DE102005029075A1 - Anordnung zur Lagerung eines Planetenrades eines Planetengetriebes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Maschinenteils (1) mittels mindestens eines Wälzlagers (2), wobei der Außenring (3) des mindestens einen Wälzlagers (2) in eine Bohrung (4) im Maschinenteil (1) eingesetzt ist. Um eine spannungsfreie Lagerung insbesondere eines Planetenrads in einem Planetengetriebe zu realisieren, ist die Lageranordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Außenrings (3) bzw. der Außenringe und/oder in der Bohrung (4) des Maschinenteils (1) eine wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') eingearbeitet ist, wobei mindestens zwei axiale Abschnitte (6, 7) am Außenring (3) bzw. an den Außenringen und/oder am Maschinenteil (1) vorhanden sind, in denen die Nut (5', 5'') gegensinnig verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Maschinenteils mittels mindestens eines Wälzlagers, wobei der Außenring des Wälzlagers in eine Bohrung im Maschinenteil eingesetzt ist.
  • Insbesondere bei der Lagerung von Planetenrädern in Planetengetrieben kommen häufig Zylinderrollenlager oder Pendelrollenlager zum Einsatz, deren Außenring in einer Bohrung im Planetenrad eingesetzt ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenring des Lagers mit Presspassung in die Bohrung im Planetenrad platziert wird, um eine axiale Bewegung des Lageraußenrings relativ zum Planentenrad zu unterbinden. Allerdings kommt es dennoch häufig zu axialen Bewegungen des Außenrings relativ zum Rad. Dabei können hohe axiale Kräfte auftreten, die im Falle der Verwendung von Zylinderrollenlager zu einer sehr ungünstigen Belastung der Borde und im Falle der Verwendung von Pendelrollenlager zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung führen.
  • Ist eine axiale Verschiebung des Lageraußenrings relativ zum Planetenrad erfolgt, ist aufgrund der Presspassung zwischen den beiden Bauteilen ein Zurückgelangen in die ursprüngliche Relativposition sehr schwierig, so dass die Spannungen im Lager erhalten bleiben.
  • Die WO 94/24446 A1 offenbart ein Wälzlager, in dessen Außenring eine wendelförmig verlaufende Nut am Außenumfang eingearbeitet ist. Damit soll ein Pumpeffekt erzeugt werden, der zur Versorgung der Lageranordnung mit Schmieröl genutzt wird.
  • Die JP 2004 116541 zeigt ein Nadellager, wobei auch hier der Außenumfang des Außenrings zum Leiten von Öl mit Nuten versehen ist, die in Achsrichtung betrachtet in Umfangsrichtung verlaufen und auch so für ein Fördern von Schmieröl sorgen.
  • Für die Lagerung der Arbeitswalzen von Walzgerüsten eines Walzwerks sieht die DE 297 04 386 U1 vor, den Innenring eines mehrreihigen Kegelrollenlagers mit einer wendelförmig verlaufenden Nut zu versehen, wobei die Nut zum Durchführen von Öl dient. Eine solche Lösung ist auch aus der DE 100 33 954 A1 bekannt.
  • Die Adaption einer solchen Lösung bei der Lagerung insbesondere eines Planetenrades mittels einer Wälzlagerung ist nicht von Vorteil, da hier bei der Anordnung des Lager-Außenrings in der Bohrung des Planetenrades mittels Übergangspassung infolge der wendelförmigen Nut im Außenring ein unerwünschtes axiales Wandern des Lagerrings entsteht.
  • Bei zu großer Presspassung zwischen Lageraußenring und Bauteil ist auch häufig beobachtet worden, dass in unerwünschter Weise Passungsrost entsteht bzw. eine Fressneigung zwischen den beiden gepaarten Bauteilen vorliegt.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine spannungsfreie Lagerung insbesondere eines Planetenrads in einem Planetengetriebe ermöglicht wird, ohne dass es zu hohen Kräften zwischen Lagerung und Bauteil kommt. Damit sollen ungünstige Bordbelastungen, im Falle des Einsatzes von Zylinderrollenlagern, verhindert und eine ungünstige Lastverteilung, vor allem beim Einsatz von Pendelrollenlagern, ausgeschlossen werden. Es soll auch insbesondere sichergestellt sein, dass es zu keinen Problemen mit Passungsrost kommt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Außenrings und/oder in der Bohrung des Maschinenteils mindestens eine wendelförmig verlaufende Nut eingearbeitet ist, wobei mindestens zwei axiale Abschnitte am Außenring und/oder am Maschinenteil vorhanden sind, in denen die Nut gegensinnig verläuft.
  • Dabei sind bevorzugt zwei axiale Abschnitte vorhanden. Diese können gleich groß ausgeführt sein.
  • Die wendelförmig verlaufende Nut ist bevorzugt in den Außenumfang des Außenrings eingearbeitet, wenngleich grundsätzlich auch ein Einarbeiten in die Bohrung des Maschinenteils in Frage kommt.
