WO2009059585A2 - Lagerung eines planetenrades zur optimierung der lastverteilung - Google Patents

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Definitions

  • the planet gear is typically mounted on the bearing pin by a plurality of axially juxtaposed rows of bearings, each having cylindrical rolling elements.
  • Load distribution here is to be understood as meaning the distribution of the force transmitted between the bearing pin and the planetary gear to the individual bearing rows.
  • From DE 10 2005 049 185 A1 discloses a bearing of a planetary gear for a wind turbine with several axially adjacent rows of bearings is known, according to a first embodiment of the raceway diameter of a remote from the axial edge of the planet, ie axially inside, bore portion is smaller than the raceway diameter of an adjacent from the axial edge of the planetary gear, ie axially outer, bore portion.
  • the diameter of the cylindrical rollers of an axially inner cylindrical roller bearing is greater than the diameter of the cylindrical rollers of an axially outer cylindrical roller bearing.
  • the invention is therefore based on the object to avoid the described disadvantages of the prior art in an arrangement mentioned above.
  • the optimal distribution of the rolling element stiffnesses for a specific application can be determined by calculations, simulations or experiments.
  • the desired optimization of the load distribution over all rows of bearings can be achieved in a simple and cost-effective manner.
  • over-dimensioning of the bearing assembly can be avoided and the axial extent of the assembly minimized.
  • the solution according to the invention can be used in several single-row bearings and in one or more multi-row bearings.
  • the advantage of using several single-row bearings is that standard bearings can be used, whereby a simple and inexpensive construction is possible.
  • the advantage of multi-row bearings is their low axial installation space.
  • Preferred embodiments provide multi-row bearings with three, four or five rows of bearings. It is also possible to provide a direct bearing on the planetary gear with or without inner ring to make the bearing assembly in the radial direction even more compact.
  • either fully rollable or cage-guided warehouse rows can be used. It can be used within a bearing assembly both full complement as well as cage-guided storage rows.
  • both axially further outlying bearing rows on rolling elements with smaller Wälz stresses.
  • Practical experience, tests and technical calculations have shown that the outermost rows of bearings in each case in the axial direction are more heavily loaded in many applications than the rows of bearings lying in the axial direction between them. This can result in certain applications from a misalignment of the shaft or at a helical toothing of the planetary gear from the resulting force distribution.
  • the arrangement is used in a wind turbine.
  • the advantages achieved by a simple and cost-effective uniform load distribution are particularly important in large bearing arrangements such as e.g. Bearing arrangements for wind turbines of importance.
  • An early failure of a bearing row would be particularly disadvantageous due to the relatively poor accessibility and relatively high repair and downtime costs.
  • over-dimensioning of less heavily loaded bearing rows would be very disadvantageous because of the associated costs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Planetenrades (1) eines Planetengetriebes auf einem Lagerbolzen (2), umfassend mindestens drei axial nebeneinander angeordnete Lagerreihen mit jeweils zylindrischen und innerhalb einer Lagerreihe gleich langen Wälzkörpern (5, 10, 11), wobei die Lagerreihen im Vergleich zueinander Wälzkörper (5, 10, 11) mit mindestens zwei unterschiedlichen Wälzkörperlängen aufweisen. Um die Lebensdauer der Anordnung zu erhöhen bzw. eine Überdimensionierung zu vermeiden, weist zumindest eine der beiden axial weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen auf.

Description

Lagerung eines Planetenrades zur Optimierung der Lastverteilung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Planetenrades eines Planetengetriebes auf einem Lagerbolzen umfassend mindestens drei axial nebeneinander angeordnete Lagerreihen mit jeweils zylindrischen und innerhalb einer Lagerreihe gleich langen Wälzkörpern, wobei die Lagerreihen im Vergleich zueinander Wälzkörper mit mindestens zwei unterschiedlichen Wälzkörperlängen aufweisen. Die Wälzkörperlänge entspricht hierbei der axialen Ausdehnung der zylindrischen Wälzkörper. Eine solche Anordnung ist insbesondere als Getriebelagerung bei Windkraftanlagen geeignet.
