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Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Maschine gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und eine Lageranordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 6.
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Eine derartige landwirtschaftliche Maschine und Lageranordnung ist in EP°2°703°665°B1 beschrieben. Diese landwirtschaftliche Maschine umfasst ein als Bodenwalze ausgeführtes Drehelement. Weiter ist der Bodenwalze ein Traggerüst zugeordnet. Die Bodenwalze ist auf seinen beiden Endseiten jeweils mittels eines Lagerzapfens und einer Lageranordnung drehbar mit dem Traggerüst verbunden. Zur Bearbeitung eines Feldes kann die Bodenwalze so auf dem Erdboden abrollen und sich um die horizontale und quer zur Fahrtrichtung verlaufende Drehachse drehen.
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Bei dieser landwirtschaftlichen Maschine ist die Lageranordnung als zweireihiges Kugelwälzlager ausgebildet. Das heißt, die Lageranordnung weist einen Lageraußenring auf, der über zwei Reihen von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern mit einem Lagerinnenring drehbar verbunden ist. Der Lagerinnenring weist hierbei an seiner Innenseite einen sphärisch geformten, ringförmigen Taumelausgleichssitz auf. Bei gattungsgemäßen Anordnungen kommt es regelmäßig vor, dass der Lagerzapfen mit seiner Längsachse nicht in Verlängerung der Drehachse der Bodenwalze liegt. Dies führt bei Drehung der Bodenwalze zu einer Taumelbewegung des Lagerzapfens. Damit sich diese Taumelbewegung nicht auf die Lagerringe überträgt, was zu einer unerwünschten Relativbewegung in der Lageranordnung und damit zu einem frühzeitigen Versagen des Wälzlagers führt, ist ein sphärisches, zu dem Taumelausgleichssitz korrespondierendes Taumelausgleichselement vorgesehen, welches von dem Taumelausgleichssitz aufgenommen wird. Dieses Taumelausgleichselement ist mit einer Bohrung zur Aufnahme des Lagerzapfens versehen. So ist für diese Lagerordnung, durch Verkippen des Taumelausgleichselementes im Lagerinnenring, eine eingeschränkte Ausgleichsmöglichkeit zur Minderung der Störwirkung aus einem Winkelversatz des Lagerzapfens geschaffen. Diese Minderung ergibt sich daraus, dass durch Verkippen des Taumelausgleichselementes die Drehachse des Wälzlagers wieder mit der Drehachse der Bodenwalze zusammengeführt wird.
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Zur Befestigung der Lageranordnung an den zusätzlich mit Hilfe des Lagerbolzens zu verbindenden Bauteilen ist der Lageraußenring mit Durchgangslöchern versehen. So lässt sich der Lageraußenring, und somit die Lageranordnung, anhand von Schraubverbindungen festlegen.
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In der Fachwelt ist neben der Störwirkung aus einem mangelhaft angeordneten Lagerzapfen ein weiteres Problem bei gattungsgemäßen Anordnungen bekannt. In gleicher Weise verursacht eine nicht exakt orthogonale Anordnung der Drehachse des als Bodenwalze ausgebildeten Drehelementes zur Längsachse des Traggerüsts ebenfalls einen potenziell lagerschädigenden Winkelversatz. Der Winkelversatz aus einer fehlerhaften Anordnung des Lagerzapfens kann sich mit dem Winkelversatz aus einer mangelhaften Anordnung der Bauteile addieren, wodurch ein maximaler Winkelversatz entsteht.
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Bei der vorstehend beschriebenen Lageranordnung ist nachteilig, dass der Lageraußenring zur Befestigung festgelegt wird und der maximale Winkelversatz nicht allein durch die Ausgleichsmöglichkeit am Lagerinnenring egalisiert werden kann. In der Folge kommt es regelmäßig zu Relativbewegungen innerhalb der Lageranordnung, welche sich negativ auf die Lagerlebensdauer auswirken.
