DE102015225677A1

DE102015225677A1 - Zweireihiges Pendelrollenlager

Info

Publication number: DE102015225677A1
Application number: DE102015225677.4A
Authority: DE
Inventors: Lars Stigsjöö; Emma BJORKMAN; Peter James; Marcus LOOF
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2016-06-23
Also published as: CN105715671A; US20160178002A1; US10197094B2; CN105715671B

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein zweireihiges Pendelrollenlager (1) umfassend: einen Außenring (2), der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn (21) und eine radial äußere Umfangsfläche (22) aufweist; einen Innenring (3), der wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn (31) aufweist; Rollenelemente (4), die in zwei axial versetzten Rollenreihen (41, 42) angeordnet sind, und wobei die Rollen (4) zwischen der inneren Laufbahn (21) des Außenrings (2) und der wenigstens einen äußeren Laufbahn (31) des Innenrings (3) angeordnet sind. Die Rollenelemente (4) in jeder Rollenreihe (41, 42) weisen außerdem eine nominelle Rollenposition (N0) im Lager (1) auf, wobei der Außenring (2) eine erste Umfangsnut (23) auf der äußeren Umfangsfläche (22) aufweist und wobei die erste Umfangsnut (23) eine Breite X in der axialen Richtung der äußeren Umfangsfläche aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L1 ≤ X ≤ L2,wobei gilt: L2 erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche (22), wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor (n1) und der äußeren Umfangsfläche (22) definiert ist, wobei der erste Normalenvektor (n1) ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn (21) ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche (411) einer in der ersten Rollenreihe (41) an ihrer nominellen Rollenposition (N0) befindlichen Rolle (4) befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor (n2) und der äußeren Umfangsfläche (22) definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor (n2) ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn (21) ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche (421) einer in der zweiten Rollenreihe (42) an ihrer nominellen Rollenposition (N0) befindlichen Rolle (4) befindet. L1 weist zudem eine Länge L2·⅓ auf, und wobei sich die Endpunkte von L1 in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L2 befinden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich gemäß einem ersten Aspekt auf Pendelrollenlager. Speziell richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Pendelrollenlager, das an seinem Außenring eine Umfangsnut umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt richtet sich die vorliegende Offenbarung auf eine Rotorwellenlageranordnung einer Windenergieanlage (WEA).
HINTERGRUND
Wälzlager sind allgemeine mechanische Elemente, die in vielen unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden. Es gibt verschiedene Arten von Wälzlagern, die für die Erfüllung unterschiedlicher Anforderungen ausgelegt sind. Es gibt verschiedene Arten von geeigneten Wälzlagern, abhängig von den Bedingungen einer speziellen Anwendung, d. h. Lastniveau, Rotationsgeschwindigkeit, Temperatur usw. Ein Lagertyp ist das Pendelrollenlager (PRL). Dieses Lager ist für die Aufnahme hoher radialer Lasten und bestimmter axialer Lasten ausgelegt, ist aber auch so ausgelegt, dass es Wellendurchbiegungen aufnehmen kann, d. h. die Lagerringe sind relativ fluchtfehlertolerant. Dieses Lager ist also insbesondere für anspruchsvollere industrielle Anwendungen wie für Maschinen in der Zellstoff- und Papierindustrie, Windenergieanlagen usw. geeignet.
Bei einigen PRL-Typen ist am Außenring eine Nut vorgesehen, in welcher sich eine Reihe von Schmierbohrungen befinden. Die Nut ist so eng wie möglich ausgelegt, um das Lastaufnahmevermögen des Lagers nicht zu beeinträchtigen. Der Zweck der Nut besteht darin, Schmierstoff von außen aufzunehmen und den Schmierstoff dann über die Schmierbohrungen in das Innere des Lagers zu führen. Der Schmierstoff kann beispielsweise Öl oder Fett sein.
Bei den meisten Wälzlagerbauformen, einschließlich PRL, kann es von Vorteil sein, die Gestaltung so zu standardisieren, dass sie auf mehrere unterschiedliche Anwendungen anwendbar ist. In den letzten Jahren ist andererseits ein Bedarf an einsatzspezifischeren Lagern deutlich in den Vordergrund getreten, mit denen bestimmte Kundenansprüche noch besser erfüllt werden sollen.
ZUSAMMENFASSUNG
Vor dem genannten Hintergrund liegt ein Ziel der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung einer neuen und verbesserten Pendelrollenlagerkonstruktion.
Dieses und andere Ziele werden mit dem jeweiligen Gegenstand der Hauptansprüche erreicht. Bevorzugte und beispielhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und in der begleitenden Beschreibung zu finden. Gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung wurde das Ziel durch ein zweireihiges Pendelrollenlager erreicht, das einen Außenring umfasst, der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn und eine radial äußere Umfangsfläche aufweist. Das Lager umfasst ferner einen Innenring, der wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn aufweist, Rollenelemente, die in zwei axial versetzten Rollenreihen angeordnet sind, wobei die Rollen zwischen der inneren Laufbahn des Außenrings und der wenigstens einen äußeren Laufbahn des Innenrings angeordnet sind. Die Rollenelemente in jeder Rollenreihe weisen außerdem eine nominelle Rollenposition im Lager auf, wobei der Außenring eine erste Umfangsnut auf der äußeren Umfangsfläche aufweist und wobei die erste Umfangsnut eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor und der äußeren Umfangsfläche definiert ist, wobei der erste Normalenvektor ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche einer in der ersten Rollenreihe an ihrer nominellen Rollenposition befindlichen Rolle befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor und der äußeren Umfangsfläche definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche einer in der zweiten Rollenreihe an ihrer nominellen Rollenposition befindlichen Rolle befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum jeweiligen ersten und zweiten Endpunkt von L₂ befinden.
