EP4673657A1 - Modulares achsensystem zum lagern von zumindest einem lagerbauteil - Google Patents

Modulares achsensystem zum lagern von zumindest einem lagerbauteil

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EP4673657A1
EP4673657A1 EP23708738.2A EP23708738A EP4673657A1 EP 4673657 A1 EP4673657 A1 EP 4673657A1 EP 23708738 A EP23708738 A EP 23708738A EP 4673657 A1 EP4673657 A1 EP 4673657A1
Authority
EP
European Patent Office
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axle
bearing
segments
axial
bearing component
Prior art date
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Pending
Application number
EP23708738.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schulz
Daniel Reck
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SKF AB
Original Assignee
SKF AB
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4673657A1 publication Critical patent/EP4673657A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067—Fixing them in a housing

Definitions

  • Modular axis system for supporting at least one bearing component
  • the present invention relates to a modular axle system for supporting at least one bearing component according to the preamble of patent claim 1.
  • Axles are generally used to support bearing components.
  • Such bearing components can be gears, for example gear pairs, or rolling or plain bearings.
  • the bearing components were previously either welded to the axles, fixed by shaft-hub connections (e.g. wedges, keys) or secured and preloaded by means of screw connections, i.e. a screw-nut pair on the axle, or both.
  • Welding gear pairs in particular has the disadvantage that if the gears or one of the gears wear out, it is not easy to replace them.
  • the use of screw-nut pairs leads to an increased axial space requirement, which may not be available, or there may not be sufficient space for an assembly tool.
  • a modular axis system for supporting at least one bearing component according to patent claim 1.
  • the proposed modular axis system is designed to support at least one bearing component.
  • the axis system is not only used to support at least one bearing component, but also for positioning and/or bracing or fixing with a predefined force, as explained in more detail below.
  • the bearing component can be an inner ring of a plain bearing or a rolling bearing, e.g. a ball or roller bearing, or other types of bearing.
  • the bearing component can also be a gear, e.g. a gear of a gear pair.
  • the at least one bearing component can also be a rolling bearing pair, or a paired rolling bearing with a common outer ring.
  • more than one bearing component for example two gears of a gear pair or a double-row bearing arrangement or a rolling bearing or plain bearing pair, or a combination thereof, can be mounted on the axle.
  • the at least one bearing component is arranged circumferentially around the axle.
  • the modular axis system consists of at least two axis segments that are arranged one behind the other in the axial direction.
  • a defined axial preload can also be achieved, e.g. axial pressing as an anti-twisting device or setting a defined bearing preload. This increases the bearing service life and the bearing rigidity.
  • At least one of the two axis segments has an axial through-hole.
  • the other axis segment can also have an axial through-hole.
  • the other axis segment can also have only an axial blind hole that does not extend over the entire axial length of the axis segment.
  • the two axis segments are coupled to one another by means of a screw that is arranged in the axial through-hole and the blind hole or through-hole. This coupling consists of both an alignment of the two axis segments with respect to one another and a connection of the two axis segments with one another.
  • Each of the at least two axle segments has a circumferentially arranged stop element, wherein the at least one bearing component is arranged between the stop elements.
  • the at least one bearing component viewed in the axial direction, is held in its axial position from both sides by the stop elements.
  • the at least one bearing component can be arranged in preload or clearance over the defined resulting geometric conditions (ie gap or interference).
  • the screw is then designed to exert a preload in the axle system and in particular on the at least one bearing component via the stop elements.
  • This preload which is created at least by the interaction of the two stop elements and the screw, makes it possible to secure the at least one bearing component in a predefined position between the two stop elements on the axle.
  • the preload can be used to achieve a predefined bearing component preload and/or bearing component play during assembly, which can also be maintained during operation. Furthermore, if at least one bearing component wears out, it is easy to replace it, since only the two axle segments have to be taken apart again by loosening the screw in order to then remove the bearing component from the axle and replace or repair it.
  • the screw has a stop surface at one axial end, which rests against a first end face of the first axis segment.
  • This stop surface has the function of supporting the screw on the stop surface so that it cannot slip through the through hole in the first axis segment.
  • pressure can be exerted on the first axis segment via this stop surface in order to indirectly apply the preload to the entire axis system.
  • the preload on the at least one bearing component is set by the defined resulting geometric conditions.
  • the screw has an external thread and the through hole or blind hole of the second axis segment has a corresponding internal thread at least in a partial area.
  • the screw can also have an external thread over its entire length or part of its length.
  • the external diameter of the screw is preferably smaller than the internal diameter of the first axis segment and smaller than the diameter of the second axis segment in the area without an internal thread.
  • the screw can be passed through the first axis segment and the second axis segment until the external thread of the screw engages the internal thread of the second axis segment in order to clamp the axis system.
  • This passage can be improved if the screw only has a thread along part of its length, since the part of the screw without a thread can simply be passed through the first and second axis segments, thus reducing the risk of jamming.
  • the screw is used to connect the two axle segments and to clamp the two axle segments together. This clamping can simultaneously exert a preload on at least one bearing component.
  • the interaction between the internal thread and external thread of the screw and the through hole can then also control the preload between the first axle segment and the second axle segment and thus between the stop elements and thus the preload on at least one bearing component through the defined gap or the defined oversize. If the screw is screwed in further, the preload is increased; if the screw is unscrewed again, however, the preload is reduced.
  • the axis system can also be set so that the screw is tightened to its maximum permissible tightening torque in order to preload the modular axis system robustly against axial forces, transverse forces and bending moments.
  • the geometric conditions between the axis elements in interaction with the stop elements and the total width of at least one bearing component define its preload or clearance on the axis.
  • the positive anti-twisting device of the screw ensures that the preloaded axis system is safe to operate.
  • the first and second axis segments have corresponding alignment elements in order to align the two axis segments coaxially with one another.
  • the alignment elements can comprise an axially directed, cylinder jacket-shaped projection, also called a collar, arranged on an end face of one of the axis segments and a corresponding recess arranged on an end face of the other axis segment, wherein the projection is designed to engage in the recess.
  • a particularly good alignment of the first and second axis segments can be achieved via these interacting projections and recesses.
  • the two axis segments can also have further interlocking elements and/or additional elements provided separately from the two axis segments can be used to improve the alignment and connection of the two axis segments and to adjust the preload of the at least one bearing component.
  • the second axial end face of the first axle segment and the first axial end face of the second axle segment are arranged with a gap or a geometric excess relative to one another, wherein the screw is designed to adjust a defined preload force acting on the at least one bearing component by adjusting the tensile stress generated by the screw.
  • the size of the gap or the excess is adjusted, which in turn sets the preload on the at least one bearing component.
  • the screw or its clamping with the two axle segments results in defined geometric conditions (particularly in the form of the gap or excess).
  • the defined resulting geometric conditions (gap or excess), which result in the preload or clearance for the at least one bearing component, are made up of the gap/excess of the two front sides of the axle elements in conjunction with the total width of the at least one bearing component and the defined position of the stop elements of the axle parts.