Hintergrund der Erfindung
Bei Windkraftanlagen wird zur Drehzahlumsetzung an der Hauptwelle, die durch die Rotorblätter angetrieben wird, gewöhnlich ein Planetengetriebe verwendet. Ein Planetengetriebe ist allgemein bekannt, beispielsweise aus http://de.wikipedia.org/wiki/Planetengetriebe. Es besteht aus einem Hohlrad mit Innenverzahnung, üblicherweise drei Planetenrädern und einer Sonne. In der Regel wird bei Windkraftanlagen ein feststehendes Hohlrad eingesetzt. Die drei durch die Hauptwelle angetriebenen Planeten laufen in diesem ab und treiben, weil im Eingriff mit der Sonne, die sich im Mittelpunkt befindliche Sonne an.
Das Planetenrad ist auf dem Lagerbolzen typischerweise durch mehrere axial nebeneinander angeordnete Lagereihen gelagert, die jeweils zylindrische Wälzkörper aufweisen.
Aus dem Stand der Technik ist das Problem bekannt, dass die Lastverteilung über diese Lagerreihen nicht gleichmäßig ist. Unter Lastverteilung ist hierbei die Verteilung der zwischen Lagerbolzen und Planetenrad übertragenen Kraft auf die einzelnen Lagerreihen zu verstehen.
Eine nicht gleichmäßige Lastverteilung führt dazu, dass die Wälzkörper der einzelnen Lagerreihen unterschiedlich große Kräfte zwischen Innen- und Außenring übertragen müssen. Letztendlich führt dies bei gleicher Dimensionierung der Lagerreihen zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Lageranordnung, da je nach Lastverteilung bestimmte Lagerreihen stärker belastet sind und früher ausfallen. Um einen frühzeitigen Ausfall der Lageranordnung zu vermeiden, müsste die Tragzahl aller Lagerreihen entsprechend erhöht werden. Dies führt jedoch zu einer kostspieligen Überdimensionierung solcher Lagerreihen, die bei einer ungleichen Lastverteilung nur geringer belastet sind. Eine Überdimensionierung ist auch insbesondere aufgrund des sich daraus ergebenden größeren axialen Bauraums der Lageranordnung zu vermeiden. Aus der DE 10 2005 049 185 A1 ist eine Lagerung eines Planetengetriebes für eine Windkraftanlage mit mehreren axial nebeneinander liegenden Lagerreihen bekannt, wobei gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Laufbahndurchmesser eines vom axialen Rand des Planetenrades entfern- ten, d.h. axial innen liegenden, Bohrungsabschnittes kleiner ist als der Laufbahndurchmesser eines vom axialen Rand des Planetenrades benachbarten, d.h. axial außen liegenden, Bohrungsabschnittes. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der DE 10 2005 049 185 A1 ist der Durchmesser der Zylinderrollen eines axial innen liegenden Zylinderrollenlagers größer ist als der Durchmesser der Zylinderrollen eines axial außen liegenden Zylinderrollenlagers.
Aus der EP 1 553 315 A1 ist eine Lageranordnung bestehend aus drei Lagerreihen mit zylindrischen Wälzkörpern sowie eine dazugehörige Planeten- getriebeanordnung für Windkraftanlagen bekannt. Dabei sollen längere Wälzkörper in die Lagerreihen eingesetzt werden, die aufgrund ihrer axialen Position innerhalb der Lageranordnung und aufgrund des Belastungsfalls stärker belastet sind. Dies führt zu einer erhöhten Tragfähigkeit besagter Lagerreihen, wodurch die Lebensdauer der Lageranordnung erhöht werden kann.
Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktion mit unterschiedlichem Laufbahndurchmesser bei einzelnen Lagerreihen ist der hohe Aufwand bei der Fertigung der Laufbahnen. Im Ergebnis entstehen höhere Kosten und längere Konstruktions- und Bearbeitungszeiten. Außerdem muss diese Lösung zeitlich bereits während der Konstruktionsphase eingearbeitet werden, d.h. ein Nachrüsten bestehender Lager zur Verbesserung der Lastverteilung ist in der Regel nicht möglich.
