Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einführen von Wälzlagern ohne Außenring in ein Zahnrad, insbesondere in ein Planetenrad eines Windkraftgetriebes.

Für die Lagerung der Planetenräder einer Planetenstufe eines Windkraftgetriebes haben sich Kegelrollenlager in O-Anordnung als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Lager der Planetenräder sind dabei ohne Außenring ausgeführt. Die äußere Lauffläche der Lager bilden stattdessen die Planetenräder, d.h. jeweils ein Außenring eines Lagers und ein Planetenrad sind einstückig integriert.

Bei der Montage werden zunächst die Lager, bestehend aus einem inneren Ring, den Wälzkörpern und einem Lagerkäfig in die Planetenräder eingeführt. Zusammen mit den Lagern werden die Planetenräder im Planetenträger positioniert, so dass die Montage der Planetenbolzen erfolgen kann.

Als problematisch hat sich das Einführen der Lager in die Planetenräder erwiesen. Da die Wälzkörper bei Windkraftanlagen sehr groß dimensioniert und entsprechend schwer sind, besteht die Gefahr von Beschädigungen der äußeren Laufflächen der Lager in den Planetenrädern. Insbesondere bietet der momentan verfügbare Stand der Technik keine Möglichkeit zu verhindern, dass bei Montage der Lager kleine Dellen und Kratzer in den Laufflächen entstehen. Diese können sich während des Betriebs einer Windkraftanlage zu Lagerschäden auswachsen und vergrößern damit das Ausfallrisiko.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager ohne Außenring unter Vermeidung der dem Stand der Technik innewohnenden Nachteile in ein Zahnrad, etwa in ein Planetenrad eines Windkraftgetriebes, einzuführen. Insbesondere eine Beschädigung des Zahnrads soll dabei vermieden werden.

Entsprechend dient eine erfindungsgemäße Vorrichtung dazu, ein mindestens eines Wälzlagers ohne Außenring in ein Zahnrad einzuführen. Das Wälzlager weist eine inneren Ring, Wälzkörper und einem Lagerkäfig, nicht aber einen Außenring auf. Der Innenring bildet die innere Lauffläche des Wälzlagers; die äußere Lauffläche wird von dem Zahnrad gebildet. Insbesondere kann es sich bei dem Wälzlager um ein Kegelrollenlager handeln. Besonders geeignet ist die Vorrichtung, um das Wälzlager in ein Planetenrad einer Planetenstufe eines Windkraftgetriebes einzuführen.

Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß ein Trägerelement auf. An diesem ist ein Mittel zum Befestigen an einem Kran angebracht. Der Haken des Krans etwa kann an dem Trägerelement eingehängt werden, so dass es möglich ist, die Vorrichtung mittels des Krans anzuheben.

Weiter sind an dem Trägerelement mindestens zwei Fixierelemente angebracht. Diese sind radial zu einer Bezugsachse zusammen- und auseinanderschiebbar. Die Bezugsachse ist frei wählbar, bevorzugt aber so gewählt, dass sie mit den Drehachsen des Wälzlagers und des Zahnrads zur Deckung gebracht werden kann. Radial zu der Bezugsachse zusammen- und auseinanderschiebbar bedeutet, dass die Fixierelemente jeweils genau einen translatorischen Freiheitsgrad und/oder genau einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweisen. Im Falle des translatorischen Freiheitsgrades verläuft dabei mindestens ein Richtungsvektor einer translatorischen Bewegung jedes der Fixierelemente radial zu der Bezugsachse. Die translatorische Bewegung kann sowohl in Richtung der Bezugsachse, d.h. zu der Bezugsachse hin, als auch in entgegengesetzter Richtung der Bezugsachse, d.h. von der Bezugsachse weg, erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich zu dem translatorischen Freiheitsgrad können die Fixierelemente jeweils genau einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Drehachse aufweisen, die antiparallel zu der Bezugsachse verläuft. Die Drehachse ist also um einen von Null verschiedenen Winkel gegenüber der Drehachse geneigt. Vorzugsweise verläuft die Drehachse orthogonal zu der Bezugsachse.

Werden die Fixierelemente zusammengeschoben, d.h. in Richtung der Bezugsachse bewegt, können sie anschließend in einen Innenring des Wälzlagers eingeführt werden. Einführen in den Innenring bedeutet hier, Einführen in den von dem Innenring umschlossenen bzw. umgebenden Raum. Dazu wird bevorzugt der Kran verwendet. Die Vorrichtung wird also an dem Mittel zum Befestigen an den Kran angehängt und angehoben. Daraufhin wird die Vorrichtung mittels des Krans so verfahren, dass die Fixierelemente in den Innenring des Wälzlagers gelangen.

