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Patent Searching and Data


Title:
ACTIVE BEARING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/194904
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an active bearing device (1), consisting of a bearing apparatus (2), which has at least one bearing ring (5, 6), wherein the bearing apparatus (2) and/or the bearing ring (5, 6) defines a bearing axis (L), and an actuating apparatus (3) for generating an actuating force (A) and a conversion apparatus (4) for converting the actuating force (A) into a positioning force (S) having effect on the bearing ring (5, 6) in an axial direction in relation to the bearing axis (L). According to the invention, the actuator apparatus (3) is designed as an EAP actuator apparatus having electro-active polymers.

Inventors:
DAUT, Klaus (Leonhard-Ritter-Straße 4, Herzogenaurach, 91074, DE)
ROSS, Christoph (Rabensteinweg 4, Stegaurach, 96135, DE)
HÖRNING, Philipp (Hubertusstr. 4a, Bamberg, 96050, DE)
Application Number:
DE2014/200212
Publication Date:
December 11, 2014
Filing Date:
May 13, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16C41/00; F16C25/08
Domestic Patent References:
WO2006099821A12006-09-28
WO2012097962A22012-07-26
Foreign References:
DE102010035264A12012-03-01
EP0750124A21996-12-27
US20060023985A12006-02-02
DE102010035265A12012-03-01
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Claims:
Patentansprüche

1 . Aktive Lagervorrichtung (1 ), bestehend aus einer Lagereinrichtung (2), die mindestens einen Lagerring (5, 6) aufweist, wobei die Lagereinrichtung (2) und/oder der Lagerring (5, 6) eine Lagerachse (L) definiert, sowie aus einer Aktoreinrichtung (3) zur Erzeugung einer Aktorkraft (A) und aus einer Umsetzungseinrichtung (4) zur Umsetzung der Aktorkraft (A) in eine in einer axialen Richtung in Bezug auf die Lagerachse (L) auf den Lagerring (5, 6) wirkende Stellkraft (S), dadurch gekennzeichnet, dass die Akto- reinrichtung (3) als eine EAP-Aktoreinrichtung mit elektroaktiven Polymeren ausgebildet ist.

2. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungseinrichtung (4) als eine Keilmechanik mit in radialer Richtung zu der Lagerachse (L) durch die EAP-Aktoreinrichtung (3) bewegbaren Stellelementen (13) ausgebildet ist, wobei die Stellelemente (13) in axialer Richtung wirkende Stellflächen (14 a, b) aufweisen, so dass die radiale Aktorkraft (A) in die axiale Stellkraft (S) umgesetzt wird. 3. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EAP-Aktoreinrichtung (3) als ein durchgängiger Ring oder als eine Mehrzahl von Stapelaktuatoren ausgebildet ist. 4. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungseinrichtung (4) mindestens einen Spannring (9,10) aufweist, wobei auf dem Spannring (15 a,b) Gegenstellflächen (15a, b) zu den Stellflächen (14 a,b) angeordnet sind. 5. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (13) als Keilsegmente und/oder die Gegenstellflächen (15 a, b) als Keilflächen ausgebildet ist bzw. sind. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spannring (9,10) einen Endanschlag (16) für die Stellelemente (13) bei deaktivierter EAP-Aktorein- richtung aufweist.

Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Federeinrichtung (17) zur Vorspannung der Stellelemente (13), wobei die Vorspannkraft gegen die Richtung der Aktorkraft (A) gerichtet ist.

Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (5, 5) als ein Außenring (5) oder als ein Innenring (6) ausgebildet ist.

Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EAP-Aktoreinrichtung (3) radial innenseitig zu den Stellelementen (13) angeordnet sind und nach radial außenseitig wirken oder dass die EAP-Aktoreinrichtung (3) radial außenseitig zu den Stellelementen (13) angeordnet sind und nach radial innenseitig wirken.

10. Aktive Lagervorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (2) als ein Spindellager ausgebildet ist.

Description:
Bezeichnung der Erfindung

Aktive Lagervorrichtung Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine aktive Lagervorrichtung nach den oberbegriffsbil- denden Merkmalen des Patentanspruchsl , und sie ist insbesondere vorteilhaft an Spindellagern von Werkzeugmaschinen anwendbar.

