WO2005057031A1 - Lageranordnung - Google Patents

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WO2005057031A1
WO2005057031A1 PCT/DE2004/002596 DE2004002596W WO2005057031A1 WO 2005057031 A1 WO2005057031 A1 WO 2005057031A1 DE 2004002596 W DE2004002596 W DE 2004002596W WO 2005057031 A1 WO2005057031 A1 WO 2005057031A1
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bearing
bearing ring
ring
bore
axially
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PCT/DE2004/002596
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French (fr)
Inventor
Rainer Moller
Jan Georgi
Josef Zylla
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
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    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
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    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C35/061—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing mounting a plurality of bearings side by side
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    • Y10S384/90—Cooling or heating
    • Y10S384/906—Antirotation key

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement with at least one first bearing as an axially free radial support and with at least one second bearing as a radially free axial support, the bearings having a common axis of rotation and with at least a first bearing ring of the first bearing and a second bearing ring of the second bearing being rotationally fixed are at least one camp seat.
  • Bearing arrangements of this type are provided for the radial and axial mounting of shafts in a housing or of housings on a shaft.
  • shafts are to be understood as all conceivable machine elements, such as driven and driving shafts / stub shafts, axles and thus also the shaft shoulders on rotating components of compressors in machine systems.
  • Bearing seats are all seats of bearings in / on housings or on / on shafts.
  • Housings are all conceivable machine parts or system me, which are rotatably mounted to or on the shaft by means of the bearing arrangement or in / on which the shafts are mounted by means of the bearing arrangements.
  • Axial-free radial supports are bearings that either only support against radial forces / radial force components due to their design features, or bearings that are also designed to absorb forces acting obliquely to the bearing axis or to absorb axial forces, but which are only used in special applications for a variety of reasons should support against radial forces.
  • Radial-free axial supports are bearings that either only support against axial forces / axial force components due to their design features, or bearings that are also designed to absorb forces acting obliquely to the bearing axis or to absorb radial forces, but which are only used in special applications for a variety of reasons should support against axial forces.
  • Such bearing arrangements exist in compressors, for example in screw compressors.
  • at least one bearing absorbs the radial forces and, for example, rotatably supports the shaft of a rotor against a housing.
  • radial supports for example, cylinders or Needle roller bearings or ball bearings used.
  • at least one axial support is also provided, via which, for. B. Axial force components occurring during compression on the rotors. Examples of such bearings are four-point and angular contact ball bearings or tapered roller bearings.
  • the bearing arrangement is each formed by a tapered roller bearing and a radial needle bearing.
  • the radial needle bearing is an axial floating bearing.
  • the tapered roller bearing is provided exclusively for receiving axial forces / axial force components which are aligned with the axis of rotation of the bearing arrangement.
  • the outer rings of the two bearings in question are both on a housing of the compressor held against rotation. For this purpose, the outer ring of the needle bearing is pressed into a hole.
  • the outer ring of the tapered roller bearing is non-rotatable by means of a pin to the housing.
  • the inner rings of the bearing are firmly prestressed on a shaft.
  • Bearing arrangements are also known in which the anti-rotation devices are secured against rotation by axially non-positive tensioning of the rings against the housing or against other bearing rings.
  • the bearing rings are secured in a hole in the housing by frictional engagement or by positive locking via locking elements.
  • Examples of such anti-rotation devices are radially deformed and thus radially prestressing O-rings between an outer ring and a bearing bore or radially between a shaft and an inner ring. Pins and the like are also used, which engage in a form-fitting manner at the same time in front-side recesses / bores in the bearing ring to be secured and in the housing to be secured.
  • the effort for preparing the bearing seats, e.g. in a housing, and when mounting the bearing arrangements according to the prior art is relatively high.
  • the corresponding recesses / recesses for the engagement of the securing elements such as pins and O-rings must be made in the housing.
  • the bearing rings must then be aligned precisely so that the connecting elements can be deliberately inserted into the corresponding recesses.
  • the bearing rings are positively coupled to one another in the direction of rotation about the axis of rotation at the section or at the sections at which they lie axially against one another.
  • the supports are separated from one another, for example by disks or other machine elements, in which case the bearing rings overlap these machine elements.
  • the axial support is preferably arranged in the bearing arrangement directly next to the radial support.
  • the outer rings and / or the inner rings of the supports touch on the end face or at least axially face each other.
  • the outer rings or the inner rings of the supports are directly in positive engagement with one another or are connected to one another in a positive manner by means of a connecting element.
  • an outer or inner ring of the radial support is coupled to an axial disk of an axial support designed as an axial roller bearing.
  • the bearing arrangement has either one or more of the radial supports.
  • One or more of the radial supports adjoins one of the axial supports on one side or on both sides axially on the axis of rotation.