Mit nomineller Rollenposition ist die Position der Rolle gemeint, wenn der Rollenmittelpunkt sich an der Achse des Kontaktwinkels des Rollenlagers befindet. Ferner ist die Drehachse der Rolle senkrecht zur Achse des Kontaktwinkels. Darüber hinaus ist die Rollenlaufbahn in Kontakt mit der Innenringlaufbahn. Der Rollenmittelpunkt liegt auf der Ebene, die durch den größten Durchmesser der Rollen definiert ist und senkrecht zur Rollendrehachse liegt. Der Kontaktwinkel von einer der Rollen in einer der Rollenreihen des Lagers ist definiert als eine Linie, die zwei Punkte schneidet, wobei der erste Punkt der auf der Drehachse des Lagers liegende Mittelpunkt der von der inneren Laufbahn des Außenrings definierten sphärischen Kugel ist und wobei der zweite Punkt der radiale Mittelpunkt der entsprechenden Fläche der Innenringlaufbahn ist.
Im vorliegenden Dokument werden viele Merkmale dieser Offenbarung unter Erwähnung und Gebrauch der axialen und radialen Richtung erläutert. Sofern nicht bei einer der Ausführungsformen anders angegeben, ist die axiale Richtung die der Drehachse des Rollenlagers folgende Richtung, während die radiale Richtung die senkrecht zur Drehachse des Rollenlagers stehende Richtung ist.
Die Erfinder haben festgestellt, dass durch Bereitstellung eines Pendelrollenlagers, das eine Umfangsnut auf der äußeren Umfangsfläche umfasst, wie im Hauptanspruch 1 dargelegt, das Leistungsverhalten des Lagers unbeeinträchtigt bleibt, während die für den Kontakt und Gehäuseeinbau vorgesehene Teilfläche der äußeren Umfangsfläche erheblich reduziert werden kann. Es wurde entdeckt und festgestellt, dass diese konstruktive Änderung verschiedene Vorteile mit sich bringt. Aufgrund der reduzierten Montagefläche des Außenrings kann der Passsitz des Lagers im Gehäuse verbessert werden. Eine reduzierte Fläche kann das Risiko von Toleranzfehlern an der Außenfläche des Außenrings vermindern. Damit lässt sich die Montagegenauigkeit verbessern. Eine verminderte Montagefläche ist außerdem mit einem Kostenvorteil verbunden. Da für diese Fläche aufgrund der Montagegenauigkeit eine hohe Oberflächengüte wichtig ist, ist der Herstellungsvorgang zur Erzielung dieser Fläche oftmals kostenintensiv und besonders zeitaufwändig. Durch die Verkleinerung dieser Fläche werden die Herstellungskosten des Außenrings gesenkt. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die erste Umfangsnut deshalb eine Breite X, die so groß wie möglich bemessen ist, ohne das Leistungsverhalten des Lagers erheblich zu beeinträchtigen. Das Abstandsmaß L₂ definiert die größtmögliche axiale Breite der ersten Umfangsnut, bei der die Fläche oberhalb der Rollenelemente noch unbeeinträchtigt bleibt. Ist das Lager einer Radialkraft ausgesetzt, entsteht in der Nähe der Rollkontaktfläche zwischen den Rollen und der inneren sphärischen Laufbahn eine Spannungsregion. Wäre die erste Umfangsnut breiter als L₂, könnte das Leistungsverhalten des Lagers so weit beeinträchtigt werden, dass sich gegebenenfalls die Standzeit des Lagers verkürzt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem die axiale Breite X in der Umfangsrichtung der ersten Umfangsnut im Wesentlichen konstant ist. In einer anderen Ausführungsform variiert der Abstand X in Umfangsrichtung der Welle. Aus Produktionsgründen wird eine Nut bevorzugt, die in ihrer axialen Ausrichtung im Wesentlichen konstant ist, um die Herstellungskosten minimal zu halten. Es könnte jedoch von Vorteil sein, bei der ersten Umfangsnut eine variierende axiale Breite einzusetzen. Zum Beispiel kann die Nut in einem Bereich, in dem bei Lagerbetrieb die Last anliegt, d. h. in der belasteten Zone, dünner und in der unbelasteten Zone breiter hergestellt sein. Das würde natürlich höhere Ansprüche an den Vorgang der Lagermontage stellen, d. h. um sicherzustellen, dass das Lager unter Berücksichtigung der unterschiedlichen axialen Nutenweite und Lastausrichtung ordnungsgemäß zusammengebaut wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem der Außenring eine zweite Umfangsnut aufweist, die an der wenigstens einen inneren sphärischen Laufbahn und axial zwischen der ersten und der zweiten Rollenreihe angeordnet ist. Es kann auch zweckmäßig sein, eine Nut an der radial inneren Seite des Außenrings zwischen den beiden Rollenreihen herzustellen. Wie bei der ersten Umfangsnut wird dadurch, dass eine Nut an der radial inneren Seite des Außenrings vorgesehen ist, der Produktionsprozess für die Herstellung der inneren Laufbahn vereinfacht. Eine verkleinerte Fläche muss bearbeitet werden, was für kürzere Produktionstaktzeiten sorgt. Das Vorhandensein einer Nut verbessert zudem die Kühlung der Drehmeißel und Polierwerkzeuge. Wird beispielsweise die innere Lauffläche mittels Poliernapf bearbeitet, wird das Risiko der Überhitzung vermindert, wenn sich an der radial inneren Seite des Außenrings eine Nut befindet, die die innere Laufbahn in zwei sphärische innere Laufbahnen teilt. In einer anderen Ausführungsform weist die zweite Umfangsnut eine axiale Breite auf, die in Umfangsrichtung im Wesentlichen konstant ist. Wie bei der ersten Umfangsnut kann aus Produktionsgründen eine Nut zweckmäßig sein, deren