WO2023246986A1 - Lageranordnung, zweireihiges schrägrollenlager, windkraftanlage, verfahren zur herstellung eines schrägrollenlagers und kit-of-parts - Google Patents

Lageranordnung, zweireihiges schrägrollenlager, windkraftanlage, verfahren zur herstellung eines schrägrollenlagers und kit-of-parts Download PDF

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bearing
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rolling bodies
roller bearing
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Andreas Bierlein
Christoph König
Marino FULL
Matthias Kohlhepp
Benedikt Neugebauer
Andreas Lindner
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the present invention relates to a bearing arrangement comprising a shaft rotatably supported by a first tapered roller bearing and a second tapered roller bearing.
  • the invention further relates to a double-row tapered roller bearing, a wind turbine, a method for producing a tapered roller bearing and a kit of parts.
  • tapered roller bearings which essentially consist of an inner bearing ring with an inner raceway arranged on its outer surface at an angle to the bearing rotation axis and this raceway at its smallest diameter delimiting board, from an outer bearing ring with an outer raceway, which is also arranged obliquely to the bearing rotation axis on its inner surface, and a board delimiting this raceway at its largest diameter, as well as from a large number of roller rolling bodies arranged between the bearing rings and rolling on their raceways, which pass through in the circumferential direction be kept at equal distances from one another in a bearing cage.
  • the outer lateral surface of the inner bearing ring and the inner lateral surface of the outer bearing ring are designed to be coaxially cylindrical outside the raceways according to DE 102016 214 353 A1 or to run obliquely in opposite directions to the bearing rotation axis according to DE 102016 214 355 A1 and the raceways of both bearing rings are each conical in these lateral surfaces incorporated, so that the resulting rims that delimit the raceways on one side are each formed in one piece with the bearing rings.
  • Bearings that have an outer ring with a diameter of at least one meter.
  • Other criteria and in particular other diameter values can also be used to define large bearings. What is important is that these are bearings that are significantly larger than those that are usually used in everyday applications, such as in cars, and have an outer ring diameter of a few centimeters.
  • a generic large bearing suitable for use in wind turbines is known from DE 102009014923 A1.
  • This large bearing in the form of a double-row tapered roller bearing is essentially formed by two inner rings, an outer ring and tapered rolling elements arranged in two rows.
  • the two inner rings each have a tapered raceway.
  • At each large-diameter end of each conical raceway of each of the two inner rings there is a flange which has a larger diameter D than the large-diameter end of the respective raceway and which has an axial length L.
  • Both inner rings are arranged axially next to one another in such a way that the respective rims limit the raceways axially outwards.
  • tapered roller bearings usually have to be designed with solid rims, which leads to increased friction and risk of wear in the rim contact.
  • spherical roller bearings to support the rotor shafts of wind turbines, which are arranged at an axial distance from one another in a housing structure connected to the frame of a nacelle.
  • Each of these spherical roller bearings has an inner ring, an outer ring and rolling elements, which are arranged in two rows of rolling elements between the inner and outer rings and, when the spherical roller bearing is in operation, roll on raceways provided by the inner ring and the outer ring.
  • These spherical roller bearings are designed symmetrically, which means that the rolling elements of the two rows of rolling elements each have the same length and an identical pressure angle.
  • the bearing just described which includes two symmetrical spherical roller bearings, reaches its limits because the large play in such systems and the relatively small pressure angles lead to relatively large axial displacements in the drive train.
  • WO 2014/031054 proposes to use two single-row barrel bearings instead of the two double-row spherical roller bearings and to set the barrel-shaped rolling elements steeply or to provide them with a high pressure angle. Even if the use of two spherical roller bearings has positive effects in terms of axial loads, this type of storage can handle the higher output in systems with over 3 megawatts The increasing number of radial loads occurring in wind turbines can no longer be properly controlled.
  • a bearing arrangement comprising a shaft rotatably supported by a first tapered roller bearing and a second tapered roller bearing, wherein the first tapered roller bearing has a first inner ring connected to the shaft in a rotationally fixed manner and a first outer ring, between which first cylindrical roller rolling bodies are accommodated at a first pressure angle are and roll on a first inner ring raceway of the first inner ring and a first outer ring raceway of the first outer ring, and the second tapered roller bearing has a second inner ring connected to the shaft in a rotationally fixed manner and a second outer ring, between which second cylindrical roller rolling bodies are accommodated at a second pressure angle, and on a second inner ring raceway of the second inner ring and a second outer ring raceway of the second outer ring and wherein the first tapered roller bearing and the second tapered roller bearing are axially spaced apart from one another, the first pressure angle being between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30 ° is selected
  • Angular roller bearings can be used in particular to enable rotational movements with the lowest possible friction losses.
  • Angular roller bearings can be used in particular for fixing and/or supporting axles and shafts, whereby, depending on the design, they absorb radial and/or axial forces and at the same time enable the rotation of the shaft or the components mounted on an axle.
  • rolling bodies are arranged between an inner ring and an outer ring of the tapered roller bearing.
  • rolling friction occurs within the rolling bearing between these three main components, the inner ring, the outer ring and the rolling elements. Since the rolling elements in the inner and outer rings can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such tapered roller bearings is relatively low.
  • An inclined roller bearing can be designed with one or more rows.
  • the inner ring can in particular connect the shaft receiving the tapered roller bearing with the tapered roller bearing or the rolling elements.
  • the shaft can be connected to the side of the lateral surface of the inner ring facing the shaft, with the rolling elements of the tapered roller bearing rolling on the inner ring raceway opposite this lateral surface.
  • the inner ring can be formed from a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
  • the outer ring can in particular connect the bearing accommodating the tapered roller bearing with the tapered roller bearing or the rolling elements.
  • the bearing can be connected to the side of the lateral surface of the outer ring facing the bearing, with the outer ring raceway opposite this lateral surface rolling the rolling elements of the tapered roller bearing.
  • the outer ring can be made of a metallic and/or ceramic Material can be formed. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
  • the rolling elements of an angular roller bearing have the shape of a roller. They roll on the raceways of the tapered roller bearing and have the task of transferring the radial and axial forces acting on the tapered roller bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa. Roller-shaped rolling elements are also referred to as roller rolling elements. According to the invention, the roller rolling bodies are configured as cylindrical rollers. In principle, it would also be conceivable for the roller rolling bodies to be designed as needle rollers.
