DE102018116069A1

DE102018116069A1 - Lageranordnung sowie darin vorgesehenes Halteringelement

Info

Publication number: DE102018116069A1
Application number: DE102018116069.0A
Authority: DE
Inventors: Georg Draser; Andreas Neudecker; Manfred Winkler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-01-09
Also published as: WO2020007394A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung mit wenigstens einem Lagerring, der eine Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper bereitstellt, einem Ansatzelement das auf einen Sitzabschnitt aufgesetzt ist, der an dem Lagerring gebildet ist und eine Umfangsnut aufweist, wobei in dieser Umfangsnut ein Halteringelement sitzt, das eine radial über den Sitzabschnitt hervorragende Schulter bildet, die das Ansatzelement auf dem Sitzabschnitt axial sichert. Das Halteringelement ist derart gestaltet, dass dieses in einer die Lagerachse enthaltenden Schnittebene einen Querschnitt aufweist dessen in Richtung der Lagerachse gemessene Breite kleiner ist als die ebenfalls in Richtung der Lagerachse gemessene Breite der Umfangsnut. Zudem ist das Halteringelement in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alternierend, d.h. „wellig“ gestaltet und das Ausmaß in welchem das Halteringelement in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alterniert ist größer als der in Richtung der Lagerachse gemessene Axialabstand der gegeneinander axial abgestützten axialen Anlagezonen des Lagerringes und des Ansatzelementes.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung mit wenigstens einem Lagerring, der eine Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper bereitstellt und einem Ansatzelement, das auf einen Sitzabschnitt aufgesetzt ist, der an dem Lagerring gebildet ist, wobei in jenem Sitzabschnitt eine Umfangsnut ausgebildet ist und in dieser Umfangsnut ein Halteringelement sitzt, das eine aus der Umfangsnut herausragende und damit über den Sitzabschnitt radial hervorragende Schulter bildet, die das Ansatzelement auf dem Sitzabschnitt axial sichert.
Aus EP 20 06 561 B1 ist eine derartige Lageranordnung bekannt. Der Lagerring fungiert bei dieser Lageranordnung als Lageraußenring und das Ansatzelement bildet eine ringartige Montageplatte durch welche der Lageraußenring getragen wird. Zur axialen Fixierung der Montageplatte ist ein aus einem Federstahlwerkstoff gefertigtes Halteringelement vorgesehen, das seine Sitzposition in einer in dem Lageraußenring ausgebildeten Nut ein einem radial elastisch geweiteten Zustand einnimmt und dabei eine radial nach außen über den Lageraußenring hervorkragende Schulter bildet, an welcher das Ansatzelement ansteht und damit axial festgelegt ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es auf fertigungs- und montagetechnisch vorteilhafte Weise möglich wird, den Lagerring eines Wälzlagers mit einem auf einem Sitzabschnitt des Lagerringes sitzenden Ansatzelement vorteilhaft zu koppeln.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lageranordnung mit:

- wenigstens einem Lagerring, der eine Laufbahn für daran abrollende Wälzkörper bereitstellt und
- einem Ansatzelement, das auf einen Sitzabschnitt aufgesetzt ist, der an dem Lagerring gebildet ist und eine Umfangsnut aufweist,
- wobei in dieser Umfangsnut ein Halteringelement sitzt, das eine radial über den Sitzabschnitt hervorragende Schulter bildet, die das Ansatzelement auf dem Sitzabschnitt axial sichert,
- das Halteringelement in einer die Lagerachse enthaltenden Schnittebene einen Querschnitt aufweist, dessen in Richtung der Lagerachse gemessene Breite kleiner ist als die ebenfalls in Richtung der Lagerachse gemessene Breite der Umfangsnut und
- das Halteringelement in seinem Verlauf in Umfangsrichtung mehrere abfolgende axial hervortretende oder axial ausbauchende Stützzonen bildet, die bei axialer Belastung des Halteringelements im Rahmen der Eigenelastizität des Halteringelements axial verlagerbar sind, so dass das Halteringelement zwischen den sich am Lagerring und am Ansatzelement axial abstützenden Stützzonen federelastisch axial stauchbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Lageranordnung zu schaffen, bei welcher das zur axialen Sicherung des Ansatzelements auf dem Lagerring vorgesehene Halteringelement den Lagering und das Ansatzelement in einem definierten Maße gegeneinander axial verspannt, so dass sich eine als spielfrei darstellende axial vorgespannte Koppelung des Lagerringes und des Ansatzelementes auf einen am Lagerring ausgebildeten Anschlag hin ergibt.
