DE102018105242B3

DE102018105242B3 - Radial-schrägrollenlager

Info

Publication number: DE102018105242B3
Application number: DE102018105242.1A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Stefan For
Original assignee: Sumitomo SHI Cyclo Drive Germany GmbH
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2038-03-08
Also published as: JP7295875B2; CN111801504A; WO2019170468A1; CN111801504B; JP2021517223A; DE112019001134A5

Abstract

Ein Radial-Schrägrollenlager weist Folgendes auf: einen Außenring mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und einen Halter, der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äußeren Rand eine Vielzahl von Rollen hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt bringbar zu sein, wobei der Halter eine außenringseitige Hauptführung aufweist, die an dem radial äußeren Rand des Halters zwischen dem Halter und dem Außenring derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils einen S-förmigen Verlauf haben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter an den Außenring übertragen werden können.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Technik in Bezug auf eine Untersetzungsvorrichtung und insbesondere ein Radial-Schrägrollenlager zur Verwendung in der Untersetzungsvorrichtung.
Stand der Technik
Eine Untersetzungsvorrichtung ist bekannt, in der sich ein Träger relativ zu einem Gehäuse dreht und der Träger oder das Gehäuse einen Ausgangsteil bildet. In einer solchen Untersetzungsvorrichtung wird der Träger durch das Gehäuse über ein Lager abgestützt. Die JP 2010 159774 A offenbart eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Rollenlager zwischen einem Gehäuse und einem Träger angeordnet ist. Nachstehend wird die JP 2010 159774 A als Patentliteratur 1 bezeichnet.
Die WO 2015 111326 A1 offenbart ebenfalls eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Rollenlager zwischen einem Gehäuse und einem Träger angeordnet ist, jedoch mit dem Unterschied, dass hier die Führung des Halters über eine Nut im Träger oder im Gehäuse realisiert wird. Nachstehend wird die WO 2015 111326 A1 als Patentliteratur 2 bezeichnet.
In den Rollenlagern in der Patentliteratur 1 und der Patentliteratur 2 ist jeweils eine Drehachse der Rollen relativ zu einer Lagerachse geneigt und bildet ein Schrägrollenlager. Weder in dem Schrägrollenlager in der Patentliteratur 1 noch in jenem der Patentliteratur 2 ist die Führung des Halters weder in den äußeren Laufring integriert, noch wird diese durch eine profilierte Haken-Führung, welche durch Sekundärführungen unterstützt wird, realisiert.
Die Verwendung des Trägers mit integriertem Innenring einer Lagerung als auch des Gehäuses als integrierten Außenring einer Lagerung, wie sie in der Patentliteratur 2 beschrieben wird, ist in der Technik bekannt.
Weiter sind in der Antriebstechnik (Axial-)Schrägrollenlager in mehrteiliger Ausführung (Halter mit Wälzkörpern, Innenring und Außenring) in Verwendung, wobei Außenring, Halter mit Wälzkörpern und Innenring einzeln in die Untersetzungsvorrichtung zu montieren sind und die Führungsflächen für den Halter an den Sitzflächen von Außenring und Innenring realisiert sind.
US 50 09 525 A , US 2015 / 0 152 919 A1 oder DE 11 2012 004 129 T5 offenbaren ähnliche Lageranordnungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn die Drehachse der Rollen relativ zur Lagerachse geneigt ist, wirkt eine Kraft zum Bewegen der Rollen auswärts entlang deren Drehachsenrichtung auf die Rollen während des Antriebs der Untersetzungsvorrichtung. In der Patentliteratur 1 schränkt ein Ende auf einer Seite eines Halters mit großem Durchmesser, der mit dem Gehäuse in Kontakt steht, die Auswärtsbewegung der Rollen in der Drehachsenrichtung ein. Das heißt, wenn die Rollen versuchen, sich nach außen zu bewegen, kommt ein äußerer Umfang des Endes der Seite des Halters mit großem Durchmesser mit dem Gehäuse in Kontakt, wodurch eine Bewegung der Rollen in seiner axialen Richtung eingeschränkt wird. Wenn jedoch die auf die Rollen aufgebrachte Kraft erhöht wird, gleitet der Halter in Bezug auf das Gehäuse, was es unmöglich macht, die Bewegung der Rollen einzuschränken. Folglich stellen die Rollen mit dem Gehäuse einen Kontakt her, der möglicherweise zu einem Verschleiß der Rollen und/oder des Gehäuses führt.
Durch die Führung des Halters über eine Nut, wie in der Patentliteratur 2 beschrieben, wird zwar die oben beschriebene Problemstellung der Patentliteratur 1 gelöst, jedoch ist die Führung des Halters nur durch das Herstellen des zusätzlichen Geometrieelements (Nut) in Träger oder Gehäuse zu bewerkstelligen. Ebenfalls besteht wie auch bei der Patentliteratur 1 weiter der Umstand, dass die Lagerung in einem mehrteiligen Aufbau lose, das heißt Teil für Teil, in die Untersetzungsvorrichtung montiert werden muss. Weiterhin ragt der Führungsteil des Halters aus dem Lager heraus, um das Führungselement (Nut) zu erreichen, was wiederum das Lager als solches unnötig vergrößert (verbreitert), was schlussendlich die Notwendigkeit eines größeren Bauraumes und somit auch eine Verlängerung der Untersetzungsvorrichtung zur Folge haben kann.
Weiter werden nach dem Stand der Technik bereits Schrägrollenlager mit vollendeter Führung des Halters verwendet, die jedoch ebenfalls nur in mehrteiliger Ausführung (Halter mit Wälzkörpern, Innenring und Außenring) vorliegen und somit hinsichtlich der Montage in einer Untersetzungsvorrichtung ebenfalls einen höheren Montage-Demontageaufwand hervorrufen.
Die vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, die vorangehenden Probleme zu lösen, und offenbart eine Technik zum zuverlässigen Einschränken der axialen Bewegung der Rollen entlang ihrer Achse, als auch die Technik für eine vormontierte Lagereinheit zur Montagevereinfachung bzw. zur Demontagevereinfachung, welche trotz Erfüllung der Führungsaufgabe des Halters nicht zu einer zusätzlichen Verbreiterung der Lagerung als Ganzes führt.
Lösung der Probleme
Die vorangehenden und weitere Probleme werden durch ein Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Radial-Schrägrollenlager weist Folgendes auf: einen Außenring mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und einen Halter, der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äußeren Rand eine Vielzahl von Rollen hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt bringbar zu sein, wobei der Halter eine außenringseitige Hauptführung aufweist, die an dem radial äußeren Rand des Halters zwischen dem Halter und dem Außenring derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils einen S-förmigen Verlauf haben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter an den Außenring übertragen werden können.
Demgemäß kann das Radial-Schrägrollenlager als eine Einheit vorgesehen werden, die lediglich aus dem Außenring und dem Halter besteht, jedoch ohne einen Innenring. Die Innenlauffläche wird nicht durch einen separaten Innenring vorgesehen, sondern wird als Teil des zu lagernden Elements angenommen, wobei das zu lagernde Element nicht Teil der vormontierten Lagereinheit ist. Solch eine Lagereinheit ist kompakt und weist gute Laufeigenschaften aufgrund ihrer Führung auf.
