DE102006044903A1

DE102006044903A1 - Lagereinheit zur axialen Wellenpositionierung

Info

Publication number: DE102006044903A1
Application number: DE200610044903
Authority: DE
Inventors: Jan Georgi; Arbogast Dr. Grunau
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03
Also published as: WO2008034417A2; WO2008034417A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur axialen Positionierung einer Welle (15), umfassend eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Axiallager (5), sowie ein Einstellmittel, welches über ein achsparallel zur Welle (15) verlaufendes Einstellgewinde an die Welle (15) gekoppelt ist, sodass bei Verdrehung des Einstellmittels eine axiale Relativverschiebung zwischen Welle (15) und Axiallager (5) resultiert. Als Einstellmittel ist beispielsweise eine Wellenbüchse (17) vorgesehen, mit einem Gewinde zum Einstellen der axialen Position der Wellenbüchse (17) und damit der Position der Welle (15). Alternativ kann an einem Axiallager (5) ein Innenring (13) eine axiale Erweiterung (25) mit Innengewinde aufweisen, welches in ein Außengewinde der Welle (15) eingreift. Ebenso ist es möglich, einen Distanzring (16), der zwischen Radiallager (3) und Axiallager (5) wellenseitig angeordnet ist, mit einer Einstellhülse (33) mit Außengewinde zu kombinieren, wobei durch Drehen des Außenrings (9) die Welle (15) positionierbar ist. Weitere Abwandlungen dieses Einstellprinzips sind möglich.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur axialen Wellenpositionierung mit einer Wälzlageranordnung.
Zur Gewährleistung eines störungsfreien Betriebes bzw. zur Effizienzsteigerung ist es notwendig, Wellen bzw. Rotoren axial möglichst genau zur Umgebungskonstruktion, wie zum Beispiel einem Zahnrad oder einem Gehäuse, einzustellen. Die axiale Endlage lässt sich dabei, insbesondere bei Verwendung von Passsscheiben, zumeist ohne zusätzlichen Montage bzw. Einstellaufwand nur über eine hinreichend genaue Tolerierung der einzelnen Komponenten realisieren, was jedoch häufig eine erhebliche Kostensteigerung mit sich bringt.
In „Das Wälzlager im Kraftfahrzeug", FAG Kugelfischer Georg Schäfer & Co. Schweinfurt, Publikation Nr. 05100 S. 182-185 ist ein Verfahren zu axialen Wellenpositionierung beschrieben, das eine Winkelbüchse verwendet und bei Ritzelwellenlagerungen zum Einsatz kommt. Die Winkelbüchse nimmt den kompletten Lagersatz mit Welle in einer Einheit auf. Zum Einstellen der Welle wird die gesamte Einheit mittels kalibrierter Beilagebleche verschoben. Zur Wellenpositionierung muss die gesamte Einheit ausgebaut werden. In Fällen in denen dies aus konstruktiven Gründen nicht realisierbar ist, sind die Lager nach dem Messen auszubauen, die Beilagebleche einzusetzen und die Lager anschließend wieder einzubauen. Es ergibt sich somit ein erhöhter Montageaufwand.
Mit der Wellenpositionierung bei Schraubenkompressoren befasst sich „Die Wälzlagerpraxis", ISBN3-78300290-7 S. 520. Bei Schraubenkompressoren werden auf der Druckseite häufig Lagersätze aus Axial- und Radiallagern verwendet. Vor allem bei ölfreien Schraubenkompressoren wird ein möglichst kleiner Spalt zwischen druckseitiger Gehäusestirnseite und druckseitiger Lagerstirnseite angestrebt. Je größer der Spalt desto stärker die Druckverluste und desto niedriger der Wirkungsgrad der Anlage. Daher kommt es auch hier auf eine sehr genaue Wellenpositionierung an. Häufig kommen dabei Passscheiben zum Einsatz, die sich entweder auf der Welle oder in der Lagergehäusebohrung befinden. Die Einstellung der axialen Wellenposition ist nur über den Ein- und Ausbau der Lager oder vorheriges Ausmessen und Zusortieren aller relevanten Parameter, wie Gehäusetoleranz, Wellentoleranz und Überstandswerte am Lager möglich. Zusätzlich sind zumeist Passscheiben notwendig, die in unterschiedlichsten Dicken zu bevorraten sind.
