DE102017109777A1

DE102017109777A1 - Abgedichtetes Großwälzlager

Info

Publication number: DE102017109777A1
Application number: DE102017109777.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mangold; Andreas Bierlein; Peter Bisch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweireihiges Kegelrollenlager (12), welches einen ersten Innenring (14) und einen zweiten Innenring (16) aufweist, die koaxial von einem Außenring (18) umgeben sind, und bei dem zwischen den beiden Innenringen (14, 16) und dem Außenring (18) in zwei Wälzkörperreihen (28, 36) kegelstumpfförmige Wälzkörper (26, 30) angeordnet sind, welche auf einer ersten Innenringlaufbahn (22) sowie auf einer ersten Außenringlaufbahn (24) beziehungsweise auf einer zweiten Innenringlaufbahn (32) sowie einer zweiten Außenringlaufbahn (34) abrollen, bei dem die Wälzkörper (26) der ersten Wälzkörperreihe (28) in einem ersten Käfig (48) sowie die Wälzkörper (30) der zweiten Wälzkörperreihe (36) in einem zweiten Käfig (50) geführt sind, und bei dem ein Lagerinnenraum (52) zumindest teilweise mit einem Schmierstoff (54) befüllt ist. Bei diesem Wälzlager ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zumindest einer der beiden Innenringe (14, 16) einen radial auswärts gerichteten Trägervorsprung (60, 62) aufweist, an dem eine axial und radial auswärts offene Ringnut (64, 66) ausgebildet ist, dass in dieser Ringnut (64, 66) ein ringförmiges Dichtelement (68, 70) angeordnet ist, dass das Dichtelement (68, 70) eine radial auswärts gerichtete Dichtlippe (84, 86) aufweist, und dass diese Dichtlippe (84, 86) an einem hohlzylindrischen Schulterring (72, 74) abdichtend anliegt, welcher an dem Außenring (18) axial seitlich befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein abgedichtetes, zweireihiges Kegelrollenlager, welches als Großwälzlager ausgebildet sein kann. Dieses Kegelrollenlager weist einen ersten Innenring und einen zweiten Innenring aufweist, die koaxial von einem Außenring umgeben sind, und bei dem zwischen den beiden Innenringen und dem Außenring in zwei Wälzkörperreihen kegelstumpfförmige Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper rollen auf einer ersten Innenringlaufbahn sowie auf einer ersten Außenringlaufbahn beziehungsweise auf einer zweiten Innenringlaufbahn sowie einer zweiten Außenringlaufbahn abrollen. Die Wälzkörper der beiden Wälzkörperreihen sind in jeweils einem Käfig angeordnet und durch diese geführt. Außerdem ist der Lagerinnenraum des Kegelrollenlagers zumindest teilweise mit einem Schmierstoff befüllt.
Wälzlager sind zur reibungsarmen Lagerung von Maschinenelementen in einer großen Vielfalt bekannt. Im Anwendungsbereich von Windkraftanlagen dienen Großwälzlager unter anderem zur Lagerung einer Rotorwelle, welche von den aerodynamisch geformten Rotorblättern angetrieben sind. Derartige Großwälzlager sind in der Regel mit Radialwellendichtringen abgedichtet.
Aus der DE 10 2009 014 923 A1 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager für Windkraftanwendungen mit einem Außenring bekannt, dessen Außendurchmesser wenigstens einen Meter beträgt. Dieses Kegelrollenlager weist einen ersten Innenring und einen zweiten Innenring auf, die axial nebeneinander angeordnet sind. Außerdem verfügt das Kegelrollenlager über kegelige Wälzkörper, die auf einer ersten Laufbahn des Außenrings sowie auf einer Laufbahn des ersten Innenrings beziehungsweise auf einer zweiten Laufbahn des Außenrings und einer Laufbahn des zweiten Innenrings abrollen. Zur Abdichtung dieses Kegelrollenlagers ist axial neben dem Außenring ein erster Dichtring angeordnet, der drehfest mit dem Außenring verbunden ist und berührend an einer Anlauffläche des ersten Innenrings anläuft.
Nachteilig an diesem Kegelrollenlager ist unter anderem, dass zur Verschleißreduzierung eine Härtung der Anlauffläche des ersten Innenrings notwendig ist, und dass es sich bei dem Innenring um ein vergleichsweise voluminöses sowie fertigungstechnisch aufwendig zu handhabendes Großbauteil handelt. Außerdem ist der Außenring prinzipbedingt gehäusefest beziehungsweise stillstehend in Bezug zum Innenring ausgeführt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Großwälzlager in der Bauform eines zweireihigen Kegelrollenlagers vorzustellen, welches Abdichtungsbestanteile aufweist, die kostengünstig herzustellen und vergleichsweise einfach zu härten sind, mit denen die maximale Gebrauchsdauer des Kegelrollenlagers verlängerbar ist, und welches eine Platz sparende Anordnung der Abdichtungsbauteile ermöglicht. Außerdem soll bei diesem Kegelrollenlager der Austausch von gealtertem Lagerfett gegen frisches Lagerfett ohne Beschädigung der Dichtungen leicht und sauber möglich sein.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Kegelrollenlager erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Demnach geht die Erfindung aus von einem zweireihigen Kegelrollenlager, welches einen ersten Innenring und einen zweiten Innenring aufweist, die koaxial von einem Außenring umgeben sind, und bei dem zwischen den beiden Innenringen und dem Außenring in zwei Wälzkörperreihen kegelstumpfförmige Wälzkörper angeordnet sind, welche auf einer ersten Innenringlaufbahn sowie auf einer ersten Außenringlaufbahn beziehungsweise auf einer zweiten Innenringlaufbahn sowie einer zweiten Außenringlaufbahn abrollen, bei dem die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe in einem ersten Käfig sowie die Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe in einem zweiten Käfig geführt sind, und bei dem ein Lagerinnenraum zumindest teilweise mit einem Schmierstoff befüllt ist.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist vorgesehen, dass zumindest einer der beiden Innenringe einen radial auswärts gerichteten Trägervorsprung aufweist, an dem eine axial und radial auswärts offene Ringnut ausgebildet ist, dass in dieser Ringnut ein ringförmiges Dichtelement angeordnet ist, dass das Dichtelement eine radial auswärts gerichtete Dichtlippe aufweist, und dass diese Dichtlippe an einem hohlzylindrischen Schulterring abdichtend anliegt, welcher an dem Außenring axial seitlich befestigt ist.