Darüber hinaus ist für Zylinderrollen mit unterschiedlichem Durchmesser die Maschineneinstellung bei der Fertigung entsprechend anzupassen bzw. eine aufwendigere Sortierung hinsichtlich des Rollendurchmessers erforderlich. In jedem Fall gestaltet sich zudem die Montage schwieriger, da die unterschiedlichen Rollendurchmesser mit dem bloßen Auge nicht erkannt werden können.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Methode längere Wälzkörper in stärker belastete Lagerreihen einzusetzen, weist den Nachteil auf, dass dies weiterhin nicht zu einer gleichmäßigeren Lastverteilung führt. Insbesondere bleiben weniger stark belastete Lagerreihen immer noch gering belastet und tragen somit nur einen geringen Teil der Gesamtlast. Dies resultiert in einer unnötigen Überdimensionierung der Lageranordnung, insbesondere in axialer Erstreckung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer eingangs genannten Anordnung die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass zumindest eine der beiden axial weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen aufweist.
Dadurch wird durch die Erfindung erreicht, dass insbesondere die Lastverteilung auf die einzelnen Lagerreihen auf einfache und kostengünstige Weise optimiert werden kann, um eine größere Lebensdauer zu erreichen bzw. eine Überdimensionierung zu vermeiden. Während des Betriebs der Lageranordnung stellt sich eine bestimmte Lastverteilung über die Lagerreihen ein. Diese Lastverteilung ist spezifisch für einen Anwendungsfall und hängt ab von der fallspezifischen Lastsituation und der Wälzkörpersteifigkeit.
Ein Faktor, der die Lastsituation auch beeinflusst, ist die Art der Verzahnung des Planeten rades, z.B. eine Schrägverzahnung, da der entsprechende Eingriff des Planetenrades mit dem Hohlrad zu einer charakteristischen Kraftverteilung auf das Planetenrad führt. In der Regel ist aber während der Dau- er des jeweiligen Anwendungsfalls die Lastsituation, d.h. die zwischen Lagerbolzen und Planetenrad zu übertragende Kraft, konstant.
Die Steifigkeit eines Körpers beschreibt den Zusammenhang zwischen der Kraft, die auf diesen einwirkt und seiner daraus resultierenden elastischen Verformung. Je größer die Steifigkeit eines Körpers ist, desto geringer wird er sich bei einer bestimmten Krafteinwirkung verformen. Die Wälzkörpersteifigkeit hängt von der Geometrie der Wälzkörper - bei zylindrischen Wälzkörpern praktisch nur von der Länge - sowie dem Material des Wälzkörpers ab.
Um bei einem gegebenen Anwendungsfall eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen, muss somit die Wälzkörpersteifigkeit der Wälzkörper bestimmter Lagerreihen variiert werden. Eine gleichmäßige Lastverteilung bedeutet hierbei eine Lastverteilung wie sie z.B. bei einer in axialer Sicht symmetrischen Lastsituation und Lagerreihen mit Wälzkörpern gleicher Steifigkeit in der Praxis eintreten würde. Das heißt, die in der Praxis stets vorhandenen geringen Schwankungen der Lastverteilung werden nicht berücksichtigt.
Dieses ausnützend erreicht die Erfindung eine gleichmäßige Lastverteilung durch gezielte Änderung der Wälzkörpersteifigkeiten insbesondere dadurch, dass gezielt unterschiedlich lange Wälzkörper eingesetzt werden. Gegenüber Durchmesseränderungen hat dies den Vorteil, dass die erforderlichen Unterschiede der Wälzkörperlängen in der Regel in der Größenordnung von Während des Betriebs der Lageranordnung stellt sich eine bestimmte Lastverteilung über die Lagerreihen ein. Diese Lastverteilung ist spezifisch für einen Anwendungsfall und hängt ab von der fallspezifischen Lastsituation und der Wälzkörpersteifigkeit.
Ein Faktor, der die Lastsituation auch beeinflusst, ist die Art der Verzahnung des Planeten rades, z.B. eine Schrägverzahnung, da der entsprechende Eingriff des Planetenrades mit dem Hohlrad zu einer charakteristischen Kraftverteilung auf das Planetenrad führt. In der Regel ist aber während der Dau- er des jeweiligen Anwendungsfalls die Lastsituation, d.h. die zwischen Lagerbolzen und Planetenrad zu übertragende Kraft, konstant.
