DE102019216495A1 - Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine und Tunnelbohrmaschine - Google Patents

Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine und Tunnelbohrmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine (100) mit einem Innenring (2), einem zu dem Innenring (2) koaxial angeordneten Außenring (3) und mindestens einer Reihe von zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) auf Wälzlagerlaufbahnen (4) abrollbaren Wälzkörpern (5), wobei der Außenring (3) eine äußere Mantelfläche (6) aufweist, die zumindest in einem Teilbereich als eine Kontaktfläche (7) für eine zumindest radiale Lagerung des Wälzlagers (1) in einer sich in axialer Richtung (A) erstreckenden Aufnahme der Tunnelbohrmaschine (100) ausgebildet ist und die Kontaktfläche (7) in axialer Richtung (A) konvex ausgebildet ist zur Reduzierung von im Einbauzustand in der Aufnahme (120) bei radialen und/oder Kippbelastungen des Wälzlagers (1) auftretenden Pressungsspitzen, sowie eine Tunnelbohrmaschine (100) mit einem über ein solches Wälzlager (1) gelagerten Bohrkopf.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Tunnelbohrmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Schild-Tunnelbohrmaschinen weisen eine Bohrschild oder Schildmantel genannte röhrenartige Stahlkonstruktion auf, in der der Bohrkopf der Tunnelbohrmaschine gelagert und auch alle weiteren Bauteile der Maschine angeordnet sind. Für den Abbau der Ortsbrust wird der Bohrkopf in Rotation versetzt und mit einer steuerbaren Anpresskraft gegen die Ortsbrust gedrückt. Dazu ist der Bohrkopf in dem Schildmantel über ein Wälzlager drehbar gelagert. Für den eigentlichen Vortrieb des Bohrkopfes sind folgende Bauformen bekannt: Zum einen kann der gesamte Schildmantel mit dem darin gelagerten Bohrkopf vorgeschoben werden, oder der Außenring des Wälzlagers ist selbst axial verschiebbar in einer Aufnahme des Schildmantels gelagert. Der Vorschub erfolgt für gewöhnlich über an bereits eingebauten Verschalungselementen, oder - bei sogenannten Gripper-Tunnelbohrmaschinen - über an mit der zuvor gebohrten Tunnelwand verspannten Gripperplatten abgestützten Hydraulikzylindern. Nach Vorschub um einen Hub der Hydraulikzylinder werden diese eingefahren und für den weiteren Vortrieb in Vorschubrichtung weiter vorne erneut abgestützt.
  • Die zweite vorgenannte Bauform wird insbesondere bei Tunnelbohrmaschinen eingesetzt, deren Bohrkopf zusätzlich über ein Gelenklager schwenkbar in dem Schildmantel aufgenommen ist. Die Lagerfläche des Gelenklagers ist kugelig ausgebildet und lässt ein Schwenken, des Bohrkopfes im Schildmantel zu, ist jedoch nicht für ein Drehen des Bohrkopfes ausgelegt. Durch ein solches Gelenklager wird das Bohren von engeren Kurvenradien ermöglicht. Um das Gelenklager von der axialen Hauptbelastung des Bohrkopfes zu entlasten, ist der Außenring des Wälzlagers im Innenring des Gelenklagers axial verschiebbar aufgenommen und in axialer Richtung beispielsweise über Hydraulikzylinder abgestützt. Bei Tunnelbohrmaschinen mit einem Gelenklager weicht die Richtung der Längsachse der Tunnelbohrmaschine von der Lagerachse des den Bohrkopf lagernden Wälzlagers um die Auslenkung des Gelenklagers ab. Soweit der Begriff „axial“ ohne weitere Spezifizierung verwendet wird, bezieht sich dieser auf die Richtung der Lagerachse des Wälzlagers.
