DE102005048869A1 - Radial tapered roller bearing e.g. for rotor bearing in wind power plant, has clamping ring which is guided axially through annular grooves machined in larger front sides of tapered rollers - Google Patents

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Abstract

The radial tapered roller bearing has bearing rings and tracks (7,8) of both bearing rings (2,3) are formed without axially external guiding boards and the axial support of the tapered roller (4) takes place by a special clamping ring (11) enclosing the larger front sides of all tapered roller. The clamping ring is guided axially through annular grooves (12) machined in the larger front sides of the tapered rollers.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft ein Radial-Kegelrollenlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welches in paarweiser Anordnung insbesondere vorteilhaft zur Lagerung des Rotors einer Windkraftanlage einsetzbar ist.The The invention relates to a radial tapered roller bearing according to the preamble Features of claim 1, which in paired arrangement particularly advantageous for the storage of the rotor of a wind turbine can be used.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Dem Fachmann in der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass Radial-Kegelrollenlager zur rotatorischen Übertragung von Radiallasten sowie zur Abstützung von durch Wellenbiegung bedingten axialen Kippmomenten dienen und deshalb neben vielen anderen Anwendungen auch zur Lagerung des Rotors einer Windkraftanlage besonders geeignet sind. Die gebräuchlichsten Radial-Kegelrollenlager bestehen dabei im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen angeordneter Kegelrollen, deren Längsachsen zur Lagerlängsachse in einem Lagerwinkel kleiner/gleich 45° angeordnet sind. Die einander zugewandten und axial einseitig nach außen divergierenden Innenflächen der Lagerringe bilden dabei kreisringförmige Laufbahnen für die Kegelrollen, die durch einen Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden und mit ihren größeren Stirnflächen gegen zumindest einen axial außen liegenden Führungsbord an zumindest einem der Lagerringe abgestützt sind.the Specialist in rolling bearing technology It is well known that radial tapered roller bearings for rotary transmission of radial loads as well as for support Serve caused by shaft bending axial tilting moments and Therefore, among many other applications for the storage of the rotor a wind turbine are particularly suitable. The most common Radial tapered roller bearings consist essentially of an outer bearing ring and an inner Bearing ring and arranged from a number between the bearing rings Tapered rollers whose longitudinal axes to the bearing axis are arranged at a bearing angle less than or equal to 45 °. The each other facing and axially on one side outwardly diverging inner surfaces of the Bearing rings form annular raceways for the tapered rollers, through a storage cage in the circumferential direction at regular intervals to each other be held and with their larger faces against at least one axially outside lying guide board are supported on at least one of the bearing rings.

Nachteilig bei diesen bekannten Radial-Kegelrollenlagern ist es jedoch, dass sich aufgrund des Gleitkontaktes der Kegelrollen an dem Führungsbord des einen Lagerrings sowie bedingt durch die aus den wirkenden Flieh- und Axialkräften resultierenden Anpresskräfte zwischen dem Führungsbord und den großen Stirnseiten der umlaufenden Kegelrollen relativ hohe Reibkräfte ergeben, die beispielsweise bei der Rotorlagerung in Windkraftanlagen zu nicht unerheblichen Leistungsverlusten bei der Energieerzeugung führen und deren verbrauchte Reibungsenergie als Wärmeenergie den Schmierstoff und das gesamte Lager aufheizt. Die Wärme im Schmierstoff bewirkt wiederum eine geringere Viskosität des Schmierstoffs und verschlechtert zudem dessen chemische Stabilität, mit der Folge, dass die Funktionsflächen im Kegelrollenlager nur noch mit einer geringen Schmierfilmdicke voneinander getrennt werden und das Kegelrollenlager einer steigenden Wärmebeanspruchung unterliegt, durch die dessen Leistungsfähigkeit und Lebensdauer stark eingeschränkt wird. Bei weiter steigender Belastung wird der tragende Schmierfilm dann nur noch unzureichend aufgebaut, so dass die Reibung zwischen den Kegelrollenstirnflächen und dem Führungsbord immer höher wird, bis die entstehende Reibungswärme nicht mehr abgeführt werden kann und der Schmierfilm schließlich aufreißt. Dadurch reiben die großen Stirnflächen der Kegelrollen in direktem metallischem Kontakt auf der Führungsbordfläche mit der Folge, dass der Schmierstoff verbrennt und das Lager sich letztlich „festfrisst".adversely in these known radial tapered roller bearings, it is, however, that due to the sliding contact of the tapered rollers on the guide board of the a bearing ring and due to the centrifugal forces acting and axial forces resulting contact forces between the guide board and the big one Front sides of the revolving tapered rollers give relatively high frictional forces, For example, in the rotor bearings in wind turbines not insignificant power losses in energy production to lead and their consumed friction energy as heat energy the lubricant and the whole camp heats up. The heat in the lubricant in turn causes a lower viscosity of the lubricant and also deteriorates its chemical stability, with the Follow that functional surfaces in tapered roller bearings only with a small lubricant film thickness separated from each other and the tapered roller bearing of a rising thermal stress is subject to strong by its performance and durability limited becomes. If the load continues to rise, the lubricating film becomes lubricating then only insufficiently built up, so that the friction between the tapered roller end faces and the guide board higher and higher is until the resulting frictional heat can not be dissipated can and the film eventually rips open. Thereby rub the big ones faces the tapered rollers in direct metallic contact on the Führungsbordfläche with As a result, the lubricant burns and the bearing eventually "gnaws".

