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Patent Searching and Data


Title:
COMPENSATION OF REVOLVING SHAFT SKEW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/128691
Kind Code:
A3
Abstract:
The invention relates to a bearing arrangement for a shaft (6) that rotates about an axis of rotation (4). Said bearing arrangement comprises a bearing (8) having an outer bearing part (10) to be coupled to an end (12) of the shaft (6) and an outer bearing part (12) to be coupled to a fastening structure (14), and a retaining /swiveling element (48) that can be connected to the inner bearing part (10) or the outer bearing part (12). The retaining /swiveling element (48) is configured to secure the end (12) of the shaft (6) from displacement in a direction parallel to the axis of ration (4) and relative to the bearing (8) and to allow the end (12) of the shaft (6) to be swiveled relative to the axis of rotation (4). The invention also relates to an arrangement comprising a shaft (6) and said bearing arrangement and to an oscillator comprising said arrangement.

Inventors:
KLEIBL ALBRECHT (DE)
HEICHEL CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/003036
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
April 16, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ANLAGENTECH BAUMASCH IND (DE)
KLEIBL ALBRECHT (DE)
HEICHEL CHRISTIAN (DE)
International Classes:
F16C23/04; F16C27/06
Domestic Patent References:
WO2005075749A12005-08-18
Foreign References:
US1928114A1933-09-26
DE2243792A11973-04-05
GB1184644A1970-03-18
Attorney, Agent or Firm:
VON SAMSON-HIMMELSTJERNA, Friedrich, R. (Widenmayerstrasse 5, München, DE)
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Claims:

PATENTANSPRüCHE

1. Lageranordnung für eine um eine Rotationsachse (4) drehbare Welle (6) mit

- einem Lager (8), das einen inneren Lagerteil (10) zur Kopplung mit einem Ende (12) der Welle (6) und einen äußeren Lagerteil (12) zur Kopplung mit einer Befestigungsstruktur (14) umfasst; und

- einem mit dem inneren Lagerteil (10) oder dem äußeren Lagerteil (12) verbindbaren Halte/Schwenk-Element (48), wobei das Halte/Schwenk-Element (48) ausgeführt ist, um das Ende (12) der Welle (6) gegen Bewegung in Richtung parallel zur Rotationsachse (4) relativ zu dem Lager (8) zu sichern und um es zu ermöglichen, das Ende (12) der Welle (6) gegenüber der Rotationsachse (4) zu verschwenken.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der der innere Lagerteil (12) eine Aufnahme (46) zur teilweisen Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) darin aufweist.

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, bei der die Aufnahme (46) zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) eine

Ausnehmung in einem bezüglich der Rotationsachse (4) radial inneren Bereich des inneren Lagerteils (10) umfasst .

4. Lageranordnung nach Anspruch 3, bei der die Ausnehmung in einem Bereich des inneren Lagerteils (10) ausgebildet ist, der verglichen mit anderen Bereichen des inneren Lagerteils (10) in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (4) dicker ist.

5. Lageranordnung nach Anspruch 1, bei der der äußere Lagerteil (12) eine Aufnahme zur teilweisen Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) darin aufweist.

6. Lageranordnung nach Anspruch 5, bei der die Aufnahme zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) eine Ausnehmung in einem bezüglich der Rotationsachse (4) radial inneren Bereich des äußeren Lagerteils (12) umfasst.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, bei der die Ausnehmung in einem Bereich des äußeren Lagerteils (12) ausgebildet ist, der verglichen mit anderen Bereichen des äußeren Lagerteils (12) in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (4) dicker ist.

8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Aufnahme (46) zur Anordnung des Halte/Schwenk- Elements (48) eine Ausnehmung umfasst.

9. Lageranordnung nach Anspruch 8, bei der die Ausnehmung als Nut mit im Wesentlichen halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist.

10. Lageranordnung nach Anspruch 8, bei der die Ausnehmung wannen- oder topförmig oder artig ausgebildet ist.

11. Lageranordnung nach Anspruch 8, bei die Ausnehmungen durch eine oder mehrere Flächen begrenzt ist, die die Oberfläche einer Halbkugel, eines Kugelabschnitts, eines Kegels, eines Kegelstumpfs oder eines Quaders beschreiben.

12. Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der innere Lagerteil (10) zur Aufnahme eines einen Außendurchmesser aufweisenden Endbereichs der Welle (6) einen ringförmigen oder hohlzylindrischen Bereich mit einem Innendurchmesser umfasst, wobei der Innendurchmesser um ein vorbestimmtes Maß größer als der Außendurchmesser des Wellenendbereichs ist und das vorbestimmte Maß definiert, um wie viel die Welle (6) gegenüber der Rotationsachse (4) verschwenkt werden kann.

13. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Halte/Schwenk-Element (48) einen Bolzen oder einen Stift umfasst.

14. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Halte/Schwenk-Element eine Kugel, eine Halbkugel, einen Kegel, einen Kegelstumpf oder einen Körper, der aus einem quaderförmigen Teil und einem halbkugel-, kugelabschnitt-, kegel- oder kegelstumpfförmigen Teil umfasst.

15. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der das Halte/Schwenk-Element ein federelastisches Element oder ein elastisch komprimierbares Element umfasst.

16. Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der äußere Lagerteil (12) eine sich im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (4) erstreckende Lagerfläche (24) zur Wirkverbindung mit dem inneren Lagerteil (10) aufweist .

17. Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der äußere Lagerteil (12) eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (4) erstreckende Lagerfläche (32) zur Wirkverbindung mit dem inneren Lagerteil (10) aufweist .

18. Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der innere Lagerteil (12) eine sich im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (4) erstreckende Lagerfläche (28) zur Wirkverbindung mit dem äußeren Lagerteil (12) aufweist .

19. Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der innere Lagerteil (12) eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (4) erstreckende Lagerfläche (36) zur Wirkverbindung mit dem äußeren Lagerteil (12) aufweist.

20. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der der äußere Lagerteil (12) wenigstens eine Bohrung und/oder wenigstens einen Kanal (54) zur Schmiermittelzufuhr zur der wenigstens einen Lagerfläche (24, 28, 32, 36 und 40) umfasst.

21. Anordnung mit

- einer Welle (6) mit einem Ende (12); und

- einer Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16; - wobei das Ende (12) der Welle (6) und der innere Lagerteil (12) oder der äußere Lagerteil (12) verdrehsicher miteinander gekoppelt sind.

22. Anordnung nach Anspruch 21, bei der das Ende (12) der Welle (6) eine Aufnahme (50) zur teilweisen Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) darin aufweist.

23. Anordnung nach Anspruch 22, bei der die Aufnahme (50) der Welle (6) zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) eine Ausnehmung in einem bezüglich der Rotationsachse (4) radial inneren Bereich des Endes (12) der Welle (6) umfasst.

24. Anordnung nach Anspruch 22 oder 23, bei der die Aufnahme der Welle (6) zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements (48) eine Ausnehmung umfasst.

25. Anordnung nach Anspruch 23, bei der die Ausnehmung als Nut mit im Wesentlichen halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist.

26. Anordnung nach Anspruch 23, bei der die Ausnehmung wannen- oder topförmig oder artig ausgebildet ist.

27. Anordnung nach Anspruch 23, bei die Ausnehmungen durch eine oder mehrere Flächen begrenzt ist, die die

Oberfläche einer Halbkugel, eines Kugelabschnitts, eines

Kegels, eines Kegelstumpfs oder eines Quaders beschreiben.

28. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, bei der das

Ende (12) der Welle (6) einen Bereich mit einem ersten Durchmesser und einen Bereich mit einem zweiten Durchmesser aufweist, der kleiner als der erste Durchmesser ist, wobei der Bereich mit dem zweiten Durchmesser einen Wellenendbereich zur wenigstens teilweisen Aufnahme in dem Lager (8) definiert.

29. Anordnung nach Anspruch 28, bei der eine übergang zwischen dem Bereich mit dem ersten Durchmesser und dem

Bereich mit dem zweiten Durchmesser eine Anschlagsfläche (18, 20) umfasst.

30. Anordnung nach Anspruch 28 oder 29, bei der der übergang zwischen dem Bereich mit dem ersten Durchmesser und dem Bereich mit dem zweiten Durchmesser eine im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (4) verlaufende Fläche (18, 20) oder einen Wellenbereich mit kontinuierlicher Durchmesseränderung umfasst.

31. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, bei der das Ende (12) der Welle (6) wenigstens eine Bohrung /oder wenigstens einen Kanal zur Schmiermittelzufuhr aufweist.

32. Schwingungserreger mit der Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 31.

33. Schwingungserreger nach Anspruch 32 mit wenigstens einer mittels der Welle (6) drehbaren Unwuchtmasse.

Description:

AUSGLEICH UMLAUFENDER WELLENSCHRAGSTELLUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Lagerung von drehbaren Wellen und insbesondere Lageranordnungen, um bei sich drehenden Wellen auftretende umlaufende Wellenverformung oder Wellendurchbiegung auszugleichen.

Hintergrund der Erfindung

Bei drehbaren und insbesondere drehantreibbaren Wellen können im Betrieb (d.h. bei Drehung der Welle) Verformungen und insbesondere Wellendurchbiegung auftreten, wenn Kräfte nicht parallel (z.B. senkrecht oder unter einem Winkel) zur Wellenlängsachse wirken.

Man kann dabei folgende Fälle unterscheiden, nämlich solche, bei denen die Richtung von nicht parallel zur Wellenlängsachse wirkenden Kräften im Wesentlichen gleich bleibt, und solche, bei denen sich die Richtung von nicht parallel zur Wellenlängsachse wirkenden Kräften ändert und insbesondere umlaufende Radialkräfte auftreten.

Im ersten Fall ergibt sich eine im Wesentlichen ortsfeste Wellenverformung bzw. Wellendurchbiegung. Dies kann man als UmlaufVerformung oder Umlauf (durch) biegung bezeichnen.

Im zweiten Fall ergibt sich eine Wellenverformung bzw. Wellendurchbiegung, deren Ausprägung bzw. Richtung sich in Abhängigkeit der Richtungsänderung der zugrunde liegenden Kräfte ändert. Dies ist insbesondere bei umlaufenden Radialkräften der Fall. Dies kann man dann - in Anlehnung an die Bezeichnung "umlaufende Radialkräfte" als umlaufende Wellenverformung oder Wellendurchbiegung bezeichnen.