  • Ein Wälzlager für eine Tunnelbohrmaschine ist aus DE 10 2013 010 599 A1 bekannt. Der Außenring des Wälzlagers weist eine zylindrische Außenfläche auf, die von einander gegenüberliegenden radialen Seitenflächen begrenzt ist. Nachteilig bei einem solchen Wälzlager ist, dass bei einer radialen Lagerung des Wälzlagers in einer axial sich erstreckenden Aufnahme des Schildmantels in der Aufnahme Pressungsspitzen erzeugt werden, die bei einem Verkippen des Wälzlagers aufgrund unsymmetrischer Belastung des Bohrkopfes zusätzlich verstärkt werden. Derartige Pressungsspitzen können plastische Verformungen in der Aufnahme des Schildmantels hervorrufen, die nur wartungsintensiv entfernt werden können. Als Folge der Verformungen kann es sogar zu einem Verkanten des Wälzlagers in der Aufnahme kommen, wodurch die Axialverschiebung des Bohrkopfes blockiert. Derartige Verkantungen lösen Maschinenstillstände aus, die oftmals nur durch eine Demontage der Tunnelbohrmaschine behoben werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine und eine Tunnelbohrmaschine anzugeben, bei denen der Wartungsaufwand reduziert und zugleich eine verbesserte Belastbarkeit des Bohrkopfes gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Tunnelbohrmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Hierdurch wird ein Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine mit einem Innenring, einem zu dem Innenring koaxial angeordneten Außenring und mindestens einer Reihe von zwischen dem Innenring und dem Außenring auf Wälzlagerlaufbahnen abrollbaren Wälzkörpern geschaffen, bei dem der Außenring eine äußere Mantelfläche aufweist, die zumindest in einem Teilbereich als eine Kontaktfläche für eine zumindest radiale Lagerung des Wälzlagers in einer sich in axialer Richtung erstreckenden Aufnahme der Tunnelbohrmaschine ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktfläche in axialer Richtung konvex ausgebildet ist zur Reduzierung von im Einbauzustand in der Aufnahme bei radialen und/oder Kippbelastungen des Wälzlagers auftretenden Pressungsspitzen.
  • Es wurde erkannt, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wälzlagern mit zylindrisch ausgebildeter Mantelfläche die zu Verformungen und Verkantungen führenden Pressungsspitzen regelmäßig in Form von erhöhten Kantenpressungen in axialen Endbereichen der Mantelfläche auftreten. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die Mantelfläche im Bereich der Kontaktfläche mit der Aufnahme in axialer Richtung konvex, d.h. nach außen gewölbt, auszubilden. Durch die Profilierung der äußeren Kontur des Wälzlagers werden erhöhte Kantenpressungen reduziert. Der im Bereich der Kontaktfläche in der Aufnahme hervorgerufene Pressungsverlauf wird somit vergleichmäßigt. Plastische Verformungen in der Aufnahme treten bei gleichbleibenden Lagerabmessungen daher erst bei wesentlich größeren radialen und/oder Kippbelastungen des Wälzlagers auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Kontaktfläche zumindest in axialen Randbereichen zu axialen Rändern der Kontaktfläche hin kontinuierlich verjüngt. Aufgrund der Tatsache, dass die Pressungsspitzen im Bereich der axialen Ränder der Kontaktfläche auftreten, können die Pressungsspitzen durch eine Reduktion des Außendurchmessers des Wälzlagers in den axialen Randbereichen der Kontaktfläche besonders effektiv reduziert werden.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Randbereiche eine Breite von zumindest 3 cm aufweisen. Die Kontaktfläche weicht somit bevorzugt auf jeder Seite über mindestens 3 cm von der idealzylindrischen Form ab. In diesen Randbereichen ist aufgrund von elastischer Verformung dennoch ein Kontakt zwischen Außenring des Wälzkörpers und Aufnahme der Tunnelbohrmaschine möglich und erwünscht. Zu diesem Zweck liegt die radiale Verjüngung der Kontaktfläche vorzugsweise im Bereich von 50 µm bis 5 mm.
