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TECHNISCHES UMFELD
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Auf allgemeiner Ebene betrifft die vorliegende Erfindung ein Pendelrollenlager mit verbesserten Eigenschaften.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Pendelrollenlager sind dazu ausgebildet, schwere radiale und axiale Lasten aufzunehmen. Strukturell haben sie üblicherweise einen Außenring, einen Innenring und zwischen diesen gibt es zwei Reihen von einander gegenüberliegend angeordneten Wälzkörpern, die durch einen Führungsring voneinander getrennt sind und die über den Führungsring miteinander Wechselwirken, der auch Zentrierring oder Spacer genannt wird, um so die Last optimal zu verteilen.
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Verschiedene tribologische Komponenten von Pendelrollenlagern inklusive der zuvor genannten werden üblicherweise einer substantiellen Reibung und letztendlich einem Verschleiß ausgesetzt. Um die Konsequenzen dieser Aussetzung zu verringern, werden Schmiermittel angewandt. Da jedes Schmiermittel eine finites Lebensdauer hat, die üblicherweise kürzer ist als die Lebensdauer des Wälzlagers, muss das Schmiermittel periodisch erneut angewandt werden. Hier bezeichnet der Begriff Schmiermittellebensdauer eine Zeitdauer, in der das Schmiermittel zuverlässig funktioniert. Üblicherweise wird das Nachschmieren dadurch durchgeführt, dass das freigelegte Lager mit einem geeigneten Schmiermittel, wie beispielsweise Fett, entweder manuell oder mittels einer mechanischen Packvorrichtung bepackt wird. Dieses Verfahren ist relativ komplex und zeitaufwendig.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Pendelrollenlager bereitzustellen, das nicht von den Nachteilen beherrscht ist, die mit den Pendelrollenlagern, die zum Stand der Technik gehören, einhergehen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die oben genannten Aufgaben werden mittels eines Pendelrollenlagers gemäß dem unabhängigen Anspruch erreicht.
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Dementsprechend hat ein Pendelrollenlager eine sich axial erstreckende Mittelachse und umfasst einen Außenring mit einer Außenlauffläche, einen Innenring, der konzentrisch zu dem Außenring angeordnet ist und zwei Innenlaufflächen aufweist, und einen Führungsring, der konzentrisch zu dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist, wobei der Führungsring eine äußere Basisfläche hat, die dem Außenring zugewandt ist, eine innere Basisfläche, die dem Innenring zugewandt ist, und zwei Seitenflächen, die sich zwischen der äußeren Basisfläche und der inneren Basisfläche erstrecken, aufweist, und wobei sich der Abstand in axialer Richtung zwischen den zwei Seitenflächen von der äußeren Basisfläche in Richtung der inneren Basisfläche verringert. Das Pendelrollenlager stellt weiterhin einen Satz von gekrümmten Rollen auf beiden Seiten des Führungsrings bereit, so dass jeder Satz von Rollen einer Innenlauffläche zugeordnet ist, wobei eine Käfigstruktur, angeordnet ist, um die zwei Sätze von gekrümmten Rollen zu halten, wobei der Führungsring zwei umfängliche Führungsringabschnitte aufweist, wobei ein innerer Führungsringabschnitt, proximal zu dem Innenring ist und sich in radialer Richtung zwischen der inneren Basisfläche und einer vorgegebenen Stelle, die zwischen der äußeren Basisfläche und der inneren Basisfläche angeordnet ist, erstreckt, und wobei ein äußerer Führungsringabschnitt distal zu dem Innenring ist und sich in radialer Richtung zwischen der vorgegebenen Stelle und der äußeren Basisfläche erstreckt. Ein Abschnitt von zumindest einer der zwei Seitenflächen, der dem inneren Führungsringabschnitt entspricht, ist mit zumindest einer Einkerbung und/oder zumindest einer Auskragung ausgestattet, wobei die gekrümmten Rollen jedes Sets von dem inneren Führungsabschnitt beabstandet und in Kontakt mit dem äußeren Führungsringabschnitt sind.