Vorzugsweise sind die beiden axialen Seiten des Kegelrollenlagers hinsichtlich der Abdichtung identisch ausgebildet. Das beschriebene zweireihige Kegelrollenlager ist beispielsweise als ein Großwälzlager mit mehr als 0,5 Meter Durchmesser ausgebildet. Ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Kegelrollenlager wird derartig in eine Umgebungskonstruktion eingebaut, dass die beiden Innenringe stillstehen und sich der Außenring sich dreht.
Die erfindungsgemäße Konstruktion des Kegelrollenlagers gewährleistet zunächst eine sehr zuverlässige Abdichtung mittels des ringförmigen Dichtelements, so dass ein Eindringen von Fremdstoffen in das Wälzlager sowie ein ungewollter Austritt eines Schmierstoffes aus dem Wälzlager verhindert werden. Außerdem ist durch den vorgeschlagenen Aufbau des Kegelrollenlagers eine Härtung des Innenrings im Abdichtungsbereich nicht notwendig. Zudem braucht auch der Außenring axial außen nicht gehärtet zu werden, und die gehärtete Anlauffläche für die jeweilige Dichtlippe des ringförmigen Dichtelements ist an dem wesentlich kleineren und leichter zu handhabenden Schulterring ausgebildet.
Vorteilhaft können außerdem Auslasskanäle für das Ableiten von abgenutztem Schmierstoff seitlich an zumindest einem der stillstehenden Innenringe ausgebildet sein, so dass Schmierstoff beim Austritt aus den Auslasskanälen unter Einwirkung der Schwerkraft in einen benachbart aufgestellten Auffangbehälter gleiten kann.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Kegelrollenlagers ist vorgesehen, dass der mindestens eine Auslasskanal für den Schmierstoff, durch den bei einer Lagerwartung verbrauchter Schmierstoff, wie etwa Schmierfett, herausgepresst wird, zumindest abschnittweise geneigt zur Längsmittenachse des Kegelrollenlagers verläuft. Hierdurch lässt sich eine axial außenliegende Austrittsöffnung des mindestens einen Auslasskanals radial weiter einwärts anordnen. Die Eintrittsöffnungen solcher Auslasskanäle können jeweils sichelförmig ausgebildet sein, um die Fließbewegung des Schmierstoffes aus dem Lagerinnenraum hin zu der äußeren Umgebung des Kegelrollenlagers zu erleichtern.
Entsprechend einer anderen günstigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Auslasskanal für den Schmierstoff zumindest abschnittweise parallel zu der Längsmittenachse des Kegelrollenlagers verläuft. Infolgedessen ist eine vereinfachte Herstellbarkeit der Auslasskanäle erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das ringförmige Dichtelement einen umlaufenden Federclip mit einer im Wesentlichen V-förmigen Querschnittsgeometrie zur Beaufschlagung der Dichtlippe mit einer Federkraft in Richtung zu einer am Schulterring radial innen ausgebildete Anlauffläche aufweist. Hierdurch ist eine dauerhaft hohe radiale Andruckkraft des ringförmigen Dichtelements gegen die Anlauffläche des zugeordneten Schulterrings realisierbar.
Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass ein Federschenkel des Federclips zumindest abschnittweise in der Dichtlippe eingebettet ist, dass ein Stützschenkel des Federclips zumindest abschnittweise in einen Basisabschnitt der Dichtlippe eingebettet ist, und dass an dem Basisabschnitt ein radial einwärts angeordneter ringförmiger Grundkörper ausgebildet ist, welcher in eine zugeordnete Ringnut eines Trägervorsprungs eines Innenrings einsetzbar ist. Durch den Grundkörper liegt das Dichtelement sicher in der Ringnut des Trägervorsprungs. Die Dichtlippe und der Basisabschnitt bilden ebenfalls eine V-förmige Querschnittsgeometrie, wobei deren Öffnung in Richtung zum Lagerinnenraum weist, so dass ein steigender Schmiermitteldruck im Wälzlager zu einer Erhöhung der Abdichtungswirkung führt. Die Dichtlippe und deren Basisabschnitt sind bevorzugt integral mit einem elastischen Kunststoff hergestellt, während der Grundkörper des Dichtelements aus einem Metall und/oder einem hinreichend biegesteifen Kunststoff gefertigt sein kann.
Gemäß einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Anlauffläche des jeweiligen Schulterrings für die zugeordnete Dichtlippe zumindest bereichsweise gehärtet ausgebildet ist. Hierdurch wird der Verschleiß, welcher an der Anlauffläche durch die Dichtlippe hervorgerufen wird, gering gehalten und dadurch die funktionsgerechte Gebrauchsdauer der Abdichtung erhöht.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Kegelrollenlagers sieht vor, dass der Trägervorsprung als ein separates, ringförmiges Bauteil ausgebildet ist, das auf einen zylindrischen Befestigungsabschnitt eines zugeordneten Innenrings befestigt ist. Dieses Befestigen kann beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Kleben realisiert sein. Hierdurch kann der Verschnitt im Fall einer materialabtragenden Fertigung der Innenringe signifikant verringert werden.
