DE102015223971A1

DE102015223971A1 - Kegelrollenlager

Info

Publication number: DE102015223971A1
Application number: DE102015223971.3A
Authority: DE
Inventors: Rainer Sterker; Thomas Schäfer; Christoph Meder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Kegelrollenlager (1), aufweisend einen Innenring (2) mit einer äußeren konischen Lauffläche (3), und Kegelrollen, die auf dieser konischen Lauffläche (3) aufliegen, sowie einen die Kegelrollen (10) im gegenseitigen Abstand haltenden Käfig (13), und einen Außenring mit einer inneren konischen Lauffläche für die Kegelrollen (10), wobei die Kegelrollen (10) axial an ihren Stirnseiten (12) mit kleinen Durchmessern an einem Haltebord (17) und mit ihren Stirnseiten (11) mit großen Durchmessern an einem Stützbordring (14) geführt sind, und dass eine dauerhafte Befestigung des Stützbordrings (14) mittels Verbindungsmittel (18) am Kegelrollenlager (1) vorgesehen ist. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass der Stützbordring (14) mittels der Verbindungsmittel (18) am Innenring (2) am Ende des großen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche (3) des Innenrings (2) mittels Verbindungsmittel (18) befestigt ist, dass ein Haltebordring (16) mittels Verbindungsmittel (18) am Ende des kleinen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche (3) des Innenrings (2) befestigt ist, und dass der Innenring (2) eine vor dem Befestigen des Stützbordrings (14) und des Haltebordrings (16) gehärtete Randschicht (4) an der äußeren konischen Lauffläche (3) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, aufweisend einen Innenring mit einer äußeren konischen Lauffläche, und Kegelrollen, die auf dieser konischen Lauffläche aufliegen, sowie einen die Kegelrollen im gegenseitigen Abstand haltenden Käfig, und einen Außenring mit einer inneren konischen Lauffläche für die Kegelrollen, wobei die Kegelrollen axial an ihren Stirnseiten mit kleinen Durchmessern an einem Haltebord und mit ihren Stirnseiten mit großen Durchmessern an einem Stützbordring geführt sind, und dass eine dauerhafte Befestigung des Stützbordrings mittels Verbindungsmittel am Kegelrollenlager vorgesehen ist.
Ein derartiges Kegelrollenlager ist aus der CH 463 886 A bekannt. Es handelt sich um ein einteiliges, einreihiges Kegelrollenlager mit einem Innenring mit einer äußeren konischen Lauffläche und einer aus einem Stück mit dem Innenring bestehenden ersten Druckrippe im Gebiet des geringsten Durchmessers dieser konischen Lauffläche, mit einer Kegelrollenreihe mit Kegelrollen, die auf dieser konischen Lauffläche aufliegen, mit einem die Kegelrollen im gegenseitigen Abstand haltenden Käfig und mit einem Außenring, der eine innere konische Lauffläche für die Kegelrollen aufweist. Dieses Kegelrollenlager weist eine getrennt ausgebildete zweite Druckrippe auf, die mit einer sich radial erstreckenden Anlagefläche und einem sich axial erstreckenden ringförmigen Bund versehen ist, der am Ende des großen Durchmessers der inneren konischen Lauffläche in den Außenring eingepasst ist, wobei die sich radial erstreckende Anlagefläche der zweiten Druckrippe am Außenring anliegt. Zudem sind Verbindungsmittel zum gegenseitigen Befestigen von Außenring und der zweiten Druckrippe vorhanden, so dass die Kegelrollen beim Rollen mit ihren Stirnseiten zwischen beiden Druckrippen axial gehalten sind. Die zweite Druckrippe ist ständig fest mit dem Außenring verbunden, beispielsweise durch eine Elektronenstrahlschweißung oder durch eine Laserstrahlschweißung, was zu einem Verschmelzen der aneinander stoßenden Oberflächen des Außenrings und der Druckrippe führt.
Die zweite Druckrippe ist radial innen mit einem sich axial erstreckenden Bund versehen, der sich ein kurzes Stück in den Bereich des Außenrings erstreckt, um eine Abschirmung seiner Lauffläche zu bilden, wodurch jegliches Gratmaterial gehindert wird, in die Laufflächen einzutreten. Die Schweißung wird nach dem vollständigen Zusammenfügen des Kegelrollenlagers durchgeführt, und der Bund an der zweiten Druckrippe dient dazu, die Kegelrollen vor Wärmeeinwirkung beim Verschmelzen zu schützen. Anstelle des Anschweißens der zweiten Druckrippe an den Außenring ist eine Verbindung mittels Klebstoff ebenfalls erwähnt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Optimierung der Ringgeometrie und der Ringkomponenten vorzuschlagen, durch die sich eine Verbesserung beim Randschichthärten, insbesondere eine Erhöhung der Einhärtetiefe und der Prozessstabilität erreichen lassen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kegelrollenlager mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 9 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung geht demnach aus von einem Kegelrollenlager, aufweisend einen Innenring mit einer äußeren konischen Lauffläche, und Kegelrollen, die auf dieser konischen Lauffläche aufliegen, sowie einen die Kegelrollen im gegenseitigen Abstand haltenden Käfig, und einen Außenring mit einer inneren konischen Lauffläche für die Kegelrollen, wobei die Kegelrollen axial an ihren Stirnseiten mit kleinen Durchmessern an einem Haltebord und mit ihren Stirnseiten mit großen Durchmessern an einem Stützbordring geführt sind, und dass eine dauerhafte Befestigung des Stützbordrings mittels Verbindungsmittel am Kegelrollenlager vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist der Stützbordring mittels der Verbindungsmittel am Innenring befestigt, und zwar am Ende des großen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche des Innenrings mittels der Verbindungsmittel.