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde es deshalb durch die WO 00/40869 unter anderem vorgeschlagen, sowohl den äußeren als auch den inneren Lagerring eines einreihigen Radial-Kegelrollenlagers ohne axial äußere Führungsborde auszubilden und die axiale Abstützung der tragenden Kegelrollen durch eine weitere Reihe Sekundärkegelrollen zu realisieren, die den großen Stirnseiten der tragenden Kegelrollen axial gegenüber angeordnet ist. Der innere Lagerring ist deshalb mit einer zweiten Laufbahn ausgebildet, die sich von der ersten Laufbahn der tragenden Kegelrollen im entgegengesetzten Winkel wegerstreckt, während der äußere Lagerring eine sich über die zweite Laufbahn am inneren Lagerring erstreckende Axialverlängerung aufweist, an deren Innenseite ein zu der zweiten Laufbahn gerichteter Radialring befestigt ist. Die Innenseite dieses Radialrings ist dabei als nach innen von der zweiten Laufbahn des inneren Lagerrings divergierende äußere Laufbahn ausgebildet, so dass zwischen diesen Laufbahnen eine Reihe Sekundärkegelrollen abrollen kann, welche die tragenden Kegelrollen des Lagers in axialer Richtung abstützt und zugleich selbst von den tragenden Kegelrollen axial abgestützt wird. Zu diesem Zweck ist an die größere Stirnseite jeder Sekundärkegelrolle jeweils ein Kegelstumpf angeformt, der mit seiner Mantelfläche in Linienkontakt mit der großen Stirnseite der gegenüberliegenden tragenden Kegelrolle steht und im Lagerbetrieb an dieser abrollt.to Avoiding these disadvantages has therefore been made possible by WO 00/40869 suggested, inter alia, both the outer and the inner Bearing ring of a single-row radial tapered roller bearing without axially outer guide rims form and the axial support the bearing tapered rollers through another series of secondary cone rollers to realize the big one End faces of the bearing tapered rollers arranged axially opposite is. The inner bearing ring is therefore with a second career formed, extending from the first track of the bearing tapered rollers extends at an opposite angle, while the outer bearing ring extends over the second raceway on the inner bearing ring extending axial extension has, on the inside of a directed to the second career Radial ring is attached. The inside of this radial ring is as inward from the second raceway of the inner race divergent outer career formed so that between these races a series of secondary cone rollers can roll, which the bearing tapered rollers of the bearing in axial Direction supported and at the same time axially supported even by the supporting tapered rollers. To this purpose is to the larger front page each secondary cone roller each formed a truncated cone, with its lateral surface in line contact with the big one Front side of the opposite carrying tapered roller and rolls in storage operation at this.

Bei dieser bekannten Lösung des Standes der Technik ist zwar die Problematik des durch Reibungsenergie entstehenden Aufheizen des Schmierstoffs und des gesamten Lagers im Wesentlichen gelöst, sie hat jedoch den Nachteil, dass dazu ein enormer zusätzlicher Material- und Fertigungsaufwand notwendig ist, da diese einen kompletten Satz zusätzlicher Kegelrollen sowie zwei zusätzliche Laufbahnen für diese Sekundärkegelrollen erfordert. Ein solcher Material- und Fertigungsaufwand verursacht jedoch in aller Regel hohe Herstellungskosten, so dass sich eine derartige Lösung als unwirtschaftlich erwiesen hat.at this known solution Although the prior art is the problem of by friction energy resulting heating of the lubricant and the entire camp essentially solved, However, it has the disadvantage that this is an enormous additional Material and manufacturing costs is necessary, as this is a complete Set of additional Tapered rollers and two additional Raceways for these secondary cone rollers requires. However, such material and manufacturing costs caused usually high production costs, so that such solution has proved uneconomical.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radial-Kegelrollenlager, insbesondere zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen, zu konzipieren, bei dem die aus einem reibungsbehafteten Gleitkontakt zwischen den Kegelrollen und der axialen Abstützung resultierende Reibungswärme vermieden wird und bei dem die axiale Abstützung der Kegelrollen mit einfachen und kostengünstigen Mitteln erfolgt.Based on the disadvantages presented The solutions of the known prior art, the invention is therefore based on the object to design a radial tapered roller bearing, in particular for rotor bearings in wind turbines, in which the frictional heat resulting from a frictional sliding contact between the tapered rollers and the axial support is avoided and at the axial support of the tapered rollers is done with simple and inexpensive means.

