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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR ESTABLISHING A RELEASABLE ZERO-CLEARANCE POSITION OF A ROLLING BEARING, AND A CORRESPONDING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/199742
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for establishing a releasable zero-clearance position of a rolling bearing, comprising a rolling bearing which has an outer ring, an inner ring mounted on a shaft, as well as a plurality of rolling elements located between the inner ring and the outer ring, and comprising a tensioning device which is mounted on the circumference of the rolling bearing outer ring for generating a radial preload between the tensioning device and the rolling bearing outer ring which is uniform across the outer circumference of the rolling bearing outer ring, wherein the tensioning device has an axially adjustable tensioning element which can be brought into a first orientation in which the rolling bearing has clearance, and which can be brought into a second orientation in which the rolling bearing has zero clearance. The invention also relates to a corresponding method.

Inventors:
BOGENSTAHL FRANK (DE)
KLEINGRIES CARSTEN (DE)
LANSING CHRISTOPH (DE)
HACKFORT THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100152
Publication Date:
September 29, 2022
Filing Date:
February 24, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MATTHEWS INT GMBH (DE)
International Classes:
F16C19/28; F16C19/48; F16C19/52; F16C25/06; F16C35/077; F16C39/04; F16C41/02
Foreign References:
DE102014213880A12016-01-21
DE102018117639A12020-01-23
DE102011080159B42013-04-11
Attorney, Agent or Firm:
ANGERHAUSEN, Christoph (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Vorrichtung (1) zur Herstellung einer lösbaren Spielfreistellung eines Wälzlagers

(2), mit einem Wälzlager (2), das einen Außenring (3), einen auf einer Welle (6) montierten Innenring (5) sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring (5) und Außenring (3) angeordnete Wälzkörper (4) aufweist, und mit einer auf dem Umfang des Wälzlageraußenrings (3) montierten Spannvorrichtung (7) zum Erzeugen einer radialen und über den Außenumfang des Wälzlageraußenrings (3) gleichförmigen Vorspannung zwischen Spannvorrichtung (7) und Wälzlageraußenring (3), wobei die Spannvorrichtung (7) ein axial verstellbares Spannelement (8) aufweist, welches in eine erste Ausrichtung (9) bringbar ist, in welcher das Wälzlager (2) Spiel aufweist, und welches in eine zweite Ausrichtung (10) bringbar ist, in welcher das Wälzlager spielfrei ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Spannelement (7) innerhalb der zweiten Ausrichtung (10) derart verstellbar ist, dass eine definierte Lagervorspannung einstellbar ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spannvorrichtung (7) einen sich axial und zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über den gesamten Umfang der Spannvorrichtung (7) ringförmig erstreckenden Hohlraum (11) aufweist, in welchem das Spannelement (8) in Form einer Hülse axial verschieblich aufgenommen ist, wobei sich der Hohlraum (11) in Axialrichtung verjüngt.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Hülse (8) eine in Axialrichtung zumindest abschnittsweise konisch verlaufende Hülsenaußenfläche (12) aufweist und der Hohlraum (11) eine in Axialrichtung zumindest abschnittsweise konisch verlaufende und in Radialrichtung nach innen weisende Hohlraumaußenfläche (13) aufweist, welche mit der Hülsenaußenfläche (12) zusammenwirkt, wobei der konische Abschnitt der Hülsenaußenfläche (12) und der konische Abschnitt der Hohlraumaußenfläche (13) parallel zueinander ausgerichtet sind.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Hülse (8) eine Hülseninnenfläche (14) und der Hohlraum (11) eine an der Hülseninnenfläche (14) anliegende radial nach außen weisende Hohlrauminnenfläche (15) aufweist, wobei die Hülseninnenfläche (14) und die Hohlrauminnenfläche (15) parallel zur Axialrichtung des Wälzlagers (2) ausgerichtet sind.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ferner eine Stelleinrichtung (16) an die Spannvorrichtung (7) angeschlossen ist, welche zum kontinuierlichen axialen Verstellen des Spannelements (8) eingerichtet ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, welche ferner eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Lagerspiels (17) des Wälzlagers (2) aufweist.

