DE102009041747A1

DE102009041747A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102009041747A1
Application number: DE102009041747A
Authority: DE
Inventors: Manuel Rettinger; Rainer Schröder; Stefan Trunk
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), zwischen denen zwei Reihen von Wälzkörpern (4) angeordnet sind, welche sich in Laufbahnen (7, 8) in einer radial äußeren Mantelfläche (9) des Innenrings (3) und an einer radial inneren Mantelfläche (10) des Außenrings (2) abstützen, bei dem in eine radial äußere Mantelfläche (11) des Außenrings (2) mittig eine umlaufende Ringnut (12) eingelassen ist, bei dem eine wendelförmige Schraubennut (17) in einer radial äußeren Mantelfläche (11) des Außenrings (2) ausgebildet ist und bei dem die Schraubennut (17) eine Steigung mit einem Steigungswinkel (α) aufweist. Um die Gleitreibung des Außenrings des Wälzlagers zu reduzieren, ist vorgesehen, dass radial durch die Ringnut (12) wenigstens zwei Bohrungen (16) in den Innenraum des Wälzlagers (1) geführt sind und dass die wendelförmige Schraubennut (17) Seitenwände (13, 14) der Ringnut (12) wenigstens zweimal schneidet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen zwei Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind, welche sich in Laufbahnen in einer radial äußeren Mantelfläche des Innenrings und an einer radial inneren Mantelfläche des Außenrings abstützen, bei dem in eine radial äußere Mantelfläche des Außenringes mittig eine umlaufende Ringnut eingelassen ist, bei dem eine wendelförmige Schraubennut in einer radial äußeren Mantelfläche des Außenrings ausgebildet ist, und bei dem die Schraubennut eine Steigung mit einem Steigungswinkel α aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Bei Radialwälzlagern, welche als Loslager beispielsweise in Windkraftanlagen verwendet werden, besteht das Problem, dass es aufgrund von trockenem Kontakt zwischen dem Außenring und der Gehäusebohrung, in welche das Wälzlager lösbar eingesetzt ist, zu Passungsrost kommen kann, so dass sich das Wälzlager nicht oder nur unter Schwierigkeiten aus seinem Sitz entfernen lässt. Um dies zu verhindern, ist es allgemeine Praxis, einen niedrigen Reibkoeffizienten durch ein Beschichten der Außenringmantelflächen zu erreichen. Jedoch ist eine derartige Beschichtung nicht nur teuer, sie unterliegt auch der Gefahr des Abriebs, so dass sich durch derartige Oberflächenvergütungen ein Festfressen des Wälzlagers in seinem Sitz nicht unter allen Umständen verhindern lässt.
Aus der DE 10 2005 029 075 B4 ist eine Anordnung zur Lagerung eines Maschinenteils mittels mindestens eines Wälzlagers bekannt, wobei der Außenring des mindestens einen Wälzlagers in eine Bohrung im Maschinenteil eingesetzt ist. Diese Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass am Außenumfang des Außenrings bzw. der Außenringe und/oder in der Bohrung des Maschinenteils mindestens eine wendelförmig verlaufende Nut eingearbeitet ist, wobei mindestens zwei axiale Abschnitte am Außenring bzw. an den Außenringen und/oder am Maschinenteil vorhanden sind, in denen die Nut gegensinnig verläuft. Durch diese Maßnahme soll ein Wandern der Anordnung in einem Presssitz verhindert werden. Es soll also bei einer derartigen Ausgestaltung ein fester, unlösbarer Sitz des Wälzlagers gefördert und nicht vermindert werden, so dass diese Lösung nicht zur Vermeidung des o. g. Problems beitragen kann.
Aus der WO 94/24446 A1 ist ein Wälzlager bekannt, in dessen Außenring entsprechend einer Ausführungsform der dortigen 3c mehrere spiralförmig verlaufende Nuten („spiral grooves”) am Außenumfang eingearbeitet sind. Damit soll ein Pumpeffekt erzeugt werden, der zur Versorgung der Lageranordnung mit Schmieröl genutzt wird. Wie diese Nuten genau ausgestaltet sind und welche Vorteile sie bieten könnten, wird in der WO 94/24446 A1 nicht näher beschrieben. Dort spielt vornehmlich die Versorgung des Innenraums des Wälzlagers mit Schmierstoff eine Rolle.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das die geschilderten Nachteile beseitigt und bei dem die Gleitreibung des Außenringes in der Gehäusebohrung auf einfachste Weise reduziert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass eine wendelförmig verlaufende Schraubennut im Außenmantel des Außenrings ausgebildet ist, welche mit in einer Ringnut angeordneten radialen Bohrungen in Verbindung steht.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager mit einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen zwei Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind, welche sich in Laufbahnen in einer radial äußeren Mantelfläche des Innenrings und an einer radial inneren Mantelfläche des Außenrings abstützen, bei dem in eine radial äußere Mantelfläche des Außenringes mittig eine umlaufende Ringnut eingelassen ist, bei dem eine wendelförmige Schraubennut in einer radial äußeren Mantelfläche des Außenrings ausgebildet ist, und bei dem die Schraubennut eine Steigung mit einem definierten Steigungswinkel aufweist. Zudem ist vorgesehen, dass radial durch die Ringnut wenigstens zwei Bohrungen in den Innenraum des Wälzlagers geführt sind, und dass die wendelförmige Schraubennut Seitenwände der Ringnut wenigstens zweimal schneidet.