Eine weitere bekannte Lösung ist in „Wälzlagertechnik", FAG Kugelfischer Georg Schäfer & Co. Schweinfurt, Publikation Nr. DB 1976-1, S. 18-19, beschrieben. Die axiale Rotoreinstellung erfolgt hierbei über eine Tellerfeder. Über eine Nutmutter wird die Tellerfeder derart verspannt, dass durch die damit einhergehende Verschiebung des Axiallagers der Rotor zum Gehäuse axial genau positioniert werden kann. Der Nachteil bei Verwendung von Tellerfedern ist, dass die Einstellung nur in eine Richtung funktioniert, wenn die Mutter des Axiallagers gegen die Tellerfeder drückt. Im umgekehrten Fall beim Lockern der Mutter kann es vorkommen, dass die Klemmkraft der Presspassung stärker ist als die Axialkraft der Tellerfeder, so dass die Position der Welle zum Gehäuse nicht mehr verändert werden kann.
Die DE 197 28 434 C2 beinhaltet einen Schraubenkompressor, bei dem die axiale Wellenlage ähnlich wie bei Ritzelwellen durch eine in axialer Richtung verstellbare Einstellbüchse eingestellt werden kann. Die Positionierung der Einstellbüchse erfolgt mittels gesonderter Einstellschrauben. Nachteilig hierbei ist, dass die zwischen Gehäuse und Lager angeordnete Einstellbüchse stark in die Umgebungskonstruktion eingreift. Gerade bei Schraubenkompressoren kommt es jedoch auf eine kompakte Bauweise an, weshalb eine radial möglichst enge Anordnung der Rotoren angestrebt wird.
In der EP 1 517 054 A1 wird zur axialen Wellenjustierung in den Außenringen von Kegelrollenlagern ein Außengewinde integriert. Die axiale Positionierung des Lagers erfolgt über ein entsprechendes Gewinde im Gehäuse. Problematisch ist dies bei Anwendungen mit radial freigestelltem Axiallager, beispielsweise bei Schraubenkompressoren. In diesem Fall ergibt sich zwischen Außenring und Gehäuse ein Formschluss, der Kräfte in axialer und radialer Richtung überträgt.
Weiterhin ist die Verwendung von dünnwandigen Einstellhülsen bekannt, welche bei der Montage über eine definierte axiale Vorspannung plastisch verformt wird und dadurch die Wellenendlage definiert. Bei einer versehentlich zu strammen Einstellung der Einstellhülse kann es beim Lockern dazu kommen, dass die Klemmkraft verloren geht und die Hülse ausgetauscht werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Lagereinheit zur Verfügung zu stellen, die eine genaue axiale Positionierung der Welle ohne größeren Montageaufwand ermöglicht, wobei aufwendige Einstellarbeiten vermieden werden sollen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient generell ein Einstellmittel, welches über ein achsparallel zur Welle verlaufendes Einstellgewinde an die Welle gekoppelt ist, sodass bei Verdrehung des Einstellmittels eine axiale Relativverschiebung zwischen Welle und Axiallager resultiert.
Als bevorzugte Bauformen werden mehrere alternative Lagereinheiten gemäß den beigefügten Ansprüchen 2, 6, 9, 12, 16, 19 zur Verfügung gestellt.
Eine erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst gemäß einer ersten Ausführungsform eine Wälzlageranordnung und eine Wellenbüchse mit einem in ihrer Bohrung angeordneten Schiebesitz, einer im Außendurchmesser befindlichen Passung zur Aufnahme des Innenringes mindestens eines Wälzlagers und einem Gewinde zum Einstellen der axialen Position der Wellenbüchse und damit der Position der Welle. Die Passung dient zum zentrischen Einsetzen auf einen Wellensitz. Das Gewinde der Wellenbüchse greift in ein zur Aufnahme einer Wellenmutter dienendes Wellengewinde ein.