  • This controlled geometric arrangement allows a robust and discretely adjustable, reliable preload or clearance for the at least one bearing component.
  • the resulting geometrically defined gap/oversize is responsible for the preload.
  • the screw tension can also be increased to a maximum.
  • a maximum screw tension applied up to the material limit increases the overall preload in the axle system and thus the rigidity for the application of the axle in, for example, the gearbox.
  • at least one bearing component could be preloaded with a lower axial force, since the resulting geometrically defined gap or the excess of the two axle segments determines the individual axial preload on the at least one bearing component.
  • the modular axis system allows different axial preload forces for at least one bearing component on a single axis system, with a single screw connection, due to the defined resulting geometric conditions (gap or interference).
  • the axis system can consist of more than two axis segments.
  • two axis segments arranged next to each other can each have corresponding projections and recesses that interlock and are designed to center the axis segments coaxially against each other.
  • one axis segment can have a projection (e.g. a collar) and the axis segment arranged next to it can have a recess.
  • An axis segment can also have a projection on both axial sides or have a recess on both axial sides.
  • two axis segments arranged next to each other should have corresponding elements that can interlock to ensure a secure connection and coaxial alignment between two axis segments arranged next to each other.
  • the further axle segments also have further circumferential stop elements for the at least one bearing component and/or for one or more further bearing components.
  • the stop elements which are arranged on both sides of a bearing component, should preferably be provided on two different axle segments.
  • the respective stop elements Impact elements for a bearing component do not have to be provided on two adjacent axis segments, but additional axis segments can also be arranged in between.
  • two stop elements do not have to be provided for each bearing component, but several bearing components can also be arranged between two stop elements.
  • a stop element can also serve as a stop element for two bearing components, e.g. in one axial direction for one bearing component and in the other, opposite axial direction for the other bearing component.
  • the combination of axle segments and their stop elements as well as the screw can exert a preload on one or more bearing components through the resulting geometrically defined gap or the excess.
  • the preload on the bearing components can be easily adjusted simply by adjusting the engagement of the screw in the axle, i.e. by adjusting the resulting geometric conditions, in particular the defined gap or excess of the axle segments.
  • the bearing component can be, for example, one or more bearing inner rings, e.g. a bearing inner ring of a plain bearing or rolling bearing, a rolling bearing pair or a paired rolling bearing, or a gear.
  • more than one bearing component can be provided, whereby the two or more bearing components can comprise, for example, gears and/or bearing inner rings.
  • the axle can also support a combination of bearing inner rings and gears, whereby each bearing component or each pair of bearing components can be supported with an individual axial preload.
  • Fig. 1 a schematic sectional view of an axis system for supporting a bearing component
  • Fig. 2 a schematic sectional view of a further embodiment of the axle system of Fig. 1 for supporting and defined axial preloading of a paired bearing with a common outer ring;
  • Fig. 3 a schematic sectional view of another embodiment of the axle system of Fig. 1 for supporting and defined axial preloading of several bearing components, in particular gears and rolling bearing pairs; and
  • Fig. 4 a perspective view of the embodiment of the axle of Fig. 3.
  • Fig. 1 shows an axle system 1, also referred to below as an axle, for supporting bearing components 2, 4, whereby a maximum axial preload is shown here as an example, as explained in more detail below.
  • the bearing components 2, 4 can be, for example, two gears of a gear pair or two bearing inner rings of a double-row rolling or plain bearing. Alternatively, only one bearing component 2 can be provided, whereby the following description applies analogously in this case.
  • the axis system 1 consists of a first axis segment 6 and a second axis segment 8.
  • the two axis segments 6, 8 each have a through hole 10, 12.
  • a screw 14 is arranged in this through hole 10, 12.
  • the screw 14, e.g. a fitting screw has a stop surface 16 at one axial end, which rests against an end face 18 of the first axis segment 6.
  • This stop surface 16 in conjunction with the end face 18 prevents the screw 14 from being pushed completely into the through hole 10, 12.
  • the stop surface 16 serves to press the two axis segments 6, 8 together.
  • the screw 14 has an external thread 20 around its shaft.
  • the second axis segment 8 has an internal thread 22 in its through hole 12, which interacts with the external thread 20 of the screw 14.
  • the contact between the stop surface 16 and the end face 18 of the first axis segment 6 and the internal thread 22 of the second axis segment 8 makes it possible to preload the two axis segments 6, 8 by means of the screw 14.
  • the two axis segments 6, 8 can have alignment elements, e.g. projections and corresponding recesses, in order to align the two axis segments 6, 8 with one another and to connect them with one another.
  • first axle segment 6 can have a cylindrical projection 24 at the axial end facing the second axle segment 8.
  • the second axle segment 8 can in turn have a corresponding recess 26 into which the projection 24 can engage.
  • the two axle segments 6, 8 can contact one another at the end faces 28, 30.
  • a gap 32 can be provided between the end faces 28, 30, which defines or determines the preload on the bearing components (2, 4) through the screw 14 and its engagement in the internal thread 22, together with the geometric position of the stop elements (36, 38) and the overall width of the bearing components (2, 4).
  • the gap 34 formed between the projection 24 and the recess 26 can define and determine the preload on the bearing components 2, 4 through the screw 14 and its engagement in the internal thread 22, analogous to the end faces, together with the position of the stop elements 36, 38 and the overall width of the bearing components 2, 4.
  • gap 32, 34 should be the leading gap for the preload.
  • the other gap must then be larger in each case in order not to endanger/hinder the desired adjusting effect of the preload on the bearing components 2, 4.
  • it is up to you which gap either the gap 32 between the end faces or the gap 34 between the collar and the recess, is used as the leading gap/oversize for defining/adjusting the preload.
  • the size of the leading gap of the two gaps 32, 34 serves to control the tension between the two axis segments 6, 8.
  • the other gap is then made correspondingly larger. The smaller the gap 32, 34, the more closely the two axis segments 6, 8 are tensioned together and the higher the preload.
  • a maximum axial preload is shown as an example in Fig. 1.
  • the bearing component 2, 4 mounted on the axle 1 is held in its axial position between two stop elements 36, 38, which are formed on the first and second axle segments 6, 8, respectively.
  • the preload acting on one or both bearing components 2, 4 and exerted on the bearing component 2, 4 by the two stop elements 36, 38 is controlled by the guiding gap 32 or 34 between the first and second axle segments 6, 8.
  • the axis 1 described here makes it possible to easily adjust and control the preload acting on the bearing components 2, 4. No additional screw-nut connections on the stop elements 36, 38 are required to axially secure the bearing components 2, 4. Furthermore, the bearing components 2, 4 do not have to be welded to the axis 1 and can therefore be dismantled and, for example, replaced without any problems if necessary.
  • the screw 14 not only clamps the two axle segments 6, 8 together, but also aligns the two axle segments 6, 8 with each other and coaxially aligns and clamps them with each other by the projection 24 and the corresponding recess 26.
  • double-row bearing arrangements can also be mounted on the axle.
  • the two bearing components 2, 4 can be the inner rings of rolling bearings, shown here as tapered roller bearings as an example.