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In dem Folgenden werden positive Effekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung präsentiert.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich die Rollen eines arbeitenden Pendelrollenlagers in recht spezieller Weise verhalten. Genauer gesagt werden die Rollenenden bei einem Führungsring der oben beschriebenen Art nicht die gesamte Seitenfläche des Führungsrings, dem sie zugewandt sind, kontaktieren. Sondern die Rollen sind von dem inneren Führungsringabschnitt beabstandet und in Kontakt mit dem äußeren Führungsringabschnitt. Dies gilt für eine Rolle in ihrer initialen Position, wenn das gesamte Lager in Ruhe ist, genauso wie für eine Rolle, die sich infolge dessen, dass die Rolle in Bewegung gesetzt wurde, von der initialen Position wegbewegt, das heißt entweder ein positiver oder negativer Rollenversatz vorhanden ist. Jetzt und eher kontrainduktiv wird sich, wenn der Rollenversatz in einem Führungsring der oben beschriebenen Art vorhanden ist, die Kontaktfläche zwischen einer versetzten Rolle und den Seitenflächen des Führungsrings immer nach radial außen bewegen, das heißt in Richtung des Außenrings, im Vergleich zu der Kontaktfläche der Rolle in ihrer initialen Position. Dies gilt immer unabhängig von der Richtung des Rollenversatzes. Dementsprechend weist der Innenring den proximalen inneren Führungsabschnitt auf, der nicht in Kontakt mit der Rolle gebracht wird. Durch das Bereitstellen von einem Abschnitt von zumindest einer der zwei Seitenflächen, der dem inneren Führungsringabschnitt entspricht, mit zumindest einer Einkerbung und/oder zumindest einer Auskragung, wird die tatsächliche Oberfläche uneben gemacht und ist als solche geeignet, das aufgebrachte Schmiermittel zurückzuhalten. Effektiv stellt der Abschnitt von zumindest einer der zwei Seitenflächen ein Schmiermittelreservoir dar. Das gespeicherte Schmiermittel, üblicherweise Fett, diffundiert dann graduell aus dem Reservoir und schmiert die verschiedenen Teile des Wälzlagers. Dementsprechend kann eine Nachschmierung des Lagers durchgeführt werden, ohne die Anordnung auseinanderzubauen, um das Lager für eine nachfolgende Bepackung freizulegen. Dieses spart Zeit und erleichtert den Nachschmierprozess signifikant.
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Das Schmiermittelreservoir der oben beschriebenen Art, insbesondere seine Anordnung, erleichtert auch das Einbringen von Schmiermitteln zwischen den distalen äußeren Führungsringabschnitt und die Rolle. Durch das adäquate Schmieren dieser Kontaktfläche kann hier der Verschleiß an dem Führungsring substantiell reduziert werden.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen und in der detaillierten Beschreibung offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Pendelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2A ist eine radiale Querschnittsansicht eines Pendelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2B ist eine axiale Querschnittsansicht des Pendelrollenlagers aus 2a.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Führungsrings mit einer Umfangslinie, die an einer lateralen Fläche des Führungsrings bereitgestellt ist.
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4A bis 4C sind perspektivische Ansichten eines Führungsrings, der Teil des Pendelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Insbesondere sind unterschiedliche Wege, die Einkerbungen an relevanten Abschnitten der Seitenfläche zu realisieren, gezeigt. 4D ist eine axialer Querschnittsansicht des Führungsrings aus 4C.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Ausführungsbeispiele werden klar, wenn die folgende de-taillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen gelesen wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird hier nun vollständiger mit Referenz auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt werden. Die Erfindung kann dennoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet sein und sollte nicht als auf die Ausführungsbeispiele, die hierin gezeigt sind, eingeschränkt ausgelegt werden. Diese Ausführungsbeispiele sind eher dazu bereitgestellt, dass ihre Offenbarung genau und vollständig ist und den Schutzbereich der Erfindung vollständig den Fachleuten übermittelt.
