-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wälzlager zum Absorbieren von axialen und radialen Kräften und die einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring haben, die konzentrisch um eine Rotationsachse angeordnet sind, die in einer axialen Richtung läuft.
-
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Gebiet von Wälzlagern mit großem Durchmesser, insbesondere diejenigen, die in einer Tunnelbohrmaschine, oder in dem Gebiet der Verteidigung, wie beispielsweise Radaren, der Kohle oder Baggeranwendungen verwendet werden. Wälzlager mit großem Durchmesser können auch für das Befestigen von Rotorblättern an Windturbinen verwendet werden.
-
Ein Wälzlager mit großem Durchmesser weist im Allgemeinen zwei konzentrische Innen- und Außenringe und eine Lageranordnung auf, die zwei Reihen von Axiallagerrollen und eine Reihe von Radiallagerrollen aufweist. Solche Wälzlager werden im Allgemeinen sowohl axial als auch radial häufig mit einer relativ starken Last belastet.
-
Abhängig von der Verwendung des Wälzlagers können beträchtliche Kräfte auftreten, die eine Verformung des Lagers, insbesondere des rotierenden Rings, verursachen können, was in manchen Fällen dazu führt, dass die Ringe lokal getrennt werden.
-
Bezug kann auf das Wälzlager, das in dem Patent
EP-B1-2 092 204 offenbart ist, genommen werden, welches entwickelt wurde, um eine gleichmäßigere Kraftverteilung zu realisieren und der Verformung der Ringe entgegenzuwirken. Dieses Wälzlager weist zwei sich gegenüberliegende Reihen von radialen Zylinderrollen und zwei sich gegenüberliegende Reihen von axialen Zylinderrollen auf, die in einer Weise angeordnet sind, dass sie einen Nasenring des rotierenden Rings umgeben.
-
Jedoch benötigt die radiale Abmessung eines solchen Wälzlagers einen beträchtlichen Eibauraum. Andernfalls benötigt das Befestigen der vier Reihen von Zylinderrollen auch eine große Anzahl von Zusammenbauschritten.
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.
-
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager bereitzustellen, das fähig ist, axiale und radiale Lasten zu absorbieren, sowie eine radiale Verformung zu tragen, die unter hohen radialen Lasten auftreten kann, während es in radialer Richtung kompakt und einfach einzubauen ist.
-
In einer Ausführungsform weist das Wälzlager einen ersten Ring und einen zweiten Ring auf, die konzentrisch um eine Rotationsachse angeordnet sind, die in einer axialen Richtung läuft, wobei der erste Ring eine ringförmige Nut aufweist, die sich in einer radialen Richtung hin zu dem zweiten Ring öffnet und in der ein Auskragungselement des zweiten Rings angeordnet ist.
-
Das Wälzlager weist des Weiteren Wälzkörper von zumindest einem ersten und einem zweiten Axiallager auf, die jeweils axial zwischen dem Auskragungselement des zweiten Rings und der Nut des ersten Rings angeordnet sind. Das erste und das zweite Axiallager sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Auskragungselements angeordnet.
-
Das Wälzlager weist auch Wälzkörper von einem ersten Radiallager, das radial zwischen dem Auskragungselement des zweiten Rings und der Nut des ersten Rings angeordnet ist, und Wälzkörper von zumindest einem zweiten Radiallager auf, das radial zwischen dem ersten und dem zweiten Ring angeordnet ist.
-
Gemäß einem allgemeinen Merkmal der Erfindung weist der zweite Ring ein Hauptträgerteil und das Auskragungselement auf. Das Auskragungselement ist getrennt von dem Hauptträgerteil hergestellt und an diesem gesichert. Das Auskragungselement ist segmentiert und durch zumindest zwei Teile gebildet, die in der Umfangsrichtung eines relativ zu dem anderem aneinander anstoßen.
-
Mit einer solchen Ausgestaltung werden während des Zusammenbauprozesses, vor dem aneinander Anbringen des Auskragungselements und des Hauptträgerteils des zweiten Rings, das Auskragungselement, die Axiallager und das erste Radiallager in die Nut des ersten Rings eingeführt. Dann kann die so gebildete Unteranordnung einfach bezüglich des Hauptträgers des ersten Rings befestigt werden.