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Da durch die Fertigung und Prüfung der Bauteile keine ausreichende Genauigkeit für die Anordnung erreicht werden kann, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lageranordnung zu schaffen, die eine verbesserte Ausgleichsmöglichkeit zur Egalisierung von schadhaftem Winkelversatz aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhaft ist, dass die Lageranordnung zumindest ein Lagergehäuse umfasst. In einfacher Weise lässt sich die Lageranordnung mittels des Lagergehäuses festlegen. Besonders vorteilhaft ist, dass das Lagergehäuse an seiner Innenseite einen sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitz aufweist und der Lageraußenring an seiner Außenseite korrespondierend zu dem Ausgleichssitz ausgebildet ist. Somit interagiert der Lageraußenring mit dem Ausgleichssitz im Lagergehäuse, wie das Taumelausgleichselement mit dem Lagerinnenring. Der Lageraußenring lässt sich so ebenfalls gegenüber einer durch den Mittelpunkt des sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitzes verlaufenden Achse verkippen.
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Infolge dieser Maßnahme ist die Lageranordnung in besonders einfacher weise dazu eingerichtet, eine fehlerhafte Anordnung zwischen Drehelementes und Traggerüst auszugleichen. Da im Idealfall keine Relativbewegungen zwischen dem Drehelement und dem Traggerüst auftreten, genügt es die fehlerhafte Anordnung einmal bei Montage der Lageranordnung zu beachten. Der Lageraußenring wird im Lagergehäuse so verkippt, dass die Drehachse des Wälzlagers in Verlängerung zu der Drehachse des als Bodenwalze ausgebildeten Drehelementes liegt. Durch dieses Zusammenführen der Drehachsen, wird der schadhafte Winkelversatz in möglichst optimaler Weise ausgeglichen.
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In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lagergehäuse eine ringförmige Ausnehmung aufweist, und dass diese Ausnehmung dazu eingerichtet ist, einen Ausgleichsring aufzunehmen. In einfacher Weise werden so die Aufgaben „Lageranordnung fixieren“ und „Ausgleichsmöglichkeit schaffen“ auf getrennte Bauteile verteilt. Vorteilhaft ist hierbei, dass für das Lagergehäuse ein, seiner Aufgabe entsprechend, robuster, geeigneter Werkstoff genutzt werden kann. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ausgleichsring an seiner Innenseite den sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitz aufweist. In positiver Weise kann auch für den Ausgleichsring ein Werkstoff gewählt werden, so dass die Bauteilfunktion in möglichst optimaler Art erfüllt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Mittelpunkt des sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitzes der Mittelpunkt des sphärisch geformten, ringförmigen Taumelausgleichssitzes. Besonders zweckmäßig wird so die Relativbewegung innerhalb einer Lageranordnung nahezu auf das Abwälzen zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring über die mehrzähligen Wälzkörper begrenzt. Somit tritt im Betrieb im Wesentlichen Rollreibung zwischen dem Lageraußen- bzw. Lagerinnenring und den Wälzkörpern auf, was unproblematisch ist, da diese Komponenten einer gattungsgemäßen Lageranordnug für einen solchen Gebrauch ausgelegt sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lageranordnung zumindest ein auf die Verkippung des Lageraußenringes und/oder des Lagerinnenringes gegenüber einer durch den Mittelpunkt des sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitzes verlaufenden Achse einwirkendes Stützelement zugeordnet ist. Der Egalisierungsspielraum der sphärisch geformten Ausgleichsfläche ist auf ein gewisses Maß an Verkippung begrenzt. In besonders einfacher Weise lässt sich durch ein vorstehend beschriebenes, erfindungsgemäßes Stützelement verhindern, dass dieses Maß überschritten wird. Hierzu ist es denkbar, dass das Stützelement aus einem elastischen Material geformt ist. Weiter ist denkbar, dass das Stützelement die Verkippung auf einen Betrag von 0° bis 15° gegenüber der durch den Mittelpunkt des Ausgleichssitzes verlaufenden Achse begrenzt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der Beispielsbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Die Zeichnungen zeigen
- 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung in perspektivischer Ansicht,
