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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konzept zur Zentrierung eines Lagerrings in einer dafür vorgesehenen Öffnung eines Halteelements, insbesondere eine dafür vorgeschlagene Zentrieranordnung, einen Lagerring und ein Halteelement für den Lagerring.
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Bei einer Lagerung von Wellen wird ein Ende einer Welle oftmals mittels eines so genannten Festlagers gelagert. Das Festlager lagert die Welle drehbar und stützt sich mit einem Lageraußenteil, wie beispielsweise einem Lageraußenring, in radialer Richtung an einem Lagergehäuse, wie z. B. einem Getriebegehäuse, ab. Das Festlager kann ferner in Bezug auf das Gehäuse auch axial fixiert werden. Zu diesem Zweck können Halteelemente, die auch als Retainer bezeichnet werden, verwendet werden. Diese dienen insbesondere zur Fixierung eines oder mehrerer Lager in einer Einbauumgebung, in der ohne den Einsatz der Halteelemente nur schwerlich eine ausreichende Fixierung der Lager erzielbar wäre. Dies ist beispielsweise beim Einbau von Lager in einem Getriebe von Kraftfahrzeugen der Fall, insbesondere wenn ein Getriebegehäuse aus einem Leichtmetall gefertigt ist. Angesichts dort auftretender Temperaturwechsel, Vibrationen und sich fortwährend ändernder Lastzustände ist eine zuverlässige Fixierung der Lager durch ein einfaches Eingreifen in ein Getriebegehäuse in der Regel nicht gewährleistet. Mithilfe der Halteelemente, die mit dem Getriebegehäuse verschraubt werden können, kann dagegen auf relativ einfache Weise eine dauerhaft haltbare Fixierung der Lager im Getriebegehäuse realisiert werden.
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Derartige Halteelemente sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Das Halteelement kann dabei beispielsweise als plattenförmiges, einstückiges Blechteil ausgebildet sein, welches eine zentrale Ausnehmung in Form einer kreis- bzw. zylinderförmigen Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Lagers bzw. dessen Lageraußenrings und gleichmäßig über einen Umfang des Halteelements verteilte Gewindebohrungen zum Anbringen des Halteelements an einem Gehäuse aufweist. Das vom Halteelement aufzunehmende Lager verfügt über einen Außenring, der in einem Teilbereich seiner axialen Erstreckung einen reduzierten Außendurchmesser aufweist, so dass eine äußere Mantelfläche des Außenrings gestuft ausgebildet ist und quasi eine Schulter aufweist. Mit dem Teilbereich mit dem reduzierten Außendurchmesser wird der Außenring in die zentrale Ausnehmung des Halteelements eingeführt, bevor diese mit beispielsweise einem Getriebegehäuse verschraubt wird.
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Mit bekannten Halteelementen lässt sich ein Lager zwar zuverlässig am Gehäuse fixieren, allerdings kann es sich je nach Einbauumgebung als schwierig erweisen, das Halteelement exakt in eine gewünschte Einbauposition relativ zu einer zu lagernden Welle zu bringen. Wenn der Lagerring vor einer Ausrichtung zu der Welle bereits mit seiner Mantelfläche am Rand der Aufnahmeöffnung anliegt, kann es praktisch unmöglich sein, eine Bohrung für die Welle noch weiter radial nach außen zu bewegen, ohne den Lagerring in der dafür vorgesehenen kreisförmigen Aufnahmeöffnung des (flanschartigen) Halteelementes aufgrund mangelnder radialer Toleranzen zwischen Mantelfläche des Lagerrings und innerer Mantelfläche der Aufnahmeöffnung radial zu stark zu belasten und dadurch möglicherweise Risse in dem Lagerring zu verursachen.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Anschraubvorgang von Halteelement samt Lagerring möglicherweise auftretende hohe radiale Berührungskräfte zwischen den jeweiligen Mantelflächen zu reduzieren.