Der Innenring kann einen einstückig damit gefertigten Haltebord aufweisen, ohne dass dies das Randschichthärten der Lauffläche des Innenrings beeinträchtigt, da ein solcher am Innenring einstückig angebrachter Haltebord wesentlich geringere Abmessungen aufweist als ein mit dem Innenring einstückig gefertigter Stützbord, jedoch ist es bevorzugt, anstatt des einstückig mit dem Innenring gefertigten Haltebords auch einen Haltebordring mittels Verbindungsmittel am Ende des kleinen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche des Innenrings zu befestigen. In diesem Fall verläuft die innere konische Lauffläche des Innenrings gänzlich ohne Absätze. Durch eine solche Innenringgeometrie lassen sich negative Einflüsse durch die Wärmeleitung, insbesondere ein Wärmestau, vermeiden.
Folglich kann der Innenring eine vor dem Befestigen des Stützbordrings und/oder des Haltebordrings gehärtete Randschicht der äußeren konischen Laufbahnfläche des Innenrings aufweisen, und es lässt sich eine Endbearbeitung der Oberflächen des Kegelrollenlagers nach dem Randschichthärten der äußeren konischen Laufbahn des Innenrings sowie dem Befestigen des Stützbordrings und/oder des Haltebordrings am Innenring, insbesondere ein genaues Maßschleifen, durchführen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kegelrollenlager zweireihig ausgebildet, welches einen rechten Innenring sowie einen linken Innenring aufweist, zwischen denen ein Abstandsring angeordnet ist, wobei die beiden Innenringe jeweils eine äußere konische Laufbahn aufweisen, auf welchen Kegelrollen von zwei Kegelrollenreihen aufliegen, und mit wenigstens einem die Kegelrollen in gegenseitigen Abstand haltenden Käfig, sowie mit einem Außenring, welcher zwei innere konische Laufflächen aufweist, an welchen die Kegelrollen der beiden Kegelrollenreihen anliegen. Ein solches zweireihiges Kegelrollenlager ist vorteilhaft als Großwälzlager zur Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage nutzbar.
Für den Stützbordring und/oder den Haltebordring gibt es verschiedene Montagemöglichkeiten am Innenring. So können der Stützbordring und/oder der Haltebordring an einer im Wesentlichen senkrecht zu äußeren konischen Lauffläche des Innenrings verlaufenden Fläche des Innenrings befestigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Stützbordring und/oder der Haltebordring an einer im Wesentlichen radial bezüglich einer Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufende Fläche des Innenrings befestigt ist, Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Stützbordring an einer im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse des Kegelrollenlagers verlaufenden Oberfläche des Innenrings befestigt ist.
Bei einem großen, zweireihigen Kegelrollenlager für Windenergieanlagen ist es vorteilhaft, wenn die Kegelrollen durch einen Bolzenkäfig geführt sind und das Randschichthärten induktiv erfolgt ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Stützbordring jeweils einen gegen die Stirnseiten mit großem Durchmesser der Kegelrollen gerichteten, abgesetzten Stützbord und/oder der Haltebordring eine gegen die Stirnseiten mit kleinem Durchmesser der Kegelrollen gerichteten, abgesetzten Haltebord aufweisen.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Herstellen eines vorstehend definierten Kegelrollenlagers gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

– Der oder die Innenringe werden ohne Stützbord und Haltebord oder nur mit einem Haltebord aus einem randschichthärtbaren Wälzlagerstahl vorgefertigt;
– danach wird/werden die äußere(n) konische(n) Lauffläche(n) des oder der Innenringe randschichtgehärtet, insbesondere induktiv randschichtgehärtet;
– der oder die Stützbordringe und der oder die Haltebordringe oder nur der oder die Stützbordringe werden separat aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden oder mit einer gute Gleiteigenschaften aufweisenden Oberflächenbeschichtung versehbaren Material gefertigt;
– der oder die Stützbordringe und der oder die Haltebordringe oder nur der oder die Stützbordringe werden an dem oder den Innenringen mittels Verbindungsmitteln befestigt;
– und nach dem Zusammenfügen des oder der Innenringe wird dem oder den Stützbordringen und/oder mit dem oder den Haltebordringen erfolgt die Endbearbeitung des Kegelrollenlagers, insbesondere durch Schleifen.

