Wälzlageranordnung und damit ausgerüstete Windkraftanlage Rolling bearing assembly and thus equipped wind turbine
Die Erfindung richtet sich auf eine Wälzlageranordnung, insbesondere im Rahmen einer (antreibbaren) Drehverbindung, vorzugsweise für ein Haupt-, Blatt- und/oder Maschinenhauslager einer Windkraftanlage, mit zwei konzentrisch zueinander sowie zumindest bereichsweise ineinander angeordneten, ringförmigen Anschlußelementen, sowie mit einem Spalt zwischen diesen Anschlußelementen, so dass diese um eine gedachte, zur Ringebene etwa lotrechte Achse im Zentrum der Anschlußelemente gegeneinander verdrehbar sind, wobei im Bereich eines die Drehachse mit etwa konstantem Radius umgebenden Spaltabschnittes zwischen den Anschlußelementen wenigstens eine innerhalb einer Ebene kreisförmig in sich geschlossene Laufbahn angeordnet ist für wenigstens eine Reihe von zwischen den Anschlußelementen abrollenden Wälzkörpern von jeweils rotationssymmetrischer Gestalt, wobei die Wälzkörper einer Reihe durch einen Käfig in etwa äquidistanten Abständen geführt werden, welcher wenigstens einen etwa scheibenförmigen Bereich aufweist, der in eine rundumlaufende, nutförmige Vertiefung im Bereich der Laufbahn eines Anschlußelements eingelegt ist, und wobei der Käfig als Kamm ausgebildet ist, mit einer Mehrzahl von Abstandsstücken, welche entlang eines Rückenbereichs einfach zusammenhängend miteinander verbunden sind, und mit jeweils einer zwischen benachbarten Abstandsstücken angeordneten Tasche zur Aufnahme je eines vorzugsweise kugelförmigen Wälzkörpers, wobei sich die Öffnung einer Tasche durchgehend in der Oberseite des Käfigs über dessen dem Rückenbereich gegenüber liegenden Rand bis in dessen Unterseite erstreckt, ferner auf eine mit wenigstens einem solchen Wälzlager ausgerüstete Windkraftanlage.The invention is directed to a rolling bearing arrangement, in particular in the context of a (drivable) rotary joint, preferably for a main, leaf and / or engine house bearing a wind turbine, with two concentric with each other and at least partially arranged in each other, annular connecting elements, and with a gap between These connecting elements, so that they are rotated about an imaginary, about the axis of the ring about vertical axis in the center of the connecting elements against each other, wherein in the region of a rotation axis of approximately constant radius surrounding gap portion between the connecting elements at least one within a plane circular self-contained career is arranged for at least one row of rolling rolling between the connecting elements rolling elements of rotationally symmetrical shape, wherein the rolling elements of a series are guided by a cage in approximately equidistant intervals, which at least one e has a disc-shaped area which is inserted into a circumferential, groove-shaped depression in the region of the track of a connecting element, and wherein the cage is formed as a comb, with a plurality of spacers, which are simply connected together along a back region, and with one each pocket arranged between adjacent spacers for accommodating a preferably spherical rolling element, wherein the opening of a pocket extends continuously in the upper side of the cage over its edge opposite the back region into its underside, furthermore onto a wind turbine equipped with at least one rolling bearing.
Wälzlager bzw. damit versehene, ggf. antreibare Drehverbindungen, gelangen vielerorts zum Einsatz. Großwälzlager, bspw. mit einem Laufbahndurchmesser von 1000 mm oder mehr, finden u.a. Anwendung bei Windkraftanlagen,
vorzugsweise bei Windkraftanlagen mit einem einen oder mehrere Flügel aufweisenden Windrad, dessen Drehachse während des Betriebs etwa parallel zur Windrichtung eingestellt ist. Insbesondere bei der Lagerung der Blätter und des gesamten Maschinenhauses, aber auch als Hauptlager bzw. Rotorlager zur Lagerung der Nabe einer Windkraftanlage vertraut man auf derartige Großwälzlager, welche in der Lage sind, bei geeigneter Dimensionierung alle auftretenden Axial- und Radialkräfte und Kippmomente aufzunehmen. Bei manchen derartigen Anwendungen, bspw. bei Blattlagerungen, werden vorgespannte, d.h. spielfreie Laufbahnen eingesetzt. Ein Vorteil davon ist eine verbesserte Lastverteilung im Laufbahnsystem und damit eine verbesserte Lebensdauer. Häufig wird dabei ein Wälzlager der Bauform Vierpunktlager eingesetzt, also ein Lager mit kugelförmigen Wälzkörpern sowie mit jeweils zwei Laufbahnen, welche derart gestaltet sind, dass jede Kugel zwei Berührungspunkte mit jeder Laufbahn aufweist. Solche Lager lassen sich leicht mit einer Vorspannung versehen. Jedoch kommt es insbesondere bei derartigen Vierpunktlagern unter kombinierter Belastung im Laufbahnsystem (Axial- und Radialkräfte und Kippmomente) zu unterschiedlichen Kontaktwinkeln zwischen einer Kugel und einer Laufbahn; darüber hinaus kann sich sogar - je nach Lastkombination und Position eines einzelnen Wälzkörpers - anstelle eines Vierpunktkontaktes ein Zweipunktkontakt ergeben. Solche Verlagerungen der Kontaktpunkte einzelner Wälzkörper können deren Position relativ zu benachbarten Kugeln verändern, und um einer ungleichen Verteilung der Kugeln vorzubeugen, wird daher bei vorgespannten Vierpunktlagern häufig ein Käfig eingesetzt, um die Kugeln auf gleichen Abständen zu halten. Allerdings erfordert ein Käfig eine größere Spaltbreite als ein Wälzlager ohne Käfig, weil die Verbindung zwischen den Abstandsstücken des Käfigs aus Stabilitätsgründen eine Mindeststärke nicht unterschreiten darf. Dadurch wird allerdings die erreichbare Tragfähigkeit reduziert, weil der Kontaktbereich eines Wälzkörper sich schneller und häufiger der Kante einer Laufbahn nähert.
Daher ist - bspw. in der DE 33 OO 655 A1 - schon vorgeschlagen worden, im Bereich einer Laufbahn eine eigene Nut vorzusehen, in welcher einzelne Käfigsegmente geführt sind, welche jeweils zwei Taschen zur Aufnahme eines Wälzkörpers aufweisen, so dass die Breite des Spalts zwischen den beiden ringförmigen Anschlußelementen trotz Verwendung eines Käfigs gegenüber einer Ausführungsform mit voneinander getrennten Zwischenstücken anstelle eines Käfigs nicht gesteigert werden muß. Ein Nachteil ist jedoch, dass anstelle eines einzigen Käfigs eine große Anzahl von kleinen Käfigsegmenten verwendet werden müssen mit jeweils nur zwei Aufnahmetaschen für Wälzkörper, was gerade bei Großwälzlagern in der Größenordnung mit einem Durchmesser von etwa 1000 mm oder mehr zu einem großen Aufwand bei der Montage führt. Mehr noch, nur lose aneinandergesetzte Käfigsegemente können bei vorgespannten Lagern weitere Probleme aufwerfen, weil dadurch - unter den erheblichen Kräften, welche während des Betriebs auf ein Großwälzlager bspw. in einer Windkraftanlage einwirken - trotz bester Bemühungen Verschiebungen zwischen den einzelnen Käfigsegmenten auftreten können, wodurch einzelne Wälzkörper geklemmt werden können und sodann einem erhöhten Verschleiß unterliegen.Rolling bearings or provided therewith, possibly drivable rotary joints are used in many places. Large rolling bearings, for example with a raceway diameter of 1000 mm or more, are used, inter alia, in wind turbines, preferably in wind turbines having a wind turbine having one or more wings, the axis of rotation of which is set approximately parallel to the wind direction during operation. In particular, in the storage of the leaves and the entire machine house, but also as a main bearing or rotor bearing for supporting the hub of a wind turbine trusts in such large rolling bearings, which are able to absorb all occurring axial and radial forces and tilting moments with suitable dimensioning. In some such applications, for example in leaf bearings, preloaded, ie play-free raceways are used. An advantage of this is an improved load distribution in the raceway system and thus an improved service life. Frequently, a rolling bearing of the design four-point bearing is used, ie a bearing with spherical rolling elements and with two raceways, which are designed such that each ball has two points of contact with each career. Such bearings can be easily provided with a bias. However, in particular in such four-point bearings under combined load in the raceway system (axial and radial forces and tilting moments) to different contact angles between a ball and a raceway; In addition, depending on the load combination and position of a single rolling element - instead of a four-point contact, a two-point contact can even result. Such displacements of the contact points of individual rolling elements can change their position relative to adjacent balls, and to prevent uneven distribution of the balls, a cage is therefore often used in preloaded four-point bearings to keep the balls at equal intervals. However, a cage requires a larger gap width than a roller bearing without a cage, because the connection between the spacers of the cage for stability reasons must not fall below a minimum thickness. However, this reduces the achievable load capacity because the contact area of a rolling element approaches the edge of a track more quickly and more frequently. Therefore, it has already been proposed, for example in DE 33 0655 A1, to provide a separate groove in the region of a raceway, in which individual cage segments are guided, each having two pockets for receiving a rolling element, so that the width of the gap between the two annular connecting elements despite using a cage over an embodiment with separate spacers instead of a cage must not be increased. A disadvantage, however, is that instead of a single cage, a large number of small cage segments must be used, each with only two pockets for rolling elements, which just in large-diameter bearings of the order of a diameter of about 1000 mm or more at a great effort during assembly leads. Even more, only loose juxtaposed Käfigsegemente can pose further problems with preloaded bearings, because - under the considerable forces which act during operation on a large roller bearing, for example, in a wind turbine - despite best efforts shifts between the individual cage segments can occur, creating individual Rolling elements can be clamped and then subject to increased wear.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Wälzlageranordnung mit einem Käfig derart weiterzubilden, dass die Montage des Käfigs möglichst einfach ist; darüber hinaus soll gewährleistet sein, dass alle Wälzkörper auf jeweils gleichen Abständen gehalten werden, ohne geklemmt zu werden.From the disadvantages of the prior art described results in the invention initiating problem, a generic rolling bearing assembly with a cage in such a way that the mounting of the cage is as simple as possible; In addition, it should be ensured that all rolling elements are held at the same intervals, without being clamped.
Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass der Käfig an wenigstens einer Stelle vollständig unterbrochen und aus einem federelastischen Material ausgebildet ist, so dass er innerhalb der Fläche, insbesondere Ebene, des etwa scheibenförmigen Bereichs elastisch auf- und/oder zusammenbiegbar ist.The solution to this problem is achieved in that the cage is completely interrupted at least one point and formed of a resilient material so that it is within the surface, in particular level, of the approximately disc-shaped area elastically up and / or zusammenbiegbar.
Vorzugsweise ist ein Käfig nur ein einziges Mal unterbrochen und damit insgesamt einstückig bzw. einfach zusammenhängend. Es ist allerdings
möglich, diesen evtl. bei besonders großen Wälzlagern auch zweimal oder mehrmals zu unterteilen, jedoch möglichst nicht häufiger als bspw. fünfmal, vorzugsweise nicht häufiger als viermal, insbesondere nicht häufiger als dreimal. Das federelastische Material ist in der Lage, seinen Biegeradius zu 5 verändern, um sich dadurch optimal und mit geringstem Aufwand in eine Nut einlegen zu lassen, wobei es zunächst zwangsweise verformt wird, um über die Stirnseite eines ringförmigen Anschlußelements bis zu dessen Laufbahn gestreift zu werden; erst innerhalb der dafür vorgesehenen Nut entspannt sich der Käfig wieder und federt dabei wieder in Richtung seiner ursprünglichen l o Gestalt zurück.Preferably, a cage is interrupted only once and thus overall in one piece or simply connected. It is, however possible to divide this possibly even with particularly large bearings twice or more times, but preferably not more often than, for example, five times, preferably not more than four times, especially not more often than three times. The resilient material is able to change its bending radius to 5, thereby optimally and with minimal effort to insert into a groove, wherein it is first forcibly deformed to be striped over the end face of an annular connecting element to its career ; only within the groove provided for this purpose, the cage relaxes again and springs back again in the direction of its original lo shape.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Käfig aus einem Metall besteht, bspw. Stahl, vorzugsweise Federstahl oder Vergütungsstahl. Ein solches Material hat insbesondere eine hohe Druckfestigkeit, um sich gegenüber den 15 hohen Kräften innerhalb eines Wälzlagers behaupten zu können.It has proved to be favorable that the cage consists of a metal, for example. Steel, preferably spring steel or tempered steel. In particular, such a material has a high compressive strength in order to assert itself against the high forces within a roller bearing.
Bevorzugt sind vier, mehr oder alle Abstandsstücke des Käfigs miteinander verbunden, so dass drei, mehr oder alle Taschen zur Aufnahme je eines Wälzkörpers miteinander verbunden sind. Da gerade die Stoßstellen zwischen 20 nicht zusammenhängenden Käfigsegmenten zu Verschiebungen innerhalb des Lagers führen können, sollten dieselben so weit als möglich vermieden werden.Preferably, four, more or all spacers of the cage are connected to each other, so that three, more or all pockets are connected to each receiving a rolling element. Since just the joints between 20 non-contiguous cage segments can lead to shifts within the camp, they should be avoided as far as possible.
Der Käfig sollte derart gestaltet sein, dass sich bei einer Veränderung des 25 Abstandes zwischen den Stirnseiten zweier benachbarter Abstandsstücke deren Stirnseiten nicht verformen, insbesondere deren obere und untere Kanten nicht gegeneinander verschieben. Nur dadurch ist gewährleistet, dass die Wälzkörper auch bei Verformungen des Rings - bspw. infolge von Wärmeausdehnungeπ - nicht geklemmt werden.The cage should be designed such that do not deform in a change in the distance between the end faces of two adjacent spacers whose end faces, in particular their upper and lower edges do not move against each other. Only this ensures that the rolling elements are not clamped even when the ring is deformed, for example due to thermal expansion.
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Eine bevorzugte Maßnahme zur Erzeugung einer hohen Scherfestigkeit innerhalb des Käfigs besteht darin, diesen nur aus einer einzigen (Material-)
Lage anzufertigen. Somit könnten allenfalls makroskopische Verformungen des Materials selbst zu Klemmungen führen, was indes - insbesondere bei Ausführung des Käfigs aus Metall - nicht zu befürchten ist.A preferred means of providing high shear strength within the cage is to use only a single (material) Able to make. Thus, at most macroscopic deformations of the material itself could lead to jamming, which, however, is not to be feared, in particular in the case of the design of the metal cage.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass wenigstens ein Abstandsstück eine größere Höhe aufweist als der Rückenbereich des Käfigs. Dadurch ist es möglich, eine Kugel großflächig zu umfangen; diese kann dadurch stets mit einem nur geringen Oberflächendruck und also äußerst sanft und verschleißfrei auf die jeweils gewünschte Position gezwungen werden.It is within the scope of the invention that at least one spacer has a greater height than the back region of the cage. This makes it possible to embrace a sphere over a large area; This can always be forced to the desired position with only a slight surface pressure and thus extremely gentle and wear-free.
Alle Taschen des Käfigs sollten an der dem Rückenbereich gegenüberliegenden Längsseite des Käfigs offen sein. Dadurch ergibt sich einerseits eine gute Biegsamkeit des Käfigs, weil die Taschen sich ggf. öffnen bzw. verengen können; andererseits können somit alle Taschen von der selben Seite bzw. Laufbahn her mit Wälzkörpern befüllt werden, also durch ein und die selbe Einfüllöffnung.All pockets of the cage should be open at the longitudinal side of the cage opposite the back. This results on the one hand a good flexibility of the cage, because the pockets can open or narrow if necessary; On the other hand, all pockets can thus be filled with rolling elements from the same side or raceway, ie through one and the same filling opening.
Erfindungsgemäß verfügt der Käfig über wenigstens eine Soll-Biegefläche, vorzugsweise in seinem Rückenbereich. Es kann sich hierbei vorzugsweise um eine Querschnittsverengung des Käfigs handeln, wo - dank etwa homogener Materialeigenschaften des Käfigs - dessen Biegefestigkeit herabgesetzt ist.According to the invention, the cage has at least one desired bending surface, preferably in its back region. This may preferably be a cross-sectional constriction of the cage, where - thanks to approximately homogeneous material properties of the cage - whose bending strength is reduced.