  • the two tapered roller bearings each consist of the two inner rings 2, 4 and corresponding outer rings 42, 44.
  • Tapered rollers 46, 48 are mounted between the inner rings 2, 4 and the outer rings 42, 44.
  • the two inner rings 2, 4 are arranged between the stop elements 36, 38 and are axially preloaded in order to increase or ensure the service life and rigidity of the bearing.
  • This bearing pairing in Fig. 2 represents an example of a preloaded fixed bearing pairing. If only one rolling bearing is mounted, the two stop elements 36, 38 would rest on the two axial sides of the inner ring 2 or the two axial sides of the inner ring 4.
  • the through hole of the two axle segments 6, 8 in the second axle segment 8 can also be designed as a blind hole.
  • the axle 1 can, for example, as shown in Fig. 2, be connected to another element 50, e.g. a needle bearing, here the loose bearing in the arrangement.
  • a needle bearing here the loose bearing in the arrangement.
  • this is only an example and the axle can also be coupled to other elements.
  • Fig. 3 shows an axle 1 that consists of more than two axle segments 6, 8. As shown here by way of example, not all axle segments have to have corresponding projections and recesses that can engage with one another. It is only necessary that each axle segment has a through hole through which the screw 14 can be passed. Only the last axle segment 8, viewed in the axial direction, has an internal thread 22 into which the external thread 20 of the screw 14 can engage.
  • the axle 1 shown here has additional axle segments 52, 54.
  • the first axle segment 52 represents a type of thickened washer that is positioned in front of the first axle segment 6.
  • the screw 14 passes through the washer 52 and rests with its contact surface 16 on the washer 52.
  • the washer 52 simultaneously represents a stop element that is in contact with a bearing component 58, which can be a gear, for example.
  • the gap between the thickened washer and the screw 14 shows the disc 52 and the stop element 36 the application of the maximum screw tension, which also preloads the gear and fixes it on the axle segment 6 against the stop element 36 in a rotationally secure manner.
  • bearing components 2, 4 which have already been described above in connection with Figures 1 and 2 and can be, for example, two gears of a gear pair, as well as a bearing inner ring 60 and a bearing inner ring 66 of the axle 1 are also mounted.
  • the bearing inner ring 60 belongs to a tapered roller bearing, which consists of the bearing inner ring 60, a bearing outer ring 62 and tapered rollers 64 arranged in between.
  • the second tapered roller bearing also consists of the bearing inner ring 66 and a corresponding bearing outer ring 68 and tapered rollers 70 arranged in between.
  • the axis system in Fig. 3 shows an example of a geometrically predefined preload between the two tapered roller bearings, applied by the two bearing inner rings 60, 66.
  • the two gaps 82, 84 are therefore closed by the contact force of the screw 14.
  • the bearing element 58 e.g. a gear
  • the bearing element 58 is held in its axial position between the ring 52 as a stop element and the stop element 36 of the first axle segment 6.
  • the stop element 36 simultaneously serves as a stop element for the bearing inner ring 60, which is held on its other side by the stop element 72 provided by the axle segment 54.
  • the two bearing elements 2, 4 are then held in their axial position or placed under preload by the stop elements 72 and 74.
  • the stop element 74 is formed by an intermediate element 56 which, as shown here by way of example, is not directly in contact with the through hole, but as Ring is formed around the axle segments 54, 8.
  • the element 56 is also held in its axial position by the two axle segments 54, 8 and is thus both preloaded itself and used as a preloading element for the bearing components 2, 4.
  • the inner ring 66 of the second tapered roller bearing is in turn held in its axial position and preloaded by the stop element 74 of the intermediate element 56 and by the stop element 38 of the axle segment 8.
  • the axle segments 6, 54 and 8 each have projections and recesses that can engage with one another.
  • only the recesses and projections 24 and 76 of the axle segment 6, 54 engage with one another.
  • the projection 78 of the axle segment 54 does not engage with the recess 26 of the axle segment 8, but serves as a support for the intermediate element 56.
  • the recess 26 of the axle segment 8 has a support surface 80 that represents a tapered section of the axle segment 8. The intermediate element 56 can then rest on this support surface 80 and is coaxially centered.
  • the preload on the bearing elements 2, 4, 58, 60, 66 can also be controlled by screwing in or unscrewing the screw 14 and thus adjusting the individual gaps 82, 84, 86, 88. This is achieved by the gaps formed between the individual axle segments 52, 6, 54, 56, 8, the size of which can be adjusted depending on the required preload on the bearing elements 2, 4, 58, 60, 66.
  • the axis system shown here makes it possible to store bearing components on an axis in a space-saving and interchangeable manner and to secure the bearing components in their axial position. It is also possible to apply a defined preload to the bearing components.

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Abstract

Offenbart wird eine Achse (1) zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil (2, 4), wobei das zumindest eine Lagerbauteil umfänglich um die Achse angeordnet ist, wobei das Achsensystem aus zumindest zwei Achsensegmenten (6, 8) besteht, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei zumindest eines der zwei Achsensegmente eine axiale Durchgangsbohrung (10) aufweist und wobei das andere der zwei Achsensegmente ein axiales Sackloch oder eine axiale Durchgangsbohrung (12) aufweist, wobei die zumindest zwei Achsensegmente mittels einer Schraube (14), die in der axialen Durchgangsbohrung und dem axialen Sackloch oder der axialen Durchgangsbohrung angeordnet ist, miteinander gekoppelt sind, wobei jedes der zumindest zwei Achsensegmente ein umfänglich angeordnetes Anschlagselement (36, 38) aufweist, wobei das zumindest eine Lagerbauteil zwischen den Anschlagselementen angeordnet ist, und wobei die Schraube dazu ausgelegt ist, über die Anschlagselemente eine Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil auszuüben.

Description

Schweinfurt, 17.02.2023
202200222
B e s c h r e i b u n g
Modulares Achsensystem zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil
Vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Achsensystem zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Achsen, insbesondere Getriebeachse, werden allgemein verwendet, um Lagerbauteile zu lagern. Solche Lagerbauteile können Zahnräder, beispielsweise Zahnradpaare, oder Wälzoder Gleitlager sein. Um die Lagerbauteile, z.B. Innenringe von Wälz- oder Gleitlagern oder Zahnräder, auf den Achsen zu befestigen, wurden die Lagerbauteile bislang mit den Achsen entweder verschweißt, durch Welle-Nabe Verbindungen fixiert (z.B. Keile, Passfedern) oder mittels Schraubverbindungen, d. h. einem Schrauben-Mutter-Paar an der Achse gesichert und vorgespannt, oder beides. Gerade ein Verschweißen von Zahnradpaaren hat den Nachteil, dass bei einem Verschleiß der Zahnräder oder eines der Zahnräder ein Austausch nicht ohne weiteres möglich ist. Die Verwendung von Schrauben-Mutter-Paaren führt hingegen zu einem erhöhten axialen Platzbedarf, der unter Umständen nicht vorhanden ist, oder es besteht möglicherweise kein ausreichender Platz für ein Montagewerkzeug.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Achsensystem, insbesondere für Getriebeachse, bereitzustellen, das Vorteile in Bezug auf einen Austausch von Bauteilen durch Lagern, Positionieren und/oder Verspannen bzw. Fixieren mit einer definierten axialen Kraft, bei einem einen reduzierten Platzbedarf hat.
