Titel Wälzlager Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Wälzlager nach dem Oberbegriff des

Anspruchs 1 .

Solche Wälzlager sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Der äu ßere Lagerring und der innere Lagerring sind über die Wälzkörper drehbar relativ zueinander gelagert. Um sowohl den Drehwiderstand als auch den Verschleiß des Wälzlagers zu minimieren, wird das Wälzlager mit einem Schmiermittel, beispielsweise ein spezielles Lagerfett oder Öl, versehen, welches sich auf den Funktionsflächen der Lagerringe und der Wälzkörper niederschlägt. Der Dichtring sorgt dafür, dass das Schmiermittel nicht aus dem Wälzlager austritt und nicht durch von au ßen eintretende Partikel oder Substanzen verschmutzt wird. Ein solcher Dichtring kann das Wälzlager aber aus technischen Gründen nicht

hundertprozentig abdichten, so dass insbesondere mit zunehmendem Alter des Wälzlagers zumindest geringe Mengen an Schmiermittel aus dem Wälzlager austreten. Durch den Verlust an Schmiermittel wird nachteiligerweise der Wartungsaufwand des Wälzlagers erhöht und die Lebensdauer des Wälzlagers beeinträchtigt.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager bereitzustellen, welches einen geringeren Wartungsaufwand und eine höhere Lebensdauer aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Wälzlager, welches einen äußeren Lagerring, einen konzentrisch innerhalb des äußeren Lagerrings angeordneten inneren Lagerring und eine Mehrzahl von zwischen dem äußeren und dem inneren Lagerring angeordneten Wälzkörpern aufweist, wobei das Wälzlager ferner einen dichtend zwischen dem äu ßeren Lagerring und dem inneren Lagerring angeordneten Dichtring aufweist und wobei das Wälzlager einen Zusatzring mit wenigstens einem Abstreifelement aufweist. Das erfindungsgemäße Wälzlager hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass beim Betrieb des Wälzlagers, d.h. bei eine Relativbewegung zwischen dem äu ßeren und inneren Lagerring, im Wälzlager befindliches Schmiermittel durch das zusätzliche

Abstreifelement kontinuierlich von dem inneren und/oder äu ßeren Lagerring abgestreift und zurück in Richtung der Funktionsflächen und der Wälzkörper gefördert wird. Hierdurch wird nach au ßen dringendes Schmiermittel abgefangen, wodurch sich der Druck auf den

Dichtring vermindert. Die Dichtigkeit des Wälzlagers kann somit erheblich verbessert und insbesondere über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Wälzlager somit gegenüber dem Stand der Technik einen geringeren Wartungsaufwand und eine höhere Lebensdauer auf. Der Zusatzring weist insbesondere eine Mehrzahl von Abstreifelementen auf. Der Dichtring kann im Sinne der vorliegenden Erfindung ein durchgehendes Bauteil oder aus mehreren separaten

Dichtelementen zusammengesetzt sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Zusatzring in axialer Richtung des Wälzlagers zwischen dem Dichtring und den Wälzkörpern angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird somit nach außen dringendes Schmiermittel von dem Abstreifelement des Zusatzrings abgefangen und zumindest teilweise in den Bereich der Wälzkörper zurückgeführt, bevor das nach außen dringende

Schmiermittel den Dichtring erreicht. Der Druck auf den Dichtring wird somit

vorteilhafterweise verringert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Abstreifelement eine radial vom Zusatzring abstehende Lamelle umfasst. Der Zusatzring ist entweder drehfest mit dem Innenlager oder drehfest mit dem Außenlager verbunden. Entsprechend steht die wenigstens eine Lamelle vom Zusatzring entweder radial nach au ßen ab und erstreckt sich bis zu einer in radialer Richtung gegenüberliegenden Kontaktfläche des Au ßenlagers oder die Lamelle steht vom Zusatzring radial nach innen ab und erstreckt sich bis zu einer in radialer Richtung gegenüberliegenden Kontaktfläche des Innenlagers. In beiden Variationen streift die Lamelle über die gegenüberliegende

