DE102015214330A1

DE102015214330A1 - Großwälzlager

Info

Publication number: DE102015214330A1
Application number: DE102015214330.9A
Authority: DE
Inventors: Dieter Göbel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Großwälzlager (60), ausgebildet als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, mit einem Lagerinnenring (70) und mit einem Lageraußenring (72), zwischen denen in einem Käfig (74) geführte Wälzkörper (62, 64) in mindestens zwei Wälzkörperreihen (66, 68) angeordnet sind. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lagerinnenring (70) aus zwei fest miteinander verbundenen Innenringen (10, 40) gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen (66, 68) zugeordnet sind, dass jeder der beiden Innenringe (10, 40) aus zwei Ringsegmenten (12, 14; 42, 44) besteht, dass der Lageraußenring (72) aus zwei fest miteinander verbundenen Außenringen (20, 50) gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen (86, 68) zugeordnet sind, und dass jeder der beiden Außenringe (20, 50) aus zwei Ringsegmenten (22, 24; 52, 54) besteht. Aufgrund der Segmentierung des Lagerinnenrings (70) und des Lageraußenrings (72) ist eine vereinfachte Montage des Großwälzlagers (60) bei zugleich reduzierten Fertigungskosten gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Großwälzlager, ausgebildet als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, mit einem Lagerinnenring und mit einem Lageraußenring, zwischen denen in einem Käfig geführte Wälzkörper in mindestens zwei Wälzkörperreihen angeordnet sind.
Großwälzlager kommen unter anderem in Windkraftanlagen zum Einsatz, wobei diese zum Beispiel als Zylinderrollenlager oder Kegelrollenlager ausgeführt sein können. Unter dem Begriff Großwälzlager werden üblicherweise solche Wälzlager verstanden, die einen Außendurchmesser von mehr als 0,5 Meter aufweisen. Bei der Nutzung von Großwälzlagern ist unter anderem deren Montage problematisch, insbesondere bei beengten Platzverhältnissen, wie sie in Gondeln von Windkraftanlagen verbreitet anzutreffen sind.
Aus der DE 10 2011 083 119 A1 ist ein Wälzlager bekannt, bei dem zur Verformungssicherung eines ersten und eines zweiten Lagerringelements, die zusammen einen radial inneren oder einen radial äußeren Lagerring bilden, diese neben einer kraftschlüssigen Schraubverbindung im Nachhinein zusätzlich form- und/oder stoffschlüssig mit Hilfe eines in einem dafür vorgesehenen Aufnahmeraum eines der Lagerringelemente vorgesehenen, aktivierbaren Expansionsmaterials miteinander verbunden werden. Die beiden Lagerringelemente sind hierbei jeweils einstückig, also ohne eine radiale Teilung ausgeführt. Bei dem aktivierbaren Expansionsmaterial kann es sich beispielsweise um einen aushärtbaren und bevorzugt aufschäumenden Epoxidharz-Klebstoff handeln.
Von Nachteil ist unter anderem der erhöhte Fertigungs- und Montageaufwand durch den Aufnahmeraum sowie das abschließend zu aktivierende Expansionsmaterial. Weiterhin ist keine radiale Teilung der Lagerringelemente vorgesehen, so dass sich keine signifikante Reduzierung des Montageaufwands im Fall von zum Beispiel gekröpften Wellen und/oder beengten Einbauverhältnissen ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Großwälzlager vorzustellen, das sich mit geringem Aufwand auch auf einer Welle oder Achse mit insbesondere nicht ohne weiteres frei zugänglichen Enden oder auf einer gekröpften Welle oder Achse montieren lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Großwälzlager, welches vorzugsweise als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager ausgebildet ist, mit einem Lagerinnenring und mit einem Lageraußenring, zwischen denen in einem Käfig geführte Wälzkörper in mindestens zwei Wälzkörperreihen angeordnet sind. Bei diesem Großwälzlager ist vorgesehen, dass der Lagerinnenring aus zwei fest miteinander verbundenen Innenringen gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen zugeordnet sind, dass jeder der beiden Innenringe aus zwei Ringsegmenten besteht, dass der Lageraußenring aus zwei fest miteinander verbundenen Außenringen gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen zugeordnet sind, und dass jeder der beiden Außenringe aus zwei Ringsegmenten besteht.