8. Vorrichtung (l) nach Anspruch 7, welche ferner einen Regelkreis zur Einstellung einer vordefinierbaren Soll-Lagervorspannung aufweist, wobei im Regelkreis die Soll-Lagervorspannung kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitintervallen mit der durch die Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Lagerspiels (17) gemessenen Ist-Lagervorspannung abgeglichen wird und in Reaktion darauf die Stelleinrichtung (16) mit einem entsprechenden Stellgröße angesteuert wird.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager (2) ein Zylinderrollenlager oder ein Nadellager ist.

10. Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines auf einer Welle (6) montierten Wälzlagers (2), aufweisend die Schritte:

Erfassen der Vorspannung einer Lagerung, während diese im Betrieb ist;

Abgleichen der erfassten Ist-Vorspannung mit einer Soll-Vorspannung und Berechnen eines Differenzwerts;

Anhand des Differenzwerts, Ausgeben einer Stellgröße an eine Stellvorrichtung (16) zum Einstellen der Lagervorspannung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erfassen der Vorspannung das Messen eines elektrischen Durchgangswiderstands und/oder das Messen von mechanischen Belastungen und/oder das Messen von thermischen Betriebsbedingungen der Lagerung umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch io oder n, wobei die Stellvorrichtung (16) ein in einer Spannvorrichtung (7) angeordnetes axial verstellbares Spannelement (8) ansteuert, das je nach axialer Verstellposition eine vordefinierte Lagervorspannung erzeugt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Spannelement (8) durch die Stellvorrichtung (16) hydraulisch oder pneumatisch axial verstellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zum axialen Verstellen des das Spannelement (8) an gegenüberliegenden Stirnseiten mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt wird, wobei zum Erhöhen der Vorspannung ein erster Druck (p0 auf einer ersten Seite des Spannelements (8) gegenüber einem zweiten Druck (p2) auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Spannelements (8) erhöht wird, und wobei zum Senken der Vorspannung der zweite Druck (p2) gegenüber dem ersten Druck (p,) erhöht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Spannelement (8) in einem sich in Axialrichtung verjüngenden Hohlraum (11) axial verstellbar angeordnet ist, wobei das Spannelement (8) zur Erhöhung der Vorspannung in Richtung des verjüngten Hohlraumendes verstellt wird.

Description:
Vorrichtung zur Herstellung einer lösbaren Spielfreistellung eines Wälzlagers sowie ein entsprechendes Verfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer lösbaren Spielfreistellung eines Wälzlagers, mit einem Wälzlager, das einen Außenring, einen auf einer Welle montierten Innenring sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring und Außenring angeordnete Wälzkörper aufweist, und mit einer auf dem Umfang des Wälzlageraußenrings montierten Spannvorrichtung zum Erzeugen einer radialen und über den Außenumfang des Wälzlageraußenrings gleichförmigen Vorspannung zwischen Spannvorrichtung und Wälzlageraußenring, wobei die Spannvorrichtung ein axial verstellbares Spannelement aufweist, welches in eine erste Ausrichtung bringbar ist, in welcher das Wälzlager Spiel aufweist, und welches in eine zweite Ausrichtung bringbar ist, in welcher das Wälzlager spielfrei ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines auf einer Welle montierten Wälzlagers.

Eine hydraulische Spannbuchse ist bekannt aus der DE 102018123980 Ai. Diese wird jedoch nicht im Zusammenhang mit einem Wälzlager offenbart, sondern in Verwendung mit einer Nabe und zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen einer innenhegenden Welle und der außenhegenden Nabe. Eine weitere Spannbuchse ist bekannt aus der DE 2639320 Ai. Diese dient zum kraftschlüssigen Verbinden einer Welle mit einem zu spannenden Teil wie z.B. einem Kettenrad, einer Keilriemenscheibe oder einem Zahnritzel. Eine Verbindung zwischen der Spannbuchse und einem Wälzlager ist nicht offenbart, insbesondere nicht zum Erzeugen einer definierten Lagervorspannung.