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1 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Pendelrollenlagers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit haben Pendelrollenlager einen weiten industriellen Einsatz. Sie sind am meisten geeignet für Anwendungen, die durch schwere Lasten und moderate Geschwindigkeiten gekennzeichnet sind, wie beispielsweise Windturbinen, Pulpe- und Papier-Herstellungsequipments und Getriebe.
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Wie gesehen werden kann, ist das gezeigte Pendelrollenlager 1 im Wesentlichen zylinderförmig. Ein Außenring 3, ein vollständiger Satz von gekrümmten Rollen 17, eine Käfigstruktur 19, die den gezeigten Satz von gekrümmten Rollen 17 hält, und ein Innenring 7, der konzentrisch zu dem Außenring 3 angeordnet ist, sind in 1 sichtbar. Eine Schmiernut 26 und ein Schmiereinlass 28 können ebenfalls gesehen werden. Diese und andere Komponenten des Pendelrollenlagers 1, insbesondere die, die in 1 nicht sichtbar sind, werden gezeigt und mit größerem Detail in Verbindung mit anderen Figuren diskutiert.
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2A ist eine radiale Querschnittsansicht eines Pendelrollenlagers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hier hat das Pendelrollenlager 1 eine sich axial erstreckende Mittelachse (A), die senkrecht zu der Zeichenebene ist. Wie in Verbindung mit 1 angegeben, stellt das Pendelrollenlager 1 einen Außenring 3, einen Innenring 7, der konzentrisch zu dem Außenring 3 angeordnet ist, und einen Führungsring 11, der zwischen dem Innenring 7 und dem Außenring 3 angeordnet ist und konzentrisch zu diesen ist, bereit. Das Lager 1 stellt weiterhin einen Satz von gekrümmten Rollen an beiden Seiten des Führungsrings (wobei nur einer dieser Sätze 171 in 2A sichtbar ist) und eine Käfigstruktur 19 bereit, die dazu angeordnet ist, die gekrümmten Rollen 171 zu halten.
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2B ist eine axiale Querschnittsansicht des Pendelrollenlagers 1 von 2A. Zusätzlich zu dem, was in Verbindung mit 2A offenbart wurde, stellt der Außenring 3 eine äußere Lauffläche 5 zur Verfügung, die dem Innenring 7 zugewandt ist. Der Innenring 7 stellt zwei innere Laufflächen 91, 92 zur Verfügung, die der äußeren Lauffläche 5 zugewandt sind. Weiterhin hat der Führungsring 11, der umfänglich an dem Innenring 7 anliegt, eine äußere Basisfläche 13, die dem Außenring 3 zugewandt ist, eine innere Basisfläche 15, die dem Innenring 7 zugewandt ist, und zwei Seitenflächen 141, 142, die sich zwischen der äußeren Basisfläche 13 und der inneren Basisfläche 15 erstrecken, wobei der Abstand in der axialen Richtung zwischen den zwei Seitenflächen 141, 142 sich von der äußeren Basisfläche 14 in Richtung der inneren Basisfläche 13 verringert. Ein Satz von gekrümmten Rollen 171, 172 ist an jeder Seite des Führungsrings 11, so dass jeder Satz von Rollen einer inneren Lauffläche 91, 92 zugeordnet ist. Die Rollen 171, 172 sind in ihrer initialen Position, das heißt mit einem Winkel hinsichtlich der Mittelachse (A) schräg angestellt. Die Rollen 171, 172 können sich von ihrer initialen Position versetzen, um die aufgewandte Last aufzunehmen. Eine Käfigstruktur 19 ist angeordnet, um die Rollen 171, 172 zu halten. Die zuvor erwähnte Schmiernut 26 und der Schmiermitteleinlass 28 sind auch zu sehen. Weiterhin liegt der Führungsring 11 umfänglich an dem Innenring 7 an.