-
In einer bestimmten Ausführungsform stoßen die zumindest zwei aneinander anstoßenden Teile, die das Auskragungselement bilden, dank Anlageflächen in einer solchen Weise aneinander an, dass zumindest eine der Anlageflächen bezüglich der axialen Richtung geneigt ist.
-
Mit der Ausgestaltung des Wälzlagers kann zumindest das Hauptträgerteil des zweiten Rings in einer Ebene senkrecht zu der axialen Richtung spaltfrei sein. In anderen Worten ist das Hauptträgerteil des zweiten Rings in der axialen Richtung nicht geteilt. Die Teile des Auskragungselements können ausgestaltet sein, um mittels einer Übergangspassung ineinander zu greifen. Vorzugsweise ist das Auskragungselement aus zwei Hälften hergestellt.
-
In einer anderen bestimmten Ausführungsform ist der erste Ring als ein einteiliger Ring hergestellt.
-
In einer anderen bestimmten Ausführungsform ist das zweite Radiallager axial von dem Auskragungselement des zweiten Rings beabstandet, ist der Einbauraum, der in der radialen Richtung benötigt wird, reduziert und ist die Ausgestaltung des Wälzlagers kompakt.
-
Insbesondere kann das zweite Radiallager radial zwischen dem Hauptträgerteil des zweiten Rings und dem ersten Ring befestigt sein. Das Auskragungselement kann radial relativ zu der zylindrischen Fläche des Hauptträgerteils auskragen.
-
In einer anderen bestimmten Ausführungsform weist das Hauptträgerteil eine zylindrische Fläche auf, die radial der Nut des ersten Rings zugewandt ist.
-
Insbesondere kragt das Auskragungselement radial relativ zu der zylindrischen Fläche des Hauptträgerteils aus.
-
Um die radiale Abmessung des Wälzlagers weiter zu reduzieren, kann es vorgesehen sein, dass das zweite Radiallager in der radialen Richtung nicht über das erste und das zweite Axiallager und das erste Radiallager auskragt. In anderen Worten ist in einem solchen Fall in einem Querschnitt des Wälzlagers das zweite Radiallager radial zwischen einer ersten axialen Ebene, die den Boden der Nut des ersten Rings enthält, und einer zweiten axialen Ebene, die die zylindrische Fläche des ersten Rings, auf der die Nut gebildet ist, enthält, angeordnet.
-
Dank dieser Anordnung gibt es in der radialen Richtung keine zusätzliche Raumanforderung für die Anordnung des zweiten Radialwälzlagers.
-
In einer bestimmten Ausführungsform weist das Hauptträgerteil des zweiten Rings und der erste Ring jeweils eine Auskragung auf, die einander in der radialen Richtung zugewandt sind, wobei das zweite Radiallager radial zwischen den Auskragungen angeordnet ist. Insbesondere kann zumindest die Auskragung des Hauptträgerteils eine L-Form mit einem radialen Abschnitt und einem axialen Abschnitt haben. Der axiale Abschnitt kann ein freies Ende des radialen Abschnitts verlängern.
-
Der erste Ring des Wälzlagers kann einen Innenring bilden und der zweite Ring kann einen Außenring bilden. Alternativ bildet der erste Ring einen Außenring und der zweite Ring bildet einen Innenring.
-
In einer Ausführungsform weisen das erste und das zweite Axiallager und das erste und das zweite Radiallager jeweils zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, wie beispielsweise Zylinderrollen, auf. Alternativ kann zumindest für manche der Reihen die Verwendung einer anderen Art von Wälzkörpern, beispielsweise Nadeln, Kegelrollen oder Kugeln, erwogen werden.
-
Die Wälzkörper der Axial- und Radiallager können in Käfigen angeordnet sein, die beispielsweise aus Kunststoff, Stahl, etc. hergestellt sind. Der Käfig kann segmentiert oder in einem Teil hergestellt sein. Alternativ kann das Wälzlager mehrere Abstandshalter aufweisen, die umfänglich zwischen den Wälzkörpern angeordnet sind.