  • Für die axiale Profilierung der Kontaktfläche gibt es geometrisch verschiedene Ausführungsformen:
    • Beispielsweise kann die Kontaktfläche in einem zentralen Bereich zylindrisch ausgebildet sein und sich in den Randbereichen zu den axialen Rändern hin konisch verjüngen. Eine derartige Ausbildung der Kontaktfläche ist verfahrenstechnisch besonders einfach zu realisieren und erreicht bereits eine deutliche Reduzierung der Kantenpressungen. Um den Pressungsverlauf weiter zu vergleichmäßigen wird ein Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen und dem konischen Bereich der Kontaktfläche vorzugsweise mit einem Radius ausgeführt.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Kontaktfläche in axialer Richtung einen oder mehrere Bereiche aufweisen, die jeweils mit einem konstanten Krümmungsradius in axialer Richtung ausgebildet sind. Bereits durch ballige Ausbildung der Kontaktfläche mit nur einem konstanten Radius kann eine Reduzierung der Kantenpressungen erreicht werden. Um jedoch eine möglichst große Kontaktfläche zur Lastübertragung mit einem möglichst gleichmäßigen Pressungsverlauf bereitzustellen, ist es vorteilhaft, den Krümmungsradius in axialer Richtung zu den Rändern der Kontaktfläche hin zu reduzieren. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche daher in zumindest einen zentralen Bereich und zumindest zwei axiale Randbereiche unterteilt, wobei der zumindest eine zentrale Bereich in axialer Richtung einen größeren Krümmungsradius aufweist, als die Randbereiche. Die Bereiche mit unterschiedlichem Krümmungsradius schließen vorzugsweise stetig differenzierbar aneinander an.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Kontaktfläche in axialer Richtung von einem zentralen Bereich zu den axialen Rändern hin einen stetig abnehmenden Krümmungsradius auf. In diesem Fall ist die Profilierung der Kontaktfläche in axialer Richtung zumindest zweifach stetig differenzierbar, was in einem besonders gleichmäßigen Pressungsverlauf resultiert.
  • Ein im Wesentlichen konstanter Pressungsverlauf kann über eine logarithmische Profilierung erreicht werden. Die konvexe Kontaktfläche ist daher besonders bevorzugt zumindest in den Randbereichen in axialer Richtung mit einem logarithmischen Profil ausgebildet.
  • Das Wälzlager weist vorzugsweise einen Außendurchmesser von mindestens 1000 mm auf. Die in Tunnelbohrmaschinen auftretenden Kräfte, steigen mit dem Durchmesser des Bohrkopfes stark an. Die Vorteile der Erfindung treten daher insbesondere bei großen Wälzlagern zu Tage.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Tunnelbohrmaschine mit einem Schildmantel und einem Bohrkopf, wobei der Bohrkopf mittels eines in einer Aufnahme des Schildmantels axial verschiebbar angeordneten Wälzlagers gelagert ist, das gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Aufnahme in dem Schildmantel über ein Gelenklager gelagert.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager zur Lagerung eines Bohrkopfes,
    • 2 zeigt schematisch ein Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine aus dem Stand der Technik und eine von diesem Wälzlager in der Aufnahme der Tunnelbohrmaschine hervorgerufene Pressungsverteilung,
    • 3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers für eine Tunnelbohrmaschine mit einer am Außenumfang des Wälzlagers vorgesehenen Kontaktfläche, die Abschnitte mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist, sowie eine von diesem Wälzlager in der Aufnahme der Tunnelbohrmaschine hervorgerufene Pressungsverteilung, 4 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers für eine Tunnelbohrmaschine mit einer in axialen Randbereichen logarithmisch profilierten Kontaktfläche, sowie eine von diesem Wälzlager in der Aufnahme der Tunnelbohrmaschine hervorgerufene Pressungsverteilung,
    • 5 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers für eine Tunnelbohrmaschine mit einer in axialen Randbereichen konisch sich verjüngenden Kontaktfläche, sowie eine von diesem Wälzlager in der Aufnahme der Tunnelbohrmaschine hervorgerufene Pressungsverteilung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist ein Ausschnitt einer Tunnelbohrmaschine 100 gezeigt mit einem Schildmantel 110 und einem Bohrkopf (nicht dargestellt). Der Bohrkopf ist mittels eines in einer Aufnahme 120 des Schildmantels 110 axial verschiebbar angeordneten Wälzlagers 1 gelagert. Die Aufnahme 120 ist rohrförmig ausgebildet und in dem Schildmantel 110 über ein Gelenklager 130 gelagert. In der gezeigten Nullstellung des Gelenklagers stimmen die Längsachse der Tunnelbohrmaschine 100 und die axiale Richtung A der Drehachse des Wälzlagers 1 überein.