Wenigstens eine Soll-Biegefläche verläuft bevorzugt quer zu der Umfangsήchtung des Wälzlagers und folgt dabei etwa einer Linie geringsten Querschnitts durch denselben.At least one desired bending surface preferably runs transversely to the circumferential direction of the rolling bearing and in this case follows approximately a line of the smallest cross section through it.
Wenigstens eine solche Soll-Biegefläche kann im Bereich Qe) eines Abstandsstücks vorgesehen sein, weil die Abstandsstücken gerade zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern liegen und daher bei einer Verformung in diesem Bereich - bspw. infolge einer Überdehnung während der Montage - keine Klemmung eines Wälzkörpers ausgelöst wird.
Die Erfindung empfiehlt, wenigstens eine Soll-Biegefläche als Einkerbung des Käfigs auszubilden, insbesondere in der Stirnseite des Rückenbereichs. Damit erhält der Käfig bewußt Schwächungslinien, wo er sich bei einer Überlastung verformen kann, ohne dass dadurch jedoch seine Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt würde.At least one such desired bending surface can be provided in the region Qe) of a spacer, because the spacers lie just between two adjacent rolling elements and therefore no deformation of a rolling element is triggered in a deformation in this area - for example. Due to overstretching during assembly. The invention recommends to form at least one desired bending surface as a notch of the cage, in particular in the front side of the back region. This gives the cage deliberately lines of weakness, where it can deform in an overload, without affecting its functionality.
Die maximale Tiefe wenigstens einer Einkerbung sollte etwa der minimalen Breite des Rückenbereichs am Grund einer Tasche entsprechen. Der Rückenbereich kann an den Einkerbungs-Stellen vollständig unterbrochen sein, so dass der Käfig an diesen Stellen nur über die Abstandsstücke zusammenhängt. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Biegefähigkeit des Käfigs im Bereich der Abstandsstücke. Zwar sind dieselben auf ihrer vertikalen Mitteloder Symmetrieebene kaum verformbar, wohl aber direkt daneben, also etwa im oder am Fußbereich der beiden Flanken eines Abstandsstücks.The maximum depth of at least one notch should be approximately equal to the minimum width of the back area at the bottom of a pocket. The back area can be completely interrupted at the notch locations, so that the cage is only connected at these locations via the spacers. This results in a very high bending capacity of the cage in the region of the spacers. Although they are barely deformable on their vertical center or symmetry plane, but directly next to it, that is approximately in or at the foot of the two flanks of a spacer.
Ferner sollte eine Einkerbung den Rückenbereich des Käfigs von dessen Oberseite bis zu dessen Unterseite durchsetzen, so dass er über den gesamten Rückenquerschnitt gleichermaßen biegsam ist und lokale Überbeanspruchungen vermieden werden.Furthermore, a notch should pass through the back region of the cage from its top to its underside, so that it is equally flexible over the entire back cross section and local overstress is avoided.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass wenigstens eine Einkerbung abgerundete Kanten aufweist, vorzugsweise an den Kanten mit einem vertikalen Verlauf, bezogen auf die Grundfläche des Wälzlagers, insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen den Flanken der Einkerbung, also am Grund der Einkerbung, und/oder jenseits ihrer beiden Flanken, also beim Übergang in den anschließenden Rückenbereich.It is within the scope of the invention that at least one notch has rounded edges, preferably at the edges with a vertical course, relative to the base of the rolling bearing, in particular in the region of the transition between the edges of the notch, ie at the bottom of the notch, and / or beyond their two flanks, ie the transition into the subsequent back area.
Vorzugsweise werden die Wälzkörper von dem Käfig dort umgriffen, wo während ihres Abrollens ihre Umfangsgeschwindigkeit am höchsten ist, vorzugsweise also etwa im Bereich ihres Äquators. Insbesondere bei einer solchen Ausführung liegt die den Käfigrücken führend aufnehmende Nut etwa
mittig in der Laufbahn des betreffenden Anschlußrings, also etwa auf der halben Höhe der Laufbahn. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Wälzkörper auf ihrer Symmetrieebene umgriffen werden und also keine Radialkräfte mit dem Käfig austauschen, der dadurch kein Biegemoment quer zu seiner Längsrichtung erfährt.Preferably, the rolling elements are encompassed by the cage where, during their rolling, their peripheral speed is highest, preferably thus approximately in the region of their equator. In particular, in such an embodiment, the cage back leader receiving groove is about in the middle of the raceway of the relevant connecting ring, that is approximately at half the height of the raceway. Such an arrangement has the advantage that the rolling elements are encompassed on their plane of symmetry and thus exchange no radial forces with the cage, which thereby experiences no bending moment transverse to its longitudinal direction.
Es genügt, wenn die Wälzkörper höchstens auf 270° ihres Umfangs umgriffen werden, beispielsweise nur auf 230° ihres Umfangs oder weniger, vorzugsweise nur auf 190° oder weniger, insbesondere nur auf etwa 180° ihres Umfangs. Die Abstandselemente des Käfigs sollten nicht zu lange sein, weil ihre freien Enden während einer Biegung sich am stärksten bewegen, wodurch sich deren Abstand in erheblichem Maß ändern kann. Insbesondere eine inelastische Verformung einzelner Käfigabschnitte - bspw. während der Montage - könnte daher zu einem Verklemmen einzelner Wälzkörper führen. Solchem kann vorgebeugt werden, wenn die Länge der Abstandsstücke etwa lotrecht zu dem Käfigrücken, also in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse eines Radiallagers, nur etwa dem (maximalen) Radius eines Wälzkörpers entspricht, also die Wälzkörper nur bis zu zwei einander etwa diametral gegenüberliegenden Oberflächenbereichen umgriffen werden.It is sufficient if the rolling elements are encompassed at most 270 ° of their circumference, for example only to 230 ° of its circumference or less, preferably only 190 ° or less, in particular only to about 180 ° of its circumference. The spacer elements of the cage should not be too long because their free ends move the most during a bend, which can significantly change their spacing. In particular, an inelastic deformation of individual cage sections - for example during assembly - could therefore lead to a jamming of individual rolling elements. Such can be prevented if the length of the spacers approximately perpendicular to the cage back, so in the radial direction relative to the axis of rotation of a radial bearing, only about the (maximum) radius of a rolling element corresponds, so the rolling elements only up to two approximately diametrically opposite surface areas be seized.
Wenn - wie die Erfindung weiterhin vorsieht - die Innenseite wenigstens einer Tasche zur Aufnahme je eines Wälzkörpers etwa auf Höhe des Rύckenbereichs des Käfigs zumindest bereichsweise eine konkave Wölbung parallel zur Ebene des Wälzlagers aufweist, so kann eine solche Hohl- Wölbung optimal an die konvexe Oberflächenwölbung eines Wälzkörpers angepaßt werden, so dass in dem umgriffenen Bereich jeweils nur ein sehr kleiner Spalt zwischen Wälzkörper und Käfigtasche verbleibt, mithin die Wälzkörper in eng tolerierten Abständen geführt werden.If, as the invention further provides, the inside of at least one pocket for accommodating one rolling element has a concave curvature parallel to the plane of the rolling bearing approximately at the level of the back region of the cage, such a hollow curvature can optimally fit the convex surface curvature of a rolling element Rolling be adapted so that only a very small gap between the rolling elements and cage pocket remains in the encompassed area, therefore, the rolling elements are guided in close tolerance intervals.
Weitere Vorzüge erhält man dadurch, dass der konkav gewölbte Bereich etwa einem Halbkreis folgt oder einem kleineren Kreisbogensegment. Dies ermöglicht es, die Kugeln von der offenen Seite einer Tasche in diese
einzusetzen, insbesondere nach Zusammenbau des Wälzlagers, bspw. durch einen Einfüllkanal.Further advantages are obtained by the fact that the concavely curved area follows approximately a semicircle or a smaller circular arc segment. This allows the balls from the open side of a bag into this to use, in particular after assembly of the rolling bearing, for example. Through a filling channel.
Das nachträgliche Befallen des Käfigs mit Wälzkörpern wird insbesondereThe subsequent infestation of the cage with rolling elements in particular
5 auch dadurch begünstigt, dass nach Einsetzen des Käfigs in die dafür vorgesehene Nut der Radius des konkav gewölbten Bereichs innerhalb der5 also favors that after inserting the cage in the groove provided for the radius of the concave curved area within the
Fläche, insbesondere Ebene, des Rückenbereich des Käfigs gleich oder größer ist als der äquatoriale Wölbungsradius des in der betreffenden Tasche aufgenommenen Wälzkörpers. Somit können die Wälzkörper ohne Gefahr des l o Klemmens eingesetzt werden.Surface, in particular level, of the back region of the cage is equal to or greater than the equatorial radius of curvature of the rolling body received in the pocket in question. Thus, the rolling elements can be used without the risk of l o terminals.
