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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Lagerung einer Planetengetriebeachse in einer Windkraftanlage, umfassend ein erstes Wälzlager mit einem ersten Innenring, einem ersten Außenring, ersten Wälzkörpern und einem ersten Käfig, wobei der erste Innenring eine erste Innenringlaufbahn aufweist und der erste Außenring eine erste Außenringlaufbahn aufweist, wobei die ersten Wälzkörper zwischen erstem Innenring und erstem Außenring drehbar in dem ersten Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die ersten Wälzkörper auf der ersten Innenringlaufbahn und der ersten Außenringlaufbahn wälzen, wobei die ersten Wälzkörper als erste Kegelrollen ausgebildet sind und die Kegelrollendrehachsen aller erster Kegelrollen sich auf der Wälzlagerdrehachse des ersten Wälzlagers schneiden, wobei die Wälzlageranordnung ein zweites Wälzlager aufweist, mit einem zweiten Innenring, einem zweiten Außenring, zweiten Wälzkörpern und einem zweiten Käfig, wobei der zweite Innenring eine zweite Innenringlaufbahn aufweist und der zweite Außenring eine zweite Außenringlaufbahn aufweist, wobei die zweiten Wälzkörper zwischen zweitem Innenring und zweitem Außenring drehbar in dem zweiten Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die zweiten Wälzkörper auf der zweiten Innenringlaufbahn und der zweiten Außenringlaufbahn wälzen, wobei die zweiten Wälzkörper als zweite Kegelrollen ausgebildet sind, und die Kegelrollendrehachsen aller zweiten Kegelrollen sich auf der Wälzlagerdrehachse des zweiten Wälzlagers schneiden.
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Mehrreihige Kegelrollenlager sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es existieren Anwendungsfälle im Bereich der Lagerung von Getriebewellen im Windkraftbereich, bei denen beispielsweise die generatorseitige Lagerreihe eines mehrreihigen Kegelrollenlagers am höchsten belastet ist.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Lagerung einer Planetengetriebeachse in einer Windkraftanlage, bereitzustellen, die hinsichtlich ihres Bauraums, Lastverteilung und Herstellungskosten optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Lagerung einer Planetengetriebeachse in einer Windkraftanlage, umfassend ein erstes Wälzlager mit einem ersten Innenring, einem ersten Außenring, ersten Wälzkörpern und einem ersten Käfig, wobei der erste Innenring eine erste Innenringlaufbahn aufweist und der erste Außenring eine erste Außenringlaufbahn aufweist, wobei die ersten Wälzkörper zwischen erstem Innenring und erstem Außenring drehbar in dem ersten Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die ersten Wälzkörper auf der ersten Innenringlaufbahn und der ersten Außenringlaufbahn wälzen, wobei die ersten Wälzkörper als erste Kegelrollen ausgebildet sind und die Kegelrollendrehachsen aller ersten Kegelrollen sich auf der Wälzlagerdrehachse des ersten Wälzlagers schneiden wobei die Wälzlageranordnung ein zweites Wälzlager aufweist, mit einem zweiten Innenring, einem zweiten Außenring, zweiten Wälzkörpern und einem zweiten Käfig, wobei der zweite Innenring eine zweite Innenringlaufbahn aufweist und der zweite Außenring eine zweite Außenringlaufbahn aufweist, wobei die zweiten Wälzkörper zwischen zweitem Innenring und zweitem Außenring drehbar in dem zweiten Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die zweiten Wälzkörper auf der zweiten Innenringlaufbahn und der zweiten Außenringlaufbahn wälzen, wobei die zweiten Wälzkörper als zweite Kegelrollen ausgebildet sind, und die Kegelrollendrehachsen aller zweiten Kegelrollen sich auf der Wälzlagerdrehachse des zweiten Wälzlagers schneiden, wobei das erste Wälzlager und das zweite Wälzlager voneinander verschieden sind.
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Durch die asymmetrische Ausbildung der Lagerreihen kann die Pressung auf die höchstbelastete Wälzrollenreihe, z.B. bei Lagerungen von Wellen im Windkraftbereich reduziert werden, weil die Last besser auf die vorhandenen Lagerreihen aufgeteilt werden kann. 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 ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung 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 abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Au-ßenring 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. Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
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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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Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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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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Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
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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.