Das Halteringelement ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass dessen in Einbauposition den Anlagewandungen zugewandte Seitenflächen in ihrem Verlauf in Umfangsrichtung alternierende Axialpositionen einnehmen und hierbei das Ausmaß in welchem das Halteringelement in axial ungestauchtem Zustand in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alterniert größer ist als der in Richtung der Lagerachse gemessene Axialabstand der gegeneinander axial abgestützten und das Halteringelement kontaktierenden Anlagezonen des Lagerringes und des Ansatzelementes.
Das Halteringelement ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart gestaltet, dass dieses in einem die Lagerachse enthaltenden Axialschnitt einen Rechteckquerschnitt aufweist. Die Abmessungen bezüglich Höhe und Breite können dabei wiederum so abgestimmt sein, dass das Halteringelement in einem die Lagerachse enthaltenden Axialschnitt einen quadratischen Querschnitt aufweist.
Alternativ zu der oben genannten Ausführungsform des Halteringelementes kann dieses auch so gestaltet sein, dass dieses in einem die Lagerachse enthaltenden Axialschnitt einen Kreisquerschnitt oder einen elliptischen Querschnitt aufweist.
Weiterhin kann die Umfangsnut in vorteilhafter Weise so gestaltet sein, dass die in radialer Richtung gemessene Tiefe der Umfangsnut im Bereich von 1/3 bis 1/6 der Radialhöhe des Querschnitts des Halteringelements liegt.
Das Halteringelement ist vorzugsweise so gestaltet, dass dieses in axial ungestauchtem Zustand, also in einem Zustand in welchem dieses noch nicht in der Umfangsnut sitzt in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig ausgebildet ist und dabei wenigstens zwei in konstanter Teilung in eine erste Axialrichtung ausbauchende Stützzonen aufweist. Diese Ausbauchungen können sich als einseitige Ausbauchungen darstellen. Das Halteringelement kann auch so ausgebildet sein, dass dieses in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig ausgebildet ist und dabei wenigstens zwei in konstanter Teilung in eine erste Axialrichtung ausbauchende erste Stützzonen aufweist und wenigstens zwei ebenfalls in der genannten gleichen Teilung, jedoch um eine halbe Teilung zu den ersten Stützzonen versetzte in Gegenrichtung axial ausbauchende zweite Stützzonen aufweist. In verbautem Zustand stützen sich dann die ersten Stützzonen axial in einer Wandung der Umfangsnut des Lagerrings ab und die zweiten Stützzonen stützen sich axial an einer Anlagefläche am Ansatzelement ab. Das Halteringelement ist vorzugsweise aus einem hochfesten Stahlwerkstoff gefertigt und sitzt in elastisch radial geweitetem Zustand in der Umfangsnut.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, das Axialspiel eines Kugellagers in einer Halteplatte zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren. Dies kann insbesondere erfolgen, indem das Halteringelement als axial und/oder radial gewellter Ring also als Wellenring (z.B. mit einem Rund- oder Rechteckquerschnitt) gefertigt wird. Hierdurch wird die Fixierung der Halteplatte auf dem Kugellageraußenring abgesichert, indem sich der Wellenring an der Stirnseite der Nut vom Kugellageraußenring und die Halteplatte bei axialer Bewegung sich mit ihrer Aussparung vom Innendurchmesser am Wellenring abstützt. Da der gewellte Wellenring breiter ist als ein herkömmlicher Haltering, kann sich die Halteplatte auf dem Außenring des Kugellagers axial nicht so viel verschieben wie bei einem herkömmlichen Wellenring.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1a eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einem Halteringelement mit quadratischen Querschnitt;
1b eine Darstellung eines Details des Axialschnitts nach 1a zur Veranschaulichung der Anlage des Halteringelements am Lagerring;
1c ebenfalls eine Darstellung eines Details des Axialschnitts nach 1a zur Veranschaulichung der axialen Anlage des Halteringelements am Ansatzelement das hier eine ringartige Montageplatte darstellt;
2a eine Seitenansicht des axial wellig gestalteten Halteringelements wie es in der Lageranordnung nach den 1a bis 1c Anwendung findet;
2b eine Draufsicht des axial wellig gestalteten Halteringelements nach 2a;