Außerdem wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn vorgesehen ist, dass weitgehend mittig in Bezug zu einer Trennfuge zwischen dem ringförmigen Bauteil und dem zugeordneten Innenring mindestens eine Gewindebohrung zur Aufnahme eines Gewindestifts ausgebildet ist. Hierdurch ist insbesondere bei einer vorherigen Klebung eine zuverlässige axiale Lagesicherung des Trägervorsprungs auf dem zylindrischen Befestigungsabschnitt des jeweils zugeordneten Innenrings gegeben. Durch die Formschlussverbindung mittels der Gewindestifte ist sichergestellt, dass sich der bei dieser Ausführungsform als separates ringförmiges Bauteil ausgebildete Trägervorsprung auch bei hohen Reibungsmomenten der Dichtelemente im Bereich von bis zu zwei kNm axial nicht auf dem Innenring verschiebt.
Außerdem ist in diesem Zusammenhang bevorzugt vorgesehen, dass mehrere Gewindebohrungen und Auslasskanäle für den Schmierstoff umfangsseitig jeweils abwechselnd und jeweils gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch wird eine wechselseitige Durchdringung von Auslasskanälen und Gewindebohrung vermieden.
Vorzugsweise ist an dem mindestens einen Trägervorsprung jeweils ein Haltering zur axialen Lagesicherung des in der zugeordneten Ringnut aufgenommenen Dichtelements befestigt. Durch den im Wesentlichen hohlzylindrischen Haltering ist das ringförmige Dichtelement in der einseitig offenen Ringnut beidseitig axial lagegesichert. Der Haltering kann zum Beispiel mittels wenigstens eines Schraubbolzens mit dem Trägervorsprung des jeweiligen Innenrings verbunden sein.
Gemäß einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung des Kegelrollenlagers schließt der jeweilige Haltering axial bündig mit dem zugeordneten Schulterring und dem zugeordneten Innenring ab, so dass kein axialer Überstand vorhanden ist. Hierdurch ist eine Reduzierung der axialen Baulänge des Kegelrollenlagers realisierbar.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Haltering im Bereich des mindestens einen Auslasskanals und/oder der mindestens einen Gewindebohrung eine Aussparung aufweist. Hierdurch kann der Schmierstoff ungehindert, also ohne eine Querschnittsminderung aus den Auslasskanälen austreten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In der Zeichnung zeigt

1 einen schematischen, hälftigen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kegelrollenlager,
2 einen vergrößerten schematischen Längsschnitt durch ein ringförmiges Dichtelement des Kegelrollenlagers gemäß 1,
3 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine erste Ausführungsvariante eines Kegelrollenlagers mit den Merkmalen der Erfindung,
4 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante eines Kegelrollenlagers mit den Merkmalen der Erfindung,
5 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine dritte Ausführungsvariante eines Kegelrollenlagers mit den Merkmalen der Erfindung, und
6 einen schematischen und vergrößerten Teillängsschnitt durch eine vierte Ausführungsvariante eines Kegelrollenlagers mit den Merkmalen der Erfindung.

Demnach zeigt 1 ein die Merkmale der Erefindung aufweisendes, als Großwälzlager 10 ausgebildetes Kegelrollenlager 12 in einem halben axialen Längsschnitt. Das zweireihige Kegelrollenlager 12 für eine Windkraftanlage oder dergleichen ausgebildet und weist einen ersten Innenring 12 sowie einen zweiten Innenring 16 auf, über die koaxial ein Außenring 18 angeordnet ist. Die beiden Innenringe 14, 16 sowie der Außenring 18 sind jeweils rotationssymmetrisch zu einer Längsmittenachse 20 aufgebaut, wobei sich der Außenring 18 lediglich über die axial inneren Abschnitte der beiden Innenringe 14, 16 erstreckt. Seine volle Länge erreicht der Außenring 18 durch zwei axial seitlich an diesem befestigte Schulterringe 72, 74, auf die noch eingegangen wird.
Zwischen dem ersten Innenring 14 und dem Außenring 18 sowie zwischen dem zweiten Innenring 16 und dem Außenring 18 sind in zwei Wälzkörperreihen 28, 36 kegelstumpfförmige Wälzkörper 26, 30 angeordnet, welche auf einer ersten Innenringlaufbahn 22 und einer ersten Außenringlaufbahn 24 beziehungsweise auf einer zweiten Innenringlaufbahn 32 und einer zweiten Außenringlaufbahn 34 abrollen. Die Breite B₁ der ersten Innenringlaufbahn 22 sowie eine Breite B₂ der zweiten Innenringlaufbahn 32 korrespondieren abzüglich etwaiger Toleranzen mit einer der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Länge der kegelstumpfförmigen Wälzkörper 26, 30.
Sowohl der Außenring 18 als auch die beiden Innenringe 14, 16 können gegebenenfalls, unter anderem um die Fertigung, die Montage sowie die Wartung des Wälzlagers in einer Zielapplikation zu vereinfachen, beispielsweise in Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet sein. Beiderseits jeder Innenringlaufbahn 22, 32 ist jeweils ein Innenbord 38, 40 sowie ein Außenbord 42, 44 zur sicheren beidseitigen axialen Führung der Wälzkörper 26, 30 integral ausgebildet, während die beiden Außenringlaufbahnen 24, 34 bordfrei sind.