Die Verwendung einer Wellenbüchse bedingt nur einen geringen zusätzlichen Montageaufwand. Der Einstellvorgang kann auf einfache Art und Weise erfolgen.
Bevorzugt besitzt die Wellenbüchse in ihrer Stirnseite Aussparungen, die beispielsweise als Sacklöcher, Nuten oder ähnliches ausgeführt sein können. In diese Aussparungen kann ein Werkzeug eingreifen. Auf diese Weise wird die Drehung der Wellenbüchse erleichtert.
Vorteilhaft ist es, wenn die Wellenbüchse axial verspannt werden kann. Hierzu kann eine Wellenmutter zum Einsatz kommen. Dabei wird ein Verstellen der zuvor eingestellten axialen Wellenposition vermieden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die auf der Wellenbüchse befindliche Innenringe auf der Wellenbüchse axial fixierbar. Zur Fixierung dient beispielsweise eine Wellenmutter bzw. ein umformtechnisch aufgezogener Ring.
Eine erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst bei einer abgewandelten Ausführung eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Axiallager. Das Axiallager weist am Innenring eine axiale Erweiterung mit Innengewinde auf, welches in ein Außengewinde der Welle eingreift. Das Axiallager ist im auf den Wellensitz aufgeschobenen Zustand durch Drehung auf dem Außengewinde der Welle axial einstellbar.
Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, da die Einstellfunktion in das Axiallager integriert ist.
Zweckmäßig ist eine Ausführung bei der die Erweiterung über ihren inneren Umfang eine radiale Nut und axial über ihre Stirnseite verteilt mehrere Aussparungen mit Gewinde aufweist. In die Aussparungen lassen sich Schrauben zum axialen Verspannen des Innenrings auf der Welle eindrehen. Bei dieser Ausführung kann auf eine Wellenmutter zum axialen Verspannen des Axiallagers verzichtet werden. Die nun vorliegende kompaktere Lösung trägt zur Kosteneinsparung bei.
Eine nochmals abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagereinheit umfasst eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Axiallager und mindestens einem Radiallager, einen Distanzring, der zwischen Radiallager und Axiallager wellenseitig angeordnet ist, sowie eine Einstellhülse mit Außengewinde und zwei Aussparungen zur Aufnahme von zwei um 180° versetzten Mitnehmerstücken. Die Mitnehmerstücke stehen mit zwei gegenüberliegenden Nuten des Außenrings des Axiallagers in Eingriff. Die Welle kann durch Drehen des Außenrings des Axiallagers und der über die Mit nehmerstücke damit verbundenen Drehung der Einstellhülse positioniert werden. Auch diese Lösung bedingt wiederum nur einen geringen zusätzlichen Montageaufwand.
Die Einstellhülse kann nach einer zweckmäßigen Ausführungsform mit mehreren radial verteilten Bohrungen versehen sein, die in Querbohrungen münden. Durch diese Bohrungen kann Schmierstoff in die Wälzlageranordnung eingebracht werden. Dadurch wird das Schmieren der ansonsten nicht so leicht zugänglichen Lager problemlos ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst bei einer weiteren Ausführungsform eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Radiallager und mindestens einem Axiallager, dessen Innenring eine Erweiterung in radialer Richtung zur Welle aufweist, und eine Einstellhülse mit Innengewinde und einer umlaufenden Nase, die mit der Erweiterung des Axiallagers im Eingriff steht.
Zur Realisierung dieser Lösung muss lediglich der Innenring des Axiallagers mit einer Erweiterung versehen werden und eine zusätzliche Einstellhülse montiert werden. Die baulichen Veränderungen und der Montageaufwand halten sich damit in Grenzen.
Bevorzugt kann die Welle durch Drehen der Einstellhülse positioniert werden. Bei einer vorteilhaften weitergebildeten Ausführungsform kann die Einstellhülse axial verspannt werden.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform kann die Welle durch Drehung einer Einstellmutter, die radiale Nuten zum Eingriff eines Einstellwerkzeugs in die Einstellhülse aufweist, positioniert werden. Die axiale Verspannung der Einstellhülse mit der Einstellmutter erfolgt durch Drehen der Einstellhülse mittels Einstellwerkzeug. Auf diese Weise werden im Montageprozess zur axialen Fixierung der Außenringe im Gehäuse keine zusätzli chen Hilfswerkzeuge benötigt.