  • Cylindrical roller rolling bodies can be guided in a cage or through rolling body spacers and spaced apart from one another.
  • a cageless tapered roller bearing which is also referred to as a full complement tapered roller bearing. With full complement angular roller bearings, adjacent cylindrical roller rolling elements can contact each other.
  • the cylindrical roller rolling bodies can roll within the tapered roller bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring.
  • the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional material layer.
  • the inner ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the cylindrical roller rolling bodies on the inner ring raceway.
  • a flat shape of the inner ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the cylindrical roller rolling bodies on the inner ring raceway.
  • the cylindrical roller rolling bodies can roll within the tapered roller bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring.
  • the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding one Surface treatment process and/or by applying a corresponding additional layer of material.
  • the outer ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the cylindrical roller rolling bodies on the outer ring raceway.
  • a flat shape of the outer ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the cylindrical roller rolling bodies on the outer ring raceway.
  • a tapered roller bearing according to the invention may have a seal to prevent leakage of lubricant from the tapered roller bearing or entry of dirt or moisture into the tapered roller bearing.
  • the seals used can be provided with one or more sealing lips, which can rest on a component of the tapered roller bearing. These are designed in such a way that, on the one hand, they seal the bearing over its entire service life, and on the other hand, the friction caused by the seal is not too high.
  • the inner ring can have an inner ring recess.
  • a seal can be arranged in an inner ring recess.
  • the inner ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the inner ring.
  • the outer ring can have an outer ring recess.
  • a seal can be arranged in an outer ring recess.
  • the outer ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the outer ring.
  • the ratio of the pitch circle diameter Tki to the rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies Tki/Dwi is between 15-80, preferably 20-40. This makes it possible, in particular, to realize an optimal design of the bearing arrangement for dynamic and static loads and to realize the resulting good scalability of the bearing arrangement.
  • the ratio of the pitch circle diameter Tk2 to the rolling body diameter Dw2 of the second cylindrical roller rolling bodies Tk2/Dw2 is between 15-80, preferably 20-40. This can also ensure that an optimal design of the bearing arrangement for dynamic and static loads can be supported, as well as the resulting good scalability of the bearing arrangement.
  • the first inner ring and/or the second inner ring have/have a first inner ring edge.
  • the advantage of this configuration is that a first inner ring rim allows the bearing to be easily mounted and/or to hold the rollers in the area of load-free zones in the area of the raceway.
  • first outer ring and/or second outer ring have/have a first outer ring rim, which can also contribute to simplified assembly.
  • first inner ring and/or the second inner ring have/have a second inner ring edge. This measure can also simplify the assembly of the bearing.
  • the first inner ring rim and/or the second inner ring rim is formed in one piece, in particular monolithically, with the first inner ring or the second inner ring.
  • the advantageous effect of this configuration is that, on the one hand, it is cheap in terms of production technology is because the board can be formed in one production step during the machining of the inner ring. Furthermore, this can eliminate the assembly effort for a separate board.
  • first inner ring rim and/or the second inner ring rim are each designed as a separate component and are connected to the first inner ring or the second inner ring.
  • a separate board also offers assembly advantages.
  • a separately manufactured board can also have a comparatively simple manufacturing geometry, which means that it can then be produced cost-effectively.
  • the invention can also be further developed in such a way that the first inner ring has a layer applied by an additive manufacturing process at least in the area of the first inner ring raceway, and / or the second inner ring has a layer applied by an additive manufacturing process at least in the area of the second inner ring raceway.
  • the advantage of this design is that it can increase the longevity of the bearing. Furthermore, the layer can help to reduce the frictional resistance in the bearing, which leads to reduced energy consumption and reduced CO2 consumption of the bearing.
  • An additive or generative method can in particular be understood as a process in which a component is built layer by layer by depositing or building up material on the basis of digital 3D construction data. Examples of such processes include 3D printing, which is often also understood as laser sintering or laser melting.
  • An additive manufacturing process differs significantly from conventional, abrasive manufacturing methods. Instead of, for example, milling a workpiece out of a solid block, as is known with abrasive processes, the components in additive manufacturing processes are made of materials layer by layer or raw materials, which are present as starting material as, in particular, fine powder. Such processes are used, for example, in so-called rapid prototyping or in series production.
  • a laser such as a CO2 laser, an Nd:YAG laser or a fiber laser, or an electron beam source is usually used for processing, such as melting the raw material, which is in particular powdery form.
  • An additive manufacturing process is often also referred to as a generative manufacturing process or a three-dimensional printing process (3D printing).
  • the additive manufacturing process enables quick and cost-effective production of the layer and/or the inner ring, whereby the production can be carried out in particular on the basis of computer-internal data models from shapeless or shape-neutral starting material using chemical and/or physical processes.
  • an additive manufacturing process makes it possible to combine a high-performance material with the formation of an unusual spatial shape for the inner ring.
  • first tapered roller bearing has a two-row arrangement of first cylindrical roller rolling bodies and/or the second tapered roller bearing has a two-row arrangement of second cylindrical roller rolling bodies.
  • first tapered roller bearing has a two-row arrangement of first cylindrical roller rolling bodies and/or the second tapered roller bearing has a two-row arrangement of second cylindrical roller rolling bodies.
  • the object of the invention can also be achieved by a double-row angular roller bearing with an inner ring and an outer ring, between which first cylindrical roller rolling bodies are accommodated at a first pressure angle and roll on a first inner ring raceway of the inner ring and a first outer ring raceway of the outer ring, and between them second cylindrical roller rolling bodies positioned at a second pressure angle are accommodated and roll on a second inner ring raceway of the inner ring and a second outer ring raceway of the outer ring, the first pressure angle being between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably is selected between 15-30° and the second pressure angle is selected between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30°.
  • the advantage of this configuration is that a bearing arrangement with a compact support distance can be provided with the highest possible load capacities.
  • the object of the invention can also be achieved by a wind turbine comprising a nacelle with a drive train, the drive train having a shaft, characterized in that the shaft is mounted by means of a bearing arrangement according to one of claims 1 -9, the wind turbine thereby having a particularly can have a compact structure.
