DE102005048920A1 - Axial roller bearing e.g. for rotor bearing in wind power station, has tracks of pressure disks and are formed without outer guidance board whereby radial support of tapped roller takes place by tension ring - Google Patents

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Abstract

Axial roller bearing has upper pressure disk (2) and lower pressure disk (3) whereby number of tapped roller (4) are arranged between the pressure disks. The tracks (7,8) of pressure disks are formed without outer guidance board and radial support of tapped roller takes place by a tension ring (11) enclosing outer front (10) of all tapped roller. The tension ring is guided axially through ring groove (12) and is processed in outer front of tapped roller.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft ein Axial-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 an axial tapered roller bearing according to the preamble forming 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 Axial-Kegelrollenlager zur rotatorischen Übertragung von Axiallasten sowie zur Abstützung von durch Wellenbiegung bedingten radialen Kippmomenten dienen und deshalb neben vielen anderen Anwendungen auch zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen besonders geeignet sind. Die bekanntesten Axial-Kegelrollenlager bestehen dabei im Wesentlichen aus einer oberen Druckscheibe und einer unteren Druckscheibe sowie aus einer Anzahl zwischen den Druckscheiben angeordneter Kegelrollen, deren Längsachsen zur Lagerlängsachse in einem Lagerwinkel größer 45° angeordnet sind. Die einander zugewandten und radial nach außen divergierenden Innenflächen der Druckscheiben bilden dabei kreisringförmige Laufbahnen für die Kegelrollen, die durch einen Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden und mit ihren äußeren Stirnflächen gegen einen radial außen liegenden Führungsbord an zumindest einer der Druckscheiben abgestützt sind.the Specialist in rolling bearing technology It is well known that axial tapered roller bearings for rotary transmission of axial loads and for support serve of bending caused by radial tilting moments and Therefore, in addition to many other applications for rotor bearings in wind turbines are particularly suitable. The most popular axial tapered roller bearings consist essentially of an upper thrust washer and a lower thrust washer and a number between the thrust washers arranged tapered rollers whose longitudinal axes to the bearing axis arranged in a bearing angle greater than 45 ° are. The facing each other and diverging radially outwards inner surfaces the thrust washers 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 outer faces against a radially outside lying guide board are supported on at least one of the pressure plates.

Nachteilig bei diesen bekannten Axial-Kegelrollenlagern ist es jedoch, dass sich aufgrund des Gleitkontaktes der Kegelrollen an dem Führungsbord der einen Druckscheibe sowie bedingt durch die aus den wirkenden Flieh- und Axialkräften resultierenden Anpresskräfte zwischen dem Führungsbord und den 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 das Schmierstoff und das gesamte Lager aufheizt. Die Wärme im Schmierstoff bewirkt wiederum eine niedrigere 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 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 axial tapered roller bearings, it is, however, that due to the sliding contact of the tapered rollers on the guide board of the a thrust washer and due to the centrifugal forces acting and axial forces resulting contact forces between the guide board and 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 causes in turn, a lower viscosity of the lubricant and deteriorates In addition, its chemical stability, with the result that the functional surfaces in tapered roller bearings only still be separated with a small lubricant film thickness and the tapered roller bearing is subject to increasing thermal stress, through its performance and lifetime greatly reduced becomes. As the load continues to increase, the lubricating film becomes only insufficiently built, 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 and the lubricating film finally tears. This rubs the 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 DE 36 36 062 A1 vorgeschlagen, die Druckscheiben eines Axial-Kegelrollenlagers ohne radial äußeren Führungsbord auszubilden und die radiale Abstützung der Kegelrollen durch den äußeren Ring eines aus einem inneren Ring und einem durch Zwischenstege mit diesem verbundenen äußeren Ring bestehenden Führungskä figs für die Kegelrollen zu realisieren. Die äußeren Stirnflächen der Kegelrollen sind dabei entweder konvex ausgebildet und stehen mit dem in diesem Fall im Profilquerschnitt rechteckig ausgebildeten äußeren Ring des Führungskäfigs in Stützkontakt oder sie sind eben ausgebildet und stützen sich unter Zwischenschaltung zusätzlicher, im äußeren Ring des Führungskäfigs angeordneter an diesem ab. In beiden Fällen wird dabei ein Punktkontakt zwischen den Kegelrollen und dem äußeren Ring des Führungskäfigs realisiert, durch den das Reibmoment zwischen diesen und eine unzulässige Erwärmung des Kegelrollenlagers mit den damit verbundenen Nachteilen reduziert werden.To avoid these disadvantages, it was therefore due to the DE 36 36 062 A1 proposed to form the thrust washers of a tapered roller thrust bearing without radially outer guide board and to realize the radial support of the tapered rollers through the outer ring of a consisting of an inner ring and an intermediate webs with this outer ring Führungskä figs for the tapered rollers. The outer faces of the tapered rollers are either convex and are in the support in this case in the profile cross section rectangular outer ring of the guide cage in support or they are flat and are based on the interposition of additional, arranged in the outer ring of the guide cage on this. In both cases, a point contact between the tapered rollers and the outer ring of the guide cage is realized, by which the friction between them and an inadmissible heating of the tapered roller bearing can be reduced with the associated disadvantages.