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Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, die oben geschilderte Problematik dadurch zu lösen, indem der Lagerring zentriert in die Aufnahmeöffnung des Halteelements eingebracht und gehalten wird. Dadurch entsteht entlang einer Umfangsrichtung der Lagerringmantelfläche ein im Wesentlichen gleichmäßiges Spaltmaß zwischen der Lagerringmantelfläche und der inneren Mantelfläche der Aufnahmeöffnung des Halteelements. Dieses Spaltmaß erlaubt beim Anbringen des Halteelements samt Lagerring an ein Lagergehäuse eine (nachträgliche) Ausrichtung des Lagerrings relativ zu einer Position der zu lagernden Welle, ohne zu hohe radiale Kräfte auf den Lagerring und/oder die Aufnahmeöffnung zu verursachen.
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Für die vorgeschlagene Zentrierung sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Zentrieranordnung zum Zentrieren eines Lagerrings in einer dafür vorgesehenen kreis- bzw. zylinderförmigen zentralen Aufnahmeöffnung eines Halteelements vor. Die Zentrieranordnung weist wenigstens drei jeweils in radialer Richtung elastisch verformbare Zentrierelemente auf, die entlang eines Umfangs der kreisförmigen Aufnahmeöffnung in dafür in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung vorgesehenen Ausnehmungen angeordnet werden können und den Lagerring bei dessen Einführung in die kreisförmige Aufnahmeöffnung radial zentrieren können.
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Vorzugsweise sind die wenigstens drei Zentrierelemente für eine optimale radiale Zentrierung entlang des Umfangs der kreisförmigen Aufnahmeöffnung gleichmäßig, d. h. um gleiche Winkel versetzt, angeordnet. Bei drei Zentrierelementen ergibt sich somit beispielsweise ein Versatzwinkel von ca. 360°/3 = 120° zwischen zwei benachbarten Zentrierelementen.
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Bei den in radialer Richtung elastischen Zentrierelementen kann es sich gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung um radial verformbare bzw. in radialer Richtung elastische Federbleche oder Clips aus Federblech handeln.
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Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die Zentrierelemente aus einem in radialer Richtung elastischen Kunststoff gebildet.
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Die wenigstens drei Zentrierelemente können als einzelne bzw. separate Elemente ausgebildet sein, die dementsprechend jeweils einzeln in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen in dem Randbereich der Aufnahmeöffnung eingebracht werden können. Andererseits können die wenigstens drei Zentrierelemente auch an einem dem Umfang der kreisförmigen Aufnahmeöffnung entsprechenden Ring angeordnet sein, so dass die Zentrierelemente in die dafür im Randbereich der Aufnahmeöffnung vorgesehenen Ausnehmung eingreifen können, wenn der Ring auf die Aufnahmeöffnung des Halteelements aufgesetzt wird.
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Um den Lagerring in einer axialen Richtung des Lagers verliersicher in dem (flanschartigen) Halteelement zu halten, kann jedes der Zentrierelemente auf einer dem Lagerring zugewandten Seite einen in radialer Richtung federnden radialen Vorsprung aufweisen, der bei einer Anordnung des Zentrierelements in der dafür vorgesehenen Ausnehmung mit einem komplementären radial nach außen vorstehenden Vorsprung des in die Öffnung eingeführten Lagerrings zusammenwirken kann. Dabei kann vorliegend unter dem Zusammenwirken ein Einrasten eines hakenförmigen nach innen vorstehenden Vorsprungs eines Zentrierelements unter den nach außen vorstehenden Vorsprung des Lagerrings oder eine reibschlüssige Verbindung zwischen einer Stirnseite eines radial nach innen vorstehenden Vorsprungs des Zentrierelements und einer Stirnseite des radial nach außen vorstehenden Vorsprungs des Lagerrings verstanden werden.
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Dementsprechend umfassen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch einen Lagerring, insbesondere einen Lageraußenring, mit einem in einem Teilbereich seiner axialen Erstreckung reduzierten Außendurchmesser, um den Lagerring in eine dafür vorgesehene kreisförmige Aufnahmeöffnung des Halteelements einzuführen, wobei der Lagerring in einem axialen Endbereich des reduzierten Außendurchmessers einen umlaufenden radialen Vorsprung aufweist, der mit einem federnden radialen Vorsprung eines in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung angeordneten Zentrierelements zusammenwirken kann, um den Lagerring in dem Halteelement zu halten.