Die Nachteile von aus dem Stand der Technik bekannten konischen Wälzlagern wie Kegelrollenlager, welche beispielsweise an Radlagern an Automobilen verbaut werden, bestehen darin, dass die kegeligen bzw. konischen Laufflächen nur als Funktionseinheit im Lager zusammengefasst eingebaut werden können. Dadurch ergibt sich stets ein zusätzlicher Summand bei der Berechnung der Gesamttoleranz. Mithilfe der vorliegenden Erfindung sind demgegenüber der Rundlauf einerseits und das Einstellen des Wälzlagerspiels andererseits tatsächlich getrennt voneinander durchführbar. An Spindeln, Wellen, Walzen, Rotoren etc. können mit der vorliegenden Erfindung alle rotativen Teile in Summe mit dem Innenring des Lagers zusammengefasst zylindrisch final bearbeitet, bzw. kalibriert werden.

Die Erfindung weist daher den Vorteil auf, eine hohe Rundlaufgenauigkeit bei gleichzeitiger Aufnahme von hohen Lasten zu ermöglichen. Dies wird unter anderem auch dadurch erreicht, dass die Lagervorspannung nicht lediglich in einer zweidimensionalen Verspannungsebene, sondern komplett umfänglich um den Lageraußenring erzeugt wird. Dadurch sind Walzenanordnungen mit spielfreier Rotationsfunktion in allen Ebenen möglich.

Das Erzeugen einer definierten Vorspannung in den vorzuspannenden Wälzlagern erfolgt unter Zustellung der Außendurchmesser der Lageraußenringe. Damit wird ein zirkular teil- oder vollumfänglicher Kontakt über die Wälzkörper von der statischen Baugruppe zu der rotierenden Baugruppe erreicht.

Darüber hinaus ist durch die vorliegende Erfindung eine sehr kompakte Bauweise möglich. Eine Mehrfachlagerung mit gegeneinander verspannten Lagern weist demgegenüber zum einen einen deutlich größeren Platzbedarf auf und führt außerdem immer zu einer Reduktion der Lastaufnahme, da in der verspannten Anordnung die Wälzlager die Lasten nur in Kontaktrichtung zum rotierenden Körper ableiten können.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht zudem eine Betriebszustandsüberwachung während des Betriebs des Lagers, sodass Lagerschäden oder sonstige verschleißbedingte Ausfallerscheinungen frühzeitig erkennbar sind. Zudem ist die Lagervorspannung während des Betriebs einstellbar, sodass bei Feststellen einer Änderung der Lagervorspannung, beispielsweise bedingt durch thermische Änderungen, die Vorspannung kontinuierlich auf einen optimalen Wert nachjustiert werden kann, so dass einerseits optimale Betriebsbedingungen, beispielsweise in Form von sehr genauen Rundlaufeigenschaften, und andererseits der Lagerverschleiß minimiert werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Herstellen einer Spielfreistellung und/oder zum Erzeugen einer definierten Vorspannung eines auf einer Welle montierten Wälzlagers bereitzustellen, welche zum einen besonders leicht handhabbar ist und vorteilhaft einsetzbar bei sich ändernden Betriebszuständen ist und zum anderen zum Erzeugen einer hohen Laufgenauigkeit des Wälzlagers dient.

Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Demgemäß wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer lösbaren Spielfreistellung eines Wälzlagers vorgeschlagen, mit einem Wälzlager, das einen Außenring, einen auf einer Welle montierten Innenring sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring und Außenring angeordnete Wälzkörper aufweist, und mit einer auf dem Umfang des Wälzlageraußenrings montierten Spannvorrichtung zum Erzeugen einer radialen und über den Außenumfang des Wälzlageraußenrings gleichförmigen Vorspannung zwischen Spannvorrichtung und Wälzlageraußenring, wobei die Spannvorrichtung ein axial verstellbares Spannelement aufweist, welches in eine erste Ausrichtung bringbar ist, in welcher das Wälzlager Spiel aufweist, und welches in eine zweite Ausrichtung bringbar ist, in welcher das Wälzlager spielfrei ist.