Eine weitere Lösung zur Vermeidung der eingangs geschilderten Nachteile ist durch das in der DE 7 018 552 U1 offenbarte Axial-Kegelrollenlager bekannt. Bei diesem Axial-Kegelrollenlagers sind die Druckscheiben ebenfalls ohne radial äußeren Führungsbord ausgebildet und die radiale Abstützung der Kegelrollen erfolgt durch eine die einzelnen Lagerteile zusammenhaltende zylindrische Hülse, die über die Druckscheiben geschoben wird und mit randseitigen Rastnasen in an den Mantelflächen der Druckscheiben angeordnete Ausnehmungen eingreift. Im mittleren Bereich bzw. im Bereich des Kegelrollenlaufraumes weist die zylindrische Hülse darüber hinaus eine oder mehrere umlaufende Sicken auf, die an den Stirnseiten der Kegelrollen zur Anlage kommen und die Führung sowie die Abstützung der Kegelrollen in radialer Richtung übernehmen.Another solution to avoid the disadvantages described above is characterized by in the DE 7 018 552 U1 disclosed axial tapered roller bearings known. In this axial tapered roller bearing the thrust washers are also formed without radially outer guide board and the radial support of the tapered rollers takes place by a single bearing parts cohesive cylindrical sleeve which is pushed over the thrust washers and engages with edge locking lugs arranged on the lateral surfaces of the pressure plates recesses. In the middle region or in the region of the tapered roller running space, the cylindrical sleeve moreover has one or more circumferential beads which come to rest on the end faces of the tapered rollers and take over the guidance and the support of the tapered rollers in the radial direction.

Bei beiden vorgenannten Lösungen des Standes der Technik ist es jedoch von Nachteil, dass zu deren Realisierung ein enormer zusätzlicher Material und Fertigungsaufwand notwendig ist, da diese entweder die Anordnung gesonderte Stützkugeln im äußeren Ring des Führungskäfigs oder die Herstellung einer zusätzlichen zylindrischen Hülse mit umlaufenden Sicken erfordern. Ein solcher Material- und Fertigungsaufwand verursacht jedoch relativ hohe Herstellungskosten, so dass sich derartige Lösungen als unwirtschaftlich erwiesen haben. Darüber hinaus ist sowohl bei dem mit Stützkugeln ausgebildeten Führungskäfig als auch bei der mit Sicken ausgebildeten zylindrischen Hülse damit zu rechnen, dass sich aufgrund des Punkt- bzw. Gleitkontaktes der Kegelrollenstirnsei ten an den Stützkugeln bzw. an den Sicken der Hülse zwischen diesen ebenfalls relativ hohe Reibkräfte ergeben, so dass auch hier die Problematik des durch Reibungsenergie entstehenden Aufheizens des Schmierstoffs und des gesamten Lagers auftritt.In both aforementioned solutions of the prior art, however, it is disadvantageous that an enormous additional material and manufacturing effort is necessary for their realization, since these require either the arrangement of separate support balls in the outer ring of the guide cage or the production of an additional cylindrical sleeve with circumferential beads , However, such material and manufacturing costs cause relatively high manufacturing costs, so that such solutions have proven uneconomical. Furthermore is to be expected in both the trained with supporting balls guide cage as well as in the formed with beads cylindrical sleeve that arise due to the point or sliding contact of Kegelrollenstirnsei th on the support balls or on the beads of the sleeve between them also relatively high friction forces , so that the problem of heating up of the lubricant and the entire bearing caused by friction energy also occurs here.