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Des Weiteren wird ein Halteelement für ein Lager vorgeschlagen, mit einer kreisförmigen Aufnahmeöffnung für einen Lagerring des Lagers, wobei entlang einem Umfang der kreisförmigen Aufnahmeöffnung in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung Ausnehmungen für wenigstens drei jeweils in radialer Richtung elastisch verformbare Zentrierelemente einer Zentrieranordnung zum Zentrieren des Lagerrings in der kreisförmigen Aufnahmeöffnung eingebracht sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen von Ausführungsbeispielen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann es ermöglicht werden, beim Anbringen des Halteelements an ein Gehäuse ein radiales Verrutschen eines in der Aufnahmeöffnung befindlichen Lagerrings zu verhindern. Somit bleibt beim Montieren des Festlagers an ein Gehäuse zwischen der Mantelfläche des Lagerrings und der gegenüberliegenden Mantelfläche der Aufnahmeöffnung noch genügend Spiel, um Toleranzen bezüglich einer Relativposition einer zu lagernden Welle durch eine leichte radiale Verschiebung des Lagerrings innerhalb der Aufnahmeöffnung auszugleichen. Somit können hohe radiale Berührungskräfte der Mantelflächen des Lagerrings und der Aufnahmeöffnung in radialer Richtung vermieden werden, wodurch wiederum schädliche Risse an Lagerringen und/oder Halteelementen vermieden werden können.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 verschiedene Ansichten des Halteelements gemäß 1;
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3 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit drei ringförmig angeordneten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 1;
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4 verschiedene perspektivische Ansichten von Wälzlager, Halteelement und Zentrieranordnung gemäß den 1 bis 3;
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5 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 verschiedene Ansichten des Halteelements gemäß 5;
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7 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit drei ringförmig angeordneten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 5;
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8 verschiedene perspektivische Ansichten von Wälzlager, Halteelement und Zentrieranordnung gemäß den 5 bis 7;
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9 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit separaten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 9;
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11 verschiedene perspektivische Ansichten von Wälzlager, Halteelement und Zentrieranordnung gemäß den 9 und 10;
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12 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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13 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit drei ringförmig angeordneten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 12;
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14 verschiedene perspektivische Ansichten von Wälzlager, Halteelement und Zentrieranordnung gemäß den 12 und 13;
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15 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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16 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit separat angeordneten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 15;
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17 verschiedene perspektivische Ansichten von Wälzlager, Halteelement und Zentrieranordnung gemäß den 15 und 16;
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18 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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19 verschiedene Ansichten des Halteelements gemäß 18;
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20 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit separaten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 18;
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21 verschiedene Ansichten eines mittels einer Zentrieranordnung in einem Halteelement zentriert angeordneten Wälzlagers, gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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22 verschiedene Ansichten des Halteelements gemäß 21; und
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23 verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung mit separaten und jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelementen gemäß 21.
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1 zeigt verschiedene Ansichten einer ersten Lageranordnung, bei der mittels einer Zentrieranordnung 100 ein Lager 120 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zentriert in einem Halteelement 110 gehalten werden kann. Das dafür vorgesehene Halteelement 110 ist in verschiedenen Ansichten detaillierter in der 2 dargestellt, wohingegen die Zentrieranordnung 100 in verschiedenen Ansichten genauer in der 3 gezeigt ist.
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Der untere Teil von 1 zeigt in Draufsicht die Lageranordnung mit dem Halteelement 110, welches in einer in der 2 besser erkennbaren zentralen Ausnehmung 111 in Form einer kreisförmigen Aufnahmeöffnung das Lager 120 hält. Das Halteelement 110 weist dazu (z. B. gleichmäßig) über einen Umfang Halteelements 110 verteilte Festlegungsabschnitte 112a, 112b und 112c mit jeweiligen Gewindebohrungen 113a, 113b und 113c auf. Die Festlegungsabschnitte 112a, 112b und 112c weisen hier jeweils eine Form von sich radial nach außen erstreckenden Nasen auf, wobei natürlich auch andere Formen denkbar sind. Mittels der Gewindebohrungen 113a, b und 113c und entsprechender Schrauben kann die Lageranordnung aus Halteelement 110, Zentrieranordnung 100 und Lager 120 beispielsweise an einem Lagergehäuse befestigt werden, so dass beispielsweise ein Festlager zur Lagerung einer (nicht gezeigten) Welle entsteht. Die Welle, die in den vorliegenden Figuren nicht dargestellt ist, kann dazu durch eine dafür vorgesehene Öffnung bzw. Bohrung 121 eines Lagerinnenrings 122 des Lagers 120 gebracht werden (siehe 1). Somit stellt das Halteelement quasi ein Befestigungsflansch mit Bohrungen dar.