Die Steifigkeit eines Körpers beschreibt den Zusammenhang zwischen der Kraft, die auf diesen einwirkt und seiner daraus resultierenden elastischen Verformung. Je größer die Steifigkeit eines Körpers ist, desto geringer wird er sich bei einer bestimmten Krafteinwirkung verformen. Die Wälzkörpersteifigkeit hängt von der Geometrie der Wälzkörper - bei zylindrischen Wälzkörpern praktisch nur von der Länge - sowie dem Material des Wälzkörpers ab.
Um bei einem gegebenen Anwendungsfall eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen, muss somit die Wälzkörpersteifigkeit der Wälzkörper bestimmter Lagerreihen variiert werden. Eine gleichmäßige Lastverteilung bedeutet hierbei eine Lastverteilung wie sie z.B. bei einer in axialer Sicht symmetrischen Lastsituation und Lagerreihen mit Wälzkörpern gleicher Steifigkeit in der Praxis eintreten würde. Das heißt, die in der Praxis stets vorhandenen geringen Schwankungen der Lastverteilung werden nicht berücksichtigt.
Dieses ausnützend erreicht die Erfindung eine gleichmäßige Lastverteilung durch gezielte Änderung der Wälzkörpersteifigkeiten insbesondere dadurch, dass gezielt unterschiedlich lange Wälzkörper eingesetzt werden. Gegenüber Durchmesseränderungen hat dies den Vorteil, dass die erforderlichen Unterschiede der Wälzkörperlängen in der Regel in der Größenordnung von einigen Millimetern liegen. Zylindrische Wälzkörper gleichen Durchmessers mit unterschiedlichen Wälzkörperlängen in dieser Größenordnung sind in der Regel als so genannte Standardlängen verfügbar, so dass kein zusätzlicher Fertigungsaufwand entsteht. Andererseits ist auch die Montage ohne Zu- satzaufwand möglich, da die unterschiedlichen Wälzkörperlängen mit dem bloßen Auge erkannt werden können.
Werden dabei Wälzkörper mit geringerer Wälzkörpersteifigkeit in die Lagerreihen eingesetzt, die aufgrund der gegebenen Lastsituation am stärksten belastet werden, so werden diese Wälzkörper dieser Lagerreihen nun aufgrund ihrer geringeren Steifigkeit stärker komprimiert als die steiferen Wälzkörper der übrigen Lagerreihen. Dies wiederum führt dazu, dass die steiferen Wälzkörper der übrigen Lagerreihen stärker belastet werden. Auf diese Weise können die Wälzkörpersteifigkeiten der Wälzkörper sämtlicher Lagerrei- hen derart festgelegt werden, dass sich eine gleichmäßige Lastverteilung ergibt.
Die optimale Verteilung der Wälzkörpersteifigkeiten für einen bestimmten Anwendungsfall kann durch Berechnungen, Simulationen oder Experimente festgelegt werden.
Hierbei zeigte sich, dass zumindest eine der beiden axial weiter außen liegenden Lagerreihen in vielen Anwendungsfällen stärker belastet ist, als die übrigen Lagerreihen. Um in diesem Ausgangsfall dennoch eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen, weist erfindungsgemäß daher diese entsprechende axial weiter außen liegenden Lagerreihe Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen auf.