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radial-Kegelrollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Laufbahnen beider Lagerringe ohne axial äußere Führungsborde ausgebildet sind und die axiale Abstützung der Kegelrollen durch einen gesonderten, die größeren Stirnseiten aller Kegelrollen umschließenden Spannring erfolgt, der durch in die größeren Stirnseiten der Kegelrollen eingearbeitete Ringnuten axial geführt ist.According to the invention this Task for a radial tapered roller bearing according to the preamble of Claim 1 solved in such a way that the raceways of both bearing rings formed without axially outer guide rims are and the axial support the tapered rollers by a separate, the larger front sides of all tapered rollers enclosing Clamping ring takes place through the larger end faces of the tapered rollers incorporated ring grooves is guided axially.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.preferred Embodiments and advantageous developments of the invention formed Radial tapered roller bearing are described in the subclaims.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlager vorgesehen, dass die Ringnuten für den Spannring jeweils in einem an die größeren Stirnseiten der Kegelrollen angeformten, symmetrischen Kegel oder Kegelstumpf angeordnet sind, dessen Kegelwinkel vom jeweiligen Lagerwinkel abhängig ist und dessen Kegelmantelfläche auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufend angeordnet ist. Je nach Lagerwinkel entstehen somit an den größeren Stirnseiten der Kegelrollen verschiedene Kegel oder Kegelstümpfe mit unterschiedlich Kegelwinkeln, in deren Mantelfläche die nachfolgend näher beschriebenen Ringnuten für den Spannring eingearbeitet werden. Dabei ist die auf der koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufende Kegelmantelfläche deshalb notwendig, damit die Stützkraft des Spannrings immer senkrecht zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers wirken kann.After that it is according to claim 2 in the inventively designed Radial tapered roller bearings provided that the annular grooves for the clamping ring each in one on the larger end faces the tapered rollers molded, symmetrical cone or truncated cone are arranged, the cone angle is dependent on the respective bearing angle and its conical surface on a coaxial circle between the raceways of the bearing rings arranged running parallel to the axis of rotation of the tapered roller bearing is. Depending on the bearing angle thus arise on the larger end faces the tapered rollers different cones or truncated cones with different cone angles, in the lateral surface the following in more detail described annular grooves for be incorporated into the clamping ring. It is on the coaxial circle between the raceways of the bearing rings parallel to the axis of rotation the tapered roller bearing extending conical surface therefore necessary so that the support force of the clamping ring always perpendicular to the axis of rotation of the tapered roller bearing can work.

