DE202015001277U1

DE202015001277U1 - Baueinheit zum axialen Verspannen von Wälzlagern auf Achsen und Wellen

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Publication number: DE202015001277U1
Application number: DE202015001277.9U
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Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-04-17
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: DE102015000846A1; DE102015000846B4

Abstract

Baueinheit zum axialen Verspannen von Wälzlagern auf Achsen und Wellen, umfassend wenigstens eine axial wirkende Druckkammer (6), welche durch einen ringförmigen Körper (1, 3, 4) ausgebildet wird, und welche durch eine Anzahl von Anschlussbohrungen (20) mit einem Druckfluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (6) umlaufend um die Mittelachse (M) der Baueinheit ausgebildet ist, und dass die radial innere Wandung der Druckkammer (6) durch einen Abschnitt (27) der Achse oder Welle (5) ausgebildet wird. Das Wälzlager (53) umfasst wenigstens einen Lagerinnenring (4), eine Anzahl von Wälzkörpern (36) und einen Lageraußenring (37).

Description

Zur Erhöhung der Laufqualität und der Lebensdauer werden axial belastbare Wälzlagerungen mit einem Teil ihrer axialen Belastbarkeit vorgespannt. Speziell bei Lagerungen mit Kegelrollenlagern wird das Maximum der Lagerlebensdauer erreicht, wenn die axiale Vorspannung der Lager in einem definierten, relativ eng begrenzten Bereich liegt. Das Aufbringen der entsprechenden Vorspannkraft wird je nach Lagergröße durch verschiedene Methoden erreicht; bei kleineren Lagern wird die axiale Vorspannkraft bevorzugt durch das Anziehen einer Wellenmutter auf einem Wellengewinde aufgebracht, bei mittelgroßen und großen Lagern wird eine Baueinheit verwendet, welche die Kraft durch eine Anzahl von axialen Druck- oder Zugschrauben oder durch eine Anzahl von axial wirkenden Hydraulikzylindern/Hydraulikkolben aufbringt. Beim Aufbringen der Vorspannkraft über Schraubelemente – also Wellenmuttern und Schrauben – besteht aufgrund vieler Einflussgrößen auf das Verhältnis von Montagedrehmoment zu erzielter Axialkraft grundsätzlich eine Unsicherheit über die erzielte Lagervorspannung. Speziell bei Baueinheiten zur Vorspannung großer Wälzlagerungen, wie sie beispielsweise in Triebsträngen von Windenergieanlagen und im Großgetriebebau vorkommen, besteht durch die große Anzahl der verwendeten Schrauben und durch die Notwendigkeit, diese umlaufend schrittweise anzuziehen, um die Lagerung möglichst gleichmäßig vorzuspannen, ein erheblicher Zeitbedarf bei der Anwendung. Baueinheiten mit einer Anzahl von einzelnen Hydraulikeinheiten sind aufgrund der technischen Anforderungen der Hydraulikeinheiten an Form, Passgenauigkeit und Oberflächengüte, sowie aufgrund der relativ großen Menge von Einzelteilen verhältnismäßig teuer. Um die Vorspannkraft über den Umfang des Wälzlagers gleichmäßig zu verteilen, sind die Hydraulikeinheiten hydraulisch miteinander verbunden. Diese Verbindung ist aufwendig und kann über ein System von Bohrungen innerhalb des, die Hydraulikeinheiten aufnehmenden, Elements oder über externe, an die einzelnen Hydraulikeinheiten angeschlossene, Leitungen erfolgen. Ein solches System ist ebenfalls teuer und muss zudem sorgfältig ausgeführt und gehandhabt werden. Vorteilhaft an einer solchen Baueinheit ist die über den aufgebrachten Hydraulikdruck und die vorhandene Druckfläche genau zu ermittelnde und steuerbare Vorspannkraft des Wälzlagers. Zudem kann bei entsprechendem Hydraulikdruck eine – bezogen auf die Baugröße der Baueinheit – hohe Vorspannkraft aufgebracht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit zur Einstellung der axialen Vorspannung von Wälzlagerungen auf Achsen und Wellen bereitzustellen, welche sich zum einen durch einen einfachen Aufbau aus wenigen, vergleichsweise einfach herzustellenden Elementen auszeichnet, und welche zum anderen eine einfache, effektive und genau einstellbare Anwendung zulässt.
Eine erfindungsgemäße Baueinheit besteht in einer ersten Ausführung aus einem im Wesentlichen ringförmigen Gehäusekörper, einem vorzugsweise ringförmigen Druckring mit zylindrischer Innenseite und zylindrischer Außenseite und aus einem vorzugsweise ringförmigen Haltekörper. Der Gehäusekörper und der Druckring sitzen mit jeweils einem zylindrischen, inneren Abschnitt auf einem außenzylindrischen Abschnitt der Welle auf, wobei die Innendurchmesser der aufsitzenden Abschnitte von Gehäusekörper und Druckring sowie der Außendurchmesser des Wellenabschnittes so bemessen sind, dass zwischen diesen Elementen relativ enge, radiale Spielpassungen ausgebildet werden. Der Gehäusekörper bildet auf seiner Innenseite einen zylindrischen Einbauraum für den Druckring aus, wobei der Innendurchmesser dieses Einbauraumes und der Außendurchmesser des Druckringes ebenfalls so gewählt sind, dass auch zwischen diesen Elementen eine relativ enge, radiale Spielpassung ausgebildet wird. Der Druckring ist durch jeweils wenigstens eine einzelne umlaufende Dichtung gegen die Welle und gegen den beschriebenen Einbauraum des Gehäusekörpers radial abgedichtet. Der auf der Welle aufsitzende, zylindrische Abschnitt des Gehäusekörpers ist ebenfalls durch wenigstens eine einzelne umlaufende Dichtung gegen die Welle radial abgedichtet. Durch die beschriebenen Abdichtungen zwischen Welle, Gehäusekörper und Druckring wird ein Zylinderraum ausgebildet, welcher vorzugsweise über eine Anzahl von, in den Gehäusekörper eingebrachten, Bohrungen mit einem Druckfluid, bevorzugt mit Drucköl beaufschlagt wird. Über die kreisringförmige Stirnfläche des Druckringes bewirkt der anliegende Öldruck den Aufbau einer axialen Kraft zwischen Gehäusekörper und Druckring.