Die Vorrichtung kann eingesetzt werden im Bereich von Walzenlagerungen, in Walzenanordnungen wie beispielsweise in einem Walzwerk oder einer Walzprofilieranlage, in Druckerpressen, rotatorischen Prozessmaschinen, oder beim Rillen, Prägen oder Stanzen.

Weitere Einsatzgebiete der vorliegenden Erfindung können außerdem Spindellagerungen an Werkzeugmaschinen für sowohl Werkzeugspindeln als auch Werkstückspindeln sein, beispielsweise in Zerspanungsanlagen, beim Rollverfestigen oder beim Rändeln. Außerdem ist denkbar, dass die Erfindung in Spindellagerungen von Rotatoren eingesetzt wird, beispielsweise im Turbomaschinenbereich. Ferner denkbar ist der Einsatz im Bereich Radlagerungen.

In der Drucktechnik werden zum Erreichen eines Rundlaufs der gravierten Walze die Wälzlagerinnenringe auf der Walze getrennt vom Wälzkörper mit Laufring auf die Walze montiert. Dadurch wird die Oberfläche der Walze mit dem Innenring des Wälzlagers in einer Aufspannung in der Herstellung maximal Rundlaufgenau hergestellt. Insbesondere bei geforderten glatten Walzenoberflächen für die Herstellung von Materialbahnen wird eine möglichst „vergangfreie“ Toleranz zwischen Laufring des Wälzlagers und der Walzenoberfläche erforderlich. Mit der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen konischen „Schrumpfung“ des Lageraußenrings mit einem konischen Spannsatz wird eine zirkular sehr genaue Zustellung erreicht. Dies wird erreicht, weil die Einzelteile im direkten Massekontakt stehen und die Einzelteile für einen bestimmten Toleranzbereich zirkular mittels Drehen und Schleifen sehr genau hergestellt werden können. Bei Verwendung von konischen Lagern ist dies nicht möglich, da diese aus getrennt hergestellten Wälzkörpern bestehen, deren Herstellung größeren Toleranzschwankungen unterworfen ist.

Die Spannvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie in Axialrichtung auf den Wälzlageraußenring aufschiebbar ist. Die Spannvorrichtung kann den Wälzlageraußenring ringförmig umschließen. Die Spannvorrichtung kann in Axialrichtung eine Breite aufweisen, welche größer ist als die axiale Breite des Wälzlagers. In der ersten Ausrichtung kann vorgesehen sein, dass zwischen Spannelement und Spannvorrichtung ein Spiel vorhanden ist oder zumindest kein Verspannungszustand vorliegt. In der zweiten Ausrichtung kann vorgesehen sein, dass das Spannelement gegenüber der Spannvorrichtung ein Übermaß aufweist und/ oder ein Verspannungszustand zwischen beiden Elementen vorliegt.

Es kann vorgesehen sein, dass das Spannelement innerhalb der zweiten Ausrichtung derart verstellbar ist, dass eine definierte Lagervorspannung einstellbar ist. Das Spannelement kann eine axiale Breite aufweisen, welche größer ist als die axiale Breite des Wälzlagers. Dadurch kann eine axiale Verstellung des Spannelements innerhalb der Spannvorrichtung vorgenommen werden, ohne dass das Spannelement das Wälzlager nicht mehr überdeckt.

