DE102009049334A1

DE102009049334A1 - Verbindung mehrteiliger Wälzlagerringe

Info

Publication number: DE102009049334A1
Application number: DE102009049334A
Authority: DE
Inventors: Carsten Landeck; Andreas Mangold; Thorsten Schlegel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-04-21
Also published as: WO2011045146A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend einen äußeren und einen inneren Wälzlagerring sowie mehrere Wälzkörper (10), die in zwei Lagerreihen (2, 3) zwischen dem äußeren und dem inneren Wälzlagerring angeordnet sind, wobei zumindest ein Wälzlagerring mehrteilig ausgebildet ist und zwei Einzelringe (4, 5, 7, 8) sowie einen axial zwischen den Einzelringen angeordneten Zwischenring (6, 9) umfasst, und wobei ein Einzelring (4, 5, 7, 8) mit dem Zwischenring (6, 9) durch mindestens ein Verbindungselement (11, 12) axial und/oder radial verbunden ist, wobei das Verbindungselement (11, 12) mit einer Aufnahme (20, 21) an dem Einzelring (4, 5, 7, 8) zusammenwirkt. Die Lageranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 21) an dem Einzelring (4, 5, 7, 8) axial außerhalb einer Wälzkörperlaufbahn (17, 18) des Einzelrings (4, 5, 7, 8) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend einen äußeren und einen inneren Wälzlagerring sowie mehrere Wälzkörper, die in zwei Lagerreihen zwischen dem äußeren und dem inneren Wälzlagerring angeordnet sind, wobei zumindest ein Wälzlagerring mehrteilig ausgebildet ist und zwei Einzelringe sowie einen axial zwischen den Einzelringen angeordneten Zwischenring umfasst, und wobei ein Einzelring mit dem Zwischenring durch mindestens ein Verbindungselement axial und/oder radial verbunden ist, wobei das Verbindungselement mit einer Aufnahme an dem Einzelring zusammenwirkt. Eine derartige Lageranordnung wird insbesondere als zweireihiges Kegelrollenlager in Windkraftanlagen eingesetzt, um eine Rotorwelle in einem Gehäuse drehbar zu lagern.
Stand der Technik
Bei derartigen Anwendungen wird ein Lagerring, oftmals auch beide Lagerringe, in mehrere Ringelemente, nämlich zwei Einzelringe sowie einen Zwischenring, aufgeteilt. Jeder Einzelring stellt dabei eine Laufbahn für eine Lagerreihe bereit. Der Zwischenring dient zur axialen Beabstandung der beiden Einzelringe und somit der Laufbahnen, damit die Lageranordnung entsprechende Momente aufnehmen kann. Der Vorteil einer solchen Aufteilung in Ringelemente beruht einerseits auf einer einfacheren Herstellung, da insbesondere die Herstellung der Einzelringe, z. B. die Härtung der Laufbahnen leichter zu bewerkstelligen ist, wenn die jeweiligen Ringelemente einen geringeren Querschnitt aufweisen. Andererseits kann je nach der Anordnung von Borden an axialen Laufbahnenden zum Führen der Wälzkörper eine Aufteilung auch notwendig sein, um das Wälzlager montieren zu können. Auch wird durch die Beabstandung der beiden Lagerreihen mittels Zwischenring eine modulare Konstruktion ermöglicht, da Zwischenringe unterschiedlicher axialer Erstreckungen mit den Einzelringen kombiniert werden können.
Die Montage auf einer Welle und in einem Gehäuse kann dabei auf eine sogenannte sequentielle Art erfolgen. Dabei wird nicht die komplette Lageranordnung als eine Baueinheit auf die Welle und/oder in das Gehäuse eingebracht. Vielmehr wird der aufgeteilte Lagerring sequentiell, d. h. Ringelement für Ringelement, eingebracht. Diese Methode ist jedoch nachteilig, da zeitaufwendiger und komplizierter als die Montage einer eine Baueinheit darstellenden Lageranordnung. Außerdem ist der Transport sowie die Handhabung der nicht eingebauten Lageranordnung aufwendig.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, um derart aufgeteilte Lageranordnungen zu einer Baueinheit permanent oder temporär verbinden zu können, wodurch derartige Nachteile vermieden werden sollen.