In dem Radial-Schrägrollenlager weist der S-förmige Verlauf vorzugsweise zwei gegensinnig gekrümmte Bögen auf, die sich radial auswärts von der Lagerlauffläche des Außenrings anschließen, wobei sich der erste Bogen in axialer Richtung zu dem Außenring hin krümmt und sich vorzugsweise derart krümmt, dass er radial einwärts verläuft, und wobei sich der zweite Bogen in axialer Richtung weg von dem Außenring und radial auswärts krümmt.
An dieser Stelle bedeutet der Ausdruck „außenringseitige Hauptführung“ eine primäre Führung des Halters, um eine Bewegung des Halters in Richtung zu dem Außenring hin zu begrenzen. Das heißt, der Halter bewegt sich zu dem Außenring hin und gleitet entsprechend an der Lagerlauffläche des Außenrings entlang in die radial einwärts gerichtete Richtung. Das Flächenpaar der außenringseitige Hauptführung, d.h. die S-förmigen Flächen des Halters und des Außenrings begrenzen diese Bewegung, indem der Spalt zwischen dem S-förmigen Flächenpaar in der Ausgangslage geschlossen wird, wenn der Halter in einem Durchmesser gestaucht wird (verformt). Aufgrund des S-förmigen Verlaufs „verhaken“ sich die S-förmigen Flächen des Halters und des Außenrings.
An dieser Stelle bedeutet der Ausdruck „lagerelementseitige Hauptführung“ eine primäre Führung des Halters, um eine Bewegung des Halters in Richtung zu dem zu lagernden Element hin zu begrenzen. Das heißt, der Halter bewegt sich zu dem zu lagernden Element hin und gleitet entsprechend an der Lagerlauffläche des zu lagernden Elements entlang in die radial auswärts gerichtete Richtung. Das Flächenpaar der lagerelementseitigen Hauptführung, d. h. die Außenumfangsfläche des Halters und die Innenumfangsfläche des Außenrings, begrenzen diese Bewegung, indem der Spalt zwischen dem Flächenpaar in der Ausgangslage geschlossen wird, wenn sich der Halter in einem Durchmesser aufweitet (verformt).
Die „außenringseitige Hilfsführung“ und „lagerelementseitige Hilfsführung“ werden nachfolgend auch als Sekundärführungen bezeichnet, wobei deren Wirkweise ähnlich zu jener von „außenringseitige Hauptführung“ und „lagerelementseitige Hauptführung“ (Primärführungen) ist.
Das Radial-Schrägrollenlager kann am radial inneren Rand des Halters mit Aussparungen versehen sein, die in Umfangsrichtung des Halters in gleichen Abständen angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung zu ermöglichen. Solch eine „Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung“ entsteht aufgrund eines sogenannten Krempelmoments.
Das Radial-Schrägrollenlager kann am radial äußeren Rand des Halters mit Aussparungen versehen sein, die in Umfangsrichtung des Halters in gleichen Abständen angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung zu ermöglichen. Solch eine „Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung“ entsteht aufgrund eines sogenannten Krempelmoments.
Das heißt, Aussparungen können am radial äußeren Rand des Halters und/oder am radial inneren Rand des Halters vorgesehen sein.
Das Radial-Schrägrollenlager kann mit einem axialen Steg am Außenring versehen sein, auf dessen radialer innerer Seite der Halter angeordnet ist und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt. Dieser Steg dient dazu, eine Anlauffläche bereitzustellen, so dass die gesamte Lagereinheit mit vormontiertem Halter montiert (eingepresst) werden kann, ohne jedoch den montierten Halter zu beschädigen.
Die hier offenbarte Technik bezieht sich auch auf eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Träger durch ein Gehäuse über ein Lager abgestützt ist. Das Lager umfasst: einen inneren Laufring, der am Träger vorgesehen ist; einen äußeren Laufring, der am Gehäuse vorgesehen ist; mehrere Rollen, die zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind; und einen Halter, der Intervalle zwischen benachbarten Rollen aufrechterhält. Der Halter ist hierbei in einem gewissen Bereich in eine für die notwendige Flexibilität in Montagerichtung erforderliche Anzahl (max. Anzahl gleich der Anzahl der Löcher zur Aufnahme der Rollen) von Segmenten unterteilt, die eine Bewegung des Bereichs des kleineren Durchmessers des Halters in radialer Richtung hin zur Achse des Lagers ermöglichen. Dadurch kann der Halter mit den vormontierten Rollen in den Außenring des Lagers montiert werden.
Die Rollen umfassen eine Drehachse, die in Bezug auf eine Lagerachse geneigt ist. Der Bereich der Neigung (Druckwinkel) der Drehachse liegt hierbei zwischen 10° bis 45°. Somit ist ein Radial-Schrägrollenlager konfiguriert. Die Führung des Halters ist in den äußeren Laufring (Außenring) integriert und wird durch eine profilierte Haken-Führung (Primärführung), welche durch Sekundärführungen unterstützt wird, realisiert.
Werden eine oder mehrere Primärführungen und/oder eine oder mehrere Sekundärführungen miteinander kombiniert, kann die Lagereinheit größere Kräfte aufnehmen und die jeweilige Belastung der einzelnen Führung wird reduziert. Entsprechend müssen einzelne Abschnitte des Halters weniger massiv ausgeführt werden, was wiederum eine kompakte Anordnung ermöglicht.
Gemäß der vorstehenden, beschriebenen Untersetzungsvorrichtung wird, wenn eine Kraft, mit der die Rollen entlang der Drehachsenrichtung auswärts bewegt werden, auf die Rollen wirkt, ein Versatz der Rollen durch die Führung der Rollen (Wälzkörper) in Drehachsenrichtung mittels Halter und Außenring in zuverlässiger Weise eingeschränkt. Die Führung wird hierbei durch eine profilierte Haken-Führung zwischen Außenring und Halter realisiert, wobei diese durch Sekundärführungen, radial zwischen dem inneren Umfang des Außenrings und dem Halter sowie parallel zu der Drehachse der Rollen, zwischen der Laufbahn der Rollen und dem unteren Teil des Halters, unterstützt wird. Dies macht es folglich möglich, zu verhindern, dass sich die Rollen weiter auswärts bewegen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Untersetzungsvorrichtung kann die vorstehend beschriebene Untersetzungsvorrichtung die Bewegung der Rollen in der Drehachsenrichtung zuverlässiger einschränken, ohne dass Führungselemente des Halters aus dem Lager herausragen. Gemäß der hier beschriebenen Untersetzungsvorrichtung kann auch die Montage der Lagerung vereinfacht werden, da ein vollständig vormontiertes Lagerelement (Außenring inklusive Halter mit vormontierten Rollen) in das Gehäuse der Untersetzungsvorrichtung eingesetzt werden kann.