- 2 die Lageranordnung in Schnittansicht,
- 3 ein erstes Verlaufsbild einer ersten Verbindung zwischen einer Bodenwalze und einem Traggerüst, wobei die Längsachse des Lagerzapfens nicht in Verlängerung der Drehachse der Bodenwalze liegt, in Schnittansicht,
- 4 ein zweites Verlaufsbild der Verbindung gemäß 3, wobei die Bodenwalze um eine Viertel Drehung gedreht ist, in Schnittansicht,
- 5 ein drittes Verlaufsbild der Verbindung gemäß 3, wobei die Bodenwalze um eine Halbe Drehung gedreht ist, in Schnittansicht,
- 6 eine zweite Verbindung zwischen Bodenwalze und Traggerüst, wobei der Lagerzapfen schief und das Traggerüst nicht orthogonal zur Drehachse der Bodenwalze ausgerichtet ist, in Schnittansicht,
- 7 eine dritte Verbindung zwischen Bodenwalze und Traggerüst, in Schnittansicht,
- 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung in Verbindung zwischen Bodenwalze und Traggerüst, in Schnittansicht, und
- 9 ein alternatives weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung in Verbindung zwischen Bodenwalze und Traggerüst, in Schnittansicht.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen als Wälzlager ausgebildeten Lageranordnung 1 ist in 1 gezeigt. Die Lageranordnung 1 umfasst ein rechteckiges Lagergehäuse 2 mit abgerundeten Ecken. Das Lagergehäuse 2 ist in seinen Ecken jeweils mit einer Bohrung versehen, die genutzt werden können, um die Lageranordnung 1 zu befestigen. In dem Lagergehäuse 2 ist ein Lageraußenring 3 angeordnet. Der Lageraußenring 3 ist in verdeckter Weise über eine Mehrzahl von Wälzkörpern 6 mit einem Lagerinnenring 4 drehbar verbunden. In gewohnter Art kann der Lagerinnenring 4 sich so um die Drehachse des Wälzlagers drehen.
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Die Lageranordnung 1 ist in 2 in Schnittansicht A-A gemäß 1 zu sehen. Das Lagergehäuse 2 weist an seiner Innenseite einen sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitz 2A auf. Der Lageraußenring 3 ist an seiner Außenseite mit einer korrespondierend zu dem Ausgleichssitz 2A ausgebildeten Ausgleichsfläche 3A versehen. Des Weiteren ist zu sehen, wie der Lageraußenring 3 über die hier beispielhaft als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 6 mit dem Lagerinnenring 4 drehbar verbunden ist. Das Zusammenwirken von Ausgleichssitz 2A und Ausgleichsfläche 3A am Lageraußenring 3 bezweckt, dass der Lageraußenring 3 im Lagergehäuse 2 verkippbar angeordnet ist.
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Der Lagerinnenring 4 weist an seiner Innenseite einen ebenso sphärisch geformten, ringförmigen Taumelausgleichssitz 4A auf, wie 2 zeigt. Das Taumelausgleichselement 5 ist an seiner Außenseite mit einer korrespondierend zu dem Taumelausgleichssitz 4A ausgebildeten Taumelausgleichsfläche 5A versehen. Außerdem ist das Taumelausgleichselement 5 mit einer Bohrung 5B zur Aufnahme eines Lagerzapfens 7 versehen. Das Zusammenwirken von Taumelausgleichssitz 4A und Taumelausgleichsfläche 5A bezweckt, dass das Taumelausgleichselement 5 bei einer Schiefstellung eines Lagerzapfens 7 im Lagerinnenring 4 verkippbar angeordnet ist. Der sphärisch geformte Ausgleichssitz 2A des Lagergehäuses 2 hat einen Mittelpunkt 8, der zugleich der Mittelpunkt 8 des sphärisch geformten Taumelausgleichssitzes 4A ist. Dies ist besonders zweckmäßig, da sich so sämtliche Drehachsen in besonders einfacher Weise zusammenführen lassen.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist das Lagergehäuse 2 eine ringförmige Ausnehmung auf. Die ringförmige Ausnehmung ist dazu eingerichtet, einen Ausgleichsring aufzunehmen, wobei der Ausgleichsring an seiner Innenseite den sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitz 2A aufweist. Diese nicht gezeigte Ausführungsform zeichnet sich folglich dadurch aus, dass zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Lageraußenring 3 ein zusätzlicher Ausgleichsring angeordnet ist. Ebenfalls denkbar ist, dass der Lagerinnenring 4 anstelle des Taumelausgleichssitz 4A zur Aufnahme eines Taumelausgleichsringes eingerichtet ist, wobei der Taumelausgleichsring an seiner Innenseite den Taumelausgleichssitz 4A aufweist. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform ist der Lagerzapfen 7 einstückig, das heißt aus einem Teil, mit dem Taumelausgleichselement 5 ausgebildet.