Zumindest die beiden Innenringe 14, 16 und der Außenring 18 sind aus einem hochvergüteten Wälzlagerstahl hergestellt. Die beiden Innenringlaufbahnen 22, 32 und die beiden Außenringlaufbahnen 24, 34 sind unter Einbeziehung der Innen- und Außenborde 38, 40, 42, 44 der Innenringlaufbahnen 22, 32 sowie der Wälzkörper 26, 30 einer aufwendigen Oberflächenbehandlung unterzogen worden. Diese Oberflächenbehandlung kann zum Beispiel durch drallfreies Schleifen, Polieren und Härten in geeigneter Abfolge durchgeführt sein. Optional dazu können die Innenringlaufbahnen 22, 32 sowie die beiden Außenringlaufbahnen 24, 34 gehont oder geläppt sein.
Die Wälzkörper 26, 30 sind vorzugsweise jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet und gegeneinander angestellt, so dass das Kegelrollenlager 12 sowohl hohe radiale Kräfte als auch beidseits bedeutende axiale Kräfte aufzunehmen vermag, wie sie beispielsweise bei Lagerungen von Rotorwellen in Windkraftanlagen auftreten. Das Großwälzlager 10 beziehungsweise Kegelrollenlager 12 ist bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Längsmittenachse 20 verlaufenden Mittelebene 46 aufgebaut, an der die beiden Innenringe 14, 16 radial innen auf Stoß aneinander liegen. Die Innenringe 14, 16 dieses Kegelrollenlagers 12 sind gehäusefest angeordnet und stehen im Betrieb des Wälzlagers still, während der Außenring 18 rotiert.
Die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe 28 und die der zweiten Wälzkörperreihe 36 sind bevorzugt jeweils in einem ersten und einem zweiten Wälzkörperkäfig 48, 50 zumindest umfangsseitig zueinander beabstandet geführt, wobei die beiden Wälzkörperkäfige 48, 50 ebenfalls segmentiert ausgebildet sein können. Die beiden Wälzkörperkäfige 48, 50 können miteinander verbunden oder umfangsseitig unabhängig voneinander um die Längsmittenachse 20 drehbar sowie mit einem Kunststoff und/oder mit einem metallischen Material gebildet sein. Zur Minimierung der Lagerreibung, zur Geräuschdämpfung sowie um das Eindringen von Fremdpartikeln zu erschweren, ist ein Lagerinnenraum 52 vorzugsweise vollständig mit einem Schmierstoff 54 angefüllt. Bei dem Schmierstoff 54 handelt es sich bevorzugt um ein hochviskoses und im Wesentlichen inkompressibles Lagerfett, das gegebenenfalls mit Additiven in Form von mikroskopisch kleinen Festkörperpartikeln versetzt sein kann.
An dem ersten Innenring 14 ist ein erster Trägervorsprung 60 und an dem zweiten Innenring 16 ist ein zweiter Trägervorsprung 62 ausgebildet. Bei dem in 1 sowie 3 bis 15 illustrierten Ausführungsformen des Kegelrollenlagers 12 sind die Trägervorsprünge 60, 62 jeweils integral an den Innenringen 14, 16 ausgebildet, während bei der Ausführungsform nach 6 die beiden Trägervorsprünge als separate Bauteile ausgeführt sind, die mit den Innenringen 14, 16 zum Beispiel durch thermisches Aufschrumpfen mechanisch hochbelastbar verbunden sind.
In die Trägervorsprünge 60, 62 ist jeweils eine axial auswärts offene Ringnut 64, 66 eingelassen, die jeweils zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtelements 68, 70 dienen. Die axiale Breite B_T1 , B_T2 der beiden Trägervorsprünge 60, 62 ist gleich und hierbei so bemessen, dass die Materialschwächung durch die Einbringung der Ringnuten 64, 66 zu keiner relevanten Festigkeitsbeeinträchtigung der axialen Lagesicherung der beiden Dichtelemente 68, 70 in Richtung zur Mittelebene beziehungsweise axial einwärts Richtung führt.
Beiderseits des Außenrings 18 ist jeweils ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Schulterring 72, 74 befestigt. Die Befestigung des ersten und zweiten Schulterringes 72, 74 an dem Außenring 18 kann zum Beispiel mittels der zeichnerisch lediglich angedeuteten Schrauben 76, 78 erfolgen. Jeder Schulterring 72, 74 verfügt über eine innenliegende und vorzugsweise zumindest abschnittweise gehärtete zylindrische Anlauffläche 80, 82. Jedes der ringförmigen Dichtelemente 68, 70 verfügt über eine sich fingerförmig verjüngende und radial auswärts gerichtete Dichtlippe 84, 86, wobei die Dichtlippen 84, 86 jeweils axial einwärts gerichtet sind. Die erste Dichtlippe 84 berührt die Anlauffläche 80 des ersten Schulterrings 72 dichtend und die zweite Dichtlippe 86 ist in dichtendem Kontakt mit der Anlauffläche 82 des zweiten Schulterrings 74.
Die Lagesicherung der Dichtelemente 68, 70 in den Ringnuten 64, 66 in axial auswärtiger Richtung erfolgt mit Hilfe von zwei im Wesentlichen hohlzylindrischen Halteringen 88, 90, die zum Beispiel mittels Schrauben mit den Trägervorsprüngen 60, 62 verbunden sind. Zwischen radial einwärts gerichteten Ringnuten der Schulterringe 72, 74 und den Halteringen 88, 90 besteht jeweils ein schmaler Ringspalt 92, 94, der als zusätzliche Spaltdichtung fungiert und das Eindringen von Fluiden und/oder festen Fremdpartikeln in den Lagerinnenraum 52 erschwert. Die Dichtelemente 68, 70 weisen jeweils eine der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete Öffnung mit einem V-förmigen beziehungsweise keilförmigen Querschnitt auf. Die Öffnungen der Dichtelemente 68, 70 sind jeweils in Richtung zum Lagerinnenraum 52 gerichtet, sodass etwaige Druckspitzen im Schmierstoff 54 die Dichtlippen 84, 86 mit einer gesteigerten radialen Andruckkraft gegen die Anlaufflächen 80, 82 der Schulterringe 72, 74 pressen, wodurch die Abdichtungswirkung der beiden Dichtelemente 68, 70 nochmals zunimmt.