Der einteilige oder mehrteilige Haltekörper weist in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung an seiner Innenseite eine Anzahl von Abschnitten auf, welche eine kraftschlüssige oder bevorzugt eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Haltekörper und äußeren Abschnitten der Welle erzeugen. Bevorzugt weisen diese Abschnitte von Haltekörper und Welle zur Ausbildung eines Formschlusses wenigstens annähernd kongruente Geometrien auf. Die Geometrien für eine formschlüssige Verbindung können als umlaufende Rillen des einen Körpers und dazu passende, umlaufende Stege des anderen Körpers ausgebildet sein; bevorzugt sind sie als Gewinde ausgeführt. Ein radial wenigstens zweifach getrennter Haltekörper kann an seiner Innenseite einen nach radial einwärts gerichteten, wenigstens teilweise um den Umfang des Haltekörpers umlaufenden, Vorsprung mit vorzugsweise zylindrischer Innenfläche aufweisen, der in eine entsprechend ausgebildete, wenigstens teilweise um den Umfang der Welle umlaufende, radiale Nut eingreift. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Haltekörper und Welle kann durch das Aufbringen einer reibwerterhöhenden Beschichtung auf der zylindrischen Innenfläche des Haltekörpers und durch das radiale Aufklemmen des Haltekörpers auf einen zylindrischen Abschnitt der Welle mit angepasstem Durchmesser erreicht werden. Die Erhöhung des Reibwertes der zylindrischen Innenfläche kann alternativ durch eine entsprechende Strukturierung der Oberfläche, beispielsweise durch sehr feine, umlaufende und scharfkantige Stege oder durch das Strahlen mit scharfkantigem Strahlgut erzielt werden; bevorzugt werden die so strukturierten Oberflächen gehärtet, um ein Verkrallen der Vorsprünge in der vergleichsweise weichen Oberfläche der Welle zu erreichen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Haltekörper als Flanschring ausgebildet, der an einem entsprechenden Flanschabsatz der Welle mit einer Anzahl von Zugschrauben gehalten wird. Bei Anordnung der Baueinheit an einem Wellenende kann der Haltekörper ebenfalls als Flanschring ausgeführt sein; alternativ ist hier auch eine Bauart als durchgehender Deckel möglich. Grundsätzlich kann auch ein anderes mit der Welle verbundenes Bauteil bei entsprechender Ausgestaltung die Funktion des Haltekörpers übernehmen; hier sei als Beispiel ein an das Wellenende angeflanschtes Zahnrad genannt.
Der Gehäusekörper und der Druckring sind auf der Welle axial zwischen Lagerinnenring und Haltekörper angeordnet. Je nach axialer Orientierung der Baueinheit liegt entweder der Gehäusekörper oder der Druckring jeweils mit seiner äußeren Stirnfläche an der Stirnfläche des Lagerinnenringes an, und das jeweils andere Element aus liegt mit seiner äußeren Stirnfläche axial am Haltekörper an. Die Gesamtlänge von Gehäusekörper und dem maximal in den Einbauraum des Gehäusekörpers eingeschobenen Druckring ist derart bemessen, dass wenigstens eine der äußeren Stirnflächen von Gehäusekörper und Druckring bei der Montage der Baueinheit nicht am Lagerinnenring oder am Haltekörper anliegt. Durch das Einpressen des Druckfluids in den Zylinderraum wird der Druckring aus dem Gehäusekörper herausgeschoben, so dass die Gesamtlänge der Einheit aus Gehäusekörper und Druckring zunimmt, bis diese stramm zwischen Lagerinnenring und Haltekörper liegt. Bei weiterem Anstieg des Fluiddruckes wird die beschriebene axiale Kraft erzeugt, welche in der einen Richtung vom Haltekörper und der Welle gegengehalten wird, und welche in der anderen Richtung den Lagerinnenring auf der Welle verschiebt und so für die Vorspannung des Lagers sorgt. Über die Formel Kraft = Druck·Fläche lässt sich aus dem anstehenden Fluiddruck und der inneren Stirnfläche des Druckrings die Vorspannkraft des Lagers linear berechnen.
Um eine leichtere Verschiebbarkeit eines mit Übermaßpassung auf der Welle sitzenden Lagerinnenringes zu erreichen, weist eine erfindungsgemäße Baueinheit vorzugsweise Abschnitte auf, über welche ein Druckfluid zur zylindrischen Trennfuge zwischen Welle und Lagerinnenring geleitet wird, um dort einen trennenden Fluidfilm zwischen diesen zu erzeugen. Zu diesem Zweck bildet das an der Stirnfläche des Lagerinnenrings anliegende Element der Baueinheit an seiner Stirnfläche vorteilhaft eine wenigstens teilweise umlaufende Kammer aus, welche sich von der zylindrischen Innenfläche des Elements radial über einen Teil der Stirnfläche erstreckt; vorzugsweise ist die Kammer vollständig umlaufend. Die weitere Begrenzung der Kammer erfolgt axial von der Stirnfläche des Lagerinnenrings und radial von einem Abschnitt der Welle im Bereich des Lagersitzes; die resultierende radiale und axiale Ausdehnung der Kammer beträgt vorzugsweise jeweils nur wenige Millimeter. Das Element, welches die Kammer ausbildet, weist eine Anzahl von Anschlussbohrungen auf, über welche ein Druckfluid durch eine externe Versorgungseinheit in die Kammer eingepresst wird. Durch das Beaufschlagen der Kammer mit dem Druckfluid wird dieses bei entsprechend hohem Druck in die Trennfuge zwischen Lagerinnenring und Welle gepresst. Dadurch baut sich dort ein Fluidfilm auf, der die Oberflächen von Lagerinnenring und Welle voneinander trennt und so die leichtere Verschiebbarkeit des Lagerinnenrings auf der Welle bewirkt. Nach der Verschiebung des Lagerinnenrings wird der Druck des Fluids in der Kammer zurückgenommen, und die elastische Rückverformung des Lagerinnenringes presst das Fluid aus der Trennfuge, so dass sich die Oberflächen wieder fest aufeinander legen, wodurch der gewünschte Sitz des Lagers auf der Welle bewirkt wird. Die Kammer wird durch eine entsprechend angepasste Geometrie oder auch durch eine Fase oder einen Radius an der Bauteilkante zwischen der Stirnfläche und der zylindrischen Innenfläche des am Lagerinnenring anliegenden Elements ausgebildet. Alternativ ist es möglich, eine zurückgezogene Kantengeometrie des Lagerinnenrings – beispielsweise die sogenannte Kantenverkürzung – zur Verteilung des Druckfluids um den Umfang des Lagerinnenrings zu verwenden. In diesem Fall können die Anschlussbohrungen einfach nur bis zur benannten inneren Bauteilkante des am Lagerinnenring anliegenden Elements geführt sein. Zur Abdichtung der Kammer gegen das Entweichen des Druckfluids ist bevorzugt vorgesehen, dass das an der Stirnfläche des Lagerinnenrings anliegende Element der Baueinheit eine Anzahl von axialen, konzentrischen Nuten aufweist, welche Dichtungen aufnehmen, die das anliegende Element axial gegen den Lagerinnenring abdichten. Weiterhin weist das am Lagerinnenring anliegende Element an seiner zylindrischen Innenfläche bevorzugt eine Anzahl umlaufender Nuten auf, welche Dichtungen aufnehmen, die das Element radial gegen die Welle abdichten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die zur Abdichtung des Zylinderraums gegen die Welle bereits vorhandene Dichtung auch für die Abdichtung der Kammer gegen die Welle zu verwenden.
