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Aus dem Stand der Technik sind Wälzlager bekannt, deren Lagerringe zur axialen Fixierung des Lagers einen sogenannten Bord aufweisen. Der Bord definiert die axiale Position des Lagers und damit das Lagerspiel oder eine Vorspannung. Es besteht dabei die Gefahr, dass das Lager seitenverkehrt montiert wird und infolge dessen mit unzulässigem Axialspiel oder unzulässiger Vorspannung betrieben wird. Dies kann zu schwerwiegenden Beschädigungen des Lagers führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile ein Axialspiel oder eine Vorspannung eines Lagers einzustellen. Insbesondere soll ein unzulässiges Axialspiel bzw. eine unzulässige Vorspannung infolge einer fehlerhaften Montage des Lagers vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die Anordnung umfasst ein erstes Lager und eine erste Stützfläche. Bei dem Lager handelt es sich vorzugsweise um ein Wälzlager, etwa ein Zylinderrollenlager oder ein Kegelrollenlager. Insbesondere kann mittels des Lagers ein Zahnrad oder eine Welle eines Getriebes, vorzugsweise eines Getriebes einer Windkraftanlage, gelagert sein. So kann es sich etwa bei dem Lager um ein Planetenlager handeln, mit dem ein Planetenrad eines Planetengetriebes drehbar auf einem Planetenbolzen gelagert wird.
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Bei einer Stützfläche handelt es sich um eine Wirkfläche. Wirkflächen sind allgemein definiert als feste Oberflächen von Körpern oder generalisierte Grenzflächen von Flüssigkeiten, Gasen oder Feldern, die dauernd oder zeitweise in Kontakt zu einer weiteren Wirkfläche stehen und am Energie-Stoff- und Informationsaustausch des technischen Systems beteiligt sind. (S. Matthiesen: „Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells Wirkflächenpaare und Leitstützstrukturen zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme". Universität Karlsruhe, Institut für Produktentwicklung, 2002). Eine Stützfläche zeichnet sich durch eine stationäre, d. h. ohne Relativbewegungen stattfindende Übertagung von Kräften aus.
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Die erste Stützfläche wird durch eine Komponente, d. h. einen einstückigen Körper, oder durch eine Baugruppe, d. h. mehrstückig miteinander verbundene Körper, ausgebildet. Im letztgenannten Fall bilden mehrere Flächen der einzelnen Körper die Stützfläche aus.
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Ein Lagerring des ersten Lagers weist eine zweite Stützfläche aus. Vorzugsweise handelt es sich bei der zweiten Stützfläche um eine Stirnfläche des Lagerrings.
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Unter einem Lagerring ist eine von gewöhnlich zwei Komponenten eines Lagers zu verstehen, die jeweils eine Lagerlauffläche ausbilden. Die beiden Lagerlaufflächen sind relativ zueinander verdrehbar. Dabei können zwischen den Laufflächen Kräfte übertragen werden. Bei einem Wälzlager befinden sich zwischen den Lagerlaufflächen Wälzkörper, die auf den Lagerlaufflächen bei einer Drehung des Lagers abrollen. Insbesondere sind die Lagerringe um eine Drehachse des Lagers rotationssymmetrisch.
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Die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche sind ausgebildet, sich mindestens teilweise axial gegeneinander abzustützen. Dies bedeutet, dass mindestens ein Teil der ersten Stützfläche und mindestens ein Teil der zweiten Stützfläche ausgebildet sind, sich gegeneinander abzustützen, wobei mindestens ein Richtungsvektor einer dabei übertragenen Kraft in axialer Richtung, d. h. parallel zu der Drehachse des ersten Lagers, verläuft.
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Vorzugsweise sind die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche ausgebildet, sich vollständig mindestens teilweise axial gegeneinander abzustützen. Die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche kommen in diesem Fall vollflächig miteinander in Kontakt.
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Bevorzugt werden zudem eine erste Stützfläche und eine zweite Stützfläche, die sich ausschließlich axial gegeneinander abstützen. Jeder radial, d. h. orthogonal zu der Drehachse des ersten Lagers verlaufende Richtungsvektor, der übertragenen Kraft beträgt dabei Null.
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Erfindungsgemäß hinterschneiden sich die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche mindestens teilweise in radialer Richtung, d. h. orthogonal zu der Drehachse des ersten Lagers. Dies ist genau dann der Fall, wenn es mindestens eine radial verlaufende, d. h. orthogonal zu der Drehachse des ersten Lagers ausgerichtete Ebene gibt, welche die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche schneidet.
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Die Hinterschneidung der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche entsteht, wenn die erste Stützfläche ein erstes Profil aufweist. Die zweite Stützfläche weist dann ein zweites Profil auf, bei dem es sich um ein Negativprofil des ersten Profils handelt. Ein Profil ist gleichbedeutend mit einer nicht ebenen Oberfläche, d. h. eine Oberfläche, die Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweist.