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Entlang eines Umfangs der kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 weist das Halteelement 110, wie es in 2 dargestellt ist, in einem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 Ausnehmungen 114a, b, c für wenigstens drei jeweils in radialer Richtung elastisch verformbare Zentrierelemente 101a, 101b, 101c der Zentrieranordnung 100 auf (siehe 3). Bevorzugt sind die Ausnehmungen 114a, b, c gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahmeöffnung 111 verteilt, um eine möglichst optimale Zentrierwirkung für das zu haltende Lager 120 zu erreichen. Gleichmäßig bedeutet vorliegend, dass benachbarte Ausnehmungen beispielsweise jeweils um einen Winkel von 360°/N versetzt angeordnet sind, wobei N eine Anzahl von Ausnehmungen bedeutet (N ≥ 3). Bei drei Ausnehmungen 114a, b, c ergibt sich somit beispielhaft ein Versatzwinkel von 120°.
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Die wenigstens drei Ausnehmungen 114a, b, c sind in ihrer Formgebung an die wenigstens drei Zentrierelemente 101a, 101b, 101c der Zentrieranordnung 100 angepasst, worauf im weiteren Verlauf noch näher eingegangen wird.
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Ein von dem Halteelement 110 zu haltender Lagerring bzw. Lageraußenring 123 des Lagers 120 wird mittels der Zentrieranordnung 100 zum Zentrieren des Lageraußenrings 123 in der dafür vorgesehenen kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 des Halteelements 110 zentriert. Verschiedene Ansichten der Zentrieranordnung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sind in der 3 gezeigt.
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Die Zentrieranordnung 100 weist gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel drei jeweils in radialer Richtung elastisch verformbare Zentrierelemente 101a, 101b und 101c auf, die entlang eines Umfangs der kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 in den dafür in dem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 vorgesehenen Ausnehmungen 114a, b und 114c angeordnet werden können und die dadurch den Lageraußenring 123 in der kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 des Halteelements 110 in der Aufnahmeöffnung 111 zentrieren können. Dabei kann die Zentrierung einerseits erfolgen, nachdem der Lageraußenring 123 in die kreisförmige Aufnahmeöffnung 111 gebracht wurde, also quasi nachträglich. Dazu wird die Zentrieranordnung 100 mit ihren Zentrierelementen 101a, 101b, 101c nachträglich zwischen Lageraußenringmantelfläche und Rand der Aufnahmeöffnung 111 geschoben, so dass die Zentrierelemente 101a, 101b, 101c in den Ausnehmungen 114a, b, c Platz finden. Andererseits ist auch eine Platzierung der Zentrieranordnung 100 bzw. ihrer Zentrierelemente 101a, 101b und 101c in den Ausnehmungen 114a, b und 114c möglich, bevor der Lageraußenring 123 in die kreisförmige Aufnahmeöffnung 111 eingeführt wird, so dass er bei seiner Einführung in die kreisförmige Aufnahmeöffnung 111 zugleich zentriert wird.
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Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Zentrieranordnung 100 können die einzelnen Zentrierelemente 101a, 101b und 101c an einem dem Umfang der kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 entsprechenden Ring 102 angeordnet sein, so dass die Zentrierelemente 101a, 101b und 101c beim Aufsetzen des Rings 102 auf die Aufnahmeöffnung 111 in die dafür in dem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 vorgesehenen Ausnehmungen 114a, b und 114c greifen können, wie es in der explosionsartigen Ansicht der 4 dargestellt ist. Der Ring 102 und die Zentrierelemente 101a, 101b, 101c können dabei einstückig ausgebildet sein.