Die Erfindung eignet sich besonders für Wälzlager, deren Wälzkörper eine doppelt gewölbte, insbesondere doppelt konvex gewölbte Mantelfläche oder Oberfläche aufweisen, vorzugsweise für kugelförmige Wälzkörper, 15 insbesondere im Rahmen eines Vierpunktlagers.The invention is particularly suitable for rolling bearings whose rolling elements have a double-curved, in particular doubly convexly curved lateral surface or surface, preferably for spherical rolling elements, 15 in particular in the context of a four-point bearing.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform kann weiter vorgesehen sein, dass die Innenseite wenigstens einer Tasche zur Aufnahme je eines Wälzkörpers zumindest bereichsweise eine doppelte, d.h. in zwei zueinander 20 rechtwinkligen Richtungen, konkave Wölbung aufweist. Damit lassen sich insbesondere kugelförmige Wälzkörper flächig umgreifen, so dass eine Justierung der Wälzkörper in gleichen Abständen mit einer geringstmöglichen Flächenpressung erfolgen kann und damit lokale Überlastungen des Käfigs ausgeschlossen sind.In the context of a preferred embodiment, it can further be provided that the inside of at least one pocket for accommodating one rolling element is at least partially double, i. in two mutually 20 perpendicular directions, has concave curvature. In particular, spherical rolling elements can thus be encompassed in a planar manner, so that an adjustment of the rolling elements can be carried out at equal intervals with the lowest possible surface pressure, thus precluding local overloading of the cage.
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Dieser Erfindungsaspekt läßt sich dahingehend weiterbilden, dass der doppelt konkav gewölbte Bereich einer Tasche etwa der Oberfläche einer Halbkugel folgt bzw. zweier voneinander beabstandeter Viertelkugeln oder einem bzw. zwei kleineren Oberflächensegment(en) einer Hohlkugel. Damit ist ein 30 Kompromiß gefunden zwischen einer maximalen Umschließung eines kugelförmigen Wälzkörpers einerseits und einer ausreichend bemessenen Öffnung, um ein nachträgliches Einsetzen der Kugel zu ermöglichen.
Daraus folgt, dass eine oder vorzugsweise beide, je nach Drehrichtung desThis aspect of the invention can be further developed such that the double concave region of a pocket approximately follows the surface of a hemisphere or two spaced-apart quarter spheres or one or two smaller surface segment (s) of a hollow sphere. Thus, a compromise is found between a maximum enclosure of a ball-shaped rolling element on the one hand and a sufficiently sized opening to allow subsequent insertion of the ball. It follows that one or preferably both, depending on the direction of rotation of
Wälzlagers vorderen oder rückwärtigen Seiten eines Abstandsstücks je einemRolling bearing front or rear sides of a spacer each one
Oberflächensegment einer Hohlkugel folgen, vorzugsweise etwa je einem Viertel der Oberfläche einer Hohlkugel oder einem kleineren Teil derselben.Surface segment of a hollow sphere follow, preferably about one quarter of the surface of a hollow sphere or a smaller part thereof.
Dabei ergibt sich bei einem symmetrischen Aufbau der die Wälzkörper aufnehmenden Taschen bezüglich einer mittig zwischen zwei Abstandsstücken verlaufenden vertikalen Ebene eine Anordnung mit zwei zueinander symmetrischen, doppelt konkav gewölbten Flanken eines Abstandsstücks an dessen Vorder- und Rückseite, bezogen auf die jeweilige Drehrichtung.In this case results in a symmetrical structure of the rolling body receiving pockets with respect to a centrally extending between two spacers vertical plane an arrangement with two mutually symmetrical, double concave flanks of a spacer at the front and rear, based on the respective direction of rotation.
Eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann durchaus zwei oder mehrere Wälzkörperreihen aufweisen, welche in axialer Richtung des Lagers gegeneinander versetzt sind. Vorzugsweise sind dabei in allen Wälzkörperreihen erfindungsgemäße Käfige eingefügt.A roller bearing assembly according to the invention may well have two or more rows of rolling elements, which are offset from each other in the axial direction of the bearing. Preferably, cages according to the invention are inserted in all rows of rolling elements.
Eine, mehrere oder alle Wälzkörperreihen können dabei nach Art eines Vierpunktkugellagers gestaltet sein, insbesondere nach Art eines vorgespannten Vierpunktkugellagers. Ein erfindungsgemäßer Käfig ist in der Lage, die bei der Justierung deraartig vorgespannter Wälzkörper erforderlichen Kräfte ohne Verformung aufzubringen.One, several or all rows of rolling elements can be designed in the manner of a four-point ball bearing, in particular in the manner of a prestressed four-point ball bearing. A cage according to the invention is capable of applying the forces required in the adjustment of such preloaded rolling elements without deformation.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass der Spalt zwischen den beiden Ringen an einer oder vorzugsweise an beiden Stirnseiten des Wälzlagers abgedichtet ist, um das Eindringen von Fremdkörpern, welche die Laufbahnen, Kugeln und/oder den Käfig beschädigen könnten, zu vermeiden.The invention further provides that the gap between the two rings at one or preferably at both end sides of the rolling bearing is sealed in order to avoid the penetration of foreign bodies, which could damage the raceways, balls and / or the cage.
Durch eine beidseitige Abdichtung ist es außerdem möglich, dass der Spalt zwischen den beiden Ringen, insbesondere innerhalb der beiden stimseitigen Abdichtungen, mit einem Schmiermittel, insbesondere mit Schmierfett, gefüllt ist. Da das Schmiermittel nicht entweichen kann, lassen sich die
Nachschmierintervalle sehr lange wählen, was gerade bei Windkraftanlagen, ggf. sogar im Off-Shore-Bereich, besonders vorteilhaft ist.By a double-sided seal, it is also possible that the gap between the two rings, in particular within the two end seals, with a lubricant, in particular with grease, filled. Since the lubricant can not escape, the Regreasing intervals very long, which is particularly advantageous in wind turbines, possibly even in the off-shore area.
Weitere Vorteile bietet ein von einer Stirn- oder Mantelseite bis zur Laufbahn reichender Füllkanal in einem ringförmigen Anschlußelement zum Einfüllen von Wälzkörpern, insbesondere Kugeln. Besonders bewährt hat es sich, denFurther advantages of a front or shell side reaching to the raceway filling channel in an annular connection element for filling of rolling elements, in particular balls. It has proven particularly worthwhile, the
Füllkanal in einem ringförmigen Anschlußelement ohne eine Nut zur Aufnahme des Käfigrückens anzuordnen, um die Wälzkörper von der offenen Seite in eine Tasche des Käfigs einsetzen zu können. Ein solcher Füllkanal kann vorzugsweise in eine dem Spalt gegenüber liegende Mantelfläche des betreffenden Anschlußelements münden, so dass er gerade, d.h. parallel zu der Grundebene des Lagers, verlaufen kann.Filling channel in an annular connecting element without a groove for receiving the cage back to arrange to use the rolling elements from the open side into a pocket of the cage can. Such a filling channel may preferably open into a lateral surface of the respective connecting element opposite the gap, so that it is straight, that is to say straight, that is to say flat. parallel to the ground plane of the camp.
Ferner sollte(n) ein oder vorzugsweise beide ringförmigen Anschlußelemente kranzförmig verteilte Befestigungsmittel zum Anschluß an ein Chassis,Furthermore, one or preferably both annular connecting elements should have annularly distributed fastening means for connection to a chassis,
Maschinen- oder Anlagenteil aufweisen, vorzugsweise kranzförmig verteilteHave machine or equipment part, preferably distributed in a ring
Bohrungen lotrecht zu einer Stirnseite. Nur durch eine solche Anordnung können die oftmals großen, zwischen den aneinander gelagertenHoles perpendicular to a front. Only by such an arrangement, the often large, between the juxtaposed
Anlagenteilen auftretenden Kräfte von einem erfindungsgemäßen Lager sicher aufgenommen werden.System parts occurring forces are safely absorbed by a bearing according to the invention.
Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass wenigstens eines der ringförmigen Anschlußelemente eine rundumlaufende Zahnreihe aufweist, insbesondere an einer dem Spalt gegenüber liegenden Mantelfläche. An einer solchen, rundumlaufenden Zahnreihe können Drehmomente in die Drehverbindung eingeleitet oder von dort abgegriffen werden, bspw. um einen vorgegebenen Drehwinkel gezielt anzufahren und/oder stabil zu halten, und oder die Dreh Verbindung anzutreiben.The invention can be further developed to the effect that at least one of the annular connection elements has a circular row of teeth, in particular on a lateral surface opposite the gap. On such a circular row of teeth torques can be introduced into the rotary joint or tapped from there, for example. To specifically approach a predetermined rotation angle and / or to keep stable, and or to drive the rotary connection.
Zur Drehverstellung der beiden ringförmigen Anschlußelemente gegeneinander sieht die Erfindung ferner einen Drehantrieb vor, insbesondere einen oder mehrere Elektro- oder Hydraulikmotoren.
Dabei kann ein solcher Drehantrieb über (je) ein mit einer rundumlaufenden Zahnreihe eines ringförmigen Anschlußelements kämmendes Ritzel, Zahnrad, Schnecke od. dgl. mit dem betreffenden Anschlußelement gekoppelt und an dem anderen ringförmigen Anschlußelement oder einem damit verbundenen Gehäuse- oder Chassisteil festgelegt sein.For rotary adjustment of the two annular connecting elements against each other, the invention further provides a rotary drive, in particular one or more electric or hydraulic motors. In this case, such a rotary drive via (one) with a circular row of teeth of an annular connecting element meshing pinion, gear, worm od. Like. Coupled with the relevant connection element and fixed to the other annular connection element or an associated housing or chassis part.
Ein erfindungsgemäßes Wälzlager findet bevorzugt Verwendung als Rotorbzw. Hauptlager einer Windkraftanlage, und/oder - insbesondere in Form eines Drehantriebs mit einem innen oder außen verzahnten Anschlußring - als Blattlager einer Windkraftanlage, und/oder als Maschinenhauslager einer Windkraftanlage.An inventive rolling bearing is preferably used as Rotorbzw. Main bearing of a wind turbine, and / or - in particular in the form of a rotary drive with an internally or externally toothed connecting ring - as a blade bearing a wind turbine, and / or as a machine house bearing a wind turbine.
Eine erfindungsgemäße Windkraftanlage zeichnet sich aus durch ein Rotor- bzw. Hauptlager, welches nach den oben erläuterten Kriterien ausgebildet ist, und/oder durch wenigstens ein derart aufgebautes Blattlager, und/oder durch ein ebenso aufgebautes Maschinenhauslager.A wind turbine according to the invention is characterized by a rotor or main bearing, which is designed according to the criteria explained above, and / or by at least one thus constructed blade bearing, and / or by a likewise constructed engine house bearing.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:Further features, details, advantages and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and from the drawing. Hereby shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Ringe eines erfindungsgemäßen Wälzlagers;1 shows a cross section through the rings of a rolling bearing according to the invention.
Fig. 2 den Außenring des Wälzlagers aus Fig. 1 , in einer perspektivischenFig. 2 shows the outer ring of the rolling bearing of FIG. 1, in a perspective
Ansicht sowie teilweise abgebrochen, sowie einen darin geführtenView as well as partially broken, as well as a guided in it
Käfig mit einer Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme je einesCage with a plurality of pockets for holding one each
Wälzkörpers, wobei in eine Tasche beispielhaft ein Wälzkörper eingelegt ist;
Fig. 3 den Käfig des Wälzlagers aus Fig. 1 und 2 in einer perspektivischen Darstellung, sowie weitgehend gerade gebogen.Rolling elements, wherein in a pocket, for example, a rolling element is inserted; Fig. 3 shows the cage of the rolling bearing of Fig. 1 and 2 in a perspective view, as well as largely straight.
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Details aus Fig. 2; sowieFig. 4 is an enlarged view of a detail of Fig. 2; such as
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Käfigs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.Fig. 5 is a perspective view of a cage according to another embodiment of the invention.
Das in der Zeichnung beispielhaft wiedergegebene Wälzlager 1 dient der verdrehbaren Verbindung eines ersten Anlagen- oder Maschinenteiles mit einem Fundament oder einem zweiten Anlagen- oder Maschinenteil. Zu diesem Zweck verfügt das Wälzlager 1 über zwei ringförmige Anschlußelemente 2, 3.The exemplified in the drawing rolling bearing 1 is used for rotatable connection of a first plant or machine part with a foundation or a second plant or machine part. For this purpose, the rolling bearing 1 has two annular connecting elements 2, 3rd
Der Schnitt durch das Wälzlager 1 gemäß Fig. 1 läßt dessen inneren Aufbau erkennen. Man erkennt die typische Struktur eines Radiallagers, wobei ein erstes Anschlußelement 2 als ebener Außenring ausgebildet ist, der in Fig. 1 links zu sehen ist, während das zweite Anschlußelement 3 als konzentrisch innerhalb des Außenrings 2 angeordneter Innenring 3 ausgebildet ist, in Fig. 1 rechts. Die beiden Anschlußelemente 2, 3 haben jeweils einen etwa rechteckigen Querschnitt. Zwischen der Innenmantelfläche 4 des äußeren Anschlußelements 2 und der Außenmantelfläche 5 des inneren Anschlußelements 3 existiert ein enger Spalt 6 mit einem etwa vertikalen Verlauf und einer konstanten, geringen Breite, so dass die beiden Anschlußeiemente 2, 3 um eine Achse im Zentrum der Ringe 2, 3 lotrecht zur Lagergrundebene gegeneinander verdrehbar sind.The section through the rolling bearing 1 of FIG. 1 reveals its internal structure. It can be seen the typical structure of a radial bearing, wherein a first connecting element 2 is formed as a flat outer ring, which can be seen on the left in Fig. 1, while the second connecting element 3 is formed as concentrically arranged within the outer ring 2 inner ring 3, in Fig. 1st right. The two connection elements 2, 3 each have an approximately rectangular cross-section. Between the inner lateral surface 4 of the outer connecting element 2 and the outer lateral surface 5 of the inner connecting element 3 exists a narrow gap 6 with an approximately vertical course and a constant, small width, so that the two Anschlußeiemente 2, 3 about an axis in the center of the rings 2, 3 perpendicular to the bearing base plane against each other are rotatable.
Bei einer derartigen Relatiwerdrehung bleiben die beiden Anschlußelemente 2, 3 exakt konzentrisch zueinander ausgerichtet dank einer Vielzahl von Wälzkörpern 7, welche innerhalb des Spaltes 6 zwischen den beiden Anschlußelementen angeordnet sind. Diese Wälzkörper 7 haben jeweils eine kugelförmige Gestalt und wälzen sich zwischen zwei Laufbahnen 8, 9 ab, von
denen eine 8 in der Innenmantelfläche 4 des äußeren Anschlußelementes 2 angeordnet ist und die andere 9 in der Außenmantelfläche 5 des inneren Anschlußelements 3.In such Relatiwerdrehung the two connection elements 2, 3 remain aligned exactly concentric with each other thanks to a plurality of rolling elements 7, which are arranged within the gap 6 between the two connecting elements. These rolling elements 7 each have a spherical shape and roll between two tracks 8, 9 from, from an 8 in the inner circumferential surface 4 of the outer terminal member 2 is arranged and the other 9 in the outer circumferential surface 5 of the inner terminal member 3rd
Die beiden Laufbahnen 8, 9 haben jeweils einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt, der jedoch von dem Kugeiquerschnitt minimal abweicht; bspw. kann der Radius des Laufbahnquerschnitts minimal größer sein als der Radius des Kugelquerschnitts.The two raceways 8, 9 each have an approximately semicircular cross-section, which, however, deviates minimally from the Kugeiquerschnitt; For example, the radius of the raceway cross section may be minimally greater than the radius of the ball cross section.
Nach Art eines einreihigen Vierpunktlagers hat jeder Wälzkörper 7 daher mit jeder der beiden Laufbahnen 8, 9 jeweils zwei nahezu punktförmige Kontaktbereiche, welche jeweils etwa unter einem Winkel von + 45°, vom Zentrum eines kugelförmigen Wälzkörpers 7 aus gesehen, zu finden sind; allerdings können sich diese Kontaktbereiche im Fall einer Belastung des Wälzlagers 1 in verschiedenen Richtungen verschieben.In the manner of a single-row four-point bearing, each rolling element 7 therefore has, with each of the two raceways 8, 9, two nearly punctiform contact regions, each of which is approximately at an angle of + 45 °, as seen from the center of a spherical rolling element 7; However, in the case of a load of the rolling bearing 1, these contact areas may shift in different directions.