Desweiteren ist es nach Anspruch 3 ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlagers, dass die in den Kegel oder Kegelstumpf an den größeren Stirnseiten der Kegelrollen eingearbeiteten Ringnuten im Querschnitt bevorzugt sich nach außen erweiternd trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufend angeordnet ist. Der trapezförmige Querschnitt der Ringnuten hat sich vor allem für eine einfache Montage des Kegelrollenlagers als besonders vorteilhaft erwiesen und hat zudem den Hintergrund, dass damit bei den Drehbewegungen der Kegelrollen ein Schleifen des Spannrings an den Nutwänden verhindert wird. Dabei weisen beide Nutwände zur axialen Fixierung des Spannrings die gleiche Höhe auf, da sowohl die Kegelmantelfläche des Kegels oder Kegelstumpfes an den größeren Stirnseiten der Kegelrollen als auch der Nutgrund der Ringnuten jeweils auf der die Kontaktlinie des Spannrings mit den Kegelrollen bildenden koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufen.Furthermore it is according to claim 3, a further feature of the inventively embodied radial tapered roller bearing, that in the cone or truncated cone on the larger end faces of the tapered rollers incorporated annular grooves in cross section preferably widening outwards trapezoidal shaped and are arranged such that their groove bottom on a coaxial Circular line between the raceways of the bearing rings parallel to the axis of rotation the tapered roller bearing is arranged to extend. The trapezoidal cross section The ring grooves has been mainly for easy installation of the Tapered roller bearing proved to be particularly advantageous and also has the background that with it during the rotary movements of the tapered rollers a grinding of the clamping ring is prevented at the groove walls. there Both have groove walls for the axial fixation of the clamping ring the same height, because both the conical surface of the cone or truncated cone on the larger end faces of the tapered rollers as well as the groove bottom of the annular grooves in each case on the line of contact of the clamping ring with the tapered rollers forming coaxial circle between the raceways of the bearing rings parallel to the axis of rotation tapered roller bearing run.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlagers ist es nach Anspruch 4 desweiteren, dass der Spannring bevorzugt aus einem wärmebehandelten Wälzlagerstahl besteht und einen rechteckigen, quadratischen, dreieck- oder trapezförmigen Profilquerschnitt aufweist. Hinsichtlich der höheren Stabilität und der einfacheren Herstellbarkeit hat sich dabei jedoch ein rechteckiger oder quadratischer Profilquerschnitt als besonders geeignet erwiesen, wobei die Breite der mit den Kegelrollen in Wirkkontakt stehende Innenseite des Spannrings unabhängig von dessen Querschnitt jeweils der Breite der Ringnuten in den Stirnseiten der Kegelrollen entspricht. Die Herstellung des Spannrings kann dabei für kleinere Lagerdurchmesser als kostengünstiges Blechstanzteil und für größere Lagerdurchmesser als ebenso kostengünstiges Biegeteil aus Profilmaterial erfolgen, das an den Enden zu einem Ring verschweißt wird. Denkbar wäre jedoch auch ein runder Profilquerschnitt des Spannrings und eine entsprechend komplementäre Ausbildung der Ringnuten in den größeren Stirnseiten der Kegelrollen, dabei treten jedoch aufgrund der größeren Kontaktfläche zwischen dem Spannring und den Kegelrollen gegenüber den genannten eckigen Querschnitten erhöhte Reibungswerte auf.A appropriate training of the inventively designed Radial tapered roller bearing it is according to claim 4 further, that the clamping ring is preferred from a heat treated bearing steel exists and a rectangular, square, triangular or trapezoidal profile cross-section having. Regarding the higher ones Stability and the easier manufacturability, however, has a rectangular or square profile cross section proved to be particularly suitable the width of which is in operative contact with the tapered rollers Inside of the clamping ring independently of the cross section of each of the width of the annular grooves in the end faces corresponds to the tapered rollers. The production of the clamping ring can for smaller bearing diameter than cost-effective sheet metal stamping and for larger bearing diameter as equally inexpensive Bending part made of profile material, which at the ends to a Welded ring becomes. It would be possible but also a round profile cross-section of the clamping ring and a correspondingly complementary Forming the annular grooves in the larger end faces of the tapered rollers, However, due to the larger contact area occur between the clamping ring and the tapered rollers opposite the said angular cross sections increased Friction values.

Gemäß Anspruch 5 ist es noch ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlagers, dass der Außendurchmesser des Spannrings jeweils die parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufende Kegelmantelfläche des Kegels oder Kegelstumpfes an den Kegelrollen geringfügig überragt, während der Innendurchmesser des Spannrings dem Abstand zwischen den parallel zur Rotationsachse des Kegelrollenlagers angeordneten Nutgründen der Ringnuten zweier gegenüberliegender Kegelrollen entspricht. Die Tiefe der Ringnuten in den Kegeln oder Kegelstümpfen an den größeren Stirnflächen der Kegelrollen oder die Dicke des Spannrings kann jedoch auch so abgestimmt werden, dass der Außendurchmesser des Spannrings jeweils auf der koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe bündig zur Kegelmantelfläche des Kegels oder Kegelstumpfes an den Kegelrollen angeordnet ist. Gleichzeitig ist der Innendurchmesser des Spannrings für eine exakte Führung und Abstützung der Kegelrollen so zu bemessen, dass zwischen den Kegelrollen und dem Spannring im montierten Zustand des Kegelrollenlagers kein Radialspiel vorliegt oder vorteilhafterweise sogar eine geringe radiale Vorspannung besteht.According to claim 5, it is still a further feature of the radial tapered roller bearing according to the invention that the outer diameter of the clamping ring each extend beyond the parallel to the axis of rotation of the tapered roller bearing conical surface of the cone or truncated cone on the tapered rollers slightly, while the inner diameter of the clamping ring the distance between the parallel to the rotation axis of the tapered roller bearing arranged groove grounds of the annular grooves of two opposing tapered rollers corresponds. However, the depth of the annular grooves in the cones or truncated cones on the larger faces of the tapered rollers or the thickness of the clamping ring can also be adjusted so that the outer diameter of the Clamping ring is arranged in each case on the coaxial circle between the raceways of the bearing rings flush with the conical surface of the cone or truncated cone on the tapered rollers. At the same time the inner diameter of the clamping ring for accurate guidance and support of the tapered rollers is to be dimensioned so that there is no radial clearance between the tapered rollers and the clamping ring in the mounted state of the tapered roller bearing or advantageously even a small radial bias exists.