  • the respective axial support coupled to a radial support is alternatively followed by a radial support or another axial support, etc.
  • the axially successive supports are each coupled to one another. It is conceivable for a bearing ring of each of the two axial supports to be secured against rotation on the radial support on a radial support which is arranged axially between two axial supports.
  • the bearing ring of the radial support is preferably fixed to the bearing seat by means of a press fit.
  • the bearing ring of the axial support is in contrast to the previously Known prior art not secured against rotation on the bearing seat, but held against rotation to the bearing seat only via the positive connection with the radial support.
  • the bearing ring of the axial support is arranged in a contactless manner with respect to the bearing seat, with which the bearing ring of the radial support is coupled to the bearing seat against relative rotation. Grooves, bores or the like, which were previously provided for arrangements of the prior art for engaging the anti-rotation device, are no longer required with the use of a bearing arrangement according to the invention.
  • the bearing rings are in engagement with suitable elements on the bearing rings, such as the pairings of radially or axially protruding projections with corresponding recesses in the bearing rings.
  • suitable elements on the bearing rings such as the pairings of radially or axially protruding projections with corresponding recesses in the bearing rings.
  • the bearing ring of the radial support is positively coupled to the bearing ring of the axial support by means of at least one connecting element that is separate from the bearing rings.
  • the connecting element engages in a form-fitting manner in a corresponding recess on the bearing ring of the radial support and at the same time in a corresponding recess on the bearing ring of the axial support.
  • the invention also provides several of the connecting elements for the positive coupling of two bearing rings.
  • Several connecting elements are arranged on the circumferential side with uniform or with uneven division to one another.
  • the connecting element for example a feather key, is inserted into an axially split feather key groove.
  • An axial portion of the groove is formed on one of the rings, so that the axially successive portions of the groove form the parallel keyway.
  • Fasteners are also flat wedges.
  • the use of pins as a connecting element is also conceivable. The pins are either fitted into corresponding axial bores of the bearing rings coupled to one another or inserted into axial or radial-axial recesses in the bearing rings to be coupled.
  • the connecting element is preferably a disc spring.
  • Disc springs are standardized, for example, by the German Industry Standard (DIN) No. 6888 Components. These components have a crescent-shaped cross section along the axis of rotation of the bearing arrangement and a rectangular cross section transversely to the axis of rotation.
  • the bearing rings to be secured each have one or more retaining grooves (for example end grooves) of any design or optionally also standardized in size and corresponding to the outer dimensions of the disc spring.
  • One disc spring engages axially and radially in two mutually aligned holding grooves.
  • the bearing seat is preferably a bore in the housing.
  • the bearing ring of the radial support is rotatably received in the bore to the housing.
  • the bearing ring of the axial support is either arranged outside the bore or is partially or completely immersed axially in the bore. If the bearing ring of the axial support engages axially in whole or in part axially in the bore, the bearing ring is radially surrounded by an air gap in the bore. The bearing ring of the axial support is thus freely arranged in relation to the bearing seat and cannot be loaded in the radial direction.
  • the bore is described around the first bearing ring as well as around the second bearing ring by the same inner diameter throughout.
  • Such an arrangement has the advantage that the bore can be drilled, rubbed or ground without complex machining.
  • the largest outside diameter of the bearing ring on the axial support must be smaller than the smallest possible outside diameter of the bearing ring on the radial support.
  • the bore is described at least in sections by internal diameters which differ in size.
  • the bore has at least a first section and a second section.
  • the bearing ring of the radial support is at least partially immersed in the first section.
  • the bearing ring of the axial support is at least partially immersed in the second section.
  • the first section has an inside diameter that is either smaller or larger than the inside diameter of the second section.
  • the bearing bore leads optionally by two axially separated or axially adjacent housing sections.
  • the radial and / or axial supports are optionally plain bearings, in which case the bearing rings are plain rings.
  • the supports are preferably roller bearings, each with at least one bearing ring and roller bodies.
  • the invention avoids complex machining operations, such as the grooving or clearing of grooves or the like on the bearing supports for the positive engagement of connecting / securing elements.
  • Engagement grooves are e.g. B. simply introduced into hardened or unhardened bearing rings. Time-consuming rework on the bearing rings is no longer necessary.
  • the precise assembly of the bearings with the connecting elements in a bore, for example, is not necessary, since the connecting elements no longer have to engage in a form-fitting manner in the corresponding external recesses of the bore and protrude radially beyond the outer diameter of the bearing set by a radial dimension that is smaller than the inner radius of the bore.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a bearing arrangement with a radial support designed as a roller bearing and an axial support designed as a four-point bearing in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows the bearing arrangement according to FIG. 1 in another housing
  • Figure 3 is an enlarged and not to scale illustration of a detail according to section III - III of Figure 2 and the
  • the bearing arrangement 1 shows a bearing arrangement 1 for the radial and axial mounting of a shaft 2 in a housing 3 or in a housing 4.