Breite in Umfangsrichtung im Wesentlichen konstant ist. In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Umfangsnut eine in Umfangsrichtung variierende axiale Breite auf. Wie bei der ersten Umfangsnut kann auch hier eine Breite zweckmäßig sein, die unterschiedlich groß ist, je nachdem, wo während des Betriebs die belastete Zone und die unbelastete Zone des Lagers sein werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Umfangsnut eine axiale Breite auf, die der axialen Breite X der ersten Umfangsnut im Wesentlichen ähnlich ist. Die im Wesentlichen ähnliche Breite kann in Umfangsrichtung konstant oder variabel sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Umfangsnut mit der ersten Umfangsnut im Wesentlichen axial gefluchtet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die zweite Nut eine axiale Breite auf, die definiert ist als: (0,75 bis 0,97)·(OR_w – 2·R_l) wobei gilt: OR_w ist die axiale Breite des Außenrings und R_l ist die axiale Länge der Rollenelemente. Die Erfinder haben insbesondere festgestellt, dass eine Nut, die eine axiale Ausdehnung wie im oben identifizierten Intervall aufweist, zu einer kosteneffizienten Lösung führt, den Meißelverschleiß der Hartbearbeitungswerkzeuge vermindert und zudem das Leistungsverhalten des Lagers nicht negativ beeinflusst. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die zweite Nut eine axiale Breite auf, bei welcher der im Intervall zwischen 0,75 und 0,97 befindliche Faktor im Wesentlichen bei 0,8 liegt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem wenigstens einer der beiden Endpunkte, d. h. des ersten und/oder zweiten Endpunktes, von L₂ ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors an der äußeren Umfangsfläche um einen Abstand d_mis, winklig weiter nach innen versetzt ist, wobei d_mis durch die Fluchtfehlergrenze des Lagers definiert ist. Ein Pendelrollenlager weist eine Fluchtfehlerbegrenzung auf, die meist auf dem Axialmaß der sphärischen Oberfläche der radial inneren Seite des Außenrings beruht. Bei einer Fluchtabweichung des Lagers, bei welcher Rollen teilweise die sphärische Innenfläche verlassen, könnte die Lagerleistung nachteilig beeinflusst werden. Die Fluchtfehlergrenze des Lagers ist deshalb meist auf die Grenze eingestellt, bei welcher die Rollenelemente das axiale Ende der sphärischen inneren Laufbahnfläche erreichen. Indem wenigstens einer der Endpunkte ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors und der äußeren Umfangsfläche um die Fluchtfehlergrenze des Lagers versetzt wird, wird das Leistungsverhalten des Lagers weniger beeinträchtigt, insbesondere bei Anwendungen, in denen das Lager zu großen Fluchtabweichungen neigt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem wenigstens einer der beiden Endpunkte, d. h. des ersten und/oder zweiten Endpunktes, von L₂ ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors an der äußeren Umfangsfläche um einen Abstand d_axd, axial weiter nach innen versetzt ist, wobei d_axd durch die relative axiale Versatzfähigkeit des Innenrings und Außenrings definiert ist. Gemeinhin sind der Innen- und Außenring des Pendelrollenlagers aufgrund des im Lager vorhandenen Lagerspiels axial zueinander relativ versetzbar. Dies kann bei der Konstruktion der Nut und axialen Nutenbreite auch ausgeglichen werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die erste Nut eine axiale Breite X zwischen L₁ und L₂ auf, die definiert ist als: X = (0,92 bis 0,96)·(OR_w – 2·R_l) wobei gilt: OR_w ist die axiale Breite des Außenrings und R_l ist die axiale Länge der Rollenelemente. In einer anderen Ausführungsform liegt der im Intervall von 0,92 bis 0,96 befindliche Faktor im Wesentlichen bei 0,95.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem L₁ eines von L₂·0,4 oder L₂·0,5 oder L₂·0,6 oder L₂·0,7 oder L₂·0,8 oder L₂·0,9 ist. In einer anderen Ausführungsform ist L₁ eines von 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 oder 50 mm (Millimeter).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, wobei der Außenring wenigstens eine radiale Schmierbohrung aufweist, damit Schmiermittel in das Innere des Lagers zwischen den Außen- und Innenring gelangen kann, wobei sich die wenigstens eine Schmierbohrung an der Umfangsnut befindet. Die Schmierung des Lagers kann beispielsweise durch Öl oder Fett erfolgen. Die erste Umfangsnut kann eine Verbesserung der Innenschmierung des Lagers bewirken. Der Schmierstoff kann seinen Weg leichter aus der relativ großen Nut in die Bohrungen finden, was zu einer verbesserten Schmierung des Lagers führen kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem die erste Umfangsnut eine radiale Tiefe von unter 6 mm aufweist. Es kann zweckmäßig sein, die Tiefe der Nut minimal zu halten, um das Leistungsverhalten des Lagers nicht zu sehr zu beeinträchtigen. In einer weiteren Ausführungsform wird zudem das Nutenvolumen auf einen solchen Wert eingestellt, dass ein Druck des Öls oder Fetts ausreicht, damit die Schmierung durch die Schmierbohrungen in den Raum zwischen den Innen- und Außenring strömt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, wobei der Außenring einem Härtungsprozess unterzogen