Beispiele für den ersten Fall sind Papiermaschinen und Seilwinden, wo sich die Richtung von nicht parallel zur Wellenlängsachse wirkenden Kräfte nicht ändert (z.B. Kräfte aufgrund von zusammenwirkenden an Wellen angeordneten Papierwalzen; Kräfte, die auf ein an einer Seilwinde angeordnetes Seil wirken) .

Beispiele für den zweiten Fall sind Schwingungserreger und Vibratoren, wo an Wellen Unwuchtmassen vorhanden sind, die mit der Welle gedreht werden und dabei bezüglich der Wellen- längsachse bzw. Drehachse umlaufende radial wirkende Kräfte erzeugen.

Um im ersten Fall eine Umlaufverformung oder Umlauf (durch) - biegung auszugleichen, ist es beispielsweise bekannt, den radial außen liegenden Teil eines Wellenlagers (z.B. Wälzlageraußenring) mit einem Gelenklager zu versehen, das eine gelenkige Verbindung z.B. mit einem Gehäuse bereitstellt. Derartige Ansätze sind jedoch nicht oder nur eingeschränkt geeignet, um im zweiten Fall (umlaufende Wellenverformung oder Wellendurchbiegung) für einen Ausgleich zu sorgen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Lösungen bereitzustellen, die bei drehbaren Wellen auftretende umlaufende Wellenverformungen oder Wellendurchbiegungen ausgleichen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Lageranordnung, eine die Lageranordnung und eine Welle umfassende Anordnung und einen Schwingungserreger gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung ist zur Lagerung einer um eine Rotationsachse drehbaren Welle vorgesehen und umfasst ein Lager, das einen inneren Lagerteil zur Kopplung mit einem Ende der Welle und einen äußeren Lagerteil zur Kopplung mit einer Befestigungsstruktur umfasst, und ein Halte/Schwenk- Element, das mit dem inneren Lagerteil oder dem äußeren Lagerteil verbindbar ist. Das Halte/Schwenk-Element ist ausgeführt, um das Ende der Welle gegen Bewegung in Richtung parallel zur Rotationsachse relativ zu dem Lager zu sichern und um es zu ermöglichen, das Ende der Welle gegenüber der Rotationsachse zu verschwenken.

Der Begriff "Kopplung" und damit vergleichbare Formulierungen, wie "gekoppelt", umfassen, dass zwei Bauteile unmittelbar, direkt miteinander verbunden sind, beispiels- weise mittels einer oder mehreren Schraub-, Klemm-, Kleb-,

Schweißverbindungen und/oder form- und/oder kraftschlüssigen Verbindungen. Der Begriff "Kopplung" und damit vergleichbare Formulierungen, wie "gekoppelt", umfassen aber auch, dass zwei Bauteile mittelbar miteinander verbunden sind, beispielsweise mit einem dazwischen angeordneten Verbindungselement und/oder -struktur.

Dem gegenüber soll mit dem Begriff "Verbindung" und mit damit vergleichbaren Formulierungen, wie "verbunden" angegeben werden, dass zwei Bauteile, z.B. wie oben beispielhaft ausgeführt, unmittelbar, direkt miteinander verbunden sind.

Die Bezeichnungen "innen" und "außen" für die Lagerteile sind gewählt, um anzugeben, dass ein innerer Lagerteil in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse von dieser radial geringer beabstandet ist als der entsprechende äußere Lagerteil.

Bei bevorzugten Ausführungsformen kann der innere Lagerteil eine Aufnahme zur wenigstens teilweisen Anordnung des Halte/Schwenk-Elements darin aufweisen.

Eine solche Aufnahme zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements kann eine Ausnehmung in einem bezüglich der Rotationsachse radial inneren Bereich des inneren Lagerteils umfassen.

Vorzugsweise ist dabei die Ausnehmung in einem Bereich des inneren Lagerteils ausgebildet, der verglichen mit anderen Bereichen des inneren Lagerteils in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse dicker ist, d.h. in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse eine größere Erstreckung aufweist.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der äußere Lagerteil eine Aufnahme zur wenigstens teilweisen Anordnung des Halte/Schwenk-Elements darin aufweisen.

Eine solche Aufnahme zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements kann eine Ausnehmung in einem bezüglich der Rotationsachse radial inneren Bereich des äußeren Lagerteils umfassen.

Vorzugsweise ist dabei die Ausnehmung in einem Bereich des äußeren Lagerteils ausgebildet, der verglichen mit anderen Bereichen des äußeren Lagerteils in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse dicker ist, d.h. in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse eine größere Erstreckung aufweist.

Die Aufnahme zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils kann eine Ausnehmung umfassen.

Die Aufnahme zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils kann eine Ausnehmung umfassen, die als Nut mit im Wesentlichen halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ausnehmung wannen- oder topförmig oder artig ausgebildet sein.