Bevorzugt ist das Lager außerdem vorgespannt, d.h. spielfrei. Die kugelförmigen Wälzkörper 7 und/oder die Laufbahnen 8, 9 sind dabei jeweils minimal elastisch verformt.Preferably, the bearing is also biased, i. play. The spherical rolling elements 7 and / or the raceways 8, 9 are each minimally elastically deformed.
Ferner ist der Spalt 6 im Bereich seiner Mündungen an den beiden Lagerstirnseiten 10, 11 durch je eine Dichtung 12, 13 verschlossen. Der solchermaßen nach außen abgeschlossene Spalt 6 ist mit einem Schmiermittel gefüllt, insbesondere mit Schmierfett.Furthermore, the gap 6 is closed in the region of its mouths on the two bearing end faces 10, 11 by a respective seal 12, 13. The thus closed outward gap 6 is filled with a lubricant, in particular with grease.
Wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, weisen beide ringförmigen Anschlußelemente 2, 3 jeweils eine größere Anzahl von kranzförmig verteilte Befestigungsmittel auf, insbesondere in Form von Befestigungsbohrungen 14, 15, welche wahlweise als von einer Lagerstirnseite 10, 11 eingebrachte Sacklochbohrungen ausgeführt sein können und/oder als das betreffende Anschlußelement 2, 3 zwischen dessen beiden Lagerstirnseiten 10, 11 vollständig durchsetzende Durchgangsbohrungen, wie in Fig. 1 dargestellt.
Solche Befestigungsbohrungen 14, 15 dienen zum Einschrauben bzw. Durchstecken von Maschinenschrauben, welche gleichzeitig an einem Maschinen- oder Anlagenteil verankert werden.1, both annular connecting elements 2, 3 each have a larger number of annularly distributed fastening means, in particular in the form of fastening bores 14, 15, which can optionally be designed as blind bores introduced from a bearing end face 10, 11 and / or as the relevant connection element 2, 3 between the two bearing end faces 10, 11 completely penetrating through holes, as shown in Fig. 1. Such mounting holes 14, 15 are used for screwing or insertion of machine screws, which are anchored simultaneously to a machine or system part.
Ferner könnte an einer der beiden, dem Spalt 6 abgewandten Mantelflächen 16, 17 der beiden Anschlußelemente 2, 3 eine Verzahnung vorgesehen sein, mit der ein bspw. angetriebenes Ritzel, Zahnrad, Schnecke od. dgl. In Eingriff gebracht sein könnte, während das Gehäuse eines solchen Antriebs vorzugsweise an dem jeweils anderen Anschlußelement 2, 3 festlegbar wäre.Further, on one of the two, the gap 6 facing lateral surfaces 16, 17 of the two connecting elements 2, 3, a toothing may be provided with the example of a. Driven pinion, gear, worm od. Like. May be engaged, while the housing such a drive would preferably be fixable to the respective other connection element 2, 3.
Etwa äquidistante Positionen der Wälzkörper 7 entlang der Laufbahnen 8, 9 werden möglichst konstant gehalten durch einen Käfig 18, der in Fig. 3 isoliert wiedergegeben ist.About equidistant positions of the rolling elements 7 along the raceways 8, 9 are kept as constant as possible by a cage 18, which is shown in isolation in FIG.
Ein solcher Käfig 18 besteht bevorzugt aus einem federelastischen Material, bspw. aus Federstahl, und kann dadurch ohne Beschädigung und ohne bleibende Verformung gebogen werden.Such a cage 18 is preferably made of a resilient material, for example. Of spring steel, and can thereby be bent without damage and without permanent deformation.
Er ist überdies an mindestens einer Stelle unterbrochen und hat daher die Gestalt eines Bandes mit zwei Enden 19, 20, ist also nicht endlos. Aufgrund dieser beiden Maßnahmen muß der Käfig 18 nicht dem Laufbahndurchmesser des Wälzlagers 1 entsprechend vorgebogen sein, sondern kann ggf. als gerade gestrecktes Teil hergestellt, insbesondere aus einem (Metall-) Blech oder (Metall-) Band ausgestanzt oder mit einem Laser ausgeschnitten werden. Der Käfig könnte auch mit einer genormten Krümmung vorgebogen sein und wäre dennoch für eine Vielzahl von Wälzlagern 1 verwendbar, unabhängig von deren exakten Laufbahndurchmesser; er könnte hierzu ggf. auch nach Bedarf um bestimmte Maße gekürzt werden.It is also interrupted in at least one place and therefore has the shape of a band with two ends 19, 20, so it is not endless. Because of these two measures, the cage 18 does not have to be pre-bent according to the raceway diameter of the rolling bearing 1, but can optionally be made as a straight stretched part, in particular punched out of a (metal) metal or (metal) band or cut out with a laser. The cage could also be pre-bent with a standard curvature and would nevertheless be usable for a large number of rolling bearings 1, regardless of their exact raceway diameter; he could possibly also be shortened if necessary by certain measures.
In Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau des Käfigs 18 zu erkennen: Er hat die Gestalt eines flachen Bandes, in welches von beiden ursprünglich bspw. geraden oder konzentrisch zu einem gemeinsamen Mittelpunkt verlaufenden
beiden schmalen Längsseiten 21 , 22 regelmäßig wiederkehrende Ausnehmungen 23, 24 eingeschnitten sind.In Fig. 3, the basic structure of the cage 18 can be seen: It has the shape of a flat band, in which of both originally, for example, straight or concentric to a common center running two narrow longitudinal sides 21, 22 regularly recurring recesses 23, 24 are cut.
Von einer Längsseite 21 her sind größere Ausnehmungen 23 eingeschnitten mit einer etwa halbkreisförmigen Grundfläche, deren Radius etwa dem Radius einer Kugel 7 entspricht oder minimal größer ist als jener; diese Ausnehmungen 23 dienen als Taschen zur Aufnahme je eines kugelförmigen Wälzköφers 7.From a longitudinal side 21 ago larger recesses 23 are cut with an approximately semicircular base surface whose radius corresponds approximately to the radius of a ball 7 or is minimally larger than that; These recesses 23 serve as pockets for receiving each of a spherical Wälzköφers. 7
Von der gegenüberliegenden Längsseite 22 her sind kleinere AusnehmungenFrom the opposite longitudinal side 22 ago are smaller recesses
24 eingeschnitten; diese Einkerbungen 24 dienen zur lokalen Herabsetzung der Steifigkeit des Käfigs 18 und können bei Bedarf als Soll-Biegeflächen dienen.24 incised; these indentations 24 serve to locally reduce the stiffness of the cage 18 and can serve as desired bending surfaces when needed.
Vorzugsweise befinden sich die Einkerbungen 24 jeweils auf der Symmetrielinie zwischen zwei benachbarten Taschen-Ausnehmungen 23. Da die Mittelpunkte der Taschen-Ausnehmungen 23 einen (geringfügig) größeren Abstand aufweisen im Verhältnis zur Breite einer Taschen-Ausnehmung 23, verbleibt eben auf der Symmetrielinie zwischen zwei benachbarten Taschen- Ausnehmungen 23 eine Erhebung, welche als Abstandsstück 25 zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern 7 dient, um einen direkten Kontakt derselben zu vermeiden und stattdessen einen gleichbleibenden Abstand zwischen diesen zu gewährleisten. Die freie Stirnseite eines derartigen AbstandsstücksPreferably, the indentations 24 are each on the line of symmetry between two adjacent pocket recesses 23. Since the centers of the pocket recesses 23 have a (slightly) greater distance in relation to the width of a pocket recess 23, just remains on the symmetry line between two adjacent pocket recesses 23 a survey, which serves as a spacer 25 between two adjacent rolling elements 7, to avoid direct contact thereof and instead to ensure a constant distance between them. The free end face of such a spacer
25 kann abgerundet sein, und/oder abgerundete Kanten aufweisen.25 may be rounded and / or have rounded edges.