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Die wenigstens drei Zentrierelemente 101a, 101b und 101c sind gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ausgebildet, um bei einem Kontakt mit einer Mantelfläche des Lageraußenrings 123 jeweils radial nach außen elastisch verformt werden zu können und mittels einer daraus resultierenden radial nach innen gerichteten Rückstellkraft den Lageraußenring 123 in der kreisförmigen Aufnahmeöffnung 111 zu zentrieren. Dazu können die Zentrierelemente 101a, 101b und 101c, wie auch der Ring 102, beispielsweise aus einem vor allem in radialer Richtung elastisch verformbaren Metall, wie z. B. einem Federblech, oder einem elastisch verformbaren Kunststoff gefertigt sein.
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Insbesondere wirken die wenigstens drei Zentrierelemente 101a, 10lb und 101c mit dem Lageraußenring 123 in einem Teilbereich seiner axialen Erstreckung mit reduziertem Außendurchmesser zusammen. Dazu weist der Lageraußenring 123, wie es auch in der 1 (oben) deutlich wird, in einem axialen Endbereich seines reduzierten Außendurchmessers einen umlaufenden radialen Vorsprung 124 auf.
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Gemäß der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform kann jedes der Zentrierelemente 101a, 101b und 101c auf einer dem Lageraußenring 123 zugewandten bzw. dem Rand der Aufnahmeöffnung 111 abgewandten Seite einen ersten federnden und radial nach innen vorstehenden Vorsprung 103 in Form eines Hakens aufweisen, der bei der Anordnung des jeweiligen Zentrierelements 101a, 101b und 101c in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 114a, b und 114c und der Einführung des Lageraußenrings 123 mit dem radial nach außen vorstehenden Vorsprung 124 des Lageraußenrings 123 zusammenwirken kann, um den Lageraußenring möglichst verliersicher in dem (flanschartigen) Halteelement 110 zu halten.
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Das Zusammenwirken des Hakens 103 mit dem radialen Vorsprung 124 des Lageraußenrings 123 besteht gemäß der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform in einem Einrasten des radial nach innen vorstehenden Hakens 103 unter einer Kante des radial nach außen vorstehenden Vorsprungs 124, so dass sowohl die Zentrierelemente 101a, 101b und 101c als auch der Lageraußenring 123 jeweils verliersicher in dem Halteelement 110 angeordnet sind. Dabei meint verliersicher eine Fixierung in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Rotationsachse des Lagers 120. Eine axiale Verschiebung des Lageraußenrings 123 wird, wie es insbesondere im oberen Teil von 1 dargestellt ist, zum einen durch eine aus dem reduzierten Außendurchmesser resultierende Schulter 125 des Lageraußenrings 123 und zum anderen durch den unter dem radialen Vorsprung 124 des Lageraußenrings 123 eingerasteten Haken 103 eines Zentrierelements 101a, 101b und 101c verhindert. Dazu kann der radiale Vorsprung 124 des Lageraußenrings 123 entweder vollumfänglich umlaufend sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können auch wenigstens drei einzelne, separate radiale Vorsprünge 124 des Lageraußenrings 123 komplementär zu den Zentrierelementen 101a, 101b und 101c vorgesehen sein.
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Wie es in dem oberen Teil der 1 deutlich wird, bewirkt die Zentrieranordnung mit den wenigstens drei Zentrierelementen 101a, 101b und 101c eine radiale Zentrierung des Lagers 120 bzw. des Lageraußenrings 123 innerhalb der Aufnahmeöffnung 111 des Halteelements 110, so dass zwischen Lageraußenringmantelfläche und dem Rand der Aufnahmeöffnung 111 ein im Wesentlichen gleichmäßiges radiales Spaltmaß erhalten wird. Durch dieses Spaltmaß bzw. den Abstand bleibt beim Montieren des Festlagers an ein Gehäuse zwischen der Mantelfläche des Lageraußenrings 123 und der gegenüberliegenden Mantelfläche der Aufnahmeöffnung 111 noch genügend Spiel, um Toleranzen bezüglich einer Relativposition einer zu lagernden Welle durch eine (leichte) radiale Verschiebung des Lagerrings 123 innerhalb der Aufnahmeöffnung 111 auszugleichen, wodurch hohe radiale Berührungskräfte der Mantelflächen des Lagerrings 123 und der Aufnahmeöffnung 111 in radialer Richtung vermieden werden können.