Grundsätzlich können bei allen Ausführungen einer erfindungsgemäßen Baueinheit die umlaufenden Nuten zur Aufnahme der Dichtungen, welche die radiale Abdichtung eines Elements gegen ein anderes Element oder gegen die Welle bewirken, in jeweils eines der Elemente oder in die Welle eingebracht sein. Die Anordnung der Nuten in einem der jeweiligen Dichtungspartner kann dabei von der Belastung und den örtlich zur Verfügung stehenden Querschnitten abhängig sein.
Bevorzugt werden der Zylinderraum zwischen Gehäusekörper und Druckring und die an den Lagerinnenring grenzende Kammer über getrennte Versorgungen mit Druckfluid beaufschlagt, um die unterschiedlichen, benötigten Druckstufen für das Vorspannen der Lagerung und für das Aufweiten des Lagerinnenrings auf der Welle zu realisieren.
Nach dem Aufbringen der Vorspannkraft auf das Lager wird die Länge des gesamten Aufbaus axial mechanisch fixiert, um die Lagervorspannung beim Ablassen des Fluiddruckes und nach der Entfernung der externen Druckeinheit aufrecht zu erhalten. Das Fixieren erfolgt durch die Montage axialer Druckschrauben, durch das Einlegen axialer Distanzstücke oder durch das Einfügen axial wirkender Keileinheiten in den Aufbau. Für den Fall, dass der Gehäusekörper am Lagerinnenring anliegt, und dass der Druckring am Haltekörper anliegt, wird eine axiale Fixierung in dem sich ausbildenden, radialen Spalt zwischen Gehäusekörper und Haltekörper angebracht. Zu diesem Zweck weist bevorzugt wenigstens einer aus Gehäusekörper und Haltekörper eine Anzahl von axialen Gewindebohrungen auf, in die Druckschrauben eingesetzt sind, welche sich axial an einem Abschnitt des jeweils anderen abstützen. Alternativ wird in dem ausgebildeten Spalt eine Anzahl von axialen Distanzstücken oder Keileinheiten eingepasst. Entsprechend wird für den Fall, dass der Gehäusekörper am Haltekörper anliegt, und dass der Druckring am Lagerinnenring anliegt, die axiale Fixierung in dem zwischen Gehäusekörper und Lagerinnenring ausgebildeten, radialen Spalt angebracht. Aus praktischen Gründen werden Gewindebohrungen für Druckschrauben vorteilhaft in den Gehäusekörper und nicht in den gehärteten Lagerinnenring eingebracht; entsprechend trägt dann der Gehäusekörper eine Anzahl von Druckschrauben, die sich gegen die Stirnfläche des Lagerinnenrings abstützen. Alternativ wird auch in diesem ausgebildeten Spalt eine Anzahl von axialen Distanzstücken oder Keileinheiten eingepasst.
Eine vorteilhafte Fortbildung einer erfindungsgemäßen Baueinheit stellt die Kombination des Druckrings mit dem Haltekörper dar. Entsprechend der genannten Ausführungen eines Haltekörpers kann eine solche Kombination als ein Ringkörper mit Innengewinde nach Art einer Wellenmutter ausgeführt sein, welcher an einer seiner Stirnflächen einen innen- und außenzylindrischen, axialen Ansatz mit inneren und äußeren, umlaufenden Dichtungen aufweist. Dieser Ansatz wirkt mit einem Gehäusekörper der beschriebenen Bauart zusammen und bildet mit diesem einen beschriebenen Zylinderraum aus. In einer weiteren Ausführung einer solchen Kombination kann ein Flanschring einen axialen Ansatz nach der beschriebenen Art ausbilden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit weist die Welle eine Schulter auf, welche anstatt eines auf der Welle befestigten Haltekörpers die axiale Kraft zum Verspannen der Lagerung gegenhält. Als einfachste Ausführung weist die Wellenschulter eine Stirnfläche auf, an der sich einer aus Gehäusekörper und Druckring axial abstützt, um die Kraft der Baueinheit in die Welle einzuleiten.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Baueinheit bildet die Welle einen an die Wellenschulter anschließenden, umlaufenden Absatz aus, welcher in Größe und Form einem Druckring entspricht und dessen Funktion übernimmt, so dass der Druckring als separates Bauteil entfällt. Weiterhin nimmt die Wellenschulter eine Anzahl von Druckschrauben auf, die den Gehäusekörper bei vorgespannter Lagerung axial fixieren. Alternativ kann die axiale Fixierung auch durch Passstücke oder durch Keileinheiten erreicht werden, wobei diese dann jeweils zwischen einem Abschnitt der Wellenschulter und einem Abschnitt des Gehäusekörpers montiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Baueinheit integriert den Gehäusekörper in den Lagerinnenring sowie den Druckring in die Wellenschulter; es sind demnach außer dem entsprechend ausgebildeten Lager und der angepassten Welle keine zusätzlichen Bauteile für die Funktion der Baueinheit nötig. Die axiale Fixierung der Baueinheit geschieht durch eine Anzahl von Druckschrauben, die in Gewindebohrungen der Wellenschulter eingeschraubt sind, oder durch Passstücke oder durch Keileinheiten, welche jeweils zwischen einem Abschnitt der Wellenschulter und einem Abschnitt des Lagerinnenrings montiert werden.
Zur einfacheren Lesbarkeit werden Achsen und Wellen mit dem Begriff „Wellen” beschrieben; dieses gilt sowohl für diese Elemente in Einzahl oder Mehrzahl, sowie auch für entsprechende, weiterführende Bezeichnungen, wie beispielsweise „Achsenende” oder „Achsengewinde”. Eine Einschränkung der beschriebenen Eigenschaften und Funktionen einer erfindungsgemäßen Baueinheit auf solche Ausführungen, die einer Welle zugeordnet sind, ist nicht gegeben, sofern dieses nicht explizit erklärt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Bevorzugte Ausführungen einer erfindungsgemäßen Baueinheit sind in den 1 bis 10 aufgezeigt. Die in den Ausführungsbeispielen offenbar werdenden Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche weiter. Auch Merkmale, die nur an einem der Beispiele offenbart sind, bilden die anderen Beispiele weiter oder zeigen eine Alternative auf, solange nichts Gegenteiliges offenbart wird oder nur der Fall sein kann.
Es zeigen:
1 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen Druckring und einen Haltekörper nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
2 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen Druckring und einen Haltekörper nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
3 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen Druckring und einen als Flanschring ausgeführten Haltekörper nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
4 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper und ein als Flanschring mit einem sich axial erstreckenden Abschnitt ausgeführten Haltekörper nach einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
5 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen Druckring und eine von der Welle ausgebildete Wellenschulter nach einem fünften Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
6 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen von der Welle ausgebildeten, zylindrischen Absatz und eine von der Welle ausgebildete Wellenschulter nach einem sechsten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
7 eine Baueinheit umfassend einen Lagerinnenring mit einem inneren, zylindrischen Einbauraum, einen von der Welle ausgebildeten, zylindrischen Absatz und eine von der Welle ausgebildete Wellenschulter nach einem siebten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
8 eine Baueinheit umfassend einen Pressring, einen Gehäusekörper, einen Druckring und einen Haltekörper nach einem achten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
9 eine Baueinheit umfassend einen Gehäusekörper, einen Druckring und einen Haltekörper nach einem neunten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
10 eine Baueinheit umfassend einen Druckring und einen Haltekörper nach einem zehnten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
11 eine Baueinheit umfassend einen Lagerinnenring mit einem sich axial erstreckenden Abschnitt und einen Haltekörper nach einem elften Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt;
12 einen Ausschnitt einer Baueinheit mit einer axial verspannenden Einheit in einem Längsschnitt.
