DE102011088716A1

DE102011088716A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102011088716A1
Application number: DE102011088716A
Authority: DE
Inventors: Felix Hofbauer; Rainer Schröder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), umfassend eine Vielzahl tonnenförmiger Wälzkörper (3, 4, 5), die in drei Lagerreihen (6, 7, 8) jeweils zwischen einer ersten konkaven Laufbahn (9, 10, 11) und einer zweiten konkaven Laufbahn (12, 13, 14) um eine Lagerachse (2) abwälzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine axial mittige Lagerreihe (7) symmetrische tonnenförmige Wälzkörper (4) aufweist und dass zwei axial äußere Lagerreihen (6, 8) asymmetrische tonnenförmige Wälzkörper (3, 5) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend eine Vielzahl tonnenförmiger Wälzkörper, die in drei Lagerreihen jeweils zwischen einer ersten konkaven Laufbahn und einer zweiten konkaven Laufbahn um eine Lagerachse abwälzen.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, zweireihige Radialpendelrollenlager als winkeleinstellbare Festlager einzusetzen, z.B. als Rotorlager einer Windenergieanlage, in Stranggießanlagen oder in Schiffsantrieben. Die dabei geltenden Anforderungen an die Tragzahlen werden durch Auswahl einer geeigneten Baureihe der Radialpendelrollenlager erfüllt. Typischerweise nimmt jedoch der radiale Platzbedarf des Radialpendelrollenlagers mit zunehmender Tragzahl zu, so dass bei einer geforderten Steigerung der Tragzahl in einer vorliegenden Konstruktion Änderungen der Umgebungskonstruktion der Lagerung erforderlich sind (z.B. Reduzierung des Wellendurchmessers und/oder Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers eines das Radialpendelrollenlager aufnehmenden Gehäuseteiles).
Aus der DE 7003667 U ist ein dreireihiges Pendelrollenlager bekannt, umfassend eine Vielzahl tonnenförmiger Wälzkörper, die in drei Lagerreihen jeweils zwischen einer ersten konkaven Laufbahn eines einteiligen Außenringes und einer zweiten konkaven Laufbahn eines einteiligen Innenringes um eine Lagerachse abwälzen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gattungsgemäßes Wälzlager bereitzustellen, welches bei einem verhältnismäßig kleinen Bauraum eine hohe Tragfähigkeit, insbesondere axialer Belastungen, gewährleistet, dabei weiterhin gute kinematische Eigenschaften aufweist und einfach und kostengünstig herzustellten ist.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Demzufolge ist ein gattungsgemäßes Wälzlager dadurch gekennzeichnet, dass eine axial mittige Lagerreihe symmetrische tonnenförmige Wälzkörper aufweist und dass zwei axial äußere Lagerreihen asymmetrische tonnenförmige Wälzkörper aufweisen.
Das erfindungsgemäße Wälzlager weist eine – in Bezug auf die Lagerachse – axial mittige Lagerreihe auf, die zwischen zwei axial äußeren Lagerreihen angeordnet ist. Die axial mittige Lagerreihe weist vorzugsweise einen Druckwinkel von 0 Grad auf, wobei der Druckwinkel im Folgenden als der in einem Axialschnitt dargestellte Winkel einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene und der Drucklinie ist. Diese mittige Lagerreihe dient somit vornehmlich zur Aufnahme von radialen Belastungen.
Die beiden axial äußeren Lagerreihen hingegen dienen überwiegend der Aufnahme von axialen Belastungen und weisen hierfür einen Druckwinkel größer als 0 Grad auf. Der Größe der axialen Tragfähigkeit des Wälzlagers kann durch die Wahl der Druckwinkel der axial äußeren Lagerreihen und der Größe und Gestalt der Wälzkörper dieser Lagerreihen festgelegt werden.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die axial mittige Lagerreihe symmetrische Wälzkörper aufweist und die beiden axial äußeren Lagerreihen axial unsymmetrische Wälzkörper aufweisen. Axial symmetrische (tonnenförmige) Wälzkörper sind Wälzkörper die bezüglich einer senkrecht zur Rotationsachse der Wälzkörper senkrecht stehenden Ebene eine spiegelbildliche Lauffläche aufweisen. Axial symmetrische Wälzkörper weisen somit zwei Stirnseiten mit gleichem Durchmesser auf. Axial asymmetrische Wälzkörper hingegen weisen keine senkrecht zur Rotationsachse der Wälzkörper stehende Ebene auf, bezüglich derer sie spiegelbildlich sind. Vielmehr weisen die zwei Stirnseiten axial asymmetrischer Wälzkörper einen unterschiedlichen Durchmesser auf.