Aus der DE 10 2006 008 731 A1 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager bekannt, umfassend einen Außenring, bestehend aus zwei Einzelringen sowie einem dazwischen befindlichen Zwischenring, sowie einen Innenring, wobei der Zwischenring über Verbindungselemente, die in Nuten der Einzelringe eingreifen, mit den Einzelringen verbunden ist.
Aus der DE 36 21 281 A1 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager bekannt, bei dem sowohl der Außenring als auch der Innenring mehrteilig aufgebaut ist, wobei der Außenring aus zwei durch einen Zwischenring beabstandeten Einzelringen besteht und der Innenring aus zwei axial aneinanderliegenden Einzelringen besteht. Das Kegelrollenlager der DE 36 21 281 A1 wird durch ein in Nuten an den beiden Einzelringen des Innenrings eingreifendes Klammerelement zu einer Baueinheit verbunden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lageranordnung bereitzustellen, bei der durch Verbindungselemente ein Einzelring mit einem Zwischenring axial und/oder radial verbunden werden kann, wobei die Konstruktion einfach und kostengünstig unterschiedliche axiale Beabstandungen der Lagerreihen ermöglicht und gegenüber Lageranordnungen ohne mehrteiligem Lagerring keine nachteiligen Eigenschaften aufweist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage mit einer derartigen Lageranordnung bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung sowie eine Windkraftanlage gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Demzufolge ist eine gattungsgemäße Lageranordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme an dem Einzelring axial außerhalb einer Wälzkörperlaufbahn des Einzelrings angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft Lageranordnungen mit zumindest einem Wälzlagerring, der durch drei Ringelemente, nämlich zwei Einzelringe sowie einem axial dazwischen angeordneten Zwischenring, axial aufgeteilt wurde. Eine derartige axiale Teilung ist wie zuvor beschrieben grundsätzlich von Vorteil. So ermöglicht diese Aufteilung des Wälzlagerrings eine einfachere und kostengünstigere Herstellung gegenüber einer axialen Aufteilung des Wälzlagerrings in nur zwei Ringelemente, da nur die beiden Einzelringe Wälzkörperlaufbahnen aufweisen und entsprechend genau bearbeitet sowie oberflächenbehandelt werden müssen. Der die beiden Einzelringe beabstandende und verbindende Zwischenring hingegen kann weniger präzise gefertigt werden und muss insbesondere nicht oberflächenbehandelt werden.
Die Erfindung nutzt weiterhin aus, dass es von Vorteil ist, die beiden Einzelringe mit dem Zwischenring derart zu verbinden, dass der entsprechende Wälzlagerring bereits für den Transport und die Montage in einer Lagerstelle eine einzige Baueinheit bildet. Insbesondere kann somit ermöglicht werden, dass die gesamte Lageranordnung eine einzige Baueinheit bildet. Dadurch wird Transport und Montage deutlich vereinfacht. Eine entsprechende axiale und/oder radiale Verbindung eines Einzelrings mit dem Zwischenring wird durch mindestens ein Verbindungselement, das mit einer Aufnahme an dem Einzelring zusammenwirkt, erreicht.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass die Art und Weise der Verbindung eines Einzelrings mit dem Zwischenring Einfluss auf die Tragfähigkeit der Lageranordnung hat. So zeigte sich, dass bei einer Positionierung der Aufnahme an dem Einzelring axial innerhalb der Wälzkörperlaufbahn eine Schwächung der Tragfähigkeit resultiert. Dies liegt einerseits an einer geringeren Auflagefläche des Einzelrings in einer Anschlusskonstruktion im Bereich der Wälzkörperlaufbahn. Die Übertragung von Radialkräften ist somit eingeschränkt. Weiterhin führt eine derart angeordnete Aufnahme dazu, dass die Querschnittsfläche des Einzelrings im axialen Bereich der Wälzkörperlaufbahn reduziert wird, wodurch sich der Einzelring bei Belastungen stärker verformen kann.