Schließlich zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Radial-Kegelrollenlager gemäß Anspruch 6 darüber hinaus noch dadurch aus, dass der über die Stützkräfte der Kegelrollen im Kegelrollenlager zentrierbare Spannring jeweils in der zur Rotationsachse parallelen Stellung der Nutgründe im Kegel oder Kegelstumpf an den größeren Stirnseiten der Ringnuten lediglich einen Linienkontakt zu den Ringnuten aller Kegelrollen aufweist und sämtliche Kegelrollen in einem reibungsfreien Wälzkontakt mit dem Spannring stehen. Durch diesen Linienkontakt werden die Reibkräfte zwischen den Kegelrollen und dem Spannring derart minimiert, dass eine unzulässige Erwärmung des Lagers und die damit verbundenen Nachteile sicher vermieden werden. Gleichzeitig wird der Spannring über die von den Kegelrollen ausgeübten Stützkräfte im Kegelrollenlager selbsttätig zentriert, so dass dieser sämtliche Kegelrollen des Lagers mit einer gleichmäßigen Stützkraft axial abstützt.Finally draws the inventively formed Radial tapered roller bearing according to claim 6 about it in addition, the fact that the on the supporting forces of the tapered rollers in the tapered roller bearing Centerable clamping ring in each case parallel to the axis of rotation Position of the groove bases in the cone or truncated cone on the larger end faces of the annular grooves only a line contact to the annular grooves of all tapered rollers has and all tapered rollers in a frictionless rolling contact stand with the clamping ring. Through this line contact are the friction between the tapered rollers and the clamping ring so minimized that an invalid warming the bearing and the associated disadvantages safely avoided become. At the same time the clamping ring is over that of the tapered rollers exerted Support forces in tapered roller bearings automatically centered, so that this all Tapered rollers of the bearing axially supported with a uniform support force.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Radial-Kegelrollenlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Radial-Kegelrollenlagern den Vorteil auf, dass es durch die Ausbildung der Laufbahnen beider Lagerringe ohne axial äußere Führungsborde und durch die axiale Abstützung der Kegelrollen durch einen gesonderten, die größeren Stirnseiten aller Kegelrollen umschließenden Spannring äußerst einfach und kostengünstig herstellbar ist. Gleichzeitig wird durch einen solchen Spannring ein reibungsbehafteter Gleitkontakt zu den Kegelrollen vermieden, so dass eine daraus resultierende unzulässige Erwärmung des Radial-Kegelrollenlagers ausgeschlossen ist. Dabei soll die beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung von Radial-Kegelrollenlagern nicht auf diese beschränkt sein, da es auch denkbar ist, Pendelrollenlager oder auch Schrägzylinderrollenlager in erfindungsgemäßer Weise auszubilden.The formed according to the invention Radial tapered roller bearing thus has compared to those of the prior art known radial tapered roller bearings have the advantage that it through the formation of the raceways of both bearing rings without axially outer guide rims and by the axial support the tapered rollers by a separate, the larger front sides of all tapered rollers enclosing Clamping ring extremely simple and inexpensive to produce is. At the same time is made by such a clamping ring a frictional Slip contact with the tapered rollers avoided, resulting in a resulting unacceptable warming of the radial tapered roller bearing is excluded. It should be the described inventive training of radial tapered roller bearings are not limited to this, since it is also conceivable spherical roller bearings or angular cylindrical roller bearings in accordance with the invention train.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Kegelrollenlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:A preferred embodiment of the inventively designed Radial tapered roller bearing will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:

1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Radial-Kegelrollenlager; 1 a cross section through an inventively designed radial tapered roller bearing;

2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X gemäß 1; 2 an enlarged view of the detail X according to 1 ;

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings

Aus 1 geht deutlich ein in paarweiser Anordnung zur Lagerung des Rotors einer Windkraftanlage geeignetes Radial-Kegelrollenlager 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring 2 und einem inneren Lagerring 3 sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen 2, 3 angeordneter Kegelrollen 4 besteht, deren Längsachsen AK zur Rotationsachse AR in einem Lagerwinkel α kleiner 45° angeordnet sind. Die einander zugewandten und axial einseitig nach außen divergierenden Innenflächen 5, 6 der Lagerringe 2, 3 bilden dabei deutlich sichtbar kreisringförmige Laufbahnen 7, 8 für die Kegelrollen 4, die durch einen Lagerkäfig 9 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltenen werden und sich gegen eine axial außen liegende Führung abstützen.Out 1 is clearly in a paired arrangement for supporting the rotor of a wind turbine suitable radial tapered roller bearing 1 which essentially consists of an outer bearing ring 2 and an inner bearing ring 3 and a number between the bearing rings 2 . 3 arranged tapered rollers 4 exists whose longitudinal axes A K are arranged to the rotation axis A R in a bearing angle α less than 45 °. The mutually facing and axially on one side diverging outward inner surfaces 5 . 6 the bearing rings 2 . 3 form clearly visible circular raceways 7 . 8th for the tapered rollers 4 passing through a storage cage 9 are held in the circumferential direction at regular intervals to each other and are supported against an axially outer guide.