Außerdem weist das Kegelrollenlager 12 bevorzugt mehrere axial durchgehende Auslasskanäle für einen Durchtritt von Schmierstoff 50 auf, von denen hier lediglich exemplarisch zwei entgegengesetzt geneigt zur Längsmittenachse 20 verlaufende Auslasskanäle 96, 98 dargestellt sind. Die geneigten Auslasskanäle 96, 98 durchsetzen jeweils die Trägervorsprünge 60, 62 der beiden Innenringe 14, 16 radial oberhalb und unterhalb der Außenborde 42, 44. Durch die Auslasskanäle 96, 98 werden etwaige Druckspitzen innerhalb des Schmierstoffes abgeschwächt, wodurch zunächst die Abdichtungswirkung der Dichtelemente 68, 70 optimiert wird. Darüber hinaus kann beispielsweise zu Wartungszwecken neuer Schmierstoff 54 in den Lagerinnenraum 52 nachgefüllt werden, da der alte Schmierstoff 54 kontrolliert über die Auslasskanäle 96, 98 in eine äußere Umgebung 100 des Kegelrollenlagers 12 austreten kann.
Die Eintrittsöffnungen 102, 104 der beiden Auslasskanäle 96, 98 weisen vorzugsweise eine in Umfangsrichtung sichelförmige Querschnittserweiterung 106, 108 auf, um den Zufluss beziehungsweise die Ableitung des Schmierstoffes zu erleichtern. Jeweilige Austrittsöffnungen 110, 112 der Auslasskanäle 96, 98 weisen hier ebenfalls eine Querschnittserweiterung 114, 116 auf, die unter anderem zum Auffangen zumindest geringer Volumina austretenden Schmierstoffes bestimmt ist. Die Querschnittserweiterungen 114, 116 können gleichfalls in Umfangsrichtung sichelförmig ausgestaltet sein.
Die 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch das ringförmige Dichtelement gemäß 1. Das ringförmige Dichtelement 68 von 1 ist nach Art einer sogenannten „Fingerdichtung“ ausgebildet und verfügt unter anderem über einen umlaufenden Federclip 122 mit einer näherungsweise V-förmigen Querschnittsgeometrie zur radialen Beaufschlagung der sich endseitig fingerartig verjüngenden Dichtlippe 84 gegen eine Anlauffläche eines Schulterrings. Der vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Federstahl oder dergleichen, gebildete Federclip 122 weist einen Federschenkel 124 und einen Stützschenkel 126 auf, die hier unter einem Winkel α von ungefähr 45° in einem Gelenkbereich 128 aneinander schließen. Der Federschenkel 124 ist abschnittweise in die Dichtlippe 84 eingebettet und der Stützschenkel 126 ist entsprechend zumindest abschnittweise in einen einstückig zu der Dichtlippe 84 ausgebildeten Basisabschnitt 130 der Dichtlippe 84 eingebettet, wobei der Basisabschnitt 130 über eine näherungsweise rechteckförmige Querschnittsgeometrie verfügt. Der Basisabschnitt 130 ist mit einem Grundkörper 132 verbunden, der ebenfalls über eine rechteckförmige Querschnittsgeometrie verfügt. Sowohl die Dichtlippe 84 als auch deren Basisabschnitt 130 sind aus einem elastischen Kunststoff zur Optimierung der Abdichtungswirkung gebildet, während der Grundkörper 132 aus einem Metall und/oder aus einem Kunststoff gefertigt sein kann. Der konstruktive Aufbau des Dichtelements 70 entspricht dem des hier beschriebenen Dichtelements 68.
3 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine erste Ausführungsvariante eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Kegelrollenlagers 12. Das bevorzugt spiegelbildlich zur Mittelebene 46 aufgebaute Kegelrollenlager 12 weist die beiden schon genannten Innenringe 14, 16 sowie den Außenring 18 auf, wobei zwischen dem ersten Innenring 14 und dem Außenring 18 kegelstumpfförmige Wälzkörper 26 angeordnet sind. Die beiden Innenringe 14, 16 sowie der Außenring 18 sind rotationssymmetrisch zu der Längsmittenachse 20 ausgebildet. Mittels des in dem Trägervorsprung 60 aufgenommenen ringförmigen Dichtelements 68 ist der Innenring 14 gegenüber dem Schulterring 72 und damit gegenüber dem Außenring 18 des Kegelrollenlagers 12 abgedichtet. Die Lagesicherung des Dichtelements 68 in der Ringnut 64 des Trägervorsprungs 60 in axial auswärtiger Richtung erfolgt auch hierbei mittels des Halterings 88, durch den das Dichtelement 68 in der Ringnut 64 festgeklemmt ist.
Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 verläuft ein Auslasskanal 140 hier parallel zur Längsmittenachse 20 und radial oberhalb des Innenbords 42 des ersten Innenrings 14. Um eine unerwünschte Querschnittsminderung des Auslasskanals 140 durch den diesen teilweise überdeckenden Haltering 88 zu vermeiden, ist in dem Haltering 88 eine radial einwärts gerichtete Aussparung 142 vorgesehen.
Hinsichtlich der weiteren konstruktiven Details sei zur Vermeidung inhaltlicher Wiederholungen auf die einschlägigen Beschreibungsteile von 1 verwiesen.