Hintergrund der Erfindung In vielen Anwendungsfällen werden Lagersysteme in Konstruktionen eingebaut, wobei bereits während des Einbaus die exakte Endposition und gegebenenfalls eine notwendige Vorspannung des Lagersystems eingestellt wird. Es ist auch bekannt, Lagersysteme mit Hilfe einer Spannmutter nach dem Einbau hinsichtlich der Vorspannung mechanisch nachzustellen, um das Lagersystem bestmöglich auf die Anwendung abzustimmen.

Eine bereits bekannte Weiterbildung sieht vor, dass die Vorspannung von Lagersystemen nicht statisch eingestellt wird, sondern die Vorspannung über eine Aktorvorrichtung z.B. im Betrieb des Lagersystems einstellbar ist.

In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift WO2012/097962 A2, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ein hydraulisch vorspannbares Wälzlager, wobei das Wälzlager durch eine hydraulisch wirkende Flüssigkeiten innerhalb eines elastomeren Druckrings variabel auch während des Betriebs vorgespannt werden kann. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Lagervorrichtung schlagen, die eine einfache Integration in eine Konstruktion ermöglicht.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine aktive Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin- dung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Im Rahmen der Erfindung wird eine aktive Lagervorrichtung vorgeschlagen, welche es ermöglicht, im Betrieb die Lagervorspannung aktiv, insbesondere unter Nutzung von Fremdenergie, zu ändern.

Die aktive Lagervorrichtung umfasst eine Lagereinrichtung, welche besonders bevorzugt als ein Wälzlager ausgebildet ist. Insbesondere ist die Lagereinrichtung als Radialwälzlager realisiert. Die Lagereinrichtung umfasst mindestens einen Lagerring, wobei der Lagerring vorzugsweise eine oder mindestens eine Wälzbahn für die Wälzkörper des Wälzlagers bereitstellt. In der allgemeinsten Ausbildung der Erfindung kann die Lagereinrichtung z.B. als ein Rollenlager oder als ein Kugellager realisiert sein. Die Lagereinrichtung und/oder der Lagerring definiert durch deren Drehung im Betrieb eine Lagerachse.

Ferner umfasst die aktive Lagervorrichtung eine Aktoreinrichtung zur Erzeugung einer Aktorkraft. Besonders bevorzugt wird durch die Aktoreinrichtung ein Aktorhub in Richtung der Aktorkraft erzeugt. Ergänzend weist die aktive Lagervorrichtung eine Umsetzungseinrichtung zur Umsetzung der Aktorkraft auf, wobei die Aktorkraft in eine Stellkraft umgesetzt, insbesondere übertragen, übersetzt, untersetzt oder gewandelt, wird, welche in einer axialen Richtung in Bezug auf die Lagerachse unmittelbar oder mittelbar auf den Lagerring wirkt. Somit wird durch das Zusammenspiel von Aktoreinrichtung und Umsetzungseinrichtung der Lagerring in axialer Richtung in Bezug auf die Lagerachse mit der Stellkraft beaufschlagt, insbesondere um die Vorspannung, insbesondere Vorspannkraft der Lagereinrichtung einzustellen oder zu beeinflussen.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinrichtung als eine EAP-Aktoreinrichtung mit elektroaktiven Polymeren ausgebildet ist. Insbesondere kann die EAP-Aktoreinrichtung einstückig ausgebildet sein oder meh- rere Abschnitte umfassen. Elektroaktive Polymere (EAP) sind Polymere, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern. Insbesondere sind die EAPs elektronisch oder ionisch ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die elektroaktiven Polymere in einem festen, insbesondere nicht flüssigen und nicht gasförmigen, Aggregatszustand.

Der Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die EAP-Aktoreinrichtung durch elektrische Spannung betätigt werden kann, sodass auf komplexe und damit aufwändige mechanische oder hydraulische Systeme verzichtet werden kann. Statt einer Zuführung für mechanische oder hydraulische Energie ist eine elektrische Zuleitung zur Versorgung der EAP-Aktoreinrichtung ausreichend. Die EAP-Aktoreinrichtung beziehungsweise die elektroaktiven Polymere zeichnen sich zudem durch eine große Volumenänderungsfähigkeit aus, sodass eine robuste Umsetzung der Aktorkraft mit einer einfachen Mechanik gewährleistet sein kann.

