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Die Erfindung betrifft ein zweireihiges Pendelrollenlager, umfassend einen Innenring und einen Außenring sowie eine Vielzahl von in zwei Reihen auf entsprechenden Laufbahnen am Innenring und am Außenring wälzende Wälzkörper, wobei der Außenring unter Bildung wenigstens zweier Ringabschnitte radial geteilt ist, wobei die Ringabschnitte aneinander anliegen.
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Ein solches zweireihiges Pendelrollenlager ist beispielsweise aus
DE 10 2011 086 925 A1 bekannt. Das dort beschriebene Pendellager zeichnet sich dadurch aus, dass der Außenring und/oder der Innenring aus zwei Ringabschnitten respektive Ringhälften bestehen, die umfangsmäßig aneinander anschließen, das heißt, dass der jeweilige Ring radial geteilt ist, wobei jeweils eine radiale Teilungsebene gegeben ist. Derartige geteilte Ringe kommen vor allem bei großen Lagern zum Einsatz, da sich hierdurch die Montage der Lager erleichtert. Denn aufgrund der Mehrteiligkeit des Innen- und/oder Außenrings ist es möglich, deren Teile separat zu montieren. Solche Lager kommen beispielsweise in komplexen Antriebssträngen zum Einsatz und bieten den Vorteil, dass im Fall eines Lagerschadens das Lager ohne teilweiser oder kompletter Demontage des Antriebsstrangs ausgetauscht werden kann.
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Der jeweilige Ring wird üblicherweise dadurch geteilt, dass er an definierten Stellen respektive in einer definierten Ebene gebrochen wird, damit beim Trennen kein Materialabtrag gegeben ist, was beispielsweise bei einem Auseinandersägen der Fall wäre. Beim Brechen bildet sich eine definierte Bruchlinie aus, das heißt, dass das Ringmaterial entlang der Korngrenzen bricht, wobei der Bruchlinienverlauf in der gewünschten Ebene erfolgt. Im Rahmen der Montage werden die entsprechenden Ringabschnitte sodann wieder zusammengesetzt. Im Falle eines geteilten Innenrings wird dieser beispielsweise über seitlich umlaufende Spannringe auf der Welle fixiert, während ein geteilter Außenring in das entsprechende Gehäusebauteil eingesetzt wird.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Pendelrollenlager anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Pendelrollenlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Laufbahn im Stoßbereich zweier Ringabschnitte einen die Laufbahn lokal vertiefenden Freischliff aufweist.
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Auf den Laufbahnen wälzen wie beschrieben die Wälzkörper ab. Dabei wälzen die Wälzkörper auch über den Stoßbereich, in dem die Laufbahnabschnitte der beiden Ringabschnitte aneinander anliegen. Es hat sich herausgestellt, dass aufgrund des Bruchs des Rings, dessen Bruchlinie quer zur Laufbahn verläuft, aufgrund der Gefügestruktur des Ringmaterials an den Kanten, die laufbahnseitig an den Ringabschnitten gegeben sind, kleine und kleinste Spitzen oder Unebenheiten gegeben sein können, die die Ebenmäßigkeit der Laufbahn beeinträchtigen. Wälzen nun im Betrieb die Wälzkörper über diesen geringfügig gestörten Laufbahnbereich, so kann es im Lauf der Zeit zu einer Laufbahnbeschädigung kommen, wie auch die Wälzkörper Schaden nehmen können. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, genau diesen Stoßbereich, in dem also die Laufbahnabschnitte zweier Ringabschnitte aneinander anstoßen, mit einem Freischliff zu versehen, mithin also die Laufbahn geringfügig lokal zu vertiefen. Es wird also eine definierte, im Querschnitt einen stetigen Verlauf aufweisende, nut- oder kuhlenartige Vertiefung im Stoßbereich erzeugt, die nur wenige zehntel Millimeter bis wenige Millimeter tief ist und eine geringe Breite aufweist. Diese lokale Vertiefung, also der Freischliff, kann von den Wälzkörpern ohne weiteres überrollt werden, diese werden hierüber in ihrer Wälzfunktion nicht beeinträchtigt. Gleichwohl wird der eigentliche Stoßbereich beim Überrollen nicht belastet, da er nicht in Kontakt mit den Wälzkörpern kommt. Hieraus resultiert, dass die Lebensdauer derartiger Pendelrollenlager erhöht werden kann.