  • the bearing arrangement 1 has a bearing 6 designed as a radial support 5 in the form of a roller bearing and a bearing acting as an axial support 7 8 in the form of a four-point bearing.
  • the bearing arrangement 1 supports rotors (not shown) of a screw compressor.
  • An outer bearing ring 9 of the radial support 5 is axially opposite an outer bearing ring 10 of the axial support 7.
  • the bearing ring 9 is pressed into the bore 11 designed as a bearing seat and thus secured against rotation relative to the housing 3 or 4.
  • the bearing ring 10 is separated from the housing 3 by an air gap 12 and is thus arranged without contact with the bearing seat.
  • the bearing rings 9 and 10 are coupled to one another in the direction of rotation about the axis of rotation (19) by means of a separate connecting element 13 in the form of a disc spring 14.
  • the disc spring 14 has a crescent shape and, as can be seen from FIG. 3, has a rectangular cross section.
  • a holding groove 15 is formed on the first and the second bearing ring, which extends radially from the outside and axially from one of the end faces of the respective bearing ring 9, 10 into the bearing ring 9, 10. As can be seen from FIG.
  • the side walls 17 of the holding groove 15 are aligned parallel to one another transversely to the axial direction and the axially facing side walls 18 of the holding grooves 15 are inclined at an angle • of 40 ° to 45 ° to each other through the radial plane E penetrated perpendicularly by the axis of rotation 19.
  • the bore 11 of Figure 1 has two sections 11 a and 11 b.
  • the section 11 a is formed on a housing part 3a.
  • the axial support 7 is separated radially in the section 11b by the air gap 12 from a housing part 3b.
  • the housing parts 3a and 3b are axially fixed to one another.
  • the outer diameter D A of the radial support 5 and the axial support 7 are at least approximately the same size.
  • the inside diameter d ⁇ of section 11a is smaller than the inside diameter Dj of section 11b.
  • FIG. 2 shows the bearing arrangement 1, in which the bore 11 has the same inner diameter Di both above the radial support 5 and above the axial support 7.
  • the outside diameter D A of the bearing 6 corresponds to the inside diameter d of the bore 11.
  • the outside diameter d A of the bearing 8 is smaller than the outside diameter D A of the bearing 6.
  • Bearings 6 and 8 are roller bearings.
  • the bearing 6 consists of the bearing ring 9, rollers 20, a cage 21 and an inner ring 22.
  • the bearing 6 is designed without an inner ring, so that the rollers 20 run on the shaft 2.
  • the bearing 8 consists of the bearing ring 10, balls 23, a cage 24 and two inner rings 16 and 25.
  • the shaft 2 is rotatably mounted to the housing 3, 4 by means of the bearing arrangement 1.
  • the housing 3, 4 is rotatably mounted to the shaft 2 by means of the bearing arrangement.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an axial support 7 in the form of an angular contact ball bearing.
  • the outer bearing ring 26 is provided with a retaining groove 27 into which a flat wedge 28, which is only indicated, engages.
  • the holding groove 27 has a side wall 29 oriented perpendicular to the axis of rotation 19 and facing in the axial direction and two mutually opposite one another transversely to the axial direction. overlying and aligned side walls 30.
  • a positive locking device with a radial support, not shown, can be produced via the flat wedge 28.
  • the bearing ring 31 of an axial support 7 designed as an angular contact ball bearing according to FIG. 5 has an axial bore 32.
  • a pin 33 (only indicated) engages in the axial bore 32, via which the bearing ring 31 is positively connected to a bearing ring (not shown) of a radial support in the circumferential direction in the axis of rotation 19.
  • a deep groove ball bearing 33 designed as an axial support 7 is shown in FIG.
  • the inner bearing ring 34 of the deep groove ball bearing is provided with a keyway 35.