Darüber hinaus ist in 1 zu sehen, dass die Laufbahnen 7, 8 beider Lagerringe 2, 3 ohne axial äußere Führungsborde ausgebildet sind und dass die axiale Abstützung der Kegelrollen 4 erfindungsgemäß durch einen gesonderten, die größeren Stirnseiten 10 aller Kegelrollen 4 umschließenden Spannring 11 erfolgt, der durch in die größeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 eingearbeitete Ringnuten 12 axial geführt ist. Die Ringnuten 12 für den Spannring 11 sind dabei jeweils in einem an die größeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 angeformten, symmetrischen Kegelstumpf 13 angeordnet, dessen Kegelwinkel vom jeweiligen Lagerwinkel α abhängig ist und dessen Kegelmantelfläche 14 auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen 7, 8 der Lagerringe 2, 3 parallel zur Rotationsachse AR des Kegelrollenlagers 1 verlaufend angeordnet ist.In addition, in 1 to see that the careers 7 . 8th both bearing rings 2 . 3 are formed without axially outer guide rims and that the axial support of the tapered rollers 4 according to the invention by a separate, the larger end faces 10 all tapered rollers 4 enclosing clamping ring 11 which passes through in the larger end faces 10 the tapered rollers 4 integrated ring grooves 12 is guided axially. The ring grooves 12 for the clamping ring 11 are each in one on the larger end faces 10 the tapered rollers 4 molded, symmetrical truncated cone 13 arranged, the cone angle of the respective bearing angle α is dependent and its conical surface 14 on a coaxial circle between the tracks 7 . 8th the bearing rings 2 . 3 parallel to the axis of rotation A R of the tapered roller bearing 1 is arranged running.

In 2 ist desweiteren zu sehen, dass die in den Kegelstumpf 13 an den größeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 eingearbeiteten Ringnuten 12 im Querschnitt trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund 15 ebenfalls auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen 7, 8 der Lagerringe 2, 3 parallel zur Rotationsachse AR des Kegelrollenlagers 1 verlaufend angeordnet ist. Damit wird zum einen bei den Drehbewegungen der Ke gelrollen 4 ein Schleifen des Spannrings 11 an den Nutwänden der Ringnuten 12 verhindert und zum anderen eine senkrecht zur Rotationsachse AR wirkende axiale Stützkraft des Spannrings 11 erreicht. Der Spannring 11 besteht dabei aus einem wärmebehandelten Wälzlagerstahl und weist deutlich sichtbar einen rechteckigen Profilquerschnitt auf, bei dem die Breite der mit den Kegelrollen 4 in Wirkkontakt stehende Innenseite 16 des Spannrings 11 jeweils der Breite des Nutgrunds 15 jeder Ringnut 12 im Kegelstumpf 13 an den größeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 entspricht.In 2 is also seen that in the truncated cone 13 on the larger front sides 10 the tapered rollers 4 incorporated ring grooves 12 Trapezoidal in cross-section and are arranged such that their groove bottom 15 also on a coaxial circle between the tracks 7 . 8th the bearing rings 2 . 3 parallel to the axis of rotation A R of the tapered roller bearing 1 is arranged running. Thus, on the one hand during the rotational movements of the Ke roll 4 a grinding of the clamping ring 11 on the groove walls of the annular grooves 12 prevents and on the other hand acting perpendicular to the axis of rotation A R axial support force of the clamping ring 11 reached. The clamping ring 11 consists of a heat treated bearing steel and clearly has a rectangular profile cross-section, in which the width of the tapered rollers 4 in active contact ste inside 16 of the clamping ring 11 each of the width of the groove bottom 15 every ring groove 12 in the truncated cone 13 on the larger front sides 10 the tapered rollers 4 equivalent.