Dieser Aufbau erleichtert die Montage eines Großwälzlagers an zum Beispiel gekröpften Wellen sowie gekröpften Achsen und/oder bei beengten Einbauverhältnissen beträchtlich. Darüber hinaus kann der Fertigungsprozess des Großwälzlagers aufgrund der Segmentierung der Lagerringe insgesamt kostengünstiger gestaltet werden. Zudem lassen sich die kleineren Einzelteile der Lagerringe leichter handhaben und bearbeiten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eines Großwälzlagers mit den Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringsegmente der beiden Innenringe und die Ringsegmente der beiden Außenringe sich jeweils über einen Winkel von α = 180° erstrecken sowie umfangsbezogen aneinander stoßend zwei radiale Fugen an jedem Innenring beziehungsweise Außenring bilden.
Hierdurch lassen sich die Segmente der Lagerringe beim Zusammenbau des Großwälzlagers unbeschadet ihrer Abmessungen vergleichsweise einfach transportieren, handhaben und auf einer Welle oder Achse montieren. Prinzipiell können die Segmente anstelle der halbringförmigen Formgebung jede offene, ringförmige Gestalt mit einem Segmentwinkel von α = 360°/n aufweisen, wobei n jede positive ganze Zahl größer gleich drei sein kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die von den beiden zusammengefügten Ringsegmenten des ersten Innenrings gebildeten radialen Fugen in Bezug zu den radialen Fugen der beiden zusammengefügten Ringsegmente des zweiten Innenrings um jeweils einen Winkel β von 90° umfangsseitig versetzten angeordnet sind, und dass die Ringsegmente des ersten Innenrings sowie die Ringsegmente des zweiten Innenrings mittels Verbindungsmittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Hierdurch werden die sich zwischen den zwei Ringsegmenten des ersten Innenrings ergebenden radialen Fugen beziehungsweise Stoßfugen jeweils von einem Ringsegment des zweiten Innenrings in Umfangsrichtung des Wälzlagers überlappt, woraus eine hohe mechanische Belastbarkeit des aus dem ersten Innenring und zweiten Innenring axial zusammen gefügten zweireihigen Lagerinnenrings resultiert. Grundsätzlich können der Lagerinnenring und/oder der Lageraußenring mit mehr als zwei axial kongruent aneinander gereihten und jeweils segmentierten Innenringen und Außenringen aufgebaut sein.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die von den beiden zusammengefügten Ringsegmenten des ersten Außenrings gebildeten radialen Fugen in Bezug zu den radialen Fugen der beiden zusammengefügten Ringsegmente des zweiten Außenrings um jeweils einen Winkel β von 90° umfangsseitig versetzten angeordnet sind, und dass die Ringsegmente des ersten Außenrings sowie die Ringsegmente des zweiten Außenrings mittels Verbindungsmittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Hierdurch werden wiederum zwei radiale Fugen beziehungsweise Stoßfugen zwischen den zwei Ringsegmenten des ersten Außenrings jeweils von einem Ringsegment des zweiten Außenrings im Umfangsrichtung des Wälzlagers überlappt, woraus eine hohe mechanische Belastbarkeit des aus dem ersten Außenring und zweiten Außenring axial zusammen gefügten Lageraußenrings resultiert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In der Zeichnung zeigt
1 einen schematischen Querschnitt durch zwei Ringsegmente eines ersten Innenrings zur Bildung eines zweireihigen Lagerinnenrings sowie durch zwei Ringsegmente eines ersten Außenrings zur Bildung eines zweireihigen Lageraußenrings,
2 einen schematischen Querschnitt durch zwei Ringsegmente eines zweiten Innenrings zur Komplettierung des zweireihigen Lagerinnenrings sowie zwei Ringsegmente eines zweiten Außenrings zur Komplettierung des zweireihigen Lageraußenrings, und
3 einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Großwälzlager entlang der Schnittlinie III von 1 und 2.