Es sollte beachtet werden, dass „ein innerer Laufring an einem Träger vorgesehen ist“, nicht nur eine Form bedeutet, in der ein innerer Laufring, der eine von einem Träger (zu lagerndes Element) separate Komponente ist, am Träger befestigt ist, sondern auch eine Form, in der ein Träger durch Bearbeiten einer äußeren Umfangsoberfläche des Trägers als innerer Laufring fungiert.
Ebenso sollte beachtet werden, dass „ein äußerer Laufring an einem Gehäuse vorgesehen ist“, nicht nur eine Form bedeutet, in der ein äußerer Laufring, der eine von einem Gehäuse separate Komponente ist, am Gehäuse befestigt ist, sondern auch eine Form, in der ein Gehäuse durch Bearbeiten einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses als äußerer Laufring fungiert.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht einer Untersetzungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines mit einer gestrichelten Linie (A) eingekreisten Abschnitts in 1. zur Funktionsweise der Führung des Halters zur Führung der Rollen.
3 ist eine Schnittansicht der vormontierten Lagereinheit, in welcher die Definition des Druckwinkels der vormontierten Lagereinheit dargestellt wird.
4(A), 4(B) und 4(C) zeigen Schnittansichten der Lagereinheit und deren Komponenten mit einer Montagefolge von rechts nach links, wobei 4(A) den Halter, 4(B) den Halter mit montierten Rollen und 4(C) die fertig montierte Lagereinheit zeigen.
5 zeigt den Halter mit einem Bereich (A1), der die Ausführung der Segmentierung (A1) darstellt, in einer Ausführungsform.
5-1 zeigt den Halter mit einem Bereich (A1), der die Ausführung der Segmentierung (A1) darstellt, in einer Modifikation der Ausführungsform.
6 ist eine Schnittansicht einer Untersetzungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer Ausführungsform, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.
8 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer anderen Ausführungsform, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Einige der technischen Merkmale, die für die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Untersetzungsvorrichtung charakteristisch sind, werden hier beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die nachstehend beschriebenen jeweiligen technischen Elemente voneinander unabhängig sind.
Die Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung umfasst einen Träger und ein Gehäuse. Der Träger kann durch das Gehäuse über ein Lager drehbar abgestützt sein. Mehrere Zahnräder können im Gehäuse aufgenommen sein. Die Untersetzungsvorrichtung kann ferner eine Kurbelwelle (Antriebswelle mit exzentrischen Körpern), ein exzentrisches Umlaufzahnrad und ein Drehzahnrad umfassen. Die Kurbelwelle kann durch den Träger drehbar abgestützt sein. Die Kurbelwelle kann einen exzentrischen Körper umfassen. Das exzentrische Umlaufzahnrad kann mit dem exzentrischen Körper der Kurbelwelle in Eingriff stehen und kann sich exzentrisch drehen, wenn sich die Kurbelwelle dreht. Das Drehzahnrad kann mit dem exzentrischen Umlaufzahnrad verzahnen und kann Zähne aufweisen, deren Anzahl sich von jener des exzentrischen Umlaufzahnrades unterscheidet. Das exzentrische Umlaufzahnrad kann ein externes Zahnrad sein und das Drehzahnrad kann ein internes Zahnrad sein. Die inneren Zähne können an einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses vorgesehen sein und das Gehäuse kann als internes Zahnrad dienen.
Das Lager weist eine innere Lauffläche, eine äußere Lauffläche und mehrere Rollen auf. Das Lager kann einen inneren Laufring und/oder einen äußeren Laufring umfassen. Der innere Laufring kann am Träger vorgesehen sein. Der innere Laufring kann an einer äußeren Umfangsoberfläche des Trägers befestigt sein. Alternativ kann die äußere Umfangsoberfläche des Trägers als innerer Laufring fungieren. Der äußere Laufring (Außenring) kann am Gehäuse vorgesehen sein. Der äußere Laufring kann an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses befestigt sein. Alternativ kann die innere Umfangsoberfläche des Gehäuses als äußerer Laufring fungieren. Die mehreren Rollen bzw. Walzen sind zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet.
Eine äußere Umfangsoberfläche des inneren Laufrings muss nicht mit einer Rippe zum Einschränken einer Bewegung der Rollen in einer Richtung ihrer Drehachse versehen sein. Das heißt, die äußere Umfangsoberfläche des inneren Laufrings muss nicht mit einem Vorsprung versehen sein, der mit einem Ende der Rollen in der Richtung der Drehachse einen Kontakt herstellt. Eine innere Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings muss nicht mit einer Rippe zum Einschränken der Bewegung der Rollen in der Richtung der Drehachse versehen sein. Das heißt, die innere Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings muss nicht mit einem Vorsprung versehen sein, der einen Kontakt mit dem Ende der Rollen in der Drehachsenrichtung herstellt. Weiter ist weder der innere Durchmesser des Gehäuses noch der äußere Durchmesser des Trägers mit einer Nut, zur Führung des Halters, versehen.
Die mehreren Rollen weisen eine Drehachse auf, die relativ zu einer Lagerachse des Lagers geneigt ist. Da die Rollen zylindrisch sein können, spricht man von einem Zylinderrollenlager (Schrägrollenlager). Ferner können die Rollen eine konische Form haben.
Das Lager weist einen Halter auf, der Intervalle bzw. Abstände zwischen benachbarten Rollen beibehält. Der Halter - auch als Käfig bezeichnet - kann eine Ringform aufweisen und kann einen Abschnitt mit großem Durchmesser aufweisen, und kann einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweisen.
Mehrere Löcher (Vertiefungen) können am Halter in seiner Umfangsrichtung vorgesehen sein und die Rollen können in den Löchern angeordnet sein. Ein Profil zum Umfassen eines Endes auf einer Seite des Halters mit kleinem Durchmesser kann im Außenring vorgesehen sein (profilierte Haken-Führung bzw. Primärführung). Das Ende der Seite des Halters mit großem Durchmesser kann ständig mit einer Fläche des Außenrings in Kontakt stehen. Weiter kann das Ende auf der Seite des Halters mit kleinem Durchmesser und/oder das Ende auf der Seite des Halters mit großem Durchmesser mit der Laufläche des Innenrings in Kontakt stehen (Sekundärführung), wenn eine Kraft, mit der die Rollen auswärts bewegt werden, auf die Rollen wirkt. Dazu sind die entsprechenden Flächen des Halters radial einwärts und radial auswärts von den Rollen parallel zur Mantelfläche der Rollen und parallel zur Lagerlauffläche des zu lagernden Elements mit einem sehr kleinen Abstand zur Lagerlauffläche des zu lagernden Elements angeordnet.
Weiter kann der Halter auf der Seite des kleinen Durchmessers mit einer Anzahl (max. Anzahl gleich der Anzahl der Löcher) von Durchbrüchen versehen sein (Segmentierung), um so die erforderliche Flexibilität des Halters in radialer Richtung zu ermöglichen, damit der Bereich des kleinen Durchmessers elastisch verformt werden kann, um so ein Montieren des Halters in den Außenring zu ermöglichen.