Es ergibt sich somit, dass die beim induktiven Randschichthärten der Laufbahnen der Lagerringe der bekannten Kegelrollenlager auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden, welche durch die Bordgeometrie und die Wärmeleitung und/oder durch einen Wärmestau entstehen können. Beim Herstellungsprozess sind die Borde nämlich Störgrößen und beeinflussen die Einhärtetiefe der Lagerringe. Dementsprechend ist bei den bekannten Kegelrollenlagern viel Aufwand nötig, um die geforderte Einhärtetiefe zu erzielen und um diese serientauglich einhalten zu können. Mit dem erfindungsgemäßen Kegelrollenlager und seinem Herstellungsverfahren wird Ausschuss vermieden, was insbesondere bei kostenintensiven großen Kegelrollenlagern, die zur Lagerung der Rotorwelle einer Windenergieanlagen eingesetzt werden, von Bedeutung ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der beigefügten Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In dieser zeigt
1 eine axiale Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Kegelrollenlagers gemäß der Erfindung ohne Darstellung des Außenrings sowie mit einem angefügten Stützbordring und einem angefügten Haltebordring,
2 eine axiale Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Innenrings gemäß der Erfindung mit einem angefügten Stützbordring sowie einem einstückig mit dem Innenring gefertigten Haltebord,
3 eine axiale Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Innenrings gemäß der Erfindung mit einem angefügten Stützbordring sowie einem einstückig mit dem Innenring gefertigten Haltebord,
4 eine axiale Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines zweireihigen Kegelrollenlagers gemäß der Erfindung, und
5 eine axiale Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines zweireihigen Kegelrollenlagers gemäß der Erfindung.
Demnach zeigt 1 eine erste Ausführungsform eines Kegelrollenlagers 1, das einen Innenring 2 mit einer radial äußeren konischen Lauffläche 3 aufweist, welche eine gehärtete Randschicht 4 hat. Im Bereich des großen Durchmessers der konischen Lauffläche 3 weist der Innenring 2 einen radialen Vorsprung 5 mit einer parallel zu einer Rotationsachse 20 des Kegelrollenlagers 1 verlaufenden Oberfläche 5a und einen radial zur Rotationsachse 20 mit Abstand zum durchmessergroßen Ende der konischen Lauffläche 3 verlaufenden Absatz 6 auf. Am durchmesserkleinen Ende der konischen Lauffläche 3 des Innenrings 2 weist der Innenring 2 einen axialen Vorsprung 7 mit einer radial zur Rotationsachse 20 verlaufenden Anlagefläche 7a auf. Dadurch ist ein Absatz 8 gebildet, an dem die konische Lauffläche 3 des Innenrings 2 mit ihrem kleinen Durchmesser endet.
Auf der radial äußeren konischen Lauffläche 3 des Innenrings 2 liegen Kegelrollen 10 einer Kegelrollenreihe 9 auf, welche durch einen Käfig 13 auf Abstand zueinander gehalten sind und von diesem geführt werden. Eine durchmessergroße Stirnseite 11 der Kegelrollen 10 ist an einer Stützfläche 15a eines an einem Stützbordring 14 abgesetzten Stützbords 15 geführt, während die Stirnseiten 12 mit kleinem Durchmesser der Kegelrollen 10 an einer Haltefläche 17a eines an einem Haltebordring 16 abgesetzten Haltebords 17 axial geführt sind.
Bevor der Stützbordring 14 und der Haltebordring 16 am Innenring 2 angebracht werden, wird die gehärtete Randschicht 4, vorzugsweise durch induktives Härten, an der äußeren konischen Lauffläche 3 des Innenrings 2 erzeugt. Da die konische Lauffläche 3 des Innenrings 2 im Bereich ihres großen Durchmessers vor dem Absatz 6 des Innenrings 2 endet und an dem Absatz 8 im Bereich des kleinen Durchmessers der konischen Lauffläche 3 frei endet, lässt sich der induktive Härtevorgang ohne komplizierte Werkzeuge durchführen, so dass die gehärtete Randschicht 4 eine durchlaufende, im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.
Die Befestigung des Stützbordrings 14 und des Haltebordrings 16 am Innenring 2 erfolgt mittels Schrauben 18 oder Stifte. Es ist jedoch auch möglich, den Stützbordring 14 und den Haltebordring 16 durch Verkleben oder Verschweißen mittels Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen dauerhaft zu befestigen.
Nach der Befestigung des Stützbordrings 14 und des Haltebordrings 16 am Innenring 2 lässt sich eine Endbearbeitung der äußeren konischen Lauffläche 3 sowie der Stützfläche 14a am abgesetzten Stützbord 15 sowie der Haltefläche 17a am abgesetzten Haltebord 17, beispielsweise mittels Schleifen, durchführen.
Um das induktive Randschichthärten des Innenrings 2 durchführen zu können, besteht dieser Innenring 2 aus einem oberflächenhärtbaren Wälzlagerstahl, da die Kegelrollen 10 auf der äußeren konischen Lauffläche 3 des Innenrings 2 im Wesentlichen abrollen. Zwischen den beiden Stirnseiten 11, 13 der Kegelrollen 10 und der Stützfläche 15a des abgesetzten Stützbordes 15 am Stützbordring 14 sowie der Haltefläche 17a am abgesetzten Haltebord 17 des Haltebordrings 16 tritt nur ein Gleitkontakt auf, so dass der Stützbordring 14 und der Haltebordring 16 entweder aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften, wie beispielsweise Bronze oder Messing, bestehen, oder an der Stützfläche 15a des abgesetzten Stützbordes 15 und an der Haltefläche 17a des abgesetzten Haltebordes 17 mit einer Beschichtung mit guten Gleiteigenschaften versehen sind. Dies kann beispielsweise durch ein Nitrierhärten der Stützfläche 15a und der Haltefläche 17a erfolgen, wenn der Stützbordring 14 und der Haltebordring 16 aus dafür einem geeignetem Stahl bestehen.