Es ist dankbar, dass die Spannvorrichtung einen sich axial und zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über den gesamten Umfang der Spannvorrichtung ringförmig erstreckenden Hohlraum aufweist, in welchem das Spannelement in Form einer Hülse axial verschieblich aufgenommen ist, wobei sich der Hohlraum in Axialrichtung verjüngen kann. Der Hohlraum kann sich insbesondere linear verjüngen. Der Hohlraum kann eine gegenüber dem Spannelement größere axiale Breite aufweisen, so dass das Spannelement innerhalb des Hohlraums axial verstellbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass die geringste Hohlraumhöhe geringer ist als die geringste Spannelementhöhe. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die größte Hohlraumhöhe größer oder gleich der größten Spannelementhöhe ist. Die Hülse kann zwei gegenüberliegende Stirnseiten aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass die Hülse nur so verstellbar oder so ausgebildet ist, dass zwischen der jeweiligen Stirnseite und der dieser jeweils gegenüberliegenden Hohlraumwand jeweils eine Druckkammer verbleibt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Hülse eine in Äxialrichtung zumindest abschnittsweise konisch verlaufende Hülsenaußenfläche aufweist und der Hohlraum eine in Äxialrichtung zumindest abschnittsweise konisch verlaufende und in Radialrichtung nach innen weisende Hohlraumaußenfläche aufweist, welche mit der Hülsenaußenfläche zusammenwirkt, wobei der konische Abschnitt der Hülsenoberfläche und der konische Abschnitt der Hohlraumaußenfläche parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Hülse kann demnach eine im Querschnitt keilförmige Hülsenaußenfläche und der Hohlraum eine entsprechend geformte Hohlraumaußenfläche aufweisen. Durch axiales Verstellen der Hülse im Hohlraum kann dadurch einerseits eine Spielfreistellung des Wälzlagers und andererseits darüber hinaus eine vordefinierte Vorspannung realisiert werden, welche abhängig vom Grad der axialen Verstellung ist.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Hülse eine Hülseninnenfläche und der Hohlraum eine an der Hülseninnenfläche anliegende radial nach außen weisende Hohlrauminnenfläche aufweist, wobei die Hülseninnenfläche und die Hohlrauminnenfläche parallel zur Äxialrichtung des Wälzlagers ausgerichtet sind. Die Hülseninnenfläche und die Hohlrauminnenfläche können plan aneinander liegen. Die parallele Ausrichtung mit Bezug auf die Äxialrichtung des Wälzlagers hat den Vorteil, dass eine weitgehend homogene Spannungsverteilung erzeugt wird.

Es ist denkbar, dass eine Stelleinrichtung an die Spannvorrichtung angeschlossen ist, welche zum kontinuierlichen axialen Verstellen des Spannelements eingerichtet ist. Hierzu kann der Hohlraum als Hydraulikkammer und das Spannelement als darin axial verstellbarer Kolben bzw. als hydraulisches Stellglied ausgeführt sein. Je nach Höhe und Ort der Druckbeaufschlagung kann ein gewünschter Schrumpf des Laufrings des Wälzlagers bewirkt werden. Die Spannvorrichtung kann hydraulisch, elektrisch, pneumatisch, mechanisch oder mittels zumindest einer Spindel angetrieben sein. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei welchen eine Vorspannung beispielsweise mittels Stellschrauben einmalig vor Inbetriebnahme festgelegt wird, weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, dass die Vorspannung stetig angepasst werden kann und beispielsweise wechselnde Betriebsbedingungen berücksichtigen kann.

Es kann vorgesehen sein, dass ferner eine Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Lagerspiels des Wälzlagers vorgesehen ist. Dies kann beispielsweise durch Erfassung der Vorspannung und/oder der Kontakttoleranz mittels elektrischer Durchgangswiderstandswerte erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das die Überwachung des Lagerspiels mittels Erfassung von Geräuschcharakteristiken, Schwingungsänderungen, Vibrationen und/oder Drehmomentänderungen im Antrieb erfolgt.