Ferner ist sind Ausnehmungen vorgesehen, die durch Flächen begrenzt sind, die die Oberfläche einer Halbkugel, eines

Kugelabschnitts, eines Kegels, eines Kegelstumpfs oder eines Quaders beschreiben.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der innere Lagerteil einen ringförmigen oder hohlzylindrischen Bereich mit einem Innendurchmesser umfassen, der zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines einen Außendurchmesser aufweisenden Endbereichs der Welle vorgesehen ist. Dabei kann der Innendurchmesser um ein vorbestimmtes Maß größer als der Außendurchmesser des Wellenendbereichs sein, wobei das vorbestimmte Maß dann definiert, um wie viel die Welle gegenüber der Rotationsachse verschwenkt werden kann.

Vorzugsweise umfasst das Halte/Schwenk-Element einen Bolzen oder einen Stift.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Halte/Schwenk-Element eine Kugel, eine Halbkugel, einen Kegel, einen Kegelstumpf oder einen Körper, der aus einem quaderförmigen Teil und einem halbkugel-, kugelabschnitt-, kegel- oder kegelstumpfförmigen Teil umfasst.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Halte/Schwenk-Element ein federelastisches Element oder ein elastisch komprimierbares Element. Bei solchen Ausführungsformen kann gegebenenfalls auf die oben genannte Ausnehmung verzichtet werden und das Halte/Schwenk-Element auf/an dem Außenumfang des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils angebracht werden. Ferner ist es bei solchen

Ausführungsformen vorgesehen, dass das Halte/Schwenk-Element kissenförmig ausgebildet und auf einen Bereich des Außenumfangs des inneren Lagerteils und/oder des äußeren

Lagerteils begrenzt ist oder ringförmig oder als Teil eines Rings ausgebildet ist und den Außenumfang des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils vollständig bzw. teilweise umgreift.

Der äußere Lagerteil kann eine sich im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse erstreckende Lagerfläche und/oder eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse erstreckende Lagerfläche jeweils zur Wirkverbindung mit dem inneren Lagerteil aufweisen.

Ferner kann der innere Lagerteil (auch) eine sich im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse erstreckende Lagerfläche und/oder eine sich im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse erstreckende Lagerfläche jeweils zur Wirkverbindung mit dem äußeren Lagerteil aufweisen.

Vorzugsweise ist im äußeren Lagerteil wenigstens eine Bohrung und/oder wenigstens ein Kanal zur Schmiermittelzufuhr zur der wenigstens einen Lagerfläche ausgebildet.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Anordnung bereit, die eine Welle mit einem Ende und einer erfindungs- gemäße Lageranordnung umfasst, wobei das Ende der Welle und der innere Lagerteil oder der äußere Lagerteil verdrehsicher miteinander gekoppelt sind.

Dabei kann das Ende der Welle eine Aufnahme aufweisen, um darin das Halte/Schwenk-Element wenigstens teilweise aufzunehmen.

Vorzugsweise umfasst die Aufnahme der Welle zur Anordnung des Halte/Schwenk-Elements eine Ausnehmung, die in einem bezüglich der Rotationsachse radial inneren Bereich des Endes der Welle vorgesehen ist.

Die Aufnahme der Welle zur Anordnung des Halte/Schwenk- Elements kann eine Ausnehmung umfassen.

Die Aufnahme der Welle zur Anordnung des Halte/Schwenk- Elements kann eine Ausnehmung umfassen, die als Nut mit im Wesentlichen halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt ausgebildet ist.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ausnehmung der Welle wannen- oder topförmig oder artig ausgebildet sein.

Ferner ist sind Ausnehmungen für die Welle vorgesehen, die durch Flächen begrenzt sind, die die Oberfläche einer Halbkugel, eines Kugelabschnitts, eines Kegels, eines Kegelstumpfs oder eines Quaders beschreiben.

Bei Ausführungsformen, bei denen das Halte/Schwenk-Element ein federelastisches Element oder ein elastisch komprimierbares Element umfasst, kann gegebenenfalls auf die Ausnehmung der Welle verzichtet werden.

Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Ende der Welle einen Bereich mit einem ersten Durchmesser und einen Bereich mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist. Dabei kann der Bereich mit dem zweiten Durchmesser einen Wellenendbereich zur wenigstens teilweisen Aufnahme in dem Lager definieren.

Eine übergang zwischen dem Bereich mit dem ersten Durchmesser und dem Bereich mit dem zweiten Durchmesser kann eine Anschlagsfläche umfassen, die beispielsweise bei einem Verschwenken der Welle gegenüber der Rotationsachse über ein zulässiges und/oder gewünschtes Maß hinaus ein weiteres Verschwenken z.B. durch Kontakt mit einer entsprechenden Fläche des inneren Lager oder der äußeren Lagerteils verhindert .

Der übergang zwischen dem Bereich mit dem ersten Durchmesser und dem Bereich mit dem zweiten Durchmesser kann eine im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Fläche

oder einen Wellenbereich mit kontinuierlicher Durchmesseränderung umfassen.

Vorzugsweise hat das Ende der Welle wenigstens eine Bohrung /oder wenigstens einen Kanal zur Schmiermittelzufuhr, über die Schmiermittel beispielsweise dem inneren Lagerteil und/oder dem äußeren Lagerteil zugeführt werden kann.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung einen Schwingungserreger bereit, der eine erfindungsgemäße Anordnung (d.h. eine Anordnung mit Welle und erfindungsgemäßer Lageranordnung) umfasst.