-
Vorzugsweise können die Laufbahnen, die an dem ersten und dem zweiten Ring für die Wälzkörper der Lager vorgesehen sind, gehärtet sein. Beispielsweise können die Laufbahnen an dem ersten Ring und dem Hauptträgerteil des zweiten Rings induktionsgehärtet sein, optional mit einer vorherigen Karburierung. Die Laufbahn an dem Auskragungselement kann durchgehärtet sein.
-
Unter den Begriffen „Axiallager“ werden Lager verstanden, die dazu geeignet sind, axiale Lasten aufzunehmen, wohingegen unter den Begriffen „Radiallager“ Lager verstanden werden, die dazu geeignet sind, radiale Lasten aufzunehmen.
-
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser verstanden werden, wenn sie mit der detaillierten Beschreibung spezifischer Ausführungsformen untersucht werden, die als nicht limitierende Beispiele gegeben sind und durch die angehängten Zeichnungen dargestellt werden, in denen:
- 1 ein Teilquerschnitt eines Wälzlagers gemäß einem ersten Beispiel der Erfindung ist, und
- 2 ein Teilquerschnitt eines Wälzlagers gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung ist.
-
Das Wälzlager 10, das in 1 dargestellt ist, ist ein Wälzlager mit einem großen Durchmesser, welches einen ersten Ring 12 und einen zweiten Ring 14 aufweist. Das Wälzlager 10 kann beispielsweise in einer Tunnelbohrmaschine, einer Windturbine oder irgendwelchen anderen Anwendungen verwendet werden, die ein Wälzlager mit großem Durchmesser verwenden.
-
Der erste und der zweite Ring 12, 14 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Lagerrotationsachse X-X', die in einer axialen Richtung läuft. In dem dargestellten Beispiel ist der erste Ring 12 der Innenring des Wälzlagers, wohingegen der zweite Ring 14 der Außenring ist.
-
Der erste Ring 12 weist eine ringförmige Nut 16 auf, die sich in einer radialen Richtung nach außen hin zu dem zweiten Ring 14 öffnet.
-
Der erste Ring 12 ist als ein einteiliger Ring hergestellt.
-
Der erste Ring 12 weist eine äußere zylindrische Fläche 12a auf, von der die Nut 16 gebildet ist. Der erste Ring 12 weist des Weiteren zwei sich gegenüberliegende radiale laterale frontale Flächen 12b, 12c auf, die axial die äußere Fläche 12a des Rings begrenzen.
-
Der zweite Ring 14 weist ein ringförmiges Hauptträgerteil 18 und ein ringförmiges Auskragungselement 20 auf, das getrennt von dem Hauptträgerteil 18 hergestellt ist. Das Hauptträgerteil 18 weist eine innere zylindrische Fläche 18a oder Bohrung auf, die radial der Nut 16 des ersten Rings zugewandt ist. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich das Trägerteil 18 entlang der gesamten Länge des ersten Rings 12. Hier ist das Trägerteil 18 nicht in der axialen Richtung geteilt. Das Trägerteil 18 ist in einem Stück hergestellt.
-
Das Auskragungselement 20 ist an dem Trägerteil 18 gesichert. Das Auskragungselement 20 erstreckt sich hin zu dem ersten Ring 12 und kragt in die Nut 16 des ersten Rings 12 aus. Das Auskragungselement 20 kragt radial nach innen relativ zu der inneren zylindrischen Fläche 18a aus. Aus Befestigungsgründen ist das Auskragungselement 20 segmentiert (nicht gezeigt). Das Auskragungselement 20 ist durch zumindest zwei Teile gebildet, die in der Umfangsrichtung eines relativ zu dem anderen aneinander anstoßen. Das Auskragungselement 20 ist als eine geteilte ringförmige Rippe gebildet. Die zumindest zwei aneinander anstoßenden Teile, die das Auskragungselement 12 bilden, stoßen dank Anlageflächen in einer solchen Weise aneinander an, dass zumindest eine der Anlageflächen bezüglich der axialen Richtung geneigt ist. Mit geneigt ist gemeint, dass die Anlagefläche sich nicht nur in der axialen Richtung oder nur in der radialen Richtung erstreckt.
-
Die Anlageflächen können durch Gewaltbruch erzeugt werden.
-
Die Segmentierung des Auskragungselements
20 kann realisiert werden, wie es beispielsweise in
DE 10 2009 041 762 A1 offenbart ist.