  • the object of the invention can also be achieved by a method for producing an inclined roller bearing, comprising a first inner ring with a first inner ring raceway and a first inner ring rim on the small diameter of the inner ring and a first outer ring with a first outer ring raceway and a plurality of first cylindrical roller rolling bodies, wherein the inner ring and the outer ring are designed such that the first cylindrical roller rolling bodies are set at a first pressure angle, the first pressure angle being selected between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30°, and that Ratio of the pitch circle diameter Tki to the rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies Tki/Dwi is between 20-80, comprising the following steps: a) inserting the first cylindrical roller rolling bodies into the first inner ring, so that the first cylindrical roller rolling bodies rest on the first inner ring edge, b) pushing on the first outer ring on the first inner ring equipped with the first cylindrical roller rolling bodies.
  • kit-of-parts for producing an inclined roller bearing comprising:
  • first cylindrical roller rolling bodies • a plurality of first cylindrical roller rolling bodies, o wherein the inner ring and the outer ring are designed such that the first cylindrical roller rolling bodies are set at a first pressure angle, the first pressure angle being between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15 -30 ° is selected, and the ratio of the pitch circle diameter Tki to the rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies Tki / Dwi is between 20-80, comprising the following steps:
  • the kit-of-parts can be, for example, a packaging unit. Furthermore, it is possible to design the kit-of-parts as a compilation of separate storage containers for storing the individual components or the respective component groups of the kit-of-parts.
  • Figure 2 shows an inclined roller bearing in a second embodiment in a schematic axial sectional view
  • 3 shows an inclined roller bearing in a third embodiment in a schematic axial sectional representation
  • FIG. 6 shows an inclined roller bearing in a sixth embodiment in a schematic axial sectional representation
  • FIG. 7 shows an inclined roller bearing in a seventh embodiment in a schematic axial sectional representation
  • Figure 8 shows a double-row angular roller bearing in a schematic axial sectional view
  • Figure 10 shows a kit of parts in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a bearing arrangement 1 comprising a shaft 7 rotatably supported by a first tapered roller bearing 2 and a second tapered roller bearing 3, the first tapered roller bearing 2 and the second tapered roller bearing 3 being axially spaced from one another.
  • the first angular roller bearing 2 has a first inner ring 4 connected in a rotationally fixed manner to the shaft 7 and a first outer ring 5, between which first cylindrical roller rolling bodies 6 are accommodated at a first pressure angle 8 and which are located on a first inner ring raceway 11 of the first inner ring 4 and a first outer ring raceway 12 of the first outer ring 5.
  • the second tapered roller bearing 3 similarly has a second inner ring 14 which is rotatably connected to the shaft 7 and a second outer ring 15, between which second cylindrical roller rolling bodies 16 are accommodated at a second pressure angle 18, which are located on a second inner ring raceway 21 of the second inner ring 14 and a second Roll the outer ring raceway 22 of the second outer ring 15.
  • the first pressure angle 8 is chosen between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30° and the second pressure angle 18 is also between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15 -30°.
  • the ratio of the pitch circle diameter Tki to the rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies 6 is Tki/Dwi between 20-80.
  • the ratio of the pitch circle diameter Tk2 to the rolling body diameter Dw2 of the second cylindrical roller rolling bodies 6 is Tk2/Dw2 between 20-80.
  • first inner ring 4 and/or the second inner ring 14 have/have a first inner ring rim 9.
  • first inner ring 4 and/or the second inner ring 14 have/have a second inner ring rim 10.
  • the first inner ring rim 9 and/or the second inner ring rim 10 is formed in one piece, in particular monolithically, with the first inner ring 4 or the second inner ring 14.
  • Figures 4-6 show embodiments in which the first inner ring rim 9 and/or the second inner ring rim 10 are each designed as a separate component and are connected to the first inner ring 4 or the second inner ring 14.
  • first tapered roller bearing 2 has a two-row arrangement of first cylindrical roller rolling bodies 6 and/or the second tapered roller bearing 3 has a two-row arrangement of second cylindrical roller rolling bodies 16.
  • Figure 8 shows a two-row angular roller bearing 40 with an inner ring 4 and an outer ring 5, between which first cylindrical roller rolling bodies 6 are accommodated at a first pressure angle 8 and roll on a first inner ring raceway 11 of the inner ring 4 and a first outer ring raceway 12 of the outer ring 5. Furthermore, in a second pressure angle 18, second cylindrical roller rolling bodies 16 are accommodated between the inner ring 4 and the outer ring 5, which roll on a second inner ring raceway 21 of the inner ring 4 and a second outer ring raceway 22 of the outer ring 5.
  • the first pressure angle 8 is chosen between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30° and the second pressure angle 18 is between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15- 30° selected.
  • Figure 9 shows a wind turbine 20 comprising a nacelle 23 with a drive train 24, the drive train 24 having a shaft 7, the shaft 7 being mounted by means of a bearing arrangement 1, as is known from Figure 1 but not explicitly shown in Figure 9 is.
  • a tapered roller bearing 2,3 and a bearing arrangement 1, as shown in Figure 1 can be manufactured or assembled, for example, by the following method for producing a tapered roller bearing 2,3.
  • a first inner ring 4 with a first inner ring raceway 11 and a first inner ring rim 9 is first provided on the small diameter of the inner ring 4. Furthermore, a first outer ring 5 with a first outer ring raceway 12 is provided and a plurality of first cylindrical roller rolling bodies 6 are provided.
  • the inner ring 4 and the outer ring 5 are designed such that the first cylindrical roller rolling bodies 6 are set at a first pressure angle 8, whereby the first pressure angle 8 is chosen between 5-40°, preferably between 10-35°, most preferably between 15-30°, and the ratio of the pitch circle diameter Tki to Rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies is 6 Tki/Dwi between 20-80.
  • the first cylindrical roller rolling bodies 6 are then inserted into the first inner ring 4, so that the first cylindrical roller rolling bodies 6 rest against the first inner ring edge 9.