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil nun dadurch gelöst, dass die axiale Positionierung der Aufnahme derart gewählt wird, dass die Auflagefläche des Einzelrings über die vollständige axiale Erstreckung der Wälzkörperlaufbahn erfolgt. Die Aufnahme soll erfindungsgemäß axial außerhalb der Wälzkörperlaufbahn liegen. Radialkräfte können somit von dem Wälzkörper optimal über den Einzelring in die Anschlusskonstruktion geleitet werden und die Querschnittsfläche im Bereich der Wälzkörperlaufbahn wird nicht geschwächt, wodurch die Tragfähigkeit gegenüber einem vergleichbaren Einzelring ohne Aufnahme nicht reduziert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wirkt das Verbindungselement mit einer Aufnahme an dem Zwischenring zusammen. Das Verbindungselement wirkt somit gleichermaßen mit Einzelring und Zwischenring zusammen und ist ein separates Bauteil. Die Aufnahme des Einzelrings und die Aufnahme des Zwischenrings können durch Nuten, Bohrungen, Einkerbungen, Vertiefungen, Vorsprünge oder dergleichen gebildet werden. Entscheidend ist lediglich, dass diese nach dem Einbringen eines Verbindungselements radiale und/oder axiale Kräfte für ein radiales und/oder axiales Verbinden aufnehmen können. Dabei können die Aufnahmen an Einzelring und Zwischenring identisch, spiegelsymmetrisch oder auch verschieden ausgeführt sein. Das Verbindungselement kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Aufnahme zusammenwirken.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lageranordnung mehrere umfänglich verteilte Verbindungselemente auf. Vorzugsweise handelt es sich dabei um identische Verbindungselemente, wobei auch unterschiedliche Verbindungselemente möglich sind. Die Anzahl der verwendeten Verbindungselemente wird durch die zu übertragenden Kräfte bestimmt. Für eine optimale Kraftübertragung sind die Verbindungselemente umfänglich mit gleichem Abstand positioniert. Anstelle mehrerer oder einer Vielzahl von umfänglich verteilten Verbindungselementen ist selbstverständlich auch ein einzelnes Verbindungselement zum Verbinden eines Einzelrings mit dem Zwischenring denkbar.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein Verbindungselement aus einem Befestigungsring, wobei der Befestigungsring in eine halbkreisförmige Ringnut des Einzelrings und in eine halbkreisförmige Ringnut des Zwischenrings eingreift. Die halbkreisförmigen Nuten entsprechen dabei den Aufnahmen und sind derart positioniert oder positionierbar, dass sie zusammen eine ringförmige Nut zum Einbringen des Verbindungselements bilden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein Verbindungselement aus einem Stiftelement. Dieses kann beispielsweise durch eine radial verlaufende Bohrung in dem Zwischenring und eine fluchtende, radial verlaufende Bohrung in dem Einzelring geführt werden, wodurch diese beiden Ringelemente zumindest zueinander verdrehsicher und axial verschiebefest verbunden werden. Eine einfache Herstellung und Montage wird dadurch erreicht, dass das Stiftelement in eine Bohrung eines Ringelements, z. B. des Zwischenrings, und eine umfänglich verlaufende Nut eines anderen Ringelements, z. B. eines Einzelrings, eingreift. Die Nut des Einzelrings kann dabei nur einen umfänglichen Teilabschnitt umfassen, oder aber, vorzugsweise, den kompletten Zwischenring umlaufen. Um ein Lösen des Stiftelements zu verhindern, können das Stiftelement und eine Bohrung eines Ringelements korrespondierende Gewinde aufweisen. Möglich ist auch, dass das Stiftelement in eine Bohrung eingepresst wird, wodurch geringere Fertigungskosten entstehen.