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Nachdem im Vorhergehenden anhand der 1 bis 4 eine erste Ausführungsform einer Lageranordnung beschrieben wurde, werden im Nachfolgenden anhand der weiteren Figuren noch weitere mögliche Ausführungsbeispiele erläutert. Aufgrund viele struktureller Gemeinsamkeiten zwischen verschiedenen Ausführungsbeispielen, wird in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf unterschiedliche Funktionselemente näher eingegangen, wohingegen bereits beschriebene Elemente nicht näher erläutert werden.
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Die 5 bis 8 zeigen eine zweite mögliche Ausführungsform einer Lageranordnung. 5 zeigt verschiedene Ansichten der zweiten Lageranordnung, bei der mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Zentrieranordnung 200 das Lager 120 zentriert in einem zweiten Ausführungsbeispiels eines Halteelements 210 gehalten werden kann. Das dafür vorgesehene Halteelement 210 ist in verschiedenen Ansichten detaillierter in der 6 dargestellt, wohingegen die Zentrieranordnung 200 in verschiedenen Ansichten genauer in der 7 gezeigt ist.
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Wie es insbesondere aus den 5 (oben) und der 6 hervorgeht, unterscheidet sich das Halteelement 210 von dem Halteelement 110 durch die Ausgestaltung seiner Ausnehmungen 214a, 214b und 214c, die an die wenigstens drei jeweils in radialer Richtung elastisch verformbaren Zentrierelemente 201a, 201b und 201c der Zentrieranordnung 200 angepasst sind. Die Ausnehmungen 214a, 214b und 214c sind lediglich an einem axial dem Lager 120 zugewandten Ende in den Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 eingebracht, so dass durch die Ausnehmungen 214a, 214b und 214c auch radial nach innen vorstehende Vorsprünge in dem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 gebildet werden. Diese radial nach innen vorstehenden Vorsprünge bzw. Ausnehmungen 214a, 214b und 214c können gemäß diesem Ausführungsbeispiel nun auch mit entsprechend modifizierten Zentrierelementen 201a, 201b und 201c der Zentrieranordnung 200 zusammenwirken, wie es besonders aus 5 (oben) hervorgeht. Jedes der Zentrierelemente 201a, 201b und 201c weist dazu zusätzlich zu einem radial nach innen weisenden Haken 203 auch einen radial nach außen weisenden und in radialer Richtung federnden Haken 204 auf. In anderen Worten ausgedrückt weist jedes der Zentrierelemente 201a, 201b und 201c also auf einer dem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 zugewandten Seite einen zusätzlichen federnden Haken 204 auf, der bei der Anordnung des Zentrierelements 201a, 201b oder 201c in einer der dafür vorgesehenen Ausnehmungen 214a, 214b oder 214c unter einem radial nach innen vorstehenden Vorsprung einer Ausnehmung 214a, 214b und 214c in dem Randbereich einrasten kann, um das Zentrierelement 201a, 201b oder 201c verliersicher in dem Halteelement 210 zu halten (siehe 7 und 8).
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Auch hier können die Zentrierelemente 201a, 201b oder 201c und/oder der Ring natürlich aus einem Federblech oder elastischen Kunststoff gebildet sein.
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Die anhand der 5 bis 8 geschilderte Lageranordnung vermag gegenüber der ersten Ausführungsform eine noch weiter verbesserte axiale Fixierung sowohl des radial zentrierten Lagers 120 als auch der Zentrieranordnung 200 zu bewirken.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 9 bis 11 dargestellt. Dort ist eine Lageranordnung gezeigt, bei der mittels einer weiteren Zentrieranordnung das Lager 120 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zentriert in dem Halteelement 210 gehalten werden kann. Nachdem das Lager 120 und das Halteelement 210 bereits detailliert erläutert wurde, wird im Nachfolgenden nicht weiter darauf eingegangen.