4 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Kegelrollenlagers 12. Das bevorzugt spiegelbildlich zur Mittelebene 46 aufgebaute Kegelrollenlager 12 weist auch hierbei die beiden Innenringe 14, 16 sowie den Außenring 18 auf, zwischen denen die kegelstumpfförmige Wälzkörper 26, 28 angeordnet sind. Die beiden Innenringe 14, 16 sowie der Außenring 18 sind rotationssymmetrisch zu der Längsmittenachse 20 ausgebildet. Mittels des in dem Trägervorsprung 60 aufgenommenen ringförmigen Dichtelements 68 erfolgt die Abdichtung des Innenrings 14 gegenüber dem Schulterring 72 und somit gegenüber dem Außenring 18. Die Lagesicherung des in der Ringnut 64 des Trägervorsprungs 60 liegenden Dichtelements 68 in axial auswärtiger Richtung erfolgt ebenfalls mittels des Halterings 88.
Im Unterschied zur Ausführungsform von 1 weist die Innenringlaufbahn 22 des ersten Innenrings 14 hier eine deutlich erhöhte Länge B₃ zwischen dem Innenbord 38 und dem Außenbord 42 auf, sodass die Länge des Wälzkörpers 26 gleichfalls größer dimensioniert ist, wodurch eine beträchtliche Erhöhung der Tragzahl des Kegelrollenlagers 12 möglich ist.
Um diese Verlängerung der Innenringlaufbahn 22 und damit einhergehend die Aufnahme von längeren Wälzkörpern 26 zu ermöglichen, verläuft der wenigstens eine Auslasskanal 150 für den Schmierstoff 54 innerhalb des Trägervorsprungs 60 des ersten Innenrings 14 abgeknickt. Hierzu weist der jeweilige Auslasskanal 150 einen ersten Abschnitt 152 auf, der parallel zu der Längsmittenachse 20 ausgerichtet ist, sowie einen axial daran anschließenden zweiten Abschnitt 154, der hier beispielhaft unter einem Winkel von etwa 45° geneigt sowie radial auswärts gerichtet verläuft. Der Haltering 88 weist im Bereich des wenigstens einen Auslasskanals 150 ebenfalls eine radial einwärts gerichtete Aussparung 142 auf, wodurch eine unerwünschte Querschnittsminderung des Auslasskanals 150 für einen Schmierstoffdurchtritt vermeiden ist.
5 zeigt einen Teillängsschnitt einer dritten Ausführungsvariante eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Kegelrollenlagers 12. Der Außenring 18 und die Innenringe 14, 16 des Kegelrollenlagers 12 sind rotationssymmetrisch zur Längsmittenachse 20 angeordnet sowie spiegelsymmetrisch zur Mittelebene 46 ausgebildet. Zudem sind zwischen den genannten Lagerringen ebenfalls kegelstumpfförmige Wälzkörper 26 angeordnet. Mittels des in der Ringnut 64 des Schulterrings 72 aufgenommenen ringförmigen Dichtelements 68 ist der Innenring 14 gegenüber dem Schulterring 72 und damit gegenüber dem Außenring 18 abgedichtet. Die Lagesicherung des Dichtelements 68 erfolgt auch hier mittels eines am Trägervorsprung 60 befestigten Halterings 88, in dem aufgrund des in Bezug zur Längsmittenachse 20 geneigten beziehungsweise schräg gestellten Verlaufs des Auslasskanals 96 keinerlei Aussparungen vorgesehen sind. Erkennbar weist die Einströmöffnung dieses Auslasskanals 96 nach axial innen und radial außen, während dessen Auslassöffnung nach axial außen sowie radial innen weist.
Im Unterschied zu der Ausführungsform des Kegelrollenlagers 12 gemäß 1 ist die axiale Breite B_T3 des Trägervorsprungs 60 deutlich größer bemessen, wodurch hier ein axial bündiger Abschluss des Halterings 88 mit dem Schulterring 72 und dem ersten Innenring 14 des Kegelrollenlagers 12 realisiert ist. Infolgedessen ist eine Reduzierung der axialen Baulänge des Kegelrollenlagers 12 möglich. Im Übrigen ist die in 5 dargestellte Ausführungsvariante des Kegelrollenlagers 12 weitgehend identisch zu der gemäß 1, sodass, um inhaltliche Wiederholungen zu vermeiden, auf die dort gemachten Erläuterungen verwiesen wird.
6 zeigt einen zur Schnittebene von 1 umfangsseitig versetzt verlaufenden Teillängsschnitt eine vierte Ausführungsvariante des Kegelrollenlagers 12. Das Kegelrollenlager 12 weist demnach den ersten Innenring 14 mit seinem Innenbord 42 sowie den hier lediglich zeichnerisch angedeuteten Außenring 18 mit dem seitlich daran mittels der Schraube 76 befestigten Schulterring 72 auf. Der erste Innenring 14 sowie der Außenring 18 mit dem daran seitlich befestigten Schulterring 72 sind wiederum rotationssymmetrisch zur Längsmittenachse 20 ausgebildet. Abweichend von den bisher vorgestellten Ausführungsformen des Kegelrollenlagers 12 ist der Trägervorsprung hier nicht integral an dem ersten Innenring 14 ausgebildet, sondern durch ein separates, ringförmiges Bauteil 160 realisiert. Die Querschnittsgeometrie dieses ringförmigen Bauteils 160 ist sehr ähnlich wie diejenige des integral am Innenring 14 ausgebildeten Trägervorsprungs 60 und weist demzufolge gleichfalls eine nach radial außen und axial außen einseitig offene Ringnut 64 auf.