Selbstverständlich sind neben dem Befestigungsring und dem Stiftelement auch andere Verbindungselemente denkbar, die eine axiale und/oder radiale Verbindung der Ringelemente erlauben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen ein Einzelring und/oder der Zwischenring einen axialen Vorsprung auf, der das axial benachbarte Ringelement radial umgreift, um eine radiale Verschiebung zwischen dem Einzelring und dem Zwischenring zu verhindern. Das Umgreifen, das außenumfänglich oder innenumfänglich erfolgen kann, wird dabei beispielsweise durch eine radiale Presspassung bewirkt; denkbar sind auch radiale Spielpassungen mit entsprechendem radialen Spiel zwischen den Ringelementen. Der axiale Vorsprung kann entweder vollständig umlaufend ausgebildet sein, d. h. einen axial vorspringenden Ring oder eine komplett umlaufende Stufe ausbilden, oder aber aus einem oder mehreren einzelnen, nicht die gesamte Lagerachse umschließenden Vorsprung oder Teilvorsprüngen bestehen. Der Zwischenring kann an beiden axialen Enden einen solchen axialen Vorsprung aufweisen; insbesondere kann der Zwischenring zumindest bezüglich dieser beiden axialen Vorsprünge spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Falls sowohl ein Einzelring, als auch der Zwischenring an der diesem Einzelring zugewandten Stirnseite einen axialen Vorsprung aufweisen, können diese beiden Vorsprünge korrespondierende Vorsprünge darstellen, d. h. die axiale Erstreckung beider Vorsprünge ist gleich lang. Derart korrespondierende Vorsprünge können beispielsweise in Verbindung mit Stiftelementen eingesetzt werden, indem die Bohrungen oder die Bohrung und die Nut im Bereich der Vorsprünge angeordnet sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Einzelring einen axialen Vorsprung auf, wobei der Vorsprung axial außerhalb der Wälzkörperlaufbahn des Einzelrings angeordnet ist. Ebenso wie bei der Positionierung der Aufnahme zeigte sich, dass eine Reduzierung der Tragfähigkeit vermieden werden kann, indem der Vorsprung axial außerhalb der Auflagefläche positioniert ist. Der Einzelring bleibt somit im Bereich der Auflagefläche unverändert gegenüber einem Einzelring ohne axialen Vorsprung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Wälzlagerringe mehrteilig ausgebildet. Bevorzugt weisen beide Wälzlagerringe jeweils zwei Einzelringe sowie einen axial dazwischen angeordneten Zwischenring auf. Ein derartiger Aufbau kann für die Herstellung und Montage von Vorteil sein. Falls die Lageranordnung ein zweireihiges Kegelrollenlager darstellt, ist es ausreichend einen Wälzlagerring erfindungsgemäß zu verbinden, um das Wälzlager als eine einzelne Baueinheit auszuführen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme des Einzelrings axial innerhalb einer Wälzkörperlaufbahn des der Lagerreihe des Einzelrings gegenüberliegenden Wälzlagerrings angeordnet. Dadurch wird axial ein äußerst kompakter Aufbau ermöglicht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Lageranordnung durch ein zweireihiges Kegelrollenlager oder zwei einreihige Kegelrollenlager gebildet. Sofern das Kegelrollenlager in einer O-Anordnung ausgeführt ist, besteht zumindest der innere Wälzlagerring aus zwei Einzelringen und einem Zwischenring und wird erfindungsgemäß verbunden. Falls das Kegelrollenlager in einer X-Anordnung ausgeführt ist, besteht zumindest der äußere Wälzlagerring aus zwei Einzelringen und einem Zwischenring und wird erfindungsgemäß verbunden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenring auf einer bezüglich der Lageranordnung radial nach außen gerichteten Mantelfläche eine radiale Rücknahme gegenüber den Einzelringen auf. Diese Rücknahme erstreckt sich bevorzugt über die gesamte axiale Erstreckung des Zwischenrings. Somit weist der Zwischenring im eingebauten Zustand der Lageranordnung gegenüber einer Anschlusskonstruktion Spiel auf, so dass Passungsrost verhindert werden kann.
Das erfindungsgemäße Wälzlager kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise in einer Windkraftanlage, vorzugsweise zur Lagerung einer Rotorwelle, dort insbesondere als zweireihiges Kegelrollenlager. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Wälzlager überall dort eingesetzt werden, wo ein Wälzlagerring in zwei Einzelringe sowie einen Zwischenring aufgeteilt werden soll und das Wälzlager eine einzige Baueinheit darstellen soll ohne eine Reduzierung der Tragfähigkeit herbeizuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:
1 ein zweireihiges Kegelrollenlager gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend ringförmige Verbindungselemente an einem inneren Wälzlagerring,
3 zeigt eine Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2,
4 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels,
5 eine dreidimensionale Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels,
6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, umfassend ringförmige Verbindungselemente an einem äußeren Wälzlagerring,
7 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente an einem inneren Wälzlagerring,
8 eine Detailansicht der 7,
9 eine Detailansicht der 7,
10 eine dreidimensionale Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels,
11 eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente an einem äußeren Wälzlagerring
12 eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente an einem inneren Wälzlagerring, und
13 eine Detailansicht der 12.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind im Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Lageranordnung 1, nämlich ein zweireihiges Kegelrollenlager, umfassend zwei Lagerreihen 2, 3 gemäß dem Stand der Technik. Die Lageranordnung umfasst einen inneren Wälzlagerring, gebildet durch Einzelringe 4, 5 sowie einen axial dazwischen angeordneten Zwischenring 6. Die Lageranordnung 1 umfasst ferner einen äußeren Wälzlagerring, gebildet durch zwei Einzelringe 7, 8 sowie einen axial dazwischen angeordneten Zwischenring 9. Zwischen dem inneren Wälzlagerring 4, 5, 6 und dem äußeren Wälzlagerring 7, 8, 9 rollen kegelförmige Wälzkörper 10 um eine Lagerachse 19 ab.