Gemäß 1 weist der Haltebordring 16 radial innen den gleichen Durchmesser auf wie die axiale Bohrung 19 des Innenrings 2. Da der Haltebordring 16 jedoch durch den axialen Vorsprung 7 radial geführt wird, kann der Bohrungsdurchmesser des Haltebordrings 16 auch größer sein als der Durchmesser der Bohrung 19 des Innenrings 2, was hier jedoch nicht gesondert dargestellt ist.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Innenring 21 eines Kegelrollenlagers 1 eine radial äußere konische Lauffläche 22 und eine gehärtete Randschicht 23 hat, und bei dem der Innenring 21 radial innen einen einstückig mit diesem gefertigten Haltebord 24 aufweist. An eine radial zur Rotationsachse 20 des Innenrings 21 verlaufende Fläche 26 auf der anderen, durchmessergroßen axialen Seite des Innenrings 21 ist ein Stützbordring 28 mittels Befestigungsschrauben 31 angeschraubt. Dieser Innenring 21 weist eine axiale Bohrung 25 auf, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Stützbordrings 28 ist. Auch in diesem Fall kann der Innendurchmesser des Stützbordrings 28 größer als der Innendurchmesser der Bohrung 25 sein.
Um die Kerbspannungen beim Übergang von einer Haltefläche 24a am radial innen angeordneten Haltebord 24 zur konischen Lauffläche 22 des Innenrings 21 zu vermindern, die besonders schädlich für eine gehärtete Randschicht 23 sein können, welche sich bis in den Bereich der Haltefläche 24a des Haltebords 24 erstreckt, ist im Übergangsbereich zwischen der Haltefläche 24a des Haltebords 24 und dem durchmesserkleinen axialen Ende der Lauffläche 22 des Innenrings 21 in bekannter Weise eine Auskehlung vorgesehen. In ähnlicher Weise weist der Innenring 21 am Übergang zwischen der konischen Lauffläche 22 des Innenrings 21 im Bereich seines großen Durchmessers hin zur genannten Anschraubfläche 26 eine Abrundung 27 mit verhältnismäßig großem Radius auf. Diese Abrundung 27 wird von einem abgesetzten Stützbord 29 am Stützbordring 28 radial und axial übergriffen, der eine Stützfläche 29a zur Anlage der Wälzkörper 10 aufweist und mit einem Übergang zum Stützbordring 28 über eine Hohlkehle 30 versehen ist.
Da der Haltebord 24 an seiner Haltefläche 24a nur geringe axiale Kräfte durch die Kegelrollen 10 aufzunehmen hat, ist seine radiale Höhe erheblich geringer als die der Stützfläche 29a am abgesetzten Stützbord 29 des Stützrings 28, weshalb das Oberflächenhärten im Bereich des Haltebords 24 weniger Probleme bereitet.
Eine vereinfachte Ausführungsform eines Stützbordrings 38 an einem Innenring 32 eines Kegelrollenlagers 1 ist in 3 dargestellt. Dieser Innenring 32 weist, wie der Innenring 21 gemäß 2, radial innen einen einstückig mit dem Innenring 32 gefertigten Haltebord 35 mit einer Haltefläche 35a geringer radialer Ausdehnung auf. Eine radial zur Rotationsachse 20 verlaufende Fläche 37 am axial gegenüber liegenden axialen Ende des Innenrings 32 bildet einen Absatz 37a, der einen Stützbordring 38 aufnimmt. Am radial äußeren Ende des Stützbordrings 38 ergibt sich durch eine zur konischen Lauffläche 33 des Innenrings 32 senkrecht verlaufende Stützfläche 38b ein Stützbord 38a, wobei die Stützfläche 38b eine größere radiale Ausdehnung als die Haltefläche 35a aufweist.
Eine gehärtete Randschicht 34 verläuft wie bei der Ausführungsform gemäß 2 vom Haltebord 35 bis zum Ende der konischen Lauffläche 33 am größeren Durchmesser des Innenrings 32. Der Übergang von der radial zur Rotationsachse 20 verlaufenden Fläche 37 zur äußeren konischen Lauffläche 33 ist vereinfacht spitzwinklig gezeichnet, er kann aber auch abgerundet ausgebildet sein oder eine Fase aufweisen. Die Befestigung des Stützbordrings 38 am Innenring 32 erfolgt auch hier mittels als Schrauben 31 ausgebildeten Befestigungsmitteln. Eine Bohrung 36 des Innenrings 32 ist hier axial durchgehend ausgebildet, weil der Stützbordring 38 nicht bis zum Innendurchmesser der Bohrung 36 heran reicht.
Die 4 und 5 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsformen von großen, zweireihigen Kegelrollenlagern 39, 67 für die Verwendung in Windenergieanlagen. Gleiche, übereinstimmende Elemente dieser zweireihigen Kegelrollenlager 39, 67 sind mit denselben Bezugsziffern versehen.
Aus 4 ist das zweireihige Kegelrollenlager mit der Bezugsziffer 39 ersichtlich. Es umfasst einen rechten Innenring 40 mit einer Durchgangsbohrung 40a, eine äußere konische Lauffläche 41 mit einer gehärteten Randschicht 42, wobei der rechte Innenring 40 eine äußere, senkrecht zur äußeren konischen Lauffläche 41 verlaufende axial äußere Anschraubfläche 43 sowie eine innere, ebenfalls senkrecht zur äußeren konischen Lauffläche 41 verlaufende axial innere Anschraubfläche 44 aufweist. Eine rechte Kegelrollenreihe 45 mit Kegelrollen 46 liegt auf der äußeren konischen Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 auf. Die Kegelrollen 46 weisen jeweils eine axiale Bohrung 46a auf, durch die Bolzen 50 eines Bolzenkäfigs 49 geführt sind.