  • a wedge 36 engaging in the keyway 35 positively engages in a corresponding recess in an inner ring of a radial support, not shown, so that the supports are coupled to one another via the inner rings in this case.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Lageranordnung (1) mit wenigstens einem ersten Lager (6) als axial freie Radialstütze (5) und mit mindestens einem zweiten La­ger (8) als radial freie Axialstütze (7), wobei die Lager (6, 8) eine gemeinsame Rotationsachse (19) aufweisen und wobei zumindest ein erster Lagerring (9) des ersten Lagers (6) und ein zweiter Lagerring (10) des zweiten Lagers (8) rotationsfest zu wenigstens einem Lagersitz sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung Lageranordnung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit wenigstens einem ersten Lager als axial freie Radialstütze und mit mindestens einem zweiten Lager als radial freie Axialstütze, wobei die Lager eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen und wobei zumindest ein erster Lagerring des ersten Lagers und ein zweiter Lagerring des zweiten Lagers rotationsfest zu wenigstens einem Lagersitz sind.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Lageranordnungen sind für die radiale und axiale Lagerung von Wellen in einem Gehäuse oder von Gehäusen auf einer Welle vorgesehen. Unter Wellen sind in dieser Erfindung alle denkbaren Maschinenelemente, wie ange- triebene sowie treibende Wellen/Wellenstümpfe, Achsen und somit auch die Wellenabsätze an rotierenden Bauteilen von Verdichtern in Maschinen- Systeme zu verstehen. Lagersitze sind alle Sitze von Lagern in/an Gehäusen oder an/auf Wellen. Gehäuse sind alle denkbaren Maschinenteile oder Syste- me, die mittels der Lageranordnung drehbar zu oder auf der Welle gelagert sind oder in/an denen die Wellen mittels der Lageranordnungen gelagert sind.
Axialfreie Radialstützen sind Lager, die entweder aufgrund ihrer konstruktiven Merkmale nur gegen Radialkräfte/Radialkraftkomponenten abstützen oder Lager, die zwar auch für die Aufnahme von schräg zur Lagerachse wirkenden Kräften oder zur Aufnahme von Axialkräften ausgelegt sind, die aber in besonderen Anwendungen aus den verschiedensten Gründen nur gegen Radialkräfte abstützen sollen.
Radialfreie Axialstützen sind Lager, die entweder aufgrund ihrer konstruktiven Merkmale nur gegen Axialkräfte/Axialkraftkomponenten abstützen oder Lager, die zwar auch für die Aufnahme von schräg zur Lagerachse wirkenden Kräften oder zur Aufnahme von Radialkräften ausgelegt sind, die aber in besonderen Anwendungen aus den verschiedensten Gründen nur gegen Axialkräfte abstützen sollen.
Derartige Lageranordnungen gibt es in Verdichtern, zum Beispiel in Schraubenverdichtern. In dieser Lageranordnung nimmt zumindest ein Lager die Ra- dialkrafte auf und stützt dabei beispielsweise den Schaft eines Rotors gegen ein Gehäuse drehbar ab. Als Radialstützen werden beispielsweise Zylinderbzw. Nadelrollenlager oder Kugellager eingesetzt. In der Lageranordnung ist weiterhin wenigstens eine Axialstütze vorgesehen, über die z. B. beim Verdichten auftretende Axialkraftkomponenten an den Rotoren aufgenommen werden. Beispiele für derartige Lager sind Kugellager in Vierpunktlager- und Schrägkugellagerausführung oder Kegelrollenlager.
Eine der Lageranordnungen ist in US 5,975,867 beschrieben. Die Lageranordnung ist jeweils durch ein Kegelrollenlager und ein Radialnadellager gebildet. Das Radialnadellager ist ein axiales Loslager. Das Kegelrollenlager ist in diesem Fall ausschließlich für die Aufnahme von mit der Rotationsachse der Lageranordnung gleich gerichteten Axialkräften/Axialkraftkomponenten vorgesehen. Die Außenringe der beiden betrachtenden Lager sind jeweils beide an einem Gehäuse des Verdichters verdrehfest gehalten. Dazu ist der Außenring des Nadellagers in eine Bohrung eingepresst. Der Außenring des Kegelrollenlagers ist formschlüssig mittels eines Stiftes zu dem Gehäuse verdrehfest. Die Innenringe des Lagers sitzen fest vorgespannt auf einer Welle.
Es sind auch Lageranordnungen bekannt, bei denen die Verdrehsicherungen durch axialkraftschlüssiges Verspannen der Ringe gegen das Gehäuse oder gegen andere Lagerringe verdrehgesichert sind. Alternativ sind die Lagerringe durch Kraftschluss aus Reibung bzw. durch Formschluss über Sicherungsele- mente in einer Bohrung des Gehäuses gesichert. Beispiele für derartige Verdrehsicherungen sind radial zwischen einem Außenring und einer Lagerbohrung bzw. radial zwischen einer Welle und einem Innenring verformte und somit radial vorspannende O-Ringe. Es werden auch Stifte und ähnliches eingesetzt, die formschlüssig gleichzeitig in stirnseitiger Außennehmungen/Bohrungen in dem zu sichernden Lagerring und in dem zu sichernden Gehäuse eingreifen.