Bei dem Schwingungserreger kann wenigstens eine mittels der Welle drehbare Unwuchtmasse vorgesehen sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform von Fig. 1.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die beispielsweise bei einem Schwingungserreger oder Vibrator verwendet werden oder ein Bestandteil davon sein kann. Ein Bespiel für einen Schwingungserreger oder Vibrator ist z.B. in WO 2005/075749 Al beschrieben. Im Folgenden ist zur Veranschaulichung auf

eine Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Schwingungserreger Bezug genommen; wie bereits oben ausgeführt beschränken sich Anwendung der vorliegenden Erfindung aber nicht auf derartige Vorrichtungen, sondern sind überall dort vorgesehen, wo umlaufende Wellenverformungen und/oder Wellendurchbiegungen ausgeglichen werden sollen.

Schwingungserreger und Vibratoren erzeugen mittels einer oder mehreren an einer oder mehreren Wellen angeordneten Unwucht- massen Schwingungen und/oder Vibrationen, die beispielsweise auf Rammgut (z.B. Spundbohlen, Träger etc.) übertragen werden, das in Erdreich eingebracht werden soll.

Dabei treten durch Drehung der Unwuchtmasse (n) Kräfte und insbesondere Fliehkräfte auf, die auf die Lager der Welle (n) wirken. Ferner sind die Lager hohen Drehzahlen unterworfen.

Da die Drehzahleignung von Lagern und insbesondere Wälzlagern mit steigender Tragzahl abnimmt, sind die Belastungsgrenzen handiesüblicher Lager (z.B. Wälzlager) einschränkend. Die Verwendung von Gleitlagern, wie z.B. in WO 2005/075749 Al beschrieben, stellt gegenüber Wälzlagern eine Verbesserung dar.

Wie eingangs ausgeführt verformt (verbiegt) sich beim Betrieb die Welle eines Schwingungserregers aufgrund von durch die Drehung einer oder mehreren Unwuchtmassen entstehenden Kräfte. Die Verformung/Durchbiegung der Welle kann bewirken, dass sich die gelagerten Wellenenden in ihren Lagern verkanten und in den Lagern (z.B. Gleitlagern) Kantenpressung auftritt. Dies ist insbesondere bei zunehmender Drehzahl und/oder größerer Unwuchtmasse möglich, weil sich dann auch die Verformung bzw. Durchbiegung vergrößert. Die Gefahr einer Kantenpressung im Lager erhöht sich, wenn - wie allgemein üblich - zur Vermeidung von (hoher) Lagerreibleistung größere Lagerbreiten verwendet werden.

Ein Verkanten der Wellenenden in ihren Lagern könnte theoretisch begrenzt werden, indem das Lagerspiel vergrößert und/oder kleiner Lagerbreiten verwendet werden. Allerdings hat ein größeres Lagerspiel zur Folge, dass eine erhöhte Flächenpressung im Lager auftreten kann und zu einem Fressen des Lager führen kann. Eine schmales Lager ist mit einem größeren Durchmesser auszuführen, um maximal zulässige Flächenpressung im Lager nicht zu überschreiten, was u.a. auch zu einem größeren Lagerspiel mit den genannten Nachteilen führt. Derartige Ansätze sind daher unzureichend.

Erfindungsgemäß wird diese Problematik gelöst, indem bei drehbaren Wellen auftretende umlaufende Wellenverformungen und/oder Wellendurchbiegungen dadurch ausgeglichen werden, dass ein zu lagerndes Ende einer um eine Rotationsachse drehbaren Welle so mit einem Lager gekoppelt ist, dass einerseits gegen Verschiebung bzw. Verlagerung in Richtungen parallel zur Rotationsachse relativ zum Lager verhindert werden und andererseits das Wellenende gegenüber der Rotationsachse verschwenkbar ist

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerordnung 2 gezeigt, die zur Lagerung einer um eine Rotationsachse 4 drehbaren Welle 6 vorgesehen ist.

Die Lageranordnung 2 umfasst ein im Ganzen mit 8 bezeichnetes Lager, das einen inneren Lagerteil 10 und einen äußeren Lagerteil 12 aufweist.

Darstellungsgemäß ist der äußere Lagerteil 12 zur Verbindung mit einer Befestigungsstruktur 14 ausgelegt und ist der innere Lagerteil 10 zur Verbindung mit einem Ende 12 der Welle 6 ausgelegt. Als Befestigungsstruktur 14 kann beispielsweise ein Gehäuse für die Wellen-Lager-Anordnung oder ein Teil davon dienen.

Das Ende 12 der Welle 6 kann, wie in Fig. 1 veranschaulicht, im Bereich des inneren Lagerteils 10 einen gegenüber dem

gemäß Fig. 1 weiter links liegenden Wellenbereich verkleinerten Durchmesser aufweisen. Diese Querschnittsänderung kann, wie in Fig. 1 gezeigt, durch eine Fläche 16 senkrecht zur Rotationsachse 4 oder durch einen - hier nicht gezeigten - linear oder gekrümmt verlaufenden übergang erreicht werden. Der Fläche 16 oder ein anders gestalteter übergang kann einen Anschlag für den inneren Lagerteil 10 und insbesondere deren zur Welle 6 weisenden Stirnfläche 18 beispielsweise für Fälle bereitstellen, bei denen die Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 über ein zulässiges und/oder erwünschtes Maß hinaus verschwenkt. Ferner ermöglicht die Ausgestaltung mit verkleinertem Durchmesser wenigstens im Bereich des inneren Lagerteils 10 eine verkleinerte Bauform, wenigstens gegenüber Ausführungsformen ohne änderung des Wellendurchmessers. Ausführungen zu möglichen Gestaltungen des Endes 12 der Welle finden sich weiter unter im Zusammenhang mit vorgesehenen Ausführungsformen des inneren Lagerteils 10.