Die 1 zeigt demnach einen schematischen Querschnitt durch zwei Ringsegmente eines ersten Innenrings zur Bildung eines zweireihigen Lagerinnenrings sowie zwei Ringsegmente eines ersten Außenrings zur Bildung eines zweireihigen Lageraußenrings. Ein erster Innenring 10 von insgesamt zwei Innenringen 10, 40 des in 3 dargestellten Großwälzlagers 60 ist aus zwei Ringsegmenten 12, 14 gebildet, die sich jeweils über einen Segmentwinkel von α = 180° erstrecken. Der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete und in Umfangsrichtung der Lagerringe sowie des Wälzlagers 60 weisende Stirnseiten der Ringsegmente 12, 14 liegen auf Stoß aneinander und bilden somit am zweiteiligen ersten Innenring 10 zwei radiale Fugen 16, 18 aus. Zwischen den genannten Stirnseiten kann ein zumindest bereichsweiser und hinterschnittfreier Formschluss vorgesehen sein, um den Zusammenhalt der Ringsegmente 12, 14 des ersten Innenrings 10 zu optimieren.
Ein konzentrisch zum ersten Innenring 10 angeordneter erster Außenring 20 ist entsprechend aus zwei Ringsegmenten 22, 24 mit einem Segmentwinkel von jeweils α = 180° aufgebaut, deren nicht bezeichnete Stirnseiten unter Schaffung von zwei radialen Fugen 26, 28 ebenfalls auf Stoß aneinander liegen. Der erste Innenring 10 und der erste Außenring 20 sind hierbei konzentrisch zu einer Längsmittelachse 30 des Großwälzlagers angeordnet, die in der gewählten Darstellung senkrecht auf der Papierebene steht. Die vier Ringsegmente 12, 14, 22, 24 der beiden Lagerringe 10, 20 weisen zudem jeweils eine angenähert kreisringsektorförmige Querschnittsgeometrie auf.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch zwei Ringsegmente 42, 44 eines zweiten Innenrings 40, der zur Komplettierung des zweireihigen Lagerinnenrings 70 dient, sowie zwei Ringsegmente 52, 54 eines zweiten Außenrings 50, welcher zur Komplettierung des zweireihigen Lageraußenrings 72 dient (siehe auch 3). Der zweite Innenring 40 ist demnach ebenfalls aus zwei Ringsegmenten 42, 44 gebildet, die sich gleichfalls über einen hier nicht bezeichneten Segmentwinkel von α = 180° erstrecken. Dem entsprechend ist ein zweiter Außenring 50 aus zwei Ringsegmenten 52, 54 aufgebaut. Der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete Stirnseiten der Ringsegmente 42, 44, 52, 54 liegen auf Stoß aneinander und bilden somit zwei radiale Fugen 46, 48 aus. Zwischen diesen Stirnseiten kann gleichfalls ein zumindest bereichsweiser und hinterschnittfreier Formschluss vorgesehen sein. Die vier Ringsegmente 42, 44, 52, 54 der Lagerringe 40, 50 für die zweite Wälzkörperreihe 68 weisen gleichfalls jeweils eine angenähert kreisringsektorförmige Querschnittsgeometrie auf.
Der erste Innenring 10 und der erste Außenring 20 für die erste Wälzkörperreihe 66 sowie der zweite Innenring 40 und der zweite Außenring 50 für die zweite Wälzkörperreihe 68 bilden jeweils deckungsgleich übereinander angeordnet sowie unter Schaffung einer in 3 erkennbaren axialen Fuge 80 einen Lagerinnenring 70 beziehungsweise einen Lageraußenring 72. im Ergebnis ist der segmentierte Lagerinnenring 70 aus vier und der segmentierte Lageraußenring 72 ebenfalls aus vier jeweils in geeigneter Weise untereinander verbundenen Ringsegmenten aufgebaut.
Die Ringsegmente 42, 44 sowie 52, 54 des zweiten Innen- und Außenrings 40, 50 sind hierbei jeweils um einen Winkel β von 90° in Bezug zu den Ringsegmenten 12, 14, 22, 24 des ersten Innen- und Außenrings 10, 20 verdreht angeordnet, so dass die radialen Fugen 16, 18, 26, 28; 46, 48, 56, 58 den Lagerinnenring 70 beziehungsweise den Lageraußenring 72 nicht vollständig in axialer Richtung durchsetzen.