Die Kegelrollen 46 sind mit ihrer durchmessergroßen Stirnseite 47 an einer rechten Stützfläche 57b eines rechten Stützbords 57a an einem rechten Stützbordring 57 geführt, während eine durchmesserkleine Stirnseite 48 der Kegelrollen 46 an einer rechten Haltefläche 58b eines rechten Haltebords 58a an einem rechten Haltebordring 58 geführt sind. Der Stützbordring 57 und der Haltebordring 58 sind mittels Befestigungsschrauben 59, welche die Durchgangsbohrung 40a im rechten Innenring 40 durchgreifen, gegen den rechten Innenring 40 gespannt und führen in der beschriebenen Weise die Kegelrollen 46 in axialer Richtung.
Die konische Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 weist eine gehärtete Randschicht 42 auf, die induktiv mittels einer entsprechenden Vorrichtung erzeugt ist, ohne dass hierfür die Vorrichtung besonders an den rechten Innenring 40 angepasst werden muss, da ja die konische Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 absatzlos an den beiden Anschraubflächen 43, 44 endet.
Spiegelbildlich zum rechten Innenring 40 ist in dem zweireihige Kegelrollenlager 39 ein linker Innenring 51 angeordnet, wobei axial zwischen dem rechten Innenring 40 und dem linken Innenring 51 ein abgesetzter Abstandsring 66 angeordnet ist, der so bemessen ist, dass die rechte Kegelrollenreihe 45 und eine linke, dem linken Innenring 51 zugeordnete Kegelrollenreihe 56, mit dem im Betrieb erforderlichen Spiel jeweils auf der äußeren konischen Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 beziehungsweise auf der äußeren konischen Lauffläche 52 des linken Innenrings 51 abrollen können.
Wie der rechte Innenring 40 weist auch der linke Innenring 51 eine äußere konische Lauffläche 52 mit einer gehärteten Randschicht 53 auf. Ein linker Stützbordring 60 ist an einer axial äußeren, linken Anschraubfläche 54 des Innenrings 51 angeordnet, welche senkrecht zur konischen Lauffläche 52 des linken Innenrings 51 ausgerichtet ist. Der Stützbordring 60 weist einen linken Stützbord 60a auf, der mit einer linken Stützfläche 60b versehen ist.
Axial innen ist an dem linken Innenring 51 ein linker Haltebordring 61 angeordnet, welcher an einer axial inneren Anschraubfläche 55 des Innenrings 51 anliegt, die ebenfalls senkrecht zur konischen Lauffläche 52 des linken Innenrings 51 ausgerichtet ist. Der Haltebordring 61 weist einen linken Haltebord 61a auf, der mit einer linken Haltefläche 61b versehen ist. Der Haltebordring 61 ist mittels Durchgangsbohrungen 51a im linken Innenring 51 durchgreifende Befestigungsschrauben 59 gegen den linken Innenring 51 verspannt, so dass die linke Kegelrollenreihe 56 mit geringem Spiel an der linken Stützfläche 60b und an der linken Haltefläche 61b geführt ist. Auch auf dieser Seite des Kegelrollenlagers 39 weisen die Kegelrollen 46 jeweils eine axiale Bohrung 46b auf, durch welche die Bolzen 50 eines Bolzenkäfigs 49 geführt sind.
Die Kegelrollen 46 der beiden Kegelrollenreihen 45, 56 liegen des Weiteren jeweils auf einer rechten, radial inneren konischen Lauffläche 63 beziehungsweise auf einer linken, radial inneren konischen Lauffläche 64 eines Außenrings 62 auf, der eine Durchgangsbohrung 65 zu seiner Befestigung in einem Gehäuse beispielsweise einer Windenergieanlage aufweist. Die rechte, radial innere konische Lauffläche 63 und die linke, radial innere konische Lauffläche 64 des Außenrings 62 können, ebenso wie die radial äußere konische Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 und die radial äußere konische Lauffläche 52 des linken Innenrings 51, nicht dargestellte gehärtete Randschichten aufweisen.
Auch bei diesem zweireihigen Kegelrollenlager 39 erfolgt das Erzeugen der gehärteten Randschicht 42 im Bereich der radial äußeren konischen Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40 sowie der gehärteten Randschicht 53 im Bereich der radial äußeren konischen Lauffläche 52 des linken Innenrings 51 vor der Montage der beiden Stützbordringe 57, 60 sowie der beiden Halteringe 58, 61. Die Endbearbeitung der radial äußeren konischen Lauffläche 41 des rechten Innenrings 40, der rechten Stützfläche 57b und der rechten Haltefläche 58b sowie der radial äußeren konischen Lauffläche 52 des linken Innenrings 51 und der linken Stützfläche 60b am linken Stützbord 60a sowie der linken Haltefläche 61b am linken Haltebord 61a erfolgt nach der Montage der Stützbordringe 57, 60 und der Halteringe 58, 61 jeweils am rechten Innenring 40 sowie am linken Innenring 51. Auch hierbei ist die Endbearbeitung vorzugsweise ein Schleifen von Bauteiloberflächen.