Durch diesen Aufbau ist vorteilhaft erreicht, dass die Schraubennut im Bereich der mittig angeordneten umlaufenden Ringnut unterbrochen und mit den wenigstens zwei gegenüberliegenden Bohrungen verbunden ist. Da Schmierstoff während der Nutzung des Wälzlagers über Schmierbohrungen im Gehäuse und der Schraubennut sowie den Bohrungen im Außenmantel des Außenrings ins Lager eingebracht wird, kann durch die Verbindung der Ringnut mit der Schraubennut der Schmierstoff nunmehr auch die Mantelfläche des Lagers benetzen. Durch diese Maßnahme wird der Reibkoeffizient zwischen den gegenüber liegenden Flächen von Gehäuse und Außenring minimiert. Zum Einen wird dadurch nämlich der Loslagereffekt, d. h. die Verschiebemöglichkeit, durch niedrigere Reibkräfte minimiert, und zum anderen wird die Entstehung von Passungsrost einfach und wirksam unterbunden.
In Weiterbildung dieser Konstruktion kann vorgesehen sein, dass der Steigungswinkel der einzigen wendelförmigen Schraubennut über die gesamte axiale Breite des Außenrings konstant ist. Eine dazu alternative Variante sieht vor, dass der Steigungswinkel der einzigen wendelförmigen Schraubennut über die axiale Breite des Außenrings variiert.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass das Wälzlager ein Pendelrollenlager mit als Pendelrollen ausgebildeten Wälzkörpern ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass das Wälzlager als Loslager einer Windkraftanlage ausgebildet ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine radiale Bohrung einen Durchmesser aufweist, welcher der axialen Länge des Nutgrundes der Ringnut entspricht, so dass ein maximaler Eintrittsquerschnitt für das Schmiermittel in das Lager zur Verfügung steht.
Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass die wendelförmig verlaufende Schraubennut ihren Anfang an einer axialen Außenkante des Außenmantels nimmt und kontinuierlich bis zu einer gegenüberliegenden axialen Außenkante des Außenmantels geführt ist. Dieses Konstruktionsmerkmal lässt sich noch dadurch ergänzen, dass eine Nutbreite der Schraubennut geringer ist als eine Breite der Ringnut. Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Nuttiefe zwischen 0,1 mm und 3,0 mm beträgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
1 einen halben Radialschnitt durch ein Wälzlager gemäß der Erfindung, und
2 eine Draufsicht auf den Außenring des Wälzlagers gemäß 1
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Demnach zeigt 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 in Radialschnitt in hälftiger Ansicht. Das Wälzlager 1, welches als Pendelrollenlager ausgebildet ist, dient als Loslager einer nicht dargestellten Windkraftanlage. Das Wälzlager 1 weist einen Außenring 2 und einen Innenring 3 auf, zwischen denen zwei Reihen von in nicht dargestellten Käfigen gehalterten Wälzkörpern 4 in Form von Pendelrollen 5, 6 angeordnet sind. Die Pendelrollen 5, 6 sind in Laufbahnen 7, 8 in der radial äußeren Mantelfläche 9 des Innenrings 3 aufgenommen und stützen sich gegen eine radial innere Mantelfläche 10 des Außenrings 2 ab.
In eine radial äußere Mantelfläche 11 des Außenringes 2 ist mittig eine umlaufende Ringnut 12 mit axial geneigten Seitenwänden 13, 14 und einem Nutgrund 15 eingelassen, welche als Schmiernut für Schmiermittel dient. Durch den Nutgrund 15 ist eine Bohrung 16 geführt, durch die Schmiermittel zur Schmierung der Wälzkörper 4 in den Innenraum des Wälzlagers 1 gelangt. Das Wälzlager 1 weist mindestens zwei Bohrungen 16 auf, von denen nur eine einzige Bohrung 16 in 1 erkennbar ist. Die andere Bohrung ist vorzugsweise genau gegenüber liegend angeordnet. Außerdem ist eine wendelförmig verlaufende Schraubennut 17 in die radial äußere Mantelfläche 11 des Außenrings 2 eingeschnitten.
In 2 ist der Außenring 2 des Lagers 1 gemäß 1 in einer Draufsicht dargestellt. Zu erkennen ist dort insbesondere, dass die Ringnut 12 den Außenmantel bzw. die radial äußere Mantelfläche 11 des Außenrings 2 in zwei Hälften 18, 19 unterteilt. Die wendelförmig verlaufende Schraubennut 17 nimmt ihren Anfang an einer Außenkante 20 der in 2 linken Hälfte 18 und ist kontinuierlich bis zu einer Außenkante 21 der in 2 rechten Hälfte 19 geführt. Dabei schneidet die Schraubennut 17 die Ringnut 12 zweimal, so das die Schraubennut 17 sowohl durch die Seitenwand 13, als auch durch die Seitenwand 14 der Ringnut 12 geführt ist.