  • Figure 10 shows a kit-of-parts 30 for producing an inclined roller bearing 2,3 comprising
  • first cylindrical roller rolling bodies 6 • a plurality of first cylindrical roller rolling bodies 6, wherein the inner ring 4 and the outer ring 5 are designed such that the first cylindrical roller rolling bodies 6 are set at a first pressure angle 8, the first pressure angle 8 being between 5-40°, preferably between 10-35° , most preferably between 15-30 °, and the ratio of the pitch circle diameter Tki to the rolling body diameter Dwi of the first cylindrical roller rolling bodies 6 Tki / Dwi is between 20-80.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager (2) und ein zweites Schrägrollenlager (3) drehbar gelagerte Welle (7), wobei das erste Schrägrollenlager (2) einen ersten mit der Welle (7) drehfest verbundenen Innenring (4) und einen ersten Außenring (5) aufweist, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel (8) angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper (6) aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn (11) des ersten Innenrings (4) und einer ersten Außenringlaufbahn (12) des ersten Außenrings (5) wälzen, und das zweite Schrägrollenlager (3) einen zweiten mit der Welle (7) drehfest verbundenen Innenring (14) und einen zweiten Außenring (15) aufweist, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel (18) angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper (16) aufgenommen sind, und auf einer zweiten Innenringlaufbahn (21) des zweiten Innenrings (14) und einer zweiten Außenringlaufbahn (22) des zweiten Außenrings (15) wälzen und wobei das erste Schrägrollenlager (2) und das zweite Schrägrollenlager (3) axial voneinander beabstandet sind.

Description

Laqeranordnunq, zweireihiges Schräqrollenlaqer, Windkraftanlaqe, Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers und Kit-of-parts
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager und ein zweites Schrägrollenlager drehbar gelagerte Welle. Die Erfindung betrifft ferner ein zweireihiges Schrägrollenlager, eine Windkraftanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers und ein Kit-of-parts.
Aus den Druckschriften DE 10 2016 214 353 A1 und DE 10 2016 214 355 A1 sind zwei Ausführungsformen von Schrägrollenlagern bekannt, welche im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring mit einer an dessen äußerer Mantelfläche schräg zur Lagerrotationsachse angeordneten inneren Laufbahn und einen diese Laufbahn an ihrem kleinsten Durchmesser begrenzenden Bord, aus einem äußeren Lagerring mit einer an dessen innerer Mantelfläche ebenfalls schräg zur Lagerrotationsachse angeordneten äußeren Laufbahn und einem diese Laufbahn an ihrem größten Durchmesser begrenzenden Bord sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter und auf deren Laufbahnen abrollender Rollenwälzkörper bestehen, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Die äußere Mantelfläche des inneren Lagerrings und die innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings sind dabei außerhalb der Laufbahnen gemäß DE 102016 214 353 A1 koaxial zylindrisch oder gemäß DE 102016 214 355 A1 gegensinnig schräg zur Lagerrotationsachse verlaufend ausgebildet und die Laufbahnen beider Lagerringe sind jeweils kegelförmig in diese Mantelflächen eingearbeitet, so dass die dabei entstehenden und die Laufbahnen jeweils einseitig begrenzenden Borde dadurch jeweils einteilig mit den Lagerringen ausgebildet sind.
Die Montage dieser Schrägrollenlager erfolgt dann aufgrund der jeweils einteilig mit einem Bord ausgebildeten Lagerringe nach einem an sich als Montageverfahren für Rillenkugellager bekannten Exzentermontageverfahren, bei dem am Ende ein Lagerkäfig von einer der Stirnseiten der Rollenwälzkörper her in das Lager eingeführt wird. Dieser Lagerkäfig wird in beiden Fällen durch einen aus einem Käfigring und mehreren axial von diesem wegragenden Käfigstegen bestehenden Kammkäfig gebildet, der mit seinen Käfigstegen zwischen die zuvor gleichmäßig umfangsverteilten Rollenwälzkörper geschoben und mit an den Käfigstegen angeordneten Rastnasen an der Innenfläche eines der Borde verrstet wird.
Als Großlager werden im folgenden Lager bezeichnet, die einen Außenring mit einem Durchmesser von wenigstens einem Meter aufweisen. Es können auch andere Kriterien und insbesondere auch andere Durchmesser-Werte für die Definition von Großlagern herangezogen werden. Maßgebend ist, dass es sich um Lager handelt, die deutlich grösser sind als solche, die üblicherweise in Alltagsanwendungen, wie beispielsweise bei Pkws, eingesetzt werden und einen Außenringdurchmesser von einigen Zentimetern aufweisen.
Bei der Konstruktion eines Großlagers ist ein reines Hochskalieren der Lagergeometrie ausgehend von einem bekannten „kleinen“ Lager in der Regel nicht sinnvoll, da bei Großlagern häufig andere Kriterien, wie beispielsweise das Gewicht, der für die Herstellung erforderliche Materialeinsatz, der Montageaufwand, Reparaturmöglichkeiten, usw., in den Vordergrund treten. So ist beispielsweise aus der DE 10 2004 058 905 A1 ein Großlager mit einem Innenring und einem Außenring bekannt, die in Umfangsrichtung jeweils aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sind. Durch die Segmentierung wird beispielsweise erreicht, dass beim Auftreten eines Lagerschadens ein Austausch des Lagers ohne einen Ausbau der gelagerten Welle möglich ist.
Ein gattungsmäßiges, für den Einsatz in Windkraftanlagen geeignetes Großlager ist aus DE 102009014923 A1 bekannt. Dieses Großlager in der Form eines doppelreihigen Kegelrollenlagers wird im Wesentlichen von zwei Innenringen, einem Außenring und in zwei Reihen angeordneten, kegligen Wälzkörpern gebildet. Die beiden Innenringe weisen jeweils eine keglige Laufbahn auf. An jedem Großdurchmesserende einer jeden kegeligen Laufbahn eines jeden der beiden Innenringe schließt ein Bord an, der gegenüber dem Großdurchmesserende der jeweiligen Laufbahn einen größeren Durchmesser D hat und der eine axiale Länge L aufweist. Beide Innenringe sind axial so nebeneinander angeordnet, dass die jeweiligen Borde die Laufbahnen nach axial außen begrenzen. Da derartige Windturbinen zunehmend größer und zeitnah auch die 20MW-Klasse erreichen werden, stößt die heute regelmäßig verwendete „angestellte Lagerung“, wie oben beschrieben, mit zwei axial beabstandeten einreihigen Kegelrollenlagern an ihre Grenzen. Dies ist insbesondere durch die Kinematik derartiger Kegelrollenlager begründet, bei denen sich alle Laufbahnen sich in einem Punkt "schneiden", und daher mit wachsendem Lagerdurchmesser ein wachsender Rollendurchmesser erforderlich wird. Dies wiederum führt zu erhöhten Härtetiefen (SHD) und relativ geringeren dynamischen Tragzahlen bei derartigen Großlagern.