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Die 3 bis 5 zeigen eine erste Verbindung zwischen einem als Bodenwalze 9 ausgebildeten Drehelement und einem der Bodenwalze 9 zugeordnetem Traggerüst 10 in drei verschiedenen Drehlagen der Bodenwalze 9 bzw. des Lagerzapfens 7. Die Bodenwalze 9 weist einen zylindrischen Grundkörper 9G auf, der an beiden Längsseiten über jeweils den Lagerzapfen 7 und über die Lageranordnung 1 mit dem Traggerüst 10 drehbar verbunden ist. Der Lagerzapfen 7 ist hierbei an dem Grundkörper 9G festgelegt und die Lageranordnung 1 ist an dem Traggerüst 10 befestigt. Wie in 3 zu sehen ist, liegt der Lagerzapfen 7 bei der abgebildeten Verbindung mit seiner Längsachse nicht in Verlängerung der Drehachse der Bodenwalze 9. Diese lagerschädigende Fehlstellung des Lagerzapfens 7 wird ausgeglichen, indem das Taumelausgleichselement 5 sich im Lagerinnenring 4 verkippt. Die Verkippung des Taumelausgleichselementes 5 bewirkt, dass keine Relativbewegungen aus der Taumelbewegung des Lagerzapfens um die Drehachse der Bodenwalze 9 in die die Lageranordnung 1 eingebracht werden.
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In 4 ist die vorstehend beschriebene Verbindung zu sehen, wobei die Bodenwalze 9 um eine Viertel Drehung verdreht ist. Das Taumelausgleichselement 5, welches den Lagerzapfen 7 mit Hilfe der Bohrung 5B aufnimmt, dreht sich mit dem Lagerzapfen 7 bzw. der Bodenwalze 9 und nimmt den Lagerinnenring 4 mit. Das heißt, einmal an die Fehlstellung des Lagerzapfens 7 angepasst, führt das Taumelausgleichselement 5 nahezu keine Relativbewegungen mehr aus, sondern lediglich Drehbewegungen um die Drehachse der Lageranordnung 1. Besonders deutlich wird dies in 5, welche die gleiche Verbindung zeigt, wobei die Bodenwalze 9 um eine Halbe Drehung verdreht ist. Da die Verkippung des Taumelausgleichselementes 5 sich nicht über die Drehung der Bodenwalze 9 ändert, zeigt 5 die um 180° Grad gegenüber 3 um die Drehachse der Bodenwalze 9 gedrehte Stellung des Taumelelementes 5.