Schließlich kann die angegebene Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Lagereinheit gelöst werden, die eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Radiallager und mindestens einem Axiallager besitzt, dessen Innenring eine radiale Nut aufweist, und weiterhin mit einer Einstellmutter mit fensterförmigen Aussparungen zur Aufnahme von Drucksegmenten, die mit der radialen Nut in Eingriff stehen. Die Welle ist durch Drehung der Einstellmutter positionierbar. Die Drucksegmente sollten hierbei axial nahezu spielfrei in der Einstellmutter und in der radialen Nut des Innenrings des Axiallagers sitzen. Sie gewährleisten somit eine axiale spielfreie Positionierung des Axiallagers auf der Welle in beiden Richtungen. Die formschlüssige Verbindung aus Innenring, Drucksegmenten und Einstellmutter kann keine Momente übertragen. Daher kann ein Mitdrehen der Innenringe im Betriebszustand keine axiale Verstellung bewirken. Als Drucksegmente können bevorzugt zylindrische Wälzkörper verwendet werden. Bei einer zweckmäßigen Ausführung ist die Einstellmutter axial verspannbar.
Eine wiederum abgewandelte erfindungsgemäße Lagereinheit umfasst eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Axiallager und mindestens einem Radiallager, wobei das Axiallager radial freigestellt ist, und an den dem jeweils anderen Wälzlager zugewandten Stirnflächen angeordnete Steigungsprofile. Die Steigungsprofile sind radial zueinander drehbar. Die Positionierung der Welle erfolgt durch Verdrehung der Steigungsprofile zueinander. Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung ist die Platz sparende Unterbringung der Zusatzfunktion axiale Welleneinstellung, die dadurch weniger aufwendig in bestehende Konstruktionen integriert werden kann. Es sind verschiedene Ausführungen möglich, bei denen sich die Steigungsprofile entweder auf den Stirnflächen der Innenringe oder den Stirnflächen der Außenringe befinden.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sind zwischen Radial- und Axiallager Einstellringe angeordnet, die mit den dem benachbarten Wälzlager zugewandten Stirnflächen formschlüssig verbunden sind und in deren dem jeweils anderen Wälzlager zugewandten Stirnflächen die Steigungsprofile eingearbeitet sind. Auch hier sind verschiedene Ausführungen möglich, bei denen die Einstellringe entweder an den Innenringen oder an den Außenringen angeordnet sind. Durch die Verwendung von Einstellringen können herkömmliche Wälzlager zum Einsatz kommen, was nicht zuletzt unter Kostenaspekten sehr vorteilhaft ist.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine erste Bauform einer erfindungsgemäßen Lagereinheit mit einer axial einstellbaren Wellenbüchse in einer Schnittdarstellung;
2 eine zweite Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit mindestens einem Axiallager, welches durch Drehung axial einstellbar ist, in einer Schnittdarstellung;
3 eine abgewandelte Ausführung der in 2 gezeigten Lagereinheit in einer Schnittdarstellung;
4 eine dritte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit einer Einstellhülse mit Außengewinde, in einer Schnittdarstellung;
5a die Einstellhülse gemäß 4 in einer Querschnittdarstellung;
5b eine Schnittdarstellung entlang der Linie x-x in 5a;
6 eine vierte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit einer Einstellhülse mit Innengewinde, in einer Schnittdarstellung;
7 eine abgewandelte Ausführung der in 6 gezeigten Lagereinheit in einer Schnittdarstellung;
8 eine fünfte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit einer Einstellmutter mit fensterförmigen Aussparungen zur Aufnahme von Drucksegmenten, in einer Schnittdarstellung;
9 eine sechste Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit mit Steigungsprofilen an Wälzlagern, in einer Schnittdarstellung;
10 eine nur teilweise geschnittene Darstellung der in 9 gezeigten Lagereinheit;
11 eine Ansicht der Innenringe der Wälzlager der Lagereinheit gemäß 10.