  • Die wendelförmig verlaufende Nut kann eine Steigung aufweisen, die zwischen 5 % und 15 % des Außendurchmessers des Außenrings beträgt. Sie kann im Radialschnitt ausgerundet ausgebildet sein, insbesondere kreisförmig. Die Nut hat mit Vorteil eine maximale Tiefe, die zwischen 0,5 mm und 2,0 mm beträgt.
  • Der Außenring kann zumindest in einem axialen Endbereich mindestens eine stirnseitig angeordnete und sich radial erstreckende Nut aufweisen, wodurch der Fluss von Öl durch die Anordnung erleichtert wird.
  • Zwischen dem Außenring und dem Maschinenteil wird bevorzugt eine Übergangspassung vorgesehen.
  • Das Maschinenteil ist vorzugsweise das Planetenrad eines Planetengetriebes. Das Wälzlager kann insbesondere ein Zylinderrollenlager sein, wobei dieses zweireihig ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der Lagerinnenring Borde für die axiale Führung der Zylinderrollen aufweisen. Alternativ kann das Wälzlager auch als Pendelrollenlager ausgebildet sein.
  • Mit dem Erfindungsvorschlag wird erreicht, dass eine spannungsfreie Lagerung des Bauteils mittels des Wälzlagers erfolgt. Insbesondere kann ein Planetenrad mittels eines Zylinderrollenlagers oder eines Pendelrollenlagers ohne ungünstige Bordbelastungen und ohne eine ungünstige Lastverteilung gelagert werden.
  • Es ist eine Passung zwischen Lager und Bauteil möglich, die keine hohe Pressung benötigt. Damit sind auch die Bildung von Passungsrost und die Fressneigung stark reduziert.
  • Die Aufnahmebohrung im Planetenrad kann in einfacherer Weise hergestellt werden, was deshalb von besonderem Vorteil ist, da häufig Planetenräder einen geringen Stahlreinheitsgrad aufweisen.
  • Die Montage und Demontage des Planenterades ist wesentlich vereinfacht. Weiterhin ist auch eine Beschädigung des Lagers weniger leicht möglich.
  • Falls es zu einem axialen Wandern des Lageringes relativ zum zu lagernden Bauteil kommt, ist ein Rückwandern in einfacher Weise sichergestellt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird dennoch erreicht, dass keine axiale Wanderneigung durch die vorgesehenen wendelförmigen Nuten erzeugt wird.
    •
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
  • 1 den Radialschnitt durch eine Lageranordnung bestehend aus einem zu lagernden Planetenrad eines Planetengetriebes und einem Zylinderrollenlager,
  • 2 den Zylinderrollenlager-Außenring gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3 den Zylinderrollenlager-Außenring gemäß einer zweiten Ausführungsform und
  • 4 den Zylinderrollenlager-Außenring gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • In 1 ist eine Lageranordnung im Schnitt dargestellt. Sie dient dazu, ein Maschinenteil 1 in Form eines Planetenrades eines Planetengetriebes mittels eines Wälzlagers 2 zu lagern. Das Planetenrad 1 hat an seinem äußeren Umfang eine Verzahnung 12 zum Kämmen mit anderen Verzahnungen des Planetengetriebes.
  • Das Wälzlager ist als zweireihiges Zylinderrollenlager ausgebildet, das einen Außenring 3 und einen Innenring 9 aufweist, zwischen denen in bekannter Weise Zylinderrollen 11 angeordnet sind. Damit die Zylinderrollen 11 relativ zum Innenring 9 axial festgelegt sind, weist der Innenring 9 Borde 10 auf, die einen axialen Anschlag für die Zylinderrollen 11 bilden.
  • Der Außenring 3 des Wälzlagers 2 ist in einer zylindrischen Bohrung 4 eingesetzt, die in das Planetenrad 1 eingearbeitet ist. Dabei liegt Übergangspassung zwischen dem Wälzlager-Außenring 3 und der Bohrung 4 vor. Der Außenring 3 ist durch einen Sicherungsring 13 einseitig axial festgelegt.
  • Wie es aus den 2 bis 4 hervorgeht, ist eine Nut 5 in den Außenumfang des Außenrings 3 eingearbeitet. Dabei handelt es sich um eine wendelförmig verlaufende Nut, die im Radialschnitt eine ausgerundete Form aufweist. Die Tiefe t der Nut beträgt meist zwischen 0,5 und 2,0 mm. Die Steigung s der Wendel der Nut 5 beträgt bevorzugt zwischen 5 % und 15 % des Außendurchmessers D des Außenrings 3.