Da das Käfig-Band 18 breiter ist als die Tiefe einer Taschen-Ausnehmung 23, bzw. vorzugsweise breiter als der Radius einer darin aufgenommenen Kugel 7, und auch breiter als die Tiefe einer Einkerbung 24, hängen die Abstandsstücke 25 an der den Taschen 23 gegenüber liegenden Längsseite 22 einfach zusammen; es ergibt sich eine kammartige Struktur, wobei die Kammzinken den Abstandsstücken 25 entsprechen und der Kammrücken oder Käfigrücken
26 dem Käfigbereich nahe dessen durch die Einkerbungen 24 nur wenig gezinkter Längsseite 22 zuzuordnen ist.Since the cage band 18 is wider than the depth of a pocket recess 23, or preferably wider than the radius of a ball 7 received therein, and also wider than the depth of a notch 24, the spacers 25 on the opposite to the pockets 23 lying longitudinal side 22 simply together; The result is a comb-like structure, wherein the comb teeth correspond to the spacers 25 and the comb back or cage back 26 is to be assigned to the cage area near it by the notches 24 only slightly gezinkter long side 22.
Der Käfig 18 wird nicht, wie zumeist üblich, nach Art eines Zylindermantels gebogen und in den Spalt 6 des Wälzlagers 1 eingesetzt; statt dessen wird der Käfigrücken 26 innerhalb einer Ebene nach Art einer Kreisringscheibe gebogen und in eine rundumlaufende Nut 27 eingelegt, welche in einer Laufbahn 8, 9, im dargestellten Fall in der Laufbahn 8 des radial äußeren Anschlußelements 2, eingearbeitet ist. Da sich diese Nut 27 (etwa) auf halber Höhe der Laufbahn 8 befindet und dieselbe dadurch in zwei (etwa) gleich große Hälften mit jeweils etwa viertelkreisförmigem Querschnitt unterteilt, erstreckt sich der darin eingelegte, ebene Käfig 18 auf Höhe der Mittelpunkte der kugelförmigen Wälzkörper 7. Die freien Enden der Abstandsstücke 25 liegen etwa auf einer Kreislinie, welche gleichzeitig durch die Mittelpunkte aller kugelförmigen Wälzkörper 7 geht.The cage 18 is not, as usual, bent in the manner of a cylinder jacket and inserted into the gap 6 of the rolling bearing 1; instead, the cage back 26 is bent within a plane in the manner of a circular disk and inserted into a circumferential groove 27 which is incorporated in a raceway 8, 9, in the illustrated case in the raceway 8 of the radially outer connecting element 2. Since this groove 27 (approximately) is located at half the height of the track 8 and the same divided into two (approximately) equal halves, each with approximately quarter-circular cross-section, the inserted therein, flat cage 18 extends at the level of the centers of the spherical rolling elements. 7 The free ends of the spacers 25 are approximately on a circular line, which passes through the centers of all spherical rolling elements 7 simultaneously.
Damit sich der Käfig 18 leicht zu einem dem jeweiligen Spalt- bzw. Laufbahndurchmesser entsprechenden Kreis biegen läßt, ist auf der Symmetrielinie jedes Abstandskörpers 25 - dieser gegenüber ligend - je eine Einkerbung 24 vorgesehen. Die Tiefe jeder Einkerbung 24 entspricht etwa der minimalen Breite des Käfigrückens 26 im Bereich des Grundes einer Tasche 23, oder kann sogar größer sein als jene. Die Einkerbungen 24 können etwa eine V-förmige Grundfläche aufweisen, vorzugsweise mit abgerundeten Kanten im Bereich des Einkerbungs-Grundes sowie an den beiden Obergangsbereichen in die etwa gerade Längsseite 22 des Käfigs 8.In order for the cage 18 to bend easily to a circle corresponding to the respective gap or raceway diameter, a notch 24 is provided on the line of symmetry of each spacer body 25, which is opposite to this one. The depth of each notch 24 is about the minimum width of the cage back 26 in the region of the bottom of a pocket 23, or may even be greater than that. The notches 24 may have approximately a V-shaped base surface, preferably with rounded edges in the region of the notch bottom and at the two transition areas in the approximately straight longitudinal side 22 of the cage eighth
Eine Einkerbung 24 kann derart gestaltet sein, dass ein von dem Grund einer Einkerbung 24 und/oder von dem daran grenzenden Bereich einer Flanke der Einkerbung 24 etwa radial zu dem Mittelpunkt der angrenzenden Tasche 23 gelegter Schnitt durch den Käfig 18 einen relativ kleinen oder gar den kleinsten Querschnitt des Käfigs 18 aufweist, so dass dieser aufgrund der dortigen Materiatschwächung geneigt ist, sich bei Bedarf an diesen Stellen zu biegen.
Selbst wenn bei einer dortigen Biegung aufgrund einer lokalen Überlastung eine bleibende Verformung zurückbliebe, so hätte jenes kaum Auswirkungen auf die Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Käfigs 18, weil dadurch die Grundfläche der angrenzenden Taschen 23 kaum verändert wird und demzufolge ein darin aufgenommener Wälzkörper 7 nicht geklemmt wird.A notch 24 may be configured such that a cut through the cage 18, taken from the bottom of a notch 24 and / or the adjoining portion of an edge of the notch 24, approximately radially to the center of the adjacent pocket 23 has a relatively small or even Has smallest cross-section of the cage 18, so that it is inclined due to the local material weakening, if necessary to bend at these locations. Even if there was a permanent deformation at a local bending due to a local overload that would hardly affect the functionality of the cage 18 of the invention, because thereby the base of the adjacent pockets 23 is hardly changed and therefore a rolling element 7 received therein is not clamped.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Käfigs 28 wiedergegeben.FIG. 5 shows a further embodiment of a cage 28 according to the invention.
Der Käfig 28 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Käfig 18 vor allem in der Gestalt der Abstandsstücke 29, während der in die Nut 27 einzulegende Käfigrücken 30 identisch ist mit dem Käfigrücken 26 des Käfigs 18. Auch ein horizontaler Längsschnitt entlang der mittigen Hauptebene des Käfigs 28 ist identisch mit einem entsprechenden Längsschnitt durch den Käfig 18.The cage 28 differs from the previously described cage 18 primarily in the shape of the spacers 29, while the cage back 30 to be inserted into the groove 27 is identical to the cage back 26 of the cage 18. Also, a horizontal longitudinal section along the central main plane of the cage 28th is identical to a corresponding longitudinal section through the cage 18th
Jedoch hat der Käfig 28 im Gegensatz zu dem Käfig 18 keine flächige Gestalt mit einer gleichbleibenden Stärke, sondern die Abstandsstücke 28 erstrecken sich über die Ebene des Käfigrückens 30 zusätzlich nach oben und nach unten auch in die dritte Dimension.However, in contrast to the cage 18, the cage 28 does not have a flat shape with a constant thickness, but the spacers 28 additionally extend upwards over the plane of the cage back 30 and also downwards into the third dimension.
Jedes Abstandsstück 29 wird im wesentlichen von fünf Flächen begrenzt und ist an der verbleibenden Seite mit dem Käfigrücken 30 zusammengeformt.Each spacer 29 is bounded substantially by five surfaces and is formed on the remaining side with the cage back 30.
Entsprechend der Querwölbung der Laufbahn 8 sind die Oberseite 31 haben die Unterseite 32 eines Abstandsstücks 28 eine dazu komplementäre Wölbung, so dass sie möglichst reibungsfrei innerhalb der Laufbahn 8 gleiten können. Der Querwölbungsdurchmesser der Abstandsstücken 28 kann zu diesem Zweck geringfügig kleiner sein als der Querwölbungsradius der Laufbahn 8. Ggf. können die Oberseite 31 und die Unterseite 32 auch eine geringfügige Wölbung in Längsrichtung des Käfigs 18 aufweisen, etwa entsprechend der Längswölbung der Laufbahn 8.