Optional ergänzend kann die EAP-Aktoreinrichtung als Drucksensor zur Messung der anliegenden Kräfte eingesetzt werden, um die Lagervorspannung zu messen. Auf diese Weise kann ein Kontrollkreis, insbesondere ein Steuerkreis oder Regelkreis, zur Kontrolle der Lagervorspannung aufgebaut werden. Dies führt zu einer bauraumsparenden, leicht integrierbaren, "intelligenten" Komponente.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Aktorkraft in Bezug auf die Lagerachse radial ausgerichtet, wobei die Umsetzungseinrichtung derart ausgebildet ist, die radiale Aktorkraft in die axiale Stellkraft zu übertragen. Es erfolgt somit eine Umlenkung von der radial ausgerichteten Aktorkraft in die axial ausgerichtete Stellkraft. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, in axia- ler Richtung Bauraum einzusparen und stattdessen sich die EAP-Aktoreinrich- tung in radialer Richtung erstrecken zu lassen.

In dieser Ausgestaltung ist es besonders bevorzugt, dass die EAP- Aktoreinrich-tung als ein durchgängiger Ring oder als eine Mehrzahl von Sta- pelaktoren ausgebildet ist. In der Ausbildung als durchgängiger Ring ist die EAP-Aktoreinrich-tung besonders einfach zu montieren und stellt nur ein einzelnes Bauteil dar. Sollten jedoch höhere Aktorkräfte notwendig sein, kann auch eine Mehrzahl von Stapelaktoren eingesetzt werden, welche bevorzugt radial ausgerichtet sind.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Umsetzungseinrichtung als eine Keilmechanik ausgebildet. Die Keilmechanik umfasst in radialer Richtung zu der Lagerachse bewegbare Stellelemente, wobei die Stellelemente durch die EAP-Aktoreinrichtung bewegt werden. Die Stellelemente weisen in axialer Richtung wirkende Stellflächen auf, sodass die radiale Aktorkraft in die axiale Stellkraft übertragen wird.

Besonders bevorzugt umfasst die Umsetzungseinrichtung mindestens einen Spannring, wobei auf dem Spannring Gegenstellflächen zu den Stellflächen angeordnet sind. Die Gegenstellflächen können auch eine gemeinsame Gesamtfläche bilden. Durch die Bewegung der Stellelemente in radialer Richtung verschieben sich die Stellflächen relativ zu den Gegenstellflächen, wobei durch eine winklige Anstellung der Gegenstellflächen und/oder der Stellflächen in Bezug auf eine senkrecht zu der Lagerachse angeordnete Radialebene eine Umsetzung der radialen Aktorkraft in die axiale Stellkraft erfolgt.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung sind die Stellelemente jeweils als ein Keilsegment ausgebildet, wobei das Keilsegment einen Keilwinkel größer Null in Bezug auf eine Radialebene, welche senkrecht zu der Lagerachse angeordnet ist, einnimmt. Alternativ oder ergänzend kann die Gegenstellfläche als eine Keilfläche ausgebildet sein, wobei diese einen Keilwinkel größer Null relativ zu einer Radialebene senkrecht zu der Lagerachse einnimmt.

Es ist denkbar, dass das Stellelement beispielsweise als eine Kugel ausgebildet ist, welche entlang der Keilfläche in radialer Richtung verschoben wird. Besonders bevorzugt ist jedoch, dass ein oder mehrere Keilsegmente als Stellelemente auf der beziehungsweise den Keilflächen als Gegenstellflächen in radialer Richtung bewegt werden, wobei der Keilwinkel der Keilsegmente und der Keilfläche gleich ausgebildet ist, sodass sich eine flächige Kontaktierung zwischen den Keilsegmenten und den Keilflächen ergibt. Diese Ausgestaltung ist besonders verschleißsicher und robust, da stets Flächen gegeneinander arbeiten. Optional können die Keilwinkel um einen Differenzbetrag von größer als 0,2° und kleiner als 5° eingebracht werden, um Kohäsion oder Adhäsion zwischen den Keilsegmenten und den Gegenstellflächen zu verringern. Alternativ oder ergänzend können Oberflächenungänzen, z.B. Sicken oder Erhöhungen in die Stellflächen und/oder Gegenstellflächen eingebracht werden. Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Umsetzungseinrichtung zwei Spannringe auf, wobei jeder der Spannringe eine Keilfläche trägt und wobei die Keilsegmente beidseitig keilförmig oder insgesamt trapezförmig in Bezug auf eine senkrecht zu der Lagerachse angeordnete Radialfläche ausgebildet sind. In dieser Ausgestaltung ist das Keilsegment beidseitig wirkend rea- lisiert, sodass durch ein radiales Bewegen des Stellelements ein höherer axialer Hub erreicht werden kann.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der mindestens eine Spannring oder einer der beiden Spannringe, vorzugsweise jedoch beide Spannringe, einen Endanschlag für die Stellelemente bei deaktivierter EAP- Aktoreinrichtung auf. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei einem Ausfallen der Spannungsversorgung für die EAP-Aktoreinrichtung die aktive Lagervorrichtung in eine definierte Betriebsstellung geht, sodass zum Beispiel ein Notbetrieb der aktiven Lagervorrichtung trotz einem Ausfall der Spannungsversorgung möglich ist.