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Im Vergleich zu den Zentrieranordnungen 100, 200, bei denen die jeweiligen Zentrierelemente 101a, 101b, 101c bzw. 201a, 201b, 201c jeweils an dem sie verbindenden Ring 102 angeordnet sind, ist bei der anhand der 9 bis 11 dargestellten Zentrieranordnung kein die Zentrierelemente 301a, b, c verbindender Ring vorgesehen. Stattdessen liegen die wenigstens drei Zentrierelemente 301a, b und 301c jeweils separat, d. h. voneinander getrennt, vor. Die einzelnen Zentrierelemente 301a, b und 301c können dabei auf dieselbe Weise ausgebildet sein, wie die an dem Ring 102 angeordneten Zentrierelemente 101 oder 201. Dies wird anhand von 10 deutlich, in der separate Zentrierelemente 301a, b und 301c dargestellt sind, die beispielhaft den Zentrierelementen 201a, 201b und 201c entsprechen.
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Eine Zentrieranordnung mit separaten Zentrierelementen 301a, b, c kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn bestimmte Einbausituationen eine Anordnung an einem Ring 102 nicht zulassen, beispielsweise, wenn ein nachträgliches Zentrieren nach Montage des Festlagers in beengten Lagergehäusen stattfinden soll. Außerdem können so natürlich auch Materialkosten für die Zentrieranordnung eingespart werden.
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Weitere, zu den letzten beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den 12–18 dargestellt.
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Das anhand der 12 bis 14 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der anhand der 5 bis 8 erläuterten zweiten Ausführungsform zum einen in der Ausgestaltung des Lagers bzw. dessen radialen Vorsprungs und zum anderen in der Zentrieranordnung.
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Das Lager 420 weist einen Lageraußenring 423 mit einem radial nach außen weisenden Vorsprung 424 in seinem axialen Endbereich mit reduziertem Durchmesser auf. Im Unterschied zu den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen weist der radial nach außen vorstehende Vorsprung 424 eine ausgeprägte, radial nach außen weisende Stirnfläche auf, siehe 12 (oben).
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Eine gemäß dieser Ausführungsform vorgesehene Zentrieranordnung 400, d. h. deren einzelne Zentrierelemente 401a, b und 401c, sowie der diese verbindende Ring 402, können aus einem Kunststoff, insbesondere einem Plastik, gefertigt sein. Dabei kann die aus Kunststoff gefertigte Zentrieranordnung 400 beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Außerdem sind, wie speziell aus 13 deutlich wird, ein radial nach innen weisender Vorsprung 403 und ein radial nach außen weisender Vorsprung 404 eines Zentrierelements 401a, b und 401c im Vergleich zu vorhergehenden Ausführungsformen anders ausgebildet. Ausgeprägte Haken sind gemäß dieser Ausführungsform nicht vorgesehen. Vielmehr weist insbesondere der radial nach innen weisende Vorsprung 403 eine ausgeprägte, radial nach innen weisende Stirnfläche auf.
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Wie es in der 12 (oben) dargestellt ist, muss der radial nach innen weisende Vorsprung 403 eines Zentrierelements 401 nicht notwendigerweise unter einen radial nach außen weisenden Vorsprung 424 des Lageraußenrings 423 einrasten. Stattdessen kann der radial nach innen weisende Vorsprung 403 eines Zentrierelements 401 auch derart mit dem radial nach außen weisenden Vorsprung 424 des Lageraußenrings 423 zusammenwirken, dass die Stirnflächen der radialen Vorsprünge 403 und 424 aufeinander gepresst werden. Auf diese Art entsteht eine reibschlüssige Verbindung, die auch eine axiale Fixierung des Lagers 420 in dem Halteelement 210 bewirken kann.
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Wie es zuvor bereits erläutert wurde, müssen auch hier die wenigstens drei Zentrierelemente 401a, b und 401c nicht notwendigerweise an dem Ring 402 der Zentrieranordnung 400 angeordnet sein. Wie es anhand der 15 bis 17 gezeigt ist, können die einzelnen Zentrierelemente 401a, b und 401c in einer Zentrieranordnung auch separat voneinander, d. h. physikalisch getrennt, in die dafür vorgesehenen Ausnehmungen des Halteelements 210 gebracht werden.
