DE102010049079A1

DE102010049079A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102010049079A1
Application number: DE102010049079A
Authority: DE
Inventors: Felipe de Pontes Carvalho; Alexandre Camilo; Edson Fescina; Osmar Matos; Kleberson Sierra
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), umfassend zwei axial beabstandete Kegelrollenlagerreihen (2). Um eine derartige Lageranordnung bereitzustellen, die eine verbesserte Anpassung an die maximal zu erwartenden Axial- und Radialkräfte erlaubt, die kleiner, leichter und somit auch kostengünstiger ist und einfach und kostengünstig herzustellen ist, schlägt die Erfindung vor, dass axial zwischen den Kegelrollenlagerreihen (2) mindestens ein Dreipunktlager (9) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend zwei axial beabstandete Kegelrollenlagerreihen.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Lageranordnungen können sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte aufnehmen und bei einer O-Anordnung oder X-Anordnung der Kegelrollenlagerreihen können Axialkräfte in beiden Richtungen aufgenommen werden.
Aus der EP 1 252 442 B1 ist eine solche Lageranordnung bekannt, bei der die Lagerung eines Planetenrades auf einem zugeordneten Planetenträger über zwei mit einem axialen Abstand in O-Anordnung angeordnete Kegelrollenlagerreihen erfolgt, wobei die beiden Kegelrollenlagerreihen gleich groß sind, so dass Axialkräfte in beiden Axialrichtungen in gleicher Größe aufgenommen werden können.
Bei der Auslegung derartiger Lageranordnungen müssen die maximal auftretenden Axialkräfte (in beiden Axialrichtungen) sowie die maximal auftretenden Radialkräfte berücksichtigt werden. Bei dem Einsatz von herkömmlichen Kegelrollenlager für die beiden Kegelrollenlagerreihen ergibt sich eine Lageranordnung die zwar durch die Auslegung die maximalen Kräften sicher aufnehmen kann. Oftmals ist die Lageranordnung jedoch hinsichtlich der aufzunehmenden Axialkräfte überdimensioniert, so dass sie insgesamt größer, schwerer und teurer ausfällt, als theoretisch erforderlich.
Aus der GB 2346179 A ist ein Dreipunktlager, also eine spezielle Form eines Kugellagers, bekannt, siehe dort 4a, 4b und 4c, dessen Außenring ein kreisförmiges Laufbahnprofil aufweist und dessen zweigeteilter Innenring ein gotisches Laufbahnprofil aufweist.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lageranordnung zu schaffen, die eine verbesserte Anpassung an die maximal zu erwartenden Axial- und Radialkräfte erlaubt, die kleiner, leichter und somit auch kostengünstiger ist und einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demzufolge ist eine gattungsgemäße Lageranordnung dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den Kegelrollenlagerreihen mindestens ein Dreipunktlager angeordnet ist.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass ein Dreipunktlager eine deutlich bessere Optimierung der Lageranordnung hinsichtlich der maximal zu übertragenden Axial- und Radialkräfte erlaubt. Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann somit gezielt auf den Anwendungsfalls hin ausgelegt werden, und es ergibt sich keine Überdimensionierung. Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann somit Kegelrollenlagerreihen einsetzen, die kleiner bauen als die in dem Stand der Technik eingesetzten, so dass letztendlich der benötigte Bauraum geringer ist und somit auch das Gesamtgewicht und die Kosten reduziert werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer eine Lagerachse umfassenden Schnittdarstellung ein Außenring des Dreipunktlagers ein kreisbogenförmiges Laufbahnprofil und ein Innenring des Dreipunktlagers ein gotisches Laufbahnprofil aufweist, wobei das gotische Laufbahnprofil zwei kreisbogenförmige Abschnitte umfasst, deren Krümmungsmittelpunkte voneinander beabstandet sind. Die Wälzkörper des Dreipunktlagers, nämlich Kugeln, rollen somit am Außenring auf einer Laufbahn ab, die einer herkömmlichen Laufbahn eines Rillenkugellagers entspricht. Hingegen kontaktieren diese Wälzkörper den Innenring über zwei kreisbogenförmige Abschnitte, die wiederum zusammen die Innenringlaufbahn bilden. Die kreisbogenförmigen Abschnitte können entweder an einer axialen Mitte des Dreipunktlagers direkt aneinanderstoßen oder aber axial voneinander beabstandet sein. Eine solche Beabstandung kann insbesondere durch eine Radialnut zwischen den beiden Abschnitten bewerkstelligt werden. In jedem Fall liegen die beiden Mittelpunkte der Krümmungsradien der zwei Abschnitte derart auf unterschiedlichen Punkten, dass sich ein gotisches Laufbahnprofil ergibt. Der Krümmungsradius der zwei Abschnitte ist dabei größer als der Radius der kugelförmigen Wälzkörper, so dass zwischen Wälzkörper und je einem Abschnitt nur ein Kontaktpunkt auftreten kann. Grundsätzlich denkbar ist auch, dass in einer eine Lagerachse umfassenden Schnittdarstellung ein Innenring des Dreipunktlagers ein kreisbogenförmiges Laufbahnprofil und ein Außenring des Dreipunktlagers ein gotisches Laufbahnprofil aufweist, wobei das gotische Laufbahnprofil zwei kreisbogenförmige Abschnitte umfasst, deren Krümmungsmittelpunkte voneinander beabstandet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das gotische Laufbahnprofil bezüglich einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene symmetrisch ist. Diese Symmetrie ermöglicht eine Übertragung von maximalen Axialkräften in beiden Axialrichtungen in gleicher Größe. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das gotische Laufbahnprofil bezüglich einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene symmetrisch ist. Diese Ausführung erlaubt die Ausbildung einer Lageranordnung, welche verschieden große Axialkräfte in den zwei Axialrichtungen übertragen kann, ohne dass die zwei Kegelrollenlagerreihen hierfür unterschiedlich ausgebildet sein müssen.