Die EAP-Aktoreinrichtung ist so ausgebildet, dass diese Druckkräfte aufbauen, jedoch keine Zugkräfte realisieren kann. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die aktive Lagervorrichtung eine Federeinrichtung zur Vorspannung der Stellelemente aufweist, wobei die Vorspannkraft gegen die Richtung der Aktorkraft gerichtet ist. Durch diese Vorspannung ist sichergestellt, dass die Stellelemente bei einer Deaktivierung der EAP-Aktoreinrichtung dem Aktorhub der EAP-Aktoreinrichtung nachgeführt werden und nicht Undefiniert in einer Zwi- schenstellung verbleiben.

Alternativ zu der Federeinrichtung kann auch eine weitere EAP-Aktoreinrichtung vorgesehen sein, deren Druckkraftrichtung gegen die Richtung der Aktorkraft der EAP-Aktoreinrichtung gerichtet ist. In dieser Ausgestaltung kann das Stellelement in beide radiale Richtungen aktive verschoben und somit eine axiale Stellkraft in beide axialen Richtungen aufgebaut werden.

Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, dass der Lagerring als Außenring oder als Innenring ausgebildet ist. In diesen Ausgestaltungen ist es somit um- setzbar, die Vorspannung auf den Außenring oder auf den Innenring zu bringen.

Ferner ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die EAP-Aktoreinrichtung radial innenseitig zu den Stellelementen oder radial außenseitig zu den Stell- elementen angeordnet ist. Für den Fall, dass die EAP-Aktoreinrichtung radial innenseitig angeordnet ist, werden die Stellelemente aktiv radial nach außen bewegt, für den Fall, dass die EAP-Aktoreinrichtung radial außenseitig angeordnet ist, werden die Stellelemente aktiv nach radial innen bewegt. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Umsetzungseinrichtung relativ zu der Lagereinrichtung so anzuordnen, dass bei einer Erhöhung der Aktorkraft die Vorspannkraft in der Lagereinrichtung erhöht oder erniedrigt wird. Durch diese Alternativen sind mehrere Varianten I - VIII der aktiven Lagervorrichtung umsetzbar, wie sich aus der nachfolgenden Tabelle ergibt:

1 bedeutet Bedingung erfüllt, 0 bedeutet Bedingung nicht erfüllt.

Betrachtet man als bevorzugte Ausführungsform ein Schrägkugellager, insbesondere ein einreihiges Schrägkugellager, im Speziellen ein Spindellager, so können insbesondere die folgenden Varianten umgesetzt werden:

Varianten mit Übertragung der Stellkraft auf den Außenring:

Nachdem durch die aktive Lagervorrichtung nur Druckkräfte erzeugt und übertragen werden können, ist es zum einen möglich, die Umsetzungseinrichtung so anzuordnen, dass durch eine Aktivierung der EAP-Aktoreinrichtung die Vorspannung erhöht wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Umsetzungseinrichtung oder die aktive Lagervorrichtung gesamt mit einer minimalen Vorspannung eingebaut werden kann, welche gesteuert über die EAP-Aktoreinrichtung auf den gewünschten Stellwert erhöht werden kann. Für den Fall, dass die EAP-Aktoreinrichtung deakitiviert wird oder ausfällt, verbleibt stets die minimale Vorspannung. Alternativ hierzu kann die Umsetzungseinrichtung so angeordnet werden, dass durch Aktivierung der EAP-Aktoreinrichtung die Vorspannung erniedrigt wird. In dieser Ausgestaltung wird die Umsetzungseinrichtung oder die aktive Lagervorrichtung im Gesamten so eingebaut, dass bei deaktivierter EAP-Aktoreinrichtung eine Maximalvorspannung eingestellt ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass als Notlaufeigenschaft die maximale Vorspannung gewählt ist. Bei beiden möglichen Varianten ist es denkbar, dass die EAP-Aktoreinrichtung radial außenseitig oder radial innenseitig zu den Stellelementen angeordnet ist.