Die Schraubennut 17 erstreckt sich über die gesamte Breite B des Außenrings 2. Dabei ist die Steigung bzw. ein Steigungswinkel α über die gesamte Breite B des Außenrings 2 konstant und beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 103°. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, eine den Steigungswinkel α variabel auszuführen, so dass beispielsweise der Steigungswinkel α am Beginn der Schraubennut 17 an der Außenkante 20 größer oder kleiner als der Steigungswinkel α am Ende der Schraubennut 17 an der Außenkante 21 ist.
Eine Nutbreite NB der Schraubennut 17 ist dabei so gewählt, dass sie deutlich geringer ist als eine Breite RB der Ringnut 12. Eine Nuttiefe NT der Schraubennut 17 ist geringer als eine zeichnerisch nicht näher bezeichnete Ringtiefe der Ringnut 12.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Nuttiefe NT etwa 3 mm. Sie kann jedoch zwischen 0,1 mm und 3 mm betragen. Die radiale Bohrung 16 weist einen Durchmesser auf, welcher zumindest der axialen Länge des Nutgrundes 15 der Ringnut 12 entspricht.
Dadurch, dass die Schraubennut 17 die Seitenwände 13, 14 und damit die Ringnut 12 zweimal schneidet, gibt es im Bereich der Ringnut 12 eine Verbindung zwischen der Schraubennut 17 und der Ringnut 12 zu den beiden Teilmantelflächen 18, 19 des Außenringes 2. Damit ist gewährleistet, dass der Schmierstoff sich auf die gesamte Außenringmantelfläche 11 verteilen kann. Es ist ferner gewährleistet, dass das Schmiermittel über die Schraubennut 17 zur Ringnut 12 und über diese zu den Bohrungen 16 und damit in den Innenraum des Wälzlagers 1 gelangen kann.
Die Nutform der Schraubennut 17 kann als runde Kontur, als Rechteckform oder in einer anderen per Drehen herstellbarer Form ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Wälzkörper
5: Rolle, Wälzkörper
6: Rolle, Wälzkörper
7: Laufbahn
8: Laufbahn
9: Radial äußere Mantelfläche des Innenrings
10: Radial innere Mantelfläche des Außenrings
11: Radial äußere Mantelfläche des Außenrings
12: Ringnut
13: Seitenwand
14: Seitenwand
15: Nutgrund
16: Bohrung
17: Schraubennut
18: Hälfte
19: Hälfte
20: Außenkante
21: Außenkante
B: Breite des Außenrings 2
NB: Nutbreite der Schraubennut 17
NT: Nuttiefe der Schraubennut 17
RB: Breite der Ringnut 12
α: Steigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005029075 B4 [0003]
WO 94/24446 A1 [0004, 0004]

Claims

Wälzlager (1) mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), zwischen denen zwei Reihen von Wälzkörpern (4) angeordnet sind, welche sich in Laufbahnen (7, 8) in einer radial äußeren Mantelfläche (9) des Innenrings (3) und an einer radial inneren Mantelfläche (10) des Außenrings (2) abstützen, bei dem in eine radial äußere Mantelfläche (11) des Außenringes (2) mittig eine umlaufende Ringnut (12) eingelassen ist, bei dem eine wendelförmige Schraubennut (17) in einer radial äußeren Mantelfläche (11) des Außenrings (2) ausgebildet ist, und bei dem die Schraubennut (17) eine Steigung mit einem Steigungswinkel (α) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass radial durch die Ringnut (12) wenigstens zwei Bohrungen (16) in den Innenraum des Wälzlagers (1) geführt sind, und dass die wendelförmige Schraubennut (17) Seitenwände (13, 14) der Ringnut (12) wenigstens zweimal schneidet.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (α) der einzigen wendelförmigen Schraubennut (17) über die axiale Breite (B) des Außenrings (2) konstant ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (α) der einzigen wendelförmigen Schraubennut (17) über die axiale Breite (B) des Außenrings (2) variiert.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) als Pendelrollenlager mit als Pendelrollen (5, 6) ausgebildeten Wälzkörpern (4) ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) als Loslager einer Windkraftanlage ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Bohrung (16) einen Durchmesser aufweist, welcher der axialen Länge des Nutgrundes (15) der Ringnut (12) entspricht.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmig verlaufende Schraubennut (17) ihren Anfang an einer axialen Außenkante (20) des Außenmantels (2) hat und kontinuierlich bis zu einer gegenüberliegenden axialen Außenkante (21) des Außenmantels (2) geführt ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nutbreite (NB) der Schraubennut (17) geringer ist als eine Breite (RB) der Ringnut (12).
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nuttiefe (NT) der Schraubennut (17) geringer ist als eine Ringtiefe der Ringnut (12).
Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe (NT) zwischen 0,1 mm und 3,0 mm beträgt.