Am Außenumfang der Welle 6 kann ein sich radial nach außen streckender, ringförmiger Ansatz 20 ausgebildet sein. Die zum Lager 8 weisende Seite des Ansatzes 20 kann koplanar mit der Stirnfläche 18 sein und mit dieser eine einheitliche Anschlagsfläche bereitstellen. Durch die aufgrund des Ansatzes 20 in Richtung radial nach außen verlängerte Anschlagsfläche kann - im Vergleich zu einer "nur" durch die Stirnfläche 18 gebildeten Anschlagsfläche - für eine stärker Begrenzung des Bereichs sorgen, in dem die Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 zulässig und/oder erwünscht verschwenkbar ist.

Der äußere Lagerteil 12 ist darstellungsgemäß flanschartig ausgebildet und hat einen Befestigungsbereich 22, mit dem der äußere Lagerteil 12 an der Befestigungsstruktur 14 gesichert werden kann. Vorteilhafterweise ist der Befestigungsbereich 22 gestuft ausgeformt, um für eine verbesserte Sicherung an der Befestigungsstruktur 14 zu sorgen.

Ferner weist der innere Lagerteil 12 eine sich im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 4 erstreckende Lagerfläche 24 auf, die wenigstens teilweise mit einem reibungsreduzierenden Material oder Gleitlagermaterial 26 beschichtet und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut ist.

Die Lagerfläche 24 ist zur Wirkverbindung mit dem inneren Lagerteil 10 vorgesehen und insbesondere mit einer Lagerfläche 28 desselben. Auch die Lagerfläche 28 kann wenigstens teilweise mit einem reibungsreduzierenden Material oder Gleitlagermaterial 30 beschichtet und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut sein.

Des weiteren kann der äußere Lagerteil 12 eine ringförmige, sich radial nach innen erstreckende Lagerfläche 32 aufweisen, die ebenfalls zur Wirkverbindung mit dem inneren Lagerteil 18 vorgesehen ist. Ferner kann die Lagerfläche 32 eine Verlagerung des inneren Lagerteils 10 in Richtung parallel zur Rotationsachse 4 vermeiden. Die Lagerfläche 32 kann (auch) wenigstens teilweise ein reibungsreduzierendes Material oder Gleitlagermaterial 34 aufweisen und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut.

Die Außenumfangsflache des inneren Lagerteils 10 stellt wenigstens teilweise die Lagerfläche 28 zur Wirkverbindung mit der Lagerfläche 24 des äußeren Lagerteils 12 bereit. Die Lagerfläche 28 kann wenigstens teilweise mit einem reibungsreduzierenden Material oder Gleitlagermaterial 30 beschichtet und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut sein. An Bereichen, die der Lagerfläche 32 des äußeren Lagerteils 12 gegenüber liegen und/oder bei Verwendung mit dieser in Kontakt treten können, umfasst der innere Lagerteil 10 vorzugsweise auch eine Lagerfläche 36, die gegebenenfalls wenigstens teilweise mit reibungs- reduzierendem Material oder Gleitlagermaterial 38 versehen und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut ist.

Die Innenumfangsfläche 40 des inneren Lagerteils 10 kann wenigstens teilweise mit reibungsreduzierendein Material oder Gleitlagermaterial versehen und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut, um Reibung bei Kontakt mit der Welle 6 zu reduzieren, und/oder mit einem Material und/oder einer Oberflächenbeschaffenheit ausgestattet sein, den inneren Lagerteil 10 bei Kontakt mit der Welle 6 vor Beschädigung zu schützen. Auch kann die Welle 6 in Bereichen, die mit die Innenumfangsfläche 40 kontaktieren können, wenigstens teilweise mit reibungsreduzierendem Material oder Gleitlagermaterial versehen und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen Material aufgebaut und/oder mit einem Material und/oder einer Oberflächenbeschaffenheit ausgestattet sein, um vor Beschädigung zu schützen.

Der innere Lagerteil 10 ist ringartig ausgestaltet, wobei die Außenumfangsflache 24 des inneren Lagerteils 10 im Wesentlichen konzentrisch zu der Rotationsachse 4 ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Innenumfangsfläche 40 nicht konzentrisch zu der Rotationsachse 4, sondern zu einer Achse 42 konzentrisch, die parallel zu der Rotationsachse 4 (etwas) versetzt ist.