Varianten mit Übertragung der Stellkraft auf den Innenring:

Die gleichen Varianten sind mit entsprechender Wirkung auch möglich, wenn die Umsetzungseinrichtung die Stellkraft auf den Innenring überträgt.

Für den Einbau der aktiven Lagervorrichtung ist es möglich - insbesondere wenn die aktive Lagervorrichtung so gestaltet ist, dass bei deaktivierter EAP- Aktoreinrichtung die Maximalvorspannung herrscht -, die EAP-Aktorvorrichtung beim Einbau zu aktivieren, so dass die Einbauvorspannung minimal ist.

Neben der Anwendung einer aktiven Lagervorrichtung mit einstellbarer Vor- Spannung ist auch eine Anwendung möglich, bei der die Vorspannung so stark variiert wird, dass die aktive Lagervorrichtung als eine Lagerbremse wirkt. In dieser Ausgestaltung wird die Vorspannung so lange erhöht, bis die Lagereinrichtung„klemmt". Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

Figuren 1 a, b einen schematischen Längsschnitt einer Umsetzungseinrichtung mit einer Aktoreinrichtung für eine aktive Lagervorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 einen schematischen Querschnitt entlang einer Schnittlinie zu der Umsetzungseinrichtung in den Figuren 1 a, b;

Figuren 3a-3g verschiedene Varianten der Umsetzungseinrichtung mit der Aktoreinrichtung der Figuren 1 a, b;

Figuren 4a-4c verschiedene Variationen der aktiven Lagervorrichtung in der

Figur 1 a, b.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren 1 a, b zeigen zwei Zustände einer aktiven Lagervorrichtung 1 in einer Längsschnittdarstellung entlang einer Lagerachse L als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Lagervorrichtung 1 umfasst eine Lagereinrichtung 2, eine Aktoreinrichtung 3 sowie eine Umsetzungseinrichtung 4. Die Lagereinrichtung 2 ist als ein Radiallager ausgebildet, dessen Drehachse mit der Lagerachse L übereinstimmt, beziehungsweise diese definiert. Die Lagereinrichtung 2 ist als ein Schrägku- gellager realisiert und umfasst einen Außenring 5 sowie einen Innenring 6, zwischen denen Kugeln als Wälzkörper 7 einreihig angeordnet sind. In der Ausbildung als Schrägkugellager erstreckt sich der Druckwinkel D der Lagereinrichtung 2 gewinkelt zu der Lagerachse L. Derartige Lagereinrichtungen 2 werden oftmals oder sogar regelmäßig mit einer definierten Vorspannung in axialer Richtung in Bezug auf die Lagerachse L in eine Umgebungskonstruktion eingebaut. Die Vorspannung wird erreicht, indem eine in axiale Richtung wirkende Stellkraft den Innenring 6 oder den Außenring 5 relativ zu dem anderen Lagerring 5, 6 belastet.

Die aktive Lagervorrichtung 1 ermöglicht es, die Vorspannung gesteuert oder kontrolliert über die Aktoreinrichtung 3 einzustellen, wie nachfolgend erläutert wird: Die Aktoreinrichtung 3 ist als eine EAP-Aktoreinrichtung ausgebildet und ist aus elektroaktiven Polymeren aufgebaut, welche über eine elektrische Leitung 8 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Wie sich insbesondere aus der Figur 2 ergibt, die einen Querschnitt senkrecht zu der Lagerachse L durch die Aktoreinrichtung 3 zeigt, ist die Aktoreinrichtung 3 als ein durchgängiger Aktorring ausgebildet. Durch die Beaufschlagung einer elektrischen Spannung ändert die Aktoreinrichtung 3 ihr Volumen. Wie dargestellt ist die Aktoreinrichtung 3 aus konzentrisch und koaxial zueinander angeordneten Schichten von elektroaktiven Polymeren aufgebaut, sodass die Volumenänderung sich stark durch eine Erzeugung eines radialen Hubs und damit einer Erzeugung einer radial gerichteten Aktorkraft zeigt.