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Insbesondere bei einer asymmetrischen Ausführung eines solchen Pendelrollenlagers, wenn also, wie erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, die beiden Wälzkörperreihen unterschiedliche Druckwinkel aufweisen, bietet die Ausbildung der Freischliffe am Außenring Vorteile. Denn bei solchen asymmetrischen Lagern erstreckt sich die Lastzone üblicherweise über 180° und mehr, so dass, wenn nur zwei Stoßstellen gegeben sind, der jeweilige Stoßbereich auch durch eine entsprechende Orientierung des Rings respektive Positionierung der jeweiligen Stoßstelle des Außenrings nicht lastfrei gestellt werden kann. Mit Ausbildung der jeweiligen Freischliffe jedoch werden die Stoßbereiche aus dem Lastverlauf genommen, unabhängig davon, wo sie nun konkret umfangsmäßig positioniert sind. Alternativ kann es sich bei dem Lager auch um ein symmetrisches Lager handeln.
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Die Teilung des Außenrings und die Lastfreistellung durch die Ausbildung der Freischliffe, insbesondere in Verbindung mit der asymmetrischen Auslegung des Lagers ermöglicht ferner den Einsatz eines solchen Lagers beispielsweise in Windturbinen: Denn es ist aufgrund der Ringteilung möglich, das Pendelrollenlager quasi vor Ort zu tauschen, das heißt, dass beispielsweise bei Verwendung in einer Windturbine nicht die gesamte Gondel samt Pendelrollenlager vom Turm genommen werden muss, vielmehr kann das Lager ohne umfangreiche Demontage weiterer Komponenten getauscht werden. Durch die Freischliffe sind ferner die laufbahnseitigen Bereiche der Bruchkanten und die damit verbundene Lastfreistellung für einen solchen Einsatz ausgelegt. Dies in Verbindung mit der Teilung des Außenrings erlaubt die Nutzung solcher Lager auch als Großlager insbesondere in Windturbinen
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Neben der Trennung des des Außenrings längs nur einer Trennebene ist es denkbar, den den Außenring auch in mehr als zwei Ringabschnitte radial zu teilen, wobei in jedem Stoßbereich ein Freischliff vorgesehen ist. Bevorzugt ist hierbei, wenn der der Außenring in jeweils zwei orthogonal zueinander verlaufenden Ebenen geteilt sind. Der Ring besteht aus dann vier z.B. um jeweils 90° umlaufenden Ringabschnitten, die sich umfangsmäßig ergänzen. In diesem Fall sind also am geteiltem Ring vier Stoßstellen, die über entsprechende Freischliffe verfügen, vorgesehen.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenring unter Bildung axial benachbart zueinander angeordneter Ringabschnitte axial in zwei Teilringe geteilt ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Außenring, sofern er nicht radial geteilt ist, in zwei separate, axial aneinander anschließende Teilringe geteilt. Es sind dann aufgrund der axialen Teilung zwei Ringabschnitte, die jeweils einen einstückigen Teilring bilden, gegeben. Ist der Außenring jedoch in einer oder mehreren Radialebenen in einander umfangsmäßig ergänzende Ringabschnitte geteilt, und wird er zusätzlich in einer Axialebene geteilt, so liegt dem zufolge eine Mehrzahl an entsprechenden Ringabschnitten vor, die sich einerseits umfangsmäßig zu jeweils einem Teilring ergänzen, wobei sich andererseits die beiden mehrstückigen Teilringe sodann zu dem gesamten Außenring ergänzen. Ist also der Außenring beispielsweise radial längs einer Ebene in zwei Ringabschnitte geteilt und zusätzlich axial geteilt, so liegen insgesamt vier Ringabschnitte vor, wobei jeweils zwei Ringabschnitte einen Teilring bilden. Ist der Außenring in zwei orthogonal zueinander stehenden Ebenen radial geteilt, und ist zusätzlich eine axiale Teilung vorgesehen, so liegen insgesamt acht Ringabschnitte vor, wobei sich jeweils vier Ringabschnitte zu einem Teilring ergänzen. Diese Axialteilung vereinfacht ebenfalls die Montage des Lagers, insbesondere wenn es sich um ein asymmetrisches Lager handelt.
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Dabei ist es denkbar, dass die Teilringe in der Montagestellung aneinander anliegen, wobei wenigstens eine Radialbohrung zur Zufuhr eines Schmiermittels in das Lagerinnere im Bereich der axialen Trennstelle vorgesehen ist. Hier stoßen also die Teilringe direkt aneinander an. Um das Lager schmieren zu können ist es daher zweckmäßig, wenn eine oder mehrere Radialbohrungen vorgesehen sind, die den zusammengesetzten Außenring im Bereich der Trennebene oder Trennstelle durchsetzen. Hierüber kann Schmiermittel in das Wälzlagerinnere zugeführt werden, um das Lager permanent schmieren zu können.