Weiter befinden sich der Bereich des großen Durchmessers sowie der Bereich des kleinen Durchmessers des Halters innerhalb der Breite des Außenrings und sind in diesem gesichert. Das heißt, der Halter ist in seinen Abmessungen in den Außenring integriert ist und dieser ist dort auch nach der Montage gesichert.
(Erste Ausführungsform)
Mit Bezug auf 1 wird eine Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung Z1 beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die eine Untersetzungsvorrichtung Z1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Eine Untersetzungsvorrichtung Z1 wird beispielsweise verwendet, um eine Antriebsleistung von einem Motor (nicht dargestellt), der mit einer Antriebswelle 1 verbunden ist, rotatorisch aufzunehmen, in Drehzahl zu reduzieren und in Drehmoment zu erhöhen. Dies geschieht in der Untersetzungsstufe durch eine innen kämmende Planetenradstruktur. Die Untersetzungsvorrichtung wird also schnelldrehend an der Antriebswelle 1 mit geringem Drehmoment angetrieben und treibt langsam drehend mit hohem Drehmoment an einer Abtriebswelle 2 (auch Träger genannt) ab. Hierbei erfolgt durch die Untersetzung auch eine Änderung der Drehrichtung zwischen An- und Abtriebswelle. Weiter ist die Untersetzungsvorrichtung in der Lage, an der Abtriebswelle 2 äußere Kräfte als auch innere Kräfte aus der Untersetzungsarbeit, welche durch den Antrieb der Abtriebswelle 2 auftreten oder aus anderen Gründen auf die Abtriebswelle 2 aufgebracht werden, aufzunehmen. Dies wird durch die O-Anordnung einer Hauptlagerung 30 und 40 erreicht. Folgend werden die Untersetzungsstufe und danach die Hauptlagerung im Detail beschrieben.
Untersetzungsstufe
Die Untersetzung erfolgt in der Untersetzungsvorrichtung Z1 in einer Stufe. Die Untersetzung erfolgt durch einen rotatorischen Antrieb von der Antriebswelle 1, welche durch Stützlager (3) in der Abtriebswelle 2 und 4 gelagert ist.
Die Antriebswelle 1 ist mit drei 120° zueinander versetzten exzentrischen Körpern versehen, welche durch daran angebrachte Zylinderrollenlager 5 mit jeweils einem außenverzahnten Zahnrad 6 (Kurvenscheibe) verbunden sind. Somit können sich die exzentrischen Körper der Antriebswelle 1 relativ zueinander in entgegengesetzter Drehrichtung zu dem außenverzahnten Zahnrad 6 bewegen. Bewegt sich also die Antriebswelle 1 im Urzeigersinn, wird das außenverzahnte Zahnrad 6 aufgrund der Exzentrizität der Körper an der Antriebswelle 1 in eine translatorische Bewegung hin zu den Außenbolzen 7 bewegt, welche im innenverzahnten Zahnrad 8 gelagert sind. Durch das gleichzeitige Kämmen der Außenverzahnung des außenverzahnten Zahnrads 6 in den durch das innenverzahnte Zahnrad 8 angeordneten Außenbolzen 7 wird das außenverzahnte Zahnrad 6 gleichzeitig in eine zur Antriebswelle entgegengesetzte Drehrichtung gezwungen. Dabei wird bei einer Umdrehung der Antriebswelle das außenverzahnten Zahnrad 6 nur um ein bestimmtes Segment der Außenverzahnung verdreht, was zu einer verlangsamten Drehbewegung des außenverzahnten Zahnrads 6 führt. Das außenverzahnte Zahnrad 6 ist zusätzlich mit Mitnehmerbohrungen ausgestattet, die über Rollen 9 mit der Abtriebswelle 2 in Kontakt stehen. So wird die verlangsamte Drehbewegung von dem außenverzahnten Zahnrad 6 auf die Abtriebswelle 2 übertragen.
Hauptlagerung
Die Hauptlager 30 und 40 bestehen aus jeweils einem Außenring 10, einem Halter 11, der Intervalle bzw. Abstände zwischen benachbarten Rollen 12 aufrechterhält und in dem sich eben diese Rollen 12 befinden, und einem Innenring. Die Rollen 12 haben eine Drehachse, die in Bezug auf eine Lagerachse geneigt ist. Der Bereich der Neigung (Druckwinkel) der Drehachse liegt hierbei zwischen 10° bis 45° relativ zur Drehachse der Antriebswelle bzw. zur Drehachse der Abtriebswelle. Somit ist ein Radial-Schrägrollenlager konfiguriert, das in 3 gezeigt ist.
Zusammen mit den integrierten Innenring-Laufbahnen von Abtriebswelle(n) 2 und 4 bilden Hauptlager 30 und 40 eine Schrägrollenlagerung in O-Anordnung. Zur optimalen Einstellung der Lauf- und Lebensdauereigenschaften wird diese O-Anordnung mittels einer Abstimmscheibe 13 auf die dazu erforderlichen Werte axial vorgespannt. Hierbei handelt es sich um ein spezielles Schrägrollenlager für die Untersetzungsvorrichtung, welches in seiner Funktion im Detail erklärt werden soll.
Da die Drehachse der Rollen relativ zur Lagerachse geneigt ist, wirkt eine Kraft zum Bewegen der Rollen auswärts entlang der Drehachsenrichtung auf die Rollen während des Antriebs der Untersetzungsvorrichtung. Dies macht wiederum eine Führung des Halters 11 notwendig, um die Rollen 12 in ihrer vorbestimmten Position zu halten. Gemäß 2, in der die Einzelheiten des Lagers (A) von 1 dargestellt sind, soll die Führung des Halters unter oben beschriebenen Umständen erklärt werden.
In 2 sind mit gestrichelten Linien die resultierenden Führungsflächen dargestellt, durch die der Halter 11 beim Ausrücken der Rollen 12 begrenzt wird. A2A ist hierbei die Primärführung der Hakenführung und A3A ist die unterstützende Sekundärführung, wenn die Rollen entlang ihrer Drehachse in Richtung hin zum Gehäuse (nach oben) ausrücken. A2B ist die Primärführung der Hakenführung und A3B ist die unterstützende Sekundärführung, wenn die Rollen entlang Ihrer Drehachse in Richtung hin zur Untersetzungsstufe (nach unten) ausrücken.
Also ist die Führung des Halters 11 in den Außenring 10 integriert und wird durch eine profilierte Haken-Führung (Primärführung) realisiert, welche durch Sekundärführungen radial zwischen dem inneren Umfang des Außenrings und dem Halter, sowie parallel zu der Drehachse der Rollen zwischen der Laufbahn der Rollen und dem unteren Teil des Halters unterstützt wird. Dies macht es folglich möglich, zu verhindern, dass die Rollen ungewollt weit ausrücken.
Zum Halter 11 soll im Speziellen erwähnt werden, dass dieser vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist, wobei dieser prinzipiell auch aus Stahl hergestellt sein kann.
