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Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung bestehend aus einer mit einem Lagerinnenring verbundenen Innenlageranbindung, aus einer mit einem Lageraußenring verbundenen Außenlageranbindung und aus zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordneten Wälzkörpern.
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Der Lagerinnenring und der Lageraußenring und die Wälzkörper ergänzen sich dabei also zu einem Radial- beziehungsweise Axiallager. Die meisten Drehverbindungen der eingangs genannten Art halten hohen Kippmomenten, sowie Radial- und Axiallasten Stand. Sie finden Einsatz beispielsweise bei Drehkränen, bei Baggern, bei Betonpumpen, bei Windkrafträdern bei Panzern, usw. Hierbei sind deren Außenlageranbindung mit dem Lageraußenring und deren Innenlageranbindung mit dem Lagerinnenring über eine Vielzahl von Schrauben miteinander verbunden.
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Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Drehkränzen ist es sehr zeitintensiv, die Vielzahl an Schrauben einzusetzen und mit einer Mutter festzuziehen bzw. zu kontern. Zum Festziehen der Schrauben muss ein sehr hohes Drehmoment angelegt werden, d. h. es kommt bei diesen Arten von Drehkränzen zu einer sehr starken Flächenpressung zwischen dem Schraubenkopf und dem Lagerinnenring bzw. dem Schraubenkopf und dem Lageraußenring. Es kann daher vorkommen, dass beim Festziehen der Schrauben Vorspannkraftverluste aufgrund des Setzens des Materials auftreten. Weiterhin ist es möglich, dass sich beim Festziehen die Schraubenköpfe deformieren, und anschließend kein Drehmomentschlüssel mehr aufgesetzt werden kann, um die Schrauben mit einem definierten Drehmoment nachzuspannen. Außerdem können die Oberflächen der Drehverbindung dabei derart beschädigt werden, dass die Drehverbindung ausgetauscht werden muss.
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Bei der Montage von Windkraftanlagen, welche in großen Höhen durchgeführt wird, ist die hohe Anzahl der Schrauben mit einem hohen Risiko verbunden, da meist die Zeitfenster, in denen eine Montage ungefährlich und unbedenklich ist, sehr klein sind. Die Windkrafträder werden vorzugsweise an Stellen aufgebaut, an denen permanent Winde wehen, so dass es selten eine Flaute gibt, in der eine Montage nahezu unbedenklich erfolgen kann. Aber auch bei Drehverbindungen, die beispielsweise bei Baumaschinen eingesetzt werden, ist es notwendig, die Vielzahl an Schrauben mit einem sehr großen Drehmoment anzuziehen. Dieses Anziehen der Schrauben bei der Montage und auch bei der Wartung ist sehr zeit- und arbeitsintensiv und bringt – beispielsweise gerade bei der Montage oder Wartung von Windkraftanlagen – ein erhöhtes Unfallrisiko mit sich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehverbindung bereitzustellen, bei der die Montage vereinfacht und zusätzlich eine Gewichtseinsparung geschaffen ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Drehverbindung der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der Außenlageranbindung und am Lageraußenring jeweils ein Kragen ausgebildet ist, welche sich paarweise zu einem Außenringbund ergänzen, und dass ein den Außenringbund klammernder Außenverbindungsring vorgesehen ist und/oder dass an der Innenlageranbindung und am Lagerinnenring jeweils ein Kragen ausgebildet ist, welche sich paarweise zu einem Innenringbund ergänzen, und dass ein den Innenringbund klammernder Innenverbindungsring vorgesehen ist.
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Damit ist der Vorteil verbunden, dass der Außenverbindungsring bzw. Innenverbindungsring sehr schnell am Außenringbund bzw. am Innenringbund angelegt werden können, ohne dabei eine Vielzahl an Schraubverbindungen zwischen der Außenlageranbindung und dem Lageraußenring bzw. zwischen der Innenlageranbindung und dem Lagerinnenring anbringen zu müssen. Durch das Weglassen der Schrauben und die kleineren Querschnitte, die gegebenenfalls durch die Innenlageranbindung, die Außenlageranbindung, der Lagerinnenring, der Lageraußenring und die Verbindungsringe erreicht werden können, ergibt sich der Vorteil einer sehr großen Gewichtsersparnis, so dass bei motorisch bewegten Baumaschinen desweiteren eine Kraftstoffeinsparung erreicht ist.