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 Axial-Kegelrollenlager, insbesondere zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen, zu konzipieren, bei dem die radiale Abstützung der Kegelrollen mit einfachen und kostengünstigen Mitteln erfolgt und bei dem die aus einem Gleitkontakt zwischen den Kegelrollen und der Abstützung resultierende Reibungswärme im Axial-Kegelrollenlagers auf ein Minimum reduzierbar ist.outgoing from the stated disadvantages of the solutions of the prior art Therefore, the invention is the object of the invention, a Axial tapered roller bearings, in particular for rotor bearings in wind turbines, to design, in which the radial support of the tapered rollers with simple and inexpensive Means takes place and in which the from a sliding contact between the tapered rollers and the support resulting frictional heat in Axial tapered roller bearing is reduced to a minimum.

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Axial-Kegelrollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Laufbahnen beider Druckscheiben ohne radial äußeren Führungsbord ausgebildet sind und die radiale Abstützung der Kegelrollen durch einen gesonderten, die äußeren Stirnseiten aller Kegelrollen umschließenden Spannring erfolgt, der durch in die äußeren Stirnseiten der Kegelrollen eingearbeitete Ringnuten axial geführt ist.According to the invention this Task with an axial tapered roller bearing according to the preamble of Claim 1 solved in such a way that the raceways of both thrust washers without radially outer guide board are formed and the radial support of the tapered rollers a separate, the outer end faces all conical rollers enclosing Clamping ring is made by the in the outer end faces of the tapered rollers incorporated ring grooves is guided axially.

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

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Axial-Kegelrollenlager vorgesehen, dass die äußeren Stirnseiten der Kegelrol len bevorzugt eine in ihrer Höhe vom jeweiligen Lagerwinkel abhängige, symmetrische Kegelform aufweisen, bei der die Kegelmantelfläche auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn der oberen Druckscheibe und der Längsachse der Kegelrollen parallel zur Lagerlängsachse verlaufend angeordnet ist. Je nach Lagerwinkel entstehen somit an den äußeren Stirnseiten der Kegelrollen unterschiedlich hohe Kegel, in deren Mantelfläche die nachfolgend näher beschriebenen Ringnuten für den Spannring eingearbeitet werden. Dabei ist die auf der senkrechten Linie zwischen der Laufbahn der oberen Druckscheibe und der Längsachse der Kegelrollen parallel zur Lagerlängsachse verlaufende Kegelmantelfläche deshalb notwendig, damit die radiale Stützkraft des Spannrings senkrecht zur Lagerlängsachse wirken kann. Denkbar wäre jedoch auch eine ebenfalls vom Lagerwinkel abhängige konvexe Form der äußeren Stirnseiten der Kegelrollen mit gleicher Anordnung der Ringnuten für den Spannring, wobei sich jedoch die Kegelform als kostengünstiger erwiesen hat.After that it is according to claim 2 in the inventively designed Axial tapered roller bearings provided that the outer ends of the Kegelrol len preferably one in height dependent on the respective bearing angle, Symmetrical cone shape, in which the conical surface on a vertical line between the raceway of the upper thrust washer and the longitudinal axis the tapered rollers arranged parallel to the bearing axis extending is. Depending on the bearing angle thus arise on the outer end faces of the tapered rollers different levels of cones, in whose lateral surface described in more detail below Ring grooves for be incorporated into the clamping ring. It is on the vertical Line between the track of the upper thrust washer and the longitudinal axis the tapered rollers parallel to the bearing longitudinal axis extending conical surface therefore necessary, so that the radial support force of the clamping ring can act perpendicular to the bearing axis. Conceivable would be, however also a likewise dependent on the bearing angle convex shape of the outer end faces the tapered rollers with the same arrangement of the ring grooves for the clamping ring, however, the cone shape has proven to be less expensive.