Erfindungsgemäß kann somit die erwünschte Optimierung der Lastverteilung über alle Lagerreihen auf einfache und kostengünstige Weise erreicht werden. Somit kann eine Überdimensionierung der Lageranordnung vermieden werden und die axiale Ausdehnung der Anordnung minimiert werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann bei mehreren einreihigen Lagern sowie bei einem oder mehreren mehrreihigen Lagern eingesetzt werden. Vorteilhaft beim Einsatz von mehreren einreihigen Lagern ist, dass Standardlager eingesetzt werden können, wodurch ein einfacher und kostengünstiger Aufbau möglich ist. Vorteilhaft bei mehrreihigen Lagern ist der geringe axiale Bauraum. Bevorzugte Ausführungen sehen mehrreihige Lager mit drei, vier oder fünf Lagerreihen vor. Es ist auch möglich eine Direktlagerung am Planetenrad mit oder ohne Innenring vorzusehen, um die Lageranordnung in radialer Richtung noch kompakter zu gestalten. Grundsätzlich können entweder voll- rollige oder käfiggeführte Lagerreihen eingesetzt werden. Dabei können innerhalb einer Lageranordnung sowohl vollrollige als auch käfiggeführte Lagerreihen eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen beide axial weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen auf. Aus praktischen Erfahrungen, Versuchen und technischen Berechnungen zeigte sich, dass die jeweils in axialer Richtung äußersten Lagereihen in vielen Anwendungsfällen stärker belastet sind, als die in axialer Richtung dazwischen liegenden Lagerreihen. Dies kann bei bestimmten Anwendungen aus einer Schiefstellung der Welle oder bei einer Schrägverzahnung des Planetenrades aus der sich daraus ergebenden Kraftverteilung resultieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verteilung der Wälzkörperlängen auf die Wälzkörper der Lagerreihen in axialer Sicht symmetrisch. In vielen Anwendungsfällen stellt sich eine bezüglich des axialen Mittelpunkts der Anordnung in axialer Richtung symmetrische, wenn auch über alle Lagerreihen nicht gleichmäßige, Lastverteilung ein. In diesen Fällen kann durch eine in axialer Sicht symmetrische Anordnung der .Wälzkörperlängen eine gleichmäßige Lastverteilung erreicht werden. 8
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Wälzkörperlänge der Wälzkörper von derjenigen axial weiter außen liegenden Lagerreihe, deren Wälzkörper kleinere Wälzkörperlängen aufweist, zu der anderen axial weiter außen liegenden Lagerreihe stetig zu.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von maximaler zu minimaler Wälzkörperlänge im Bereich von 1 ,1 bis 3,0. Die minimale Wälzkörperlänge bezeichnet die Wälzkörperlänge der Wälzkörper derjenigen Lagerreihe, deren Wert am kleinsten ist. Die maximale Wälzkörperlänge bezeichnet die Wälzkörperlänge der Wälzkörper derjenigen Lagerreihe, deren Wert am größten ist. Bei einem Wert dieses Verhältnisses unter 1 ,1 kommt die erfindungsgemäße Optimierung der Lastverteilung nicht spürbar zum tragen. Ein Wert dieses Verhältnisses größer als 3,0 ist in der Praxis kaum erforderlich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von maximaler zu minimaler Wälzkörperlänge im Bereich von 1 ,3 bis 2,0. Bei den meisten Anwendungen kann durch ein derartiges Verhältnis die Lastverteilung am wirkungsvollsten optimiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Wälzkörper mindes- tens einer Lagerreihe eine Profilierung auf. Die Profilierung ist dabei innerhalb der mindestens einen Lagerreihe für alle Wälzkörper gleich. Unter Profilierung wird hierbei verstanden, dass die Mantellinien der zylindrischen Wälzkörper, also die auf der Mantelfläche der zylindrischen Wälzkörper längs zu seiner Rotationsachse verlaufenden Linien, nicht geradlinig sind. Durch die Profilierung kann die Flächenpressung besser über die Laufbahn verteilt werden, insbesondere bei exzentrischer Belastung der Wälzkörper, so dass eine höhere Lebensdauer der Lageranordnung erreicht werden kann. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die Profilierung zylindrischballig, kreisballig oder logarithmisch. Derartige Profilierungen sind bei der Wälzkör- perherstellung bereits bekannt und beschreiben in welcher Form die Rücknahme des Durchmessers der Wälzkörper in axialer Richtung der Wälzkörper jeweils von der Mitte zu den Stirnseiten der Wälzkörper hin erfolgt. Bei einer zylindrischballigen Profilierung weist der Wälzkörper im wesentlichen eine zylindrische Form auf, wobei am Übergang zwischen Mantelfläche und Stirnseiten entsprechende Radien vorhanden sind. Bei einer kreisballigen Profilierung weisen die Mantellinien der Wälzkörper eine konstante Krüm- mung auf. Bei einer logarithmischen Profilierung folgen die Mantellinien jeweils von ihrem Mittelpunkt zu den beiden Stirnseiten einem logarithmischen Profil. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass nur eine, dass mehrere oder dass alle Lagerreihen profilierte Wälzkörper aufweisen. Wenn mehrere Lagerreihen profilierte Wälzkörper aufweisen, kann eine gleiche oder eine un- terschiedliche Profilierung der Wälzkörper der Lagerreihen gewählt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lageranordnung sowohl mindestens eine käfiggeführte Lagerreihe als auch mindestens eine vollrollige Lagerreihe. Auf diese Weise kann die Steifigkeit der Lageranord- nung selbst erhöht werden. Welche der Lagerreihen käfiggeführt und welche vollrollig ausgeführt wird kann dabei z.B. durch Versuche oder Simulationen bestimmt werden. Möglich ist insbesondere auch eine Kombination mit unterschiedlichen Profilierungen der Wälzkörper der Lagereihen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Planetenrad eine Schrägverzahnung auf. Erfindungsgemäß ist dabei von Vorteil, dass insbesondere die aus der Schrägverzahnung entstehenden Kräfte aus der Verkippung des Planetenrades gegenüber dem Hohlrad über eine optimal gewählte Verteilung der Wälzkörpersteifigkeiten auf die Lagerreihen gleichmäßig verteilt werden können. Eine Schrägverzahnung des Planetenrades führt gewöhnlich zu einer höheren Belastung der axial weiter außen liegenden Lagerreihen. Bei den meisten Anwendungsfällen ist daher bei dem Einsatz einer Schrägverzahnung die Verteilung der Wälzkörperlängen derart vorzunehmen, dass beide weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen aufweisen. 10
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anordnung in einer Windkraftanlage eingesetzt. Die Vorteile, die durch eine einfache und kostengünstig zu erreichende gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden, sind insbesondere bei großen Lageranordnungen wie z.B. Lageranordnungen für Windkraftanlagen von Bedeutung. Ein frühzeitiger Ausfall einer Lagerreihe wäre aufgrund der relativ schlechten Zugangsmöglichkeiten und relativ hohen Reparatur- und Ausfallkosten besonders nachteilig. Ebenso wäre aufgrund der Größe der Lageranordnung eine Überdimensionierung weniger stark belasteter Lagerreihen wegen der damit verbundenen Kosten sehr nachteilig.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Figuren. Hierbei zeigt:
Fig. 1 : eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit vier Lagerreihen,
Fig. 2: eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen,
Fig. 3: eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen ohne Innenring,
Fig. 4: eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen umfassend Innen- und Außenring und
Fig. 5: eine Anordnung bestehend aus zwei mehrreihigen Lagern mit jeweils zwei Lagerreihen. 11
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit vier Lagerreihen. Dargestellt ist als Schnittdarstellung die Anordnung zur Lagerung eines Planetenrades 1 auf einem entsprechenden Lagerbolzen 2. Ein Innenring 3 ist vorgesehen, der Borde 4 für eine axiale Führung der Wälzkörper 5 aufweist. Die gezeigte Ausführungsform weist keinen Außenring auf, stattdessen laufen die Wälzkörper direkt auf der Bohrungsoberfläche 6 des Planetenrades 1 ab.
Die Wälzkörper der vier Lagerreihen weisen zwei unterschiedliche Wälzkörperlängen, Ii und b, auf, deren Verteilung in axialer Sicht symmetrisch ist. Im vorliegenden Fall weisen beide in axialer Richtung des Lagerbolzens außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit einer kleineren Wälzkörperlänge auf, d.h. I1.< I2. Dies kann z.B. aus dem Einsatz einer Schrägverzahnung 7 des Planetenrades resultieren, um trotz der sich daraus ergebenden Kraftverteilung eine gleichmäßige Lastverteilung über alle Lagerreihen zu erzielen.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem der Fig. 1 , so dass hierauf verwiesen werden kann. Die Verteilung der Wälzkörperlängen zielt ebenso wie die in Fig. 1 gezeigte Verteilung auf einen Anwendungsfall ab, bei dem die jeweils in axialer Richtung äußersten Lagereihen stärker belastet sind. Das heißt für die Wälzkörperlängen gilt I1.< I2.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen ohne Innenring. Hierbei wurde eine Verteilung der Wälzkörperlängen gewählt, die von einer der beiden in axialer Richtung des Lagerbolzens äußersten Lagerreihe zu der anderen in axialer Richtung des Lager- bolzens äußersten Lagerreihe stetig zunimmt. Insbesondere gilt I1.< I2.< I3. Außerdem weist diese Anordnung keinen Innenring auf, d.h. die Wälzkörper rollen direkt auf dem Lagerbolzen 2 ab. Eine solche Anordnung weist den 12
Vorteil einer geringeren radialen Bauhöhe auf. Nachteilig ist jedoch, dass bei Oberflächenschäden des Lagerbolzens 2 dieser komplett ausgetauscht werden muss. Die axiale Führung der Wälzkörper 5 erfolgt durch nicht dargestellte Käfige.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem mehrreihigen Lager mit drei Lagerreihen umfassend Innen- und Außenring. Hierbei rollen die Wälzkörper auf dem Innenring 4 und dem Außenring 12 ab. Diese Anordnung ist in axialer Sicht nicht symmetrisch, wobei dennoch beide weiter außen He- genden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen aufweisen. In der konkreten Anordnung gilt I2.> h-> I3. Denkbar ist eine solche Anordnung für Fälle in denen die jeweils äußersten Lagerreihen zwar stärker jedoch im Vergleich zueinander nicht gleichmäßig stark belastet werden.