1 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der Gehäusekörper 1 sitzt mit seiner zylindrischen Innenfläche 26 auf einem zylindrischen Abschnitt 27 der Welle 5 auf und liegt mit seiner Stirnfläche 16 an der Stirnfläche 15 des Lagerinnenringes 4 an. An seiner zylindrischen Innenfläche 26 bildet der Gehäusekörper 1 eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 14 aus, in denen Dichtungen 13 aufgenommen werden, welche den Gehäusekörper 1 gegen die Welle 5 abdichten. Auf seiner Innenseite weist der Gehäusekörper 1 einen Einbauraum 28 mit zylindrischer Wandung 29 auf, in dem er den Druckring 2 aufnimmt. Der Druckring 2 bildet an seiner zylindrischen Außenfläche 30 und an seiner dazu vorzugsweise konzentrischen, zylindrischen Innenfläche 31 eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 9, 10 auf, in denen Dichtungen 7, 8 aufgenommen sind, welche den Druckring 2 gegen den Gehäusekörper 1 und gegen die Welle 5 abdichten. Zusammen mit der beschriebenen Abdichtung des Gehäusekörpers 1 gegen die Welle 5 wird dadurch ein Zylinderraum 6 ausgebildet. Der Zylinderraum 6 wird durch eine Anzahl von vorzugsweise radial angeordneten Anschlussbohrungen 20 mit Drucköl beaufschlagt, so dass über die Wirkung des Drucköls auf die Stirnflächen 11, 12 von Druckring 2 und Einbauraum 28 des Gehäusekörpers 1 eine axiale Kraft zwischen Druckring 2 und Gehäusekörper 1 aufgebaut wird. Der Druckring 2 liegt mit seiner zweiten Stirnfläche 21 an der Stirnfläche 22 des Haltekörpers 3 an und stützt sich axial gegen diesen ab. Der Haltekörper 3 weist auf seiner Innenseite ein Gewinde 25 auf, mit dem er auf einem Außengewinde 24 der Welle 5 aufgeschraubt und so formschlüssig axial auf dieser gesichert ist. Die über den Öldruck im Zylinderraum 6 aufgebaute axiale Kraft wird über den Haltekörper 3 und die Gewinde 24, 25 in die Welle 5 eingeleitet. Durch die Anlage der Stirnfläche 16 des Gehäusekörpers 1 an der Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 wird die im Zylinderraum 6 aufgebaute, und über den Haltekörper 3 gegen die Welle 5 abgestützte axiale Kraft auf den Lagerinnenring 4 übertragen. Weiterhin weist der Gehäusekörper 1 an seiner Stirnfläche 16 eine wenigstens teilweise um die Mittelachse M umlaufende Kammer 32 auf, welche sich von der zylindrischen Innenfläche 26 radial über einen Teil der Stirnfläche 16 erstreckt; vorzugsweise ist die Kammer 32 vollständig umlaufend ausgebildet. Über eine Anzahl von Anschlussbohrungen 19 im Gehäusekörper 1 wird ein Druckfluid unter hohem Druck in die Kammer 32 eingepresst, welche das Druckfluid in die Trennfuge 33 zwischen Welle 5 und Lagerinnenring 4 leitet. Das eingepresste Fluid führt zu einem Aufschwimmen der zylindrischen Innenfläche 34 des Lagerinnenringes 4 auf dem zylindrischen Wellensitz 35. Durch die so erfolgende, radiale Trennung der Flächen 34, 35 von Lagerinnenring 4 und Welle 5 kann der Lagerinnenring 4 von der zwischen Gehäusekörper 1 und Druckring 2 aufgebrachten axialen Kraft auf der Welle 5 verschoben werden, bis durch die relative Verschiebung zwischen Lagerinnenring 4, Wälzkörpern 36 und Lageraußenring 37 die gewünschte Lagervorspannung erreicht ist. Um zu verhindern, dass das in die Kammer 32 eingepresste Druckfluid zwischen den Stirnflächen 15, 16 von Lagerinnenring 4 und Gehäusekörper 1 in die Umgebung entweichen kann, weist der Gehäusekörper 1 an seiner Stirnfläche 16 eine Anzahl von konzentrischen, axialen Nuten 18 auf, welche Dichtungen 17 aufnehmen, die den Gehäusekörper 1 gegen die Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 abdichten. Zur dauerhaften Aufrechterhaltung der erreichten Lagervorspannung wird eine Anzahl von Druckschrauben 39, welche in Gewindebohrungen 38 des Haltekörpers 3 eingeschraubt sind, mit einem vorgegebenen, relativ geringen Drehmoment axial gegen die zweite Stirnfläche 23 des Gehäusekörpers 1 geschraubt. Nachdem zuerst der Fluiddruck in der Kammer 32 abgelassen wird und dann der Fluiddruck im Zylinderraum 6 abgelassen wird, halten die gegen den Gehäusekörper 1 verspannten Druckschrauben 39 die erreichte Lagervorspannung für den Betrieb der Lagerung aufrecht. Die Gewinde von Druckschrauben 39 und Gewindebohrungen 38 sind zweckmäßig selbsthemmend ausgelegt, so dass die Druckschrauben 39 nicht zusätzlich gegen das selbsttätige Lösen im Betrieb gesichert werden müssen. Je nach Anwendungsfall und auftretenden Betriebsbedingungen (Vibration, Lastwechsel, Temperaturwechsel, usw.) kann eine zusätzliche Sicherung der Druckschrauben 39 sinnvoll sein; beispielsweise erfolgt diese durch die Verwendung von entsprechenden Kontermuttern auf den Gewinden der Druckschrauben 39. Die Anschlussbohrungen 19, 20 werden nach dem Entfernen der externen Anschlussleitungen vorzugsweise mit Stopfen verschlossen, um ein Auslaufen des in Zylinderraum 6 und Kammer 32 verbliebenen Druckfluids zu verhindern.