-
Zwischen dem Auskragungselement 20 des zweiten Rings und der Nut 16 des ersten Rings ist ein Radiallager 22 angeordnet ist. Das Radiallager 22 lagert den ersten Ring 12 gegen den zweiten Ring 14 in einer ersten radialen Richtung, das heißt einer radialen Außenrichtung. Die Rotationsachse des Radiallagers 22 ist koaxial mit der Rotationsache X-X'. In dem dargestellten Beispiel weist das Radiallager 22 eine Reihe von radialen Zylinderrollen 22a auf, die eine Rotationsachse 22b parallel zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10 haben. Die radialen Rollen 22a rollen auf Laufbahnen ab, die durch die Nut 16 und das Auskragungselement 20 gebildet sind. Insbesondere begrenzt ein Boden 16a der Nut und eine innere zylindrische Fläche 20a oder Bohrung des Auskragungselements 20 die Laufbahnen.
-
Das Wälzlager 10 weist auch ein erstes und ein zweites Axiallager 24, 26 auf, die zwischen der Nut 16 des ersten Rings und dem Auskragungselement 20 des zweiten Rings angeordnet sind. Das erste und das zweite Axiallager 24, 26 sind voneinander in der axialen Richtung beabstandet. Das erste und das zweite Axiallager 24, 26 sind an gegenüberliegenden Seiten des Auskragungselements 20 angeordnet. Die innere Fläche 18a des Hauptträgerteils ist radial dem ersten und dem zweiten Axiallager 24, 26 zugewandt. Die Rotationsachsen der Axiallager 24, 26 sind eines relativ zu dem anderen parallel und senkrecht zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10.
-
In dem dargestellten Beispiel weist das Axiallager 24, 26 eine Reihe von axialen Zylinderrollen 24a, 26a auf, die eine Rotationsachse 24b, 26b haben, die senkrecht zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10 ist. Die axialen Rollen 24a, 26a rollen auf Laufbahnen ab, die durch die Nut 16 und das Auskragungselement 20 gebildet sind. Insbesondere begrenzt eine erste Flanke 16b der Nut und eine erste Flanke 20b des Auskragungselements 20, die axial der ersten Flagge 16b zugewandt ist, die Laufbahnen für die axialen Rollen 24a. Eine zweite Flanke 16c der Nut und eine zweite Flanke 20c des Auskragungselements 20, die der zweiten Flanke 16c axial zugewandt ist, begrenzen die Laufbahnen für die axialen Rollen 26a. Die einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken 16b, 16c begrenzen axial die Nut 16. In ähnlicher Weise begrenzen die einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken 20b, 20c das Auskragungselement 20 axial. Das erste und das zweite Axiallager 24, 26 kommen in Kontakt mit den einander gegenüberliegenden Flanken 20b, 20c des Auskragungselements.
-
Wie vorher erwähnt, lagert das Radiallager 22 den ersten Ring 12 gegen den zweiten Ring 14 in einer ersten radialen Richtung. Das Wälzlager weist des Weiteren ein zweites Radiallager 28 auf, das den ersten Ring 12 gegen den zweiten Ring 14 in einer zweiten radialen Richtung, das heißt einer radialen Innenrichtung, lagert, die entgegengesetzt zu der ersten radialen Richtung ist. Die Rotationsachse des Radiallagers 28 ist identisch zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10.
-
Das Radiallager 28 ist axial von dem Auskragungselement 20 des zweiten Rings beabstandet. Das Radiallager 28 ist radial zwischen dem Hauptträgerteil 18 des zweiten Rings 14 und dem ersten Ring 12 angeordnet. Das Radiallager 28 kragt in der radialen Richtung nicht über das erste und das zweite Axiallager 24, 26 und das erste Radiallager 22 aus. Die Raumanforderung in der radialen Richtung ist dadurch minimiert.
-
In dem dargestellten Beispiel weist das Radiallager 28 eine Reihe von radialen Zylinderrollen 28a auf, die eine Rotationsachse 28b haben, die parallel zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10 ist. Die radialen Rollen 28a rollen auf Laufbahnen ab, die durch das Hauptträgerteil 18 des zweiten Rings 14 und den ersten Ring 12 gebildet sind.