4 zeigt die Ausführung der Hauptlagerung, wobei von rechts (A) nach links (C) die Abfolge zur Montage des Lagers zu einer vormontierten Lagereinheit gezeigt ist. Die Ansicht (A) zeigt hierbei den Halter 11 ohne Rollen 12. Die Ansicht (B) zeigt den ersten Montageschritt, in dem die Rollen 12 in den Halter 11 montiert werden. Die Ansicht (C) zeigt die fertig montierte Lagereinheit, in die der Halter 11 mit den Rollen in den Außenring 10 eingesetzt wurde. Die fertig montierte Lagereinheit, die in 4(C) gezeigt ist, weist die erfindungsgemäßen Vorteile auf.
Das Einsetzen des Halters 11 in den Außenring 10 wird durch Durchbrüche bzw. Aussparungen im Halter am radial innen Rand vereinfacht. In 5 zeigt Markierung (A1) solch einen Durchbruch bzw. eine Aussparung, deren Anzahl der Anzahl der Montagestellen der Rollen entsprechen kann. Bei der Wahl der Anzahl der Durchbrüche gilt es auch zu berücksichtigen, dass der Halter 11 in tangentialer Richtung bzw. Umfangsrichtung verwindungssteif bleiben soll. Das heißt, dass der Halter aufgrund einer zu großen Anzahl von Durchbrüchen derart geschwächt werden kann, dass er nicht mehr in der Lage ist, die Wälzkörper bei Ausscherbewegungen (Schränken) innerhalb der korrekten Abwälzbewegung zu führen. Jedoch müssen die Durchbrüche so vorgesehen sein, dass eine rein elastische Deformation des Halters in radialer Richtung möglich ist, so dass die Haken-Führung in das Gegenprofil des Außenrings einrasten kann („Einhaken“).
Die beschriebene Technologie der Hauptlagerung kann ebenfalls auf die eingangs beschriebenen Stützlagerungen (3) angewendet werden. Bei einer solchen Ausführung würden dann, der Baugröße entsprechend, Lager der technischen Ausführungsform 30 und 40 als Stützlagerung der Antriebswelle 1 in einer X-Anordnung Verwendung finden.
In 5-1 zeigt Markierung (A1) einen Durchbruch bzw. eine Aussparung in einer anderen Ausführungsform, die alternativ zu der Struktur verwendet werden kann, die in 5 gezeigt ist. Die Durchbrüche bzw. Aussparungen in dieser Ausführungsform sind in dem Halter am radial äußeren Rand vorgesehen.
Die Wahl der Position der Durchbrüche kann sich daran orientieren, wie die „Verhakung“ ausgestaltet ist.
(Zweite Ausführungsform)
Mit Bezug auf 6 wird eine Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung Z2 beschrieben. Die Untersetzungsvorrichtung Z2 ist ein modifiziertes Beispiel der Untersetzungsvorrichtung Z1 gemäß der ersten Ausführungsform. Komponenten der Untersetzungsvorrichtung Z2, die zu jenen in der Untersetzungsvorrichtung Z1 identisch sind, werden mit denselben Bezugszeichen oder Bezugssymbole bezeichnet, und auf eine wiederholte Beschreibung von diesen kann verzichtet werden.
Die Untersetzungsvorrichtung Z2 unterscheidet sich von der Untersetzungsvorrichtung Z1 darin, dass die Untersetzung in zwei Stufen erfolgt, wobei die Beschreibung der Untersetzung in der Untersetzungsvorrichtung Z1 prinzipiell der Abtriebsstufe der Untersetzungsvorrichtung Z2 entspricht. Die anderen Strukturen der Untersetzungsvorrichtung Z2 sind im Wesentlichen identisch zu jenen der Untersetzungsvorrichtung Z1. Somit erfolgt lediglich eine Beschreibung der Unterschiede in der Funktion hinsichtlich der Untersetzungsvorrichtung Z1.
6 ist eine Schnittansicht, die eine Untersetzungsvorrichtung Z2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Ansprüche sind bedingungslos auf folgende Untersetzungsvorrichtung Z2 anzuwenden.
Die Untersetzungsvorrichtung Z2 wird beispielsweise verwendet, um eine Antriebsleistung von einem Motor (nicht dargestellt) rotatorisch aufzunehmen, der mit einer Eingangswelle 14 (nur schematisch dargestellt) verbunden ist, in Drehzahl zu reduzieren und im Drehmoment zu erhöhen. Dies geschieht in zwei Untersetzungsstufen durch eine innen kämmende Planetenradstruktur (Abtriebsstufe) und eine vorgelagerte Stirnradvorstufe (Eingangsstufe). Die Untersetzungsvorrichtung wird also schnelldrehend an der Eingangswelle 14 mit geringem Drehmoment angetrieben und treibt langsam drehend mit hohem Drehmoment an der Abtriebswelle 2 (auch Träger genannt) ab. Durch den Antrieb der Eingangswelle 14 wird das Planetenrad 15 mit geringerer Drehzahl und bereits erhöhtem Drehmoment gegensinnig zur Eingangswelle 14 angetrieben. Da die Eingangswelle 14 mit der Antriebswelle 1 fest verbunden ist, wird diese ebenfalls in Rotation versetzt, was die Untersetzung in der Abtriebs-Stufe zur Folge hat. Der Unterschied zur Funktionsweise zur Untersetzungsvorrichtung Z1 der ersten Ausführungsform besteht weiter darin, dass die Antriebswelle 1 bereits exzentrisch zur Getriebehauptachse angeordnet ist und so die exzentrisch zur Antriebswelle angeordneten Körper von nicht nur die außen verzahnten Zahnräder 6 (Kurvenscheibe), hier zwei an der Zahl, in Bewegung versetzt, sondern die Antriebswelle 1 durch die der außen verzahnten Zahnräder 6 in dieser Bewegung mitgenommen wird. Daraus resultiert, dass die Antriebswelle 1 mit Hilfe der Stützlagerung (3) von Antriebswelle 1 in Abtriebswelle 2 und 4 hier die Funktion der Mitnehmerrollen 9 übernimmt, welche die Rotation auf Abtriebswelle 2 und 4 übertragen. Weiter ist die Antriebswelle 1 mit nur zwei um 180° zueinander versetzten, exzentrischen Körpern versehen und daher ist die Untersetzungsvorrichtung Z2 auch nur mit zwei außen verzahnten Zahnrädern 6 versehen.
Aus den vorangehenden beiden Ausführungsformen werden die Vorteile ersichtlich, die mit der Lagereinheit der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.
In den obigen Ausführungsformen wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Lagereinheit für eine Untersetzungsvorrichtung offenbart. Die Verwendung der Lagereinheit der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf Untersetzungs- bzw. Getriebevorrichtungen begrenzt und kann auf jegliche Art von Wellenlagerung angewendet werden, soweit diese eine Lagerung in axialer Richtung und radialer Richtung erfordert.
In den obigen Ausführungsformen wurde eine Konfiguration offenbart, in der die Führungsflächen des Halters, die mit dem Außenring in Kontakt stehen, in Primär- und Sekundärführung aufteilt sind. Konkret handelte es sich hierbei um zwei Primärführungen A2A und A2B, sowie zwei Sekundärführungen A3A und A3B.