Das als Trägervorsprung 60 fungierende ringförmige Bauteil 160 ist bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einen im Wesentlichen zylindrischen Befestigungsabschnitt 162 des ersten Innenrings 14 thermisch aufgeschrumpft, aufgepresst oder auf andere Art und Weise praktisch unlösbar auf diesem befestigt. Alternativ dazu können andere Verbindungstechniken Anwendung finden, die eine vergleichbar feste mechanische Verbindung zwischen dem ersten Innenring 14 und dem separaten ringförmigen Bauteil 160 gewährleisten. Durch das separate ringförmige Bauteil 160 lässt sich unter anderem der Zerspanungsaufwand bei der Herstellung des Innenrings 14 beträchtlich vermindern. Darüber hinaus vereinfachen sich die Handhabung und die Härtung des Innenrings 14 aufgrund der kleineren Baueinheiten erheblich.
Im Bereich einer sich ergebenden Trennfuge 164 zwischen dem separaten ringförmigen Bauteil 160 und dem ersten Innenring 14 ist zumindest eine nicht durchgehende Gewindebohrung 166 eingebracht, in die jeweils ein Gewindestift 168 eingeschraubt ist, welcher beispielsweise eine Innenmehrkantgeometrie 170 zum Eingriff für ein passendes Werkzeug aufweist. Durch diese Formschlussverbindung mittels des mindestens einen Gewindestifts 168 ist eine zusätzliche axiale Lagesicherung des Trägervorsprungs 60 beziehungsweise des separaten ringförmigen Bauteils 160 auf dem zylindrischen Befestigungsabschnitt 162 des ersten Innenrings 14 sichergestellt. Hierdurch kann auch im Fall von hohen, durch das Dichtelement 68 hervorgerufenen Reibmomenten eine axiale Verschiebung des ringförmigen Bauteils 160 zuverlässig ausgeschlossen werden.
In der Ringnut 64 des ringförmigen Bauteils 160 ist das Dichtelement 68 mit seinem näherungsweise hohlzylindrischen Grundkörper 132 aufgenommen, wobei dessen Lagesicherung in axial auswärtiger Richtung erneut der Haltering 88 übernimmt. Dieser Haltering 88 ist mittels mindestens einer Schraube 172 an dem separaten ringförmigen Bauteil 160 befestigt.
Der hohlzylindrische Basisabschnitt 130 der Dichtlippe 84 ist fest mit dem Grundkörper 132 verbunden, zum Beispiel verklebt, verschweißt oder anvulkanisiert. Die radial auswärts und hierbei zugleich schräg axial einwärts gerichtete, sich endseitig fingerartig verjüngende Dichtlippe 84 des Dichtelements 68 berührt die Anlauffläche 80 des seitlich an dem Außenring 18 befestigten Schulterrings 72 mit einer definierten mechanischen Andruckkraft. Die mechanische Andruckkraft der aus einem Elastomer gebildeten Dichtlippe 84 wird durch den eine V-förmige Querschnittsgeometrie aufweisenden, metallischen und elastischen Federclip 122 bewirkt, der zumindest bereichsweise in die Dichtlippe 84 und deren Basisabschnitt 130 eingebettet ist. Infolgedessen ist eine wartungsarme sowie zuverlässige Abdichtung des ersten Innenrings 14 gegenüber dem am Außenring 18 seitlich angeschraubten Schulterring 72 gewährleistet.
In einer von der Zeichenebene umfangsseitig versetzten Schnittebene verläuft der zumindest eine Auslasskanal 96 für den Austritt von Schmierstoff 54, so dass es zu keiner unerwünschten Durchdringung mit der Gewindebohrung 166 und dem darin aufgenommen Gewindestift 168 kommt. Vorzugsweise ist eine gleiche Anzahl von Auslasskanälen 96 und Gewindebohrungen 166 mit Gewindestiften 168 vorgesehen, die umfangsseitig jeweils abwechselnd und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
Das ringförmige Bauteil 160 kann auch so ausgebildet sein, dass dessen radiale Außenumfangsfläche als Dichtfläche für die Dichtlippe eines ringförmigen Dichtmittels dient, das an dem Außenring 18 befestigt ist.
Das vorgestellte Kegelrollenlager 12 weist bei allen vorgestellten Varianten beidseitig zu der erwähnten Mittenebene 46 den gleichen Aufbau auf. Rechts- und linksseitige Abweichungen davon sind im Rahmen der Erfindung aber zulässig.