2 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der Druckring 2 bildet einen, nach radial auswärts ausgerichteten Flansch 44 aus, der mit seiner Stirnfläche 42 an der Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 anliegt. Der Gehäusekörper 1 liegt mit seiner Stirnfläche 16 an der Stirnfläche 22 des wenigstens zweifach radial geteilten Haltekörpers 3 an, welcher mit einem nach radial einwärts gerichteten, vorzugsweise vollständig umlaufenden Abschnitt 43 in eine umlaufende Nut 41 der Welle 5 eingreift und so einen Formschluss des Haltekörpers 3 mit der Welle 5 herstellt. Die einzelnen Segmente des Haltekörpers 3 sind bevorzugt durch lösbare Verbindungen aneinander gehalten, so dass sie in montiertem Zustand einen um die Nut 41 umlaufenden Körper ergeben. Der Gehäusekörper 1 und der Druckring 2 bilden nach der im Ausführungsbeispiel nach 1 beschriebenen Art einen Zylinderraum 6 zur Erzeugung einer axialen Kraft zum Vorspannen der Wälzlagerung aus. Der Druckring 2 bildet an seiner, am Lagerinnenring 4 anliegenden Stirnfläche 42 eine wenigstens teilweise um die Mittelachse M umlaufende Kammer 32 aus, welche sich von der zylindrischen Innenfläche 2a nach radial auswärts über einen Teil der Stirnfläche 42 erstreckt; vorzugsweise ist die Kammer 32 vollständig umlaufend. Die Kammer 32 wird über eine Anzahl von Anschlussbohrungen 19 mit einem Druckfluid beaufschlagt, um nach der im Ausführungsbeispiel nach 1 beschriebenen Art einen trennenden Fluidfilm in der Trennfuge 33 zwischen Lagerinnenring 4 und Welle 5 zu erzeugen. Zur Abdichtung der Kammer 32 gegen die Umgebung der Baueinheit bildet der Druckring 2 an seiner Stirnfläche 42 wenigstens eine einzelne, vorzugsweise konzentrische axiale Nut 18 aus, in welcher eine Dichtung 17 aufgenommen ist, die auf die Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 aufgepresst wird und somit die Abdichtung der Kammer 32 bewirkt. Zur axialen Fixierung der Baueinheit und damit zur Aufrechterhaltung der Lagervorspannung wird eine Anzahl von Druckschrauben 39 in Gewindebohrungen 38 des Gehäusekörpers 1 eingeschraubt und gegen die, dem Gehäusekörper 1 zugewandte Stirnfläche 40 des vom Druckring 2 ausgebildeten Flansches 44 verspannt. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 1; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
3 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Das vorgespannte Wälzlager 53 ist im Bereich eines freien Endes 48 der Welle 5 angeordnet. Der Haltekörper 3 wird durch einen einteiligen oder mehrteiligen Flanschring 45 ausgebildet; dieser weist eine Anzahl von axialen Bohrungen 49 auf, durch welche Schrauben 46 in Gewindebohrungen 47 des Wellenendes 48 eingeschraubt sind, so dass der Flanschring 45 an der Stirnfläche 51 der Welle 5 gehalten wird. Der Druckring 2 stützt sich gegen die Stirnfläche 52 des Flanschrings 45 ab, so dass die axiale Vorspannkraft über den Flanschring 45 und die Schrauben 46 in das Wellenende 48 eingeleitet wird. Dadurch wird das für die Vorspannung des Wälzlagers 53 notwendige Gegenlager geschaffen. Zur axialen Fixierung der Baueinheit wird eine Anzahl von Druckschrauben 39 in Gewindebohrungen 50 des Flanschringes 45 eingeschraubt und gegen die, dem Flanschring 45 zugewandte Stirnfläche 23 des Gehäusekörpers 1 verspannt. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 1; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
4 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der als einteiliger Flanschring 45 ausgebildete Haltekörper 3 ist über eine Anzahl Schrauben 46 am freien Ende 48 der Welle 5 gehalten und bildet auf seiner, dem Gehäusekörper 1 zugewandten Seite einen sich axial erstreckenden, vollständig um die Mittelachse M umlaufenden Abschnitt 45a aus. Der Abschnitt 45a bildet durch seine Stirnfläche 45b eine axiale Begrenzung der Druckkammer 6 aus und entspricht in seiner Ausgestaltung und Funktion einem Druckring der Ausführungen einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach einer der 1 bis 3 mit dem Unterschied, dass er nicht als separates Element der Baueinheit ausgeführt ist. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 3; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
5 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Die Welle 5 bildet eine Wellenschulter 54 aus, gegen deren, dem Wälzlager 53 zugewandten, Stirnfläche 56 sich der Druckring 2 mit seiner Stirnfläche 21 axial abstützt, so dass die Vorspannkraft in die Welle 5 eingeleitet wird. Zur axialen Fixierung der Baueinheit ist eine Anzahl von Druckschrauben 39 in axiale Gewindebohrungen 55 eingeschraubt, welche in die Wellenschulter 54 eingebracht sind. Die Schrauben 39 weisen vorzugsweise Schraubenköpfe 39a auf, die gegen die Stirnfläche 23 des Gehäusekörpers 1 verspannt werden. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 1; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
6 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Die Welle 5 bildet eine Wellenschulter 54 und einen an diese axial angrenzenden Wellenabsatz 57 mit einer vorzugsweise zylindrischen Außenfläche 58 und einer, dem Wälzlager 53 zugewandten, Stirnfläche 59 aus. Der Gehäusekörper 1 bildet an der zylindrischen Wandung 29 seines Einbauraumes 28 eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 60 aus, in denen Dichtungen 61 aufgenommen sind, welche den Gehäusekörper 1 gegen den Wellenabsatz 57 abdichten. Durch seine relative Positionierung zum Gehäusekörper 1 und durch seine körperliche Ausgestaltung übernimmt der Wellenabsatz 57 die Funktion des Druckringes der in den 1 bis 5 beschriebenen, erfindungsgemäßen Baueinheiten. Eine Anzahl von Schrauben 39 sind in Gewindebohrungen 1a des Grundkörpers 1 eingeschraubt und mit ihren Schraubenköpfen 39a gegen die Stirnfläche 56 des Wellenabsatzes 54 verspannt. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 5; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
7 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der Lagerinnenring 4 bildet auf seiner, die axiale Vorspannkraft aufnehmenden, Seite einen sich axial erstreckenden Abschnitt 4a aus. Dieser weist an seiner Innenseite einen Einbauraum 4b mit einer vorzugsweise zylindrischen Innenfläche 65 und einer, dem offenen Ende zugewandten Stirnfläche 63 auf. Der Einbauraum 4b nimmt einen Wellenabsatz 57 derart auf, dass zwischen Einbauraum 4b und Wellenabsatz 57 ein Zylinderraum 6 gebildet wird, der über eine Anzahl von vorzugsweise radialen Anschlussbohrungen 20 mit einem Druckfluid beaufschlagt wird, um eine axiale Vorspannkraft in der Baueinheit zu erzeugen. Zur Abdichtung des Zylinderraumes 6 gegen die Welle 5 und den Wellenabsatz 57 weisen der Lagerinnenring 4 und dessen axialer Abschnitt 4a jeweils eine Anzahl von umlaufenden radialen Nuten 66, 68 auf, welche Dichtungen 67, 69 aufnehmen. Vorzugsweise wird über eine Anzahl von sich im Wesentlichen radial erstreckenden Anschlussbohrungen 62 ein Druckfluid in die Trennfuge 33 zwischen Lagerinnenring 4 und Welle 5 eingepresst, um durch die Ausbildung eines trennenden Fluidfilms eine leichtere Verschiebbarkeit des Lagerinnenringes 4 auf der Welle 5 zu erreichen. Zur axialen Fixierung der Baueinheit wird eine Anzahl von Druckschrauben 39 gegen die Stirnfläche 64 des Abschnittes 4a des Lagerinnenringes 4 verspannt. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 6; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