Schließlich ist in den 1 und 2 auch noch erkennbar, dass der Außendurchmesser des Spannrings 11 jeweils die parallel zur Rotationsachse AR des Kegelrollenlagers 1 verlaufende Kegelmantelfläche 14 Kegelstumpfes 13 an den Kegelrollen 4 überragt, während der Innendurchmesser des Spannrings 11 dem Abstand zwischen den parallel zur Rotationsachse AR des Kegelrollenlagers 1 angeordneten Nutgründen 15 der Ringnuten 12 zweier gegenüberliegender Kegelrollen 4 entspricht. Deutlich sichtbar weist der Spannring 11 dabei jeweils in der zur Rotationsachse AR parallelen Stellung der Nutgründe 15 der Ringnuten 12 lediglich einen Linienkontakt zu den Stirnseiten 10 aller Kegelrollen 4 auf, durch den die Reibkräfte zwischen den Kegelrollen 4 und dem Spannring 11 derart minimiert werden, dass eine unzulässige Erwärmung des Radial-Kegelrollenlagers 1 vermieden wird. Gleichzeitig wird der Spannring 11 über die von den Kegelrollen 4 ausgeübten Stützkräfte im Radial-Kegelrollenlager 1 selbsttätig zentriert, so dass dieser sämtliche Kegelrollen 4 mit einer gleichmäßigen Stützkraft radial abstützt.Finally, in the 1 and 2 Also still recognizable that the outer diameter of the clamping ring 11 in each case parallel to the axis of rotation A R of the tapered roller bearing 1 extending conical surface 14 truncated cone 13 on the tapered rollers 4 surmounted while the inner diameter of the clamping ring 11 the distance between the parallel to the axis of rotation A R of the tapered roller bearing 1 arranged groove grounds 15 the ring grooves 12 two opposite tapered rollers 4 equivalent. Clearly visible points the clamping ring 11 in each case in the position parallel to the rotation axis A R position of the groove bases 15 the ring grooves 12 only a line contact to the faces 10 all tapered rollers 4 on, through which the frictional forces between the tapered rollers 4 and the clamping ring 11 be minimized such that an inadmissible heating of the radial tapered roller bearing 1 is avoided. At the same time the clamping ring 11 over those of the tapered rollers 4 applied support forces in the radial tapered roller bearing 1 automatically centered, so that this all tapered rollers 4 supported radially with a uniform support force.

11
Radial-KegelrollenlagerRadial tapered roller bearings
22
äußerer Lagerringouter bearing ring
33
innerer Lagerringinternal bearing ring
44
Kegelrollentapered rollers
55
Innenfläche von 2 Inside surface of 2
66
Innenfläche von 3 Inside surface of 3
77
Laufbahn von 2 Career of 2
88th
Laufbahn von 3 Career of 3
99
Lagerkäfigbearing cage
1010
größere Stirnseiten von 4 larger faces of 4
1111
Spannringclamping ring
1212
Ringnutenring grooves
1313
Kegel oder Kegelstumpfcone or truncated cone
1414
KegelmantelflächeConical surface
1515
Nutgrund von 12 Groove bottom of 12
1616
Innenseite von 11 Inside of 11
AK A K
Längsachsen von 4 Longitudinal axes of 4
AR A R
Lagerlängsachsebearing longitudinal axis
αα
Lagerwinkelbearing angle

Claims (6)