Die Primärführung A2A (außenringseitige Hauptführung) bietet eine Abstützung des Halters gegen ein Versetzen radial einwärts und in einer axialen Richtung (aufwärts in 2) hin zum Außenring. Diese Primärführung A2A wird im Wesentlichen dadurch realisiert, dass der Halter auf der Außenumfangsseite von diesem mit dem Außenring verhakt (S-förmiger Verlauf des entsprechenden Flächenpaars) ist. Die Formgebung dieser Verhakung orientiert sich maßgeblich daran, dass eine Bewegung der Rollen radial einwärts entlang der Lauffläche des Außenrings beschränkt werden kann. Die Formgebung dieser Verhakung orientiert sich jedoch auch gleichzeitig daran, dass die Lagereinheit derart in z.B. ein Gehäuse eingebaut werden kann (vor Montage der Welle), dass der Halter samt Rollen sich nicht von dem Außenring löst. Eine derartige Sicherung erleichtert den Austausch der Lagereinheit und die erneute Montage der Welle. Wenn der Halter an dem Außenring neben der Führungsaufgabe auch noch zusätzlich gegen ein Herausfallen gesichert sein soll, muss der S-förmige Verlauf noch ausgeprägter sein (nachfolgend als „Hinterschneidung“ referenziert).
Die Primärführung A2B (lagerelementseitige Hauptführung) bietet eine Abstützung des Halters gegen ein Versetzen radial auswärts und in der anderen axialen Richtung (abwärts in 2) hin zur gelagerten Welle 2. Diese Primärführung A2B wird im Wesentlich dadurch realisiert, dass eine Außenumfangsfläche des Halters in radialer Richtung einer Innenumfangsfläche des Außenrings gegenüberliegt. Die Außenumfangsfläche des Halters und die Innenumfangsfläche des Außenrings können zylindrisch sein. Die Außenumfangsfläche des Halters und die Innenumfangsfläche des Außenrings können jedoch vorzugsweise auch etwas geneigt sein, so dass diese Flächen eine Normale aufweisen, die sich der entsprechenden Drehachse der Rollen weiter annähert. Bestenfalls ist die Flächennormale parallel zur Drehachse der entsprechenden Rolle. Anders ausgedrückt weist in diesem Fall die Lauffläche des Außenrings einen rechten Winkel zur Primärführung A2B (stützende Innenumfangsfläche des Außenrings) auf. Diese Modifikation weg von der zylindrischen Anordnung hin zur geneigten Anordnung steht in enger Verbindung mit der Möglichkeit des Verdrehens des Halters in Umfangsrichtung beim Verbinden des Halters mit dem Außenring. Die bei der Primärführung A2B betroffene Innenumfangsfläche des Außenrings bildet in axialer Richtung einen Steg aus, der außerdem benutzt werden kann, um den Außenring während dessen Montage korrekt einzupassen. Dieses Passen kann auch mit dem verbundenen Halter (Rollenkäfig) über diesen axialen Steg des Außenrings durchgeführt werden. Somit wird eine Montage noch weiter vereinfacht. Der Außenring weist den axialen Steg auf, auf dessen radialer innerer Seite der Halter angeordnet ist und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt. Der Ausdruck „in axialer Richtung freiliegt“ bedeutet, dass bei Betrachtung der Lagereinheit in axialer Richtung, der axiale Steg radial auswärts von dem Halter zu erkennen ist. Ist das entsprechende Flächenpaar nicht zylindrisch, sondern konisch (geneigt) ausgebildet, kann die Herausfallsicherung auch von der Primärführung A2B alternativ oder zusätzlich zur Herausfallsicherung der Primärführung A2A (S-förmiger Verlauf) vorgesehen sein.
Die Sekundärführung A3A (außenringseitige Hilfsführung) bietet eine weitere Abstützung des Halters gegen ein Versetzen radial einwärts und in einer axialen Richtung (aufwärts in 2) hin zum Außenring. Im Gegensatz zur Primärführung A2A, die am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen ist, ist die Sekundärführung A3A am radial inneren Rand des Halters vorgesehen. Die Sekundärführung A3A kann ein Flächenpaar von Flächen des Halters und des Außenrings sein, das im Wesentlichen senkrecht zur Achse der gelagerten Wellen ist (siehe 2). Jedoch gilt auch hier wie bei der Primärführung A2B, dass vorzugsweise das Flächenpaar senkrecht zur Achse der Rollen vorgesehen ist.
Die Sekundärführung A3B (lagerelementseitige Hilfsführung) bietet eine weitere Abstützung des Halters in der anderen axialen Richtung (abwärts in 2) hin zu gelagerten Welle 2. Während die vorangehenden Primärführung A2A, Primärführung A2B und Sekundärführung A3A jeweils Führungen zwischen dem Halter und dem Außenring sind, ist die Sekundärführung A3B die einzige Führung zwischen dem Halter und der gelagerten Welle (zu lagerndes Element), die die innere Lagerlauffläche ausbildet. Diese Sekundärführung A3B betrifft eine Fläche des Halters auf der Außenumfangsseite des Halters (radial auswärts von den Rollen), die auf einer Linie mit der Mantelfläche der Rollen liegt, die in Kontakt mit der inneren Lagerlauffläche der gelagerten Welle ist.
Der Ausdruck „auf einer Linie mit der Mantelfläche der Rollen“ beinhaltet insbesondere einen Zustand, in dem die beschriebene Führungsfläche des Halters minimal parallel versetzt ist zur Mantellinie der Rollen, so dass die Führungsfläche im Betrieb gerade nicht mit der Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt steht, sondern nur dann, wenn sich der Halter verformt. Aus diesem Grund muss die gelagerte Welle keine besondere Abstufung in der Lagerfläche haben. Es reicht, wenn die Lagerfläche der gelagerten Welle konusförmig ist, die korrespondierende Führungsfläche der gelagerten Welle (radial auswärts von der Lagerfläche) konusförmig ist und beide Flächen die gleiche Neigung ohne einen Stufenversatz haben.
Der Ausdruck „lagerelementseitige Hilfsführung“ bzw. der Ausdruck „lagerelementseitige Hauptführung“ bedeuten jeweils eine Führung, die einen Versatz zu dem Lagerelement (zu lagerndes Element; Welle) hin und radial auswärts (entlang der Lagerflächen) verhindern.
Der Ausdruck „außenringseitige Hilfsführung“ bzw. der Ausdruck „außenringseitige Hauptführung“ bedeuten jeweils eine Führung, die einen Versatz zu dem Außenring hin und radial einwärts (entlang der Lagerflächen) verhindern.
Die Richtung „entlang der Lagerfläche“ beinhaltet eine axiale Komponente und eine radiale Komponente, da es sich in der vorliegenden Erfindung um ein Schrägrollenlager handelt.