Desweiteren ist es nach Anspruch 3 ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial-Kegelrollenlagers, dass die in die äußeren Stirnseiten der Kegelrollen eingearbeiteten Ringnuten im Querschnitt bevorzugt trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn der oberen Druckscheibe und der Längsachse der Kegelrollen parallel zur Lagerlängsachse verlaufend angeordnet ist. Der trapezförmige Querschnitt der Ringnuten hat sich vor allem für eine einfache Montage des Lagers 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 der äußeren Stirnseiten der Kegelrollen als auch der Nutgrund der Ringnuten jeweils auf der die Kontaktlinie des Spannrings mit den Kegelrollen bildenden senkrechten Linie zwischen der Laufbahn der oberen Druckscheibe und der Längsachse der Kegelrollen parallel zur Lagerlängsachse verlaufen.Furthermore it is according to claim 3, a further feature of the inventively embodied axial tapered roller bearing, that in the outer end faces the tapered rollers incorporated annular grooves in cross-section preferred trapezoidal are formed and arranged such that their groove bottom on a vertical line between the raceway of the upper thrust washer and the longitudinal axis the tapered rollers arranged parallel to the bearing axis extending is. The trapezoidal Cross section of the annular grooves has been mainly for easy installation of the Bearing proved to be particularly advantageous and also has the background, so that when the rotational movements of the tapered rollers grinding of the clamping ring on the groove walls is prevented. In this case, both groove walls for axial fixation of the clamping ring the same height on, since both the conical surface the outer end faces the tapered rollers and the groove bottom of the annular grooves on each the forming the line of contact of the clamping ring with the tapered rollers vertical line between the track of the upper thrust washer and the longitudinal axis the tapered rollers are parallel to the bearing axis.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial- 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 äußeren Stirnseiten der Kegelrollen, dabei treten jedoch aufgrund der größeren Kontaktfläche zwischen dem Spannring und den Kegelrollen gegenüber den genannten eckigen Querschnitten erhöhte Reibungswerte auf.An expedient development of the inventively embodied axial tapered roller bearing, it is further claim that the clamping ring is preferably made of a heat-treated bearing steel and has a rectangular, square, triangular or trapezoidal profile cross-section. With regard to the higher stability and easier manufacturability, however, a rectangular or square profile cross-section has proven to be particularly suitable, the width of standing with the tapered rollers in operative contact inside the clamping ring regardless of its cross section corresponds to the width of the annular grooves in the end faces of the tapered rollers , The production of the clamping ring can be done for smaller bearing diameter as a cost-effective sheet metal stamping and larger bearing diameter as an inexpensive bending part of profile material, which is welded at the ends to form a ring. It would also be conceivable, however, a round profile cross-section of the clamping ring and a correspondingly complementary design of the annular grooves in the outer end faces of the tapered rollers, but occur due to the larger contact surface between the clamping ring and the Tapered rollers compared to said square cross sections increased friction values.

Gemäß Anspruch 5 ist es noch ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial-Kegelrollenlagers, dass der Außendurchmesser des Spannrings bevorzugt kleiner als der Außendurchmesser des Kegelrollenlagers ist, während der Innendurchmesser des Spannrings dem Abstand zwischen den parallel zur Lagerlängsachse angeordneter Nutgründen der Ringnuten zweier gegenüberliegender Kegelrollen entspricht. Die Tiefe der Ringnuten in den äußeren Stirnflächen der Kegelrollen ist daher in Bezug auf den Außendurchmesser des Kegelrollenlagers so zu bemessen, dass durch die Profildicke des die Kegelrollen umspannenden Spannrings keine nachteilige Durchmesservergrößerung des Kegelrollenlagers eintritt. Gleichzeitig ist der Innendurchmesser des Spannrings für eine exakte Führung und Abstützung der Kegelrollen so abzustimmen, 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 another feature of the present invention Axial tapered roller bearing that the outer diameter of the clamping ring preferably smaller than the outer diameter the tapered roller bearing is while the inner diameter of the clamping ring the distance between the parallel to the bearing axis arranged groove grounds the annular grooves of two opposite Tapered rollers corresponds. The depth of the annular grooves in the outer faces of Tapered rollers is therefore in relation to the outer diameter of the tapered roller bearing be dimensioned so that by the profile thickness of the tapered rollers spanning Clamping ring no adverse increase in diameter of the tapered roller bearing entry. At the same time, the inner diameter of the clamping ring for an accurate guidance and support tune the tapered rollers so that between the tapered rollers and the clamping ring in the assembled state of the tapered roller bearing no radial play is present or advantageously even a small radial bias consists.