Um ein Auseinanderfallen der Lageranordnung 1 während des Transports zu verhindern, weist der innere Wälzlagerring 4, 5, 6 Verbindungselemente 11, 12 auf, nämlich Stiftelemente, die in Bohrungen 12, 13 des Zwischenrings 6 eingebracht werden und in eine umlaufende Nut 15, 16 der Einzelringe 4, 5 eingreifen.
Sowohl die Bohrungen 12, 13 als auch die Nuten 15, 16 befinden sich axial innerhalb von Wälzkörperlaufbahnen 17, 18 der jeweils mit dem Zwischenring 6 verbundenen Einzelringe 4, 5. Die mögliche Auflagefläche des inneren Wälzlagerrings 4, 5 wird somit entsprechend reduziert, was letztendlich zu einer Reduzierung der Tragfähigkeit der Lageranordnung 1 führt.
2 zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend ringförmige Verbindungselemente an einem inneren Wälzlagerring. Die Lageranordnung 1 wird durch ein zweireihiges Kegelrollenlager in O-Anordnung gebildet. Sowohl der innere Wälzlagerring 4, 5, 6 als auch der äußere Wälzlagerring 7, 8, 9 sind dreiteilig ausgeführt. Nur die Einzelringe 4, 5, 7, 8 weisen Wälzkörperlaufbahnen auf. Die Lageranordnung 1 kann zu einer Baueinheit verbunden werden, indem der innere Wälzlagerring 7, 8, 9 erfindungsgemäß verbunden wird. Dabei wird jeweils ein Einzelring 4, 5 mit dem axial dazwischen angeordneten Zwischenring 6 durch Verbindungselemente 11, 12 verbunden.
Jede Verbindung zwischen Einzelring 4, 5 und Zwischenring 6 wird durch mehrere umfänglich verteilt angeordnete Verbindungselemente 11, 12 ausgeführt. Die Verbindungselemente 11, 12 bestehen in diesem Beispiel aus Befestigungsringen. Diese Befestigungsringe bestehen vorzugsweise aus Metall. Der Durchmesser der Befestigungsringe entspricht im Wesentlichen dem mittleren Durchmesser der kegelförmigen Wälzkörper 10.
Sowohl ein Einzelring 4, 5 als auch der Zwischenring 6 weisen entsprechend viele Aufnahmen 20, 21, 22, 23 auf, mit denen die Befestigungsringe zusammenwirken. Jede Aufnahme 20, 21, 22, 23 entspricht einer halbkreisförmigen Ringnut, in die ein Befestigungsring eingesetzt ist. Wie in 2 zu erkennen ist, befinden sich die Aufnahmen 20, 21 der Einzelringe 4, 5 axial außerhalb der Wälzkörperlaufbahnen 17, 18 der jeweiligen Einzelringe. Die Aufnahmen 20, 21 der Einzelringe 4, 5 befinden sich dabei an einem dem Zwischenring 6 zugewandten axialen Ende der Einzelringe. Insbesondere entspricht der sich axial innerhalb der Wälzkörperlaufbahn befindliche Bereich eines Einzelrings einem Bereich eines keine Aufnahmen aufweisenden Einzelrings, wird also durch die Aufnahmen nicht beeinträchtigt. Demzufolge weist jeder Einzelring 4, 5 eine sich zumindest über die komplette axiale Erstreckung der Wälzkörperlaufbahn 17, 18 erstreckende Auflagefläche 24, 25 auf und kann sich somit radial komplett in einer nicht dargestellten Anschlusskonstruktion, z. B. Welle, abstützen. Die Aufnahmen 20, 21, 22, 23 befinden an dem inneren Wälzlagerring auf der radial nach innen weisenden Mantelfläche. Diese Anordnung ist für die Montage sinnvoll. Entsprechend würde ein erfindungsgemäß verbundener Außenring Aufnahmen auf einer radial nach außen gerichteten Mantelfläche aufweisen (siehe 6).