Diese Aufgabe wird durch ein modulares Achsensystem zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das vorgeschlagene modulare Achsensystem ist zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil ausgelegt. Insbesondere dient das Achsensystem nicht nur zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil, sondern auch zum Positionieren und/oder Verspannen bzw. Fixieren mit einer vordefinierten Kraft, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Bei dem Lagerbauteil kann es sich um einen Innenring eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers, z.B. eines Kugel- oder Rollenlagers, oder anderer Lagerarten handeln. Alternativ kann es sich bei dem Lagerbauteil auch um ein Zahnrad, z.B. ein Zahnrad eines Zahnradpaars, handeln. Das zumindest eine Lagerbauteil kann auch ein Wälzlagerpaar, oder ein gepaartes Wälzlager mit einem gemeinsamen Außenring sein. Des Weiteren können auch mehr als ein Lagerbauteil, beispielsweise zwei Zahnräder eines Zahnradpaares oder eine doppelreihige Lageranordnung oder ein Wälzlager- oder Gleitlagerpaar, oder eine Kombination davon, auf der Achse gelagert werden. Das zumindest eine Lagerbauteil ist dabei umfänglich um die Achse angeordnet.
Um nun einen Sitz des Lagerbauteils auf dem Achsensystem (im Folgenden auch als Achse bezeichnet) sicherzustellen, d. h. insbesondere eine vordefinierte Position des zumindest einen Lagerbauteils auf dem Achsensystem im Betrieb zu gewährleisten, besteht das modulare Achsensystem aus zumindest zwei Achsensegmenten, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Zusätzlich zu der vordefinierten Position kann auch eine definierte axiale Vorspannung, z.B. ein axiales Verpressen als Verdrehsicherung oder ein Einstellen einer definierten Lagervorspannung, erreicht werden. Dies erhöht die Lagerlebensdauer und die Lagersteifigkeit.
Zumindest eines der zwei Achsensegmente weist dabei eine axiale Durchgangsbohrung auf. Das andere Achsensegment kann ebenfalls eine axiale Durchgangsbohrung aufweisen. Alternativ kann das andere Achsensegment aber auch nur eine axiale Sackbohrung aufweisen, die sich nicht über die komplette axiale Länge des Achsensegments erstreckt. Die beiden Achsensegmente sind mittels einer Schraube, die in der axialen Durchgangsbohrung und dem Sackloch bzw. der Durchgangsbohrung angeordnet ist, miteinander gekoppelt. Diese Kopplung besteht dabei sowohl aus einer Ausrichtung der beiden Achsensegmente zueinander als auch aus einer Verbindung der beiden Achsensegmente miteinander. Jedes der zumindest zwei Achsensegmente weist ein umfänglich angeordnetes Anschlagselement auf, wobei das zumindest eine Lagerbauteil zwischen den Anschlagselementen angeordnet ist. Das bedeutet, dass das zumindest eine Lagerbauteil, in axialer Richtung gesehen, von beiden Seiten durch die Anschlagselemente in seiner axialen Position gehalten wird. Insbesondere kann das zumindest eine Lagerbauteil über die definierten resultierenden geometrischen Bedingungen (d.h. Spalt oder Übermaß) in Vorspannung oder Luft angeordnet werden.
Die Schraube ist dann dazu ausgelegt, über die Anschlagselemente eine Vorspannung in dem Achsensystem und insbesondere auf das zumindest eine Lagerbauteil auszuüben. Durch diese Vorspannung, die zumindest durch das Zusammenwirken der beiden Anschlagselemente und der Schraube entsteht, ist es möglich, das zumindest eine Lagerbauteil an einer vordefinierten Position zwischen den zwei Anschlagselementen auf der Achse zu sichern.
Im Gegensatz zu bisherigen Anordnungen, die entweder eine Schweißverbindung oder eine Schrauben-Mutter-Verbindung benötigen, sind hier nur die Anschlagselemente notwendig, die, insbesondere im Vergleich zu einer Schrauben-Mutter-Verbindung, einen geringeren Platzbedarf haben. Des Weiteren kann durch die Vorspannung eine vordefinierte Lagerbauteilvorspannung und/oder Lagerbauteilspiel bei der Montage erreicht werden, die/das auch im Betrieb aufrechterhalten werden kann. Des Weiteren ist bei Verschleiß des zumindest einen Lagerbauteils ein einfacher Austausch möglich, da lediglich die beiden Achsensegmente durch Lösen der Schraube wieder auseinandergenommen werden müssen, um dann das Lagerbauteil von der Achse entfernen und austauschen oder reparieren zu können.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Schraube an einem axialen Ende eine Anschlagsfläche auf, die an einer ersten Stirnfläche des ersten Achsensegments anliegt. Diese Anschlagsfläche hat zum einen die Funktion, dass die Schraube an der Anschlagsfläche abgestützt wird, so dass sie nicht durch die Durchgangsbohrung in dem ersten Achsensegment hindurchrutschen kann. Des Weiteren kann über diese Anschlagsfläche Druck auf das erste Achsensegment ausgeübt werden, um so indirekt die Vorspannung auf das gesamte Achsensystem zu applizieren. Durch die definierten resultierenden geometrischen Bedingungen wird die Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil eingestellt. Zumindest an dem anderen axialen Ende weist die Schraube ein Außengewinde auf und die Durchgangsbohrung oder das Sackloch des zweiten Achsensegments zumindest in einem Teilbereich ein korrespondierendes Innengewinde auf. Alternativ kann die Schraube auch über ihre komplette Länge oder einen Teil ihrer Länge ein Außengewinde aufweisen. Der Außendurchmesser der Schraube, einschließlich des Gewindes, ist vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser des ersten Achsensegments und kleiner als der Durchmesser des zweiten Achsensegments in dem Bereich ohne Innengewinde. Auf diese Weise kann die Schraube durch das erste Achsensegment und das zweite Achsensegment durchgeführt werden, bis das Außengewinde der Schraube in das Innengewinde des zweiten Achsensegments eingreift, um das Achsensystem zu verspannen. Diese Durchführung kann verbessert werden, wenn die Schraube nur an einem Teil ihrer Länge ein Gewinde aufweist, da der Teil der Schraube ohne Gewinde einfach durch das erste und das zweite Achsensegment durchgeführt werden kann und so die Gefahr eines Verklemmens reduziert werden kann.
Die Schraube dient also dem Verbinden der beiden Achsensegmente sowie dem Verspannen der beiden Achsensegmente miteinander. Durch dieses Verspannen kann gleichzeitig eine Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil ausgeübt werden. Über die Zusammenwirkung zwischen Innengewinde und Außengewinde der Schraube und der Durchgangsbohrung kann dann auch die Vorspannung zwischen dem ersten Achsensegment und dem zweiten Achsensegment und damit zwischen den Anschlagselementen und somit die Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil durch den definierten Spalt bzw. das definierte Übermaß gesteuert werden. Wird die Schraube weiter eingeschraubt, wird die Vorspannung erhöht, wird die Schraube hingegen wieder herausgedreht, wird die Vorspannung verringert.