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Selbstverständlich ist es bei der Erfindung dennoch möglich, ausschließlich den Außenringbund mit einem Außenverbindungsring zu klammern und die Verbindung zwischen dem Lagerinnenring und der Innenlageranbindung auf konventionelle Weise z. B. mit einer Vielzahl von Schrauben zu bilden. Umgekehrt kann natürlich auch nur der Innenringbund mit einem Innenverbindungsring geklammert sein, wobei die Verbindung zwischen dem Lageraußenring und der Außenlageranbindung in konventioneller Weise z. B. aus einer Schraubenverbindung gebildet ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn sowohl der Außenringbund als auch der Innenringbund vorgesehen sind und wenn der Innenverbindungsring eine Innenringbundaufnahme und der Außenverbindungsring eine Außenringbundaufnahme aufweisen. Die Innenringbundaufnahme und die Außenringbundaufnahme sind am Innenverbindungsring bzw. Außenverbindungsring im Wesentlichen radial zur Rotationsachse bzw. zur Längsachse ausgeprägt. Mit diesen Aufnahmen ist gewährleistet, dass der Außenringbund vom Außenverbindungsring und der Innenringbund vom Innenverbindungsring sehr sicher umklammert werden können. Der Außenringbund und der Innenringbund tauchen dabei in die Außenringbundaufnahme bzw. in die Innenringbundaufnahme ein, womit eine zusätzliche axiale Sicherung bereitgestellt ist.
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Ferner ist bevorzugt, wenn der Innenringbund und der Außenringbund konisch geformt sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Außenverbindungsring bzw. der Innenverbindungsring die beiden Ringbünde zusätzlich, das heißt neben einem Formschluss, durch einen Reibschluss in den Ringbundaufnahmen sichern.
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Hierzu hat sich weiter als besonders günstig erwiesen, wenn auch die Innenringbundaufnahme und die Außenringbundaufnahme konisch geformt sind. Hierdurch ist der Reibschluss noch verstärkt, insbesondere dann, wenn die konische Verjüngung der Ringbundaufnahmen stärker ausgeprägt ist als die konische Verjüngung der Ringbünde.
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Um den Außenverbindungsring bzw. den Innenverbindungsring auf einfache Weise an den Ringbünden anlegen zu können, hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn der Innenverbindungsring und der Außenverbindungsring einseitig offen mit jeweils einer Öffnung gebildet sind und wenn jeweils eine Schraubensicherung zum Verschluss der Öffnungen vorgesehen ist. So ist es möglich, die Öffnung des Außenverbindungsrings mit einem einzigen Sicherungsmittel zu verschließen. Auch der Innenverbindungsring kann mit einer einzigen Schraube, wie sie beispielweise aus dem Bereich der Rohrschellen bekannt ist, umfangsseitig geschlossen werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Drehverbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenverbindungsring mehrteilig gebildet ist und mindestens ein Innensicherungsmittel aufweist und der Außenverbindungsring mehrteilig gebildet ist und mindestens ein Außensicherungsmittel aufweist. Dies erleichtert die Montage der Verbindungsringe. Hierbei sind der Außenverbindungsring und/oder der Innenverbindungsring also an den Stößen, das heißt an den Enden der einzelnen Teile des jeweiligen Verbindungsrings, mit dem Innensicherungsmittel bzw. dem Außensicherungsmittel befestigt. Das Innensicherungsmittel und das Außensicherungsmittel sind dabei bevorzugt als eine Schraubensicherung gebildet, da diese mit einem vorgebbaren Drehmoment angezogen werden kann.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn der Innenverbindungsring und der Außenverbindungsring durch zwei mittels der Schraubensicherung fixierbaren Halbschalen gebildet sind. Auf diese Weise kann die erste Halbschale an der zweiten Halbschale an jeder Seite mit je einer Schraube fixiert werden, so dass im Ergebnis nur zwei Schrauben je Verbindungsring festgeschraubt werden müssen. Hierdurch ist also die Montage des Innenverbindungsringes und des Außenverbindungsringes stark vereinfacht.
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Günstig ist es auch, wenn die Innenlageranbindung und der Lagerinnenring und/oder die Außenlageranbindung und der Lageraußenring eine formschlüssige Verbindung, vorzugsweise als eine Stirnverzahnung gebildet, aufweisen. Auf diese Weise kann die Außenlageranbindung mit ihrer Stirnverzahnung in die entsprechende Stirnverzahnung des Lageraußenrings axial eingreifen, wodurch ein relatives Verdrehen der Außenlageranbindung bezüglich des Lageraußenrings um die Längsachse oder Rotationsachse verhindert ist. Entsprechendes gilt für die Stirnverzahnungen des Lagerinnenrings und der Innenlageranbindung. Auch hier ist ein relatives Verdrehen um die Rotationsachse verhindert. Anstatt der Stirnverzahnung kann auch jede beliebige andere formschlüssige Verbindung wie zum Beispiel eine Nut-und-Feder-Verbindung oder eine Bolzenverbindung eingesetzt werden. Diese Stirnverzahnungen gewährleisten weiterhin eine Zentrierung der Innenlageranbindung bezüglich des Lagerinnenrings, beziehungsweise eine Zentrierung der Außenlageranbindung bezüglich des Lageraußenrings.