Der Halter ist derart geformt und/oder aus einem derartigen Material hergestellt, dass er in der Umfangsrichtung elastisch verdrehbar ist. Diese Verdrehbarkeit kann nötig sein, um den Halter mit dem Außenring bei einer Herstellung der Lagereinheit zu verbinden, falls die Primärführung A2A und/oder die Primärführung A2B eine entsprechend hinterschnittene Formgebung in deren Querschnitt haben sollten. Dazu sind Aussparungen am radial inneren Rand des Halters vorgesehen. Diese „Segmentierung“ erleichtert eine Verformung bei Aufbringung eines Krempelmoments (Moment um die Tangentialrichtung herum), die nur beim Verbinden des Haltern mit dem Außenring stattfindet.
Die entsprechenden Flächenpaare, die in Verbindung mit der Primärführung A2A, der Primärführung A2B, der Sekundärführung A3A oder der Sekundärführung A3B referenziert sind, sind lediglich zur Führung des Halters zwischen der äußeren und inneren Lagerfläche vorgesehen. Das heißt, im Falle, dass der Halter nicht verformt ist, sind die entsprechenden Flächen mit einem geringen Abstand zueinander ausgebildet, um im Betrieb keine zusätzliche Reibung und zusätzlichen Wärmeeintrag zu erzeugen. Ein Kontakt (stützende Wirkung) soll nur dann hergestellt werden, wenn sich der Halter verformt, um so eine weitere Verformung zu verhindern bzw. begrenzen.
Unabhängig davon, ob die Primärführung A2A, die Primärführung A2B, die Sekundärführung A3A und/oder die Sekundärführung A3B vorgesehen ist, muss das zu lagernde Element keine besondere Formgebung aufweisen. Das heißt, das zu lagernde Element muss lediglich eine konische Lagerfläche ohne zusätzliche Vorsprünge oder Vertiefungen haben. Dadurch erhöht sich der Einsatzbereich der Lagereinheit. Dementsprechend ist auch kein separater Innenring notwendig, um eine einsatzfähige Lagereinheit zu bieten.
Da der Halter an seinem radial äußeren Rand und/oder an seinem radial inneren Rand mit dem Außenring verbunden ist, so dass er nicht leicht davon gelöst werden kann, wird eine Montagefähigkeit verbessert. Diese Art von Sicherung wird durch einen Formschluss erreicht. Mit anderen Worten, eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings haben jeweils einen S-förmigen Verlauf, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter an den Außenring übertragen werden können. Wenn diese Kräfte übertragen werden können, wird der Halter an dem Außenring gesichert, während der Montage gehalten und im Betrieb gestützt. Der S-förmige Verlauf betrifft die Primärführung A2A (außenringseitige Hauptführung). Jedoch kann auch die Primärführung A2B (lagerelementseitige Hauptführung) alternativ oder zusätzlich gestaltet sein, um Kräfte zwischen dem Halter und dem Außenring während der Montage zu übertragen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Flächenpaar der Primärführung A2B (lagerelementseitige Hauptführung) nicht zylindrisch, sondern konisch geformt ist.
Der „S-förmige Verlauf“ ist wie folgt gestaltet. Im Verlauf entlang der Lagerlauffläche des Außenrings radial auswärts und axial von dem Wellenende aus in Richtung der Erstreckung der Welle (unten in 2) macht die Schnittfläche des Außenrings einen ersten Bogen (S1) zurück in Richtung des axialen Wellenendes (oben in 2). Anschließend kehrt sich die Krümmungsrichtung der Schnittfläche des Außenrings um (Wendepunkt im S-förmigen Verlauf), so dass sich die Schnittfläche des Außenrings in einem zweiten Bogen (S2) wiederum weg von dem Wellenende hin zur Erstreckungsrichtung der Welle (unten in 2) erstreckt. Mit diesem allgemeinen S-förmigen Verlauf können Kräfte des Halters auf den Außenring im Betrieb übertragen werden, d. h. Kräfte entlang der Lagerlauffläche. Wenn nun aber das Herausfallen des Halters aus der Lagereinheit (axiales Lösen des Halters von dem Außenring) mittels des S-förmigen Verlaufs verhindert werden soll, dann muss der erste Bogen derart ausgebildet sein, dass sich die Kontur der Schnittflächen von Halter und Außenring (Flächenpaar) ein Stück weit radial einwärts verläuft. Diese Hinterschneidung verhindert dann ein axiales Lösen des Halters von dem Außenring beispielsweise während einer Montage. Diese Hinterschneidung (erster Bogen) bildet sozusagen einen Vorsprung aus, der in radial auswärts gerichteter Richtung vorragt.
Die vorangehend genannte außenringseitige Hilfsführung A3A kann eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils mit einem S-förmigen Verlauf mit zwei gegensinnig gekrümmten Bögen (S3, S4) aufweisen, die sich radial einwärts von der Lagerlauffläche des Außenrings anschließen, wobei sich der erste Bogen (S3) in axialer Richtung weg von dem Außenring krümmt, und wobei sich der zweite Bogen (S4) in axialer Richtung hin zu dem Außenring und krümmt.
7 und 8 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen bezüglich des Außenringquerschnitts. Jede von diesen zwei Ausführungsformen kann auf die vorangehend beschriebenen Gestaltungen angewendet werden. Während in jeder von diesen zwei Ausführungsformen die Bögen S3 und S4 dieselben sind, ist die Gestaltung der Bögen S1 und S2 in den beiden Ausführungsformen verschieden.
Die Formgebung der zwei Bögen S1 und S2 auf der radial äußeren Seite des Halters bzw. die Formgebung der zwei Bögen S3 und S4 auf der radial inneren Seite des Halters können aus 8 ersehen werden. Zwischen den beiden Bögen S1 und S3 erstreckt sich die Lagerlauffläche des Außenrings. Außerdem ist der axiale Steg AS in 8 zu sehen, der eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, die mit der lagerelementseitigen Hauptführung (A2B) assoziiert ist, was auch in 2 zu sehen ist. Das Bogenpaar S1 und S2 und das Bogenpaar S3 und S4 erzeugen jeweils eine umlaufende Nut an dem Außenring.
In solch einer Montage kann nun die Lagereinheit (Halter und Außenring) zuerst in das Gehäuse eingesetzt bzw. eingepresst werden (axialer Steg), und dann kann die Welle (zu lagerndes Element) an das Lager gesetzt werden, ohne befürchten zu müssen, dass sich der Halter von der Lagereinheit löst oder dass sich der Halter von der Welle bzw. dem zu lagernden Element löst.
Wie bereits erwähnt wurde, können die Aussparungen am radial inneren und/oder am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft sind die Aussparungen vorgesehen, wenn sie sich an dem radialen Ende des Halters befinden, das zu der S-förmigen Führung in radialer Richtung entgegengesetzt ist. Das heißt, wenn das Bogenpaar S1 und S2 am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen ist, sind die Aussparungen vorzugsweise am radial inneren Rand des Halters vorgesehen. Wenn das Bogenpaar S3 und S4 am radial inneren Rand des Halters vorgesehen ist, sind die Aussparungen vorzugsweise am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen. Vorteilhaft sind diese Anordnungen aufgrund der folgenden Situation. Wenn der Halter um die Umfangsrichtung herum verdreht wird, wobei sich der Drehmittelpunkt an der Stelle des Bogenpaars S1/S2 oder S3/S4 befindet, der jeweils entfernte Rand des Halters eine entsprechend große Umfangsänderung erfährt. Um diese Umfangsänderung ohne Beschädigung des Halters auszuführen, sind an dem entsprechenden Ende (entgegengesetztes Ende des Halters in radialer Richtung) Aussparungen vorgesehen. Jedoch sei an dieser Stelle angemerkt, dass ungeachtet dieser vorteilhaften Ausführungen auch eine Ausführungsform möglich ist, bei der beide Bogenpaare S1/S2 und S3/S4 zusammen mit Aussparungen am radial inneren und/oder am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen sind.