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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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Kegelrollen von Wälzlagern sind geometrisch als Kegelstumpf ausgebildet. Sie können insbesondere im Vergleich zu Lagerkugeln über eine größere Auflagefläche an den Laufbahnen des Wälzlagers verfügen. Durch die kegelstumpfförmige Ausbildung der Rollenwälzkörper können mit Kegelrollen ausgeführte Wälzlager, sogenannte Kegelrollenlager, hohe Kräfte sowohl in axialer als auch in radialer Richtung aufnehmen. Um ein schlupffreies Wälzlager auszugestalten, können sich die Rotationsachsen aller Kegelrollen in einem Punkt auf der Drehachse eines Kegelrollenlagers treffen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste Außenring und der zweite Außenring voneinander verschieden sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs, und/oder der erste Innenring und der zweite Innenring voneinander verschieden sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die ersten Kegelrollen und die zweiten Kegelrollen voneinander verschieden sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die erste Innenringlaufbahn und die zweite Innenringlaufbahn voneinander verschieden ausgebildet sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs, und/oder die erste Außenringlaufbahn und die zweite Außenringlaufbahn voneinander verschieden ausgebildet sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das erste Wälzlager und das zweite Wälzlager eine X-Konfiguration oder O-Konfiguration der Wälzlageranordnung ausbilden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das erste Wälzlager höhere dynamische Tragzahl aufweist als das zweite Wälzlager.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das erste Wälzlager auf der Rotorseite einer Getriebeanordnung einer Windkraftanlage angeordnet 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 eine Wälzlageranordnung in einer O-Konfiguration in einer schematischen Querschnittsansicht und
- 2 eine Wälzlageranordnung in einer X-Konfiguration in einer schematischen Querschnittsansicht.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wälzlageranordnung 1, insbesondere zur Lagerung einer nicht näher bezeichneten Planetengetriebeachse in einer Windkraftanlage. Die Wälzlageranordnung umfasst ein erstes Wälzlager 2 mit einem ersten Innenring 3, einem ersten Außenring 4, ersten Wälzkörpern 5 und einem ersten Käfig 6. Der erste Innenring 3 weist eine erste Innenringlaufbahn 7 und der erste Außenring 4 eine erste Außenringlaufbahn 8 auf. Die ersten Wälzkörper 5 zwischen erstem Innenring 3 und erstem Außenring 4 sind drehbar in dem ersten Käfig 6 voneinander beabstandet angeordnet. Die ersten Wälzkörper 5 wälzen auf der ersten Innenringlaufbahn 7 und der ersten Außenringlaufbahn 8. Die ersten Wälzkörper 5 sind als erste Kegelrollen 9 ausgebildet und die Kegelrollendrehachsen 10 aller erster Kegelrollen 9 schneiden sich auf der Wälzlagerdrehachse 11 des ersten Wälzlagers 2.
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Die Wälzlageranordnung 1 umfasst ferner ein auf der selben Welle angeordnetes, axial versetztes zweites Wälzlager 12, mit einem zweiten Innenring 13, einem zweiten Außenring 14, zweiten Wälzkörpern 15 und einem zweiten Käfig 16. Der zweite Innenring 13 weist eine zweite Innenringlaufbahn 17 und der zweite Außenring 14 eine zweite Außenringlaufbahn 18 auf, wobei die zweiten Wälzkörper 15 zwischen zweitem Innenring 13 und zweitem Außenring 14 drehbar in dem zweiten Käfig 16 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die zweiten Wälzkörper 15 wälzen auf der zweite Innenringlaufbahn 17 und der zweite Außenringlaufbahn 18. Die zweiten Wälzkörper 15 sind ebenfalls als zweite Kegelrollen 19 ausgebildet und die Kegelrollendrehachsen 10 aller zweiter Kegelrollen 19 schneiden sich auf der Wälzlagerdrehachse 11 des zweiten Wälzlagers 12.
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Anhand der 1 ist gut ersichtlich, dass das erste Wälzlager 2 und das zweite Wälzlager 12 voneinander verschieden sind. Die beiden Wälzlager 2,12 können also - wie gezeigt - hinsichtlich ihrer Hauptabmessungen und/oder Innengeometrien voneinander verschieden ausgebildet sein. Dies schließt z.B. unterschiedliche Druckwinkel, Rollengröße, Profilierungen an den Wälzkörpern oder an den Ringen, und/oder unterschiedliche Teilkreise ein.
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Der erste Außenring 4 und der zweite Außenring 14 und der erste Innenring 3 und der zweite Innenring 13 sind hinsichtlich ihrer Geometrie verschieden. Hierdurch ergibt sich eine asymmetrische Anordnung bzw. Ausbildung der Wälzlageranordnung 1. Die ersten Kegelrollen 9 und die zweiten Kegelrollen 19 sind ebenfalls voneinander verschieden, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs.
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Auch die erste Innenringlaufbahn 7 und die zweite Innenringlaufbahn 17 als auch die erste Außenringlaufbahn 8 und die zweite Außenringlaufbahn 18 sind voneinander verschieden ausgebildet, insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihres Werkstoffs.
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Das erste Wälzlager 2 und das zweite Wälzlager 12 können eine X-Konfiguration oder O-Konfiguration der Wälzlageranordnung 1 ausbilden. Eine X-Konfiguration ist in der 2 und eine O-Konfiguration in der 1 gezeigt.
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Das erste Wälzlager 2 besitzt eine höhere dynamische Tragzahl als das zweite Wälzlager 12 . Das erste Wälzlager 2 ist entsprechend auf der Rotorseite einer Getriebeanordnung einer Windkraftanlage angeordnet.
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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
- erstes Wälzlager
- 3
- erster Innenring
- 4
- erster Außenring
- 5
- erster Wälzkörper
- 6
- erster Käfig
- 7
- erste Innenringlaufbahn
- 8
- erste Außenringlaufbahn
- 9
- erste Kegelrolle
- 10
- Kegelrollendrehachse
- 11
- Wälzlagerdrehachse
- 12
- zweites Wälzlager
- 13
- zweiter Innenring
- 14
- zweiter Außenring
- 15
- zweiter Wälzkörper
- 16
- zweiter Käfig
- 17
- zweite Innenringlaufbahn
- 18
- zweite Außenringlaufbahn
- 19
- zweite Kegelrolle