  • Das in 1 gezeigte Wälzlager 1 für die Lagerung des Bohrkopfes der Tunnelbohrmaschine 100 weist einen Innenring 2 und einen zu dem Innenring 2 koaxial zur axialen Richtung A der Drehachse des Wälzlagers 1 angeordneten Außenring 3 auf sowie mindestens eine Reihe von zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 auf Wälzlagerlaufbahnen 4 abrollbaren Wälzkörpern 5.
  • Aufgrund der hohen bei Tunnelbohrmaschinen auftretenden Lagerbelastungen ist das Wälzlager 1 vorzugsweise mit mehr als einer Reihe Wälzkörper 5 ausgestattet. Üblich sind beispielsweise dreireihige oder vierreihige Rollendrehverbindungen. In 1 ist eine dreireihige Rollendrehverbindung mit zwei Axialreihen und einer Radialreihe gezeigt. Die Hauptlast wird vorzugsweise durch eine axiale Tragrollenreihe aufgenommen - in 1 rechts dargestelltderen Rollen gegenüber den anderen Wälzkörperreihen einen größeren Durchmesser aufweisen, und die bevorzugt mindestens als Doppelreihe ausgebildet ist.
  • Der Innenring 2 und der Außenring 3 können in axialer Richtung A mehrteilig aufgebaut sein, beispielsweise um die Montage des Lagers zu erleichtern. So ist in 1 der Innenring zweiteilig und der Außenring dreiteilig ausgebildet. Die mehreren Teile des Innen- und Außenringes können beispielsweise jeweils über die Befestigungsbohrungen 12 bzw. Durchgangsbohrungen 13 miteinander verbunden werden. Die Befestigungsbohrungen 12 können zugleich der Befestigung des Bohrkopfes in dem Wälzlager 1, beispielsweise mittels Verschraubung, dienen. Die Durchgangsbohrungen 13 können ebenfalls als Befestigungsbohrungen ausgebildet sein.
  • Das in 1 gezeigte Wälzlager 1 weist ferner eine Innenverzahnung 11 für einen rotativen Antrieb des am Innenring 2 zu befestigenden Bohrkopfes auf.
  • Das Wälzlager 1 weist vorzugsweise einen Außendurchmesser von mindestens 1000 mm auf.
  • Der Außenring 3 des Wälzlagers 1 weist eine äußere Mantelfläche 6 auf, die zumindest in einem Teilbereich als eine Kontaktfläche 7 für eine zumindest radiale Lagerung des Wälzlagers 1 in der sich in axialer Richtung A erstreckenden Aufnahme 120 der Tunnelbohrmaschine 100 ausgebildet ist. Die axiale Erstreckung der Aufnahme 120 ermöglicht eine Verschiebbarkeit des Wälzlagers 1 in der axialen Richtung A. Dazu wird eine Spielpassung von Au-ßenring 3 und Aufnahme 120 gewählt. Vorzugsweise ist die Aufnahme 120 zylindrisch ausgebildet.
  • An einem Innenumfang der Aufnahme 120 sind vorzugsweise Führungsplatten 140 angeordnet, die dazu vorgesehen sind für die radiale Lagerung des Wälzlagers 1 mit der Kontaktfläche 7 zusammenzuwirken. Die Führungsplatten 140 sind vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das eine geringere Festigkeit als der Außenring 3 des Lagers aufweist. Besonders bevorzugt sind der Außenring 3 aus einem Wälzlagerstahl, beispielsweise einem Vergütungsstahl, und die Führungsplatten 140 aus Bronze hergestellt. Durch diese Materialpaarung wird die Tunnelbohrmaschine im Hinblick auf Reibung und Verschleiß optimiert.
  • Ein wesentliches Element der Erfindung ist die geometrische Ausbildung der Kontaktfläche 7. Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung ist daher der Ausschnitt X von 1 in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen in den 3 bis 5 dargestellt. Im Vergleich dazu ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltung in 2 gezeigt.
  • In 2 ist im unteren Bildbereich ein Außenring 3 nach dem Stand der Technik im Längsschnitt in einer Detaildarstellung gezeigt. Der Außenring 3 weist eine Mantelfläche 6 auf, die an den axialen Rändern des Außenrings 3 mit einer Fase abgekantet ist. Die Fase reduziert die für die radiale Lagerung des Außenrings 3 in der Aufnahme 120 zur Verfügung stehende Fläche auf die Kontaktfläche 7, die durch die axialen Ränder 9 begrenzt ist. Im Bereich der Kontaktfläche 7 ist die Mantelfläche 6 des Außenrings 3 zylindrisch ausgebildet.