3 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Großwälzlager 60 entlang der Schnittlinie III von 1 und 2. Das segmentierte Großwälzlager 60 ist hier exemplarisch als ein Kegelrollenlager mit geringfügig kegelstumpfförmigen Wälzkörpern 62, 64 ausgeführt. Die Wälzkörper 62, 64 sind in einer ersten Wälzkörperreihe 66 sowie einer zweiten Wälzkörperreihe 68 axial nebeneinander angeordnet und rollen an dem zweireihigen Lagerinnenring 70 und dem zweireihigen Lageraußenring 72 ab. Dabei sind die Wälzkörper 62, 64 jeweils in nicht bezeichneten Taschen eines Käfigs 74 aufgenommen und durch diesen geführt. Der Käfig 74 kann beispielsweise als ein Bolzenkäfig mit mindestens zwei Segmenten realisiert sein. Im Fall einer dazu alternativen Käfigbauform, wie zum Beispiel einem Kammkäfig oder einem Fensterkäfig, ist dieser bevorzugt aus einer Vielzahl von auf geeignete Art und Weise zusammenfügbaren Einzelsegmenten aufgebaut.
Der zweireihige Lagerinnenring 70 ist aus den beiden axial nebeneinander angeordneten Innenringen 10, 40 gebildet, während der zweireihige Lageraußenring 72 seinerseits aus dem ersten Außenring 20 und dem zweiten Außenring 50 aufgebaut ist. In der gewählten Schnittebene rollen die Wälzkörper 62 der ersten Wälzkörperreihe 66 an dem ersten Ringsegment 12 des ersten Innenrings 10 und dem ersten Ringsegment 22 des ersten Außenrings 20 ab, während die Wälzkörper 64 der zweiten Wälzkörperreihe 68 an dem ersten Ringsegment 42 des zweiten Innenrings 40 und dem ersten Ringsegment 52 des zweiten Außenrings 50 abwälzen.
Die beiden Innenringe 10, 40 und die beiden Außenringe 20, 50 sind jeweils mittels einer Vielzahl geeigneter Verbindungsmittel 76, 78 unter Schaffung einer axialen Fuge 80 fest miteinander verbunden. Die Verbindungsmittel 76, 78 sind bevorzugt umfangsbezogen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Hier sind die Verbindungsmittel 76, 78 exemplarisch als Schraubbolzen 82, 84 ausgebildet, welche durch jeweils eine Durchgangsbohrung 86, 88 im zweiten Innenring 40 und im zweiten Außenring 50 angeordnet sind, und deren hier der besseren Übersicht halber nicht bezeichnete Gewindeabschnitte in jeweils einer Gewindebohrung 90, 92 des ersten Innenrings 10 und des ersten Außenrings 20 eingeschraubt sind. Alle weiteren Verbindungsmittel verfügen über einen entsprechenden konstruktiven Aufbau. Alternativ oder zusätzlich können der erste Innenring 10 und der zweite Innenring 40 des Lagerinnenrings 70 sowie der erste Außenring 20 und der zweite Außenring 50 des Lageraußenrings 72 auch miteinander vernietet und/oder verklebt sein.
Zur radialen Zentrierung kann das erste Ringsegment 22 des ersten Außenrings 20 sowie alle weiteren Ringsegmente des ersten Außenrings 20 eine Ringnut 94 beziehungsweise einen umlaufenden Rezess aufweisen, in die ein umlaufender axialer Vorsprung 96 des Ringsegments 52 des zweiten Außenrings 50 sowie aller weiteren Ringsegmente des zweiten Außenrings 50 zumindest bereichsweise formschlüssig eingreifen. Der axiale Vorsprung 96 ist hierbei im Bereich einer Seitenfläche 98 des ersten Ringsegments 52 des zweiten Außenrings 50 ausgebildet, wohingegen die Ringnut 94 beziehungsweise der Rezess in einer Seitenfläche 100 des ersten Ringsegments 22 des ersten Außenrings 20 ausgebildet ist, die in dem hier gezeigten zusammengebauten Zustand des Großwälzlagers 60 unter Schaffung der axialen Fuge 80 an der Seitenfläche 98 anliegt. Ein Spaltmaß der axialen Fuge 80 sowie der radialen Fugen liegt hierbei im Idealfall bevorzugt im Bereich von nur wenigen Mikrometern.
Aufgrund der vollständig segmentierten Ausführung des Lagerinnenrings 70 und des Lageraußenrings 72 des Großwälzlagers 60 lässt sich dieses problemlos auch an zum Beispiel gekröpften Wellen und Achsen oder an Weilen und Achsen, deren Enden nicht ohne weiteres zugänglich sind, mit geringem Zeitaufwand montieren und demontieren.