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In 6 ist eine zweite Verbindung zwischen der Bodenwalze 9 und dem Traggerüst 10, wobei der Lagerzapfen 7 mit seiner Längsachse nicht in Verlängerung der Drehachse der Bodenwalze 9 liegt und das Traggerüst 10 nicht orthogonal zur Drehachse der Bodenwalze 9 ausgerichtet ist, gezeigt. Daraus resultieren die für nicht erfindungsgemäße Lageranordnungen 1 schadhaften Winkelversätze α, β. Hierbei ist der Winkelversatz α das Resultat aus der Fehlstellung der Längsachse des Lagerzapfens 7 gegenüber der Drehachse der Bodenwalze 9. Der Winkelversatz α wird von der gezeigten, erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 ausgeglichen durch die Verkippung des Taumelausgleichselementes 5 im Lagerinnenring 4. Weiter ist der Winkelversatz β das Ergebnis aus der nicht zumindest annährend orthogonalen Stellung des Traggerüsts 10 zur Drehachse der Bodenwalze 9. Der Winkelversatz β wird ausgeglichen durch die Verkippung des Lageraußenringes 3 im Lagergehäuse 2, welche in der Schnittansicht in 6 zu sehen ist. Infolge der vorstehend beschriebenen Maßnahmen werden die Drehachse der Bodenwalze 9 und die Drehachse der Lageranordnung 1 zusammengeführt, so dass nahezu keine Anregungen zu Relativbewegungen, welche nicht der lagerüblichen Drehbewegung entsprechen, in die Lageranordnung 1 eingeleitet werden.
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Eine dritte Verbindung zwischen der Bodenwalze 9 und dem Traggerüst 10 ist in 7 gezeigt. Bei dieser Verbindung ist die Lageranordnung 1 am Grundkörper 9G der Bodenwalze 9 befestigt und der Lagerzapfen 7 am Traggerüst 10 festgelegt. Die Ausgleichsmöglichkeiten aus dem Zusammenspiel zwischen Ausgleichssitz 2A mit Ausgleichsfläche 3A und Taumelausgleichsitz 4A mit Taumelausgleichsfläche 5A sind der Lageranordnung 1 auch in dieser Ausführungsform gegeben.
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Ein weiteres, zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 zur Verbindung von Bodenwalze 9 und Traggerüst 10 ist in 8 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lageranordnung 1 ein Stützelement 11 zugeordnet. Das Stützelement 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig geformt und zwischen dem Lageraußenring 3 und dem Traggerüst 10 angeordnet. Durch diese Anordnung wirkt das Stützelement 11 auf die Verkippung der Einheit aus Lageraußenring 3 und über die Wälzkörper 6 drehbar verbundenen Lagerinnenring 4 ein, indem zwischen dem Lageraußenring 3 und dem Stützelement 11 eine ringförmige Kontaktfläche entsteht. Es ist denkbar, dass das Stützelement 11 aus einem elastischen Material geformt ist, so dass die Verkippung durch ein Maß der maximalen Verformung des Stützelementes 11 begrenzt wird. Zweckmäßiger Weise entspricht dieses Maß einem Betrag, der Verkippung der Einheit aus Lageraußenring 3 und Lagerinnenring 4 von 0° bis maximal 15° gegenüber einer durch den Mittelpunkt 8 des sphärisch geformten, ringförmigen Ausgleichssitzes 2A verlaufenden Achse.
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In einem alternativen weiteren, dritten Ausführungsbeispiel ist das ringförmige Stützelement 11 zwischen dem Lagerinnenring 4 und dem Grundkörper 9G angeordnet, wie 9 zeigt. Einen zu der vorstehend beschriebenen Stützwirkung analogen Effekt auf die Verkippung bewirkt diese Anordnung, da der Lagerinnenring 4 mit dem Lageraußenring 3 drehbar über die Wälzkörper 7 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Lagergehäuse
- 2A
- Ausgleichssitz
- 3
- Lageraußenring
- 3A
- Ausgleichsfläche
- 4
- Lagerinnenring
- 4A
- Taumelausgleichssitz
- 5
- Taumelausgleichselement
- 5A
- Taumelausgleichsfläche
- 5B
- Bohrung
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Lagerzapfen
- 8
- Mittelpunkt
- 9
- Bodenwalze
- 9G
- Grundkörper
- 10
- Traggerüst
- 11
- Stützelement
- α, β
- Winkelversatz