wurde und wobei die äußere Umfangsfläche eine hartbearbeitete Oberfläche ist und wobei die erste Umfangsnut nach erfolgter Härtung keine Drehnachbearbeitung erfahren hat. Durch die fehlende Drehnachbearbeitung der Nut können die Herstellungskosten für den Außenring gesenkt werden. In einer weiteren Ausführungsform wurde die erste Umfangsnut überhaupt keiner Nachbehandlung unterzogen. Falls die Nut nach dem Härtungsvorgang einer Nachbehandlung unterzogen wurde, ist das deutlich sichtbar, da der Härtungsprozess dazu führt, dass die gehärtete Oberfläche eine schwarze oder graue Färbung annimmt. Gleichweise wurde in noch einer weiteren Ausführungsform, bei der eine zweite Umfangsnut vorgesehen ist, diese zweite Nut keiner Drehnachbearbeitung unterzogen. In noch einer anderen Ausführungsform wurde die zweite Nut nach dem Härtungsvorgang überhaupt keiner Nachbehandlung unterzogen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem die erste Umfangsnut an den axialen Enden der Nut einen ersten und einen zweiten Radius aufweist, wobei der erste und zweite Radius im Wesentlichen 6–10 mm oder bevorzugt im Wesentlichen 8 mm beträgt. Der Umstand, dass an beiden axialen Enden der Nut jeweils eine axiale Endform mit einem Radius von 6–10 mm vorgesehen ist, erleichtert die Drehbearbeitung während der Produktion. Aufgrund der Abmessungen der meisten üblichen Drehwerkzeuge ist dies ein bevorzugter Radius, und noch bevorzugter werden die Radien der beiden axialen Enden auf im Wesentlichen 8 mm eingestellt.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das zweireihige Pendelrollenlager ein asymmetrisches Lager, das unterschiedliche Kontaktwinkel der beiden entsprechenden Rollenreihen aufweist. In einer weiteren Ausführungsform ist die Breite der Rollen in der jeweiligen Rollenreihe unterschiedlich.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, wobei das Lager einen Käfig für die Rollenelemente aufweist. Dieser Käfig kann beispielsweise ein kammförmiger Käfig oder ein fensterförmiger Käfig sein. Der Käfig kann auch aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, wie Stahl, Messing, Kunststoff oder Blech.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein zweireihiges Pendelrollenlager offenbart, bei dem der Innenring wenigstens einen Flansch an der axial äußeren Seite der ersten Rollenreihe oder der zweiten Rollenreihe oder der beiden Rollenreihen aufweist. Der Flansch kann als Führungsflansch zur Führung der Rollen dienen, kann aber auch beim Zusammenbau des Lagers verwendet werden, um ein Herausfallen der Rollen aus dem Lager zu verhindern.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das zweireihige Pendelrollenlager ein großes Rollenlager mit einem Außendurchmesser von wenigstens 500 mm. Die Erfinder haben festgestellt, dass die erste Umfangsnut und auch die zweite Umfangsnut besonders dann von Vorteil sind, wenn das Lager ein Großlager ist. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein großes Rollenlager ein Lager mit einem Außendurchmesser von wenigstens 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 oder 1500 mm.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist das Rollenlager symmetrische Rollen auf. In einer anderen Ausführungsform sind die Rollen asymmetrische Rollen. Die Symmetrie der Rollen wird entlang der Drehachse der Rollerelemente betrachtet. Eine Rolle ist symmetrisch, wenn ihr Mittelpunkt oder Schwerpunkt sich an der Drehachse der Rolle und in gleicher Entfernung zwischen den axialen Enden der Rolle befindet. Ein symmetrisches und asymmetrisches Pendelrollenelement ist bei Fachleuten bekannt und in der Literatur beschrieben (z. B. Rolling Bearing Analysis von Tedric A. Harris (ISBN 0-471-79979-3)).
Gemäß dem zweiten Aspekt der Offenbarung wird eine Lageranordnung einer Windenergieanlage offenbart, wobei die Anordnung eine mit einer Nabe verbundene Rotorwelle umfasst, wobei Rotorblätter mit der Nabe verbunden sind. Die Anordnung umfasst wenigstens ein Lager für die drehbare Lagerung der Rotorwelle, wobei das Lager ein zweireihiges Pendelrollenlager einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Offenbarung ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass es zweckmäßig wäre, ein Lager nach einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts der Offenbarung für eine Lageranordnung einer Windenergieanlage bereitzustellen. Die Lagerkonstruktion würde bewirken, dass die Kontaktfläche der äußeren Umfangsfläche vermindert und so die Lagermontage vereinfacht wird. Darüber hinaus könnten die Herstellungskosten des Außenrings gesenkt werden, ohne das Leistungsverhalten des Lagers zu beeinträchtigen. Es sei darauf hingewiesen, dass jede der Ausführungsformen des ersten Aspekts der Offenbarung auf jede der Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Offenbarung anwendbar ist und umgekehrt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:
1 zeigt einen Querschnitt eines Pendelrollenlagers nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
2 zeigt einen anderen Querschnitt einer Ausführungsform eines Pendelrollenlagers gemäß der Offenbarung, wobei auch eine innere Umfangsnut vorhanden ist.