  • Im oberen Bildbereich von 2 ist der durch den Außenring 3 bei radialer Belastung in der Aufnahme 120 hervorgerufene Pressungsverlauf LS dargestellt. In dem Bereich der Fase treten keine Pressungen auf, da der Außenring in diesem Bereich bestimmungsgemäß nicht mit der Aufnahme in Kontakt gerät. Deutlich zu erkennen sind in 2 Pressungsspitzen S, die bei radialer Belastung im Bereich der axialen Ränder 9 in der Aufnahme 120 auftreten. Es wurde erkannt, dass diese Pressungsspitzen S, die durch Kippbelastungen des Wälzlagers 1 weiter verstärkt werden können, plastische Verformungen in der Aufnahme 120 verursachen können, die in der Folge zu Verkantungen des Wälzlagers 1 in der Aufnahme 120 führen.
  • In den 3 bis 5 sind geometrisch unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 gezeigt, bei denen die Kontaktfläche 7 zur Verringerung der Pressungsspitzen S ausgebildet ist.
  • Den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen gemäß 3 bis 5 ist gemein, dass die Kontaktfläche 7 in axialer Richtung konvex ausgebildet ist zur Reduzierung von im Einbauzustand in der Aufnahme 120 bei radialen und/oder Kippbelastungen des Wälzlagers 1 auftretenden Pressungsspitzen S. Dazu verjüngt sich die Kontaktfläche 7 zumindest in axialen Randbereichen 8 zu den axialen Rändern 9 der Kontaktfläche 7 hin kontinuierlich.
  • Die Randbereiche 8, in denen die Verjüngung vorgesehen ist, weisen vorzugsweise eine Breite von zumindest 3 cm auf. Die radiale Verjüngung der Kontaktfläche 7 liegt bevorzugt im Bereich von 50 µm bis 5 mm. Die geometrischen Parameter der Verjüngung werden bevorzugt in Abhängigkeit von den Spezifikationen der Tunnelbohrmaschine (wie beispielsweise Durchmesser und Höhe des Hauptlagers oder Maximalbelastung) festgelegt.
  • Vorzugsweise ist die Profilierung der Kontaktfläche 7 symmetrisch zu einer zur axialen Richtung A senkrechten Symmetrieebene ausgebildet.
  • Die Mantelflächen 6 der in 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele weisen jeweils einen abgekanteten bzw. abgerundeten Kantenverlauf auf, in dem kein Kontakt mit der Aufnahme 120 vorgesehen ist. Die Kontaktfläche 7 ist daher auf einen Teilbereich der Mantelfläche 6 beschränkt, der für einen Kontakt mit der Aufnahme 120 ausgelegt ist.
  • Bei dem in 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers weist die Kontaktfläche 7 des Außenrings 3 in axialer Richtung A mehrere Bereiche 8, 10 auf, die jeweils mit einem konstanten Krümmungsradius R1, R2, R3 in axialer Richtung A ausgebildet sind. Dabei weisen die axialen Randbereiche 8 einen Krümmungsradius R1, R3 auf, der kleiner ist als der Krümmungsradius R2 des zentralen Bereichs 10. Der im oberen Bereich in 3 darstellte Pressungsverlauf LS zeigt, dass Pressungsspitzen durch eine derartige ballige Profilierung vermieden und eine gleichmäßige Pressungsverteilung erreicht werden kann.
  • In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfläche 7 in axialer Richtung A einen von einem zentralen Bereich 10 zu den axialen Rändern 9 hin stetig abnehmenden Krümmungsradius auf. Durch den stetigen Verlauf des Krümmungsradius ist die Kontaktfläche zumindest zweifach stetig differenzierbar, wodurch ein besonders gleichmäßiger Pressungsverlauf LS erreicht wird.
