DE102014205812A1

DE102014205812A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102014205812A1
Application number: DE102014205812.0A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Michael
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US20170108036A1; CN106133349A; WO2015144580A1; US10844903B2; CN106133349B

Abstract

Offenbart wird ein Wälzlager (4), insbesondere Pendelrollenlager, mit zumindest einem Außenring (8) und einem Innenring (6), zwischen denen mindestens ein Wälzkörper (10) angeordnet ist, wobei der Außenring (8) gegenüber dem Innenring (6) axial vergrößert ist.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere ein Pendelrollenlager, mit zumindest einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen mindestens ein Wälzkörper angeordnet ist.
Pendelrollenlager sind spezielle Wälzlager, die im Vergleich zu anderen Lagerbauarten relativ hohen axialen und radialen Belastungen standhalten und sich dazu eignen, Fluchtfehler auszugleichen. Dabei weist das Pendelrollenlager üblicherweise einen Innenring und einen Außenring auf, zwischen denen zweireihig Wälzkörper angeordnet sind. Pendelrollenlager sind dabei, wie die einreihig ausgelegten Tonnenlager, geringfügig winkeleinstellbar. Dabei sinkt die Winkeleinstellbarkeit deutlich bei steigender Belastung des Lagers, so dass eine von einem Pendelrollenlager getragene Welle oft nur ungefähr 0,5° gegenüber ihrer Mittellage schräg gestellt werden kann. Eine signifikante Schrägstellung von beispielsweise mehreren Grad kann jedoch nicht bereitgestellt werden.
Grund dafür ist, dass bei einer derartigen Schrägstellung die Wälzkörper in Bezug auf den Außenring ausschwenken, was bis zu einer geringen Schrägstellung von dem Lager aufgenommen und toleriert werden kann. Dennoch führt die Schrägstellung und die damit einhergehende Ausschwenkung, insbesondere bei einer starken Belastung des Lagers, zu einem sehr hohen Verschleiß der Lagerringe und/oder der Wälzkörper, so dass verstärkt ein Komplettaustausch des Lagers notwendig ist.
Alternativ können auch, wenn eine Schrägstellung der Welle notwendig ist, Kegelrollenlager eingesetzt werden. Bei derartigen Lagern muss jedoch das Gehäuse eine Verkippung der Welle ermöglichen, was nur unter einem großen Kraftaufwand möglich ist, und wiederum zu einer Beschädigung des Lagers führen kann.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb ein Wälzlager, insbesondere ein Pendelrollenlager, bereitzustellen, mit dem auch bei einer zu erwartenden großen Belastung des Lagers eine signifikante Schrägstellung der zu lagernden Welle möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere ein Pendelrollenlager, gemäß Patentanspruch 1.
Erfindungsgemäß wird eine Wälzlageranordnung, insbesondere ein Pendelrollenlager, mit zumindest einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen mindestens ein Wälzkörper angeordnet ist, bereitgestellt. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, eine Schrägstellung der Welle aus ihrer Mittellage dadurch zu ermöglichen, dass der Außenring gegenüber dem Innenring axial vergrößert ist. Aufgrund der axialen Vergrößerung kann der Wälzkörper auch bei Schiefstellung axial entlang einer größeren Fläche geführt werden, so dass ein Ausschwenken und Ausschnappen des Wälzkörpersatzes aus dem Lager zuverlässig verhindert ist.