Kontaktfläche, wodurch auf dieser gegenüberliegenden Kontaktfläche befindliches Schmiermittel abgeschabt wird. Denkbar ist auch, dass der Zusatzring als integraler

Bestandteil des inneren oder äußeren Lagerrings ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt ist die Lamelle gegenüber der Axialrichtung des Wälzlagers geneigt. Hierdurch wird erreicht, dass das abgeschabte Schmiermittel entlang der Axialrichtung bewegt wird. Vorzugsweise weist der Zusatzring eine Mehrzahl von Lamellen auf, welche in Umfangsrichtung um den Zusatzring verteilt angeordnet sind, insbesondere

punktsymmetrisch um die Axialrichtung. Die Lamellen sind dann insbesondere nach Art eines Flügelrades an dem Zusatzring befestigt und sorgen dafür, dass abgeschabtes Schmiermittel in Axialrichtung bewegt wird. Denkbar ist, dass das Wälzlager in dieser Konfiguration eine Vorzugsdrehrichtung hat.

Vorzugsweise sind die Lamellen dabei derart geneigt, dass am äu ßeren oder inneren Lagerring im Bereich des Zusatzrings befindliches Schmiermittel vom äußeren oder inneren Lagerring abgestreift und von dem Dichtring weg bzw. in Richtung der Wälzkörper befördert wird. Mit anderen Worten: Das von der jeweiligen gegenüberliegenden Kontaktfläche abgeschabte Schmiermittel wird zurück in Richtung des Bereichs des Wälzlagers gefördert, in welchem die Wälzkörper angeordnet sind, und somit von dem Dichtring möglichst ferngehalten. Auf diese Weise wird der Druck auf die Dichtung reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Abstreifelement und insbesondere die Lamelle kippbar ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Abstreifelement bzw. die Lamelle wahlweise in die eine oder andere Richtung entlang des Umfangs kippen bzw. gebogen werden kann. Das Wälzlager hat sodann keine Vorzugsdrehrichtung, sondern kann in beide Richtungen gedreht werden. Denkbar ist, dass das Abstreifelement im Ausgangszustand dabei parallel zur Drehachse des Lagers ausgerichtet ist und erst beim Drehen des Lagers in eine

Richtung verkippt. Denkbar ist, dass die Lamelle derart ausgebildet ist, dass sich ihr freies Ende beim Verkippen schräg zur Drehachse ausrichtet, wodurch der oben beschriebene Flügelradeffekt auftritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Zusatzring eine Nut aufweist, in welcher die Lamelle zur Befestigung derselben teilweise angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird somit eine vergleichsweise stabile Befestigung der Lamellen an dem Zusatzring erzielt, da die Lamellen formschlüssig in der jeweiligen Nut befestigt sind. Vorzugsweise ist jede Lamelle zusätzlich auch stoffschlüssig, d.h. durch eine Klebeverbindung oder Vulkanisieren und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Klemmverbindung, in der jeweils zugehörigen Nut befestigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstreifelemente aus einem elastischen Material, welches vorzugsweise Gummi umfasst, gefertigt sind. In vorteilhafter Weise wird durch die Verwendung eines

vergleichsweise weichen elastischen Materials kein nennenswerter zusätzlicher Verschleiß oder Drehwiderstand im Wälzlager durch die Abstreifelemente erzeugt. Zudem können bei der Montage hohe Fertigungstoleranzen erreicht werden. Denkbar ist auch, dass die Abstreifelemente aus einem starren oder halbstarren Material, beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sind.

Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass das Abstreifelement bzw. die Lamelle einstückig mit dem Zusatzring ausgebildet ist. Denkbar ist beispielsweise, dass Zusatzring und

Abstreifelement(e) bzw. Lamellen aus einem Kunststoff- oder Gummistück ausgebildet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Wälzlager ein Großwälzlager, insbesondere für eine Windkraftanlage, ist. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den

Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten

Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen

Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Wälzlagers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt eine schematische Detailansicht des Wälzlagers gemäß der

beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines inneren Lagerrings des

Wälzlagers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 4 zeigt eine schematische Schnittbildansicht des Wälzlagers gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Figur 1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Wälzlagers 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Wälzlager 1 weist einen äu ßeren Lagerring 2 und einen inneren Lagerring 3 auf. Der innere Lagerring 3 ist konzentrisch innerhalb des äußeren Lagerrings 2 angeordnet. Der äußere Lagerring 2 und der innere Lagerring 3 sind um eine senkrechte axiale Drehachse 100 (auch als axiale Richtung bezeichnet) gegeneinander drehbar gelagert. Denkbar ist, dass das Wälzlager 1 ein Großwälzlager ist, welches beispielsweise in einer Windkraftanlage einsetzbar ist, um die Rotorflügel oder die Rotornabe der Windkraftanlage drehbar zu lagern.

Damit in Figur 1 der Innenbereich des Wälzlagers 1 gezeigt werden kann, ist der äußere Lagerring 2 in Figur 1 nicht durchgehend eingezeichnet. In diesem Bereich sind eine Vielzahl von axialen Wälzkörper 4 und radialen Wälzkörper 5 zu erkennen, über welche der äu ßere und der innere Lagerring 2, 3 drehbar zueinander gelagert sind. Die Wälzkörper 4, 5 laufen mit ihren Laufflächen dabei in bekannter Weise auf den jeweiligen axialen und radialen Funktionsflächen der beiden Lagerringe 2, 3 ab.

Der Innenbereich des Wälzlagers 1 ist mit einem nicht eingezeichneten Schmiermittel (beispielsweise ein Lagerfett oder -öl) versehen, welches die Funktionsflächen der

Lagerringe 2, 3 und die Laufflächen der Wälzkörper 4, 5 benetzt, schmiert und vor

Verschleiß schützt. Damit das Schmiermittel nicht aus dem Innenbereich des Wälzlagers 1 austritt, weist das Wälzlager 1 einen konzentrischen zur Drehachse 100 angeordneten Dichtring 6 auf, welcher am Rand des Wälzlagers 1 dichtend zwischen dem äußeren

Lagerring 2 und dem inneren Lagerring 3 angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Wälzlager 1 weist zudem einen konzentrisch um die Drehachse 100 angeordneten Zusatzring 7 auf, welcher entlang der Drehachse 100 zwischen dem Dichtring 6 und den Funktionsflächen bzw. den Wälzkörpern 4, 5 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zusatzring 7 dabei drehfest mit dem inneren Lagerring 3 ausgebildet. Denkbar wäre auch, dass der Zusatzring 7 integraler Bestandteil des inneren Lagerrings 3 ist.

Auf einer dem äu ßeren Lagerring 2 zugewandten Au ßenfläche des Zusatzrings 7 sind eine Vielzahl von Abstreifelementen 8 angeordnet, welche von dem Zusatzring 7 jeweils in radialer Richtung in Richtung äußeren Lagerrings 2 abstehen. Das freie Ende der

Abstreifelemente 8 ragt dabei bis zu einer gegenüberliegend angeordneten Kontaktfläche 1 1 des äußeren Lagerrings 2. Beim Betrieb des Wälzlagers 1 streift dieses freie Ende dann über die Kontaktfläche 1 1 des äußeren Lagerrings 2. Die Abstreifelemente 8 sind jeweils als eine Lamelle 9 ausgebildet, die aus einem elastischen, starren oder halbstarren Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Gummi, gefertigt ist. Zur Befestigung der Lamellen 9 an dem Zusatzring 7 ist in die Außenfläche für jede Lamelle 9 eine Nut 10 eingebracht, in welcher die Lamelle 9 bereichsweise formschlüssig angeordnet ist. Denkbar ist, dass jede Lamelle 9 in ihrer Nut 10 zusätzlich verklebt und/oder verklemmt ist.