1 zeigt eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist ein Radiallager 3 und ein Axiallager 5 angeordnet. Die Außenringe 7, 9 der Lager sind im Gehäuse fixiert. Die Innenringe 11, 13 nehmen die Welle 15 auf. Zwischen Radiallager 3 und Axiallager 5 befindet sich ein Distanzring 16, der für die Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen den beiden Lagern sorgt. Die Lager 3, 5 nehmen eine Welle 15 auf. Auf der Welle 15 befindet sich eine Wellenbüchse 17 mit einem in ihrer Bohrung angeordneten Schiebesitz und einer im Außendurchmesser befindlichen Passung. Mittels Passung wird die Wellenbüchse 17 auf den Wellensitz zentrisch eingesetzt. Auf die äußere Passung ist der Innenring 13 des Axiallagers 5 geschoben. Die Wellenbüchse 17 kann auch so dimensioniert werden, dass sie auch den Innenring des Radiallagers 11 aufnimmt.
Die Wellenbüchse 17 ist mit einem Gewinde 19 versehen, welches in ein zur Aufnahme einer Wellenmutter dienendes Wellengewinde eingreift. Je nach Drehsinn der Welle 15 kann das Gewinde 19 der Wellenbüchse 17 rechts- oder linksgängig ausgeführt sein. Bevorzugt kommt ein Feingewinde zum Einsatz. Bei Drehung der Wellenbüchse 17 ergibt sich eine lineare Verschiebung der Welle 15 über das Axiallager 5 in die gewünschte Lage. Das Axiallager 5 wird durch die Drehung stufenlos eingestellt bis die Soll-Position erreicht ist.
Die Drehung der Wellenbüchse 17 wird dadurch erleichtert, dass in ihrer Stirnseite Aussparungen vorgesehen sind, die mittels eines geeigneten Werkzeuges das leichte Drehen der Wellenbüchse 17 auf der Welle 15 ermöglichen. Die Aussparungen können als Sacklöcher, Nuten oder ähnliches ausgeführt sein. Die Position der Wellenbüchse 17 wird dadurch gesichert, dass die Büchse mit einer Wellenmutter 21 verspannt wird. Das Axiallager 5 wird mittels Büchsenmutter 23 auf der Wellenbüchse 17 axial verspannt. Statt der Wellenmutter 21 bzw. Büchsenmutter 23 kann auch ein anderes geeignetes Halterungselement verwendet werden, beispielsweise ein umformtechnisch aufgezogener Ring.
2 zeigt eine zweite Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist das Radiallager 3 und das Axiallager 5 angeordnet. Die Lager 3, 5 nehmen die Welle 15 auf. Das Axiallager weist am Innenring 13 eine axiale Erweiterung 25 mit Innengewinde auf, welches in ein Außengewinde der Welle 15 eingreift. Zum axialen Einstellen des Axiallagers 5 wird dieses auf das Außengewinde der Welle 15 gedreht. Die Sicherung der axialen Wellenposition kann durch Kontern mittels Wellenmutter 21 erfolgen.
3 zeigt eine abgewandelte Ausführung der in 2 dargestellten Bauform in einer Schnittdarstellung. Bei dieser Ausführung ist die Funktion der Wellenmutter in die axiale Erweiterung 25 des Axiallagers 5 integriert. Die axiale Erweiterung 25 besitzt hierzu über ihren inneren Umfang eine radiale Nut und axial über ihre Stirnseite verteilt mehrere Aussparungen mit Gewinde. In die Aussparungen können Schrauben 27 zum axialen Verspannen des Innenrings 13 auf der Welle 15 eingedreht werden.
4 zeigt eine dritte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist das Radiallager 3 und das Axiallager 5 angeordnet. Das Axiallager 5 kann zum Beispiel ein Vierpunktlager sein. Zwischen Radiallager 3 und Axiallager 5 befindet sich der Distanzring 16. Die Lager 3, 5 nehmen die Welle 15 auf. In den Außenring 9 des Axiallagers 5 sind zwei gegenüberliegende Nuten eingebracht. Zwischen Radiallager 3 und Axiallager 5 befindet sich eine Einstellhülse 33, die in ein Gewinde in der Gehäusebohrung eingedreht wird.
