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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine erste Innenringlaufbahn, eine zweite Innenringlaufbahn, sowie eine dritte Innenringlaufbahn aufweist, und der Außenring eine erste Außenringlaufbahn, eine zweite Außenringlaufbahn, sowie eine dritte Außenringlaufbahn zur Aufnahme und Führung von drei Reihen an Wälzkörpern zwischen Innenring und Außenring aufweist und die Wälzkörper auf der ersten Innenringlaufbahn, und der zweiten Innenringlaufbahn, der dritten Innenringlaufbahn, der ersten Außenringlaufbahn, der zweiten Außenringlaufbahn und der dritten Außenringlaufbahn wälzen und die Wälzkörper als Wälzkörperrollen ausgebildet sind.
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Mehrreihige Zylinderrollenlager sind aus dem Stand der Technik bekannt. In einigen Anwendungsfällen ist die Auslegung von dreireihigen Zylinderrollenlagern hinsichtlich der einzuhaltenden Pressungswerten schwierig. Es existieren Anwendungsfälle im Bereich der Lagerung von Getriebewellen im Windkraftbereich, bei denen beispielsweise die generatorseitige Lagerreihe eines dreireihigen Zylinderrollenlagers am höchsten belastet ist und weißt die höchsten Außenringpressungen auf.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine dreireihige Wälzlageranordnung bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Pressungswerte optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine erste Innenringlaufbahn, eine zweite Innenringlaufbahn, sowie eine dritte Innenringlaufbahn aufweist, und der Außenring eine erste Außenringlaufbahn, eine zweite Außenringlaufbahn, sowie eine dritte Außenringlaufbahn zur Aufnahme und Führung von drei Reihen an Wälzkörpern zwischen Innenring und Außenring aufweist und die Wälzkörper auf der ersten Innenringlaufbahn, und der zweiten Innenringlaufbahn, der dritten Innenringlaufbahn, der ersten Außenringlaufbahn, der zweiten Außenringlaufbahn und der dritten Außenringlaufbahn wälzen und die Wälzkörper als Wälzkörperrollen ausgebildet sind, wobei der erste Laufbahnabstand zwischen der ersten Innenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn von dem zweiten Laufbahnabstand zwischen der zweiten Innenringlaufbahn und der dritten Innenringlaufbahn verschieden ist.
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Durch diese Verschiebung und asymmetrische Anordnung der mittleren Lagerreihe kann die Pressung auf die höchstbelastete Wälzrollelreihe, z.B. bei Lagerungen von Wellen im Windkraftbereich reduziert werden, weil die Last besser auf die Lagerreihen aufgeteilt wird. Dadurch können sowohl Bauraum in der Breite eingespart, als auch Pressungswerte verringert werden.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
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Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.
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Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
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Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
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Rollenwälzkörper verfügen im Vergleich zu Lagerkugeln, welche eine punktförmige Berührung auf den Laufbahnen von Außen- und/oder Innenring aufweisen, über eine linienförmige Berührung und folglich über eine größere Auflagefläche. Hierdurch können Rollenwälzkörper bei hoher Steifigkeit wesentlich höhere Radiallasten aufnehmen als Lagerkugeln.
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Zylinderrollen von Wälzlagern sind geometrisch als Kreiszylinder ausgebildet. Sie verfügen im Vergleich zu Lagerkugeln über eine größere Auflagefläche an den Laufbahnen von Außen- und Innenring. Hierdurch können Zylinderrollen wesentlich höhere Radiallasten aufnehmen als Lagerkugeln.