3 zeigt einen anderen Querschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die erste Umfangsnut eine axiale Breite aufweist, die die Fluchtfehlergrenze berücksichtigt.
4 zeigt einen anderen Querschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei die erste Umfangsnut eine axiale Breite aufweist, die den relativen axialen Versatz des Innen- und Außenrings berücksichtigt.
5 zeigt einen anderen Querschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei ein asymmetrisches Pendelrollenlager offenbart wird, das eine erste Umfangsnut umfasst.
6 zeigt einen Querschnitt einer Lageranordnung einer Windenergieanlage nach einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Offenbarung.
Die Zeichnungen zeigen schematische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung und sind deshalb nicht zwangsläufig maßstabsgetreu. Es versteht sich, dass die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sind. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass bestimmte Details in den Figuren übertrieben dargestellt sein können, um die Offenbarung besser zu beschreiben und zu illustrieren.
DETAILBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein zweireihiges Pendelrollenlager 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das zweireihige Pendelrollenlager 1 umfasst einen Außenring 2, der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn 21 und eine radial äußere Umfangsfläche 22 aufweist. Zudem weist ein Innenring 3 wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn 31. Rollenelemente 4 sind in zwei axial versetzten Rollenreihen 41 und 42 angeordnet, wobei die Rollen 4 zwischen der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 und der wenigstens einen äußeren Laufbahn 31 des Innenrings 3 angeordnet sind. Die Rollenelemente 4 in der jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 weisen eine nominelle Rollenposition N₀ im Lager auf, wobei der Außenring 2 eine erste Umfangsnut 23 auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist und wobei die erste Umfangsnut 23 eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 22, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor n₁ und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der erste Normalenvektor n₁ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 411 einer in der ersten Rollenreihe 41 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor n₂ der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor n₂ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 421 einer in der zweiten Rollenreihe 42 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden. Wie in dieser Figur zu sehen, ist die nominelle Rollenposition N₀ der ersten und zweiten Rollenreihe 41 und 42 jeweils die Rollenposition, bei der das Rollenlager 1 durch keine äußeren Lasten beeinträchtigt wird und der Außen- und Innenring 2 und 3 miteinander gefluchtet sind, d. h. wo keine Fluchtabweichung zwischen beiden Lagerringen 2 und 3 vorliegt. Darüber hinaus liegt kein axialer Versatz der beiden Ringe 2 und 3 vor, wenn die Rollen in ihrer nominellen Rollenposition N₀ sind. Die Linie N₀ der Rolle 4 an der ersten Rollenreihe 41 befindet sich in gleicher Entfernung von den beiden axialen Endflächen 411 und 412 der Rolle 4 in der ersten Rollenreihe 41 und ist auch eine Senkrechte zur inneren Laufbahnfläche 21. In dieser Ausführungsform ist die Rolle 4 eine symmetrische Rolle. Die Linie N₀ der Rolle 4 an der zweiten Rollenreihe 42 befindet sich in gleicher Entfernung von den beiden axialen Endflächen 421 und 422 der Rolle 4 in der zweiten Rollenreihe 42 und ist auch eine Senkrechte zur inneren Laufbahnfläche 21. Mit nomineller Rollenposition ist die Position der Rolle gemeint, wenn der Rollenmittelpunkt sich an der Achse des Kontaktwinkels des Rollenlagers befindet. So stellen die Linien N₀ in dieser Figur auch die Kontaktwinkel der ersten und zweiten jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 dar. Ferner steht die Drehachse der Rolle 4 senkrecht zur Achse des Kontaktwinkels. Darüber hinaus ist die Rollenlaufbahn in Kontakt mit der Innenringlaufbahn 41. Der Rollenmittelpunkt liegt auf der Ebene, die durch den größten Durchmesser der Rollen definiert ist und senkrecht zur Rollendrehachse liegt. Der Kontaktwinkel von einer der Rollen 4 in einer der Rollenreihen 41 bzw. 42 des Lagers 1 ist definiert als eine Linie, die zwei Punkte schneidet, wobei der erste Punkt C1 der auf der Drehachse des Lagers 1 liegende Mittelpunkt der von der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 definierten Kugel ist und wobei der zweite Punkt der radiale Mittelpunkt r1 der entsprechenden Fläche der Innenringlaufbahn ist. Dem Fachmann ist zudem bekannt und geläufig, was mit der nominellen Rollenposition eines Lagers gemeint ist. In dieser Ausführungsform weist das Rollenlager 1 symmetrische Rollen 4 auf. Das Lager 1 könnte jedoch auch asymmetrische Rollen umfassen. Außerdem weist die erste Umfangsnut 23 an ihren axialen Enden auch einen sanften Übergang zwischen der Nut 23 und der äußeren Umfangsfläche 22 auf. Ein Radius R ist dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Radius R aus Gründen der Produktion auf im Wesentlichen 8 mm eingestellt. Der Außenring 2 ist auch in dieser Ausführungsform mit Schmierbohrungen 25 versehen.