Die Ausführungsform des zweireihigen Kegelrollenlagers 67 gemäß 5 weist einen mit dem Außenring 62 der Ausführungsform gemäß 4 identischen Außenring 62 auf, der dementsprechend auch die gleichen radial inneren konischen Laufflächen 63, 64 und die axiale Durchgangsbohrung 65 aufweist. Ebenso sind die beiden Kegelrollenreihen 45, 56 samt Käfig 49 identisch aufgebaut und nur spiegelbildlich angeordnet, so dass die Einzelelemente der beiden Kegelrollenreihen 45, 56 mit denselben Bezugsziffern versehen sind.
Ein rechter Innenring 68 und ein linker Innenring 78 des zweireihigen Kegelrollenlagers 67 sind spiegelbildlich zueinander angeordnet und durch den schon erwähnten Abstandsring 66 auf einen vorgegebenen axialen Abstand zueinander gehalten, wie es mit Bezug auf die 4 bereits beschrieben wurde. Der rechte Innenring 68 weist eine radial äußere konische Lauffläche 69 auf, in deren Bereich eine gehärtete Randschicht 70 ausgebildet ist. Dieser rechte Innenring 68 weist eine radial äußere, zur Rotationsachse 20 parallele Anschrauboberfläche 71 für die Anordnung eines rechten Stützbordrings 74 auf, dessen rechter Stützbord 74a mit einer rechten Stützfläche 74b an den durchmessergroßen Stirnseiten 47 der Kegelrollen 46 der ersten Kegelrollenreihe 45 anliegt und die dementsprechend senkrecht zur radial äußeren konischen Lauffläche 69 des rechten Innenrings 68 verläuft. Zur Befestigung dieses Stützbordrings 74 am rechten Innenring 68 sind Befestigungsschrauben 76 in zugeordnete Gewindebohrungen 68a im rechten Innenring 68 eingeschraubt.
Ein rechter Haltebordring 75 mit einem abgewinkelten Haltebord 75a weist eine rechte Haltefläche 75b auf, die ebenfalls senkrecht zur radial äußeren konischen Lauffläche 69 des rechten Innenrings 68 verläuft. Der rechte Haltebordring 75 ist in einem durch eine radial innere, radial zur Rotationsachse 20 des zweireihigen Kegelrollenlagers 67 verlaufenden Fläche 72 und eine radial innere, zur Rotationsachse 20 parallel verlaufenden Innenoberfläche 73 des rechten Innenrings 68 gebildeten Absatz radial innen am rechten Innenring 68 angeordnet sowie mit dem rechten Innenring 68 mittels Durchgangsbohrungen 68b im rechten Innenring 68 durchgreifende Befestigungsschrauben 77, die in zugeordnete Gewindebohrungen 75c des rechten Haltebordrings 75 eingeschraubt sind, verbunden.
Der linke Innenring 78 ist spiegelbildlich zum rechten Innenring 68 angeordnet und ausgebildet, so dass dieser eine radial äußere konische Lauffläche 79 und eine gehärtete Randschicht 80 aufweist. Ein linker Stützbordring 84 ist an einer radial äußeren, zur Rotationsachse 20 parallelen Außenoberfläche 81 des linken Innenrings 78 mittels Befestigungsschrauben 86 befestigt, welche in zugeordnete Gewindebohrungen 78a des linken Innenrings 78 eingeschraubt sind.
Ein linker Haltebordring 85 ist in einen durch eine Radialfläche 82 und eine Umfangsfläche 83 gebildeten Absatz in den linken Innenring 78 eingefügt und dort mittels Durchgangsbohrungen 78b durchgreifende, in zugeordnete Gewindebohrungen 85c im linken Haltebordring 85 eingeschraubte Befestigungsschrauben 87 gehalten.
Die Kegelrollen 46 der zweiten Kegelrollenreihe 56 sind zwischen einer linken Stützfläche 84b am linken Stützbord 84a und einer linken Haltefläche 85b am linken Haltebord 85a in der gleichen Weise wie die Kegelrollen 46 der ersten Kegelrollenreihe 45 geführt und in dem schon genannten Käfig 49 aufgenommen.
Wie bereits erwähnt, lassen sich die gehärteten Randschichten 42, 53 an den beiden Innenringen 40, 51 des Kegelrollenlagers 46 gemäß 4 und die gehärteten Randschichten 70, 80 an den Innenringen 68, 78 des Kegelrollenlagers 67 gemäß 5 mittels einfacher Induktionswerkzeuge erzeugen, die auf keine besonders angepassten Härtewerkzeuge angewiesen sind, was bei großen und teuren zweireihigen Kegelrollenlagern 39, 67 für Windenergieanlagen von großer Bedeutung ist. Gleiches gilt für die nicht gezeigten gehärteten Randschichten an den Außenringen 62 dieser beiden Kegelrollenlager 39, 67, deren konische Laufflächen 63, 64 ebenfalls mit einfachen Härtewerkzeugen mit den gehärteten Randschichten versehen lassen, wodurch weniger Ausschuss entsteht und sich diese zweireihigen Kegelrollenlager 39, 67 mit großer Präzision für die vorgesehene Anwendung herstellen lassen.
Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrollenlager
2: Innenring
3: Äußere konische Lauffläche des Innenring
4: Gehärtete Randschicht des Innenring
5: Radialer Vorsprung am Innenring
5a: Parallel zur Rotationsachse verlaufende Oberfläche am Innenring
6: Absatz am Innenring
7: Axialer Vorsprung am Haltebordring 16
7a: Radial zur Rotationsachse verlaufende Anlagefläche
8: Absatz am Haltebordring 16
9: Kegelrollenreihe
10: Kegelrollen
11: Durchmessergroße Stirnseite der Kegelrollen
12: Durchmesserkleine Stirnseite der Kegelrollen
13: Käfig
14: Stützbordring
15: Abgesetzter Stützbord
15a: Stützfläche
16: Haltebordring
17: Abgesetzter Haltebord
17a: Haltefläche
18: Verbindungsmittel, Schrauben
19: Bohrung des Innenrings
20: Rotationsachse des Kegelrollenlagers
21: Innenring
22: Äußere konische Lauffläche
23: Gehärtete Randschicht
24: Haltebord
24a: Haltefläche
25: Bohrung des Innenrings
26: Radial zur Rotationsachse verlaufende Fläche, Anschraubfläche
27: Abrundung
28: Stützbordring
29: Abgesetzter Stützbord
29a: Stützfläche
30: Hohlkehle
31: Befestigungsmittel, Schraube
32: Innenring
33: Äußere konische Lauffläche
34: Gehärtete Randschicht
35: Haltebord
35a: Haltefläche
36: Bohrung des Innenrings
37: Radial zur Rotationsachse verlaufende Fläche, Anschraubfläche
37a: Absatz
38: Stützbordring
38a: Stützbord
38b: Stützfläche
39: Zweireihiges Kegelrollenlager
40: Rechter Innenring
40a: Durchgangsbohrung
41: Rechte, äußere konische Lauffläche
42: Gehärtete Randschicht
43: Rechte, äußere, senkrecht zur Lauffläche ausgerichtete Fläche, Anschraubfläche
44: Rechte, innere, senkrecht zur Lauffläche verlaufende Fläche, Anschraubfläche
45: Rechte Kegelrollenreihe
46: Kegelrollen
46a: Bolzenbohrung
46b: Bolzenbohrung
47: Durchmessergroße Stirnseite der Kegelrollen
48: Durchmesserkleine Stirnseite der Kegelrollen
49: Bolzenkäfig
50: Bolzen
51: Linker Innenring
51a: Durchgangsbohrung
52: Äußere konische Lauffläche
53: Gehärtete Randschicht
54: Linke, äußere, senkrecht zur Lauffläche verlaufende Fläche
55: Linke, innere, senkrecht zur Lauffläche verlaufende Fläche
56: Linke Kegelrollenreihe
57: Rechter, äußerer Stützbordring
57a: Rechter Stützbord
57b: Rechte Stützfläche
58: Rechter, innerer Haltebordring
58a: Rechter Haltebord
58b: Rechte Haltefläche
59: Befestigungsschraube
60: Linker, äußerer Stützbordring
60a: Linker Stützbord
60b: Linke Stützfläche
61: Linker, innerer Haltebordring
61a: Linker Haltebord
61b: Linke Haltefläche
62: Außenring
63: Rechte innere konische Lauffläche
64: Linke innere konische Lauffläche
65: Durchgangsbohrung im Außenring
66: Abstandsring zwischen zwei Innenringen
67: Zweireihiges Kegelrollenlager
68: Rechter Innenring
68a: Gewindebohrung
68b: Durchgangsbohrung
69: Rechte, äußere konische Lauffläche
70: Gehärtete Randschicht
71: Äußere, zur Rotationsachse parallele Außenoberfläche
72: Innere, radial zur Rotationsachse verlaufende Fläche
74: Rechter, äußerer Stützbordring
74a: Rechter Stützbord
74b: Rechte Stützfläche
75: Rechter, innerer Haltebordring
75a: Rechter Haltebord
75b: Rechte Haltefläche
75c: Gewindebohrung
76: Befestigungsschraube
77: Befestigungsschraube
78: Linker Innenring
78a: Gewindebohrung
78b: Durchgangsbohrung
79: Linke, äußere konische Lauffläche
80: Gehärtete Randschicht
81: Äußere, zur Rotationsachse parallele Außenoberfläche
82: Innere, radial zur Rotationsachse verlaufende Fläche
83: Innere, zur Rotationsachse parallele Innenoberfläche
84: Linker Stützbordring
84a: Linker Stützbord
84b: Linke, abgewinkelte Stützfläche
85: Linker Haltebordring
85a: Linker Haltebord
85b: Linke Haltefläche
85c: Gewindebohrung
86: Befestigungsschraube
87: Befestigungsschraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CH 463886 A [0002]

Claims

Kegelrollenlager (1, 39, 67), aufweisend einen Innenring (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) mit einer äußeren konischen Lauffläche (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79), und Kegelrollen (10, 46), die auf dieser konischen Lauffläche (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79) aufliegen, sowie einen die Kegelrollen (10, 46) im gegenseitigen Abstand haltenden Käfig (13, 49), und einen Außenring (62) mit einer inneren konischen Lauffläche (63, 64) für die Kegelrollen (10, 46), wobei die Kegelrollen (10, 46) axial an ihren Stirnseiten (12, 48) mit kleinen Durchmessern an einem Haltebord (17, 24, 35, 58a, 61a, 75a, 85a) und mit ihren Stirnseiten (11, 47) mit großen Durchmessern an einem Stützbordring (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) geführt sind, und dass eine dauerhafte Befestigung des Stützbordrings (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) mittels Verbindungsmittel (18, 31, 59, 76, 86) am Kegelrollenlager (1, 39, 67) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbordring (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) mittels der Verbindungsmittel (18, 31, 59, 76, 86) am Innenring (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) befestigt ist.