Bezugszeichenliste

10: Erster Innenring
12: Erstes Ringsegment des ersten Innenrings
14: Zweites Ringsegment des ersten Innenrings
16: Radiale Fuge
18: Radiale Fuge
20: Erster Außenring
22: Erstes Ringsegment des ersten Außenrings
24: Zweites Ringsegment des ersten Außenrings
26: Radiale Fuge
28: Radiale Fuge
30: Längsmittelachse
40: Zweiter Innenring
42: Erstes Ringsegment des zweiten Innenrings
44: Zweites Ringsegment des zweiten Innenrings
46: Radiale Fuge
48: Radiale Fuge
50: Zweiter Außenring
52: Erstes Ringsegment des zweiten Außenrings
54: Zweites Ringsegment des zweiten Außenrings
56: Radiale Fuge
58: Radiale Fuge
60: Großwälzlager
62: Wälzkörper
64: Wälzkörper
66: Erste Wälzkörperreihe
68: Zweite Wälzkörperreihe
70: Lagerinnenring
72: Lageraußenring
74: Käfig
76: Erste Verbindungsmittel
78: Zweite Verbindungsmittel
80: Axiale Fuge
82: Schraubbolzen
84: Schraubbolzen
86: Durchgangsbohrung in Ringsegment 42
88: Durchgangsbohrung in Ringsegment 52
90: Gewindebohrung in Ringsegment 22
92: Zweite Gewindebohrung in Ringsegment 12
94: Ringnut
96: Vorsprung
98: Seitenfläche des ersten Ringsegments 52 des zweiten Außenrings
100: Seitenfläche des ersten Ringsegments 22 des ersten Außenrings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011083119 A1 [0003]

Claims

Großwälzlager (60), ausgebildet als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, mit einem Lagerinnenring (70) und mit einem Lageraußenring (72), zwischen denen in einem Käfig (74) geführte Wälzkörper (62, 64) in mindestens zwei Wälzkörperreihen (66, 68) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (70) aus zwei fest miteinander verbundenen Innenringen (10, 40) gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen (66, 68) zugeordnet sind, dass jeder der beiden Innenringe (10, 40) aus zwei Ringsegmenten (12, 14; 42, 44) besteht, dass der Lageraußenring (72) aus zwei fest miteinander verbundenen Außenringen (20, 50) gebildet ist, die jeweils einer der beiden Wälzkörperreihen (66, 68) zugeordnet sind, und dass jeder der beiden Außenringe (20, 50) aus zwei Ringsegmenten (22, 24; 52, 54) besteht.
Großwälzlager (60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (12, 14; 42, 44) der beiden Innenringe (10, 40) und die Ringsegmente (22, 24; 52, 54) beiden der Außenringe (20, 50) sich jeweils über einen Winkel α = 180° erstrecken sowie umfangsbezogen aneinander stoßend zwei radiale Fugen (16, 18; 26, 28) an jedem Innenring (10, 40) beziehungsweise Außenring (20, 50) bilden.
Großwälzlager (60) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den beiden zusammengefügten Ringsegmenten (12, 14) des ersten Innenrings (10) gebildeten radialen Fugen (16, 18) in Bezug zu den radialen Fugen (46, 48) der beiden zusammengefügten Ringsegmente (42, 44) des zweiten Innenrings (40) um jeweils einen Winkel β von 90° umfangsseitig versetzten angeordnet sind, und dass die Ringsegmente (12, 14) des ersten Innenrings (10) sowie die Ringsegmente (42, 44) des zweiten Innenrings (40) mittels Verbindungsmittel (76) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Großwälzlager (60) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den beiden zusammengefügten Ringsegmenten (22, 24) des ersten Außenring (20) gebildeten radialen Fugen (26, 28) in Bezug zu den radialen Fugen (56, 58) der beiden zusammengefügten Ringsegmente (52, 54) des zweiten Außenrings (20) um jeweils einen Winkel β von 90° umfangsseitig versetzten angeordnet sind, und dass die Ringsegmente (22, 24) des ersten Außenrings (20) sowie die Ringsegmente (52, 54) des zweiten Außenrings (50) mittels Verbindungsmittel (78) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.