In 2 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu sehen. Das Lager 1 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager und umfasst einen Außenring 2, der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn 21 und eine radial äußere Umfangsfläche 22 aufweist. Ein Innenring 3 weist wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn 31 auf. Rollenelemente 4 sind in zwei axial versetzten Rollenreihen 41 und 42 angeordnet, wobei die Rollen 4 zwischen der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 und der wenigstens einen äußeren Laufbahn 31 des Innenrings 3 angeordnet sind. Die Rollenelemente 4 in der jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 weisen zudem eine nominelle Rollenposition N₀ im Lager auf, wobei der Außenring 2 eine erste Umfangsnut 23 auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist und wobei die erste Umfangsnut 23 eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 22, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor n₁ und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der erste Normalenvektor n₁ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 411 einer in der ersten Rollenreihe 41 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor n₂ der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor n₂ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 421 einer in der zweiten Rollenreihe 42 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden. Wie aus der Darstellung ersichtlich, befindet sich die axiale Breite X in dieser Ausführungsform zwischen den axialen Abständen L₂ und L₁. Falls beispielsweise L₂ ca. 78 mm beträgt und falls L₁ gleich L₂·⅓ ist, würde das bedeuten, dass L₁ ca. 26 mm beträgt und dass der Abstand X der ersten Umfangsnut 23 eine Entfernung zwischen L₂ und L₁ ist. In einer Ausführungsform beträgt X im Wesentlichen 56 mm. Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform eine zweite Umfangsnut 24 an der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 vorgesehen. Die Nut 24 befindet sich axial zwischen den zwei Rollenreihen 41 und 42 und hat eine axiale Breite y. Es kann auch vorteilhaft sein, eine Nut an der radial inneren Seite des Außenrings zwischen den beiden Rollenreihen herzustellen. Wie bei der ersten Umfangsnut 23 wird dadurch, dass eine Nut 24 an der radial inneren Seite 21 des Außenrings 2 vorgesehen ist, der Produktionsprozess für die Herstellung der inneren Laufbahn 21 vereinfacht. Es muss hier eine verkleinerte Fläche bearbeitet werden, was für kürzere Produktionstaktzeiten sorgt. Das Vorhandensein einer Nut 24 verbessert zudem die Kühlung der Hartbearbeitungswerkzeuge. Wird beispielsweise die innere Lauffläche 21 mittels Poliernapf bearbeitet, wird das Risiko einer Überhitzung vermindert, wenn sich an der radial inneren Seite 21 des Außenrings 2 eine Nut 24 befindet, die die innere Laufbahn 21 in zwei sphärische innere Laufbahnen teilt. Der Außenring 2 ist auch in dieser Ausführungsform mit Schmierbohrungen 25 versehen.
Nunmehr wird auf 3 verwiesen, wo eine andere Ausführungsform eines zweireihigen Pendelrollenlagers 1 zu sehen ist. Das Lager 1 umfasst einen Außenring 2, der wenigstens eine radial innere Laufbahn 21 und eine radial äußere Umfangsfläche 22 aufweist. Ein Innenring 3 weist wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn 31 auf. Rollenelemente 4 sind in zwei axial versetzten Rollenreihen 41 und 42 angeordnet, wobei die Rollen 4 zwischen der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 und der wenigstens einen äußeren Laufbahn 31 des Innenrings 3 angeordnet sind. Die Rollenelemente 4 in der jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 weisen eine nominelle Rollenposition N₀ im Lager auf, wobei der Außenring 2 eine erste Umfangsnut 23 auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist und wobei die erste Umfangsnut 23 eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 22, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor n₁ und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der erste Normalenvektor n₁ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 411 einer in der ersten Rollenreihe 41 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor n₂ der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor n₂ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 421 einer in der zweiten Rollenreihe 42 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden. Ferner wurde in dieser Ausführungsform der Abstand L₂ weiter versetzt und gegenüber den Normalen n₁ und n₂ auf Grundlage der Fluchtfehlergrenze des Lagers um einen Winkel d_mis versetzt. Das Pendelrollenlager 1 weist eine Fluchtfehlerbegrenzung auf, die auf dem Axialmaß der sphärischen Oberfläche 21 der radial inneren Seite des Außenrings 2 beruht. Bei einer Fluchtabweichung des Lagers 1, bei welcher Rollen 4 teilweise die sphärische Innenfläche 21 verlassen, könnte die Lagerleistung nachteilig beeinflusst werden. Die Fluchtfehlergrenze des Lagers 1 wird deshalb auf die Grenze eingestellt, bei welcher die Rollenelemente 4 das axiale Ende 211 der sphärischen inneren Laufbahnfläche 21 erreichen. Indem wenigstens einer der Endpunkte von L₂ ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors n₁, n₂ und der äußeren Umfangsfläche um die Fluchtfehlergrenze des Lagers versetzt wird, wird das Leistungsverhalten des Lagers 1 weniger beeinträchtigt, insbesondere bei Anwendungen, in denen das Lager zu großen Fluchtabweichungen neigt. In dieser Ausführungsform wurden beide Endpunkte der Nut 23 axial versetzt. In einer anderen Ausführungsform wird jedoch nur einer der Endpunkte axial versetzt. Der Außenring 2 ist auch in dieser Ausführungsform mit Schmierbohrungen 25 versehen.
