangsrichtung eine Reihe von Taschen 66 ausgebildet. Jede Tasche 66 hat eine rechteckige Gestalt, die durch einander gegenüberliegende Seitenkanten 65 und eine radial innere Kante 67 und eine dieser gegenüberliegende radial äußere Kante 68 begrenzt ist. Die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 65 sind voneinander unter einer Entfernung beabstandet, die geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der entsprechenden Rollen 40, und die einander gegenüberliegenden inneren und äußeren Kanten 67 und 68 sind unter einer Entfernung voneinander beabstandet, die größer ist als die Länge der entsprechenden Rollen 40.
Die Halterungsplatten 50 und 60 sind mit ihren entsprechenden Kragen 54a, 54b, und 64a, 64b aufeinander zu gerichtet zusammengefügt, um eine Vielzahl von Rollenhalterungsbereichen 70 zu bilden, wie unten erläutert wird. Die Rollen 40 sind in den Rollenhalterungsbereichen 70 angeordnet, und die zusammengefügten Platten sind zum Beispiel durch Nieten, Schweißen, Ausrunden oder Ausbauchen oder durch Zusammendrücken miteinander verbunden, um eine einheitliche Rollenhalterungsanordnung 10 zu bilden. Um die Halterungsbereiche 70 zu definieren, sind die Halterungsplatten 50 und 60 in Umfangsrichtung so ausgerichtet, dass die Taschen 56 der Platte 50 mit den Taschen 66 der Platte 60 axial fluchten, das heißt die Seitenkanten 55 einer Tasche 56 sind axial im wesentlichen ausgerichtet zu den Seitenkanten 65 einer entsprechenden Tasche 66. In der radialen Richtung sind die inneren Kanten 57 und 67 radial gegeneinander versetzt, wie auch die äußeren Kanten 58 und 68.
Wie die 2 und 5 zeigen, ist die äußere Kante 58 gegenüber der Kante 68 um eine Entfernung X nach außen beabstandet, und die innere Kante 57 ist gegenüber der Kante 67 nach außen durch eine Entfernung Y beabstandet. Somit ist der Rollenhalterungsbereich 70 zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenkanten 55 und 65 und den beiden am meisten zentral hierzu liegenden Kanten gebildet, nämlich zwischen der Kante 57 der Tasche 56 und der Kante 68 der Tasche 66. Die Seitenkanten 55 und 65 überlappen die Kanten einer eingesetzten Rolle 40, um die Rolle 40 zwischen den Halterungsplatten 50 und 60 zu halten und eine umfangsmäßige Bewegung oder radiales Kippen der Rolle 40 zu verhindern. Die einander radial gegenüberliegenden Kanten 57 und 68 sind um eine Entfernung RAL voneinander beabstandet, die etwa gleich der Länge der Rolle 40 ist, um die radiale Position der Rolle 40 zu definieren und eine radiale Bewegung derselben zu verhindern. Die Entfernung RAL der radialen Kanten 57 und 68 kann geringfügig größer sein als die Rollenlänge, um einen kleinen Toleranzfreiraum zu bieten. Das heißt die Länge RAL des Halterungsbereichs ist gleich der Rollenlänge plus einem kleinen Toleranzabstand.
Jede Tasche 56, 66 hat zwischen den radialen Kanten 57, 58 und 67, 68 eine Länge, die größer ist als die Länge RAL der Halterungsbereiche. Als Ergebnis bildet jede Tasche 56, 66 einen Spalt 59, 69 für einen Fluiddurchgang zwischen der Rolle 40 und der entsprechenden, durch die Rolle nicht berührten radialen Kante 58 bzw. 67. Jeder Fluiddurchgangsspalt 59, 69 hat eine radiale Länge gleich der entsprechenden radialen Kantenversetzung X, Y plus einem Teil des kleinen Toleranzabstandes. Das heißt der Fluiddurchgangsspalt 59 hat eine radiale Länge gleich der Versetzungslänge X plus einem ersten Teil des kleinen Toleranzabstandes, und der Fluiddurchgangsspalt 69 hat eine radiale Länge gleich der Versetzungslänge Y plus dem Rest des kleinen Toleranzabstandes. Die Längen der Fluiddurchgangsspalte 59 und 69 können gleich sein, aber sie müssen nicht gleich sein. Wie in 4 ersichtlich ist, liegen die Fluiddurchgangsspalte 59 und 69 an entgegengesetzten Enden der Rolle 40, wodurch sie eine Fluidströmung durch die Halterungsanordnung 10 hindurch, das heißt über die Rolle 40 hinweg, ermöglichen.