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Bevorzugt weisen die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche jeweils mindestens einen Absatz auf der mit dem Absatz der jeweils anderen Stützfläche die Hinterschneidung bildet.
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Insbesondere können die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche axial gegeneinander verschoben bzw. versetzte Bereiche aufweisen. So können die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche jeweils einen ersten und einen zweiten Bereich aufweisen, wobei der erste Bereich der ersten Stützfläche mit dem ersten Bereich der zweiten Stützfläche und der zweite Bereich der ersten Stützfläche mit dem zweiten Bereich der zweiten Stützfläche in Kontakt kommen. Die beiden ersten Bereiche sind gegenüber den beiden zweiten Bereichen axial verschoben bzw. versetzt angeordnet. Dies bedingt, dass die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche jeweils einen dritten Bereich aufweisen, der den ersten Bereich mit dem zweiten Bereich verbindet bzw. zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich verläuft. Der dritte Bereich bildet die erfindungsgemäße Hinterschneidung.
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Durch die Hinterschneidung greifen die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip ineinander. Hierdurch lässt sich eine definierte Position der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche relativ zueinander gewährleisten, so dass eine fehlerhafte Montage verhindert wird.
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In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung eine dritte Stützfläche, wobei der Lagerring eine vierte Stützfläche aufweist. Die dritte Stützfläche und die vierte Stützfläche sind ausgebildet, sich mindestens teilweise, bevorzugt vollständig und/oder ausschließlich, axial gegeneinander abzustützen.
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Mindestens ein Teil des Lagerrings befindet sich dabei zwischen der ersten Stützfläche und der dritten Stützfläche. Dies bedeutet, dass mindestens eine Strecke, die einen Punkt der ersten Stützfläche mit einem Punkt der dritten Stützfläche verbindet, durch den Lagerring verläuft. Vorzugsweise verläuft diese Strecke axial, d. h. parallel zu der Drehachse des ersten Lagers.
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Durch den zwischen der ersten Stützfläche und der dritten Stützfläche angeordneten mindestens einen Teil des Lagerrings beschränken die erste Stützfläche und die dritte Stützfläche die axiale Beweglichkeit des Lagerrings beidseitig. Die Beweglichkeit des Lagerrings wird also durch die erste Stützfläche in eine erste axiale Richtung und durch die zweite Stützfläche in eine zweite, entgegengesetzt zu der ersten Richtung verlaufende axiale Richtung beschränkt.
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Die vierte Stützfläche ist so geformt, dass sie bei einem seitenverkehrten Einbau des Lagerrings nicht mit der ersten Stützfläche vollflächig in Kontakt kommen kann. Dies bedingt, dass auch die zweite Stützfläche so geformt ist, dass sie bei einem seitenverkehrten Einbau des Lagerrings nicht mit der dritten Stützfläche vollflächig in Kontakt kommen kann. Insbesondere weist die vierte Stützfläche kein Negativprofil des Profils der ersten Stützfläche auf. Die zweite Stützfläche weist entsprechend kein Negativprofil der dritten Stützfläche auf.
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Bei einem seitenverkehrten Einbau des Lagerrings wird der Lagerring – ausgehend von einer korrekten Position – um 180 Grad um eine orthogonal zu der Drehachse des ersten Lagers verlaufende Achse verdreht eingebaut.
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Darüber hinaus ist die Anordnung bevorzugt mit einem Distanzstück und einem zweiten Lager weitergebildet. Bei dem Distanzstück handelt es sich definitionsgemäß um eine, bevorzugt rotationssymmetrische Komponente, welche die nachfolgend beschriebenen Merkmale aufweist.
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So bildet das Distanzstück die erste Stützfläche und eine fünfte Stützfläche aus. Ein Lagerring des zweiten Lagers weist eine sechste Stützfläche aus. Die fünfte Stützfläche und die sechste Stützfläche sind ausgebildet, bevorzugt vollflächig, miteinander in Kontakt zu kommen, und sich mindestens teilweise, bevorzugt ausschließlich, axial gegeneinander abzustützen. Analog zu der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche hinterschneiden sich dabei auch die fünfte Stützfläche und die sechste Stützfläche mindestens teilweise radial.
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Darüber hinaus umfasst die Anordnung in einer bevorzugten Weiterbildung eine siebte Stützfläche, wobei der Lagerring des zweiten Lagers eine achte Stützfläche aufweist. Die siebte Stützfläche und die achte Stützfläche sind ausgebildet, sich mindestens teilweise, vorzugsweise ausschließlich, axial gegeneinander abzustützen. Bevorzugt kommen die siebte Stützfläche und die achte Stützfläche dabei vollflächig miteinander in Kontakt.
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Mindestens ein Teil des Lagerrings des zweiten Lagers befindet sich weiterbildungsgemäß zwischen der fünften Stützfläche und der siebten Stützfläche. Es gibt also mindestens eine, vorzugsweise parallel zu der Drehachse des Lagers verlaufende Strecke, die einen Punkt der fünften Stützfläche mit einem Punkt der siebten Stützfläche verbindet und durch den mindestens einen Teil des Lagerrings des zweiten Lagers verläuft.