Bei solchen Ausführungsformen kann die Außenumfangsflache 44 des Endes 12 der Welle 6, wie in Fig. 1 veranschaulicht, konzentrisch zu der Achse 42 ausgeformt sein. Dadurch wird erreicht, dass sich die Welle 6 um die Rotationsachse 4 und nicht um eine andere Achse dreht. Bei Ausführungsformen, bei denen die Außenumfangsfläche 44 des Endes 12 der Welle 6 konzentrisch zu der Rotationsachse 4 ist, würde sich eine Drehung der Welle 6 nicht um die Rotationsachse 4, sondern um eine andere Achse (z.B. die Achse 42) ergeben. In solchen Fällen kann man die Rotationsachse 4 als geometrische (gedachte, ... ) Rotationsachse der Welle und die bei Verwendung auftretende Rotationsachse als tatsächliche Rotationsachse betrachten. Dabei auftretende Kräfte (insbesondere Fliehkräfte) aufgrund der bezüglich der tatsächlichen Rotationsachse unwuchtigen Masseverteilung der

Welle 6 können insbesondere bei Anwendungen genutzt werden, bei denen eine oder mehrere Unwuchtmassen an der Welle 6 angebracht sind (z.B. Schwingungserreger, Vibrator) .

Bei nicht gezeigten Ausführungsformen ist die Innen- umfangsflache 40 des inneren Lagerteils 10 im Wesentlichen konzentrisch zu der Rotationsachse 4, während die Außenumfangsfläche 24 nicht konzentrisch zu der Rotationsachse, sondern zu einer Achse konzentrisch ist, die parallel zu der Rotationsachse (etwas) versetzt ist. In solchen Fällen kann durch entsprechende Ausgestaltung und/oder

Positionierung des äußeren Lagerteils 12 eine Drehung der Welle 6 um die Rotationsachse 4 erreicht werden. Andernfalls können Ausführungsformen realisiert werden, bei denen bei Verwendung eine Drehung der Welle 6 um eine nicht mit der Rotationsachse 4 zusammenfallende Achse auftritt.

Bei Ausführungsformen mit nicht zur Rotationsachse 4 konzentrischer Innen- oder Außenumfangsfläche des inneren Lagerteils 10 hat der innere Lagerteil 10 unterschiedliche Wandstärken. Vorzugsweise ist in einem Bereich, der die größte oder größten Wandstärken umfasst, eine Aufnahme 46 ausgebildet. Bei Ausführungsformen mit einem insgesamt zur Rotationsachse 4 konzentrischen inneren Lagerteil, der eine im Wesentlichen konstante Wandstärke hat, kann die Aufnahme 46 an jeder Stelle vorgesehen sein; vorteilhafter Weise ist in solchen Fällen die Wandstärke des inneren Lagerteils 10 so zu bemessen, dass im Bereich der Aufnahme 46 eingeleitete Kräfte nicht zu Beschädigung führen.

Darstellungsgemäß ist die Aufnahme 46 als Ausnehmung im inneren Lagerteil 10 ausgebildet, die sich geradlinig in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zur Rotationsachse 4 erstreckt. Insbesondere ist die Ausnehmung 46 eine Nut mit im Wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt (gemäß Fig. 1 halbkreisförmiger Querschnitt) .

Die Aufnahme 46 ist zur teilweisen Anordnung eines Halte/Schwenk-Elements 48 vorgesehen. Das Halte/Schwenk- Element 48 kann ein Bolzen oder ein Stift sein, der so in die Aufnahme 46 eingepasst (z.B. durch Pressen, ...) werden kann, dass es einen sich über die Innenumfangsflache 40 des inneren Lagerteils 10 hinaus erstreckenden Teil des Halte/Schwenk- Elements 48 gibt.

Der sich über die Innenumfangsflache 40 des inneren Lagerteils 10 hinaus erstreckende Teil des Halte/Schwenk-Elements 48 ist, im zusammengebauten Zustand, in eine Aufnahme 50 in der Welle 6 (wenigstens teilweise) aufgenommen.

Bei weiteren Ausführungsformen kann das Halte/Schwenk-Element 48 eine Kugel, eine Halbkugel, einen Kegel, einen Kegelstumpf oder einen Körper der aus einem quaderförmigen Teil und einem halbkugel-, kugelabschnitt-, kegel- oder kegelstumpfförmigen Teil umfassen. In solchen Fällen ist die Aufnahme 46 des inneren Lagerteils 10 entsprechend und so auszubilden, dass das Halte/Schwenk-Element 48 teilweise aufgenommen werden kann und sich soweit über die Aufnahme 36 hinausstreckt, dass der vorstehende Teil mit der Welle 6 zusammenwirken kann und insbesondere in dessen Aufnahme 50 eingreifen kann.

Bei den oben genannten Ausführungsformen sind das Halte/Schwenk-Element 48 und die Aufnahmen 46 und 50 vorzugsweise so ausgeformt, dass sich das Halte/Schwenk- Element 48 wenigstens in einer der Aufnahmen 46 und 50 so bewegen kann, dass die Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 verschwenkbar ist. Dabei ist es möglich, dass das Halte/Schwenk-Element 48 in einer der Aufnahmen 46 und 50 fixiert ist und in der anderen Aufnahme 46 bzw. 50 bewegbar (z.B. drehbar, verschiebbar etc.) aufgenommen ist.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Halte/Schwenk-Element 48 ein federelastisches Element oder ein elastisch komprimierbares Element. Bei solchen Ausführungsformen kann gegebenenfalls auf die oben genannte

Ausnehmung verzichtet werden und das Halte/Schwenk-Element 48 auf/an dem Außenumfang des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils angebracht werden. Ferner ist es bei solchen Ausführungsformen vorgesehen, dass das Halte/Schwenk- Element 48 kissenförmig ausgebildet und auf einen Bereich des Außenumfangs des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils begrenzt ist oder ringförmig oder als Teil eines Rings ausgebildet ist und den Außenumfang des inneren Lagerteils und/oder des äußeren Lagerteils vollständig bzw. teilweise umgreift.