Der Aufwand für das Vorbereiten der Lagersitze, z.B. in einem Gehäuse, und bei der Montage der Lageranordnungen nach dem Stand der Technik ist relativ hoch. So müssen zum Beispiel in die Gehäuse die entsprechenden Ausspa- rungen/Ausnehmungen für den Eingriff der Sicherungselemente wie Stifte und O-Ringe eingebracht werden. Bei der Montage müssen die Lagerringe dann genau so ausgerichtet werden, dass die Verbindungselemente zielgenau in die entsprechenden Aussparungen eintauchen können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Er indung ist es daher, eine Lageranordnung zu schaffen, mit der der Aufwand für die Vorbereitung der Verdrehsicherung, z.B. bei der Vorbereitung eines Gehäusesitzes für die Lageranordnung, und bei der Montage der Lageranordnung in das System reduziert ist. Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichneten Teiles des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der erste Lagerring und der zweite Lagerring axial einander gegenüber liegen und dabei der zweite Lagerring, berührungslos zu dem Lagersitz, formschlüssig-rotationsfest mit dem ersten Lagerring gekop- pelt ist. Der Lagerring der Radialstütze und ein Lagerring der Axialstütze berühren sich zumindest abschnittsweise einander axial oder liegen sich axial durch einen axialen Spalt voneinander getrennt gegenüber. Axial heißt dabei gleich gerichtet mit der Rotationsachse. Die Lagerringe sind an dem Abschnitt oder an den Abschnitten, an denen diese axial aneinander liegen, formschlüssig mit- einander in Drehrichtung um die Rotationsachse gekoppelt. Die Stützen sind zum Beispiel durch Scheiben oder andere Maschinenelemente voneinander getrennt, wobei die Lagerringe in diesem Fall diese Maschinenelemente übergreifen. Die Axialstütze ist jedoch vorzugsweise in der Lageranordnung direkt neben der Radialstütze angeordnet. Dabei berühren sich z.B. die Außenringe und/oder die Innenringe der Stützen stirnseitig oder stehen sich zumindest axial einander gegenüber. Die Außenringe oder die Innenringe der Stützen stehen direkt miteinander formschlüssig im Eingriff oder sind formschlüssig miteinander über ein Verbindungselement verbunden. Alternativ ist ein Außen- oder Innenring der Radialstütze mit einer Axialscheibe einer als Axialwälzlager aus- geführten Axialstütze gekoppelt.
Die Lageranordnung weist entweder eine oder mehrere der Radialstützen auf. Einer oder mehr der Radialstützen schließt sich einseitig oder beidseitig axial auf der Rotationsachse jeweils eine der Axialstützen an. Der jeweiligen mit ei- ner Radialstütze gekoppelten Axialstütze schließt sich alternativ wahlweise wieder eine Radialstütze oder eine weitere Axialstütze usw. an. Die axial aufeinander folgenden Stützen sind miteinander jeweils gekoppelt. Es ist denkbar, dass an einer Radialstütze, die axial zwischen zwei Axialstützen angeordnet ist, jeweils ein Lagerring von jeder der beiden Axialstützen an der Radialstütze ver- drehgesichert ist.
Der Lagerring der Radialstütze ist bevorzugt mittels eines Presssitzes zum Lagersitz fest. Der Lagerring der Axialstütze ist im Gegensatz zu den bisher be- kannten Stand der Technik nicht an dem Lagersitz verdrehgesichert, sondern nur über den Formschluss mit der Radialstütze verdrehfest zum Lagersitz gehalten. Dabei ist der Lagerring der Axialstütze berührungslos zu dem Lagersitz angeordnet, mit dem der Lagerring der Radialstütze gegen relatives Ver- drehen mit dem Lagersitz gekoppelt ist. Nuten, Bohrungen oder ähnliches, die bisher bei Anordnungen des Standes der Technik für den Eingriff der Verdrehsicherung vorgesehen waren, entfallen mit der Verwendung einer Lageranordnung gemäß Erfindung.
Die Lagerringe stehen durch geeignete Elemente an den Lagerringen, wie die Paarungen von radial oder axial hervorstehenden Vorsprüngen mit korrespondierenden Ausnehmungen in den Lagerringen im Eingriff. Alternativ und bevorzugt dazu ist jedoch der Lagerring der Radialstütze mit dem Lagerring der Axialstütze mittels zumindest eines zu den Lagerringen separaten Verbindungs- elementes formschlüssig gekoppelt. Das Verbindungselement greift formschlüssig in eine korrespondierende Aussparung an dem Lagerring der Radialstütze und gleichzeitig in eine korrespondierende Ausnehmung an dem Lagerring der Axialstütze ein.
Es sind mit der Erfindung auch mehrere der Verbindungselemente zur formschlüssigen Kopplung von zwei Lagerringen vorgesehen. Mehrere Verbindungselemente sind mit gleichmäßiger oder mit ungleichmäßiger Teilung zueinander umfangsseitig angeordnet. Das Verbindungselement, zum Beispiel eine Passfeder, ist in eine axial geteilte Paßfedernut eingelegt. Jeweils ein axia- ler Anteil der Nut ist an einem der Ringe ausgebildet, so dass die axial aufeinander folgenden Anteile der Nut die Paßfedernut bilden. Verbindungselemente sind weiter Flachkeile. Denkbar ist auch der Einsatz von Stiften als Verbindungselement. Die Stifte sind entweder in entsprechende Axialbohrungen der miteinander gekoppelten Lagerringe eingepasst oder in axiale bzw. radial-axiale Ausnehmungen der zu koppelnden Lagerringe eingelegt.