3a eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einem Halteringelement mit kreisförmigem Querschnitt;
3b eine Detaildarstellung des Axialschnitts nach 1a zur Veranschaulichung der Anlage des Halteringelements am Lagerring;
3c ebenfalls eine Detaildarstellung des Axialschnitts nach 1a zur Veranschaulichung der axialen Anlage des Halteringelements am Ansatzelement das hier eine ringartige Montageplatte darstellt;
4a eine Seitenansicht des axial wellig gestalteten Halteringelements wie es in der Lageranordnung nach den 3a bis 3c Anwendung findet;
4b eine Draufsicht des axial wellig gestalteten Halteringelements nach 4a;
5a eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial welligen Halteringelements mit einem in radialer Richtung gestreckten Rechteckquerschnitt;
5b eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial sowie auch radial welligen Halteringelements mit einem quadratischen Querschnitt;
5c eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial welligen Halteringelements mit einem in radialer Richtung gestreckten Rechteck-Parallelogrammquerschnitt;
5d eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial welligen Halteringelements mit einem Doppeltrapezquerschnitt;
5e eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial welligen Halteringelements mit einem Rhomben-Querschnitt;
5f eine Skizze zur Veranschaulichung eines in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial welligen Halteringelements mit einem Z-Querschnitt;
6a eine Skizze zur Veranschaulichung des qualitativen Verlauf eines axial welligen Halteringelements mit sich einseitig erhebenden und hierbei Plateaus bildenden Stützzonen;
6b eine Skizze zur Veranschaulichung des qualitativen Verlauf eines axial welligen Halteringelements mit sich alternierend erhebenden und senkenden hierbei wiederum Plateaus bildenden Stützzonen;
6c eine Skizze zur Veranschaulichung des qualitativen Verlauf eines Sinusartig axial welligen Halteringelements;
7a eine Skizze zur Veranschaulichung des Sitzes eines Halteringelements mit Z-Querschnitt in der Umfangsnut des Lageraußenringes, wobei sich hier das Halteringelement durch seine Eigenelastizität in die Umfangsnut hinein spannt um einen möglichst kleinen Außendurchmesser anzunehmen;
7b eine Skizze zur Veranschaulichung des Sitzes eines Halteringelements mit Rechteckquerschnitt in der Umfangsnut des Lageraußenringes, wobei sich hier das Halteringelement durch seine Eigenelastizität in die Umfangsnut des Ansatzelementes hinein spannt um einen möglichst großen Außendurchmesser anzunehmen.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach 1 zeigt im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit wenigstens einem Lagerring RA, der eine Laufbahn RA1 für daran abrollende Wälzkörper W bereitstellt, einem Ansatzelement AE, das auf einen Sitzabschnitt RA2 aufgesetzt ist, der an dem Lagerring RA gebildet ist und eine Umfangsnut RA3 aufweist, wobei in dieser Umfangsnut RA3 ein Halteringelement HR sitzt, das eine radial über den Sitzabschnitt RA2 hervorragende Schulter HR1 bildet, die das Ansatzelement AE auf dem Sitzabschnitt RA2 axial sichert.
Der Lagerring RA bildet bei diesem Ausführungsbeispiel den Lageraußenring eines insgesamt als Rillenkugellager ausgeführten Wälzlagers, das weiterhin einen Lagerinnenring RI mit einer inneren Laufbahn RI1 aufweist und als beidseitig mit Dichtringen D1, D2 abgedichtetes dauergeschmiertes Lager ausgebildet ist. Die Wälzkörper W sind hier als Kugeln ausgeführt und in einer Käfigeinrichtung C geführt. Am Lagerinnenring RI ist auf seiner dem Ansatzelement AE abgewandten Seite eine Ringsenkung RI2 ausgebildet. Die Dichtringe D1, D2 sind in Umfangsnuten des als Lageraußenring fungierenden Lagerringes RA gesichert und laufen mit Dichtlippenabschnitten an Außenumfangszonen das Lagerinnenringes RI an.
Das Halteringelement HR ist derart gestaltet, dass dieses in der hier gezeigten, die Lagerachse X enthaltenden Axialschnittebene einen Querschnitt Q aufweist, dessen in Richtung der Lagerachse X gemessene Breite BR kleiner ist als die ebenfalls in Richtung der Lagerachse X gemessene Breite BN der Umfangsnut RA3.