Die Lamellen 9 sind in Umfangsrichtung um den Zusatzring 7 gleichmäßig verteilt und im Wesentlichen punktsymmetrisch um die Drehachse 100 angeordnet. Dabei ist jede Lamelle 9 entlang der Drehachse 100 gegenüber der Drehachse 100 geneigt. Die Lamellen 9 sind somit nach Art eines Flügelrades am Zusatzring 7 befestigt. Durch die Neigung der Lamellen 9 erhält das Wälzlager 1 eine Vorzugsdrehrichtung 101 . Wenn der innere Lagerring 3 und der äu ßere Lagerring 4 gemäß der Vorzugsdrehrichtung 101 gegeneinander gedreht werden, werden die geneigten Lamellen 9 derart über die Kontaktfläche 1 1 des äu ßeren Lagerrings 2 gestreift, dass an der Kontaktfläche 1 1 befindliches Schmiermittel von den Lamellen 9 zurück in Richtung des Innenbereichs des Wälzlagers 1 gedrückt wird. Hierdurch wird nach au ßen, also in Richtung des Dichtrings 6, dringendes Schmiermittel stetig zurück zu den Funktionsflächen und Wälzkörper 4, 5 gefördert. Der Druck auf den Dichtring nimmt somit ab, wodurch der Verlust von Schmiermittel, der üblicherweise mit zunehmender Betriebszeit des Wälzlagers 1 zunimmt, reduziert werden kann. Das erfindungsgemäße Wälzlager 1 zeichnet sich somit durch eine höhere Lebensdauer und gleichzeitig einen geringeren Wartungsaufwand aus.

Denkbar ist, dass das die Lamellen 9 kippbar ausgebildet ist, sodass das Wälzlager 1 keine Vorzugsdrehrichtung 101 aufweist, sondern in beide Richtungen in Umfangsrichtung gedreht werden kann.

In Figur 2 ist eine schematische Detailansicht des Wälzlagers 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Detailansicht sind die Vielzahl von Abstreifelementen 8, welche in Form von Lamellen 9 von der Außenfläche des Zusatzrings 7 radial abstehen, zu erkennen. Ferner ist zu sehen, dass die Lamellen 9 bei einer Rotation des inneren Lagerrings 3 nach Art eines Flügelrades agieren und

Schmiermittel, welches an der Kontaktfläche 1 1 des äußeren Lagerrings 2 in Richtung Dichtungsring 6 wandert, von der Kontaktfläche 1 1 abstreift und zurück entlang der

Drehachse 100 in Richtung der Funktions- und Laufflächen streicht.

In Figur 3 ist eine schematische Perspektivansicht eines inneren Lagerrings 2 des

Wälzlagers 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es ist zu sehen, dass der Zusatzring 7 entweder fest mit dem inneren Lagerring 2 verbunden ist oder sogar integraler Bestandteil des inneren Lagerrings 2 ist. Im letzteren Fall wären der Zusatzring 7 und der innere Lagerring 2 also einstückig ausgebildet. Es ist zu sehen, dass die Lamellen 9 sich aufgrund der Bewegung des inneren Lagerrings 2 relativ zum äu ßeren Lagerring 3 entgegen der Drehrichtung etwas verbiegen, da die Lamellen 9 elastisch sind und der freistehende Teil der Lamellen 9 in radialer Richtung jeweils länger ausgebildet ist, als die Distanz zwischen der Außenfläche des Zusatzrings 7 und der Kontaktfläche 1 1 des äußeren Lagerrings 2 in radialer Richtung beträgt.

In Figur 4 ist eine schematische Schnittbildansicht des Wälzlagers 1 gemäß der

beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Aus der Figur 4 ist zu entnehmen, dass Lamellen 9 entlang einer zur Drehachse 100 parallelen Richtung zwischen dem Dichtring 6 und den Funktions- und Laufflächen angeordnet sind. Die Kontaktfläche 1 1 des äußeren Lagerrings 2 ist in Form einer Stirnfläche mit einer zur radialen Richtung parallelen Flächennormale ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel weist das

erfindungsgemäße Wälzlager 1 nur auf einer Seite einen Dichtring 6 und einen Zusatzring 7 auf. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Wälzlager 1 aber symmetrisch auf beiden Seiten einen Dichtring 6 sowie einen Zusatzring 7 mit Lamellen 6 auf.