Durch das Zusammenwirken der Verbindungselemente 11, 12 mit den Aufnahmen 20, 21, 22, 23 wird eine axiale Sicherung der Einzelringe 4, 5 mit dem Zwischenring 6 bewirkt. Je nach Art des Einbringens der Verbindungselemente 11, 12, z. B. durch eine Presspassung, ergibt sich auch bereits eine gewisse radiale Sicherung. Um eine noch bessere radiale Verbindung von Einzelringen 4, 5 und Zwischenring 6 zu ermöglichen, sind axiale Vorsprünge vorgesehen. Dabei weisen einerseits die Einzelringe 4, 5 axiale Vorsprünge 26, 29 als auch der Zwischenring 6 axiale Vorsprünge 27, 28 auf. Zwischen einem Einzelring 4, 5 und dem Zwischenring 6 sind jeweils Vorsprünge mit gleicher axialer Erstreckung vorgesehen, d. h. es handelt sich um korrespondierende Vorsprünge. Da die Vorsprünge 26, 27, 28, 29 nur dazu dienen Radialkräfte aufzunehmen, können sie axial entsprechend kurz ausgeführt werden.
Es handelt sich bei dieser Lageranordnung 1 um ein vollrolliges Lager; selbstverständlich kann auch eine Käfigführung an einer oder beiden Lagerreihen vorgesehen werden. Die Wälzkörper 10 werden durch Borde 30, 31, 32, 33 an den Einzelringen 4, 5 geführt. In diesem Fall liegen die Aufnahmen 20, 21 der Einzelringe auch außerhalb der axialen Erstreckung von Kontaktflächen zwischen dem den Zwischenring 6 zugewandten Bord 31, 32 und dem Wälzkörper 10, um auch hier keine Schwächung bei der Übertragung von Radialkräften zu verursachen.
Auch der äußere Wälzlagerring weist an den Verbindungen zwischen den Einzelringen 7, 8 und dem Zwischenring 9 axiale Vorsprünge auf.
Typischerweise sind die Zwischenringe 6, 9 aus Metall gefertigt, sind jedoch nicht oberflächenbehandelt, also z. B. nicht gehärtet.
4 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Hälfte der Lageranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Montage der Lageranordnung 1 zu einer Baueinheit erfolgt dabei z. B. durch Einsetzen der Wälzkörper 10 in die Einzelringe 4, 5 des inneren Wälzlagerrings; Aufschieben der Einzelringe 7, 8 des äußeren Wälzlagerrings; Einsetzen der Zwischenringe 6, 9 auf die Einzelringe einer Lagerreihe; Aufsetzen der beiden Einzelringe der anderen Lagerreihe; Ausrichten der die Aufnahmen 20, 21 aufweisenden Einzelringe, so dass sich kreisringförmige Aufnahmen bilden; Einsetzen der Verbindungselemente 11, 12 in die jeweiligen kreisringförmigen Aufnahmen. Eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Lageranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in 5 zu sehen. Eine derart verbundene, zusammengesetzte Lageranordnung kann nun im Rahmen einer sogenannten Paketmontage einfach in den jeweiligen Lagerstellen montiert werden.
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, umfassend ringförmige Verbindungselemente an einem äußeren Wälzlagerring. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass das zweireihige Kegelrollenlager eine X-Anordnung aufweist. Um eine einteilige Baueinheit auszubilden, sind demzufolge Verbindungselemente 11, 12 vorgesehen, die die Einzelringe 7, 8 des äußeren Wälzlagerrings mit dem Zwischenring 9 des äußeren Wälzlagerrings verbinden.
Die Befestigungsringe als Verbindungselemente 11, 12 sowie die dazu notwendigen Aufnahmen 20, 21, 22, 23 sind auf einer radial nach außen gerichteten Mantelfläche des äußeren Wälzlagerrings angeordnet.