Insbesondere kann die Vorrichtung einen Regelkreis zur Einstellung einer vordefinierbaren Soll-Lagervorspannung aufweisen, wobei im Regelkreis die Soll- Lagervorspannung kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitintervallen mit der durch die Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung des Lagerspiels gemessenen Ist- Lagervorspannung abgeglichen wird und in Reaktion darauf die Stelleinrichtung mit einem entsprechenden Stellgröße angesteuert wird. Die Vorrichtung kann hierzu eine Steuereinrichtung aufweisen, welche die Messdaten der Überwachungseinrichtung erhält und ein entsprechendes Ansteuerungssignal aussendet. Die Vorrichtung kann hierzu ferner ein elektrisch ansteuerbares Ventil aufweisen, mittels welchem die Richtung des zu erzeugenden Drucks und damit die Bewegungsrichtung des Spannelements steuerbar ist. Die Vorrichtung kann ferner eine Pumpe aufweisen, mittels welcher der zu erzeugende Druck eingestellt werden kann. Die Steuereinrichtung kann an das Ventil angeschlossen sein zur Vorgabe der Ventilstellung. Die Steuereinrichtung kann an die Pumpe angeschlossen sein, zur Vorgabe des einzustellenden Pumpendrucks.

Die Vorrichtung kann als Wälzlager insbesondere ein Zylinderrollenlager oder ein Nadellager aufweisen. Es kann grundsätzlich jede Lagerart verwendet werden, welche senkrecht zur Lagerachse vorspannbar ist.

Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern haben den Vorteil, dass sie geringe Lauftoleranzen aufweisen. Zudem wird durch die mögliche Kalibrierung der Innenringe auf den Walzen in einem Bearbeitungsschritt mit der Walzenoberfläche während einer Aufspannung eine Toleranzsummierung vermieden. Diese Möglichkeit, die Rotatoren gemeinsam in einer Aufspannung mit den Innenringen zu kalibrieren, besteht demgegenüber nicht bei Kegelrollenlagern. Die Laufgenauigkeit kann bei Kegelrollenlagern nur durch das Wegsummieren der Einzeltoleranzen in beispielsweise einer Werkzeugmaschinenspindel erreicht werden. Kegelrollenlager werden mehrreihig in X und O-Anordnung aufgesetzt. Das kann dauerstabil ausgeführt werden, erfordert aber eine entsprechende Baugröße.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines auf einer Welle montierten Wälzlagers vorgeschlagen, aufweisend die Schritte:

Erfassen der Vorspannung einer Lagerung, während diese im Betrieb ist;

Abgleichen der erfassten Ist-Vorspannung mit einer Soll-Vorspannung und Berechnen eines Differenzwerts;

Anhand des Differenzwerts, Ausgeben einer Stellgröße an eine Stellvorrichtung zum Einstellen der Lagervorspannung.

Es kann vorgesehen sein, dass das Erfassen der Vorspannung das Messen eines elektrischen Durchgangswiderstands und/ oder das Messen von mechanischen Belastungen und/oder das Messen von thermischen Betriebsbedingungen der Lagerung umfasst. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das Erfassen der Vorspannung das Erfassen von Geräuschcharakteristiken, Schwingungsänderungen, Vibrationen und/oder Drehmomentänderungen im Antrieb umfasst.

Es kann vorgesehen sein, dass die Stellvorrichtung ein in einer Spannvorrichtung angeordnetes axial verstellbares Spannelement ansteuert, das je nach axialer Verstellposition eine vordefinierte Lagervorspannung erzeugt.

Es kann vorgesehen sein, dass das Spannelement durch die Stellvorrichtung hydraulisch oder pneumatisch axial verstellt wird. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass das Spannelement elektrisch oder mechanisch mittels Spindeln verstellt wird.

Das Verfahren kann vorsehen, dass zum axialen Verstellen des das Spannelement an gegenüberliegenden Stirnseiten mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt wird, wobei zum Erhöhen der Vorspannung ein erster Druck auf einer ersten Seite des Spannelements gegenüber einem zweiten Druck auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Spannelements erhöht wird, und wobei zum Senken der Vorspannung der zweite Druck gegenüber dem ersten Druck erhöht wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Spannelement in einem sich in Axialrichtung verjüngenden Hohlraum axial verstellbar angeordnet ist, wobei das Spannelement zur Erhöhung der Vorspannung in Richtung des verjüngten Hohlraumendes verstellt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. l eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vorspannungsfreien ersten Stellposition;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Vorspannung erzeugenden zweiten Stellposition.