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Führungsrings 11 mit einem kontinuierlich kegelförmig zulaufenden radialen Querschnitt und mit einer Umfangslinie 31, die an einer Seitenfläche 142 des Führungsrings 11 bereitgestellt ist. Die Umfangslinie 31 trennt zwei umfängliche Führungsringabschnitte 21A, 21B des Führungsrings 11. Genauer gesagt, stellt der Führungsring 11 einen inneren Führungsringabschnitt 21A, der proximal zu dem Innenring ist (nicht gezeigt in 3), und sich in radialer Richtung zwischen der inneren Basisfläche 15 und einer vorgegebenen Stelle P, die zwischen der äußeren Basisfläche 13 und der inneren Basisfläche 15 angeordnet ist, erstreckt, bereit. In 3 ist die vorbestimmte Stelle P an der Umfangslinie 31 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel ist die vorbestimmte Stellet P an dem Mittelpunkt zwischen der äußeren Basisfläche 13 und der inneren Basisfläche 15 des Führungsrings 11 angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem L der Gesamtabstand zwischen der inneren Basisfläche 13 und der äußeren Basisfläche 15 des Führungsrings 11 ist, ist die vorbestimmte Stelle P an einer Position angeordnet, die gleich oder mehr ist als 0,4 L von der inneren Basisfläche oder gleich oder weniger ist als 0,6 L von der inneren Basisfläche. Im Allgemeinen kann die Größe des Intervalls, das die vorbestimmte Stelle P aufweist, stark als eine Funktion des beabsichtigten Umfelds der Anwendung variieren. Der Führungsring 11 stellt weiterhin einen äußeren Führungsringabschnitt 21B bereit, der distal zu dem Innenring ist und sich in radialer Richtung zwischen der vorbestimmten Stelle P und der äußeren Basisfläche 15 erstreckt. Sobald das Pendelrollenlager vollständig zusammengebaut ist, und die Rollen (nicht gezeigt in 3) an ihrer initialen Position sind, sind die Rollen von dem inneren Führungsringabschnitt 21A beabstandet und in Kontakt mit dem äußeren Führungsringabschnitt 21B, wobei die Kontaktzone durch die Umfangslinie 31 begrenzt ist. Wie oben diskutiert, wird sich, wenn ein Rollenversatz vorhanden ist, die Kontaktfläche zwischen einer versetzten Rolle und der Seitenfläche des Führungsrings 142 immer nach radial außen bewegen, das heißt in Richtung der äußeren Basisfläche 13, im Vergleich zu der Kontaktfläche der Rolle in ihrer initialen Position. Dies gilt, unabhängig vom der Richtung des Rollenversatzes.
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Die vorliegende Erfindung setzt die obigen Einsichten wirksam ein. Insbesondere kann zumindest eine Einkerbung und/oder zumindest eine Auskragung (nicht gezeigt in 3, aber vollständig in Verbindung mit den 4A bis 4D diskutiert) in dem Abschnitt 162 der zumindest einen der zwei Seitenflächen 142 (Seitenfläche 141 ist nicht in 3 zu sehen) bereitgestellt werden, der dem inneren Führungsringabschnitt 21A entspricht. Aufgrund dieser unebenen Fläche wird der Abschnitt 162 dann effektiv ein Schmiermittelreservoir. Das gespeicherte Schmiermittel, üblicherweise Fett, kann graduell aus dem Reservoir diffundieren, um Teile des Wälzlagers zu schmieren. Ein einfacher und zeiteffizienter Nachschmierprozess ist dadurch erreicht. Um den Schmiermittelrückhalteffekt weiter zu verbessern, kann der Abschnitt 162 auch eine texturierte Fläche haben, um das Schmiermittel anzuziehen.