Fig. 5. zeigt eine Anordnung bestehend aus zwei mehrreihigen Lagern mit jeweils zwei Lagerreihen. Das linke Lager mit Innenring 8 weist zwei Lagerreihen auf, deren Wälzkörper 10 geringere Wälzkörperlängen besitzen als die Wälzkörper 11 der beiden Lagerreihen des rechten Lagers mit Innenring 9 (h.< I2). Vorteilhaft ist hierbei, dass in der Lageranordnung Lagerreihen mit Wälzkörpern unterschiedlicher Wälzkörperlängen zum Einsatz kommen ohne dass hierfür spezielle Innenringe gefertigt werden müssen. Vielmehr können zwei herkömmliche, mehrreihige Lager verwendet werden. Es ist aber ebenso möglich, dass die beiden Lager jeweils Lagerreihen mit Wälzkörpern unterschiedlicher Wälzkörperlänge aufweisen. 13
Bezugszeichenliste
1 Planeten rad
2 Lagerbolzen 3 Innenring
4 Bord
5 Wälzkörper
6 Bohrungsoberfläche
7 Schrägverzahnung 8 Innenring
9 Innenring
10 Wälzkörper
11 Wälzkörper
12 Außenring

Claims

14Patentansprüche
1. Anordnung zur Lagerung eines Planetenrades (1) eines Planetengetriebes auf einem Lagerbolzen (2), umfassend mindestens drei axial nebeneinander angeordnete Lagerreihen mit jeweils zylindrischen und inner- halb einer Lagerreihe gleich langen Wälzkörpern (5, 10, 11), wobei die
Lagerreihen im Vergleich zueinander Wälzkörper (5, 10, 11) mit mindestens zwei unterschiedlichen Wälzkörperlängen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden axial weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen auf- weist.
2. Anordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beide axial weiter außen liegenden Lagerreihen Wälzkörper mit kleineren Wälzkörperlängen aufweisen.
3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Wälzkörperlängen auf die Wälzkörper der Lagerreihen in axialer Sicht symmetrisch ist. 15
4. Anordnung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperlänge der Wälzkörper von derjenigen axial weiter außen liegenden Lagerreihe, deren Wälzkörper kleinere Wälzkörperlängen aufweist, zu der anderen axial weiter außen liegenden Lagerreihe stetig zu- nimmt.
5. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von maximaler zu minimaler Wälzkörperlänge im Bereich von 1 ,1 bis 3,0 liegt.
6. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von maximaler zu minimaler Wälzkörperlänge im Bereich von 1 ,3 bis 2,0 liegt.
7. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5, 10, 11) mindestens einer Lagerreihe eine Profilierung aufweisen.
8. Anordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung zylindrischballig, kreisballig oder logarithmisch ist.
9. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung sowohl mindestens eine käfiggeführte Lagerreihe als auch mindestens eine vollrollige Lagerreihe umfasst.
10. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (1) eine Schrägverzahnung (7) aufweist.
11. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anordnung in einer Windkraftanlage eingesetzt wird.
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