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Die Innenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der Innenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Innenringlaufbahn die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Rollenwälzkörper als im Wesentlichen identische Zylinderrollen ausgebildet sind.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die erste Innenringlaufbahn, die zweite Innenringlaufbahn, sowie die dritte Innenringlaufbahn im Wesentlich identisch ausgeformt sind.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die erste Innenringlaufbahn, die zweite Innenringlaufbahn, sowie die dritte Innenringlaufbahn als Innenringlaufrille ausgebildet ist
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die erste Außenringlaufbahn und die zweite Außenringlaufbahn einen axialen Abstand voneinander aufweisen, der dem ersten Laufbahnabstand zwischen der ersten Innenringlaufbahn und der zweiten Innenringlaufbahn entspricht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die zweite Außenringlaufbahn und die dritte Außenringlaufbahn einen axialen Abstand voneinander aufweisen, die dem zweiten Laufbahnabstand zwischen der zweiten Innenringlaufbahn und der dritten Innenringlaufbahn entspricht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste Laufbahnabstand als ein erster Bord ausgebildet ist.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der zweite Laufbahnabstand als ein zweiter Bord ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein dreihreihiges Zylinderrollenwälzlager in einer schematischen Querschnittsansicht
- 2 einen Innen- oder Außenring des dreireihigen Zylinderrollenwälzlagers in einer schematischen Querschnittsansicht
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1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4 und Wälzkörpern 5. Der Innenring 3 weist eine erste Innenringlaufbahn 6, eine zweite Innenringlaufbahn 7, sowie eine dritte Innenringlaufbahn 8 auf. Dazu korrespondierend besitzt der Außenring 4 eine erste Außenringlaufbahn 9, eine zweite Außenringlaufbahn 10, sowie eine dritte Außenringlaufbahn 11 zur Aufnahme und Führung von drei Reihen an Wälzkörpern 5 zwischen Innenring 3 und Außenring 4. Die Wälzkörper 5 wälzen auf der ersten Innenringlaufbahn 6, der zweiten Innenringlaufbahn 7, der dritten Innenringlaufbahn 8, der ersten Außenringlaufbahn 9, der zweiten Außenringlaufbahn 10 und der dritten Außenringlaufbahn 11. Die Innenringlaufbahnen 6,7,8 liegen den Außenringlaufbahnen 9,10,11 jeweils paarweise gegenüber. Die Wälzkörper 5 sind als Wälzkörperrollen 12, insbesondere als Zylinderrollen 15 ausgebildet. Der erste Laufbahnabstand 13 zwischen der ersten Innenringlaufbahn 6 und der zweiten Innenringlaufbahn 7 ist von dem zweiten Laufbahnabstand 14 zwischen der zweiten Innenringlaufbahn 7 und der dritten Innenringlaufbahn 8 verschieden, was gut anhand von 2 erkennbar ist. Hierdurch ergibt sich eine asymmetrische axiale Anordnung der Laufbahnen und Zylinderrollen 15 im Wälzlager 2. Die asymmetrische Anordnung wird entsprechend einem für das Wälzlager 2 vorgegebenen Belastungsfall konfiguriert.
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Die Rollenwälzkörper 12 sind als im Wesentlichen identische Zylinderrollen 15 ausgebildet. Analog hierzu sind die erste Innenringlaufbahn 6, die zweite Innenringlaufbahn 7, sowie die dritte Innenringlaufbahn 8 im Wesentlich identisch ausgeformt. Man erkennt gut, dass die axiale Breite der Laufbahnen 6,7,8 im Wesentlichen identisch sind.
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Man erkennt ebenfalls gut, dass die erste Innenringlaufbahn 6, die zweite Innenringlaufbahn 7, sowie die dritte Innenringlaufbahn 8 als Innenringlaufrille 16 ausgebildet ist. Der erste Laufbahnabstand 13 als ein erster Bord 17 und der zweite Laufbahnabstand 14 als ein zweiter Bord 18 ausgebildet, so dass die Zylinderrollen 15 axial in der Innenringlaufrille 16 geführt sind.
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Obwohl die vorstehenden Ausführungen sich auf die Ausbildung des Innenrings bezogen haben, versteht es sich, dass die Außenring im Wesentlichen identisch bzw. in Axialrichtung gespiegelt ausgebildet sein kann. Dies ist auch gut aus der 1 zu erkennen.
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Die erste Außenringlaufbahn 9 und die zweite Außenringlaufbahn 10 weisen dementsprechend einen axialen Abstand voneinander auf, der dem ersten Laufbahnabstand 13 zwischen der ersten Innenringlaufbahn 6 und der zweiten Innenringlaufbahn 7 entspricht. Die zweite Außenringlaufbahn 10 und die dritte Außenringlaufbahn 11 weisen einen axialen Abstand voneinander auf, die dem zweiten Laufbahnabstand 14 zwischen der zweiten Innenringlaufbahn 7 und der dritten Innenringlaufbahn 8 entspricht.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- erste Innenringlaufbahn
- 7
- zweite Innenringlaufbahn
- 8
- dritte Innenringlaufbahn
- 9
- erste Außenringlaufbahn
- 10
- zweite Außenringlaufbahn
- 11
- dritte Außenringlaufbahn
- 12
- Wälzkörperrollen
- 13
- erster Laufbahnabstand
- 14
- zweiter Laufbahnabstand
- 15
- Zylinderrollen
- 16
- Innenringlaufrille
- 17
- erster Bord
- 18
- zweiter Bord