Ein Ausmaß der Vergrößerung wird dabei vorzugsweise über die bereitzustellende Schrägstellung der zu lagernden Welle bestimmt. Soll beispielsweise eine Schrägstellung von mehreren Grad erreich werden, so kann die nötige Vergrößerung des Außenrings dementsprechend berechnet werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dabei der Außenring axial weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10%, gegenüber dem Innenring vergrößert. Dadurch kann bereits eine signifikante Schrägstellung der zu lagernden Welle erreicht werden, ohne das Lager übermäßig zu vergrößern oder Gefahr zu laufen, dass aufgrund der geänderten physikalischen Krafteinleitung, insbesondere aufgrund der einseitig größeren auf das Lager wirkenden Gewichtskraft, das Lager beschädigt wird. Für spezielle Anwendungen, beispielsweise um eine Schiefstellung zwischen 2° und 4°, ist sogar eine prozentuale Vergrößerung von weniger als 10 % nötig. Dabei kann die Vergrößerung des Außenrings, wie oben erwähnt, über die zu erwartende Schiefstellung der zu lagernden Welle bestimmt und eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die axiale Vergrößerung des Außenrings asymmetrisch gegenüber dem Innenring ausgebildet. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die axiale Vergrößerung des Außenrings im Wesentlichen einseitig ausgebildet ist. Aufgrund der asymmetrischen, insbesondere der einseitigen Ausbildung der axialen Vergrößerung ist es möglich, die Wälzkörper nach wie vor in einem Käfig anzuordnen und zu montieren. Eine beidseitige Vergrößerung würde eine derartige Käfigmontage behindern oder sogar verhindern, da in diesem Fall der Innendurchmesser des Außenrings kleiner wäre als der Außendurchmesser des Innenrings plus Wälzkörper. Dadurch würde der Außenring am Wälzkörpersatz anstoßen, was wiederum die Montage verhindert.
Bei einer Schiefstellung der Welle wird üblicherweise das Lager an einer Seite, in der sogenannten Lastzone, stärker belastet als auf der der Lastzone abgewandten Seite. Es ist deshalb bevorzugt, die im Wesentlichen einseitige axiale Vergrößerung des Außenrings an der Lastzonenseite des Wälzlagers anzuordnen. Dadurch kann der Wälzkörpersatz auch bei einer signifikanten Schrägstellung der zu lagernden Welle von dem erfindungsgemäß vergrößerten Außenring abgestützt werden. Ein Ausschwenken des Wälzkörpersatzes aus dem Lager und ein damit einhergehender unverhältnismäßig großer Verschleiß der Wälzkörper oder sogar ein Ausschnappen der Wälzkörper aus dem Lager kann so zuverlässig vermieden werden. Das Ausschwenken der Wälzkörper aus dem Lager auf der unbelasteten Seite stellt dagegen kein Problem dar, da die Wälzkörper auf dieser Seite unbelastet geführt werden und somit keinem erhöhten Verschleiß unterliegen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den anhängigen Ansprüchen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageranordnung mit mittig angeordneter Welle; und
2: eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten Lageranordnung mit schräg gestellter Welle.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt schematisch eine Lageranordnung 1 mit darin aufgenommener Welle 2. Dabei weist die Lageranordnung 1 ein erstes und ein zweites Wälzlager 4, insbesondere zwei Pendelrollenlager, auf. Die erfindungsgemäßen Pendelrollenlager 4 weisen jeweils einen Innenring 6 auf, der drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Zwischen den Innenringen 6 und Außenringen 8 der Pendelrollenlager 4 sind Wälzkörper 10 angeordnet, die die für ein Pendelrollenlager 4 charakteristische Form aufweisen. Weiterhin ist 1 zu entnehmen, dass die Wälzkörper 10 in bekannter Weise von einem Doppelkammerkäfig 12 aufgenommen und in ihrer Lage zueinander gesichert sind.