Indem nun axial asymmetrische Wälzkörper gezielt in die beiden axial äußeren Lagerreihen eingesetzt werden, ist es möglich sehr gute kinematische Eigenschaften des Wälzlagers zu erreichen und somit die Lebensdauer des Wälzlagers zu erhöhen.
Gleichzeitig wird weiterhin durch den Einsatz dreier Lagerreihen im Vergleich zu einem zweireihigen Pendelrollenlager mit gleicher Tragzahl eine geringere Lagerquerschnittshöhe erzielt, wodurch auch die Anschlussteile in den Abmessungen kleiner und somit kostengünstiger werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die asymmetrischen tonnenförmigen Wälzkörper der zwei axial äußeren Lagerreihen mit Stirnseiten mit größerem Durchmesser axial in Richtung einer Wälzlagermitte gewandt sind.
Typischerweise ist vorgesehen, dass die ersten Laufbahnen jeder Lagerreihe auf einem Außenring und die zweiten Laufbahnen jeder Lagerreihe auf einem Innenring ausgebildet werden. Grundsätzlich denkbar ist selbstverständlich auch, dass die ersten und/oder die zweiten Laufbahnen direkt in Anschlusskonstruktion ausgebildet werden (Direktlagerung). Sofern ein Innenring zur Ausbildung der zweiten Laufbahnen gewählt wird, kann dieser einstückig ausgebildet werden. Die zweiten Laufbahnen für die drei Lagerreihen werden dabei vorzugsweise durch Borde axial voneinander abgegrenzt. Bei Verwendung eines Außenringes kann vorgesehen sein, dass der Außenring aus drei Teilringen besteht, wobei jeder Teilring eine erste Laufbahn ausbildet. Zwar ist grundsätzlich auch ein einstückiger Außenring denkbar, die Aufteilung in drei Teilringe ermöglicht jedoch die Montage.
Um weiterhin eine gute Ausschwenkbarkeit zu gewährleisten kann vorgesehen werden, dass in einem Axialschnitt die ersten Laufbahnen eine kreisbogenförmige Krümmung mit gleichem Krümmungsradius und gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wälzkörper jeder Lagerreihe durch einen separaten Käfig geführt und beabstandet werden. Grundsätzlich denkbar wäre auch gezielt nur für eine oder zwei Lagerreihen einen Käfig vorzusehen oder aber das gesamte Wälzlager als vollrolliges, d.h. keinen Käfig aufweisendes, Wälzlager auszubilden.
In Anwendungen, in denen mit vergleichbarer axialer Belastung aus beiden axialen Richtungen zu rechnen ist, wird vorzugsweise vorgesehen, dass Druckwinkel der beiden axial äußeren Lagerreihen dem Betrage nach gleich sind. Sofern jedoch aus einer axialen Richtung eine höhere axiale Belastung zu erwarten ist, können Druckwinkel der beiden axial äußeren Lagerreihen dem Betrage nach verschieden sein.
Das erfindungsgemäße Wälzlager kann hinsichtlich der Druckwinkel der beiden axial äußeren Lagerreihen sowie der Form und Größe der Wälzkörper der drei Lagerreihen auf die zu erwartenden Belastungen (Größe der Radialbelastung, Richtung und Größe der Axialbelastung) ausgelegt werden. Möglich ist dabei beispielsweise, dass die tonnenförmigen Wälzkörper der axial mittigen Lagerreihe eine unterschiedliche Länge aufweisen als die tonnenförmigen Wälzkörper der zwei axial äußeren Lagerreihen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen
1 ein erfindungsgemäßes Wälzlager gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 ein erfindungsgemäßes Wälzlager gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine Hälfte eines Axialschnittes (Schnittdarstellung, umfassend die Lagerachse 2) eines Wälzlagers 1. Das Wälzlager 1 weist eine Vielzahl von tonnenförmiger Wälzkörper 3, 4, 5 auf, die in drei Lagerreihen 6, 7, 8 jeweils zwischen einer ersten konkaven Laufbahn 9, 10, 11 und einer zweiten konkaven Laufbahn 12, 13, 14 um die Lagerachse 2 abwälzen.