Das Verbindungselement ist bevorzugt eine Scheibenfeder. Scheibenfedern sind zum Beispiel durch die Deutsche IndustrieNorm (DIN) Nr. 6888 genormte Bauelemente. Diese Bauelemente weisen längs der Rotationsachse der Lageranordnung einen halbmondförmigen Querschnitt und quer zu der Rotationsachse einen rechteckigen Querschnitt auf. Die zu sichernden Lagerringe weisen jeweils eine oder mehrere beliebig gestaltete oder wahlweise ebenfalls in den Abmessungen genormte und mit den Außenabmessungen der Scheibenfeder korrespondierende Haltenuten (zum Beispiel Stirnnuten) auf. Jeweils eine Scheibenfeder greift axial und radial in zwei zueinander ausgerichtete der Haltenuten ein.
Der Lagersitz ist vorzugsweise eine Bohrung in dem Gehäuse. Der Lagerring der Radialstütze ist in der Bohrung zu den Gehäuse rotationsfest aufgenommen. Der Lagerring der Axialstütze ist entweder außerhalb der Bohrung angeordnet oder taucht axial teilweise bzw. vollständig in die Bohrung ein. Wenn der Lagerring der Axialstütze ganz oder teilweise axial in die Bohrung axial ein- greift, ist der Lagerring radial von einem Luftspalt in der Bohrung umgeben. Der Lagerring der Axialstütze ist somit zu dem Lagersitz frei angeordnet und kann nicht in radiale Richtung belastet werden.
Die Bohrung ist um den ersten Lagerring sowie um den zweiten Lagerring durch einen durchgängig gleichen Innendurchmesser beschrieben. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Bohrung ohne aufwendige Bearbeitung gebohrt, gerieben oder geschliffen werden kann. In diesem Falle muss der größte Außendurchmesser des Lagerringes an der Axialstütze kleiner sein als der kleinstmögliche Außendurchmesser des Lagerringes an der Radialstütze.
Die Bohrung ist alternativ zu vorhergehend beschriebener Variante zumindest abschnittsweise durch sich in ihre Größe unterscheidende Innendurchmesser beschrieben. Die Bohrung weist diesbezüglich zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. In dem ersten Abschnitt taucht zumin- dest teilweise der Lagerring der Radialstütze ein. In den zweiten Abschnitt ist der Lagerring der Axialstütze zumindest teilweise eingetaucht. Der erste Abschnitt weist einen Innendurchmesser auf, der entweder kleiner oder größer ist als der Innendurchmesser des zweiten Abschnittes. Die Lagerbohrung führt wahlweise durch zwei axial voneinander getrennte oder axial aneinander liegende Gehäuseabschnitte.
Die Radial- und/oder Axialstützen sind wahlweise Gleitlager, wobei in diesem Falle die Lagerringe Gleitringe sind. Die Stützen sind vorzugsweise jedoch Wälzlager mit jeweils wenigstens einem Lagerring und Wälzkörpern.
Mit der Erfindung sind aufwendige Bearbeitungen, wie das Einstechen oder Räumen von Nuten oder ähnlichem an dem Lagerstützen für den formschlüssi- gen Eingriff von Verbindungs-/Sicherungselementen vermieden. Eingriffsnuten sind z. B. einfach in gehärtete oder in ungehärtete Lagerringe eingebracht. Aufwendige Nacharbeit an den Lagerringen entfällt. Die zielgenaue Montage der Lager mit den Verbindungselementen in beispielsweise eine Bohrung entfällt, da die Verbindungselemente nicht mehr formschlüssig in entsprechender Außennehmungen der Bohrung eingreifen müssen und radial über den Außendurchmesser des Lagersatzes höchstens um ein radiales Maß hervorstehen, dass kleiner ist als der Innenradius der Bohrung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher er- läutert. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Lageranordnung mit einer als Rollenlager ausgeführten Radialstütze und einer als Vierpunktlager ausgeführten Axialstütze im Längsschnitt,
Figur 2 die Lageranordnung nach Figur 1 in einem anderen Gehäuse, Figur 3 eine vergrößerte und nicht maßstäbliche Darstellung eines Details nach dem Schnitt III - III aus Figur 2 und die
Figuren 4 bis 6 Wälzlager in verschiedenen Ausführungen mit Ausgestaltungen von Haltenuten an einem der Lagerringe.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 und 2 zeigen eine Lageranordnung 1 für die radiale und axiale Lagerung einer Welle 2 in einem Gehäuse 3 bzw. in einem Gehäuse 4. Die Lageranordnung 1 weist ein als Radialstütze 5 ausgebildetes Lager 6 in Form eines Rollenlagers sowie ein als Axialstütze 7 wirkendes Lager 8 in Form eines Vierpunktlagers auf. Die Lageranordnung 1 stützt nicht dargestellte Rotoren eines Schraubenverdichters.