In 4 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung offenbart. Das Lager 1 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager und umfasst einen Außenring 2, der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn 21 und eine radial äußere Umfangsfläche 22 aufweist. Ein Innenring 3 weist wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn 31 auf. Rollenelemente 4 sind in zwei axial versetzten Rollenreihen 41 und 42 angeordnet, wobei die Rollen 4 zwischen der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 und der wenigstens einen äußeren Laufbahn 31 des Innenrings 3 angeordnet sind. Die Rollenelemente 4 in der jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 weisen eine nominelle Rollenposition N₀ im Lager auf, wobei der Außenring 2 eine erste Umfangsnut 23 auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist und wobei die erste Umfangsnut 23 eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 22, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor n₁ und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der erste Normalenvektor n₁ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 411 einer in der ersten Rollenreihe 41 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor n₂ der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor n₂ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 421 einer in der zweiten Rollenreihe 42 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden. Ferner wurde in dieser Ausführungsform der Abstand L₂ weiter versetzt und gegenüber den Normalen n₁ und n₂ auf Grundlage der axialen Versatzfähigkeit des Außenrings 2 und des Innenrings 3 um einen Abstand d_axd vermindert. Das Lager 1 weist ein Spiel auf, das dazu führt, dass der Innenring 3 und der Außenring 2 relativ zueinander um einen Weg d_axd versetzt werden können. Dadurch wurden die Endpunkte von L₂ um einen Abstand d_axd axial nach innen versetzt, um so das interne Lagerspiel auszugleichen. In dieser Ausführungsform wurden beide Endpunkte der Nut 23 axial versetzt. In einer anderen Ausführungsform wird jedoch nur einer der Endpunkte axial versetzt. Der Außenring 2 ist auch in dieser Ausführungsform mit Schmierbohrungen 25 versehen.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung offenbart. Das Lager 1 in dieser Ausführungsform ist ein asymmetrisches zweireihiges Pendelrollenlager. Die Asymmetrie des Lagers 1 besteht darin, dass die erste Rollenreihe 41 und die zweite Rollenreihe 42 abweichende Kontaktwinkel aufweisen. Die Rollen in der ersten Reihe 41 weisen zudem eine Breite auf, die größer ist als die Breite der Rollen in der zweiten Rollenreihe 42. Die Asymmetrie könnte auch in einer Kombination aus unterschiedlichen Kontaktwinkeln und unterschiedlichen Rollenbreiten zwischen den Rollenreihen 41 und 42 bestehen, wobei es aber auch eine Asymmetrie geben könnte, bei der zwischen den Reihen 41 und 42 nur unterschiedliche Kontaktwinkel oder nur unterschiedliche Rollenbreiten vorliegen. Wie weiter zu sehen ist, weisen die Rollen 4 in der ersten und zweiten Rollenreihe 41, 42 eine nominelle Rollenposition N₀ auf. Das Lager 1 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager und umfasst einen Außenring 2, der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn 21 und eine radial äußere Umfangsfläche 22 aufweist. Ein Innenring 3 weist wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn 31 auf. Rollenelemente 4 sind in zwei axial versetzten Rollenreihen 41 und 42 angeordnet, wobei die Rollen 4 zwischen der inneren Laufbahn 21 des Außenrings 2 und der wenigstens einen äußeren Laufbahn 31 des Innenrings 3 angeordnet sind. Die Rollenelemente 4 in der jeweiligen Rollenreihe 41 bzw. 42 weisen eine nominelle Rollenposition N₀ im Lager auf, wobei der Außenring 2 eine erste Umfangsnut 23 auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist und wobei die erste Umfangsnut 23 eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche 22 aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche 22, wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor n₁ und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der erste Normalenvektor n₁ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 411 einer in der ersten Rollenreihe 41 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor n₂ der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 und der äußeren Umfangsfläche 22 definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor n₂ ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn 21 ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche 421 einer in der zweiten Rollenreihe 42 an ihrer nominellen Rollenposition N₀ befindlichen Rolle 4 befindet. L₁ weist zudem eine Länge L₂·⅓ auf, wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden. In dieser Ausführungsform ist die Breite X im Wesentlichen gleich der Entfernung L₂.
In 6 ist eine Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Offenbarung offenbart. Es wird eine Windenergieanlagen-Lageranordnung 10 offenbart, die eine Rotorwelle 50 umfasst, die mit einer Nabe 60 verbunden ist, wobei Rotorblätter 61 mit der Nabe 60 verbunden sind. Darüber hinaus umfasst die Anordnung wenigstens ein Lager 1 für die drehbare Lagerung der Rotorwelle 50, wobei das Lager 1 ein zweireihiges Pendelrollenlager 1 gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Offenbarung ist. Die Rotorwelle 50 ist außerdem in einem zweiten Lager 70 gelagert. Die Lager 1 und 70 sind drehbar mit der Rotorwelle 50 verbunden und in eine Gehäusestruktur (nicht dargestellt) eingepasst, die ihrerseits mit einer Gondel 100 (Maschinenhaus) der Windenergieanlage (WAE) 10 verbunden ist. Die Rotorwelle 50 ist mit einem Generator 90 verbunden. Das von den Blättern 61 erzeugte Drehmoment wird auf die Rotorwelle 50 übertragen und das Drehmoment wird über ein Getriebe 80 an den Generator 90 geliefert. Es gibt auch Beispiele von Windenergieanlagen, die kein Getriebe aufweisen. Das zweite Lager 70 kann ein beliebiges geeignetes Lager sein. Das zweite Lager 70 ist beispielsweise ein Toroidalrollenlager, ein Kegelrollenlager oder ein anderes Pendelrollenlager nach einer beliebigen Ausführungsform der Offenbarung. Die Lageranordnung in der Windenergieanlage kann auch eine Anordnung mit Zweipunktaufhängung oder Dreipunktaufhängung sein.