Die Fixierelemente sind ausgebildet, den Innenring des Wälzlagers zu fixieren, wenn sie nach dem Einführen in den Innenring auseinandergeschoben werden, d.h. wenn sie im in den Innenring eingeführten Zustand auseinandergeschoben, bzw. von der Bezugsachse wegbewegt werden.

Je nach Ausführungsform des Wälzlagers sind der Lagerkäfig und die Wälzkörper an dem Innenring fixiert. In diesem Fall ist eine Fixierung ausschließlich des Innenrings durch die Fixierelemente ausreichend, um das Wälzlager mittels der Vorrichtung anzuheben. Andernfalls sind die Fixierelemente bevorzugt so ausgebildet, dass sie nicht nur den Innenring des Wälzlagers, sondern auch den Lagerkäfig und/oder die Lagerkörper fixieren können. In der Regel ist eine Fixierung ausschließlich des Innenrings und des Lagerkäfigs ausreichend, da die Wälzkörper von dem Lagerkäfig gehalten werden.

Zum Fixieren des Innenrings und/oder des Lagerkäfigs und/oder der Wälzkörper, haben sich hakenförmige, insbesondere L-förmige Fixierelemente als vorteilhaft erwiesen.

Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung ein Fußelement, das auf das Zahnrad aufgesetzt werden kann. Das Fußelement dient mithin zum Aufsetzen der Vorrichtung auf das Zahnrad.

Das Trägerelement ist axial zu der Bezugsachse verschiebbar an dem Fußelement angebracht. Dies bedeutet, dass eine translatorische Verschiebung des Trägerelements relativ zu dem Fußelement entlang der Bezugsachse bzw. parallel zu der Bezugsachse möglich ist. Die Verschiebung kann in zwei Richtungen erfolgen. Das Trägerelement kann also nach unten bzw. in Richtung des Fußelements, d.h. zu dem Fußelement hin, und nach oben bzw. in entgegengesetzter Richtung des Fußelements, d.h. von dem Fußelement weg, verschoben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist das Fußelement mindestens ein Mittel zum Positionieren des Fußelements auf dem Zahnrad radial zu der Bezugsachse auf. Insbesondere dient das Mittel zum Positionieren damit zum Positionieren der Vorrichtung und/oder des mittels der Fixierelemente fixierten Wälzlagers auf dem Zahnrad radial zu der Bezugsachse. Vorzugsweise erfolgt die Positionierung derart, dass das Wälzlager in dem Zahnrad zentriert wird, d.h. dass die Drehachse des Wälzlagers mit der Drehachse des Zahnrads in Deckung gebracht wird, sodass beide Drehachsen übereinstimmen.

Zur Positionierung des Fußelements und/oder der Vorrichtung und/oder des Wälzlagers, kann das Mittel zum Positionieren mindestens eine Fläche aufweisen, die an mindestens drei Stellen, vorzugsweise vollständig, mit den Zahnköpfen des Zahnrads in Kontakt tritt. Die Kontaktstellen zwischen dem Mittel zum Positionieren und den Zahnköpfen verlaufen dabei bevorzugt in Umfangsrichtung der Bezugsachse bzw. konzentrisch zur Bezugsachse. Analog verläuft auch die Fläche des Mittels zum Positionieren bevorzugt in Umfangsrichtung der Bezugsachse, bzw. konzentrisch zur Bezugsachse. Bei der Fläche des Mittels zum Positionieren kann es sich insbesondere um die Mantelfläche eines Kegelstumpfs handeln. Dies hat den Vorteil, dass das Fußelement nicht nur in einer zentrierten Position gehalten wird, sondern auch beim Aufsetzen auf das Zahnrad in diese Positionierung geführt wird, wenn es sich anfänglich in einer außerzentrischen Position befindet.

Wenn die Fixierelemente das Wälzlager fixieren, das Fu ßelement auf das Zahnrad aufgesetzt wird und anschließend eine Verschiebung des Trägerelements axial zu der Bezugsachse in Richtung des Fußelements erfolgt, gelangt das Wälzlager in seine Zielposition innerhalb des Zahnrads. Dabei kommen die Wälzkörper mit der äußeren, in dem Zahnrad verlaufenden Lauffläche des Wälzlagers in Kontakt. Um zu verhindern, dass dabei die Lauffläche und/oder die Wälzkörper beschädigt werden, weist die Vorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mindestens einen Dämpfer auf. Dieser ist so ausgebildet, dass eine Verschiebung des Trägerelements in Richtung des Fußelements, insbesondere axial zu der Bezugsachse, gedämpft werden kann. Dies bedeutet, dass die Dämpfungswirkung des Dämpfers der Verschiebung des Trägerelements in Richtung des Fußelements entgegenwirkt bzw. dieser Verschiebung entgegengerichtet ist. Um Beschädigungen der Wälzkörper und/oder der äußeren Lauffläche zu verhindern, muss die Dämpfungswirkung insbesondere dann wirken, wenn die Wälzkörper mit der äußeren Lauffläche in Kontakt treten. Vorzugsweise setzt die Dämpfungswirkung ein, bevor die Wälzkörper mit der äußeren Lauffläche in Kontakt treten, so dass die Verschiebung des Trägerelements ausreichend verzögert werden kann.