Ein äußerer Lagerring 9 der Radialstütze 5 liegt axial einem äußeren Lagerring 10 der Axialstütze 7 gegenüber. Der Lagerring 9 ist in die als Lagersitz ausgebildete Bohrung 11 eingepresst und somit relativ zu dem Gehäuse 3 bzw. 4 verdrehgesichert. Der Lagerring 10 ist von dem Gehäuse 3 durch einen Luftspalt 12 getrennt und somit berührungslos zu dem Lagersitz angeordnet.
Die Lagerringe 9 und 10 sind mittels eines separaten Verbindungselementes 13 in Form einer Scheibenfeder 14 in Drehrichtung um die Rotationsachse (19) miteinander gekoppelt. Die Scheibenfeder 14 ist in der Darstellung nach Figur 1 und Figur 2 halbmondförmig gestaltet und weist wie aus Figur 3 hervorgeht, einen rechteckigen Querschnitt auf. An dem ersten und dem zweiten Lagerring ist jeweils eine Haltenut 15 ausgebildet, die sich radial von außen und axial von einer der Stirnseiten des jeweiligen Lagerringes 9, 10 in den Lagerring 9, 10 erstreckt. Wie aus Figur 3 hervorgeht, sind die Seitenwände 17 der Haltenut 15 quer zur Axialrichtung parallel zueinander ausgerichtet und die axial zueinander weisenden Seitenwände 18 der Haltenuten 15 mit einem Winkel • von 40° bis 45° zueinander von der Rotationsachse 19 senkrecht durchstoßenen Radialebene E geneigt.
Die Bohrung 11 nach Figur 1 weist zwei Abschnitte 11 a und 11 b auf. Der Abschnitt 11 a ist an einem Gehäuseteil 3a ausgebildet. Die Axialstütze 7 ist radial in dem Abschnitt 11 b durch den Luftspalt 12 von einem Gehäuseteil 3b ge- trennt. Die Gehäuseteile 3a und 3b sind axial aneinander fest. Die Außendurchmesser DA der Radialstütze 5 und der Axialstütze 7 sind zumindest annähernd gleich groß. Der Innendurchmesser dι des Abschnittes 11a ist kleiner als der Innendurchmesser Dj des Abschnittes 11 b.
Figur 2 zeigt die Lageranordnung 1 , bei der die Bohrung 11 sowohl über der Radialstütze 5 als auch über der Axialstütze 7 einen gleichen Innendurchmesser Di aufweist. Der Außendurchmesser DA des Lagers 6 entspricht dem Innendurchmesser dι der Bohrung 11. Der Außendurchmesser dA des Lagers 8 ist kleiner als der Außendurchmesser DA des Lagers 6.
Die Lager 6 und 8 sind Wälzlager. Das Lager 6 besteht aus dem Lagerring 9, Rollen 20, einem Käfig 21 sowie einem Innenring 22. Alternativ ist das Lager 6 ohne Innenring ausgeführt, so dass die Rollen 20 auf der Welle 2 ablaufen. Das Lager 8 besteht aus dem Lagerring 10, Kugeln 23, einem Käfig 24 und aus zwei Innenringen 16 und 25. Die Welle 2 ist mittels der Lageranordnung 1 drehbar zu dem Gehäuse 3, 4 gelagert. Alternativ ist das Gehäuse 3, 4 mittels der Lageranordnung drehbar zur Welle 2 gelagert.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Axialstütze 7 in Form eines Schräg- kugellagers. Der äußere Lagerring 26 ist mit einer Haltenut 27 versehen, in die ein nur angedeutet dargestellter Flachkeil 28 eingreift. Die Haltenut 27 weist eine senkrecht zur Rotationsachse 19 ausgerichtete und in axiale Richtung gewandte Seitenwand 29 und zwei sich einander quer zur Axialrichtung gege- nüberliegende sowie parallel zueinander ausgerichtete Seitenwände 30 auf. Über den Flachkeil 28 ist eine formschlüssige Verdrehsicherung mit einer nicht dargestellten Radialstütze herstellbar.
Der Lagerring 31 einer als Schrägkugellager ausgebildeten Axialstütze 7 nach Figur 5 weist eine Axialbohrung 32 auf. In die Axialbohrung 32 greift ein nur angedeutet dargestellter Stift 33 ein, über den der Lagerring 31 formschlüssig mit einem nicht dargestellten Lagerring einer Radialstütze in Umfangsrichtung in Rotationsachse 19 verbunden ist.