  • Ein im theoretischen Idealfall konstanter Pressungsverlauf LS kann erreicht werden durch eine konvexe Kontaktfläche 7, die zumindest in den Randbereichen 8 in axialer Richtung A mit einem logarithmischen Profil ausgebildet ist. Das logarithmische Profil ist vorzugsweise mit einer Profilfunktion P(x) vom Typ P ( x ) = c * D * log 1 1 ( 2 x h ) 2
    Figure DE102019216495A1_0001
    ausgebildet, wobei D der Durchmesser und h die Höhe des Wälzlagers bezeichnen und c ein wählbarer Profilfaktor ist. Ein zentraler Bereich 10 kann zylindrisch ausgebildet sein und glatt an das logarithmische Profil der Randbereiche 8 angeschlossen sein.
  • In 5 ist schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers gezeigt, bei dem die Kontaktfläche 7 in einem zentralen Bereich 10 zylindrisch ausgebildet ist und sich in den Randbereichen 8 zu den axialen Rändern 9 hin konisch verjüngt. Auch bei dieser vergleichsweise einfach zu fertigenden Ausführungsform entfallen die Pressungsspitzen S im Bereich der Kanten 9 der Kontaktfläche 7. Eine leichte Pressungsüberhöhung tritt jedoch in Übergangsbereichen vom zylindrischen zu den konischen Bereichen der Kontaktfläche 7 auf. Diese Pressungssüberhöhung kann durch Ausbildung der Übergänge mit einem Radius weiter reduziert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wälzlager
    2
    Innenring
    3
    Außenring
    4
    Wälzlagerlaufbahnen
    5
    Wälzkörper
    6
    Mantelfläche
    7
    Kontaktfläche
    8
    Randbereich
    9
    axialer Rand
    10
    zentraler Bereich
    11
    Verzahnung
    12
    Befestigungsbohrung
    13
    Durchgangsbohrung
    100
    Tunnelbohrmaschine
    110
    Schildmantel
    120
    Aufnahme
    130
    Gelenklager
    140
    Führungsplatten
    A
    Lagerachse
    LS
    Pressungsverlauf
    S
    Pressungsspitzen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013010599 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Wälzlager für die Lagerung eines Bohrkopfes einer Tunnelbohrmaschine (100) mit einem Innenring (2), einem zu dem Innenring (2) koaxial angeordneten Außenring (3) und mindestens einer Reihe von zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) auf Wälzlagerlaufbahnen (4) abrollbaren Wälzkörpern (5), wobei der Außenring (3) eine äußere Mantelfläche (6) aufweist, die zumindest in einem Teilbereich als eine Kontaktfläche (7) für eine zumindest radiale Lagerung des Wälzlagers (1) in einer sich in axialer Richtung (A) erstreckenden Aufnahme (120) der Tunnelbohrmaschine (100) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (7) in axialer Richtung (A) konvex ausgebildet ist zur Reduzierung von im Einbauzustand in der Aufnahme (120) bei radialen und/oder Kippbelastungen des Wälzlagers (1) auftretenden Pressungsspitzen (S).
  2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktfläche (7) zumindest in axialen Randbereichen (8) zu axialen Rändern (9) der Kontaktfläche (7) hin kontinuierlich verjüngt.
  3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (8) eine Breite von zumindest 3 cm aufweisen.
  4. Wälzlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung der Kontaktfläche (7) im Bereich von 50 µm bis 5 mm liegt.
  5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (7) in axialer Richtung (A) einen oder mehrere Bereiche (8, 10) aufweist, die jeweils mit einem konstanten Krümmungsradius (R1, R2, R3) in axialer Richtung (A) ausgebildet sind.
  6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (7) in axialer Richtung (A) von einem zentralen Bereich (10) zu den axialen Rändern (9) hin einen stetig abnehmenden Krümmungsradius aufweist.
  7. Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Kontaktfläche (7) zumindest in den Randbereichen (8) in axialer Richtung (A) mit einem logarithmischen Profil ausgebildet ist.
  8. Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (7) in einem zentralen Bereich (10) zylindrisch ausgebildet ist und sich in den Randbereichen (8) zu den axialen Rändern (9) hin konisch verjüngt.
  9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) einen Außendurchmesser von mindestens 1000 mm aufweist.
  10. Tunnelbohrmaschine mit einem Schildmantel (110) und einem Bohrkopf, wobei der Bohrkopf mittels eines in einer Aufnahme (120) des Schildmantels (110) axial verschiebbar angeordneten Wälzlagers (1) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  11. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (120) in dem Schildmantel (110) über ein Gelenklager (130) gelagert ist.
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