Zwar kann die erfindungsgemäße Lagerung auch bei sogenannten Direktlagerungen verwendet werden. Bei einer Direktlagerung laufen die Wälzkörper (z. B. Kegelrollen und Kugeln) anstelle auf einem Innenring direkt auf einer Welle und/oder anstelle auf einem Außenring direkt in einem Gehäuse ab. Im Folgenden wird die Erfindung jedoch anhand einer Lageranordnung, umfassend einen Innenring und einen Außenring beschrieben. Sowohl der Innenring als auch der Außenring kann dabei mehrteilig ausgebildet sein. Zur einfacheren Montage kann der Innenring und/oder der Außenring dabei axial in zwei oder mehrere Ringe geteilt werden. Vorgesehen ist beispielsweise, dass ein Innenring der Lageranordnung axial asymmetrisch in zwei Ringe geteilt ist. Eine symmetrische Teilung vereinfacht grundsätzlich schon die Fertigung und führt zur Kostenreduzierung, da zwei identische Ringe zur Bildung des Innenringes verwendet werden können. Falls jedoch das gotische Laufbahnprofil am Innenring vorgesehen wird, ergibt sich durch die symmetrische Teilung desselbigen weiterhin eine deutlich einfachere Fertigung des Laufbahnprofiles, da jeder Ring für sich lediglich ein einfach zu fertigendes kreisbogenförmiges Laufbahnprofil aufweisen muss. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Innenring der Lageranordnung axial symmetrisch in zwei Ringe geteilt ist. Dies führt u. U. zu einer einfacheren Montage, da der Lagersatz des Dreipunktlagers, also Kugeln und ggf. vorhandener Käfig, direkt auf einen Ring des Innenrings gesetzt werden können.
Denkbar ist, dass die Kegelrollenlagerreihen in O-Anordnung oder X-Anordnung angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Lageranordnung abgedichtet. Die Kegelrollenlagerreihen und/oder die Dreipunktlagerung können durch Käfige geführte Wälzkörper aufweisen oder aber vollrollige Wälzlager darstellen.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann in vielen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. als Bestandteil einer Planetengetriebestufe einer Windkraftanlage oder einer Fahrzeugradlagerung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1. Die Lageranordnung 1 umfasst zwei Kegelrollenlagerreihen 2, die axial beabstandet sind, jedoch mit einem identischen Teilkreis um die Lagerachse 3 konzentrisch angeordnet sind. Jede Kegelrollenlagerreihe 2 umfasst eine Vielzahl von Wälzkörpern 3, die zwischen einem Außenring 4 und einem Innenring 5 angeordnet sind und durch je einen Käfig 6 geführt werden. Die Lageranordnung ist an beiden axialen Stirnseiten durch Dichtungen 7 abgedichtet. Die beiden Kegelrollenlagerreihen 2 sind in O-Anordnung angeordnet.
Axial zwischen den beiden Kegelrollenlagereihen 2 befindet sich ein Dreipunktlager 9, welches in der Detaildarstellung X in 2 näher dargestellt ist.
Das Dreipunktlager 9 umfasst eine Vielzahl von Wälzkörpern 10, die auf Laufbahnen des Außenringes 4 und des Innenringes 5 abrollen. Die Wälzkörper 10 werden durch einen Käfig 15 geführt. Die Laufbahn 11 des Außenringes 4 weist dabei ein kreisförmiges Laufbahnprofil auf. Die Laufbahn 12 des Innenringes 5 hingegen, welche durch zwei Abschnitte 12' und 12'' gebildet wird, weist ein gotisches Laufbahnprofil auf. Die beiden Abschnitte 12' und 12'' sind bezüglich einer zur Lagerachse 3 senkrecht stehenden Ebene 13 symmetrisch ausgebildet.
Der Innenring 5 ist geteilt ausgeführt und besteht aus zwei Ringen 5' und 5''. Die Teilung ist asymmetrisch, d. h. beide Ringe 5', 5'' weisen eine unterschiedliche axiale Erstreckung auf. Während ein erster Ring 5' nur eine Laufbahn für eine der beiden Kegelrollenlagerreihen 2 bereitstellt, weist der zweite Ring 5'' sowohl eine Laufbahn für eine der beiden Kegelrollenlagerreihen 2 als auch die Laufbahn 12 für das Dreipunktlager 9 auf. Dieser Ring 5'' weist somit beide Abschnitte 12', 12'' der Laufbahn 12 auf. Zwischen den beiden Abschnitten 12' und 12'' befindet sich eine Radialnut 14.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die unterschiedliche Teilung des Innenringes 5.
Der Innenring 5 ist in zwei symmetrische Ringe 5' und 5'' geteilt. Jeder Ring 5', 5'' weist somit eine Laufbahn für eine Kegelrollenlagerreihe sowie einen Abschnitt 12', 12'' für die Laufbahn 12 des Dreipunktlagers 9 auf.
Während beide Ausführungsbeispiele ein gotisches Laufbahnprofil am Innenring 5 und ein kreisförmiges Laufbahnprofil am Außenring 4 zeigten, ist selbstverständlich auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Kegelrollenlagerreihe
3: Lagerachse
4: Außenring
5: Innenring
5': Ring
5'': Ring
6: Käfig der Kegelrollenlagerreihe
7: Wälzkörper der Kegelrollenlagerreihe
8: Dichtung
9: Dreipunktlager
10: Wälzkörper des Dreipunktlagers
11: Laufbahn
12: Laufbahn
12': Abschnitt
12'': Abschnitt
13: Ebene
14: Radialnut
15: Käfig des Dreipunktlagers