7 zeigt eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente an einem inneren Wälzlagerring. Ebenso wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß 2 handelt es sich um ein zweireihiges Kegelrollenlager in O-Anordnung, dessen innerer Wälzlagerring eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist. Der äußere Wälzlagerring, bestehend aus zwei Einzelringen 7, 8 und einem Zwischenring 9, ist im Wesentlichen wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt, so dass diesbezüglich auf die entsprechende Beschreibung verweisen wird.
Zwar weisen die Einzelringe 4, 5 und der Zwischenring 6 des inneren Wälzlagerrings wie im ersten Ausführungsbeispiel axiale Vorsprünge 26, 27, 28, 29 auf; siehe auch Detailansicht gemäß 8 und 9. Die axiale Erstreckung ist jedoch wesentlich größer als im ersten Ausführungsbeispiel. Dies ermöglicht das Einbringen von Verbindungselementen 11, 12 mit einer stiftförmigen Gestalt. Die Verbindungselemente durchdringen dabei radial sowohl einen Einzelring 4, 5 als auch einen Teil des Zwischenrings 6 und stellen somit eine axiale Sicherung sowie eine Verdrehsicherung dar.
Die Stiftelemente sitzen in Bohrungen 30 in den Einzelringen 4, 5 sowie jeweils einer umlaufenden Nut 31 des Zwischenrings 6. Die Breite der Nut 31 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der Stiftelemente. Die Stiftelemente sind von einer radial nach innen gerichteten Mantelfläche des inneren Wälzlagerrings zugänglich. Um insbesondere eine leichte Demontage zu ermöglichen, weisen die Stiftelemente Außengewinde auf, die mit Innengewinden der Bohrungen 30 zusammenwirken.
Zwar wäre auch denkbar, dass die Stiftelemente anstelle in die Nut 31 in Bohrungen des Zwischenrings 6 eingreifen. Die Ausführung mit einer Nut 31 im Zwischenring 6 weist jedoch den Vorteil auf, dass die Nut 31 verhältnismäßig einfach hergestellt werden kann. So kann die Nut 31 beispielsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und während der Weichbearbeitung des Zwischenrings 6 durch Drehen eingebracht werden. Die Breite der Nut kann auch größer sein als der Durchmesser der Stiftelemente. Außerdem ist bei einer Nut 31 im Zwischenring 6 kein Ausrichten des Zwischenrings 6 mit den Einzelringen 4, 5 vor dem Einbringen der Stiftelemente bei der Montage notwendig.
10 zeigt eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Lageranordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
11 zeigt eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente an einem äußeren Wälzlagerring. Der wesentliche Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel ist die unterschiedliche Anordnung der Verbindungselemente 11, 12, die daraus resultiert, dass das zweireihige Kegelrollenlager des vierten Ausführungsbeispiels in X-Anordnung ausgeführt ist. Die Verbindungselemente 11, 12 sind im vierten Ausführungsbeispiel von einer radial nach außen gerichteten Mantelfläche des äußeren Wälzlagerrings zugänglich.
12 zeigt eine Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung, umfassend stiftförmige Verbindungselemente 11, 12 an einem inneren Wälzlagerring. Ebenso wie das dritte Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein zweireihiges Kegelrollenlager in O-Anordnung. Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel weist jedoch der Zwischenring Bohrungen 30 und die beiden Einzelringe 4, 5 jeweils eine umlaufende Nut 31 auf, siehe auch Detaildarstellung in 13. Die Verbindungselemente 11, 12 sind mittels Presspassung in die Bohrungen eingepasst.