Ein Mechanismus zum Verstellen der Fixierelemente umfasst in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eine um die Bezugsachse drehbare Scheibe. Die Drehachse der Scheibe und die Bezugsachse sind also identisch. Die Scheibe ist vorzugsweise Teil des Trägerelements und drehbar in einem weiteren Teil des Trägerelements gelagert.

Die Scheibe weist Mittel zum Führen der Fixierelemente auf, die bewirken, dass die Fixierelemente durch Drehen der Scheibe zusammen und auseinander geschoben werden. Durch Drehen der Scheibe in eine erste Richtung werden die Fixierelemente also zusammengeschoben; durch Drehen der Scheibe in eine zweite Richtung werden die Fixierelemente auseinandergeschoben.

Als Mittel zur Führung der Fixierelemente weist die Scheibe vorzugsweise längliche, spiralförmig verlaufende Erhöhungen - etwa Schienen - Vertiefungen - etwa Nuten, Rillen, Kerben oder Rinnen - oder Durchbrüche - etwa Schlitze oder Spalten - auf. Die Erhöhungen, Vertiefungen oder Durchbrüche verlaufen jeweils entlang einer Spirale. Die Spirale wiederum verläuft vorzugsweise um die Bezugsachse. Mit den Erhöhungen, Vertiefungen oder Durchbrüchen, befinden sich die Fixierelemente in Eingriff. Infolgedessen führt eine Drehung der Scheibe zu einer Verschiebung der Fixierelemente radial zu der Bezugsachse.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einführen des Wälzlagers in das Zahnrad wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst an dem Kran befestigt. Zu diesem Zweck ist das oben genannte Mittel an dem Trägerelement vorgesehen. Das Trägerelement muss in entgegengesetzter Richtung des Fußelements, d.h. von dem Fußelement weg, verschoben werden. Hierzu dient vorzugsweise der Kran. Beim Anheben der Vorrichtung mit dem Kran bewirkt die Gewichtskraft des Fußelements die gewünschte Verschiebung.

Unter Verwendung des Krans werden die Fixierelemente anschließend in den Innenring des Wälzlagers eingeschoben. Dazu müssen die Fixierelemente zusammengeschoben sein. Im Bedarfsfall erfolgt daher ein Verfahrensschritt„Zusammenschieben der Fixierelemente radial zu der Bezugsachse". Zum Einführen der Fixierelemente wird das Wälzlager vorzugsweise so positioniert, dass die Drehachse des Wälzlagers senkrecht bzw. lotrecht ausgerichtet ist.

Die in den Innenring des Wälzlagers eingeführten Fixierelemente werden in einem weiteren Verfahrensschritt so auseinandergeschoben, dass sie mindestens den Innenring fixieren.

Hiernach wird das Fußelement mittels des Krans auf das Zahnrad aufgesetzt. Auch das Zahnrad ist vorzugsweise so positioniert, dass die Drehachse des Zahnrads senkrecht bzw. lotrecht ausgerichtet ist. Das Aufsetzen des Fußelements auf das Zahnrad erfolgt, indem der Kran die Vorrichtung anhebt und auf dem Zahnrad absetzt. Beim Aufsetzen auf das Zahnrad erfolgt eine Positionierung des Fußelements und/oder der Vorrichtung und/oder des Wälzlagers auf dem Zahnrad radial zu der Bezugsachse.

Durch Verschieben des Trägerelements in axialer Richtung zu der Bezugsachse in Richtung des Fußelements, d.h. zu dem Fußelement hin, kann das Wälzlager nun in das Zahnrad eingeführt werden. Die Verschiebung des Trägerelements wird vorzugsweise durch die Gewichtskraft des Trägerelements und des Wälzlagers bewirkt.

Zum Entfernen der Vorrichtung werden dann die Fixierelemente zusammengeschoben. Die Vorrichtung wird entfernt, indem die zusammengeschobenen Fixierelemente aus dem Innenring des Wälzlagers herausgeführt werden. Dazu hebt der Kran die Vorrichtung an. Das Wälzlager verbleibt in dem Zahnrad. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wie nachfolgend beschrieben, in den Figuren dargestellt. Im Einzelnen zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung von oben; und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung von unten.