Claims

Rollenhalterungsanordnung (10) für ein axiales Drucklager (100) mit – einer ersten ringförmigen Halterungsplatte (50), – wenigstens einer rechteckigen ersten Rollentasche (56), die sich durch die erste ringförmige Platte (50) hindurch erstreckt und durch einander gegenüberliegende erste Seitenkanten (55) und eine erste radial innere Kante (57) und eine dieser gegenüberliegende erste radial äußere Kante (58) gebildet ist, – einer zweiten ringförmigen Halterungsplatte (60), – wenigstens einer rechteckigen zweiten Rollentasche (66), die sich durch die zweite ringförmige Platte (60) hindurch erstreckt und durch einander gegenüberliegende zweite Seitenkanten (65) und eine zweite radial innere Kante (67) und eine dieser gegenüberliegende zweite radial äußere Kante (68) gebildet ist, – wenigstens einem Wälzkörper-Element (Rolle 40), – wobei die ersten und zweiten ringförmigen Halterungsplatten (50, 60) miteinander derart verbunden sind, dass die wenigstens eine erste Rollentasche (56) in Umfangsrichtung im Wesentlichen axial zu der wenigstens einen zweiten Rollentasche (66) ausgerichtet ist, wobei die innere Kante (57) der ersten Rollentasche (56) radial um eine Entfernung Y gegenüber der entsprechenden inneren Kante (67) der zweiten Rollentasche (66) versetzt ist und die äußere Kante (58) der ersten Rollentasche (56) radial um eine Entfernung X gegenüber der entsprechenden äußeren Kante (68) der zweiten Rollentasche (66) versetzt ist, so dass wenigstens ein Rollenhalterungsbereich (70) zur Aufnahme und Halterung der wenigstens einen Rolle (40) gebildet ist, wobei der Rollenhalterungsbereich (70) durch die ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seitenkanten (55, 65) und die erste radial innere Kante (57) und die zweite radial äußere Kante (68) definiert ist, und wobei der radiale Abstand der ersten radial inneren Kante (57) und der zweiten radial äußeren Kante (68) durchgehend geringer ist, als der radiale Abstand der ersten radial äußeren Kante (58) und der zweiten radial inneren Kante (67), – wobei die erste Tasche (56) einen ersten Fluiddurchgangsspalt (59) durch die erste ringförmige Platte (50) zwischen der Rolle (40) und der ersten äußeren Kante (58) bildet und die zweite Tasche (66) einen zweiten Fluiddurchgangsspalt (69) durch die zweite ringförmige Platte (60) zwischen der Rolle (40) und der zweiten inneren Kante (67) bildet.
Rollenhalterungsanordnung (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ersten Rollentaschen (56) und eine Vielzahl von zweiten Rollentaschen (66) sowie eine Vielzahl entsprechender Rollen (40), wobei diese Rollentaschen in Umfangsrichtung so ausgerichtet sind, dass sie axial miteinander fluchten und eine Vielzahl von Rollenhalterungsbereichen (70) bilden.
Rollenhalterungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei X und Y gleich sind.
Rollenhalterungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei X und Y ungleich sind.
Rollenhalterungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Rolle (40) eine vorgegebene radiale Länge hat und jeder Rollenhalterungsbereich (70) eine radiale Länge zwischen der ersten radial inneren Kante (57) und der zweiten radial äußeren Kante (68) hat, die gleich der radialen Rollenlänge plus einem Toleranzabstand ist.
Rollenhalterungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Fluiddurchgangsspalt (59) eine radiale Länge hat, die gleich X plus einem Teil des Toleranzabstandes ist, und wobei der zweite Fluiddurchgangsspalt (69) eine radiale Länge hat, die gleich Y plus dem Rest des Toleranzabstandes ist.