Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BEARING ASSEMBLY, DOUBLE-ROW ANGULAR ROLLER BEARING, WIND TURBINE, METHOD FOR PRODUCING AN ANGULAR ROLLER BEARING, AND KIT-OF-PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/246986
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bearing assembly (1) comprising a shaft (7) which is rotatably mounted by means of a first angular roller bearing (2) and a second angular roller bearing (3), wherein the first angular roller bearing (2) comprises a first inner race (4), which is connected to the shaft (7) for conjoint rotation, and a first outer race (5), between which first cylindrical rolling bodies (6) arranged at a first contact angle (8) are accommodated and roll on a first inner race track (11) of the first inner race (4) and on a first outer race track (12) of the first outer race (5), and the second angular roller bearing (3) comprises a second inner race (14), which is connected to the shaft (7) for conjoint rotation, and a second outer race (15), between which second cylindrical rolling bodies (16) arranged at a second contact angle (18) are accommodated and roll on a second inner race track (21) of the second inner race (14) and on a second outer race track (22) of the second outer race (15), and wherein the first angular roller bearing (2) and the second angular roller bearing (3) are axially spaced apart from each other.

Inventors:
BIERLEIN ANDREAS (DE)
KÖNIG CHRISTOPH (DE)
FULL MARINO (DE)
KOHLHEPP MATTHIAS (DE)
NEUGEBAUER BENEDIKT (DE)
LINDNER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/100470
Publication Date:
December 28, 2023
Filing Date:
June 22, 2023
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16C19/36; F16C19/38; F16C19/54
Domestic Patent References:
WO2019105516A12019-06-06
WO2014031054A12014-02-27
Foreign References:
GB1268703A1972-03-29
DE102009031068A12011-01-05
US4746232A1988-05-24
US1865796A1932-07-05
DE102004058905A12006-06-14
US2055714A1936-09-29
DE102016214353A12017-02-09
DE102016214355A12017-02-23
DE102004058905A12006-06-14
DE102009014923A12010-09-30
Other References:
SKF: "Catalogue 5000 E", 30 June 2003 (2003-06-30), Germany, pages 662 - 663, XP093080422, Retrieved from the Internet
Download PDF:
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.

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