Ferner müssen Kegelrollenlager in der Regel aufgrund der unterschiedlichen Laufbahnwinkel mit massiven Borden ausgeführt werden, was zu erhöhter Reibung und Verschleiß-Risiko im Bord-Kontakt führt.
Es ist ferner auch bekannt, zur Lagerung von Rotorwellen von Windkraftanlagen zwei Pendelrollenlager zu verwenden, die in axialem Abstand zueinander in einer mit dem Rahmen einer Gondel verbundenen Gehäusestruktur angeordnet werden. Jedes dieser Pendelrollenlager hat einen Innenring, einen Außenring und Wälzkörper, die in zwei Rollkörperreihen zwischen Innen- und Außenring angeordnet sind und bei Betrieb des Pendelrollenlagers auf von dem Innenring und dem Außenring bereitgestellten Laufbahnen abrollen. Diese Pendelrollenlager sind symmetrisch ausgebildet, was bedeutet, dass die Wälzkörper der beiden Rollkörperreihen jeweils eine gleiche Länge und einen identischen Druckwinkel haben. Mit zunehmender Leistung von Windkraftanlagen stößt die soeben beschriebene, zwei symmetrische Pendelrollenlager umfassende Lagerung an ihre Grenzen, weil es wegen des bei solchen Anlagen großen Spiels und der relativ kleinen Druckwinkel zu relativ großen axialen Verlagerungen im Antriebsstrang kommt.
Aus diesem Grund wird von der WO 2014/031054 vorgeschlagen, anstatt der beiden zweireihigen Pendelrollenlager zwei einreihige Tonnenlager zu verwenden und die tonnenförmigen Wälzkörper steil anzustellen bzw. mit einem hohen Druckwinkel zu versehen. Auch wenn die Verwendung von zwei Tonnenrollenlagern positive Wirkungen in Bezug auf axiale Belastungen hat, können mit dieser Art der Lagerung die höheren, bei Anlagen über 3 Megawatt Leistung liegenden Windkraftanlagen immer mehr auftretenden Radiallasten nicht mehr vernünftig beherrscht werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Lageranordnung bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme beseitigt oder zumindest reduziert. Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung ein optimiertes zweireihiges Schrägrollenlager zu realisieren. Es ist ferner die Aufgabe eine verbesserte Windkraftanlage zu realisieren. Auch ist es eine Aufgabe der Erfindung ein optimiertes Verfahren zur Herstellung eines Schrägkugellagers bereitzustellen. Schließlich ist es auch die Aufgabe der Erfindung ein Kit-of-parts bereitzustellen, dass eine einfache Herstellung eines Schrägrollenlagers erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lageranordnung umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager und ein zweites Schrägrollenlager drehbar gelagerte Welle, wobei wobei das erste Schrägrollenlager einen ersten mit der Welle drehfest verbundenen Innenring und einen ersten Außenring aufweist, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn des ersten Innenrings und einer ersten Außenringlaufbahn des ersten Außenrings wälzen, und das zweite Schrägrollenlager einen zweiten mit der Welle drehfest verbundenen Innenring und einen zweiten Außenring aufweist, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper aufgenommen sind, und auf einer zweiten Innenringlaufbahn des zweiten Innenrings und einer zweiten Außenringlaufbahn des zweiten Außenrings wälzen und wobei das erste Schrägrollenlager und das zweite Schrägrollenlager axial voneinander beabstandet sind wobei der erste Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist und der zweite Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Lageranordnung mit einem kompakten Stützabstand bei möglichst hohen Traglasten bereitgestellt werden kann.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten
Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Schrägrollenlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Schrägrollenlager 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.
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Schrägrollenlagers abrollende 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 Schrägrollenlager relativ gering. Ein Schrägrollenlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
Der Innenring kann insbesondere die Schrägrollenlager aufnehmende Welle mit dem Schrägrollenlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Schrägrollenlager 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.
Der Außenring kann insbesondere die Schrägrollenlager aufnehmende Lagerung mit dem Schrägrollenlager 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 Schrägrollenlager 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.
Die Wälzkörper eines Schrägrollenlagers haben die Form einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Schrägrollenlagers ab und haben die Aufgabe, die auf das Schrägrollenlager wirkende radiale wie axiale Kräfte vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper bezeichnet. Erfindungsgemäß sind die Rollenwälzkörper als Zylinderrollen konfiguriert. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Rollenwälzkörper als, der Nadelrollen ausgebildet sind.
Zylinderrollenwälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Schrägrollenlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Schrägrollenlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Schrägrollenlagern können sich benachbarte Zylinderrollenwälzkörper kontaktieren.
Die Zylinderrollenwälzkörper können innerhalb des Schrägrollenlagers 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 Zylinderrollenwälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Zylinderrollenwälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
Die Zylinderrollenwälzkörper können innerhalb des Schrägrollenlagers 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.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Zylinderrollenwälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Zylinderrollenwälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
Ein erfindungsgemäßes Schrägrollenlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Schrägrollenlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Schrägrollenlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Schrägrollenlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.
Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Dichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet.
Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Dichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Es ist besonders bevorzugt, dass das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper Tki/Dwi zwischen 15-80, bevorzugt 20-40, beträgt. Hierdurch lässt sich insbesondere eine optimale Auslegung der Lageranordnung für dynamisch und statische Belastungen realisieren sowie eine daraus resultierende gute Skalierbarkeit der Lageranordnung realisieren.