Die Aktoreinrichtung 3 ist in der Umsetzungseinrichtung 4 angeordnet, welche einen ersten und einen zweiten Spannring 9, 10 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Spannring 9 auf der Seite der Lagereinrichtung 2 und unmittelbar mit dem Außenring 5 kontaktierend und der zweite Lagerring 10 auf der anderen Seite des Aktors angeordnet. Die Spannringe 9, 10 können beispielsweise als Umformringe ausgebildet sein. Gemeinsam bilden diese eine ringförmige Aufnahme 1 1 , in der die Aktoreinrichtung 3 eingelegt und seitlich geführt ist. Die Spannringe 9, 10 sind unabhängig voneinander ausgebildet. Optional können zwischen den Spannringen 9 und 10 sowohl an der radialen Außenseite als auch an der radialen Innenseite Dichtungen, wie zum Beispiel Dichtungsbälge 12, angeordnet sein. Die elektrische Zuleitung 8 wird von der Aktoreinrichtung 3 zwischen den Spannringen 9, 10 durchgeführt.

Die Umsetzungseinrichtung 4 umfasst Stellelemente 13, welche als Keilsegmente ausgebildet sind. Jedes der Keilsegmente 13 erstreckt sich in Umfangs- richtung um die Lagerachse L - wie aus der Figur 2 ersichtlich ist - über einen Winkelumfang von ca. 30 Grad, wobei zwischen den Keilsegmenten 13 ein ausreichender Abstand festgelegt ist. In der in den Figuren 1 a, b gezeigten Längs-schnittdarstellung ist zu erkennen, dass die Keilsegmente Stellflächen 14a, b aufweisen, die die Keilflächen der Stellelemente 13 bilden. Die Stellflächen 14a, b sind jeweils um einen Keilwinkel α gegenüber einer zu der Lager- achse L senkrechten Radialebene geneigt. Die Stellflächen 14a, b sind bei dem in der Figur 1 a, b gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung zu der Lagerachse, also radial nach innen, konvergierend zueinander angeordnet. In der gezeigten Längsschnittdarstellung sind die Stellelemente 13 trapezförmig aus- gebildet.

Die Spannringe 9, 10 weisen dagegen Gegenstellflächen 15a, b auf, welche ebenfalls als Keilflächen ausgebildet sind. Insbesondere sind die Gegenstell- flächen 15a, b parallel und flächig kontaktierend zu den Stellflächen 14a, b ausgebildet. Auch die Gegenstellflächen 15a, b sind als Keilflächen mit dem Winkel α gegenüber der Radialebene senkrecht zu der Lagerachse L geneigt.

Im Betrieb der aktiven Lageranordnung wird durch die Aktoreinrichtung 1 1 eine radial wirkende Aktorkraft A erzeugt, welche die Stellelemente 13 in radialer Richtung bewegt. Durch die durch die Stellelemente 13 und die Gegenstellflächen 15a, b gebildete Keilmechanik wird die radial wirkende Aktorkraft A in eine axial wirkende Stellkraft S übersetzt. Bei der aktiven Lagervorrichtung ist der zweite Spannring 10 stationär oder ortsfest in der Umgebungskonstruktion, so dass die Stellkraft S auf den Außenring 5 der Lagereinrichtung 2 wirkt und die Vorspannung in der Lagereinrichtung 2 in diesem Ausführungsbeispiel verringert.

In den Spannringen 9, 10 ist ein Absatz 16 eingebracht, welcher einen Endan- schlag für die Stellelemente 13 bildet. Durch den Absatz 16 als Endanschlag ist sichergestellt, dass auch bei einem Ausfall der Spannungsversorgung bei der Aktoreinrichtung 3 die Stellelemente 13 nach radial außen nur bis zum Endanschlag zurückgefahren werden können, sodass sichergestellt ist, dass eine Maximalvorspannung in der Lagereinrichtung 2 nicht überschritten wird. In der Figur 1 b ist die aktive Lagervorrichtung 1 nochmals dargestellt, wobei durch die Aktorvorrichtung 3 die Stellelemente 13 in radialer Richtung bewegt worden sind und durch die Keilmechanik der Spannring 9 in axialer Richtung verschoben wurde, so dass die Lagervorspannung in der Lagereinrichtung 2 erniedrigt ist.