Das Halteringelement HR bildet in seinem Verlauf in Umfangsrichtung mehrere abfolgende axial hervortretende oder axial ausbauchende Stützzonen HZ, die bei axialer Belastung des Halteringelements im Rahmen der Eigenelastizität des Halteringelements axial verlagerbar sind, so dass das Halteringelement HR zwischen den sich am Lagerring RI und am Ansatzelement AE axial abstützenden Stützzonen HZ federelastisch axial stauchbar ist.
Zudem ist das Halteringelement HR in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alternierend gestaltet und das Ausmaß in welchem das Halteringelement in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alterniert ist in axial ungestauchtem Zustand größer als der in Richtung der Lagerachse X gemessene Axialabstand der gegeneinander axial abgestützten und vom Halteringelement kontaktierten axialen Anlagezonen Z1, Z2 des Lagerringes RA und des Ansatzelementes AE.
Wie aus der Darstellung nach 1b weiter erkennbar, ist das Halteringelement HR bei dieser Ausführungsform so gestaltet, dass dieses in dem gezeigten, die Lagerachse X (vgl. 1a) enthaltenden Axialschnitt einen nahezu quadratischen Rechteckquerschnitt Q aufweist. Die im Lagerring RA ausgebildete Umfangsnut RA3 und das Halteringelement HR sind so aufeinander abgestimmt dimensioniert, dass die in radialer Richtung gemessene Tiefe der Umfangsnut im Bereich von 1/3 bis 2/3 der Radialhöhe des Querschnitts des Halteringelements HR liegt. Dies bedeutet, dass Halteringelement HR wenigstens um 1/3 seiner Höhe radial aus der Umfangsnut RA3 herauskragt und dabei eine Umfangsschulter bildet welche als Axialanschlag für das Ansatzelement AE fungiert.
Die maximale Aufschubposition des Ansatzelementes AE auf den Lagerring RA ist durch eine weitere Schulter RA4 des Lagerringes RA begrenzt, an welcher das Ansatzelement AE in aufgeschobenem Zustand ansteht. Die Umfangsnut RA3 ist axial von Radialwandungen RA5, RA6 begrenzt. Der Axialabstand dieser Radialwandungen RA5, RA6, entspricht der Breite BN der Umfangsnut RA3. Die Axialposition der zur Kontaktierung des Halteringelements HR vorgesehenen Anschlagwandung AE1 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Kontaktierung der Schulter RA4 des Lagerringes RA durch das Ansatzelement AE die Anschlagwandung AE1 axial „leicht hinter der Radialwand RA6 zu liegen kommt“. Die Breite BN der Umfangsnut RA3 ist größer als die Breite BR des Querschnitts Q des Halteringelementes HR. Der Axialabstand BT der Anschlagwandung AE1 von der Radialwand RA5 der Umfangsnut RA3 entspricht zumindest der Breite BN der Nut RA3 oder ist vorzugsweise geringfügig größer als diese Breite BN.
Das Halteringelement HR ist in seinem Verlauf in Umfangsrichtung „axial wellig“ ausgebildet und weist dabei wenigstens zwei, hier konkret drei in konstanter Teilung in eine erste Axialrichtung ausbauchende Stützzonen auf HZ auf. In der Detaildarstellung nach 1b kontaktiert die der Anschlagwandung AE1 abgewandte Stützzone HZ die durch die Radialwandung RA5 der Umfangsnut RA3 gebildete Anlagezone Z1 des Lagerringes RA.
Die Darstellung nach 1c veranschaulicht, wie das in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig ausgebildete Halteringelement HR mit einer weiteren axial ausbauchenden Stützzone HZ an der Radialwandung RA6 der Umfangsnut RA3 ansteht und dort einen mit dieser Wandung RA6 bündigen, federelastisch vorgespannten und notfalls definiert federelastisch axial nachgiebigen Anschlag für die Anschlagwandung AE1 bereitstellt.
Die Anschlagwandung AE1 bildet die axiale Abschlussringfläche einer in dem Ansatzelement AE ausgebildeten Umfangsstufe AE2. Diese Umfangsstufe AE2 wird nach außen von einer zylindrischen Umfangsfläche AE3 begrenzt. Der Durchmesser des Sitzabschnitts RA2 und der Umfangsfläche AE3 sind so aufeinander abgestimmt, dass das Halteringelement HR in den zwischen dem Sitzabschnitt RA2 und der Umfangsfläche AE3 gebildeten Ringraum axial eingeschoben werden kann. Das Halteringelement HR ist so dimensioniert, dass diese unter leichter radialer Weitung in der Umfangsnut RA3 sitzt und in diese bei Einschieben in den genannten Ringraum selbsttätig aufgrund seiner Eigenelastizität einschnappt und dabei bestrebt ist einen möglichst kleinen Durchmesser anzunehmen.