  • Dabei weist der Außenring 3 zwei etwa gleich große axiale Abschnitte 6 und 7 auf, zwischen denen eine Eindrehung 14 liegen kann, wie es 2 zeigt. Die Orientierung der wendelförmig verlaufenden Nut 5, d. h. die beiden Abschnitte 5' und 5'' der Nut 5, sind dabei gegensinnig orientiert. Wie es in den 2 und 3 zu sehen ist, erstrecken sich die beiden Wendeln 5' und 5'' von der Mitte des Außenrings 3 zu den axialen Enden mit unterschiedlicher Orientierung.
  • Durch die gegensinnige Anordnung der Nuten 5', 5'' wird keine Schraubwirkung erzeugt, wenn die Nuten von Öl durchflossen werden und das Lager Kräfte überträgt. Damit wird ein Wandern des Außenrings 3 relativ zum Planetenrad 1 unterbunden.
  • Aus den 2 und 4 geht weiter hervor, dass in einem axialen Endbereich des Außenrings 3 eine stirnseitige Nut 8 vorgesehen werden kann, die sich radial erstreckt. Diese Nuten 8 bewirken zusammen mit den Nuten 5', 5'' einen guten Öldurchfluss.
  • In 2 ist eine Lösung gezeigt, bei der der Außenring 3 einstückig ausgebildet ist. Demgegenüber ist der Außenring 3 bei der in 3 dargestellten Lösung aus zwei Ringen zusammengesetzt. In 4 ist nur einer der beiden vorgesehenen Außenringe 3 skizziert.
  • Wenngleich im Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass die Nuten 5', 5'' auf dem Außenumfang des Außenrings 3 verlaufen, kann grundsätzlich genauso vorgesehen werden, dass die Nuten in die Bohrung 4 des Maschinenteils 1 eingearbeitet sind.
  • Die Laufbahnen der Ringe 3, 9 für die Wälzkörper 11 können gerade, ballig oder logarithmisch gekrümmt ausgebildet sein, wobei große Balligkeits- bzw. Krümmungsradien vorgesehen werden können. Die zum Einsatz kommenden Zylinder- oder Pendelrollen (bevorzugt aus durchgehärtetem Wälzlagerstahl) und Käfige (aus Stahlblech oder Kunststoff) entsprechen den ansonsten bei derartigen Lagern üblichen Ausführungen. Hinsichtlich des Materials ist anzumerken, dass übliche Maßnahmen zur Veredelung zum Einsatz kommen können. Bewährt hat sich korrosionsarmes bzw. korrosionsbeständiges Material und eine korrosionsvermindernde bzw. korrosionsbeständige Beschichtung einschließlich Nitrieren, Carbonitieren etc.
    • 1
    Maschinenteil
    2
    Wälzlager
    3
    Außenring
    4
    Bohrung
    5
    Nut
    5'
    Nut
    5''
    Nut
    6
    erster axialer Abschnitt
    7
    zweiter axialer Abschnitt
    8
    stirnseitig angeordnete Nut
    9
    Innenring
    10
    Bord
    11
    Wälzkörper (Zylinderrolle)
    12
    Verzahnung
    13
    Sicherungsring
    14
    Eindrehung
    s
    Steigung
    D
    Außendurchmesser des Außenrings
    t
    maximale Tiefe der Nut

Claims (14)

  1. Anordnung zur Lagerung eines Maschinenteils (1) mittels mindestens eines Wälzlagers (2), wobei der Außenring (3) des mindestens einen Wälzlagers (2) in eine Bohrung (4) im Maschinenteil (1) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Außenrings (3) bzw. der Außenringe und/oder in der Bohrung (4) des Maschinenteils (1) mindestens eine wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') eingearbeitet ist, wobei mindestens zwei axiale Abschnitte (6, 7) am Außenring (3) bzw. an den Außenringen und/oder am Maschinenteil (1) vorhanden sind, in denen die Nut (5', 5'') gegensinnig verläuft.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei axiale Abschnitte (6, 7) vorhanden sind.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden axialen Abschnitte (6, 7) gleich groß sind.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') in den Außenumfang des Außenrings (3) eingearbeitet ist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') eine Steigung (s) aufweist, die zwischen 5 % und 15 % des Außendurchmessers (D) des Außenrings (3) beträgt.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') im Radialschnitt, insbesondere kreisförmig, ausgerundet ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wendelförmig verlaufende Nut (5', 5'') eine maximale Tiefe (t) aufweist, die zwischen 0,5 mm und 2,0 mm beträgt.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (3) zumindest in einem axialen Endbereich mindestens eine stirnseitig angeordnete und sich radial erstreckende Nut (8) aufweist.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenring (3) und dem Maschinenteil (1) eine Übergangspassung vorliegt.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenteil (1) das Planetenrad eines Planetengetriebes ist.
  11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrollenlager zweireihig ausgebildet ist.
  13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (9) Borde (10) für die axiale Führung der Zylinderrollen (11) aufweist.
  14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Pendelrollenlager ausgebildet ist.
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