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

EP 1252442 B1 [0003]
GB 2346179 A [0005]

Claims

Lageranordnung (1), umfassend zwei axial beabstandete Kegelrollenlagerreihen (2), dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den Kegelrollenlagerreihen (2) mindestens ein Dreipunktlager (9) angeordnet ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer eine Lagerachse (3) umfassenden Schnittdarstellung ein Außenring (4) des Dreipunktlagers (9) ein kreisbogenförmiges Laufbahnprofil und ein Innenring (5) des Dreipunktlagers ein gotisches Laufbahnprofil aufweist, wobei das gotische Laufbahnprofil zwei kreisbogenförmige Abschnitte (12', 12'') umfasst, deren Krümmungsmittelpunkte voneinander beabstandet sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer eine Lagerachse (3) umfassenden Schnittdarstellung ein Innenring (5) des Dreipunktlagers (9) ein kreisbogenförmiges Laufbahnprofil und ein Außenring (4) des Dreipunktlagers ein gotisches Laufbahnprofil aufweist, wobei das gotische Laufbahnprofil zwei kreisbogenförmige Abschnitte umfasst, deren Krümmungsmittelpunkte voneinander beabstandet sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gotische Laufbahnprofil bezüglich einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene (13) symmetrisch ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenring (5) der Lageranordnung (1) axial asymmetrisch in zwei Ringe (5', 5'') geteilt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenring (5) der Lageranordnung (1) axial symmetrisch in zwei Ringe (5', 5'') geteilt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelrollenlagerreihen (2) in O-Anordnung oder X-Anordnung angeordnet sind.
Lageranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) abgedichtet ist.