Bezugszeichenliste

10: Großwälzlager
12: Kegelrollenlager
14: Erster Innenring
16: Zweiter Innenring
18: Außenring
20: Längsmittenachse
22: Erste Innenringlaufbahn
24: Erste Außenringlaufbahn
26: Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe 28
28: Erste Wälzkörperreihe
30: Wälzkörper der zweiten Wälzkörperreihe 36
32: Zweite Innenringlaufbahn
34: Zweite Außenringlaufbahn
36: Zweite Wälzkörperreihe
38: Erster Innenbord
40: Zweiter Innenbord
42: Erster Außenbord
44: Zweiter Außenbord
46: Mittelebene
48: Erster Wälzkörperkäfig
50: Zweiter Wälzkörperkäfig
52: Lagerinnenraum
54: Schmierstoff
60: Erster Trägervorsprung
62: Zweiter Trägervorsprung
64: Ringnut am Trägervorsprung 60
66: Ringnut am Trägervorsprung 60
68: Erstes ringförmiges Dichtelement
70: Zweites ringförmiges Dichtelement
72: Erster Schulterring
74: Zweiter Schulterring
76: Schraube
78: Schraube
80: Anlauffläche am Schulterring 72
82: Anlauffläche am Schulterring 74
84: Dichtlippe
86: Dichtlippe
88: Erster Haltering
90: Zweiter Haltering
92: Erster Ringspalt
94: Zweiter Ringspalt
96: Auslasskanal geneigt
98: Auslasskanal geneigt
100: Äußere Umgebung
102: Eintrittsöffnung
104: Eintrittsöffnung
106: Querschnittserweiterung
108: Querschnittserweiterung
110: Austrittsöffnung
112: Austrittsöffnung
114: Querschnittserweiterung
116: Querschnittserweiterung
122: Federclip
124: Federschenkel des Federclips
126: Stützschenkel des Federclips
128: Gelenkbereich des Federclips
130: Basisabschnitt des Dichtelements 68
132: Grundkörper
140: Auslasskanal parallel
142: Aussparung am Haltering
150: Auslasskanal abgeknickt
152: Erster, paralleler Abschnitt des Auslasskanals 150
154: Zweiter, geneigten Abschnitt des Auslasskanals 150
160: Separates ringförmiges Bauteil
162: Zylindrischer Befestigungsabschnitt
164: Trennfuge
166: Gewindebohrung
168: Gewindestift
170: Innenmehrkant
172: Schraube
α: Winkel
B₁: Breite der Innenringlaufbahn
B₂: Breite der Innenringlaufbahn
B₃: Breite der Innenringlaufbahn
B_T1: Axiale Breite eines Trägervorsprungs
B_T2: Axiale Breite eines Trägervorsprungs
B_T3: Axiale Breite eines Trägervorsprungs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009014923 A1 [0003]

Claims

Zweireihiges Kegelrollenlager (12), welches einen ersten Innenring (14) und einen zweiten Innenring (16) aufweist, die koaxial von einem Außenring (18) umgeben sind, und bei dem zwischen den beiden Innenringen (14, 16) und dem Außenring (18) in zwei Wälzkörperreihen (28, 36) kegelstumpfförmige Wälzkörper (26, 30) angeordnet sind, welche auf einer ersten Innenringlaufbahn (22) sowie auf einer ersten Außenringlaufbahn (24) beziehungsweise auf einer zweiten Innenringlaufbahn (32) sowie einer zweiten Außenringlaufbahn (34) abrollen, bei dem die Wälzkörper (26) der ersten Wälzkörperreihe (28) in einem ersten Käfig (48) sowie die Wälzkörper (30) der zweiten Wälzkörperreihe (36) in einem zweiten Käfig (50) geführt sind, und bei dem ein Lagerinnenraum (52) zumindest teilweise mit einem Schmierstoff (54) befüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Innenringe (14, 16) einen radial auswärts gerichteten Trägervorsprung (60, 62; 160) aufweist, an dem eine axial und radial auswärts offene Ringnut (64, 66) ausgebildet ist, dass in dieser Ringnut (64, 66) ein ringförmiges Dichtelement (68, 70) angeordnet ist, dass das Dichtelement (68, 70) eine radial auswärts gerichtete Dichtlippe (84, 86) aufweist, und dass diese Dichtlippe (84, 86) an einem hohlzylindrischen Schulterring (72, 74) abdichtend anliegt, welcher an dem Außenring (18) axial seitlich befestigt ist.
Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervorsprung (60, 62; 160) mindestens einen axial durchgehenden Auslasskanal (96, 98, 140, 150) für den Durchtritt von aus dem Kegelrollenlager (12) heraus zu leitendem Schmierstoff (54) aufweist.
Kegelrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Auslasskanal (96, 98, 150) zumindest abschnittweise geneigt zu einer Längsmittenachse (20) des Kegelrollenlagers (12) verläuft.
Kegelrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Auslasskanal (140) zumindest abschnittweise parallel zu der Längsmittenachse (20) des Kegelrollenlagers (12) verläuft.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtelement (68, 70) einen umlaufenden Federclip (122) mit einer V-förmigen Querschnittsgeometrie zur Beaufschlagung der Dichtlippe (84, 86) mit einer Federkraft in Richtung zu einer am Schulterring (72, 74) radial innen ausgebildete Anlauffläche (80, 82) aufweist.
Kegelrollenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federschenkel (124) des Federclips (122) zumindest abschnittweise in der fingerartigen Dichtlippe (84, 86) eingebettet ist, dass ein Stützschenkel (126) des Federclips (122) zumindest abschnittweise in einen Basisabschnitt (130) der Dichtlippe (84, 86) eingebettet ist, und dass an dem Basisabschnitt (130) ein radial einwärts angeordneter ringförmiger Grundkörper (132) ausgebildet ist, welcher in eine zugeordnete Ringnut (64, 66) eines Trägervorsprungs (60, 62) eines Innenrings (14, 16) einsetzbar ist.
Kegelrollenlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervorsprung (60, 62) als ein separates, ringförmiges Bauteil (160) ausgebildet ist, das auf einen zylindrischen Befestigungsabschnitt (162) eines zugeordneten einen Innenrings (14, 16) befestigt ist.
Kegelrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass weitgehend mittig in Bezug zu einer Trennfuge (164) zwischen dem ringförmigen Bauteil (160) und dem zugeordneten Innenring (14, 16) mindestens eine Gewindebohrung (166) zur Aufnahme eines Gewindestifts (168) ausgebildet ist.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gewindebohrungen (166) und Auslasskanäle (96, 98, 140, 150) für den Schmierstoff (54) umfangsseitig jeweils abwechselnd und jeweils gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Trägervorsprung (60, 62) jeweils ein Haltering (88, 90) zur axialen Lagesicherung des in der zugeordneten Ringnut (64, 66) aufgenommenen Dichtelements (68, 70) befestigt ist, dass der mindestens eine Haltering (88, 90) axial bündig mit dem mindestens einen Schulterring (72, 74) sowie mit dem mindestens einen Innenring (14, 16) abschließt, und dass der Haltering (88, 90) im Bereich des mindestens einen Auslasskanals (96, 98, 150) und/oder der mindestens einen Gewindebohrung (166) eine Aussparung (142) aufweist.