Schließlich zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Axial-Kegelrollenlager gemäß Anspruch 6 darüber hinaus noch dadurch aus, dass der Spannring jeweils in der zur Lagerlängsachse parallelen Stellung der Nutgründe der Ringnuten lediglich einen Linienkontakt zu den Stirnseiten 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 radial abstützt.Finally draws the inventively formed Axial tapered roller bearing according to claim 6 about it in addition, characterized in that the clamping ring in each case in the bearing longitudinal axis parallel position of the groove bases the annular grooves only a line contact to the front sides of all Has tapered rollers and all Tapered rollers in a frictionless rolling contact with the clamping ring stand .. Due to this line contact the frictional forces between the tapered rollers and the clamping ring so minimized that an inadmissible heating of the Warehouse and the associated disadvantages can be safely avoided. At the same time, the clamping ring on the exerted by the tapered rollers Support forces in tapered roller bearings automatic centered, so this all Tapered rollers of the bearing with a uniform support force supported radially.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Axial-Kegelrollenlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Axial-Kegelrollenlagern den Vorteil auf, dass es durch die Ausbildung der Laufbahnen beider Druckscheiben ohne radial äußeren Führungsbord und durch die radiale Abstützung der Kegelrollen durch einen gesonderten, die äußeren 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 Axial-Kegelrollenlagers ausgeschlossen ist. Dabei soll die beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung von Axial-Kegelrollenlagern nicht auf diese beschränkt sein, da es auch denkbar ist, Axial-Pendelrollenlager oder auch Radial-Kegelrollenlager in erfindungsgemäßer Weise auszubilden.The formed according to the invention Axial tapered roller bearing thus has compared to those of the prior art known axial tapered roller bearings on the advantage that it through the formation of the raceways of both thrust washers without radially outer guide board and by the radial support the tapered rollers by a separate, the outer end faces 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 axial tapered roller bearing is excluded. The described inventive training Axial tapered roller bearings are not limited to this, since it is also conceivable axial spherical roller bearings or radial tapered roller bearings in accordance with the invention train.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

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

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

2 eine vergrößerte dreidimensionale Darstellung der Einzelheit X gemäß 1; 2 an enlarged three-dimensional representation of the detail X according to 1 ;

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings

Aus 1 geht deutlich ein zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen geeignetes Axial-Kegelrollenlager 1 hervor, welches im Wesentlichen aus einer oberen Druckscheibe 2 und einer unteren Druckscheibe 3 sowie aus einer Anzahl zwischen den Druckscheiben 2, 3 angeordneter Kegelrollen 4 besteht, deren Längsachsen LK zur Lagerlängsachse LL in einem Lagerwinkel α größer 45° angeordnet sind. Die einander zugewandten und radial nach außen divergierenden Innenflächen 5, 6 der Druckscheiben 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 radial außen liegende Führung abstützen.Out 1 is clearly suitable for rotor bearings in wind turbines suitable axial tapered roller bearings 1 which essentially consists of an upper thrust washer 2 and a lower pressure washer 3 and a number between the pressure discs 2 . 3 arranged tapered rollers 4 exists whose longitudinal axes L K are arranged to the bearing longitudinal axis L L in a bearing angle α greater than 45 °. The mutually facing and radially outwardly diverging inner surfaces 5 . 6 the pressure discs 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 a radially outer guide.

Darüber hinaus ist in 1 zu sehen, dass die Laufbahnen 7, 8 beider Druckscheiben 2, 3 ohne radial äußeren Führungsbord ausgebildet sind und dass die radiale Abstützung der Kegelrollen 4 erfindungsgemäß durch einen gesonderten, die äußeren Stirnseiten 10 aller Kegelrollen 4 umschließenden Spannring 11 erfolgt, der durch in die äußeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 eingearbeitete Ringnuten 12 axial fixiert ist. Die äußeren Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 weisen dabei eine in ihrer Höhe vom jeweiligen Lagerwinkel α abhängige, symmetrische Kegelform auf, bei der die Kegelmantelfläche 13 auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn 7 der oberen Druckscheibe 2 und der Längsachse LK der Kegelrollen 4 parallel zur Lagerlängsachse LL verlaufend angeordnet ist.In addition, in 1 to see that the careers 7 . 8th both pressure discs 2 . 3 are formed without radially outer guide board and that the radial support of the tapered rollers 4 according to the invention by a separate, the outer end faces 10 all tapered rollers 4 enclosing clamping ring 11 which passes through in the outer end faces 10 the tapered rollers 4 integrated ring grooves 12 is axially fixed. The outer ends 10 the tapered rollers 4 have a dependent in their height from the respective bearing angle α, symmetrical conical shape, wherein the conical surface 13 on a vertical line between the track 7 the upper thrust washer 2 and the longitudinal axis L K of the tapered rollers 4 is arranged parallel to the bearing longitudinal axis L L extending.