Bei solchen Ausführungsformen wird die Verschwenkbarkeit der Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 dadurch erreicht, dass das Halte/Schwenk-Element 48 durch ein Verschwenken der Welle 6 bewirkende Kräfte verformt wird und ein Verschwenken der Welle 6 zulässt.

Die obigen Ausführungen hinsichtlich der Aufnahme 46 des inneren Lagerteils für die Aufnahme 50 entsprechend.

Die Kopplung von Welle 6 und innerem Lagerteil 10 mittels des Halte/Schwenk-Elements 48 verhindert einerseits, dass sich die Welle 6 und der innere Lagerteil 10 (und damit das Lager 8) relativ zu einander in Richtung parallel zu der Rotationsachse 4 verlagern können. Andererseits wird durch das Halte/Schwenk-Elements 48 erreicht, dass die Welle 6 und insbesondere das Ende 12 der Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 schwenkbar ist.

Der Durchmesser der Innenumfangsflache 40 des inneren Lagerteils 10 und/oder der Durchmesser der Außenumfangsflache 44 des Wellenendes 12 sind so bemessen, dass sich im unverschwenkten Zustand der Welle 6 ein Zwischenraum oder Spalt 52 zwischen Innenumfangsflache 40 und Außenumfangs- flache 44 ergibt. Die Größe dieses Zwischenraums oder Spalts 52 bestimmt, beispielsweise zusammen mit der Form und/oder Lage der Aufnahmen 46 und/oder 50 und/oder der Form des Halte/Schwenk-Elements 48, ein Maß, um das die Welle 6

gegenüber der Rotationsachse 4 verschwenkbar ist. Bei stärkerer Verschwenkung kontaktieren sich Innenumfangsflache 40 und Außenumfangsflache 44; die Welle 6 kann nicht weiter verschwenkt werden. Ergänzend oder alternativ kann eine Begrenzung der Verschwenkbarkeit mittels der Anschlagsfläche an der Welle 6 (s.o. Bezugszeichen 18 und 20) erreicht werden.

In dem äußeren Lagerteil 12 sind Bohrungen und/oder Kanäle 54 ausgebildet, über die Schmiermittel den oben genannten Lagerflächen 24, 28, 32, 36 und 40 zuzuführen. Die Bohrungen und/oder Kanäle 54 können über eine oder mehrere in der Befestigungsstruktur 14 ausgeformte Zuleitungen und/oder eine Drehdurchführung in der Welle 6 mit Schmiermittel versorgt werden.

Der beim Betrieb vorherrschende Druck durch Schmiermittel im Lager 8 (z.B. hydrodynamischer öldruck) kann für (z.B. parallele) Ausrichtung des inneren Lagerteils 10 und des äußeren Lagerteils 12 zueinander sorgen. Insbesondere ist es vorgesehen, durch Schmiermittel und/oder dessen Zufuhr erzeugte Kräfte im Lager zu bemessen, dass auch bei

Verschwenken der Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 der innere Lagerteil 10 und der äußere Lagerteils 12 so zu einander ausgerichtet, dass sie ordnungsgemäß arbeiten und nicht übermäßig belastet werden.

Bei weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass der innere Lagerteil 10 auf herkömmliche Weise mit dem Ende 12 der Welle 6 gekoppelt ist, beispielsweise durch eine Klemm-, Kleb-, Schweißverbindung und/oder form- und/oder kraftschlüssige Verbindung oder durch eine zwischen Welle 6 und innerem Lagerteil 10 angeordnete

Verbindungsstruktur (z.B. eine an der Welle 6 angebrachte Lageraufnahme für den inneren Lagerteil 10) . Bei solche Ausführungsformen wird eine Verschwenkbarkeit der Welle 6 gegenüber der Rotationsachse 4 erreicht, indem ein

Halte/Schwenk-Element zwischen äußerem Lagerteil 12 und der Befestigungsstruktur 14 angeordnet wird.

Die Funktionsweise von unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Ausführungsformen ist wie folgt:

Drehungen der Welle 6 werden vom dem Lager 8 aufgenommen und gelagert. Treten bei Drehung der Welle 6 umlaufende Wellenverformungen und/oder Wellendurchbiegungen und in Folge davon umlaufende Schrägstellungen des Wellenendes 12 auf, werden eine oder mehrere daraus resultierende Schwenkbewegungen oder verschwenkte Positionen durch die mittels des Halte/Schwenk-Elements 48 bereitgestellte "Schwenklagerung" aufgenommen und umlaufend, d.h. zusammen mit der Wellendrehzahl mitlaufend, ausgeglichen, weil durch das Halte/Schwenk-Element 48 eine Schwenklagerung bereitgestellt wird, die in einem Bereich vorliegt, der sich mit Wellendrehzahl dreht.