8 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Diese weist einen Pressring 70 auf, der an seiner, an der Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 anliegenden Stirnfläche 71 eine wenigstens teilweise um die Mittelachse M umlaufende Kammer 32 aus; vorzugsweise ist die Kammer 32 vollständig umlaufend ausgebildet. Die Kammer 32 wird über eine Anzahl von Anschlussbohrungen 19 mit einem Druckfluid beaufschlagt, um nach der im Ausführungsbeispiel nach 1 beschriebenen Art einen trennenden Fluidfilm in der Trennfuge 33 zwischen Lagerinnenring 4 und Welle 5 zu erzeugen. Zur Abdichtung der Kammer 32 gegen die Umgebung der Baueinheit bildet der Pressring 70 an seiner Stirnfläche 71 wenigstens eine einzelne, vorzugsweise konzentrische axiale Nut 75 aus, in welcher eine Dichtung 76 aufgenommen ist, die auf die Stirnfläche 15 des Lagerinnenrings 4 aufgepresst wird und somit die Abdichtung der Kammer 32 bewirkt. Der Pressring 70 weist an seiner zylindrischen Innenfläche 77 eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 73 auf, die Dichtungen 74 aufnehmen, welche die Kammer 32 gegen einen Abschnitt 27 der Welle 5 abdichten. Die zweite Stirnfläche 72 liegt an der Stirnfläche 16 des Gehäusekörpers 1 an, so dass der Pressring 70 die axiale Vorspannkraft vom Gehäusekörper 1 auf den Lagerinnenring 4 überträgt. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 1; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
9 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Die Welle 5 bildet eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 5a, 5b aus, welche Dichtungen 8, 13 aufnehmen, die den Gehäusekörper 1 und den Druckring 2 gegen die Welle 5 abdichten. Der Haltekörper 3 ist als Klemmring ausgeführt und ist mit seiner zylindrischen Innenfläche 3a auf einen Abschnitt 27 der Welle 5 radial aufgeklemmt. Zur sicheren kraftschlüssigen Übertragung der axialen Kräfte der Baueinheit auf die Welle 5 ist der Haltekörper 3 auf seiner zylindrischen Innenfläche 3a mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung versehen. Der Gehäusekörper 1 weist an seiner Stirnfläche 16 eine umlaufende Kammer 32 zur Versorgung der Trennfuge 33 zwischen Lagerinnenring 4 und Welle 5 mit einem Druckfluid auf. Die Kammer 32 wird ausgebildet durch eine Fase an der Bauteilkante zwischen der Stirnfläche 16 und der zylindrischen Innenfläche 26. Der Grundkörper 1 umfasst wenigstens eine einzelne Anschlussbohrung 19, welche sich bis zu der benannten Fase erstreckt und so die Beaufschlagung der Kammer 32 mit einem Druckfluid ermöglicht. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 1; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
10 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der Haltekörper 3 ist einteilig ausgeführt und weist auf seiner Innenseite ein Gewinde 25 auf, mit dem er auf einem Außengewinde 24 der Welle 5 aufgeschraubt und dadurch formschlüssig auf diesem gehalten ist. Weiterhin bildet der Haltekörper 3 auf der Innenseite eines sich axial erstreckenden Abschnitts 3b ein Einbauraum 3c mit einer Stirnseite 3d und mit zylindrischer Wandung 3f aus, in welchem er den Druckring 2 aufnimmt, wodurch ein um die Mittelachse M umlaufender Zylinderraum 6 ausgebildet wird. Der Zylinderraum 6 wird über eine Anzahl von Anschlussbohrungen 20 im Haltekörper 3 mit einem Druckfluid beaufschlagt. Der Haltekörper 3 weist an einer zylindrischen Innenfläche 3g, die mit einem Abschnitt 27 der Welle 5 eine relativ enge Spielpassung ausbildet, eine Anzahl von umlaufenden, radialen Nuten 3e auf, in denen Dichtelemente 13 aufgenommen sind, die den Haltekörper 3 gegen die Welle 5 abdichten. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 2; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
11 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Der Lagerinnenring 4 bildet auf der dem Haltekörper 3 zugewandten Seite einen sich axial erstreckenden, vollständig um die Mittelachse M umlaufenden Abschnitt 4c mit einer Stirnfläche 4d und einer zylindrischen Außenfläche 4e aus, welcher in seiner Ausgestaltung und Funktion einem Druckring nach einer anderen Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit entspricht; der Abschnitt 4c bildet zusammen mit dem Einbauraum 3c des Haltekörpers 3 einen um die Mittelachse M vollständig umlaufenden Zylinderraum 6 aus. Vorzugsweise weist der Lagerinnenring 4 eine Anzahl von Anschlussbohrungen 62 auf, durch welche ein Druckfluid in die Trennfuge 33 zwischen Lagerinnenring 4 und Welle 5 eingepresst werden kann, um eine leichtere Verschiebbarkeit des Lagerinnenringes 4 auf der Welle 5 zu erreichen. Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 10; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
12 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit in einem Längsschnitt. Zur axialen Fixierung der Baueinheit wird eine Anzahl axial wirkender Keileinheiten 86 zwischen der Wellenschulter 54 und dem Gehäusekörper 1 von radial auswärts eingesetzt und zwischen diesen verspannt. Eine Keileinheit 86 besteht vorzugsweise aus einem Winkelkörper 78, einem Keilkörper 79 und aus wenigstens einer Schraube 80. Zur Verspannung wird der Keilkörper 79 radial gegen den Winkelkörper 78 verschoben, indem die wenigstens eine Schraube 80 in eine Gewindebohrung 83 des Winkelkörpers 78 geschraubt wird. Aufgrund der geneigten Kontaktflächen 81, 82 von Winkelkörper 78 und Keilkörper 79 erfolgt durch diese radiale Verschiebung eine axiale Relativbewegung zwischen Keilkörper 79 und Winkelkörper 78, wodurch die axiale Erstreckung der Keileinheit 86 vergrößert wird. Dadurch legt sich die Stirnfläche 85 des Keilkörpers 79 an der Stirnfläche 23 des Gehäusekörpers 1 an, und die Stirnfläche 84 des Winkelkörpers 78 legt sich an der Stirnfläche 56 der Wellenschulter 54 an. Die Schraube 80 wird so fest angezogen, dass eine nur leichte axiale Verspannung zwischen dem Gehäusekörper 1 und der Wellenschulter 54 aufgebaut wird. Die Neigung und der Reibkoeffizient der Kontaktflächen 81, 82 sowie die Verspannung der Keileinheit 86 durch die Schraube 80 sind derart gewählt, dass die Keileinheit 86 unter Einwirken einer axialen Last nicht nachgibt. Dadurch findet keine axiale Bewegung zwischen Gehäusekörper 1 und Wellenschulter 54 statt; die Vorspannung des Wälzlagers bleibt so im Betrieb erhalten. Vorzugsweise weist die Wellenschulter 54 radial auswärts von ihrer Stirnfläche 56 eine Anzahl von wenigstens teilweise umlaufenden, axialen Vorsprüngen 87 auf, welche sich soweit axial über die Stirnfläche 56 heraus erstrecken, dass ein an der Stirnfläche 56 axial anliegender Winkelkörper 78 an einer wesentlichen Bewegung nach radial auswärts gehindert wird. Auf diese Weise wird ein Auswandern der Keileinheiten 86 aus dem axialen Raum zwischen Gehäusekörper 1 und Wellenschulter 54 im Betrieb der Baueinheit verhindert. Bei axial entgegengesetzt orientierten Keileinheiten 86 ist die Anzahl von Vorsprüngen 87 sinngemäß an der Stirnfläche 23 des Gehäusekörpers 1 ausgebildet. Alternativ kann die zusätzliche radiale Sicherung der Keileinheiten 86 auch durch eine Kombination von abweichend gestalteten, axialen Vorsprüngen an einem von Gehäusekörper 1, Wellenschulter 54, Winkelkörper 78 und Keilkörper 79 mit entsprechenden, axialen Freiräumen an den jeweils axial anliegenden der genannten Elementen 1, 54, 78, 79 erfolgen.