Vom Käfigrücken 30 aus divergieren die Oberseite 31 und die Unterseite 32 voneinander bis zu einer die freien Kanten beider Flächen 31 , 32 miteinander verbindenden Stirnseite 33. Diese Stirnseite 33 folgt etwa dem Verlauf des Spaltes 6 oberhalb und unterhalb der Laufbahn 8; sie kann eben sein oder geringfügig gewölbt nach Art einer Zylindermantelfläche, entsprechend dem zylindrisch gewölbten Verlauf des Spaltes 6.Corresponding to the transverse curvature of the track 8, the upper side 31, the underside 32 of a spacer 28 have a curvature complementary thereto, so that they can slide as smoothly as possible within the raceway 8. The Querwölbungsdurchmesser the spacers 28 may be slightly smaller for this purpose than the Querwölbungsradius the career 8. Ggf. For example, the upper side 31 and the lower side 32 may also have a slight curvature in the longitudinal direction of the cage 18, approximately corresponding to the longitudinal curvature of the raceway 8. From the cage back 30 from the top 31 and the bottom 32 diverge from each other to a free edge of both surfaces 31, 32 interconnecting end face 33. This end face 33 follows approximately the course of the gap 6 above and below the track 8; it may be flat or slightly curved in the manner of a cylinder jacket surface, corresponding to the cylindrically curved course of the gap 6.
Die beiden, an die benachbarten Taschen 34 angrenzenden Flächen 35, 36 eines Abstandsstücks 28 folgen jeweils einem Oberflächensegment einer Hohlkugel; sie bilden das Pendant zu den in diesen Taschen 34 aufgenommenen, kugelförmigen Wälzkörpern 7 und sind etwa mit dem selben Radius wie jene doppelt gekrümmt, allerdings nicht konvex, sondern konkav. Zum Grund der Tasche 34 hin verjüngen sich diese Flächen 35, 36 bis zu dem Querschnitt des Käfigrückens 30. Sie setzen sich in diesem jedoch vorzugsweise ohne Stufe und ohne Knick, d.h., stetig und differenzierbar, fort, bevorzugt in Form eines Ausschnitts aus einer Zylindermantelfläche oder eines Ausschnitts einer Hohlkugelfläche.The two, adjacent to the adjacent pockets 34 surfaces 35, 36 of a spacer 28 each follow a surface segment of a hollow sphere; they form the counterpart to the spherical rolling elements 7 accommodated in these pockets 34 and are approximately doubly curved with the same radius as those, but not convex, but concave. Towards the bottom of the pocket 34, these surfaces 35, 36 taper to the cross section of the cage back 30. However, they settle in this preferably without step and without kink, ie, continuous and differentiable, preferably in the form of a section of a cylinder jacket surface or a section of a hollow spherical surface.
Die beiden, einander zugewandten Taschenbegrenzungsflächen 35, 36 benachbarter Abstandsstücke 28 könnten auch direkt ineinander übergehen, insbesondere wenn sich die Taschen 34 nicht in die Nut 27 hinein erstrecken, also wenn deren Tiefe gleich der Breite des Käfigs 28 abzüglich der Tiefe der Nut 27 ist. Jedoch sollte zwischen den einander zugewandten Taschenbegrenzungsflächen 35, 36 ein etwa bis zur Ebene des Käfigrückens 30 reichender Spalt etwa konstanter Breite verbleiben, damit der in der betreffenden Tasche 34 aufgenommene Wälzkörper 7 genügend Freiraum hat, um flächige Kontaktbereiche mit der Laufbahn 8 auszubilden. Daher sind die Taschenbegrenzungsflächen 35, 36 jeweils vorzugsweise etwas kleiner als ein Viertel der Oberfläche einer Hohlkugel.
Obzwar bei der dargestellten Ausführungform die Nut 27 in dem radial außen liegenden Anschlußelement 2 vorgesehen ist, so könnte sie ebenso gut auch in dem radial innen liegenden Anschlußelement 3 angeordnet sein. Die Längsseite 22 des Käfigs 18, 28 bei dem Käfigrücken 26, 30 würde dann nicht konvex gebogen sein, sondern konkav.The two, mutually facing pocket boundary surfaces 35, 36 of adjacent spacers 28 could also merge directly into each other, especially if the pockets 34 do not extend into the groove 27, so if their depth is equal to the width of the cage 28 minus the depth of the groove 27. However, between the mutually facing pocket boundary surfaces 35, 36, a gap extending approximately to the level of the cage back 30 should remain approximately constant width, so that the rolling body 7 accommodated in the relevant pocket 34 has sufficient clearance to form planar contact areas with the raceway 8. Therefore, the pocket boundary surfaces 35, 36 are each preferably slightly smaller than a quarter of the surface of a hollow sphere. Although in the illustrated embodiment, the groove 27 is provided in the radially outer connection element 2, it could just as well be arranged in the radially inner connection element 3. The longitudinal side 22 of the cage 18, 28 in the cage back 26, 30 would then not be curved convex, but concave.
Zum Befallen der Taschen 23, 34 nach dem Zusammenbau der Anschlußelemente 2, 3 dient wenigstens ein verschließbarer Einfüllkanal, dessen Querschnitt mindestens dem Querschnitt eines kugeiförmigen Wälzkörpers 7 entspricht. Vorzugsweise ist ein solcher Einfüllkanal in dem jeweils nicht mit einer Nut 27 versehenen Anschlußelement 2, 3 vorgesehen; er beginnt an der dortigen Laufbahn 8, 9 und mündet in einem Oberflächenbereich des betreffenden Anschlußelements 2, 3 außerhalb des Spalts 6, insbesondere jenseits der beiden Dichtungen 12, 13, vorzugsweise an einer dem Spalt 6 abgewandten Mantelfläche 16, 17. Falls eine dieser beiden Mantelflächen 16, 17 mit einer rundumlaufenden Verzahnung versehen ist, bspw. zur Ankopplung eines Drehantriebs, so empfiehlt es sich, die Nut 27 in eben diesem gezahnten Anschlußelement 2, 3 anzuordnen, die Einfüllöffhung(en) jedoch in dem jeweils anderen, nicht gezahnten Anschlußelement 2, 3.For filling the pockets 23, 34 after the assembly of the connecting elements 2, 3 at least serves a closable filling channel whose cross section corresponds at least to the cross section of a ball-shaped rolling element 7. Preferably, such a filling channel is provided in each not provided with a groove 27 connecting element 2, 3; it begins at the local track 8, 9 and terminates in a surface region of the relevant connection element 2, 3 outside the gap 6, in particular beyond the two seals 12, 13, preferably on a side facing away from the gap 6 lateral surface 16, 17. If one of these two For example, for coupling a rotary drive, it is advisable to arrange the groove 27 in just this toothed connection element 2, 3, the Einfüllöffhung (s), however, in the other, not toothed connection element 2, 3.
Dank der Käfige 18, 28 werden die Wälzkörper 7 des Wälzlagers 1 auch unter starken Belastungen stets an etwa äquidistanten Relativpositionen geführt. Mit solchen Käfigen 18, 28 ausgerüstete Wälzlager 1 können daher auch in vorgespanntem Zustand betrieben werden, wobei die kugelförmigen Wälzkörper 7 ständig auf Druck belastet sind. Solche, hochbelastbaren Wälzlager 1 eignen sich besonders für Windkraftanlagen, wo sie als Blattlager, Rotorhauptlager und Maschinenhauslager Anwendung finden können.
BezugszeichenlisteThanks to the cages 18, 28, the rolling elements 7 of the rolling bearing 1 are always performed under heavy loads at approximately equidistant relative positions. With such cages 18, 28 equipped bearings 1 can therefore also be operated in a prestressed state, wherein the spherical rolling elements 7 are constantly loaded on pressure. Such, heavy-duty rolling bearings 1 are particularly suitable for wind turbines, where they can find application as a blade bearing, rotor main bearing and engine house bearings. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Wälzlager 26 KäfigrückenRolling bearings 26 cage backs
Außenring 27 NutOuter ring 27 groove
Innenring 28 KäfigInner ring 28 cage
Innenmantelfläche 29 AbstandsstückInner lateral surface 29 Spacer
Außenmantelfläche 30 KäfigrückenOuter jacket surface 30 cage backs
Spalt 31 OberseiteGap 31 top
Wälzkörper 32 UnterseiteRolling elements 32 underside
Laufbahn 33 StirnseiteRunning track 33 front side
Laufbahn 34 TascheRunning track 34 bag
Lagerstirnseite 35 TaschengrenzflächeBearing face 35 Pocket interface
Lagerstirnseite 36 TaschengrenzflächeBearing face 36 Pocket interface
Dichtungpoetry
Dichtung ßefestiguπgsbohrungSeal mounting hole
Befestigungsbohrungmounting hole
Mantelflächelateral surface
Mantelflächelateral surface
KäfigCage
EndeThe End
EndeThe End
Längsseitelong side
Längsseitelong side
Taschenausnehmungpocket recess
Einkerbungnotch
Abstandsstück
spacer