-
Das Hauptträgerteil 18 des zweiten Rings 14 weist eine ringförmige Auskragung 30 auf, die sich radial nach innen erstreckt und eine L-Form mit einem radialen Abschnitt und einem axialen Abschnitt hat, der das freie Ende des radialen Abschnitts verlängert. Der erste Ring 12 weist eine ringförmige axiale Auskragung 32 auf, die sich axial von der frontalen Fläche 12c hin zu der Auskragung 30 erstreckt. Die Auskragung 32 ist axial dem radialen Abschnitt der Auskragung 30 zugewandt und umgibt radial den axialen Abschnitt der Auskragung 30.
-
Das Radiallager 28 ist radial zwischen den Auskragungen 30, 32 angeordnet. Genauer ist das Radiallager 28 radial zwischen dem axialen Abschnitt der Auskragung 30 und der Auskragung 32 angeordnet. Die Auskragungen 30, 32 begrenzen die Laufbahnen für die Zylinderrollen 28a des Radiallagers 28.
-
Während des Zusammenbauprozesses werden in einem ersten Schritt das Auskragungselement 20 mit den Lagern 22, 24, 26 in die Nut 16 des Innenrings 12 eingeführt. Um die Anordnung des Auskragungselements 20 zu erlauben, ist das Element, wie vorher erwähnt, segmentiert.
-
Dann werden in einem zweiten Schritt der Innenring 12 zusammen mit dem Auskragungselement 20 und den Lagern 22, 24, 26 in dem Hauptträgerteil 18, das mit dem Lager 28 ausgestattet ist, befestigt.
-
Schließlich wird in einem dritten Schritt das Auskragungselement 20 zusammen mit dem Hauptträgerteil 18 des zweiten Rings 14 gesichert. Beispielsweise können das Auskragungselement 20 und das Hauptträgerteil 18 ausgestaltet sein, um ineinander mittels einer Übergangspassung oder einer leichten Presspassung zu greifen. Zusätzlich oder alternativ kann das Befestigen durch ein Erhitzen des Hauptträgerteils 18 ermöglicht werden, um eine Presspassung zwischen dem Trägerteil und dem Auskragungselement 20 unter normalen Temperaturbedingungen zu erzeugen. Das Hauptträgerteil 18 und das Auskragungselement 20 können dann über irgendein geeignetes Mittel, wie beispielsweise Bolzen, Schrauben, Schweißen, Löten etc. verbunden werden. In einer anderen Variante kann das Sichern des Auskragungselements 20 in der axialen Richtung an dem Hauptträgerteil 18 mit Mitteln, beispielsweise Ring(en), Hülse(n), Schultern, etc. gemacht werden, die unterschiedlich zu den Mitteln sind, die eine Rotationsbewegung zwischen diesen zwei Teilen verhindern.
-
Andernfalls ist, wie vorher erwähnt, in dem dargestellten Beispiel der erste Ring 12 der Innenring, wohingegen der zweite Ring 14 der Außenring des Wälzlagers ist.
-
Als eine Alternative könnte es auch möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, wobei der erste Ring 12 den Außenring bildet und der zweite Ring 14 den Innenring bildet, wie in 2 gezeigt ist, in der identischen Teilen identische Bezugszeichen gegeben sind. In diesem zweiten Beispiel sind die zylindrischen Flächen 18a, 20a des Hauptträgerteils 18 und des Auskragungselements 20 äußere zylindrische Flächen und die zylindrische Fläche 12a des ersten Rings ist eine innere zylindrische Fläche oder Bohrung.
-
In den dargestellten Beispielen sind die Wälzkörper Zylinderrollen, aber irgendeine andere Art von Wälzkörpern, wie beispielsweise Nadeln, Kegelrollen oder Kugeln, kann verwendet werden.
-
Dank der Erfindung ist das Wälzlager zum Absorbieren von axialen und radialen Lasten in einer Weise ausgestaltet, um einen einfachen und schnellen Zusammenbau zu ermöglichen. Daneben hat das Wälzlager eine kompakte Ausgestaltung in der radialen Richtung.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2092204 B1 [0005]
- DE 102009041762 A1 [0038]