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Alternativ dazu ist es denkbar, dass die beiden Teilringe unter Bildung eines Ringspalts axial voneinander beabstandet sind. Diese axiale Beabstandung kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass die axialen Stirnflächen etwas geschliffen werden, mithin also ein geringer Materialabtrag erfolgt. Werden nun die Teilringe montiert und auf die Wälzkörperreihen aufgeschoben, so ist es aufgrund des Schliffs oder Materialabtrags nicht möglich, die Teilringe gänzlich aneinander zu schieben, ohne eine unzulässig hohe Lagervorspannung zu erwirken. Das heißt, dass ein Umfangsspalt gegeben ist, über den einerseits eine Schmiermittelzufuhr erfolgen kann. Zum anderen ist es möglich, die Vorspannung respektive Lagerluft bei einer oder beiden Wälzkörperreihen einzustellen, je nachdem wie der jeweilige Teilring axial relativ zu der jeweiligen Wälzkörperreihe positioniert wird. Die Ausgestaltung ist dabei derart, dass sich die beiden Teilringe axial gesehen auch dann nicht berühren, wenn die Lagerluft Null ist, mithin also kein Betriebsspiel gegeben ist respektive eine geringe Vorspannung eingestellt ist.
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Neben dem Außenring kann zusätzlich auch der Innenring in einer oder mehreren Ebenen geteilt sein. Auch dieser weist im jeweiligen Stoßbereich einen entsprechenden Freischliff auf.
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Ist der Innenring ebenfalls radial geteilt, so ist es zweckmäßig, diesen über entsprechende Spannringe auf der Welle zu verspannen. Diese Spannringe, die beispielsweise ebenfalls aus zwei Ringhälften bestehen, werden um den geteilten Innenring an jeweils einen Ende gelegt und miteinander verschraubt, so dass der Innenring fest auf die Welle gespannt wird.
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Die Wälzkörper jeder Reihe selbst sind bevorzugt in jeweils einem Wälzkörperkäfig aufgenommen respektive geführt. Dieser Wälzkörperkäfig, der bevorzugt aus einem Metall besteht und beispielsweise ein Blechbauteil ist, wobei eine Ausführung aus Kunststoff nicht ausgeschlossen ist, fixiert respektive führt die entsprechenden Wälzkörper, im vorliegenden Fall Pendelrollen. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn jeder Wälzkörperkäfig unter Bildung wenigstens zweier Käfigabschnitte radial geteilt ist, was wiederum der Montage zuträglich ist.
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Das Pendelrollenlager selbst kann ein asymmetrisches Lager sein, das heißt, dass der Druckwinkel der ersten Wälzkörperreihe und der Druckwinkel der zweiten Wälzkörperreihe unterschiedlich ist. Vorzugsweise werden identische Wälzkörper in den beiden Wälzkörperreihen verwendet, anders als im Stand der Technik insbesondere gemäß
DE 10 2011 086 925 A1 , wo in beiden Wälzkörperreihen unterschiedliche Wälzkörper vorgesehen sind. Es kann sich aber auch um ein symmetrisches Lager handeln, bei dem gleiche Druckwinkel gegeben sind.Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen zweireihigen Pendelrollenlagers,
- 2 eine Schnittansicht eines Teils des Pendelrollenlagers aus 1 entlang der Linie II - II,
- 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III - III in 1, und
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers in einer Schnittansicht entsprechend 3.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes asymmetrisches zweireihiges Pendelrollenlager 1, umfassend einen Außenring 2, einen Innenring 3 sowie, siehe beispielsweise 2, eine Vielzahl von zwischen Außenring 2 und Innenring 3 wälzenden Wälzkörper 4, hier in Form von tonnenförmigen Rollen, wie in 3 erkennbar. Die Wälzkörper 4 beider Reihen sind identisch, siehe z.B. die 3 und 4. Ein solches Lager ist z.B. in einer Windturbine einsetzbar. In einer solchen Anwendung hat das Lager eine Breite von zumeist mehreren 100 mm.
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Der Außenring besteht im gezeigten Beispiel aus zwei Teilringen 5a, 5b, nachdem er, wie insbesondere die 3 und 4 zeigen, längs einer Axialebene 6 geteilt ist.