Weiterhin zeigt 1, dass die Außenringe 8 einseitig in einem Bereich 14 eine größere axiale Erstreckung A als die Innenringe 6 aufweisen. Dabei ist das Ausmaß der axialen Vergrößerung A an eine zu erwartende Schrägstellung der Welle 2 angepasst und entsprechend dimensioniert. Das bedeutet beispielsweise, dass eine axiale Vergrößerung von weniger als 20 % der gesamten axialen Länge L des Innenrings, vorzugsweise weniger als 10 % der axialen Länge L des Innenrings, vorliegt.
Soll beispielsweise eine Schrägstellung von 2° bis 4°, wie in 2 dargestellt, der Welle 2 erreicht werden, so würde sogar eine axiale Vergrößerung von weniger als 10 % ausreichen, um eine derartige Schrägstellung zu gewährleisten.
Wie erwähnt ist eine derartige Schrägstellung der Welle 2 in den Wälzlagern 4 schematisch in 2 dargestellt. Dabei ist die Drehachse D der Welle 2 um einen Winkel α gegenüber einer Mittelachse M der Wälzlager 4 schräggestellt. Wie weiterhin 2 zu entnehmen, kann diese Schrägstellung mit den erfindungsgemäßen Wälzlagern 4 dadurch erreicht werden, dass die Wälzkörper 10 sich in den vergrößerten Bereich A des Außenrings 8 bewegen und von diesem im Lastzonenbereich 14 weiter kontaktiert und geführt sind.
Dadurch wird zum einen der Verschleiß minimiert und zum anderen verhindert, dass die Wälzkörper 10 aus dem Lager 4 heraus gedrückt werden.
Auf der unbelasteten Seite 16 des Wälzlagers 4 dagegen treten die Wälzkörper 10 aus den Außenringen 8 heraus und werden nicht mehr komplett kontaktiert und geführt. Da jedoch an dieser Seite 16 keine oder nur eine geringe Belastung auftritt, entsteht kein übermäßiger Verschleiß an den Wälzkörpern 10. Zudem kann über die Lastaufnahme des Bereichs 14 und die über den vergrößerten Bereich A des Außenrings bereitgestellte Vergrößerung ein Ausschnappen der Wälzkörper 10 aus dem Wälzlager 4 verhindert werden. Aufgrund der einseitigen Ausgestaltung der Vergrößerung bleibt das Wälzlager 4 gleichzeitig in seiner üblichen Form mit Lagerkäfig montierbar.
Insgesamt kann aufgrund der vorzugsweise einseitigen axialen Vergrößerung des Außenrings des erfindungsgemäßen Wälzlagers erreicht werden, dass eine signifikante Schiefstellung der Welle auch bei großen Belastungen möglich ist, ohne dass ein zu großer Verschleiß der Wälzkörper oder ein zu großes Ausschwenken und damit Ausschnappen der Wälzkörper aus den Lagerringen zu erwarten oder zu befürchten wäre.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Welle
4: Wälzlager
6: Innenring
8: Außenring
10: Wälzkörper
12: Lagerkäfig
14: Lastzone
16: unbelasteter Bereich
A: axiale Vergrößerung
L: axiale Länge des Innenrings
D: Drehachse
M: Mittelachse

Claims

Wälzlager (4), insbesondere Pendelrollenlager, mit zumindest einem Außenring (8) und einem Innenring (6), zwischen denen mindestens ein Wälzkörper (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (8) gegenüber dem Innenring (6) axial vergrößert ist.
Wälzlager (4) nach Anspruch 1, wobei ein Ausmaß der axialen Vergrößerung (A) des Außenrings (8) über eine zu erwartende axiale Ausschwenkung des mindestens einen Wälzkörper (10) in dem Wälzlager (4) definiert ist
Wälzlager (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenring (8) um weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, gegenüber dem Innenring (6) axial vergrößert ist.
Wälzlager (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die axiale Vergrößerung (A) des Außenrings (8) asymmetrisch gegenüber dem Innenring (6) ausgebildet ist.
Wälzlager (4) nach Anspruch 4, wobei die axiale Vergrößerung (A) des Außenrings (8) im Wesentlichen einseitig ausgebildet ist.
Wälzlager (4) nach Anspruch 5, wobei die im Wesentlichen einseitige axiale Vergrößerung (A) an einer Lastzonenseite (14) des Wälzlagers (4) angeordnet ist.