Auch ist es zu bevorzugen, dass das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tk2 zum Wälzkörperdurchmesser Dw2 der zweiten Zylinderrollenwälzkörper Tk2/Dw2 zwischen 15-80, bevorzugt 20-40, beträgt. Auch hierdurch kann hierdurch erreicht werden, dass eine optimale Auslegung der Lageranordnung für dynamisch und statische Belastungen unterstützt werden kann, sowie eine daraus resultierende gute Skalierbarkeit der Lageranordnung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Innenring und/oder der zweite Innenring einen ersten Innenringbord aufweisen/aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, durch einen ersten Innenringbord eine einfache Montage des Lagers zu ermöglichen und/oder die Rollen im Bereich lastfreier Zonen im Bereich der Laufbahn zu halten.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass alternativ oder ergänzend der erste Außenring und/oder zweite Außenring einen ersten Außenringbord aufweisen/aufweist, was ebenfalls zu einer vereinfachten Montage beitragen kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der erste Innenring und/oder der zweite Innenring einen zweiten Innenringbord aufweisen/aufweist. Auch diese Maßnahme kann die Montage des Lagers vereinfachen.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Innenringbord und/oder der zweite Innenringbord einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Innenring oder dem zweiten Innenring ausgeformt ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass sie zum einen fertigungstechnisch günstig ist, da der Bord bei der spanenden Bearbeitung des Innenrings in einem Fertigungsschritt mitausgebildet werden kann. Ferner kann hierdurch der Montageaufwand für einen separaten Bord entfallen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der erste Innenringbord und/oder der zweite Innenringbord jeweils als ein separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Innenring oder dem zweiten Innenring verbunden ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass ein Lager optional oder nachträglich mit einem Bord ausgerüstet werden kann. Auch bietet ein separater Bord Montagevorteile. Ferner kann ein separat gefertigter Bord auch eine vergleichsweise einfache Fertigungsgeometrie aufweisen, wodurch dieser dann auch kostengünstig herstellbar ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der erste Innenring zumindest im Bereich der ersten Innenringlaufbahn eine durch ein additives Fertigungsverfahren aufgetragene Schicht aufweist, und/oder der zweite Innenring zumindest im Bereich der zweiten Innenringlaufbahn eine durch ein additives Fertigungsverfahren aufgetragene Schicht aufweist.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hiermit die Langlebigkeit des Lagers erhöht werden kann. Ferner kann die Schicht dazu beitragen den Reibungswiederstand in dem Lager zu reduzieren was zu einem reduzierten Energieaufwand und einem reduzierten CO2 Verbrauch des Lagers führt.
Unter einem additiven beziehungsweise generativen Verfahren kann dabei insbesondere ein Prozess verstanden werden, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern beziehungsweise Aufbauen von Material schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Beispiele für derartige Prozesse umfassen etwa den 3D-Druck, unter welchem oftmals auch Lasersintern beziehungsweise Laserschmelzen verstanden werden. Ein additives Fertigungsverfahren unterscheidet sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden. Anstatt, wie bei abtragenden Verfahren bekannt, zum Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block heraus zu fräsen, werden die Bauteile bei additiven Fertigungsverfahren insbesondere Schicht für Schicht aus Werkstoffen beziehungsweise Rohmaterialien aufgebaut, die als Ausgangsmaterial als insbesondere feines Pulver vorliegen. Anwendung finden derartige Verfahren etwa beim sogenannten Rapid Prototyping oder auch in der Serienproduktion.
Meist kommt zur Bearbeitung wie etwa zum Aufschmelzen des insbesondere pulver-förmigen Rohmaterials ein Laser, wie etwa ein CO2-Laser, ein Nd:YAG- Laser oder ein Faserlaser, oder auch eine Elektronenstrahlquelle zum Einsatz.
Ein additives Herstellverfahren wird häufig auch als generatives Fertigungsverfahren oder als ein dreidimensionales Druckverfahren (3D-Druck) bezeichnet. Das additive Herstellverfahren ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Fertigung der Schicht und/oder des Innenrings, wobei die Fertigung insbesondere auf der Basis von rechnerinternen Datenmodellen aus formlosem oder form neutralem Ausgangsmaterial mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse erfolgen kann. Durch ein additives Herstellverfahren ergibt sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit einen Hochleistungswerkstoff mit der Ausbildung einer außergewöhnlichen Raumform für den Innenring zu kombinieren.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das erste Schrägrollenlager eine zweireihige Anordnung von ersten Zylinderrollenwälzkörpern aufweist und/oder das zweite Schrägrollenlager eine zweireihige Anordnung von zweiten Zylinderrollenwälzkörpern aufweist. Hierdurch kann beispielsweise eine kompaktere Bauform und/oder eine erhöhte Tragfähigkeit der Lageranordnung realisiert werden.
Des Weiteren kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch ein zweireihiges Schrägrollenlager mit einem Innenring und einem Außenring, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn des Innenrings und einer ersten Außenringlaufbahn des Außenrings wälzen, und zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper aufgenommen sind, und auf einer zweiten Innenringlaufbahn des Innenrings und einer zweiten Außenringlaufbahn des Außenrings wälzen, wobei der erste Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist und der zweite Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch eine Lageranordnung mit einem kompakten Stützabstand bei möglichst hohen Traglasten bereitgestellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch eine Windkraftanlage umfassend eine Gondel mit einem Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang eine Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mittels einer Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 -9 gelagert ist, wobei die Windkraftanlage hierdurch einen besonders kompakten Aufbau aufweisen kann.
Ferner kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers, umfassend einen ersten Innenring mit einer ersten Innenringlaufbahn und einem ersten Innenringbord am dem kleinen Durchmesser des Innenrings und einen ersten Außenring mit einer ersten Außenringlaufbahn sowie einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper, wobei der Innenring und der Außenring so ausgebildet sind, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper in einem ersten Druckwinkel angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist, und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper Tki/Dwi zwischen 20-80 beträgt, umfassend die folgenden Schritte: a) Einsetzen der ersten Zylinderrollenwälzkörper in den ersten Innenring, so dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper an dem ersten Innenringbord anliegen, b) Aufschieben des ersten Außenrings auf den mit den ersten Zylinderrollenwälzkörpern bestückten ersten Innenring.
Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Schrägrollenlager auf besonders montagefreundliche und fertigungsoptimierte Weise herstellbar ist. Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch ein Kit-Of-Parts zur Herstellung eines Schrägrollenlagers, umfassend:
• einen ersten Innenring mit einer ersten Innenringlaufbahn und
• einen ersten Außenring mit einer ersten Außenringlaufbahn sowie
• einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper, o wobei der Innenring und der Außenring so ausgebildet sind, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper in einem ersten Druckwinkel angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist, und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper Tki/Dwi zwischen 20-80 beträgt, umfassend die folgenden Schritte:
Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass die zu montierenden Komponenten eines Schrägrollenlagers auf besonders konveniente Weise bereitgestellt werden können.