In 2 ist desweiteren zu sehen, dass die in die Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 eingearbeiteten Ringnuten 12 im Querschnitt trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund 14 ebenfalls auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn 7 der oberen Druckscheibe 2 und der Längsachse LK der Kegelrollen 4 parallel zur Lagerlängsachse LL verlaufend angeordnet ist. Damit wird zum einen bei den Drehbewegungen der Kegelrollen 4 ein Schleifen des Spannrings 11 an den Nutwänden der Ringnuten 12 verhindert und zum anderen eine senkrecht zur Lagerlängsachse LL wirkende radiale 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 stehenden Innenseite 15 jeweils der Breite der Ringnuten 12 in den Stirnseiten 10 der Kegelrollen 4 entspricht.In 2 is furthermore seen that in the front pages 10 the tapered rollers 4 incorporated ring grooves 12 Trapezoidal in cross-section and are arranged such that their groove bottom 14 also on a vertical line between the track 7 the upper thrust washer 2 and the longitudinal axis L K of the tapered rollers 4 is arranged parallel to the bearing longitudinal axis L L extending. This is the one with the rotational movements of the tapered rollers 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 bearing longitudinal axis L L radial 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 operative contact inside 15 in each case the width of the annular grooves 12 in the front ends 10 the tapered rollers 4 equivalent.

Schließlich ist in den 1 und 2 auch noch erkennbar, dass der Außendurchmesser des Spannrings 11 kleiner als der Außendurchmesser des Kegelrollenlagers 1 ist und dass der Innendurchmesser des Spannrings 11 dem Abstand zwischen den parallel zur Lagerlängsachse LL angeordneter Nutgründen 14 der Ringnuten 12 zweier gegenüberliegender Kegelrollen 4 entspricht. Deutlich sichtbar weist der Spannring 11 dabei jeweils in der zur Lagerlängsachse LL parallelen Stellung der Nutgründe 14 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 Axial-Kegelrollenlagers 1 vermieden wird. Gleichzeitig wird der Spannring 11 über die von den Kegelrollen 4 ausgeübten Stützkräfte im Axial-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 smaller than the outer diameter of the tapered roller bearing 1 is and that the inner diameter of the clamping ring 11 the distance between the parallel to the bearing longitudinal axis L L arranged groove grounds 14 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 bearing longitudinal axis L L position of the groove bases 14 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 impermissible heating of the axial tapered roller bearing 1 is avoided. At the same time the clamping ring 11 over those of the tapered rollers 4 applied supporting forces in the axial tapered roller bearing 1 automatically centered, so that this all tapered rollers 4 supported radially with a uniform support force.

11
Axial-KegelrollenlagerTapered roller bearings
22
obere Druckscheibeupper thrust washer
33
untere Druckscheibelower thrust washer
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
äußere Stirnseiten von 4 outer faces of 4
1111
Spannringclamping ring
1212
Ringnutenring grooves
1313
KegelmantelflächeConical surface
1414
Nutgrund von 12 Groove bottom of 12
1515
Innenseite von 11 Inside of 11
LK L K
Längsachsen von 4 Longitudinal axes of 4
LL L L
Lagerlängsachsebearing longitudinal axis
αα
Lagerwinkelbearing angle

Claims (6)