Ein als Axialstütze 7 ausgelegtes Rillenkugellager 33 ist in Figur 6 dargestellt. Der innere Lagerring 34 des Rillenkugellagers ist mit einer Keilnut 35 versehen. Ein in die Keilnut 35 eingreifender Keil 36 greift formschlüssig in eine entsprechende Aussparung an einem Innenring einer nicht dargestellten Radialstütze ein, so dass die Stützen in diesem Fall über die Innenringe miteinander gekoppelt sind.
Bezugszeichen
Lageranordnung 17 Seitenwand Welle 18 Seitenwand Gehäuse 19 Rotationsachsea Gehäuseteil 20 Rolleb Gehäuseteil 21 Käfig Gehäuse 22 Innenring Radialstütze 23 Kugel Lager 24 Käfig Axialstütze 25 Innenring Lager 26 Lagerring Lagerring 27 Haltenut0 Lagerring 28 Flachkeil1 Bohrung 29 Seitenwand a Abschnitt 30 Seitenwand b Abschnitt 31 Lagerring2 Luftspalt 32 Axialbohrung3 Verbindungselement 33 Rillenkugellager4 Scheibenfeder 34 Lagerring5 Haltenut 35 Keilnut6 Innenring 36 Keil

Claims

Patentansprüche
1. Lageranordnung (1 ) mit wenigstens einem ersten Lager (6) als axial freie Radialstütze (5) und mit mindestens einem zweiten Lager (8) als radial freie Axialstütze (7), wobei die Lager (6, 8) eine gemeinsame Rotationsachse (19) aufweisen und wobei zumindest ein erster Lagerring (9) des ersten Lagers (6) und ein zweiter Lagerring (10) des zweiten Lagers (8) rotationsfest zu wenigstens einem Lagersitz sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (9) und der zweite Lagerring (10) axial einander gegenüberliegen und dabei der zweite Lagerring (10), berührungslos zu dem Lagersitz, formschlüssig-rotationsfest mit dem ersten Lagerring (9) gekoppelt ist.
2. Lagerranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (9) und der zweite Lagerring (10) mittels zumindest eines Verbindungselementes (13) formschlüssig gekoppelt sind und dabei das Verbindungselement (13) formschlüssig in wenigstens eine korrespondierende Aussparung (15) an einem der Lagerringe (9, 10) eingreift.
3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) zu dem ersten Lagerring (9) und zu dem zwei- ten Lagerring (10) separat ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement (13) zumindest axial in jeweils eine Aussparung (15) an dem ersten Lagerring (9) sowie an dem zweiten Lagerring (10) eingreift.
4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) eine Scheibenfeder (14) ist, wobei die Scheibenfeder (14) radial und axial in die Aussparungen (15) eingreift.
5. Lageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersitz ein Gehäuse (3, 4) ist wobei an dem Gehäuse (3, 4) der erste Lagerring (9) fest ist.
6. Lagerrandordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersitz eine Bohrung (11) in dem Gehäuses (3, 4) ist, wobei der erste Lagerring (9) in der Bohrung (11) zu dem Gehäuse (3, 4) rotationsfest aufgenommen ist.
7. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (9) sowie der zweite Lagerring (10) zumindest teilweise von dem Gehäuse (3, 4) umgriffen sind, wobei der erste Lagerring fest in einer Bohrung (11) sitzt und dass der zweite Lagerring (10) außen um- fangsseitig von einen radialen Luftspalt (12) zwischen dem Gehäuse (3, 4) und dem zweiten Lagerring (10) umgeben ist.
8. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (9) und der zweite Lagerring (10) zumindest teilweise a- xial in die Bohrung (11) eintauchen und dabei die Bohrung (11) zumin- dest um den ersten Lagerring (9) sowie um den zweiten Lagerring (10) durch einen durchgängig gleichen Innendurchmesser beschrieben ist.
9. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (9) und der zweite Lagerring (10) zumindest teilweise a- xial in die Bohrung (11) eintauchen und dabei die Bohrung (11) axial zumindest in einen ersten Abschnitt (11a) und einen zweiten Abschnitt (11b) aufgeteilt ist, wobei die Abschnitte (11a, 11 b) zueinander unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen und wobei der erste Abschnitt (11 a) zumindest teilweise um den ersten Lagerring (9) verläuft und dabei der zweite Lagerring (10) außerhalb des ersten Abschnittes (11 a) angeordnet ist sowie durch den Luftspalt (12) von dem zweiten Abschnitt (11 b) radial getrennt ist.
10. Lageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (6) und das zweite Lager (8) Wälzlager mit Wälzkörpern sind.
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