Das Achsensystem kann auch so eingestellt werden, dass die Schraube bis zu ihrem maximal zulässigem Anzugsmoment angezogen wird, um das modulare Achsensystem robust gegen Axialkräfte, Querkräfte und Biegemomente vorzuspannen. Gleichzeitig definieren die geometrischen Bedingungen zwischen den Achselementen im Zusammenspiel mit den Anschlagselementen und der Gesamtbreite des zumindest einem Lagerbauteils dessen Vorspannung oder Luft auf der Achse. Zusätzlich sichert die formschlüssige Verdrehsicherung der Schraube das vorgespannte Achssystem betriebssicher ab. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste und das zweite Achsensegment korrespondierende Ausrichtungselemente auf, um die beiden Achsensegmente miteinander koaxial auszurichten. Insbesondere können die Ausrichtungselemente eine an einer Stirnfläche eines der Achsensegmente angeordnete, axial gerichtete, zylindermantelförmige Auskragung, auch Kragen genannt, und eine an einer Stirnfläche des anderen Achsensegments angeordnete, korrespondierende Aussparung umfassen, wobei die Auskragung dazu ausgebildet ist, in die Aussparung einzugreifen. Über diese zusammenwirkende Auskragungen und Aussparungen kann eine besonders gute Ausrichtung des ersten und des zweiten Achsensegments erreicht werden. Die beiden Achsensegmente können auch weitere ineinandergreifende Elemente aufweisen und/oder es können von den beiden Achsensegmente separat vorgesehene Zusatzelemente verwendet werden, um die Ausrichtung und Verbindung der beiden Achsensegmente zu verbessern und die Vorspannung des zumindest einen Lagerbauteils einzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zweite axiale Stirnfläche des ersten Achsensegments und die erste axiale Stirnfläche des zweiten Achsensegments mit einem Spalt oder einem geometrischen Übermaß zueinander angeordnet, wobei die Schraube dazu ausgelegt ist, eine definierte Vorspannkraft, die auf das zumindest eine Lagerbauteil wirkt, durch Anpassung der durch die Schraube erzeugten Zugspannung anzupassen. Hierbei insbesondere die Größe des Spalts bzw. des Übermaßes angepasst, die wiederum die Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil einstellt. Durch die Anpassung dieses Spalts wird die Vorspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Achsensegment, und damit die Vorspannung zwischen den Anschlagselementen, und somit auch die Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil, angepasst und gesteuert.
Durch die Schraube bzw. deren Verspannung mit den beiden Achsensegmenten ergeben sich definierte geometrische Bedingungen (insbesondere in Form des Spalts oder Übermaßes). Die definierten resultierenden geometrischen Bedingungen (Spalt oder Übermaß), die die Vorspannung oder Luft für das zumindest eine Lagerbauteil ergeben, setzen sich zusammen aus dem Spalt/Übermaß der beiden Stirnseiten der Achselemente im Zusammenspiel mit der Gesamtbreite des zumindest einen Lagerbauteils und der definierten Position der Anschlagselemente der Achsenteile. Diese kontrollierte geometrische Anordnung erlaubt eine robuste und diskret anpassbare, betriebssichere Vorspannung oder Luft für das zumindest eine Lagerbauteil. Der daraus resultierende geometrisch definierte Spalt/ Übermaß ist für die Vorspannung verantwortlich.
Die Schraubenzugspannung kann auch maximal erhöht werden. Eine solche maximale, bis an die Materialgrenze applizierte Schraubenzugspannung erhöht im Achsensystem die Gesamtvorspannung und somit die Steifigkeit für die Anwendung der Achse im z.B. im Getriebe. Gleichzeitig könnte das zumindest eine Lagerbauteil mit einer geringeren axialen Kraft vorgespannt werden, da der resultierende geometrisch definierte Spalt bzw. das Übermaß der beiden Achsensegmente die individuelle axiale Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil festlegt.
Das modulare Achsensystem erlaubt durch die definierten resultierenden geometrischen Bedingungen (Spalt oder Übermaß) verschiedene axiale Vorspannungskräfte für zumindest ein Lagerbauteil auf einem einzigen Achsensystem, mit einer einzigen Schraubenverbindung.
Das Achsensystem kann aus mehr als zwei Achsensegmenten bestehen. In diesem Fall können jeweils zwei nebeneinander angeordnete Achsensegmente korrespondierende Auskragungen und Aussparungen aufweisen, die ineinandergreifen und dazu ausgebildet sind, die Achsensegmente gegeneinander koaxial zu zentrieren. Wie bereits oben beschrieben, kann dabei ein Achsensegment eine Auskragung (z.B. einen Kragen) und das daneben angeordnete Achsensegment eine Aussparung aufweisen. Es kann auch ein Achsensegment auf beiden axialen Seiten eine Auskragung aufweisen oder auf beiden axialen Seiten eine Aussparung aufweisen. Es sollten allerdings zwei nebeneinander angeordnete Achsensegmente korrespondierende Elemente aufweisen, die ineinandergreifen können, um eine sichere Verbindung und koaxiale Ausrichtung zwischen zwei nebeneinander angeordneten Achsensegmenten sicherzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die weiteren Achsensegmente ebenfalls weitere umfängliche Anschlagselemente für das zumindest eine Lagerbauteil, und/oder für ein oder mehrere weitere Lagerbauteile auf. Hierbei ist zu beachten, dass, um eine vordefinierte Vorspannung auf das jeweilige Lagerbauteil aufbringen zu können, die Anschlagselemente, die auf beiden Seiten eines Lagerbauteils angeordnet sind, vorzugsweise an zwei verschiedenen Achsensegmenten vorgesehen sein sollten. Die jeweiligen An- Schlagselemente für ein Lagerbauteil müssen dabei nicht an zwei benachbarten Achsensegmenten vorgesehen sein, sondern es können auch weitere Achsensegmente dazwischen angeordnet sein. Des Weiteren müssen nicht für jedes Lagerbauteil zwei Anschlagselemente vorgesehen sein, sondern es können auch zwischen zwei Anschlagselementen mehrere Lagerbauteile angeordnet sein. Ein Anschlagselement kann auch als Anschlagselement für zwei Lagerbauteile dienen, z.B. in einer axialen Richtung für das eine Lagerbauteil und in der anderen, entgegengesetzten axialen Richtung für das andere Lagerbauteil.
In jedem Fall kann durch die Kombination aus Achsensegmenten und deren Anschlagselementen sowie der Schraube durch den resultierenden geometrisch definierten Spalt/'bzw. das Übermaß eine Vorspannung auf das eine oder die mehreren Lagerbauteile ausgeübt werden. Auf diese Weise kann auf einfache Weise lediglich durch Anpassen des Eingriffs der Schraube in die Achse, d.h. durch Anpassen der resultierenden geometrischen Bedingungen, insbesondere des definierten Spalts bzw. Übermaßes der Achsensegmente, die Vorspannung auf die Lagerbauteile angepasst werden.