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Des Weiteren besteht jeder Teilring 5a, 5b aus zwei Ringabschnitten 7a, 7b beziehungsweise 8a, 8b, die einander, siehe 1, umfangsmäßig zu dem jeweiligen Teilring 5a, 5b ergänzen. Die Teilringe sind also längs einer Radialebene 9, siehe 1, geteilt. Das heißt, dass der Außenring 2 insgesamt längs einer Axialebene 6 und einer Radialebene 9 in insgesamt vier Ringabschnitte 7a, 7b und 8a, 8b geteilt ist, die einander zu zwei umlaufenden Teilringen 5a, 5b ergänzen.
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Im gezeigten Beispiel ist auch der Innenring 3 in zwei Ringabschnitte 10a, 10b längs einer Radialebene 11 geteilt. Auch diese Ringabschnitte 10a, 10b ergänzen sich umfangsmäßig zum Innenring 3. Wie 3 zeigt, ist der Innenring jedoch nicht axial geteilt, er ist lediglich längs der Radialebene 11 geteilt.
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Zur Fixierung des Innenrings auf einer Welle oder dergleichen sind zwei Spannringe 12, 13 vorgesehen, die ihrerseits aus zwei Spannringabschnitten 12a, 12b respektive 13a, 13b bestehen, und die über entsprechende Schraubverbindungen 14 fest miteinander verbunden sind, um den geteilten Innenring 3, an dessen axialen Endabschnitten sie angeordnet sind, fest auf die Welle zu spannen. Der Innenring 3 kann hierzu eine entsprechende ringnutartige Eingriffsgeometrie 15, 16 an den jeweiligen Enden aufweisen, in die die Spannringe 12, 13 formschlüssig eingreifen.
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Wie beschrieben werden die Ringe zur Teilung längs der jeweiligen Ebene 6 und insbesondere 9 gebrochen. Dies führt aufgrund des Gefüges des Materials, üblicherweise Stahl, dazu, dass, nachdem der Bruch entlang der Korngrenzen erfolgt, eine von der Oberfläche her undefinierte Bruchzone gegeben ist, so dass sich, wenn die Ringabschnitte umfangsmäßig zusammengesetzt werden, vor allem im Kantenbereich der Ringabschnitte 7a, 7b, 8a, 8b respektive 10a, 10b, wo sich die jeweiligen Laufbahnen 17, 18 am Außenring 2 beziehungsweise am Innenring 3 befinden, lokale Spitzen oder Inhomogenitäten ergeben. Diese werden nun dadurch beseitigt, dass im Stoßbereich zweier Ringabschnitte jeweils ein Freischliff 19, 20, siehe 2, ausgebildet wird. Ein solcher Freischliff bildet eine eine Tiefe von wenigen zehntel Millimeter bis wenige Millimeter aufweisende Vertiefung 21, 22, wie in 2 dem Grunde nach und keinesfalls maßstabsgerecht gezeigt ist. Dieser Freischliff 19, 20 respektive die Vertiefung 21, 22 erstreckt sich über die gesamte Länge des Stoßes und weist eine möglichst geringe Breite auf, ebenfalls im Bereich weniger zehntel Millimeter bis wenige Millimeter. Der Freischliff ist als eine eine im Querschnitt gesehen stetige Krümmung aufweisende Vertiefung ausgeführt. Er ist insbesondere von der Breite her so bemessen, dass er ohne weiteres von den einen verglichen zur Breite des Freischliffs weit größeren Durchmesser aufweisenden Wälzkörpern 4 überrollt werden kann. Durch den jeweiligen Freischliff 19, 20 werden demzufolge die entsprechenden Stoßbereiche lastfrei gestellt. Damit kann, trotz einer im Stoßbereich aufgrund des Bruchs zwangsläufig gegebenen Gefügeinhomogenität, ein dauerhafter Betrieb sichergestellt werden, da die jeweiligen Laufbahnen in den Stoßbereichen eben nicht belastet und hierüber beschädigt werden können.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III - III gemäß 1. Ersichtlich sind die Wälzkörper 4 als tonnenförmige Rollen ausgeführt, die auf den entsprechenden Laufbahnen 17a, 18a beziehungsweise 17b, 18b des Innenrings 3 sowie der Teilringe 5a, 5b wälzen. Sie sind in jeweils einem Käfig 23, 24, der gegebenenfalls auch radial in wenigstens zwei Käfighälften geteilt ist, aufgenommen und geführt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegen die beiden Teilringe 5a, 5b axial aneinander an, sie berühren einander also im Bereich der sie trennenden Axialebene 6. Um Schmiermittel zuführen zu können, ist eine oder sind mehrere Radialbohrungen 25 vorgesehen.