Während sich die Bögen S1 und S2 in der Ausführungsform von 8 direkt an die Lagerlauffläche des Außenrings anschließt, ist die Struktur in der Ausführungsform von 7 mit einer zusätzlichen Stufe versehen, die zwischen den Bögen S1 und S2 und der Lagerlauffläche vorgesehen ist. Diese zusätzliche Stufe kann eine kompaktere Gestaltung von Halter und Außenring bieten, wenn die Rollen einen größeren Durchmesser haben. Der vorangehend genannte axiale Steg AS ist auch in der Ausführungsform von 7 zu sehen. Dieser Steg AS hat in der Ausführungsform von 7 jedoch zwei axial benachbarte, ringförmige Stegabschnitte mit unterschiedlicher Dicke in radialer Richtung.
Ein solcher Halter weist einen vorteilhaften Effekt auf, dass die hauptsächliche Führung an dem Außenring erfolgt, so dass die Bewegung des Halters leicht eingeschränkt wird und der Halter nicht aus dem Lager (Außenringabmessungen) herausragen muss. Das Lager als vormontierte Einheit (Außenring inklusive Halter mit vormontierten Rollen) hat zur Folge, dass es als solches einfacher in der Untersetzungsvorrichtung bzw. einem Wellengehäuse zu montieren ist. Die hier offenbarte Technik kann auch in einer Form angewendet werden, in der die Flächen des Halters, die zur Funktion der Führung des selbigen verwendet werden, Aussparungen und/oder Vorsprünge aufweisen. Wenn in einem solchen Halter die betreffenden Flächen mit den Gegenlaufflächen an Innen- und Außenring in Kontakt kommen, kann so die Kontaktfläche verkleinert werden, wobei somit die Reibung zwischen einerseits dem Außenring und/oder dem Träger und andererseits dem Halter verringert wird.
Die vorliegende Offenbarung umfasst außerdem eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Träger durch ein Gehäuse über ein Lager abgestützt ist. Das Lager (Radial-Schrägrollenlager) umfasst: einen inneren Laufring, der am Träger vorgesehen ist; einen äußeren Laufring, der am Gehäuse vorgesehen ist; mehrere Rollen, die zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind und eine Drehachse umfassen, die relativ zu einer Lagerachse geneigt ist (Radial-Schrägrollenlager), und einen Halter, der Intervalle zwischen benachbarten Rollen aufrechterhält, wobei der Halter inklusive der Rollen in den Außenring montiert werden kann und so das Lager als eine vormontierte Einheit bereitgestellt werden kann, die durch „Einhaken“ des Halters in eine profilierte Haken-Führung des Außenrings gesichert ist. Eine Führung (Primärführung) des Halters ist in den Außenring integriert (profilierte Haken-Führung) und der Halter steht zur Unterstützung der Führung der Lauffläche der Rollen am Innenring als auch am Außenring in Kontakt, um Kräfte innerhalb des Lagers aufzufangen, die ein „Ausrücken“ der Rollen aus Ihrer Position hervorrufen.
Die Untersetzungsvorrichtung ist vorzugsweise an einem Abschnitt des Halters mit kleinem Durchmesser durch Durchbrüche unterteilt (Segmentierung), um so die erforderliche Flexibilität für die radiale Auslenkung des unteren Bereichs des Halters für die Montage in den Außenring („Einhaken“) zu gewährleisten.
Die Untersetzungsvorrichtung umfasst die Lagerung der Antriebswelle in der Untersetzungsstufe mit Planetenradstruktur (Abtriebsstufe) durch bereits beschriebene Radial-Schrägrollenlager.
Während vorangehend unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben wurden, ist dem Fachmann klar, dass einzelne Elemente aus separaten Ausführungsformen in andere Ausführungsformen integriert werden können, wenn ersichtlich ist, dass sich dadurch kein Widerspruch oder ein technisches Problem ergibt.
Zum Beispiel kann der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungsformen mit den Aussparungen auf der radial inneren Seite, wie in 5 gezeigt ist, versehen sein. Alternativ kann der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungsformen mit den Aussparungen auf der radial äußeren Seite, wie in 5-1 gezeigt ist, versehen sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungsformen mit den Aussparungen auf der radial inneren und der radial äußeren Seite versehen ist. Um die Integrität des Halters beizubehalten, sind in dieser Ausführungsform die Aussparungen auf der radial inneren und der radial äußeren Seite jeweils in der Umfangsrichtung versetzt zueinander.
Die Halter mit den Aussparungen, die in 5 und 5-1 gezeigt sind, können mit den Außenringen kombiniert werden, die in 7 und 8 gezeigt sind. Besonders vorteilhaft werden die Halter mit den Aussparungen, die in 5 und 5-1 gezeigt sind, mit dem Außenring kombiniert, der in 7 gezeigt ist. Ferner wird vorteilhaft der Halter mit den Aussparungen, die in 5-1 gezeigt sind, mit dem Außenring kombiniert, der in 8 gezeigt ist.

Claims

Radial-Schrägrollenlager, das Folgendes aufweist: einen Außenring (10) mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und einen Halter (11), der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äußeren Rand von diesem eine Vielzahl von Rollen (12) hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings (10) in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt bringbar zu sein, wobei der Halter (11) eine außenringseitige Hauptführung (A2A) aufweist, die an dem radial äußeren Rand des Halters (11) zwischen dem Halter (11) und dem Außenring (10) derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters (11) und eine der Schnittfläche des Halters (11) gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings (10) jeweils einen S-förmigen Verlauf haben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter (11) an den Außenring (10) übertragen werden können.
Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1, wobei der S-förmige Verlauf zwei gegensinnig gekrümmte Bögen (S1, S2) aufweist, die sich radial auswärts von der Lagerlauffläche des Außenrings (10) direkt oder indirekt anschließen, wobei sich der erste Bogen (S1) in axialer Richtung zu dem Außenring (10) hin krümmt, und wobei sich der zweite Bogen (S2) in axialer Richtung weg von dem Außenring (10) und radial auswärts krümmt.
Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei am radial inneren Rand des Halters (11) Aussparungen und/oder am radial äußeren Rand des Halters (11) Aussparungen vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung des Halters (11) in gleichen Abständen angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters (11) in Umfangsrichtung zu ermöglichen.
Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Außenring (10) mit einem axialen Steg (AS) versehen ist, auf dessen radialer innerer Seite der Halter (11) angeordnet ist und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt.
Getriebevorrichtung mit einem Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 4.
Untersetzungsvorrichtung mit einem Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 4.