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Um den Lageraußenring 423 verliersicher in einem Halteelement zu fixieren, können die einzelnen Zentrierelemente einer Zentrieranordnung auch andere Formen als die bisher beschriebenen aufweisen, wie es anhand der 18 bis 23 dargestellt wird.
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Wie es bereits beschrieben wurde, muss der radial nach innen weisende Vorsprung eines Zentrierelements nicht notwendigerweise als Haken ausgebildet sein. Wie es auch in den 18 bis 23 gezeigt ist, insbesondere in den 18, 20, 21 und 23, kann ein radial nach innen weisender Vorsprung 503 ebenfalls trapezförmig ausgebildet sein mit einer Stirnfläche, welche eine Kontaktfläche zur reibschlüssigen Verbindung mit einer Stirnfläche des radial nach außen vorstehenden Vorsprungs 424 des Lageraußenrings 423 bilden kann. Die reibschlüssige Verbindung wird mittels einer durch die elastische Verformung der Zentrierelemente hervorgerufene radial nach innen gerichtete Rückstellkraft erreicht.
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Um die einzelnen Zentrierelemente 501 bzw. 601 in dem Randbereich der Aufnahmeöffnung 111 zu platzieren, können die Zentrierelemente 501 bzw. 601 beispielsweise jeweils federartige U- bzw. Ω-förmige Längsschnitte bzw. U- bzw. Ω-förmig radial nach außen vorstehende Vorsprünge 504, 604 aufweisen, wie es insbesondere in den 18 (oben), 20 (unten), 21 (oben) und 23 (unten) gezeigt ist. Dementsprechend können für solche Zentrierelemente vorgesehene Ausnehmungen 514, 614 komplementär geformt sein, also beispielsweise mit nut- oder T-förmigen Längsschnitten bzw. Ausnehmungen, so dass die Zentrierelemente 501 bzw. 601 mit den dafür vorgesehenen Ausnehmungen 514 bzw. 614 eine formschlüssige Verbindung eingehen können (siehe auch 19, 20 und 22, 23). Die U- bzw. Ω-förmig radial nach außen vorstehenden Vorsprünge 504, 604 können dazu in axialer Richtung elastisch verformbar sein, um beispielsweise ein Einrasten der Vorsprünge 604 in die Ausnehmungen 614 zu ermöglichen.
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Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand separater Figuren beschrieben wurden, sehen andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele vor. Um form- und/oder reibschlüssige Verbindungen zwischen verschiedenen Elementen der Lageranordnung zu erhalten, können unterschiedlichste Profile vorgesehenen sein, die von den in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Profilen abweichen können, jedoch im Wesentlichen dieselbe Funktion erfüllen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- erste Zentrieranordnung
- 101
- Zentrierelement
- 102
- Zentrierring
- 103
- radial nach innen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 110
- erstes Halteelement
- 111
- Aufnahmeöffnung
- 112
- Festlegungsabschnitt
- 113
- Gewindebohrung
- 114
- Ausnehmung für Zentrierelement
- 120
- Lager
- 121
- Lagerbohrung für Welle
- 122
- Lagerinnenring
- 123
- Lageraußenring
- 124
- radial nach außen weisender Vorsprung des Lageraußenring
- 125
- Schulter
- 200
- zweite Zentrieranordnung
- 201
- Zentrierelement
- 203
- radial nach innen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 204
- radial nach außen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 210
- zweites Halteelement
- 301
- Zentrierelement
- 400
- vierte Zentrieranordnung
- 401
- Zentrierelement
- 402
- Zentrierring
- 403
- radial nach innen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 404
- radial nach außen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 420
- Lager
- 423
- Lageraußenring
- 424
- radial nach außen weisender Vorsprung des Lageraußenring
- 501
- Zentrierelement
- 503
- radial nach innen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 504
- radial nach außen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 510
- Halteelement
- 514
- Ausnehmung für Zentrierelement
- 601
- Zentrierelement
- 604
- radial nach außen weisender Vorsprung eines Zentrierelements
- 610
- Halteelement
- 614
- Ausnehmung für Zentrierelement