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Um ein relatives Verdrehen des Lageraußenrings bezüglich des Lagerinnenrings zu vereinfachen, ist es sinnvoll, wenn am Lageraußenring und/oder am Lagerinnenring eine Radialverzahnung ausgebildet ist. In diese Radialverzahnung kann ein über eine Welle eines Motors antriebbares Zahnrad eingreifen. Hierdurch kann beispielsweise der Außenlageranbindung bezüglich der Innenlageranbindung verdreht werden, wie es insbesondere bei Drehkränen und anderen Baumaschinen Anwendung findet.
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Hierzu hat es sich außerdem als bevorzugt erwiesen, wenn eine motorisch betriebene Antriebseinheit zur Verstellung der Innenlageranbindung relativ zur Außenlageranbindung vorgesehen ist. Diese Antriebseinheit gewährleistet, dass die Außenlageranbindung bezüglich der Innenlageranbindung verdrehbar ist, in einer vorgebbaren Drehgeschwindigkeit. Ferner ist mit der Antriebseinheit eine vorgebbare relative Drehstellung zwischen dem Innenlageranbindung und dem Außenlageranbindung einstellbar.
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Im Folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
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1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Drehverbindung,
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2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Drehverbindung,
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3 den Schnitt III-III aus 1, und
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4 den Schnitt IV-IV aus 2.
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In 2 und 4 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Drehverbindung oder auch eine Kugeldrehverbindung oder auch ein Drehkranz gezeigt, wobei die Außenlageranbindung 4 mit einer Vielzahl an Schrauben mit dem Lageraußenring 3 verbunden ist. Dementsprechend ist der Lagerinnenring 1 mit der Innenlageranbindung 2 über Schraubenverbindungen gekoppelt. Die Außenlageranbindung 4, der Lageraußenring 3, die Innenlageranbindung 2 und der Lagerinnenring 1 sind radial betrachtet sehr breit gebildet, um die nötige Stabilität der Drehverbindung bereitzustellen. Diese Breite der Drehverbindung ist notwendig, um die einzelnen Schrauben 15 einführen zu können, welche mit Muttern 16 festgezogen werden. Diese Schrauben 15 werden auf zwei koaxial zur Längsachse oder Rotationsachse 18 orientierten Kränzen angeordnet, wobei jede Schraube 15 mit einem hohen Drehmoment angezogen werden muss.
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Die erfindungsgemäße Drehverbindung nach 1 und 3 ist dagegen in radialer Richtung sehr schmal gebildet, so dass gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Drehverbindung eine erhebliche Materialeinsparung gegeben ist und somit das Gesamtgewicht reduziert ist. Die hier gezeigte Drehverbindung besteht aus einer mit einem Lagerinnenring 1 verbundenen Innenlageranbindung 2, aus einer mit einem Lageraußenring 3 verbundenen Außenlageranbindung 4 und aus zwischen dem Lagerinnenring 1 und dem Lageraußenring 3 angeordneten Wälzkörpern 5. Diese Wälzkörper 5 sind hierbei als zwei Kugelreihen gebildet, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, Rollen oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Wälzkörper 5 vorzusehen.
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An der Außenlageranbindung 4 und am Lageraußenring 3 ist jeweils ein Kragen 6 ausgebildet, welche sich paarweise zu einem Außenringbund 7 ergänzen. Ferner ist ein den Außenringbund 7 klammernder Außenverbindungsring 8 vorgesehen. An der Innenlageranbindung 2 und am Lagerinnenring 1 ist jeweils ein Kragen 6 ausgebildet, welche sich paarweise zu einem Innenringbund 9 ergänzen, wobei auch hier ein den Innenringbund 9 klammender Innenverbindungsring 10 vorgesehen ist.
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Der Innenverbindungsring 10 und der Außenverbindungsring 8 besitzen eine Materialstärke im Bereich von 3 bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 mm. Im bevorzugten in 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Materialstärke 8 mm, was ausreicht, um die notwendige Stabilität der Gesamtkonstruktion zu gewährleisten. Der Innenverbindungsring 10 und der Außenverbindungsring 8 sind also sehr dünnwandig gestaltet.