Das Lagerbauteil kann beispielsweise ein oder mehrere Lagerinnenringe, z.B. ein Lagerinnenring eines Gleitlagers oder Wälzlagers, einer Wälzlagerpaarung oder eines gepaartem Wälzlager, oder ein Zahnrad sein. Alternativ können auch mehr als ein Lagerbauteil vorgesehen sein, wobei die zwei oder mehr Lagerbauteile z.B. Zahnräder und/oder Lagerinnenringe umfassen können. Die Achse kann auch eine Kombination von Lagerinnenringen und Zahnrädern lagern, wobei jedes Lagerbauteil oder jedes Lagerbauteilpaar mit einer individuellen axialen Vorspannung lagerbar ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Achsensystems zum Lagern eines Lagerbauteils;
Fig. 2: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Achsensystems von Fig. 1 zum Lagern und definierten axialen Vorspannen eines gepaarten Lagers mit gemeinsamem Außenring;
Fig. 3: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Achsensystems von Fig. 1 zum Lagern und definierten axialen Vorspannen mehrerer Lagerbauteile, insbesondere Zahnrädern und Wälzagerpaarung; und
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der Achse von Fig. 3.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Achsensystem 1, im Folgenden auch Achse genannt, zum Lagern von Lagerbauteilen 2, 4, wobei hier beispielhaft eine maximale axiale Vorspannung gezeigt ist, wie unten näher erläutert ist. Bei den Lagerbauteilen 2, 4 kann es sich beispielsweise um zwei Zahnräder eines Zahnradpaars oder um zwei Lagerinnenringe eines doppelreihigen Wälz- oder Gleitlagers handeln. Alternativ kann auch nur ein Lagerbauteil 2 vorgesehen sein, wobei die folgende Beschreibung in diesem Fall analog gilt.
Das Achsensystem 1 besteht aus einem ersten Achsensegment 6 und einem zweiten Achsensegment 8. Die beiden Achsensegmente 6, 8 weisen jeweils eine Durchgangsbohrung 10, 12 auf. Um die beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander zu verbinden, ist in dieser Durchgangsbohrung 10, 12 eine Schraube 14 angeordnet. Die Schraube 14, z.B. eine Passschraube, weist an einem axialen Ende eine Anschlagsfläche 16 auf, die an einer Stirnfläche 18 des ersten Achsensegments 6 anliegt. Diese Anschlagsfläche 16 in Zusammenwirkung mit der Stirnfläche 18 verhindert, dass die Schraube 14 vollständig in die Durchgangsbohrung 10, 12 eingeschoben werden kann. Des Weiteren dient die Anschlagsfläche 16 dazu, die beiden Achsensegmente 6, 8 zusammen zu pressen. An dem anderen axialen Ende, gegenüberliegend zu der Anschlagsfläche 16, weist die Schraube 14 um ihren Schaft ein Außengewinde 20 auf.
Das zweite Achsensegment 8 weist in seiner Durchgangsbohrung 12 ein Innengewinde 22 auf, das mit dem Außengewinde 20 der Schraube 14 zusammenwirkt. Über den Kontakt zwischen der Anschlagsfläche 16 und der Stirnfläche 18 des ersten Achsensegments 6 und dem Innengewinde 22 des zweiten Achsensegments 8 ist es möglich, die beiden Achsensegmente 6, 8 mittels der Schraube 14 vorzuspannen. Zusätzlich können die beiden Achsensegmente 6, 8 Ausrichtungselemente, z.B. Auskragungen und korrespondierende Aussparungen, aufweisen, um die beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander auszurichten und miteinander zu verbinden.
Beispielsweise kann das erste Achsensegment 6 eine zylinderförmige Auskragung 24 an dem axialen Ende aufweisen, das dem zweiten Achsensegment 8 zugewandt ist. Das zweite Achsensegment 8 wiederum kann eine korrespondierende Aussparung 26 aufweisen, in die die Auskragung 24 eingreifen kann.
Die beiden Achsensegmente 6, 8 können einander an den Stirnflächen 28, 30 kontaktieren. Alternativ kann zwischen den Stirnflächen 28, 30 auch ein Spalt 32 vorgesehen sein, der durch die Schraube 14 bzw. deren Eingreifen in das Innengewinde 22 zusammen mit der geometrischen Position der Anschlagselemente (36, 38) und der Gesamtbreite der Lagerbauteile (2, 4) die Vorspannung auf die Lagerbauteile (2, 4) definiert bzw. bestimmt. In gleicher Weise kann der Spalt 34, der zwischen der Auskragung 24 und der Aussparung 26 gebildet ist, durch die Schraube 14 und deren Eingreifen in das Innengewinde 22 analog zu den Stirnflächen, zusammen mit der Position der Anschlagselemente 36, 38 und der Gesamtbreite der Lagerbauteile 2, 4, die Vorspannung auf die Lagerbauteile 2, 4 definieren und festlegen.
In der Praxis sollte festgelegt werden, welcher Spalt 32, 34 führend für die Vorspannung sein soll. Der jeweils andere Spalt muss dann analog in jedem Fall größer sein, um die erwünschte einstellende Wirkung der Vorspannung auf die Lagerbauteile 2, 4 nicht zu ge- fährden/behindem. Es ist situativ freigestellt, welcher Spalt, entweder der Spalt 32 zwischen den Stirnflächen oder der Spalt 34 zwischen Kragen und Aussparung, als der führende Spalt/Übermaß für die Definition/Einstellen der Vorspannung herangezogen wird. Die Größe des Führenden der beiden Spalte 32, 34 dient dazu, die Verspannung der beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander zu steuern. Der jeweils andere Spalt wird dann korrespondierend größer ausgeführt. Je kleiner der Spalt 32, 34 ist, desto enger sind die beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander verspannt und umso höher ist die Vorspannung. In Fig. 1 ist beispielhaft eine maximale axiale Vorspannung gezeigt.
Das Lagerbauteil 2, 4, das auf der Achse 1 gelagert ist, wird in seiner axialen Position zwischen zwei Anschlagselementen 36, 38 gehalten, die jeweils an dem ersten und dem zweiten Achsensegment 6, 8 gebildet sind. Die Vorspannung, die auf das eine oder die beiden Lagerbauteile 2, 4 wirkt und die durch die beiden Anschlagselemente 36, 38 auf das Lagerbauteil 2, 4 ausgeübt wird, wird durch den führenden Spalt 32 oder 34 zwischen dem ersten und dem zweiten Achsensegment 6, 8 kontrolliert. Je kleiner der Spalt 32 oder 34 ist, desto größer ist die Vorspannung, die auf das Lagerbauteil 2, 4 über die Anschlagselemente 36, 38 wirkt. Durch die Verspannung der beiden Achsensegmente 6, 8 kann somit auch der Druck, der auf die Kontaktfläche 40 zwischen den beiden Lagerbauteilen 2, 4 wirkt, kontrolliert werden.