Die Figuren 3a - g zeigen unterschiedliche Varianten für die Einbaulage der Aktoreinrichtung 3 sowie der Ausführung der Umsetzungseinrichtung 4. So ist in Figur 3a gezeigt, dass die Aktoreinrichtung 3 relativ zu dem Stellelement 13 radial innenseitig angeordnet ist, sodass bei einer Aktivierung der Aktoreinrichtung 3 das Stellelement 13 nach radial außen bewegt wird. Durch eine Anpassung der Keilwinkel a, welche nun nach radial außen konvergierend ausgebildet sind, wird durch die Aktorkraft A wieder eine axial wirkende Stellkraft S er- zeugt.

In der Figur 3b entspricht die Einbaulage der Aktoreinrichtung 3 und die Ausbildung der Umsetzungseinrichtung 4 wieder dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 a, b, wobei ergänzend eine Federeinrichtung 17 vorgesehen ist, wel- che eine Federkraft oder Rückstell kraft gegen das Stellelement 13 aufbringt. Insbesondere ist die Federkraft F der Federeinrichtung 17 in Gegenrichtung zu der Aktorkraft A ausgerichtet. Nachdem die Aktoreinrichtung 3 nur Druckkräfte aufbringen kann, jedoch keine Zugkräfte erzeugen kann, wird durch die Federeinrichtung 17 sichergestellt, dass die Stellelemente 13 bei einer Deaktivierung der Aktoreinrichtung 3 in die Ausgangslage zurückgeführt werden.

Die Figur 3c zeigt die Ausbildung in der Figur 3a ebenfalls mit einer Federeinrichtung 17, wobei die Federeinrichtung radial außenseitig zu den Stellelementen 13 angeordnet ist.

In der Figur 3d, die der Figur 3b entspricht, ist statt der Federeinrichtung 17 eine zweite EAP-Aktoreinrichtung 18 vorgesehen, sodass die Stellelemente 13 aktiv sowohl nach radial außen als auch nach radial innen gefahren werden können.

In der Figur 3e ist eine weitere Variante gezeigt, die der Variante in der Figur 3c entspricht, wobei ebenfalls die Federeinrichtung 17 durch eine zweite EAP- Aktoreinrichtung 18 ersetzt wurde. Die Figur 3f zeigt eine Alternative, wobei gegenüber der Anordnung in der Figur 3b die Ausrichtung der Stellelemente 13 vertauscht wurde, so dass durch die Aktoreinrichtung 3 die Stellkraft S erniedrigt wird. Die Figur 3g zeigt eine Variante, wobei die Aktoreinrichtung 3 und die Federeinrichtung 17 die gleiche radiale Lage wie in der Figur 3c aufweisen, wobei jedoch die Stellelennente wie in der Figur 3f orientiert sind und eine Aktivierung der Aktoreinrichtung 3 zu einer Erniedrigung der Stellkraft S führt.

Die Umsetzungseinrichtung 4 kann - wie in der Figur 1 a gezeigt auf den Außenring 5 wirken und bei Expansion die Lagervorspannung erniedrigen. Alternativ kann die Umsetzungseinrichtung 4 gemäß Figur 4a auf der anderen axialen Seite des Außenrings 5 angeordnet sein und bei Expansion die Lagervor- Spannung vergrößern. Als weitere Alternativen kann die Umsetzungseinrichtung 4 auch auf den Innenring 6 wirken, so dass wahlweise - in Abhängigkeit der Angriffsseite - die Lagervorspannung gemäß Figur 4b erniedrigt oder gemäß Figur 4c erhöht wird. Statt der dargestellten Version der Umsetzungseinrichtung 4 gemäß der Figur 1 a kann jede der Alternativen in den Figuren 3a - 3g eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste

1 Lagervorrichtung

Lagereinrichtung

Aktoreinrichtung

Umsetzungseinrichtung

5 Außenring

6 Innenring

7 Wälzkörper

8 elektrische Leitung

9 erster Spannring

10 zweiter Spannring

1 1 ringförmige Aufnahme

12 Dichtungsbälge

13 Stellelemente (Keilsegmente)

14a, b Stellflächen

15a, b Gegenstellflächen

16 Absatz

17 Federeinrichtung

18 EAP-Aktoreinrichtung α Keilwinkel

A Aktorkraft

F Federkraft

L Lagerachse

S Stell kraft