Die Einstellhülse 33 besitzt ein Außengewinde und zwei Aussparungen zur Aufnahme von zwei um 180° versetzten Mitnehmerstücken 35. Die Mitnehmerstücke 35 stehen mit den Nuten des Außenrings 9 des Axiallagers 5 in Eingriff. Die Positionierung der Welle 15 erfolgt durch Drehen des Außenrings 9 des Axiallagers 5 und der über die Mitnehmerstücke 35 damit verbundenen Drehung der Einstellhülse 33. Die Einstellhülse 33 wird vorzugsweise über eine Klebeverbindung vor weiterem Drehen gesichert. Nach der Wellenpositionierung kann die Einstellhülse 33 über den Außenring 9 des Axiallagers 5 durch eine Tellerfeder axial verspannt werden. Auf diese Weise wird sie zusätzlich vor Verdrehung geschützt.
5 zeigt die Einstellhülse 33 im Detail, in einer Querschnittdarstellung in 5a und in 5b in Schnittdarstellung entlang der Linie x-x. Die Einstellhülse 33 kann mit einer zusätzlichen Schmierfunktion versehen werden. Hierzu werden mehrere radial verteilte Bohrungen 37, die in Querbohrungen 39 münden in die Einstellhülse 33 eingebracht. Durch diese Bohrungen 37, 39 kann Schmierstoff in die Wälzlageranordnung eingebracht werden.
6 zeigt eine vierte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist das Radiallager 3 und das Axiallager 5 angeordnet. Die Lager 3, 5 nehmen die Welle 15 auf. Der Innenring 13 des Axiallagers 5 ist mit einer Erweiterung 41 in radialer Richtung zur Welle 15 versehen. Die Lagereinheit umfasst weiterhin eine Einstellhülse 43 mit Innengewinde, die eine umlaufende Nase 45 aufweist. Die Nase 45 steht mit der Erweiterung 41 des Axiallagers 5 im Eingriff. Das Positionieren der Welle 15 erfolgt durch Drehen der Einstellhülse 43. Zur Sicherung der Einstellung wird die Einstellhülse 43 mit dem Axiallager 5 mittels Wellenmutter 21 axial verspannt.
7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der in 6 dargestellten Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Die Positionierung der Welle wird hier durch Drehung einer Einstellmutter 45 realisiert. Die Einstellmutter 45 ist mit radialen Nuten zum Eingriff eines Einstellwerkzeugs in die Einstellhülse 43 versehen. Die axiale Verspannung mit der Einstellmutter 45 erfolgt durch Drehen der Einstellhülse 43 mittels Einstellwerkzeug.
8 zeigt eine fünfte Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist das Radiallager 3 und das Axiallager 5 angeordnet. Die Lager 3, 5 nehmen die Welle 15 auf. Der Innenring 13 des Axiallagers 5 besitzt eine radiale Nut, in welche passgenau Drucksegmente 47 eingreifen. Die Drucksegmente 47 stehen außerdem mit einer Einstellmutter 45 in Verbindung. Die Einstellmutter 45 ist hierfür mit fensterförmigen Aussparungen versehen. Vor der Wellenmontage werden die Drucksegmente 47 durch die Bohrung der Einstellmutter 45 eingesetzt. Die Welle kann durch Drehung der Einstellmutter positioniert werden. Zum axialen Verspannen dient wiederum die Wellenmutter 21. Als Drucksegmente 47 können beispielsweise zylindrische Wälzkörper zum Einsatz kommen.
9 zeigt eine sechste Bauform der erfindungsgemäßen Lagereinheit in einer Schnittdarstellung. Im Gehäuse 1 ist das Radiallager 3 und das Axiallager 5 angeordnet. Die Lager 3, 5 nehmen die Welle 15 auf. Das Axiallager 5 ist radial freigestellt. Auf den dem jeweils anderen Wälzlager zugewandten Stirnflächen 49, 51 der Innenringe 11, 13 befinden sich Steigungsprofile. Mit dem Drehen der Innenringe 11, 13 verdrehen sich die Steigungsprofile radial zueinander. Dabei wird das Axiallager 5 auf der Welle 15 axial eingestellt und somit die Welle 15 axial zur Umgebungskonstruktion positioniert. Um die axiale Verschiebbarkeit zu vereinfachen, wird vor dem Einstellvorgang die Passung der Bohrung des Axiallagers 5 geöffnet. Die Sicherung der axialen Wellenposition erfolgt durch Kontern mittels Wellenmutter 21.