Durch die hier beschriebene Achse 1 ist es somit möglich, auf einfache Weise die Vorspannung, die auf die Lagerbauteile 2, 4 wirkt, anzupassen und zu steuern. Zur axialen Sicherung der Lagerbauteile 2, 4 sind keine zusätzlichen Schrauben-Mutter-Verbindungen an den Anschlagselementen 36, 38 erforderlich. Des Weiteren müssen die Lagerbauteile 2, 4 nicht auf der Achse 1 verschweißt werden und können daher auch ohne Probleme bei Bedarf wieder demontiert und zum Beispiel ausgetauscht werden.
Durch die Schraube 14 werden nicht nur die beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander verspannt, sondern auch die beiden Achsensegmente 6, 8 miteinander ausgerichtet und durch die Auskragung 24 und die korrespondierende Aussparung 26 miteinander koaxial ausgerichtet und verspannt.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, können auch doppelreihige Lageranordnungen auf der Achse gelagert werden. Wie hier gezeigt ist, können die beiden Lagerbauteile 2, 4 die Innenringe von Wälzlagern sein, hier beispielhaft als Kegelrollenlager dargestellt. Alternativ können auch andere Lageranordnungen oder Gleitlager auf der Achse gelagert werden. Die beiden Kegelrollenlager bestehen dabei jeweils aus den beiden Innenringen 2, 4 sowie korrespondierenden Außenringen 42, 44. Zwischen den Innenringen 2, 4 und den Außenringen 42, 44 sind jeweils Kegelrollen 46, 48 gelagert.
Die beiden Innenringe 2, 4 sind zwischen den Anschlagselementen 36, 38 angeordnet und axial vorgespannt, um die Lebensdauer und die Steifigkeit der Lagerung zu erhöhen bzw. zu gewährleisten. Diese Lagerpaarung stellt in Fig. 2 beispielhaft eine vorgespannte Festlagerpaarung dar. Wird nur ein Wälzlager gelagert, würden die beiden Anschlagselemente 36, 38 auf den beiden axialen Seiten des Innenrings 2 oder den beiden axialen Seiten des Innenrings 4 anliegen.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, kann die Durchgangsbohrung der beiden Achsensegmente 6, 8 in dem zweiten Achsensegment 8 auch als Sackbohrung ausgestaltet sein. Die Achse 1 kann beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit einem weiteren Element 50, z.B. einem Nadellager, hier die Loslagerung in der Anordnung, verbunden sein. Es sollte jedoch beachtet werden, dass dies nur beispielhaft ist und die Achse auch mit anderen Elementen gekoppelt werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Achse 1, die aus mehr als zwei Achsensegmenten 6, 8 besteht. Wie hier beispielhaft gezeigt ist, müssen dabei nicht alle Achsensegmente korrespondierende Auskragungen und Aussparungen haben, die ineinandergreifen können. Es ist lediglich erforderlich, dass jedes Achsensegment eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die Schraube 14 durchgeführt werden kann. Lediglich das in axialer Richtung gesehen letzte Achsensegment 8 weist hier ein Innengewinde 22 auf, in das das Außengewinde 20 der Schraube 14 eingreifen kann.
Zusätzlich zu den in Fig. 1 und 2 beschriebenen Achsensegmenten 6, 8 weist die hier gezeigte Achse 1 zusätzliche Achsensegmente 52, 54 auf. Das erste Achsensegment 52 stellt dabei eine Art aufgedickte Beilagscheibe dar, der dem ersten Achsensegment 6 vorgelagert ist. Die Schraube 14 geht durch die Beilagscheibe 52 hindurch und liegt mit ihrer Anlagefläche 16 an der Beilagscheibe 52 an. Die Beilagscheibe 52 stellt dabei gleichzeitig ein Anschlagselement dar, das in Kontakt mit einem Lagerbauteil 58 ist, das beispielsweise ein Zahnrad sein kann. Hier zeigt beispielhaft der Spalt zwischen der aufgedickten Beilag- scheibe 52 und dem Anschlagselement 36 die Applikation der maximale Schraubenzugspannung, welche auch das Zahnrad vorspannt und auf dem Achsensegment 6 drehsicher gegen das Anschlagselement 36 fixiert.
In Fig. 3 werden weitere Lagerbauteile 2, 4, die bereits oben in Zusammenhang mit Figuren 1 und 2 beschrieben sind und beispielsweise zwei Zahnräder eines Zahnradpaars sein können, sowie ein Lagerinnenring 60 und ein Lagerinnenring 66 auch der Achse 1 gelagert. Der Lagerinnenring 60 gehört zu einem Kegelrollenlager, das aus dem Lagerinnenring 60, einem Lageraußenring 62 und dazwischen angeordneten Kegelrollen 64 besteht. Das zweite Kegelrollenlager besteht ebenfalls aus dem Lagerinnenring 66 sowie einem entsprechenden Lageraußenring 68 und dazwischen angeordneten Kegelrollen 70.
Das Achsensystem in Fig. 3 zeigt beispielhaft eine geometrisch vordefinierte Vorspannung zwischen den beiden Kegelrollenlagern, appliziert durch die beiden Lagerinnenringe 60, 66. Durch die Anpresskraft der Schraube 14 sind daher die beiden Spalte 82, 84 geschlossen. Gleichzeitig besteht eine maximale axiale Vorspannung, Fixierung und Verdrehsicherung der Lagerbauteile 2, 4 und 58 gemäß der Schraubenzugspannung durch die sichtbaren Spalte 86, 88.
Andere Lagerelemente oder andere Kombinationen von Lagerelementen sind ebenfalls möglich und die hier beschriebenen sollten lediglich als Beispiel verstanden werden, um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten individueller Vorspannungen verschiedener Lagerelemente im Achsensystem 1 zu zeigen.
Bei dem hier gezeigten Beispiel der Achse 1 wird das Lagerelement 58, z.B. ein Zahnrad, zwischen dem Ring 52 als Anschlagselement und dem Anschlagselement 36 des ersten Achsensegments 6 in seiner axialen Position gehalten. Das Anschlagselement 36 dient gleichzeitig als Anschlagselement für den Lagerinnenring 60, der auf seiner anderen Seite durch das Anschlagselement 72 gehalten wird, das durch das Achsensegment 54 bereitgestellt wird. Die beiden Lagerelemente 2, 4 werden dann durch die Anschlagselemente 72 und 74 in ihrer axialen Position gehalten bzw. unter Vorspannung gesetzt.