Die weitere Ausführung und die Funktion der Baueinheit entsprechen sinngemäß der Ausführung einer erfindungsgemäßen Baueinheit nach 5; es wird deshalb hier nicht weiter darauf eingegangen.
Trotzdem in den Figuren nur ein Kegelrollenlager dargestellt wird, ist eine erfindungsgemäße Baueinheit für die axiale Vorspannung sämtlicher anderer axial vorspannbarer Wälzlagerbauarten geeignet; sie ist deshalb nicht auf die Verwendung mit Kegelrollenlagern beschränkt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusekörper
1a: Gewindebohrung
2: Druckring
2a: zylindrische Innenfläche
3: Haltekörper
3a: zylindrische Innenfläche
3b: axialer Abschnitt
3c: Einbauraum
3d: Stirnfläche
3e: radiale Nut
3f: zylindrische Wandung
3g: zylindrische Innenfläche
4: Lagerinnenring
4a: axialer Abschnitt
4b: Einbauraum
4c: axialer Abschnitt
4d: Stirnfläche
4e: zylindrische Außenfläche
5: Welle
5a: radiale Nut
5b: radiale Nut
6: Zylinderraum
7: Dichtung
8: Dichtung
9: radiale Nut
10: radiale Nut
11: Stirnfläche
12: Stirnfläche
13: Dichtung
14: radiale Nut
15: Stirnfläche
16: Stirnfläche
17: Dichtung
18: axiale Nut
19: Anschlussbohrung
20: Anschlussbohrung
21: Stirnfläche
22: Stirnfläche
23: Stirnfläche
24: Außengewinde
25: Gewinde
26: zylindrische Innenfläche
27: Wellenabschnitt/Abschnitt
28: Einbauraum
29: zylindrische Wandung
30: zylindrische Außenfläche
31: zylindrische Innenfläche
32: Kammer
33: Trennfuge
34: zylindrische Innenfläche
35: zylindrischer Wellensitz
36: Wälzkörper
37: Lageraußenring
38: Gewindebohrung
39: Druckschraube
39a: Schraubenkopf
40: Stirnfläche
41: Nut
42: Stirnfläche
43: radialer Abschnitt
44: Flansch
45: Flanschring
45a: axialer Abschnitt
45b: Stirnfläche
46: Schraube
47: Gewinde
48: Wellenende
49: axiale Bohrung
50: Gewindebohrung
51: Stirnfläche
52: Stirnfläche
53: Wälzlager
54: Wellenschulter
55: Gewindebohrung
56: Stirnfläche
57: Wellenabsatz
58: zylindrische Außenfläche
59: Stirnfläche
60: radiale Nut
61: Dichtung
62: Anschlussbohrung
63: Stirnfläche
64: Stirnfläche
65: zylindrische Innenfläche
66: radiale Nut
67: Dichtung
68: radiale Nut
69: Dichtung
70: Pressring
71: Stirnfläche
72: Stirnfläche
73: radiale Nut
74: Dichtung
75: axiale Nut
76: Dichtung
77: zylindrische Innenfläche
78: Winkelkörper
79: Keilkörper
80: Schraube
81: Kontaktfläche
82: Kontaktfläche
83: Gewindebohrung
84: Stirnfläche
85: Stirnfläche
86: Keileinheit
87: Vorsprung
M: Mittelachse

Claims

Baueinheit zum axialen Verspannen von Wälzlagern auf Achsen und Wellen, umfassend wenigstens eine axial wirkende Druckkammer (6), welche durch einen ringförmigen Körper (1, 3, 4) ausgebildet wird, und welche durch eine Anzahl von Anschlussbohrungen (20) mit einem Druckfluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (6) umlaufend um die Mittelachse (M) der Baueinheit ausgebildet ist, und dass die radial innere Wandung der Druckkammer (6) durch einen Abschnitt (27) der Achse oder Welle (5) ausgebildet wird. Das Wälzlager (53) umfasst wenigstens einen Lagerinnenring (4), eine Anzahl von Wälzkörpern (36) und einen Lageraußenring (37).