In Fig. 1 abgebildet ist eine Vorrichtung mit einem Trägerelement 101 und einem Fußelement 103. Säulen 105 dienen dazu, das Trägerelement 101 gegenüber dem Fußelement 103 zu positionieren. Die Säulen 105 sind fest in dem Fußelement 103 verankert. Das Trägerelement 101 weist Löcher auf, durch welche die Säulen 105 hindurchgeführt sind. Oberhalb des Trägerelements 101 sind die Säulen 105 mit Anschlagpuffern 107 versehen. Bei einer Verschiebung Trägerelements 101 in entgegengesetzter Richtung des Fußelements 103, d.h. von dem Fußelement 101 weg, kommt das Trägerelement 101 in Kontakt mit den Anschlagpuffern 107. Somit begrenzen die Anschlagpuffer die Verschiebbarkeit des Trägerelements 101 in entgegengesetzter Richtung des Fußelements 103.

Das Trägerelement 101 umfasst eine Scheibe 109, die drehbar in einer Grundplatte 1 1 1 gelagert ist. Auf der Scheibe 109 ist ein Mittel 1 13 zum Befestigen an einem Kran angebracht. Die Scheibe 109 weist weiterhin drei längliche, spiralförmig verlaufende Schlitze 1 15 auf. In den Schlitzen 1 15 befinden sich Schrauben 1 17, die jeweils mit einem Fixierelement 1 19 verschraubt sind. Hierdurch werden die Fixierelemente 1 19 entlang der Schlitze 1 15 geführt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die Fixierelemente 1 19 zudem entlang jeweils einer Schiene 201 in radialer Richtung geführt. Die Schiene 201 ist unter der Grundplatte 1 1 1 angebracht. Auf diese Weise wird ein Mechanismus realisiert, bei dem eine Verdrehung der Schiebe 109 gegenüber der Grundplatte 1 1 1 mit einer Verschiebung der Fixierelemente 1 19 in radialer Richtung einhergeht. Zwischen dem Trägerelement 101 und dem Fußelement 103 befindet sich ein Dämpfer 203. Der Dämpfer 203 ist mittels dreier Quertraversen 205 an den Säulen 105 befestigt. Bei einer Abwärtsbewegung bzw. einer Verschiebung in Richtung des Fußelements 103 prallt das Trägerelement 101 auf den Dämpfer 203. Infolgedessen kommt es zu einer Verzögerung der Bewegung des Trägerelements 101 .

Um die Dämpfungswirkung des Dämpfers 203 an die zu montierenden Wälzlager und Zahnräder anpassen zu können, sind die Quertraversen 205 in den Befestigungsstellen 207 höhenverstellbar an den Säulen 105 angebracht. Die Verstellung des Dämpfers 203 erfolgt also axial zu derselben Bezugsachse, zu der auch das Trägerelement 101 verschiebbar ist.

Das Fußelement 103 weist drei Wirkflächen auf. Eine erste Wirkfläche 209 hat die Form einer Mantelfläche eines Kegelstumpfs. Die erste Wirkfläche 209 dient dazu, die Vorrichtung beim Aufsetzen auf das Zahnrad so zu zentrieren, dass die Drehachsen des Zahnrads und des Wälzlagers zueinander in Deckung gebracht werden.

Eine zweite Wirkfläche 21 1 ist vorgesehen, um die Vorrichtung nach dem Aufsetzen auf das Zahnrad in der zentrierten Position zu halten. Die zweite Wirkfläche 21 1 ist parallel zu der Bezugsachse ausgerichtet und verläuft konzentrisch zu dieser. Eine Mantelfläche eines Zylinders beschreibt die Form der zweiten Wirkfläche 21 1 .

Eine dritte Wirkfläche 213 hat die Form eines konzentrisch um die Bezugsachse herum verlaufenden Kreisrings. Die dritte Wirkfläche 213 dient dazu, das Fußelement 103 nach dem Aufsetzen auf das Zahnrad in axialer Richtung zu der Bezugsachse zu fixieren, so dass das Trägerelement 101 mit dem Wälzlager axial zu der Bezugsachse in Richtung des Fußelements 103 verschoben werden kann. Bezuqszeichen

101 Trägerelement

103 Fußelement

105 Säule

107 Anschlagpuffer

109 Scheibe

111 Grundplatte

113 Mittel zum Befestigen

115 Schlitz

117 Schraube

119 Fixierelement

201 Schiene

203 Dämpfer

205 Quertraverse

207 Befestigungsstelle

209 erste Wirkfläche

211 zweite Wirkfläche