Die ersten Laufbahnen 9, 10, 11 werden dabei auf drei separaten Teilringen 15’, 15’’, 15’’’ des Außenringes 15 ausgebildet, während die zweiten Laufbahnen 12, 13, 14 auf einem gemeinsamen, also einstückigen, Innenring 16 ausgebildet werden.
Die axial mittige Lagerreihe 7 weist symmetrische tonnenförmige Wälzkörper 4 auf, während die zwei axial äußeren Lagerreihen 6, 8 asymmetrische tonnenförmige Wälzkörper 3, 5 aufweisen, deren Stirnseiten mit größerem Durchmesser zur axialen Wälzlagermitte gewandt sind.
Die ersten Laufbahnen weisen jeweils eine konkave kreisbogenförmige Krümmung mit gleichem Krümmungsradius und gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt auf.
Die Druckwinkel α, β der zwei axial äußeren Lagerreihen 6, 8 sind dem Betrage nach gleich groß.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Als einziger Unterschied zur 1 werden die Wälzkörper 3, 4, 5 der drei Lagerreihen 6, 7, 8 jeweils durch Käfig 17, 18, 19 geführt. Der Käfig 18 der axial mittigen Lagerreihe 7 stützt sich radial auf Borden 20 ab, die diese Lagerreihe 7 axial begrenzen. Die Käfig 17, 19 der zwei axial äußeren Lagerreihen stützen sich wiederum radial auf dem Käfig 18 der axial mittigen Lagerreihe 7 ab.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Lagerachse
3: Wälzkörper
4: Wälzkörper
5: Wälzkörper
6: Lagerreihe
7: Lagerreihe
8: Lagerreihe
9: erste Laufbahn
10: erste Laufbahn
11: erste Laufbahn
12: zweite Laufbahn
13: zweite Laufbahn
14: zweite Laufbahn
15: Außenring
15’: Teilring (des Außenringes)
15’’: Teilring (des Außenringes)
15’’’: Teilring (des Außenringes)
16: Innenring
17: Käfig
18: Käfig
19: Käfig
20: Bord
α: Druckwinkel
β: Druckwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7003667 U [0003]

Claims

Wälzlager (1), umfassend eine Vielzahl tonnenförmiger Wälzkörper (3, 4, 5), die in drei Lagerreihen (6, 7, 8) jeweils zwischen einer ersten konkaven Laufbahn (9, 10, 11) und einer zweiten konkaven Laufbahn (12, 13, 14) um eine Lagerachse (2) abwälzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine axial mittige Lagerreihe (7) symmetrische tonnenförmige Wälzkörper (4) aufweist und dass zwei axial äußere Lagerreihen (6, 8) asymmetrische tonnenförmige Wälzkörper (3, 5) aufweisen.
Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die asymmetrischen tonnenförmigen Wälzkörper (3, 5) der zwei axial äußeren Lagerreihen (6, 8) mit Stirnseiten mit größerem Durchmesser axial in Richtung einer Wälzlagermitte gewandt sind.
Wälzlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Laufbahnen (9, 10, 11) jeder Lagerreihe (6, 7, 8) auf einem Außenring (15) und die zweiten Laufbahnen (12, 13, 14) jeder Lagerreihe (6, 7, 8) auf einem Innenring (16) ausgebildet werden.
Wälzlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (16) einstückig ausgebildet ist.
Wälzlager (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (15) aus drei Teilringen (15’, 15’’, 15’’’) besteht, wobei jeder Teilring (15’, 15’’, 15’’’) eine erste Laufbahn (9, 10, 11) ausbildet.
Wälzlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Axialschnitt die ersten Laufbahnen (9, 10, 11) eine kreisbogenförmige Krümmung mit gleichem Krümmungsradius und gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt aufweisen.
Wälzlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3, 4, 5) jeder Lagerreihe (6, 7, 8) durch einen separaten Käfig (17, 18, 19) geführt und beabstandet werden.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Druckwinkel (α, β) der beiden axial äußeren Lagerreihen (6, 8) dem Betrage nach gleich sind.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Druckwinkel (α, β) der beiden axial äußeren Lagerreihen (6, 8) dem Betrage nach verschieden sind.
Wälzlager (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tonnenförmigen Wälzkörper (4) der axial mittigen Lagerreihe (7) eine unterschiedliche Länge aufweisen als die tonnenförmigen Wälzkörper (3, 5) der zwei axial äußeren Lagerreihen (6, 8).