Radial-Kegelrollenlager, insbesondere zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneter Kegelrollen (4) besteht, deren Längsachsen (AK) zur Rotationsachse (AR) in einem Lagerwinkel (α) kleiner/gleich 45° angeordnet sind, wobei die einander zugewandten Innenflächen (5, 6) der Lagerringe (2, 3) axial einseitig nach außen divergieren und kreisringförmige Laufbahnen (7, 8) für die gegebenenfalls durch einen Lagerkäfig (9) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltenen und gegen zumindest eine axial außen liegende Führung abgestützten Kegelrollen (4) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen (7, 8) beider Lagerringe (2, 3) ohne axial äußere Führungsborde ausgebildet sind und die axiale Abstützung der Kegelrollen (4) durch einen gesonderten, die größeren Stirnseiten (10) aller Kegelrollen (4) umschließenden Spannring (11) erfolgt, der durch in die größeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) eingearbeitete Ringnuten (12) axial geführt ist.Radial tapered roller bearing, in particular for rotor bearing in wind power plants, which essentially consists of an outer bearing ring ( 2 ) and an inner bearing ring ( 3 ) and a number between the bearing rings ( 2 . 3 ) arranged tapered rollers ( 4 ) whose longitudinal axes (A K ) are arranged to the rotation axis (A R ) in a bearing angle (α) less than or equal to 45 °, wherein the mutually facing inner surfaces (A) 5 . 6 ) of the bearing rings ( 2 . 3 ) diverge axially on one side outward and annular tracks ( 7 . 8th ) for which, where appropriate, by a bearing cage ( 9 ) held in the circumferential direction at regular intervals to each other and supported against at least one axially outer guide tapered rollers ( 4 ), characterized in that the raceways ( 7 . 8th ) of both bearing rings ( 2 . 3 ) are formed without axially outer guide rims and the axial support of the tapered rollers ( 4 ) by a separate, the larger end faces ( 10 ) of all tapered rollers ( 4 ) surrounding clamping ring ( 11 ), which passes through into the larger end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) incorporated annular grooves ( 12 ) is axially guided. Radial-Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (12) für den Spannring (11) jeweils in einem an die größeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) angeformten, symmetrischer Kegel oder Kegelstumpf (13) angeordnet sind, dessen Kegelwinkel vom jeweiligen Lagerwinkel (α) abhängig ist und dessen Kegelmantelfläche (14) auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen (7, 8) der Lagerringe (2, 3) parallel zur Rotationsachse (AR) des Kegelrollenlagers (1) verlaufend angeordnet ist.Radial tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that the annular grooves ( 12 ) for the clamping ring ( 11 ) in each case in one on the larger end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ), symmetrical cone or truncated cone ( 13 ) whose cone angle depends on the respective bearing angle (α) and whose conical surface ( 14 ) on a coaxial circle between the tracks ( 7 . 8th ) of the bearing rings ( 2 . 3 ) parallel to the axis of rotation (A R ) of the tapered roller bearing ( 1 ) is arranged running. Radial-Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kegel oder Kegelstumpf (13) an den größeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) eingearbeiteten Ringnuten (12) im Querschnitt bevorzugt sich nach außen erweiternd trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund (15) auf einer koaxialen Kreislinie zwischen den Laufbahnen (7, 8) der Lagerringe (2, 3) parallel zur Rotationsachse (AR) des Kegelrollenlagers (1) verlaufend angeordnet ist.Radial tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that in the cone or truncated cone ( 13 ) on the larger end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) incorporated annular grooves ( 12 ) in cross-section preferably extend outwardly trapezoidal and are arranged such that their groove bottom ( 15 ) on a coaxial circle between the tracks ( 7 . 8th ) of the bearing rings ( 2 . 3 ) parallel to the axis of rotation (A R ) of the tapered roller bearing ( 1 ) is arranged running. Radial-Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (11) bevorzugt aus einem wärmebehandelten Wälzlagerstahl besteht und einen rechteckigen, quadratischen, dreieck- oder trapezförmigen Profilquerschnitt aufweist, wobei die Breite der mit den Kegelrollen (4) in Wirkkontakt stehende Innenseite (16) des Spannrings (11) jeweils der Breite des Nutgrunds (15) jeder Ringnut (12) im Kegel oder Kegelstumpf (13) an den größeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) entspricht.Radial tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that the clamping ring ( 11 ) preferably consists of a heat-treated bearing steel and has a rectangular, square, triangular or trapezoidal profile cross-section, wherein the width of the with the tapered rollers ( 4 ) in operative contact inside ( 16 ) of the clamping ring ( 11 ) each of the width of the groove bottom ( 15 ) each annular groove ( 12 ) in the cone or truncated cone ( 13 ) on the larger end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) corresponds. Radial-Kegelrollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Spannrings (11) jeweils die parallel zur Rotationsachse (AR) des Kegelrollenlagers (1) verlaufende Kegelmantelfläche (14) des Kegels oder Kegelstumpfes (13) an den Kegelrollen (4) überragt, während der Innendurchmesser des Spannrings (11) dem Abstand zwischen den parallel zur Rotationsachse (AR) des Kegelrollenlagers (1) angeordneten Nutgründen (15) der Ringnuten (12) zweier gegenüberliegender Kegelrollen (4) entspricht.Radial tapered roller bearing according to claim 4, characterized in that the outer diameter of the clamping ring ( 11 ) each parallel to the axis of rotation (A R ) of the tapered roller bearing ( 1 ) extending conical surface ( 14 ) of the cone or truncated cone ( 13 ) on the tapered rollers ( 4 ), while the inner diameter of the clamping ring ( 11 ) the distance between the parallel to the axis of rotation (A R ) of the tapered roller bearing ( 1 ) arranged Groove grounds ( 15 ) of the annular grooves ( 12 ) of two opposing tapered rollers ( 4 ) corresponds. Radial-Kegelrollenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Stützkräfte der Kegelrollen (4) im Kegelrollenlager (1) zentrierbare Spannring (11) jeweils in der zur Rotationssachse (AR) parallelen Stellung der Nutgründe (15) im Kegel oder Kegelstumpf (13) an den größeren Stirnseiten (10) der Ringnuten (12) lediglich einen Linienkontakt zu den Ringnuten (12) aller Kegelrollen (4) aufweist und sämtliche Kegelrollen (4) in einem reibungsfreien Wälzkontakt mit dem Spannring (11) stehen.Radial tapered roller bearing according to claim 5, characterized in that on the supporting forces of the tapered rollers ( 4 ) in the tapered roller bearing ( 1 ) centerable clamping ring ( 11 ) in each case in the rotation axis (A R ) parallel position of the groove bases ( 15 ) in the cone or truncated cone ( 13 ) on the larger end faces ( 10 ) of the annular grooves ( 12 ) only a line contact to the annular grooves ( 12 ) of all tapered rollers ( 4 ) and all the tapered rollers ( 4 ) in a frictionless rolling contact with the clamping ring ( 11 ) stand.
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