Das Kit-of-parts kann beispielsweise eine Verpackungseinheit sein. Ferner ist es möglich, das Kit-of-parts als eine Zusammenstellung von separaten Vorratsbehältnissen zur Bevorratung der einzelnen Bauteile bzw. der jeweiligen Bauteilgruppen des Kit-of-parts auszubilden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine Lageranordnung mit zwei Schrägrollenlager einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 2 ein Schrägrollenlager in einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 3 ein Schrägrollenlager in einer dritten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 4 ein Schrägrollenlager in einer vierten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 5 ein Schrägrollenlager in einer fünften Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 6 ein Schrägrollenlager in einer sechsten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 7 ein Schrägrollenlager in einer siebten Ausführungsform in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 8 ein zweireihiges Schrägrollenlager in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 9 eine Windkraftanlage in einer schematischen Schnittansicht,
Figur 10 ein Kit-of-parts in einer schematischen Darstellung.
Die Figur 1 zeigt eine Lageranordnung 1 umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager 2 und ein zweites Schrägrollenlager 3 drehbar gelagerte Welle 7, wobei das erste Schrägrollenlager 2 und das zweite Schrägrollenlager 3 axial voneinander beabstandet sind.
Das erste Schrägrollenlager 2 weist einen ersten mit der Welle 7 drehfest verbundenen Innenring 4 und einen ersten Außenring 5 auf, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel 8 angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper 6 aufgenommen sind und die auf einer ersten Innenringlaufbahn 11 des ersten Innenrings 4 und einer ersten Außenringlaufbahn 12 des ersten Außenrings 5 wälzen. Das zweite Schrägrollenlager 3 besitzt analog hierzu einen zweiten mit der Welle 7 drehtest verbundenen Innenring 14 und einen zweiten Außenring 15, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel 18 angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper 16 aufgenommen sind, die auf einer zweiten Innenringlaufbahn 21 des zweiten Innenrings 14 und einer zweiten Außenringlaufbahn 22 des zweiten Außenrings 15 wälzen.
Der erste Druckwinkel 8 ist zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt und der zweite Druckwinkel 18 beträgt ebenfalls zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30°.
Das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 beträgt Tki/Dwi zwischen 20-80. Auch das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tk2 zum Wälzkörperdurchmesser Dw2 der zweiten Zylinderrollenwälzkörper 6 beträgt Tk2/Dw2 zwischen 20-80.
Aus den Figuren 2-6 ist ferner ersichtlich, dass der erste Innenring 4 und/oder der zweite Innenring 14 einen ersten Innenringbord 9 aufweisen/aufweist.
Den Figuren 3-5 ist auch gut entnehmbar, dass der erste Innenring 4 und/oder der zweite Innenring 14 einen zweiten Innenringbord 10 aufweisen/aufweist.
Wie in den Figuren 2-3 dargestellt, ist der erste Innenringbord 9 und/oder der zweite Innenringbord 10 einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Innenring 4 oder dem zweiten Innenring 14 ausgeformt.
Die Figuren 4-6 zeigen Ausführungsformen, bei denen der erste Innenringbord 9 und/oder der zweite Innenringbord 10 jeweils als ein separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Innenring 4 oder dem zweiten Innenring 14 verbunden ist.
Was der Figur 7 entnommen werden kann, ist, dass das erste Schrägrollenlager 2 eine zweireihige Anordnung von ersten Zylinderrollenwälzkörpern 6 aufweist und/oder das zweite Schrägrollenlager 3 eine zweireihige Anordnung von zweiten Zylinderrollenwälzkörpern 16 aufweist.
Figur 8 zeigt ein zweireihiges Schrägrollenlager 40 mit einem Innenring 4 und einem Außenring 5, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel 8 angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper 6 aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn 11 des Innenrings 4 und einer ersten Außenringlaufbahn 12 des Außenrings 5 wälzen. Ferner sind in einem zweiten Druckwinkel 18 angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper 16 zwischen dem Innenring 4 und dem Außenring 5 aufgenommen, die auf einer zweiten Innenringlaufbahn 21 des Innenrings 4 und einer zweiten Außenringlaufbahn 22 des Außenrings 5 wälzen. Der erste Druckwinkel 8 ist zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt und der zweite Druckwinkel 18 ist zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt.
Figur 9 zeigt eine Windkraftanlage 20 umfassend eine Gondel 23 mit einem Antriebsstrang 24, wobei der Antriebsstrang 24 eine Welle 7 aufweist, wobei die Welle 7 mittels einer Lageranordnung 1 gelagert ist, wie sie aus der Figur 1 bekannt aber in der Figur 9 nicht explizit gezeigt ist.
Ein Schrägrollenlager 2,3 und eine Lageranordnung 1 , wie sie in der Figur 1 gezeigt ist, kann beispielsweise durch folgendes Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers 2,3 gefertigt bzw. montiert werden.
Zur Herstellung eines Schrägrollenlagers 2 wird zunächst ein erster Innenring 4 mit einer ersten Innenringlaufbahn 11 und einem ersten Innenringbord 9 an dem kleinen Durchmesser des Innenrings 4 bereitgestellt. Ferner erfolgt die Bereitstellung eines ersten Außenrings 5 mit einer ersten Außenringlaufbahn 12 sowie die Bereitstellung einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper 6. Dabei sind der Innenring 4 und der Außenring 5 so ausgebildet, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 in einem ersten Druckwinkel 8 angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel 8 zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist, und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 Tki/Dwi zwischen 20-80 beträgt.
Dann erfolgt das Einsetzen der ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 in den ersten Innenring 4, so dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 an dem ersten Innenringbord 9 anliegen.
Es folgt das Aufschieben des ersten Außenrings 5 auf den mit den ersten Zylinderrollenwälzkörpern 6 bestückten ersten Innenring 4.
Zur Herstellung der Lageranordnung 1 werden die geschilderten Schritte zur Montage des ersten Schrägrollenlagers 2 in analoger Weise für das zweite Schrägrollenlager 3 wiederholt.
Figur 10 zeigt ein Kit-Of-Parts 30 zur Herstellung eines Schrägrollenlagers 2,3 umfassend
• einen ersten Innenring 4 mit einer ersten Innenringlaufbahn 11 sowie einem ersten Innenringbord 9 am dem kleinen Durchmesser des Innenrings 4 und
• einen ersten Außenring 5 mit einer ersten Außenringlaufbahn 12 sowie
• einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper 6, wobei der Innenring 4 und der Außenring 5 so ausgebildet sind, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 in einem ersten Druckwinkel 8 angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel 8 zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist, und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper 6 Tki/Dwi zwischen 20-80 beträgt.
Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse des entsprechenden Lagers. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner 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.
Bezuqszeichenliste
1 Lageranordnung
2 Schrägrollenlager
3 Schrägrollenlager
4 Innenring
5 Außenring
6 Zylinderrollenwälzkörper
7 Welle
8 Druckwinkel
9 Innenringbord
10 Innenringbord
11 Innenringlaufbahn
12 Außenringlaufbahn
14 Innenring
15 Außenring
16 Zylinderrollenwälzkörper
18 Druckwinkel
20 Windkraftanlage
21 Innenringlaufbahn
22 Außenringlaufbahn
23 Gondel
24 Antriebsstrang
30 Kit-of-parts
40 Zweireihiges Schrägrollenlager

Claims

Ansprüche Lageranordnung (1 ) umfassend eine durch ein erstes Schrägrollenlager (2) und ein zweites Schrägrollenlager (3) drehbar gelagerte Welle (7), wobei das erste Schrägrollenlager (2) einen ersten mit der Welle (7) drehtest verbundenen Innenring (4) und einen ersten Außenring (5) aufweist, zwischen denen in einem ersten Druckwinkel (8) angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper (6) aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn (11 ) des ersten Innenrings (4) und einer ersten Außenringlaufbahn (12) des ersten Außenrings (5) wälzen, und das zweite Schrägrollenlager (3) einen zweiten mit der Welle (7) drehtest verbundenen Innenring (14) und einen zweiten Außenring (15) aufweist, zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel (18) angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper (16) aufgenommen sind, und auf einer zweiten Innenringlaufbahn (21 ) des zweiten Innenrings (14) und einer zweiten Außenringlaufbahn (22) des zweiten Außenrings (15) wälzen und wobei das erste Schrägrollenlager
(2) und das zweite Schrägrollenlager (3) axial voneinander beabstandet sind und wobei der erste Druckwinkel (8) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10- 35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist und der zweite Druckwinkel (18) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist. Lageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) Tki/Dwi zwischen 15-80, bevorzugt 20-40, beträgt.
3. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tk2 zum Wälzkörperdurchmesser DW2 der zweiten Zylinderrollenwälzkörper (6) Tk2/Dw2 zwischen 15-80, bevorzugt 20-40, beträgt.
4. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenring (4) und/oder der zweite Innenring (14) einen ersten Innenringbord (9) aufweisen/aufweist.
5. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenring (4) und/oder der zweite Innenring (14) einen zweiten Innenringbord (10) aufweisen/aufweist.
6. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenringbord (9) und/oder der zweite Innenringbord (10) einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Innenring (4) oder dem zweiten Innenring (14) ausgeformt ist.
7. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenringbord (9) und/oder der zweite Innenringbord (10) jeweils als ein separates Bauteil ausgeführt und mit dem ersten Innenring (4) oder dem zweiten Innenring (14) verbunden ist. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenring (4) zumindest im Bereich der ersten Innenringlaufbahn (11 ) eine durch ein additives Fertigungsverfahren aufgetragene Schicht aufweist, und/oder der zweite Innenring (14) zumindest im Bereich der zweiten Innenringlaufbahn (21 ) eine durch ein additives Fertigungsverfahren aufgetragene Schicht aufweist. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schrägrollenlager (2) eine zweireihige Anordnung von ersten
Zylinderrollenwälzkörpern (6) aufweist und/oder das zweite Schrägrollenlager (3) eine zweireihige Anordnung von zweiten Zylinderrollenwälzkörpern (16) aufweist. Zweireihiges Schrägrollenlager (40) mit einem Innenring (4) und einem Außenring (5), zwischen denen in einem ersten Druckwinkel (8) angestellte erste Zylinderrollenwälzkörper (6) aufgenommen sind und auf einer ersten Innenringlaufbahn (11 ) des Innenrings (4) und einer ersten Außenringlaufbahn (12) des Außenrings (5) wälzen, und zwischen denen in einem zweiten Druckwinkel (18) angestellte zweite Zylinderrollenwälzkörper (16) aufgenommen sind, und auf einer zweiten Innenringlaufbahn (21 ) des Innenrings (4) und einer zweiten Außenringlaufbahn (22) des Außenrings (5) wälzen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckwinkel (8) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist und der zweite Druckwinkel (18) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist. Windkraftanlage (20) umfassend eine Gondel (23) mit einem Antriebsstrang (24), wobei der Antriebsstrang (24) eine Welle (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) mittels einer Lageranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 -9 oder einem zweireihigen Schrägrollenlager (40) nach Anspruch 10 gelagert ist. Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers (2,3) umfassend einen ersten Innenring (4) mit einer ersten Innenringlaufbahn (11 ) und einem ersten Innenringbord (9) am dem kleinen Durchmesser des Innenrings (4) und einen ersten Außenring (5) mit einer ersten Außenringlaufbahn (12) sowie einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper (6), wobei der Innenring (4) und der Außenring (5) so ausgebildet sind, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) in einem ersten Druckwinkel (8) angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel (8) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15- 30° gewählt ist, und das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) Tki/Dwi zwischen 15-80, bevorzugt 20-40 beträgt, umfassend die folgenden Schritte: a) Einsetzen der ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) in den ersten Innenring (4), so dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) an dem ersten Innenringbord (9) anliegen, b) Aufschieben des ersten Außenrings (5) auf den mit den ersten Zylinderrollenwälzkörpern (6) bestückten ersten Innenring (4). Kit-Of-Parts (30) zur Herstellung eines Schrägrollenlagers (2,3) umfassend:
• einen ersten Innenring (4) mit einer ersten Innenringlaufbahn (11 ) und • einen ersten Außenring (5) mit einer ersten Außenringlaufbahn (12) sowie
• einer Mehrzahl von ersten Zylinderrollenwälzkörper (6), wobei der Innenring (4) und der Außenring (5) so ausgebildet sind, dass die ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) in einem ersten Druckwinkel (8) angestellt sind, wobei der erste Druckwinkel (8) zwischen 5-40°, bevorzugt zwischen 10-35°, höchst bevorzugt zwischen 15-30° gewählt ist, und das
Verhältnis des Teilkreisdurchmessers Tki zum Wälzkörperdurchmesser Dwi der ersten Zylinderrollenwälzkörper (6) Tki/Dwi zwischen 15-80, bevorzugt 20-40, beträgt.
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