Die in Fig. l gezeigte Vorrichtung l zur Herstellung einer lösbaren Spielfreistellung eines Wälzlagers weist ein auf einer Welle 6 montiertes Wälzlager 2 in Form eines Nadellagers mit einem Lagerinnenring 5, Wälzkörpern 4 und einem Lageraußenring 3 auf. Eine Spannvorrichtung 7 zur Erzeugung einer radialen Umfangsspannung ist auf den Lageraußenring 3 axial aufgeschoben und weist einen ringförmigen Hohlraum 11 mit einem darin axial verstellbaren Spannelement 8 auf. Der Hohlraum 11 weist eine radial nach außen weisende Hohlrauminnenfläche 15 auf, welche parallel zur Lagerachse ausgerichtet ist. Der Hohlraum 11 weist ferner eine nach innen weisende Hohlraumaußenfläche 13 auf, welche nicht parallel zur Hohlrauminnenfläche 15 verläuft, sondern wie dargestellt schräg verläuft, so dass der Hohlraum 11 von rechts nach links konisch zuläuft bzw. links eine geringere Höhe aufweist als rechts in der Darstellung. Das Spannelement 8 weist der Hohlraumform entsprechende Anlageflächen auf, mit einer radial nach innen weisenden Spannelementinnenfläche 14 und einer nach außen weisenden Spannelementaußenfläche 12. Die Spannelementinnenfläche 14 ist wie die Hohlrauminnenfläche 15 parallel zur Lagerachse ausgerichtet und die Spannelementaußenfläche 12 ist wie die Hohlraumaußenfläche 13 schräg dazu verlaufend. Dabei entspricht der Winkel des konischen Verlaufs der Spannelementaußenfläche 12 dem Winkel der Hohlraumaußenfläche 13, bezogen auf die Lagerachse. Das Spannelement 8 weist eine axiale Breite auf, die geringer ist als die axiale Breite des Hohlraums 11, so dass das Spannelement 8 axial verstellbar im Hohlraum 11 ist. Zur Erzeugung einer Vorspannung ist es dabei entscheidend, dass die geringste Höhe des Hohlraums 11 geringer ist als die geringste Höhe des Spannelements 8. Links und rechts des Spannelements 8 weist dieses im Wesentlichen senkrecht zur Lagerachse ausgerichtete Stirnseiten auf, welche zwischen sich und der jeweils gegenüberliegenden Wand des Hohlraums n jeweils eine fluiddichte Kammer begrenzen. Somit bildet das Spannelement 8 ein hydraulisch axial verstellbares Stellglied, welches je nach axialer Position eine vordefinierte Schrumpfung des Lageraußendurchmessers verursacht. In eine erste fluiddichte Kammer 23 mündet hierzu eine erste Fluidleitung 21 und in eine zweite gegenüberliegende fluiddichte Kammer 24 mündet eine zweite Fluidleitung 22, über welche die Kammern jeweils mit einem bestimmten hydraulischen Druck p l5 p 2 beaufschlagbar sind. Die beiden Fluidleitungen 21 und 22 sind über ein elektrisch ansteuerbares 4/2-Wegeventil ansteuerbar, so dass je nach Ventilstellung entweder die erste Fluidleitung 21 oder die zweite Fluidleitung 22 mit Druck beaufschlagt wird. Eine Pumpe 20 ist an das Ventil 19 angeschlossen zur Erzeugung eines gewünschten Drucks. Das Ventil 19 bzw. die Pumpe 20 werden angesteuert von einer Steuereinheit (PLC - Programmable Logic Controller) 18. Diese erhält kontinuierlich oder in vorbestimmten Intervallen Messdaten von einer Überwachungseinrichtung zum Erfassen des Lagerspiels bzw. einem Widerstandsmessgerät 17, welches den elektrischen Durchgangswiderstand misst, welcher zwischen der Welle 6 und der Spannvorrichtung 7 gemessen wird. In der Darstellung liegt der Minuspol an der Welle und der Pluspol des Widerstandsmessgeräts 17 an der Spannvorrichtung 7 an. Die Pumpe 20, das Ventil 19, die Steuereinrichtung 18 sowie das Widerstandsmessgerät sind Teil einer Stelleinrichtung 16, mittels welcher ein Regelkreis zur Einstellung einer vorbestimmten Soll-Vorspannung realisiert wird.