Die Einbringung des Halteringelements HR in die Umfangsnut RA3 kann auch auf anderweitige Weise bewerkstelligt werden, so ist es möglich, am Lagerring RA und/oder am Ansatzelement lokale Ausnehmungen auszubilden, die ein Einfädeln des Halteringelements HR in den entsprechenden Nutraum ermöglicht. Die radiale Weitbarkeit des Halteringelements HR wird erreicht indem dieses in seinem Umlauf einfach durchbrochen ausgebildet ist, beispielsweise als zu einem Torus gebogener und an der Stoßstelle offener Abschnitt eines Drahtmateriales gefertigt ist.
Die Darstellungen nach den 2a und 2b veranschaulichen den Aufbau des Halteringelements HR als Einzelbauteil in einem axial ungestauchten und radial ungeweiteten Zustand. Wie aus 2a erkennbar ist das Halteringelement HR axial wellig gestaltet. Seine axiale Gesamtbreite, d.h. der in Richtung seiner Zentralachse gemessene Axialabstand BHE der in entgegen gesetzte Richtungen ausbauchenden Stützzonen HZ ist größer als die Breite BN der zur Aufnahme des Halteringelements HR vorgesehenen Nut RA3. Dieser Axialabstand BHE der auch der Axialhöhe des ungestauchten Halteringelements HR entspricht, beträgt vorzugsweise wenigstens das 1,5-Fache der Breite BR des Querschnitts Q des Halteringelements HR. Das Halteringelement HR bildet mehrere vorzugsweise in konstanter Teilung in Umfangsrichtung abfolgende und dabei in entgegen gesetzte Axialrichtungen ausbauende Stützzonen HZ. Das Halteringelement HR ist als von einer Durchbrechung D durchbrochener Federring aus einem Federstahldraht gefertigt.
Für die Darstellungen nach den 3a bis 4b gelten die obigen Ausführungen sinngemäß. Abweichend von der oben beschriebenen Ausführungsform weist hier das Halteringelement HR einen kreisförmigen Querschnitt Q auf und die mit diesem Halteringelement HR ggf. in Kontakt tretende Anschlagfläche AE1 ist als angestellte Ringfläche, insbesondere als Kegelringfläche oder als leicht konkave Ringfläche gestaltet. Insgesamt ist die Anschlagfläche AE1 so gestaltet, dass bei axialer Belastung des Halteringelements HR durch das Ansatzelement AE, die Anschlagfläche AE1 das Halteringelement HR tendenziell in die Umfangsnut RA3 radial von außen her hineindrängt.
Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung, insbesondere mit den in den 3a bis 4b dargestellten Komponenten gestaltet sich wie folgt:
Zunächst wird der Lagerinnenring RI in den Lageraußenring RA schräg eingesetzt. Anschließend werden die als Kugeln gestalteten Wälzkörper W in den zwischen den Lagerringen RI, RA verbleibenden Ringraum eingefügt, bis eine geforderte Kugelzahl dort aufgenommen ist. Dann werden die Kugeln so angeordnet, dass diese in dem Ringraum in gleicher Teilung angeordnet sind und der Käfig C wird axial in diesen Kugelkranz eingeschnappt. Nachfolgend wird die Dichtung D1 in den Lageraußenring RA eingesetzt. Das Lager wird mit einer definierten Schmierstoffmenge befüllt und die zweite Dichtung D2 wird in den Lageraußenring RA eingesetzt.