In allen Figuren ist kein Käfig dargestellt. Ebenso ist kein Führungsring zu sehen. Das bedeutet nicht, dass es keinen Käfig geben kann oder dass in den einzelnen Ausführungsformen kein Käfig und Führungsring vorgesehen ist. Der Grund für das Fehlen eines Käfigs und Führungsrings in den einzelnen Figuren liegt darin, dass so die vorliegende Offenbarung besser illustriert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Rolling Bearing Analysis von Tedric A. Harris (ISBN 0-471-79979-3) [0026]

Claims

Zweireihiges Pendelrollenlager (1), umfassend – einen Außenring (2), der wenigstens eine radial innere sphärische Laufbahn (21) und eine radial äußere Umfangsfläche (22) aufweist, – einen Innenring (3), der wenigstens eine radial äußere kurvenförmige Laufbahn (31) aufweist, – Rollenelemente (4), die in zwei Rollenreihen (41, 42) angeordnet sind, die axial zueinander versetzt sind, und die zwischen der inneren Laufbahn (21) des Außenrings (2) und der wenigstens einen äußeren Laufbahn (31) des Innenrings (3) angeordnet sind, – wobei die Rollenelemente (4) in jeder Rollenreihe (41, 42) eine nominelle Rollenposition (N₀) im Lager (1) aufweisen, – wobei der Außenring (2) eine erste Umfangsnut (23) auf der äußeren Umfangsfläche (22) aufweist und wobei die erste Umfangsnut (23) eine Breite X und Position auf der äußeren Umfangsfläche aufweist, die die folgende Beziehung erfüllt: L₁ ≤ X ≤ L₂, – wobei gilt: L₂ erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten axialen Endpunkt auf der äußeren Umfangsfläche (22), wobei der erste Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem ersten Normalenvektor (n₁) und der äußeren Umfangsfläche (22) definiert ist, wobei der erste Normalenvektor (n₁) ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn (21) ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche (411) einer in der ersten Rollenreihe (41) an ihrer nominellen Rollenposition (N₀) befindlichen Rolle (4) befindet, und wobei der zweite Endpunkt als Schnittpunkt zwischen einem zweiten Normalenvektor (n₂) und der äußeren Umfangsfläche (22) definiert ist, wobei der zweite Normalenvektor (n₂) ein invertierter Normalenvektor der wenigstens einen inneren Laufbahn (21) ist und bei einer Position beginnt, die sich an der axial inneren Endfläche (421) einer in der zweiten Rollenreihe (42) an ihrer nominellen Rollenposition (N₀) befindlichen Rolle (4) befindet, und – wobei L₁ eine Länge L₂·⅓ aufweist und wobei sich die Endpunkte von L₁ in gleicher Entfernung zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Endpunkt von L₂ befinden.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach Anspruch 1, – wobei die axiale Breite X in der Umfangsrichtung der ersten Umfangsnut (23) im Wesentlichen konstant ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der Außenring (2) eine zweite Umfangsnut (24) aufweist, die sich an der wenigstens einen inneren sphärischen Laufbahn (21) und axial zwischen der ersten und zweiten Rollenreihe (41, 42) befindet.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach Anspruch 3, – wobei die zweite Umfangsnut (24) eine axiale Breite aufweist, die in ihrer Umfangsrichtung im Wesentlichen konstant ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, – wobei die zweite Umfangsnut (24) eine axiale Breite aufweist, die der axialen Breite X der ersten Umfangsnut (23) im Wesentlichen ähnlich ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, – wobei die zweite Umfangsnut (24) mit der ersten Umfangsnut (23) im Wesentlichen axial gefluchtet ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der erste Endpunkt und/oder zweite Endpunkt von L₂ ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors (n₁, n₂) an der äußeren Umfangsfläche (22) um einen Abstand d_mis winklig weiter nach innen versetzt ist, wobei d_mis durch die Fluchtfehlergrenze des Lagers (1) definiert ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der erste Endpunkt und/oder der zweite Endpunkt von L₂ ausgehend vom Schnittpunkt des entsprechenden ersten bzw. zweiten Normalenvektors (n₁, n₂) an der äußeren Umfangsfläche (22) um einen Abstand d_axd axial weiter nach innen versetzt ist, wobei d_axd durch die relative axiale Versatzfähigkeit des Innen- und Außenrings (2, 3) definiert ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei L₁ eines von L₂·0,4 oder L₂·0,5 oder L₂·0,6 oder L₂·0,7 oder L₂·0,8 oder L₂·0,9 ist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der Außenring (2) wenigstens eine radiale Schmierbohrung (25) aufweist, damit Schmiermittel in das Innere des Lagers (1) zwischen den Außen- und Innenring (2, 3) gelangen kann, wobei sich die wenigstens eine Schmierbohrung (25) an der ersten Umfangsnut (23) befindet.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei die erste Umfangsnut (23) eine radiale Tiefe von unter 6 mm aufweist.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei der Außenring (2) einem Härtungsprozess unterzogen wurde und wobei die äußere Umfangsfläche (22) eine hartbearbeitete Oberfläche ist und wobei die erste Umfangsnut (23) nach erfolgter Härtung keine Drehnachbearbeitung erfahren hat.
Zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – wobei die erste Umfangsnut (23) einen ersten und zweiten Radius (R) an den axialen Enden der Nut (23) aufweist, wobei der erste und zweite Radius (R) im Wesentlichen 6–10 mm oder bevorzugt im Wesentlichen 8 mm beträgt.
Windenergieanlagen-Lageranordnung (10), umfassend – eine Rotorwelle (50), die mit einer Nabe (60) verbunden ist, wobei Rotorblätter (61) mit der Nabe (60) verbunden sind, – wenigstens ein Lager (1) für eine drehbare Lagerung der Rotorwelle (50), wobei das Lager (1) ein zweireihiges Pendelrollenlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.