Kegelrollenlager (1, 39, 67) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbordring (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) am Ende des großen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79) des Innenrings (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) mittels der Verbindungsmittel (18, 31, 59, 76, 86) befestigt ist.
Kegelrollenlager (1, 39, 67) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltebordring (16, 58, 61, 75, 85) mittels Verbindungsmittel (18, 59, 77, 87) am Ende des kleinen Durchmessers der äußeren konischen Lauffläche (3, 41, 52, 69, 79) des Innenrings befestigt ist.
Kegelrollenlager (1, 39, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) eine vor dem Befestigen des Stützbordrings (4, 28, 38, 57, 60, 74, 84) und/oder des Haltbordrings (16, 58, 61, 75, 85) gehärtete Randschicht (4, 23, 34, 42, 53, 70, 80) an seiner äußeren konischen Lauffläche (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79) aufweist.
Kegelrollenlager (1, 39, 67) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelrollenlager (1, 39, 67) eine nach dem Randschichthärten der äußeren konischen Laufbahn (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79) des Innenrings (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) und dem Befestigen des Stützbordrings (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) und/oder des Haltebordrings (16, 58, 61, 75, 85) am Innenring (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) durchgeführte Endbearbeitung der Oberflächen aufweist.
Kegelrollenlager (39, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelrollenlager (39, 67) zweireihig ausgebildet ist und einen rechten Innenring (40; 68) sowie einen linken Innenring (51; 78) aufweist, zwischen denen ein Abstandsring (66) angeordnet ist, wobei die beiden Innenringe (40, 51; 68, 78) jeweils eine äußere konische Laufbahn (41, 52; 69, 79) aufweisen, auf welchen Kegelrollen (46) von zwei Kegelrollenreihen (45, 56) aufliegen, und mit wenigstens einem die Kegelrollen (46) in gegenseitigen Abstand haltenden Käfig (49), sowie mit einem Außenring (62), welcher zwei innere konische Laufflächen (63, 64) aufweist, an welchen die Kegelrollen (46) der beiden Kegelrollenreihen (45, 66) anliegen.
Kegelrollenlager (1, 39, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbordring (57, 60) und/oder der Haltebordring (58, 61) an einer senkrecht zur äußeren konischen Lauffläche (41, 52; 69, 74) des Innenrings (40, 51) verlaufenden Fläche (43, 44; 54, 55) des Innenrings (40, 51) befestigt sind, und/oder, dass der Stützbordring (28, 38) und/oder der Haltebordring (60, 75, 85) an einer radial bezüglich einer Rotationsachse (20) des Kegelrollenlagers (1, 67) verlaufenden Fläche (7a, 26, 37, 72, 82) des Innenrings (2, 21, 32, 68, 78) befestigt sind, und/oder, dass der Stützbordring (14, 74, 84) an einer parallel zu einer Rotationsachse (20) des Kegelrollenlagers (1, 39, 67) verlaufende Oberfläche (5a, 71, 81) des Innenrings (2, 68, 78) befestigt ist.
Kegelrollenlager (1, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbordring (14, 28, 38, 74, 84) jeweils einen gegen die Stirnseiten (11, 47) mit großem Durchmesser der Kegelrollen (10, 46) gerichteten, abgesetzten Stützbord (15, 57a, 60a, 74a, 84a) und/oder der Haltebordring (16, 58, 61, 75, 85) eine gegen die Stirnseiten (12, 48) mit kleinem Durchmesser der Kegelrollen (10, 46) gerichteten, abgesetzten Haltebord (17, 58a, 61a, 75a, 85a) aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Kegelrollenlagers (1, 39, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass der oder die Innenringe (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) ohne Stützbord und Haltebord, oder nur mit einem Haltebord (24, 35), aus einem randschichthärtbaren Wälzlagerstahl vorgefertigt werden, – dass danach die äußere(n) konische(n) Lauffläche(n) (3, 22, 33, 41, 52, 69, 79) des oder der Innenringe (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) randschichtgehärtet wird oder werden, – dass der oder die Stützbordringe (14, 22, 38, 57, 60, 74, 84) und der oder die Haltebordringe (16, 58, 61, 75, 85) oder nur der oder die Stützbordringe (14, 20, 38, 57, 60, 74, 84) aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden oder mit einer gute Gleiteigenschaften aufweisenden Oberflächenbeschichtung versehbaren Material separat gefertigt werden, – dass der oder die Innenringe (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) und der oder die Stützbordringe (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) und der oder die Haltebordringe (16, 58, 61, 75, 85) oder nur der oder die Stützbordringe (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) aneinander mittels Verbindungsmittel (18, 31, 59, 76, 77, 86, 87) befestigt werden, und – dass nach dem Zusammenfügen der Innenringe (2, 21, 32, 40, 51, 68, 78) mit dem oder den Stützbordringen (14, 28, 38, 57, 60, 74, 84) und/oder mit dem oder den Haltebordringen (16, 58, 61, 75, 85) die Endbearbeitung des Kegelrollenlagers (1, 39, 67) erfolgt.
Verwendung eines großen Kegelrollenlagers (1, 39, 67) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Lagerung einer Rotorwelle in einer Windenergieanlage.