Auch wenn die Ausführungsbeispiele lediglich zweireihige Kegelrollenlager zeigen, kann die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch für andere Lagertypen, z. B. Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager, Schrägkugellager etc., eingesetzt werden und auch bei mehr als zwei Lagerreihen Verwendung finden. So ist der Kern der Erfindung, nämlich ein Wälzlager zu schaffen, bei dem einer oder beide Wälzlagerringe mehrteilig ausgeführt ist, wobei ein Zwischenring eine axiale Beabstandung von Lagerreihen ermöglicht und die Wälzkörperlaufbahnen bereitstellende Einzelringe verliersicher verbindet ohne die Tragfähigkeit zu reduzieren, vielseitig einsetzbar. Auch können unterschiedliche Bordführungen der Wälzkörper sowie Käfige eingesetzt werden. Grundsätzlich denkbar ist selbstverständlich auch, dass nur ein Wälzlagerring erfindungsgemäß geteilt ist während der zweite Lagerring Teil einer Anschlusskonstruktion ist, d. h. diesbezüglich eine sogenannte Direktlagerung ausbildet.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Lagerreihe
3: Lagerreihe
4: Einzelring des inneren Wälzlagerrings
5: Einzelring des inneren Wälzlagerrings
6: Zwischenring des inneren Wälzlagerrings
7: Einzelring des äußeren Wälzlagerrings
8: Einzelring des äußeren Wälzlagerrings
9: Zwischenring des äußeren Wälzlagerrings
10: Wälzkörper
11: Verbindungselement
12: Verbindungselement
13: Bohrung
14: Bohrung
15: Ringnut
16: Ringnut
17: Wälzkörperlaufbahn
18: Wälzkörperlaufbahn
19: Lagerachse
20: Aufnahme
21: Aufnahme
22: Aufnahme
23: Aufnahme
24: Auflagefläche
25: Auflagefläche
26: axialer Vorsprung
27: axialer Vorsprung
28: axialer Vorsprung
29: axialer Vorsprung
30: Bohrung
31: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006008731 A1 [0005]
DE 3621281 A1 [0006, 0006]

Claims

Lageranordnung, umfassend einen äußeren und einen inneren Wälzlagerring sowie mehrere Wälzkörper (10), die in zwei Lagerreihen (2, 3) zwischen dem äußeren und dem inneren Wälzlagerring angeordnet sind, wobei zumindest ein Wälzlagerring mehrteilig ausgebildet ist und zwei Einzelringe (4, 5, 7, 8) sowie einen axial zwischen den Einzelringen angeordneten Zwischenring (6, 9) umfasst, und wobei ein Einzelring (4, 5, 7, 8) mit dem Zwischenring (6, 9) durch mindestens ein Verbindungselement (11, 12) axial und/oder radial verbunden ist, wobei das Verbindungselement (11, 12) mit einer Aufnahme (20, 21) an dem Einzelring (4, 5, 7, 8) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 21) an dem Einzelring (4, 5, 7, 8) axial außerhalb einer Wälzkörperlaufbahn (17, 18) des Einzelrings (4, 5, 7, 8) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (11, 12) mit einer Aufnahme (22, 23) an dem Zwischenring (6, 9) zusammenwirkt.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere umfänglich verteilte Verbindungselemente (11, 12).
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (11, 12) aus einem Befestigungsring besteht, wobei der Befestigungsring in eine halbkreisförmige Ringnut des Einzelrings (4, 5, 7, 8) und in eine halbkreisförmige Ringnut des Zwischenrings eingreift.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (11, 12) aus einem Stiftelement besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stiftelement in eine Bohrung (30) eines Ringelements und eine umfänglich verlaufende Nut (31) eines anderen Ringelements eingreift.
Lageranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stiftelement und eine Bohrung (30) eines Ringelements korrespondierende Gewinde aufweisen.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelring (4, 5, 7, 8) und/oder der Zwischenring (6, 9) einen axialen Vorsprung (26, 27, 28, 29) aufweisen, wobei der Vorsprung ein axial benachbartes Ringelement radial umgreift, um eine radiale Verschiebung zwischen dem Einzelring (4, 5, 7, 8) und dem Zwischenring (6, 9) zu verhindern.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelring (4, 5, 7, 8) einen axialen Vorsprung (26, 29) aufweist, wobei der Vorsprung (26, 29) axial außerhalb der Wälzkörperlaufbahn (17, 18) des Einzelrings (4, 5, 7, 8) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wälzlagerringe mehrteilig ausgebildet sind
Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzlagerring jeweils zwei Einzelringe (4, 5, 7, 8) sowie einen axial dazwischen angeordneten Zwischenring aufweist.
Lageranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 21) des Einzelrings (4, 5, 7, 8) axial innerhalb einer Wälzkörperlaufbahn des der Lagerreihe (2, 3) des Einzelrings (4, 5, 7, 8) gegenüberliegenden Wälzlagerrings angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung durch ein zweireihiges Kegelrollenlager gebildet wird.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung durch zwei einreihige Kegelrollenlager gebildet wird.
Windkraftanlage, umfassend eine Lageranordnung nach einem der vorangegangen Ansprüche zur Lagerung einer Rotorwelle.