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Der Außenverbindungsring 8 und der Innenverbindungsring 10 weisen jeweils eine radial zur Rotationsachse 18 ausgeprägte Ringbundaufnahme auf, derart, dass am Innenverbindungsring 10 eine Innenringbundaufnahme 11 und am Außenverbindungsring 8 eine Außenringbundaufnahme 12 ausgebildet ist. Die Innenringbundaufnahme 11 und die Außenringbundaufnahme 12 sind konisch geformt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin auch der Innenringbund 9 und der Außenringbund 7 konisch geformt sind.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, nur eine der beiden Verbindungen mit einem Verbindungsring zu bilden, das heißt entweder die Verbindung zwischen der Außenlageranbindung 4 und dem Lageraußenring 3 oder die Verbindung zwischen der Innenlageranbindung 2 und dem Lagerinnenring 1.
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In 3 des gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehverbindung sind der Innenverbindungsring 10 und der Außenverbindungsring 8 mehrteilig, nämlich jeweils bestehend aus genau zwei Halbschalen gebildet. Diese sind an den Verbindungsstellen jeweils mittels einer Schraubensicherung 17 verbunden.
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Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehverbindung weist einen Innenverbindungsring 10 und einen Außenverbindungsring 8 auf, welche einseitig offen mit jeweils einer Öffnung gebildet sind, wobei jeweils genau eine Schraubensicherung 17 zum Verschluss der Öffnungen vorgesehen ist. Der Umfang des Außenverbindungsrings 8 ist dabei größer als der Umfang des Außenringbundes 7, so dass beim Umgreifen des Außenringbundes 7 durch den Außenverbindungsring 8 ein Überlappen an den beiden Enden des Außenverbindungsringes 8 gegeben ist, wobei zur Fixierung radial in die sich überdeckenden Teile des Außenverbindungsringes 8 eine Schraube eingedreht ist. Dementsprechend ist der Innenverbindungsring 10 gebildet durch einen Überlapp an seinen beiden Enden, wobei eine den überlappenden Teil durchdringende Schraube den Innenverbindungsring 10 fixiert.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, weisen sowohl die Außenlageranbindung 4 als auch der Lageraußenring 3 eine Stirnverzahnung 13 auf, derart, dass ein radiales Verdrehen der beiden Bauteile zueinander verhindert ist. Ferner können auch der Lagerinnenring 1 und die Innenlageranbindung 2 jeweils eine Stirnverzahnung 13 aufweisen, die auch ein relatives Verdrehen dieser beiden Bauteile zueinander verhindern. Wichtig ist, dass diese formschlüssige Verbindung zwischen der Außenlageranbindung 4 und dem Lageraußenring 3 ausgebildet ist, wenn eine Radialverzahnung 14 am Lageraußenring 3 vorgesehen ist. Denn nun werden die Drehmomente zwischen dem Lageraußenring 3 und der Außenlageranbindung 4 optimal übertragen.
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Ist dagegen die Radialverzahnung 14 am Lagerinnenring 1 vorgesehen, so werden hohe Drehmomente optimal übertragen durch eine formschlüssige Verbindung, z. B. ebenfalls in Form einer Stirnverzahnung 13, zwischen dem Lagerinnenring 1 und der Innenlageranbindung 2.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Lageraußenring 3 die Radialverzahnung 14 auf, mittels welcher eine Relativdrehung zwischen dem Lagerinnenring 1 und dem Lageraußenring 3 bewirkt werden kann. Hierzu ist die Innenlageranbindung 2 und der mit dieser radial verbundene Lagerinnenring 1 drehfest am Boden oder am Fahrgestell eines Fahrzeuges angeordnet.
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Die Innenlageranbindung 2 weist ferner im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schulter 19 auf, an die der Lagerinnenring 1 angelegt ist. Diese Schulter 19 bewirkt eine Zentrierung des Lagerinnenrings 1. Genauso kann eine Schulter 19 an der Außenlageranbindung 4 ausgeprägt sein, die ihrerseits eine Zentrierung der Außenlageranbindung 4 bezüglich des Lageraußenringes 3 bereitstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerinnenring
- 2
- Innenlageranbindung
- 3
- Lageraußenring
- 4
- Außenlageranbindung
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Kragen
- 7
- Außenringbund
- 8
- Außenverbindungsring
- 9
- Innenringbund
- 10
- Innenverbindungsring
- 11
- Innenringbundaufnahme
- 12
- Außenringbundaufnahme
- 13
- Stirnverzahnung
- 14
- Radialverzahnung
- 15
- Schrauben
- 16
- Mutter
- 17
- Schraubensicherung
- 18
- Rotationsachse
- 19
- Schulter