Axial-Kegelrollenlager, insbesondere zur Rotorlagerung in Windkraftanlagen, welches im Wesentlichen aus einer oberen Druckscheibe (2) und einer unteren Druckscheibe (3) sowie aus einer Anzahl zwischen den Druckscheiben (2, 3) angeordneter Kegelrollen (4) besteht, deren Längsachsen (LK) zur Lagerlängsachse (LL) in einem Lagerwinkel (α) größer 45° angeordnet sind, wobei die einander zugewandten Innenflächen (5, 6) der Druckscheiben (2, 3) radial nach außen divergieren und kreisringförmige Laufbahnen (7, 8) für die gegebenenfalls durch einen Lagerkäfig (9) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltenen und gegen eine radial außen liegende Führung abgestützten Kegelrollen (4) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen (7, 8) beider Druckscheiben (2, 3) ohne radial äußeren Führungsbord ausgebildet sind und die radiale Abstützung der Kegelrollen (4) durch einen gesonderten, die äußeren Stirnseiten (10) aller Kegelrollen (4) umschließenden Spannring (11) erfolgt, der durch in die äußeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) eingearbeitete Ringnuten (12) axial geführt ist.Axial tapered roller bearings, in particular for rotor bearings in wind turbines, which essentially consist of an upper thrust washer ( 2 ) and a lower pressure disc ( 3 ) and a number between the pressure discs ( 2 . 3 ) arranged tapered rollers ( 4 ) whose longitudinal axes (L K ) to the bearing longitudinal axis (L L ) in a bearing angle (α) are arranged greater than 45 °, wherein the mutually facing inner surfaces ( L ) 5 . 6 ) of the pressure discs ( 2 . 3 ) diverge radially 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 a radially outer guide tapered rollers ( 4 ), characterized in that the raceways ( 7 . 8th ) of both pressure discs ( 2 . 3 ) are formed without radially outer guide board and the radial support of the tapered rollers ( 4 ) by a separate, the outer end faces ( 10 ) of all tapered rollers ( 4 ) surrounding clamping ring ( 11 ), which passes through into the outer end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) incorporated annular grooves ( 12 ) is axially guided. Axial-Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) bevorzugt eine in ihrer Höhe vom jeweiligen Lagerwinkel (α) abhängige, symmetrische Kegelform aufweisen, bei der die Kegelmantelfläche (13) auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn (7) der oberen Druckscheibe (2) und der Längsachse (LK) der Kegelrollen (4) parallel zur Lagerlängsachse (LL) verlaufend angeordnet ist.Axial tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that the outer end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) preferably have a height dependent on the respective bearing angle (α), symmetrical conical shape, in which the conical surface ( 13 ) on a vertical line between the track ( 7 ) of the upper pressure disc ( 2 ) and the longitudinal axis (L K ) of the tapered rollers ( 4 ) is arranged to extend parallel to the bearing longitudinal axis (L L ). Axial-Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) eingearbeiteten Ringnuten (12) im Querschnitt bevorzugt trapezförmig ausgebildet und derart angeordnet sind, dass deren Nutgrund (14) auf einer senkrechten Linie zwischen der Laufbahn (7) der oberen Druckscheibe (2) und der Längsachse (LK) der Kegelrollen (4) parallel zur Lagerlängsachse (LL) verlaufend angeordnet ist.Axial tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that in the end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) incorporated annular grooves ( 12 ) are preferably trapezoidal in cross-section and arranged such that their groove bottom ( 14 ) on a vertical line between the track ( 7 ) of the upper pressure disc ( 2 ) and the longitudinal axis (L K ) of the tapered rollers ( 4 ) is arranged to extend parallel to the bearing longitudinal axis (L L ). Axial-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 (15) des Spannrings (11) jeweils der Breite der Ringnuten (12) in den Stirnseiten (10) der Kegelrollen (4) entspricht.Axial 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 ( 15 ) of the clamping ring ( 11 ) each of the width of the annular grooves ( 12 ) in the end faces ( 10 ) of the tapered rollers ( 4 ) corresponds. Axial-Kegelrollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Spannrings (11) bevorzugt kleiner als der Außendurchmesser des Kegelrollenlagers (1) ist, während der Innendurchmesser des Spannrings (11) dem Abstand zwischen den parallel zur Lagerlängsachse (LL) angeordneter Nutgründen (14) der Ringnuten (12) zweier gegenüberliegender Kegelrollen (4) entspricht.Axial tapered roller bearing according to claim 4, characterized in that the outer diameter of the clamping ring ( 11 ) preferably smaller than the outer diameter of the tapered roller bearing ( 1 ), while the inner diameter of the clamping ring ( 11 ) the distance between the parallel to the bearing longitudinal axis (L L ) arranged groove bases ( 14 ) of the annular grooves ( 12 ) of two opposing tapered rollers ( 4 ) ent speaks. Axial-Kegelrollenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Stützkräfte der Kegelrollen (4) im Kegelrollenlager (1) zentrierbare Spannring (11) jeweils in der zur Lagerlängsachse (LL) parallelen Stellung der Nutgründe (14) der Ringnuten (12) lediglich einen Linienkontakt zu den Stirnseiten (10) aller Kegelrollen (4) aufweist und sämtliche Kegelrollen (4) in einem reibungsfreien Wälzkontakt mit dem Spannring (11) stehen.Axial 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 position parallel to the bearing longitudinal axis (L L ) position of the groove bases ( 14 ) of the annular grooves ( 12 ) only a line contact to the end faces ( 10 ) 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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