Auf das derart komplettierte Lager wird das Ansatzelement AE aufgeschoben. Hierbei wandert das Ansatzelement AE axial auf dem Sitzflächenabschnitt RA2 bis eine Stirnfläche des Ansatzelementes AE an einer den Sitzflächenabschnitt RA2 begrenzenden Anschlagfläche RA4 ansteht. Von einer der Anschlagfläche RA4 abgewandten Seite her wird das axial wellig gestaltete Halteringelement HR auf den Lagerring RA aufgeschoben bis dieses in der an dem Lagerring RA ausgebildeten Umfangsnut RA3 einschnappt. Das Halteringelement HR ist in diesem Zustand sowohl axial als auch radial verspannt. Durch seine radiale Verspannung sitzt es selbst sichernd in der Umfangsnut RA3. Durch seine axiale Verspannung nimmt es in axial leicht gestauchtem Zustand exakt die Breite BN der Umfangsnut RA3 an. Das Halteringelement HR bildet nunmehr federnd vorgespannte Anschlagzonen, die bündig mit den radialen Nutwandungen RA5, RA6 der Umfangsnut RA3 ausgerichtet sind und sich radial über das Umfangsniveau des Sitzflächenabschnitts RA2 erheben. Die axiale Bewegbarkeit das Ansatzelementes AE auf dem Lagerring RA wird durch das Halteringelement HR begrenzt. Dieses wirkt dabei mit einer Anschlagfläche AE1 des Ansatzelements AE zusammen. Das Ansatzelement AE ist damit verliersicher axial auf dem Lagerring RA der hier den Lageraußenring darstellt gesichert. Das Ansatzelement AE kann eine Flanschstruktur bilden, über welche das Lager insgesamt getragen werden kann. Die Gesamtkonstruktion ist dabei vorzugsweise so getroffen, dass die Hauptaxiallast zwischen dem Ansatzelement AE und dem Lagerring RA derart gerichtet ist, dass diese zwischen dem Ansatzelement AE und der Anschlagfläche RA4 wirksam ist. Das Halteringelement HR übernimmt primär eine Sicherungsfunktion. Die Anordnung kann so ausgelegt sein, dass eine definierte axiale Verlagerbarkeit des Ansatzelementes AE auf dem Lagerring RA entgegen der Vorspannung des Haltringelements HR gegeben ist. Die Anordnung kann auch so ausgelegt sein, dass das Halteringelement HR relativ eng in der Umfangsnut sitzt und über dessen axiale Welligkeit nur Toleranzen für die Breite der Umfangsnut und ggf. die Relativpositionen der mit dem Halteringelement HR zusammenwirkenden Kontaktflächen des Ansatzelementes AE kompensiert werden.
Das im Querschnitt hier kreisförmige Halteringelement HR stützt sich an der Wandung RA5 der Umfangsnut RA3 sowie an der Anschlagfläche AE1 des Ansatzelementes AE ab. Die Darstellung nach 3b zeigt hierbei die Kontaktierung der Wandung RA5 durch das Halteringelement HR und die Darstellung nach 3c zeigt die Kontaktierung der Anschlagfläche AE1 durch das Halteringelement HR.
Das Halteringelement HR ist in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig, axial alternierend oder zuminderst derart uneben ausgebildet, dass es einerseits Umfangszonen bildet welche sich axial am Lagerring RA abstützen und Umfangszonen bildet welche sich axial am Ansatzelement AE abstützen. Diese am Lagerring RA anliegenden Umfangszonen und die am Ansatzelement AE anliegenden Umfangszonen sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Hinter der am Lagerring RA anliegenden Umfangszone existiert damit in der Umfangsnut RA3 ein lokaler Freiraum, in gleicher Weise besteht auch auf der der Kontaktzone mit dem Ansatzelement AE abgewandte Seite des Halteringelements HR ein lokaler Freiraum.
Die am Lagering RA anstehenden Bereiche des Halteringelements HR sind im Rahmen der Strukturelastizität des Halteringelements HR in Richtung der Achse der Lageranordnung relativ zu den am Ansatzelement AE anstehenden Bereichen verlagerbar.
Das in den 4a und 4b gezeigte Halteringelement HR ist aus einem Stahlwerkstoff und hierbei wiederum aus einem Drahtmaterial gefertigt. Es ist so dimensioniert, dass dieses in Einbauposition in elastisch radial geweitetem Zustand in der Umfangsnut des Lagerringes RA (vgl. 3a) sitzt. Das Halteringelement HR ist durch plastische Umformung so gestaltet, dass das im wesentlichen zu einem Torus gebogene Drahtmaterial in axialer Richtung. d.h. gegenüber einer zur Zentralachse X senkrechten Bezugsebene P „wellig“ ist. Es erhebt sich also mit bestimmten Umfangsabschnitten in eine Richtung über diese Ebene P und mit anderen Umfangsabschnitten taucht es unter diese Bezugsebene ab. Im Rahmen des Einbaus in die Lageranordnung wird es axial gestaucht, so dass sich die Axialabstände der einander abgewandten Erhebungen und Senkungen von der Bezugsebene reduzieren. Die Zonen mit der jeweils maximalen Ausbauchung gegenüber der Bezugsebene P fungieren dann als die bereits oben angesprochenen Stützzonen HZ die am Lagering RA und am Ansatzelement AE anliegen. Bei der in 4a gezeigten Variante bildet das Halteringelement in seinem Umlauf drei Zonen die zur Anlagefläche RA5 der Umfangsnut RA3 hin ausbauchen sowie drei zwischen diesen Zonen liegende weitere Stützzonen die zur Wandung AE1 des Ansatzelementes AE hin ausbauchen.