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Die sechste Stützfläche ist weiterbildungsgemäß so geformt, dass sie bei einem seitenverkehrten Einbau des Lagerrings des zweiten Lagers mit der fünften Stützfläche nicht vollflächig in Kontakt kommen kann. Insbesondere weist die sechste Stützfläche kein Negativprofil der fünften Stützfläche auf.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
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1 ein Wälzlager;
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2 ein doppeltes Lager mit Lagersicherung;
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3A ein dreifaches Lager mit Lagersicherung; und
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3B eine Falschmontage.
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Das in 1 dargestellte Zylinderrollenlager 101 weist einen Innenring 103 und zylinderförmige Wälzkörper 105 auf. Der Innenring weist zwei axiale Begrenzungsflächen – eine erste Stirnfläche 107 und eine zweite Stirnfläche 109 – auf. Unterscheidet sich ein axialer Abstand zwischen dem Wälzkörpern 105 und der ersten Stirnfläche 107 von einem axialen Abstand zwischen den Wälzkörpern 105 und der zweiten Stirnfläche 109, so kann ein seitenverkehrter Einbau des Zylinderrollenlagers 101 zu einem unzulässigen Lagerspiel oder einer fehlerhaften Vorspannung führen. Um dies zu verhindern, ist die erste Stirnfläche 107 mit einem Absatz 111 versehen.
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In 2 dargestellt ist ein Planetenrad 201, dass mittels zweier Zylinderrollenlager 101 der in 1 dargestellten Art drehbar in einem Planetenbolzen 203 gelagert ist. Die Absätze 111 der Innenringe 103 der Zylinderrollenlager 101 sind aufeinander zugerichtet.
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Zwischen den Innenringen 103 befindet sich ein Distanzring 205. Durch den Distanzring 205 ist ein axialer Abstand der Innenringe 103 zueinander festgelegt. Der Distanzring 205 weist beidseitig einen Absatz 207 auf, dessen Verlauf dem jeweiligen Absatz 111 der Innenringe 103 entspricht.
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Bedingt durch die Absätze 111 weisen die Innenringe 103 jeweils eine Ausnehmung auf, in die ein entsprechender, durch einen der Absätze 207 gebildeter Vorsprung des Distanzrings 205 eingreift. Wird nun eines der Zylinderrollenlager 101 seitenverkehrt montiert, kommt dessen zweite Stirnseite 109 mit einem Vorsprung des Distanzrings 205 in Kontakt. Dies führt dazu, dass sich die in 2 abgebildete Anordnung nicht mehr montieren lässt. Ein fehlerhafter Einbau der Zylinderrollenlager 101 wird so verhindert.
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Die 3a und 3b veranschaulichen die Verwirklichung eines entsprechenden Prinzips bei einem Planetenrad 201, dass mittels dreier Zylinderrollenlager 101 in dem Planetenbolzen 103 gelagert ist. Zwei der Zylinderrollenlager 101, in 3a links dargestellt, sind der in 2 dargestellten Anordnung entsprechend mit einem Distanzring 205 beabstandet, der mit Absätzen 207 versehen ist.
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Ein Innenring 103 eines in 3a rechts dargestellten Zylinderrollenlagers 101 ist mittels eines herkömmlichen Distanzrings 301 von dem Innenring 103 des mittleren Zylinderrollenlagers 101 beabstandet. In die durch den Absatz 111 des rechten Zylinderrollenlagers 101 gebildete Aussparung greift eine Schulter 303 des Planetenbolzens 201 ein.
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Die Folgen einer fehlerhaften Montage verdeutlicht 3b. Der Absatz 111 des linken Zylinderrollenlagers 101 steht einer planen Fläche des Distanzrings 301 ohne entsprechenden Absatz gegenüber. Da auch die Schulter 303 des Planetenbolzens 203 nicht in einen Absatz 111 eines Innenrings 103 eingreift, lässt sich der Planetenbolzen 303 nicht weit genug in einen Bolzensitz einführen. Infolgedessen ist es nicht möglich, einen Sicherungsring 305 zum Fixieren des Planetenbolzens 203 einzusetzen. Da nun offensichtlich ist, dass die Anordnung nicht korrekt montiert wurde, besteht keine Gefahr, dass diese Anordnung in Unkenntnis der fehlerhaften Montage in Betrieb genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Zylinderrollenlager
- 103
- Innenring
- 105
- Wälzkörper
- 107
- erste Stirnfläche
- 109
- zweite Stirnfläche
- 111
- Absatz
- 201
- Planetenrad
- 203
- Planetenbolzen
- 205
- Distanzring
- 207
- Absatz
- 301
- Distanzring
- 303
- Schulter
- 305
- Sicherungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- S. Matthiesen: „Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells Wirkflächenpaare und Leitstützstrukturen zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme”. Universität Karlsruhe, Institut für Produktentwicklung, 2002 [0005]