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Hier kann das Vorhandensein des Schmiermittelreservoirs gemäß dem oben Gesagten auf die Verwendung einer Schmiermittelnut und eines Schmiermitteleinlasses (diskutiert in Verbindung mit den 1 und 2) verzichtet werden.
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Das Schmiermittelreservoir der oben beschriebenen Art, insbesondere seine Anordnung, erleichtert auch das Einbringen von Schmiermittel zwischen den distalen äußeren Führungsringabschnitt 21B und die Rolle (nicht gezeigt in 3). Hier ist durch das adäquate Schmieren der Kontaktfläche der Verschleiß an dem Führungsring 11 substantiell reduziert.
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Die 4A bis 4C sind perspektivische Ansichten eines Führungsrings 11, der Teil des Pendelrollenlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, während 4D eine axiale Querschnittsansicht des Führungsrings von 4C ist.
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Wie zu sehen ist, können die Einkerbungen 42 auf verschiedenen Arten realisiert sein. So zeigt 4A einen Führungsring 11, bei dem ein Abschnitt 161 (Abschnitt 162 ist in den 4A bis 4C nicht sichtbar) mit einer sich umfänglich erstreckenden Anzahl von Einkerbungen 43 ausgestattet, die eine Halbkugelform haben. Die Einkerbungen 43 können klar in dem vergrößerten Bild eines Segments des Führungsrings 11 gesehen werden. In einem nahe verwandten Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann der Abschnitt 161 mit einer sich umfänglich erstreckenden Reihe von Auskragungen ausgestattet sein, die eine Halbkugelform haben. Es ist also auch denkbar, die halbkugelförmigen Einkerbungen und Auskragungen an einem einzelnen Führungsring zu kombinieren. Jede der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist insbesondere geeignet für ein kosteneffizientes Herstellen von gesinterten Führungsringen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann der Abschnitt mit einer Reihe von sich umfänglich erstreckenden Sacklöchern ausgestattet sein. Ein Führungsring 11, der in 4b gezeigt ist, hat einen Abschnitt 162, der mit mehreren sich radial erstreckenden Knoten 45 ausgestattet ist. Die Knoten 45 können klar in dem vergrößerten Abbild eines Abschnitts des Führungsrings 11 gesehen werden. Der Führungsring dieser Art kann durch Sintern hergestellt werden. Alternativ können die Knoten 45 in einer Nachbearbeitung hergestellt werden, beispielsweise indem ein Pressen/Drücken oder ein Fräsen verwendet wird. 4C zeigt einen Führungsring 11, bei dem ein Abschnitt 161 mit mehreren geschlossen Schleifennuten 47 ausgestattet ist. Diese sind klar in 4D erkennbar, die eine axiale Querschnittsansicht des Führungsrings 11 von 4C ist. Vorzugsweise kann der Führungsring, der solche Nuten aufweist, durch Sintern oder Drehen hergestellt werden. In einem nah verwandten Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann der Abschnitt 161 mit einer offenen Schleifennut ausgestattet werden, das heißt die Nut hat eine Spiralform.
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Auf einer allgemeinen Ebene können alle gezeigten Führungsringdesigns hergestellt werden, indem Standardherstellungsprozesse, wie beispielsweise Sintern, Drehen, Drücken oder Fräsen verwendet werden. Insbesondere bietet das Sintern zahlreiche Vorteile, beispielsweise einen einfachen Prozess, da die Einkerbungen/Auskragungen in dem gleichen Arbeitsmoment hergestellt werden, wie der Ring selbst, was Material spart. Hier ist es gleichermaßen erkennbar, dass mehr als eine Art der oben diskutierten Einkerbungen/Auskragungen in dem relevanten Abschnitt von zumindest einer der zwei Seitenflächen angeordnet sein kann.
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In den Zeichnungen und der Spezifikation wurden typische bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, und, obwohl spezifische Begrifflichkeiten verwendet wurden, werden diese nur in einem generischen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht für den Zweck der Einschränkung, wobei der Schutzbereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen angegeben ist.