Die Darstellung nach 5a zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem Rechteck-Federstahldrahtabschnitt gefertigt ist und einen ringartigen Grundkörper umfasst der in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist.
Die Darstellung nach 5b zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem Federstahldrahtabschnitt mit quadratischem Querschnitt gefertigt ist und einen ringartigen Grundkörper umfasst, der in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist und zudem auch in radialer Richtung wellig gestaltet ist.
Die Darstellung nach 5c zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem Parallelogramm-Federstahldrahtabschnitt gefertigt ist und einen ringartigen Grundkörper umfasst, der in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist. Dieser Grundkörper kann sich bei axialer Belastung zudem „aufstellen“ und dabei eine erhöhte Haltewirkung generieren.
Die Darstellung nach 5d zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem gewalzten Federstahldrahtabschnitt gefertigt ist, der einen Querschnitt in der Art eines Doppeltrapezes aufweist. Dieser Federstahldrahtabschnitt ist wiederum zu einem ringartigen Grundkörper gebogen der in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist.
Die Darstellung nach 5e zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem Federstahldrahtabschnitt mit einem Rhombenquerschnitt gefertigt ist und einen ringartigen Grundkörper umfasst, der in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist.
Die Darstellung nach 5f zeigt vereinfacht den Querschnitt eines Halteringelementes HR das aus einem Federstahlblechstreifen gefertigt ist, der durch ein Walzverfahren derart umgeformt ist, dass dieser ein Profil mit einem Z-Querschnitt bildet. Dieses Profil ist dann zu einem ringartigen Grundkörper gebogen. Es kann dann wie oben beschrieben so umgeformt werden, dass dieses in axialer Richtung leicht wellig gestaltet ist. Diese Welligkeit kann insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel auch durch zonalen Materialabtrag erreicht werden.
Wie aus 6a ersichtlich, ist es möglich die oben genannte „Welligkeit“ zu realisieren, indem entlang des Umfangs des Halteringelements HR bestimmte Zonen sich axial über eine Grundebene des Halterings erheben. Die sich erhebenden Zonen können Plateaus bilden, so dass sich in Umfangsrichtung etwas länger gestreckt und weniger punktuell belastete Stützzonen ergeben. Die Darstellung nach 6a zeigt hierbei das Halteringelement HR in einem abgewickelten Zustand.
Wie aus 6b ersichtlich ist es möglich die genannte „Welligkeit“ zu realisieren, indem entlang des Umfangs des Halteringelements HR bestimmte Zonen sich axial über eine Grundebene des Halterings erheben und dazwischen liegenden Zonen sich unter diese Grundebene des Halteringes absenken. Die sich erhebenden und absenkenden Zonen können wiederum jeweils Plateaus bilden, so dass sich in Umfangsrichtung etwas länger gestreckt und weniger punktuell belastete Stützzonen ergeben. Die Darstellung nach 6b zeigt hierbei das Halteringelement HR in einem abgewickelten Zustand.
Wie aus 6c ersichtlich ist es möglich die oben genannte „Welligkeit“ in der Art einer Sinus-Welligkeit realisieren, so dass sich entlang des Umfangs des Halteringelements HR axial über eine Grundebene des Halterings erheben und dann wieder unter diese Grundebenen zurücklaufende Zonen ergeben. Bei dem hier skizzierten Beispiel ergeben sich bei einem Umlauf vier in eine erste Axialrichtung vordringende Erhebungen und vier zwischen diesen in die Gegenrichtung vordringende Ausbauchungen. Die Darstellung nach 6c zeigt hierbei das Halteringelement HR in einem abgewickelten Zustand.
Die Darstellung nach 7a zeigt eine Variante bei welcher das Halteringelement HR einen Z-Querschnitt aufweist und axial wellig gestaltet ist und sich durch seine Eigenelastizität in die Umfangsnut RA3 des Lagerringes RA hinein spannt. Das Halteringelement HR wird zunächst mittels eines Dorns in die Nut des Ansatzelements AE eingeschoben und dann von diesem Dorn ab- und unmittelbar auf den Lagerring RA aufgeschoben. Bei Erreichen der Umfangsnut RA3 schnappt dann das Halteringelement in die Umfangsnut RA3 ein und sichert das Ansatzelement AE (in einer nicht mehr zerstörungsfrei aufhebbaren Weise) auf dem Lagerring RA.