Zur Veranschaulichung der Anordnung der Steigungsprofile auf den Stirnflächen der Innenringe 11, 13 wird auf die 10 und 11 verwiesen, in denen die Details besser erkennbar sind.
Bei anderen Ausführungsformen können die Steigungsprofile auch auf den jeweils gegenüberliegenden Stirnflächen der Außenringe 7, 9 der Lager 3, 5 angeordnet werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform verwendet zusätzliche Einstellringe, in denen die Steigungsprofile eingearbeitet sind. Diese Einstellringe können bei der Verwendung konventioneller Lager zum Einsatz kommen. Die Steigungsprofile sind hierbei in den dem jeweils anderen Wälzlager zugewandten Stirnflächen der Einstellringe eingearbeitet. Die dem benachbarten Wälzlager zugewandten Stirnflächen der Einstellringe sind mit dem Wälzlager, entweder an den Innenringen oder an den Außenringen, formschlüssig verbunden. Sie werden beim Drehen der Innen- bzw. Außenringe mitgenommen und bewirkten dabei eine axiale Verschiebung des Axiallagers auf der Welle und damit die Positionierung der Welle.
Dieses Prinzip aknn auch zur Axiallufteinstellung verwendet werden, z.B. bei angestellten Schrägkugellagern oder Kegelrollenlagern.

1: Gehäuse
3: Radiallager
5: Axiallager
7: Außenring des Radiallagers
9: Außenring des Axiallagers
11: Innenring des Radiallagers
13: Innenring des Axiallagers
15: Welle
16: Distanzring
17: Wellenbüchse
19: Gewinde der Wellenbüchse
21: Wellenmutter
23: Büchsenmutter
25: axiale Erweiterung
27: Schrauben
33: Einstellhülse
35: Mitnehmerstücke
37: radial verteilte Bohrungen
39: Querbohrungen
41: radiale Erweiterung
43: Einstellhülse mit Innengewinde
45: Einstellmutter
47: Drucksegmente
49: Stirnfläche des Radiallager-Innenrings
51: Stirnfläche des Axiallager-Innenrings

Claims

Lagereinheit zur axialen Positionierung einer Welle (15), umfassend eine Wälzlageranordnung mit mindestens einem Axiallager (5), sowie ein Einstellmittel, welches über ein achsparallel zur Welle (15) verlaufendes Einstellgewinde an die Welle (15) gekoppelt ist, sodass bei Verdrehung des Einstellmittels eine axiale Relativverschiebung zwischen Welle (15) und Axiallager (5) resultiert.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend: – die Wälzlageranordnung (3, 5) und – eine Wellenbüchse (17) mit einem in ihrer Bohrung angeordneten Schiebesitz, einer im Außendurchmesser befindlichen Passung zur Aufnahme des Innenringes (13) mindestens eines Wälzlagers (5), wobei die Passung zum zentrischen Aufsetzen auf einen Wellensitz dient, und mit einem Gewinde zum Einstellen der axialen Position der Wellenbüchse (17) und damit der Position der Welle (15), wobei das Gewinde der Wellenbüchse (19) in ein zur Aufnahme einer Wellenmutter (21) dienendes Wellengewinde eingreift.
Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbüchse (17) in ihrer Stirnseite Aussparungen aufweist.
Lagereinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbüchse (17) axial verspannbar ist.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die auf der Wellenbüchse (17) befindlichen Innenringe (13) auf der Wellenbüchse axial fixierbar sind.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend die Wälzlageranordnung mit dem Axiallager (5), welches am Innenring (13) eine axiale Erweiterung (25) mit Innengewinde aufweist, welches in ein Außengewinde der Welle (15) eingreift, und wobei das Axiallager (5) im auf den Wellensitz aufgeschobenen Zustand durch Drehung auf dem Außengewinde der Welle (15) axial einstellbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (25) axial verspannbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (25) über ihren inneren Umfang eine radiale Nut und axial über ihre Stirnseite verteilt mehrere Aussparungen mit Gewinde aufweist, wobei in die Aussparungen Schrauben (27) zum axialen Verspannen des Innenrings (13) auf der Welle (15) eindrehbar sind.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend: – die Wälzlageranordnung mit dem Axiallager (5) und mindestens einem Radiallager (3); – einem Distanzring (16), der zwischen Radiallager (3) und Axiallager (5) wellenseitig angeordnet ist; sowie – einer Einstellhülse (33) mit Außengewinde und zwei Aussparungen zur Aufnahme von zwei um 180° versetzten Mitnehmerstücken (35), wobei die Mitnehmerstücke (35) mit zwei gegenüberliegenden Nuten des Außenrings (9) des Axiallagers (5) in Eingriff stehen, und wobei durch Drehen des Außenrings (9) des Axiallagers und der über die Mitnehmerstücke (35) damit verbundenen Drehung der Einstellhülse (33) die Welle (15) positionierbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (33) über den Außenring (9) des Axiallagers (5) axial verspannbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (33) mehrere radial verteilte Bohrungen (37) aufweist, die in Querbohrungen (39) münden, und die zum Einbringen von Schmierstoff in die Wälzlageranordnung dienen.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend: – die Wälzlageranordnung mit dem Axiallager (5) und mindestens einem Radiallager (3), wobei der Innenring (13) des Axiallagers (5) eine Erweiterung in radialer Richtung zur Welle aufweist; und – eine Einstellhülse (43) mit Innengewinde und einer umlaufenden Nase, die mit der Erweiterung des Axiallagers (5) im Eingriff steht.
Lagereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (15) durch Drehung der Einstellhülse (43) positionierbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellhülse (43) axial verspannbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (15) durch Drehung einer Einstellmutter (45), die radiale Nuten zum Eingriff eines Einstellwerkzeugs in die Einstellhülse (43) aufweist, positionierbar ist, wobei eine axiale Verspannung mit der Einstellmutter (45) durch Drehen der Einstellhülse (43) erfolgt.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend: – die Wälzlageranordnung mit mindestens einem Radiallager (3) und dem mit Axiallager (5), dessen Innenring (13) eine radiale Nut aufweist; und – eine Einstellmutter (45) mit fensterförmigen Aussparungen zur Aufnahme von Drucksegmenten (47), die mit der radialen Nut in Eingriff stehen, wobei die Welle (15) durch Drehung der Einstellmutter (45) positionierbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksegmente (47) zylindrische Wälzkörper sind.
Lagereinheit nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmutter (45) axial verspannbar ist.
Lagereinheit nach Anspruch 1, umfassend: – die Wälzlageranordnung mit dem Axiallager (5) und mindestens einem Radiallager (3), wobei das Axiallager (5) radial freigestellt ist; und – Steigungsprofile an den dem jeweils anderen Wälzlager (3,5) zugewandten Stirnflächen der Wälzlager (5, 3), wobei die Steigungsprofile radial zueinander drehbar sind und die Positionierung der Welle (15) durch Verdrehung der Steigungsprofile zueinander erfolgt.
Lagereinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steigungsprofile auf den Stirnflächen der Innenringe (11, 13) der Wälzlager befinden.
Lagereinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steigungsprofile auf den Stirnflächen der Außenringe (7, 9) befinden.
Lagereinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Radial- und Axiallager (3, 5) Einstellringe angeordnet sind, die mit den dem benachbarten Wälzlager zugewandten Stirnflächen formschlüssig verbunden sind und in deren dem jeweils anderen Wälzlager zugewandten Stirnflächen die Steigungsprofile eingearbeitet sind.
Lagereinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellringe an den Innenringen (11, 13) der Wälzlager (3, 5) angeordnet sind.
Lagereinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellringe an den Außenringen (7, 9) der Wälzlager (3, 5) angeordnet sind.
Lagereinheit nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung der Bohrung des Axiallagers (5) geöffnet werden kann.