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gehäusekörper (1) umfasst, der in einem Einbauraum (28) die radial äußere Wandung (29) der Druckkammer (6) sowie eine stirnseitige Begrenzung (12) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Haltekörper (3) umfasst, der in einem Einbauraum (3c) die radial äußere Wandung (3f) der Druckkammer (6) sowie eine stirnseitige Begrenzung (3d) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (4a) des Lagerinnenrings (4) in einem Einbauraum (4b) die radial äußere Wandung (65) der Druckkammer (6) sowie eine stirnseitige Begrenzung (63) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Druckring (2) umfasst, der eine weitere stirnseitige Begrenzung (11) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (2) auf seiner Stirnseite (42), die im montierten Zustand der Baueinheit an der Stirnfläche (15) des Lagerinnenrings (4) anliegt, einen sich radial erstreckenden Flansch (44) ausbildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse oder Welle (5) einen Absatz (57) ausbildet, der eine weitere stirnseitige Begrenzung (59) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (4) einen sich axial erstreckenden Abschnitt (4c) aufweist, der eine weitere stirnseitige Begrenzung (4d) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens zwei aus Gehäusekörper (1), Druckring (2), Haltekörper (3), Lagerinnenring (4) und Achse bzw. Welle (5) jeweils eine Anzahl von umlaufenden radialen Nuten (14, 60, 9, 10, 3e, 66, 68, 5a, 5b) zur Aufnahme von radial wirkenden Dichtelementen (13, 61, 7, 8, 67) aufweisen, in der Art, dass die, die Druckkammer (6) zwischen sich ausbildenden, Elemente (1, 2, 3, 4, 5) in den zwischen ihnen jeweils vorhandenen radialen Trennfugen gegeneinander abgedichtet sind.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (1) an seiner Stirnfläche (16) eine wenigstens teilweise umlaufende Kammer (32) ausbildet, welche sich von der zylindrischen Innenfläche (26) nach radial auswärts über einen Teil der Stirnfläche (16) erstreckt, und welche mit einer Anzahl von Anschlussbohrungen (19) im Gehäusekörper (1) verbunden ist. Vorzugsweise ist die Kammer (32) vollständig umlaufend. Besonders bevorzugt ist die Kammer (32) durch eine Fase oder einen Radius an der Bauteilkante zwischen der zylindrischen Innenfläche (26) und der Stirnfläche (16) ausgebildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (2) an seiner Stirnfläche (42) eine wenigstens teilweise umlaufende Kammer (32) ausbildet, welche sich von seiner zylindrischen Innenfläche (2a) nach radial auswärts über einen Teil der Stirnfläche (42) erstreckt, und welche mit einer Anzahl von Anschlussbohrungen (19) im Druckring (2) verbunden ist. Vorzugsweise ist die Kammer (32) vollständig umlaufend. Besonders bevorzugt ist die Kammer (32) durch eine Fase oder einen Radius an der Bauteilkante zwischen der zylindrischen Innenfläche (2a) und der Stirnfläche (42) ausgebildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Pressring (70) umfasst, welcher axial zwischen dem Wälzlager (53) und den übrigen Komponenten (1, 2, 3) der Baueinheit angeordnet ist, und welcher an seiner Stirnfläche (71) eine wenigstens teilweise umlaufende Kammer (32) ausbildet, welche sich von der zylindrischen Innenfläche (77) nach radial auswärts über einen Teil der Stirnfläche (71) erstreckt. Die Kammer (32) ist mit einer Anzahl von Anschlussbohrungen (19) im Pressring (70) verbunden. Vorzugsweise ist die Kammer (32) vollständig umlaufend. Besonders bevorzugt ist die Kammer (32) durch eine Fase oder einen Radius an der Bauteilkante zwischen der zylindrischen Innenfläche (77) und der Stirnfläche (71) ausgebildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus Gehäusekörper (1), Druckring (2) und Pressring (70), welches auf seiner Stirnseite (16, 42, 71) die Kammer (32) ausbildet, auf dieser Stirnseite (16, 42, 71) eine Anzahl von umlaufenden, axialen Nuten (18, 75) zur Aufnahme von axial wirkenden Dichtelementen (17, 76) aufweist. Vorzugsweise sind die Nuten (18, 75) konzentrisch zur Mittelachse (M) des Elements (1, 2, 70) angeordnet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (4) eine Anzahl von Anschlussbohrungen (62) aufweist, welche sich bis zur zylindrischen Innenfläche (34) des Lagerinnenrings (4) erstrecken und eine Verbindung mit dieser haben.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Haltekörper (3) umfasst, welcher formschlüssig auf der Achse oder Welle (5) montiert wird.
Baueinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) ein Innengewinde (25) ausbildet, mit dem er auf einem entsprechenden Außengewinde (24) der Achse oder Welle (5) montiert wird.
Baueinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) eine Anzahl von nach radial einwärts ausgerichteten Abschnitten (43) ausbildet, welche in dazu passend ausgeformte Abschnitte (41) der Achse oder Welle (5) eingreifen.
Baueinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (43) des Haltekörpers (3) wenigstens teilweise um die Mittelachse (M) des Haltekörpers (3) umlaufend ausgebildet sind, und dass die Achse oder Welle (5) entsprechend ausgebildete, radiale Nuten (41) aufweist. Vorzugsweise weist die Achse oder Welle (5) eine komplett umlaufende, radiale Nut (41) auf.
Baueinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) einen komplett um die Mittelachse (M) des Haltekörpers (3) umlaufenden Abschnitt (43) ausbildet, und dass die Achse oder Welle (5) eine komplett um die Mittelachse (M) umlaufende, radiale Nut (41) aufweist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) wenigstens zwei radiale Teilungen aufweist, und dass sich keines der dadurch ausgebildeten Segmente über einen Winkel von mehr als 180° um die Mittelachse (M) des Haltekörpers (3) erstreckt.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Haltekörper (3) umfasst, welcher kraftschlüssig auf der Achse oder Welle (5) montiert wird.
Baueinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einzelne, radial innere Fläche (3a) des Haltekörpers (3) mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung oder mit einer reibwerterhöhenden Strukturierung versehen ist. Vorzugsweise ist die Oberfläche der reibwerterhöhenden Strukturierung gehärtet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) ein Klemmring ist.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (3) durch einen Flanschring (45) ausgebildet ist, wobei dieser einteilig oder mehrteilig ausgeführt ist. Der Flanschring (45) ist formschlüssig an einem freien Ende (48) der Achse oder Welle (5) befestigt; vorzugsweise erfolgt die Befestigung durch eine axiale Verschraubung (46).
Baueinheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Flanschring (45) einen sich axial erstreckenden Abschnitt (45a) aufweist, der eine weitere stirnseitige Begrenzung (45b) der Druckkammer (6) ausbildet.
Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse oder Welle (5) eine Achs- bzw. Wellenschulter (54) ausbildet, wobei die Stirnfläche (56) der Achs- oder Wellenschulter (54) dem Wälzlager (53) zugewandt ist.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (1, 2, 3, 45, 70) der Baueinheit zwischen dem Lagerinnenring (4) und der Achse oder Welle (5) durch eine Anzahl von Druckschrauben (39), Keileinheiten (86) oder Passelementen axial verspannt werden. Falls die Achse oder Welle (5) eine Achs- oder Wellenschulter (54) aufweist, erfolgt die Verspannung der Elemente (1, 2, 3, 45, 70) zwischen dem Lagerinnenring (4) und der Achs- oder Wellenschulter (54). Der Gehäusekörper (1) wird gegen einen aus Haltekörper (3), Druckring (2), Lagerinnenring (4), Pressring (70), Flanschring (45) und Achs- bzw. Wellenschulter (54) verspannt, oder der Druckring (2) wird gegen einen aus Haltekörper (3), Lagerinnenring (4), Pressring (70), Flanschring (45) und Achs- bzw. Wellenschulter (54) verspannt, oder der Haltekörper (3) wird gegen einen aus Lagerinnenring (4) und Pressring (70) verspannt.
Baueinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschrauben (39) in Gewindebohrungen (1a, 38, 50, 55) eingeschraubt sind, welche von wenigstens einem aus Gehäusekörper (1), Druckring (2), Haltekörper (3), Flanschring (45) und Achs- bzw. Wellenschulter (54) ausgebildet werden.
Baueinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Keileinheiten (86) oder die Passelemente zwischen Stirnflächen (23, 40, 22, 64, 52, 56, 72) von zweien aus Gehäusekörper (1), Druckring (2), Haltekörper (3), Lagerinnenring (4), Flanschring (45), Achs- bzw. Wellenschulter (54) und Pressring (70) angeordnet sind.
Baueinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit im Triebstrang einer Windenergieanlage montiert ist.