Die Darstellung nach 7b zeigt eine Variante bei welcher das Halteringelement HR einen Rechteck-Querschnitt aufweist und axial wellig gestaltet ist und durch seine Eigenelastizität radial aus Umfangsnut RA3 des Lagerringes RA heraus drängt. Das Halteringelement HR wird zunächst mittels eines Hilfswerkzeugs in die der Umfangsnut RA3 des Lagerringes RA gehalten und das Ansatzelements AE wird dann auf den Sitzabschnitt aufgeschoben. Sobald die im Ansatzelement enthalte Umfangsnut das Halteringelement AE erreicht, schnappt diese in die Umfangsnut ein und sichert das Ansatzelement AE auf dem Lagerring RA.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2006561 B1 [0002]

Claims

Lageranordnung mit: - wenigstens einem Lagerring (RA), der eine Laufbahn (RA1)für daran abrollende Wälzkörper (W) bereitstellt, - einem Ansatzelement (AE), das auf einen Sitzabschnitt (RA2) aufgesetzt ist, der an dem Lagerring (RA) gebildet ist und eine Umfangsnut (RA3)aufweist, wobei - in dieser Umfangsnut (RA3) ein Halteringelement (HR) sitzt, das eine radial über den Sitzabschnitt (RA2) hervorragende Schulter bildet, die das Ansatzelement (AE) auf dem Sitzabschnitt (RA2) axial sichert, - das Halteringelement (HR) in einer die Lagerachse (X) enthaltenden Schnittebene einen Querschnitt (Q) aufweist, dessen in Richtung der Lagerachse gemessene Breite (BR) kleiner ist als die ebenfalls in Richtung der Lagerachse (X) gemessene Breite (BN) der Umfangsnut (RA3) und - das Halteringelement (HR) in seinem Verlauf in Umfangsrichtung mehrere abfolgende axial hervortretende oder axial ausbauchende Stützzonen (HZ) bildet, die bei axialer Belastung des Halteringelements (HR) im Rahmen der Eigenelastizität des Halteringelements (HR) axial verlagerbar sind, so dass das Halteringelement (HR) zwischen den sich am Lagerring und am Ansatzelement axial abstützenden Stützzonen (HZ) federelastisch axial stauchbar ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement axial gestaucht in der in der Umfangsnut (RA3) sitzt.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Axialhöhe des Halteringelements (HR) in axial ungestauchtem Zustand größer ist als der Axialabstand der in Einbauposition in der Lageranordnung gegeneinander zu stützenden Wandungen (RA5, AE1)
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das Ausmaß in welchem das Halteringelement (HR) in axial ungestauchtem Zustand in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial alterniert größer ist als der in Richtung der Lagerachse (X) gemessene Axialabstand der gegeneinander axial abgestützten axialen Anlagezonen (RA5,AE1) des Lagerringes (RA) und des Ansatzelementes (AE).
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement (HR) in einem die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnitt einen Rechteckquerschnitt aufweist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement (HR) in einem die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnitt einen quadratischen Querschnitt aufweist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement (HR) in einem die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnitt einen Kreisquerschnitt aufweist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung gemessene Tiefe der Umfangsnut (RA3) im Bereich von 1/3 bis 1/6 der Radialhöhe des Querschnitts des Halteringelements (HR) liegt.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement (HR) in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig ausgebildet ist und dabei wenigstens zwei in konstanter Umfangsteilung in eine erste Axialrichtung ausbauchende Stützzonen (HZ) aufweist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteringelement (HR) in seinem Verlauf in Umfangsrichtung axial wellig ausgebildet ist und dabei wenigstens zwei in konstanter Teilung in eine erste Axialrichtung ausbauchende erste Stützzonen aufweist und wenigstens zwei ebenfalls in der genannten gleichen Teilung, jedoch um eine halbe Teilung zu den ersten Stützzonen versetzte in Gegenrichtung axial ausbauchende zweite Stützzonen aufweist, und/oder dass die ersten Stützzonen sich axial in einer Wandung der Umfangsnut des Lagerrings abstützen und die zweiten Stützzonen sich axial an einer Anlagefläche am Ansatzelement abstützen.