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Aufgrund des axialen Anliegens der Teilringe 5a, 5b ist bei der Ausgestaltung gemäß 3 ein Einstellen der Lagerluft innerhalb der jeweiligen Wälzkörperreihen nicht möglich, mithin also kein Spielausgleich gegeben.
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4 zeigt demgegenüber eine Ausführungsform eines zweireihigen Pendelrollenlagers 1, die insoweit der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 entspricht, insbesondere was auch die Ausbildung der entsprechenden Ringabschnitte sowie der entsprechenden Freischliffe 19, 20 an den Stoßbereichen angeht. Bei der Ausgestaltung gemäß 4 sind jedoch die Teilringe 5a, 5b axial nicht aneinander anliegend positioniert, vielmehr bildet sich ein umlaufender Ringspalt 26, über den einerseits die Schmiermittelzufuhr erfolgen kann. Dieser Ringspalt 26 kann dadurch ausgebildet werden, dass die Teilringe 5a, 5b an ihren Stirnflächen 27a, 27b geschliffen werden, mithin also geringfügig Material abgetragen wird.
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Zum anderen kann, da sie einander nicht berühren, das Spiel respektive die Lagerluft in den jeweiligen Wälzkörperreihen eingestellt werden, wie exemplarisch in 4 gezeigt ist, wo ein geringes Spiel 28 als Spalt im Bereich der rechten Lagerreihe dargestellt ist. Ein solches Spiel respektive die Lagerluft kann durch entsprechende axiale Positionierung des jeweiligen Teilrings 5a, 5b eingestellt werden, sie kann aber auch, wenn gewünscht, vollständig ausgeglichen werden, das heißt, dass dann kein Spiel respektive keine Lagerluft gegeben ist, wie auch eine geringe Vorspannung bei Bedarf eingestellt werden kann. Unabhängig davon liegen die beiden Teilringe 5a, 5b selbst bei Einstellung einer geringen Vorspannung axial nicht aneinander an, da dies letztlich die Einstellungsmöglichkeit begrenzen würde.
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Wie die 3 und 4 schließlich zeigen, handelt es sich bei dem Pendelrollenlager 1 um ein asymmetrisches Pendelrollenlager, nachdem die Druckwinkel, die die beiden Wälzkörperreihen aufweisen, geringfügig unterschiedlich sind. Der Druckwinkel der rechts gezeigten Wälzkörperreihe ist etwas größer als der Druckwinkel der links gezeigten Wälzkörperreihe. Die Druckwinkel sind exemplarisch mit α und β dargestellt. Die Wälzkörper 4 beider Wälzkörperreihen sind jedoch identisch.
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Wenngleich im beschriebenen Beispiel der Außenring 2 und der Innenring 3 umfangsmäßig gesehen in jeweils zwei Ringabschnitte 7a, 7b beziehungsweise 8a, 8b bezüglich des Außenrings 2 sowie 10a, 10b bezüglich des Innenrings 3 geteilt sind, ist es selbstverständlich denkbar, den einen oder beide Ringe auch in zwei vorzugsweise orthogonal zueinander stehenden Ebenen radial zu teilen, so dass jeder Ring respektive Teilring dann aus vier einander ergänzenden Ringabschnitten bestehen würde.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Pendelrollenlager
- 2.
- Außenring
- 3.
- Innenring
- 4.
- Wälzkörper
- 5a
- Teilring
- 5b
- Teilring
- 6
- Axialebene
- 7a
- Ringabschnitt
- 7b
- Ringabschnitt
- 8a
- Ringabschnitt
- 8b
- Ringabschnitt
- 9
- Radialebene
- 10a
- Ringabschnitt
- 10b
- Ringabschnitt
- 11
- Radialebene
- 12a
- Spannringabschnitt
- 12b
- Spannringabschnitt
- 13a
- Spannringabschnitt
- 13b
- Spannringabschnitt
- 14
- Schraubverbindung
- 15
- Eingriffsgeometrie
- 16
- Eingriffsgeometrie
- 17
- Laufbahn
- 17a
- Laufbahn
- 17b
- Laufbahn
- 18
- Laufbahn
- 18a
- Laufbahn
- 18b
- Laufbahn
- 19
- Freischliff
- 20
- Freischliff
- 21
- Vertiefung
- 22
- Vertiefung
- 23
- Käfig
- 24
- Käfig
- 25
- Radialbohrung
- 26
- Ringspalt
- 27a
- Stirnfläche
- 27b
- Stirnfläche
- 28
- Spiel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011086925 A1 [0002, 0016]