Fig. 1 zeigt das Spannelement 8 in einer ersten Ausrichtung 9, in welcher das Spannelement 8 derart positioniert ist, dass im Hohlraum 11 keine Vorspannung erzeugt wird. Die Pfeile auf dem Spannelement 8 deuten seine Bewegungsrichtung nach rechts, das heißt in Richtung des erweiterten Hohlraumabschnitts an. Dementsprechend weist das Wälzlager 2 Lagerspiel auf. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, besteht ein Abstand zwischen den Wälzkörpern 4 und dem äußeren Lagerring 3. Das Ventil 19 weist dazu eine Stellung auf, in welcher die Pumpe 20 über die erste Fluidleitung 21 mit einem Stelldruck p zum Senken der Vorspannung die fluiddichte Kammer 23 beaufschlagt. Fig. 2 zeigt das Spannelement 8 in einer zweiten Ausrichtung 10, in welcher das Spannelement 8 derart positioniert ist, dass im Hohlraum 11 eine Vorspannung erzeugt wird, mittels welcher das Lager 2 spielfrei gestellt ist. Die Bewegungsrichtung, angedeutet durch die Pfeile auf dem Spannelement 8, zeigt, dass sich das Spannelement nach links bewegt, das heißt, in Richtung des verjüngten Hohlraumabschnitts. Im Zuge dessen verringert sich das Kammervolumen der ersten fluiddichten Kammer 23 und vergrößert sich das Kammervolumen der zweiten fluiddichten Kammer 24. Hierzu wird das Ventil 19 durch die Steuereinheit 18 so verstellt, dass nun die zweite Fluidleitung 22 mit einem Druck p 2 zum Erhöhen der Vorspannung in der zweiten fluiddichten Kammer 24 durch die Pumpe 20 beaufschlagt wird. Dadurch erzeugt die Spannvorrichtung 7 eine Schrumpfung auf den Lageraußenring 3, so dass dieser vollumfänglich an den Wälzkörpern 3 anliegt. Über die Spielfreistellung hinaus kann nun eine vordefinierte Vorspannung im Lager 2 erzeugt werden, welche für den jeweiligen Einsatz notwendig ist. Durch kontinuierliches Überwachen des elektrischen Durchgangswiderstands und dem Verarbeiten der Messdaten in der Steuereinheit 18 wird es ermöglicht, dass die Vorspannung stetig und während des Betriebs nachjustiert werden kann, beispielsweise, wenn bei thermischen Schwankungen eine Änderung der Vorspannung auftritt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste:

1 Vorrichtung

2 Wälzlager

3 Wälzlageraußenring

4 Wälzkörper

5 Wälzlagerinnenring

6 Welle

7 Spannvorrichtung

8 Spannelement

9 Erste Ausrichtung

10 Zweite Ausrichtung

11 Hohlraum

12 Hülsenaußenfläche

13 Hohlraumaußenfläche

14 Hülseninnenfläche

15 Hohlrauminnenfläche

16 Stelleinrichtung

17 Überwachungseinrichtung zum Erfassen des Lagerspiels, Widerstandsmessgerät

18 Steuergerät

19 4/ 2- W egeventil

20 Pumpe

21 Erste Fluidleitung

22 Zweite Fluidleitung

23 Erste fluiddichte Kammer

24 Zweite fluiddichte Kammer

P Stelldruck zum Senken der Vorspannung p 2 Stelldruck zum Erhöhen der Vorspannung