Das Anschlagselement 74 wird dabei durch ein Zwischenelement 56 gebildet, das, wie hier beispielhaft gezeigt ist, nicht direkt in Kontakt mit der Durchgangsbohrung ist, sondern als Ring um die Achsensegmente 54, 8 geformt ist. Das Element 56 wird dabei ebenfalls durch die beiden Achsensegmente 54, 8 in seiner axialen Position gehalten und wird somit sowohl selbst unter Vorspannung gesetzt als auch als Vorspannelement für die Lagerbauteile 2, 4 verwendet. Der Innenring 66 des zweiten Kegelrollenlagers wird wiederum durch das Anschlagselement 74 des Zwischenelements 56 sowie durch das Anschlagselement 38 des Achsensegments 8 in seiner axialen Position gehalten und unter Vorspannung gesetzt.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, weisen die Achsensegmente 6, 54 und 8 jeweils Auskragungen und Aussparungen auf, die ineinandergreifen können. In dem hier gezeigten Beispiel greifen nur die Aussparungen und Auskragungen 24 und 76 des Achsensegments 6, 54 ineinander. Die Auskragung 78 des Achsensegments 54 greift nicht in die Aussparung 26 des Achsensegments 8 ein, sondern dient als Abstützung des Zwischenelements 56. Die Aussparung 26 des Achsensegments 8 weist in dem hier gezeigten Beispiel eine Auflagefläche 80 auf, die einen verjüngten Abschnitt des Achsensegments 8 darstellt. Auf dieser Auflagefläche 80 kann dann das Zwischenelement 56 aufliegen und wird koaxial zentriert.
Wie vorher bereits in Zusammenhang mit Figuren 1 und 2 beschrieben können auch in der hier gezeigten Ausführungsform die Vorspannung auf die Lagerelemente 2, 4, 58, 60, 66 durch Einschrauben bzw. Herausdrehen der Schraube 14 und damit der Einstellung der individuellen Spalte 82, 84, 86, 88 gesteuert werden. Dies wird durch die Spalte, die zwischen den einzelnen Achsensegmenten 52, 6, 54, 56, 8 gebildet sind, erreicht, die in ihrer Größe je nach benötigter Vorspannung auf die Lagerelemente 2, 4, 58, 60, 66 angepasst werden können.
Durch das hier gezeigte Achsensystem ist es somit möglich, platzsparend und austauschbar Lagerbauteile auf einer Achse zu lagern und die Lagerbauteile sowohl in ihrer axialen Position zu sichern. Des Weiteren ist es möglich, eine definierte Vorspannung auf die Lagerbauteile auszuüben.
Bezugszeichenliste
1 modulares Achsensystem
2 Lagerbauteil
4 Lagerbauteil
6 erstes Achsensegment
8 zweites Achsensegment
10 Durchgangsbohrung
12 Durchgangsbohrung
14 Schraube
16 Anschlagsfläche
18 Stirnfläche
20 Außengewinde
22 Innengewinde
24 Auskragung
26 Aussparung
28 Stirnfläche
30 Stirnfläche
32 Spalt
34 Spalt
36 Anschlagselement
38 Anschlagselement
40 Kontaktfläche
42 Außenring
44 Außenring
46 Kegelrolle
48 Kegelrolle Getriebe
Achsensegment Achsensegment Z wi schenelement Lagerelement Lagerinnenring Lageraußenring Kegelrollen Lagerinnenring Lageraußenring Kegelrollen Anschlagselement Anschlagselement Aussparung Auskragung Auflagefläche Spalt Spalt Spalt Spalt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Modulares Achsensystem zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil
1. Modulares Achsensystem (1) zum Lagern von zumindest einem Lagerbauteil (2, 4), wobei das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) umfänglich um das Achsensystem (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsensystem (1) aus zumindest zwei Achsensegmenten (6, 8) besteht, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei zumindest eines der zwei Achsensegmente (6) eine axiale Durchgangsbohrung (10) aufweist und wobei das andere der zwei Achsensegmente (8) ein axiales Sackloch oder eine axiale Durchgangsbohrung (12) aufweist, wobei die zumindest zwei Achsensegmente (6, 8) mittels einer Schraube (14), die in der axialen Durchgangsbohrung (10) und dem axialen Sackloch oder der axialen Durchgangsbohrung (12) angeordnet ist, miteinander gekoppelt sind, wobei jedes der zumindest zwei Achsensegmente (6, 8) ein umfänglich angeordnetes Anschlagselement (36, 38) aufweist, wobei das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) zwischen den Anschlagselementen (36, 38) angeordnet ist, und wobei die Schraube (14) dazu ausgelegt ist, über die Anschlagselemente (36, 38) eine Vorspannung auf das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) auszuüben.
2. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 1, wobei die Schraube (14) an einem axialen Ende eine Anschlagsfläche (16) aufweist, die an einer ersten Stirnfläche (18) des ersten Achsensegments (6) anliegt, wobei die Schraube (14) zumindest an dem anderen axialen Ende ein Außengewinde (20) aufweist, und wobei das Sackloch oder die Durchgangsbohrung (12) in dem zweiten Achsensegment (8) ein Innengewinde (22) aufweist, in das das Außengewinde (20) der Schraube (14) eingreift.
3. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Achsensegment (6, 8) korrespondierende Ausrichtungselemente (24, 26) aufweisen, um die beiden Achsensegmente (6, 8) miteinander koaxial auszurichten.
4. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 3, wobei die Ausrichtungselemente (24, 26) eine an einer Stirnfläche eines der Achsensegmente (6, 8) angeordnete, axial gerichtete, zylindermantelförmige Auskragung (24) und eine an einer Stirnfläche des anderen Achsensegments (6, 8) angeordnete, korrespondierende Aussparung (26) umfassen, wobei die Auskragung (24) dazu ausgebildet ist, in die Aussparung (26) einzugreifen.
5. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 3, wobei die zweite axiale Stirnfläche des ersten Achsensegments (6) und die erste axiale Stirnfläche des zweiten Achsensegments (8) mit einem Spalt (32) oder einem geometrischen Übermaß zueinander angeordnet sind, wobei die Schraube (14) dazu ausgelegt ist, eine definierte Vorspannkraft, die auf das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) wirkt, durch Anpassung der durch die Schraube (14) erzeugten Zugspannung anzupassen.
6. Modulares Achsensystem gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Achsensystem (1) weitere Achsensegmente (52, 54, 56) aufweist, wobei jeweils zwei nebeneinander angeordnete Achsensegmente (6, 8, 52, 54, 56) korrespondierende Auskragungen (24, 78) und Aussparungen (76, 80) aufweisen, die ineinandergreifen und dazu ausgebildet sind, die Achsensegmente gegeneinander koaxial zu zentrieren.
7. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 5, wobei die weiteren Achsensegmente (52, 54, 56) weitere umfängliche Anschlagselemente (72, 74) für das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) oder weitere Lagerbauteile (58, 60, 65) aufweisen.
8. Modulares Achsensystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Lagerbauteil (2, 4) ein oder zwei Lagerinnenringe sind.
9. Modulares Achsensystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Achsensystem (1) dazu ausgebildet ist, zwei oder mehr Lagerbauteile (2, 4, 58, 60, 65) zu lagern, wobei jedes Lagerbauteil oder Lagerbauteilpaar mit einer individuellen axialen Vorspannung lagerbar ist.
10. Modulares Achsensystem gemäß Anspruch 8, wobei die zwei oder mehr Lagerbauteile (2, 4, 58, 60, 65) Zahnräder und/oder Lagerinnenringe umfassen.
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