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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lager mit zumindest einem Lagerring, einem Zielring und einem Kopplungselement, auf eine Lageranordnung, die ein solches Lager und ein Gehäuse oder eine Welle aufweist und auf ein Verfahren zum Montieren eines Lagers in einem Gehäuse oder auf einer Welle.
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Zum Überwachen einer Bewegung des Lagers oder einer Welle, mit der das Lager gekoppelt ist, können Ziel- oder Messringe in Kombination mit Sensoren verwendet werden. Um in der Lage zu sein, eine solche Bewegung korrekt zu überwachen, wird eine gute koaxiale Genauigkeit zwischen dem Teil des Lagers, mit dem der Zielring gekoppelt ist, und dem Zielring benötigt. Diese erforderliche Genauigkeit macht eine genaue Fläche notwendig, die den Zielring trägt, welche beispielsweise eine Fläche eines Innen- oder Außenrings des Lagers sein kann.
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Um die geeignete Fläche bereitzustellen, ist es notwendig, einen Bearbeitungsvorgang nach einem Wärmebehandlungsvorgang der entsprechenden Fläche durchzuführen, was zu signifikanten Herstellungskosten führt.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager und eine Lageranordnung bereitzustellen, die kostengünstig hergestellt werden, und ein Montageverfahren zum Montieren des Lagers auf einer Welle oder in einem Gehäuse bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Lager gemäß Anspruch 1, eine Lageranordnung gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren zum Montieren eines Lagers in einem Gehäuse oder auf einer Welle gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Das Lager weist zumindest einen Innenring, einen Außenring und einen Zielring auf, der in der Nähe von entweder dem Innenring oder dem Außenring angeordnet ist. Im Folgenden wird der Ring, an dem der Zielring angeordnet ist, einfach als Lagerring bezeichnet werden.
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Zum Überwachen einer Bewegung des Lagers oder einer Welle/eines Gehäuses, auf der/in dem das Lager montiert ist, ist eine Ausrichtung des Lagerrings und des Zielrings bezüglich einander erforderlich. Wie oben beschrieben ist, wurde bis jetzt für eine solche Ausrichtung eine genaue Fläche des Lagerrings, der den Zielring trägt, benötigt.
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Üblicherweise erfordert die Ausrichtung des Zielrings und des Innen-/Außenrings miteinander eine genau bearbeitete Fläche sowohl des Innen-/Außenrings als auch des Zielrings. Die grundlegende Idee der Erfindung besteht in der Verwendung einer bereits genau bearbeiteten Referenzfläche, mit der der Zielring ausgerichtet ist. Solche Flächen können beispielsweise durch ein Gehäuse für Anwendungen mit rotierendem Außenring oder durch eine Welle für Anwendungen mit rotierendem Innenring bereitgestellt werden. Jedoch sind diese Flächen, Gehäuse oder Welle, nur nach der Montage des Lagers in dem Gehäuse oder auf der Welle verfügbar. Auf der anderen Seite werden der Zielring und der Lagerring üblicherweise als eine Einheit geliefert und müssen als eine Einheit in dem Gehäuse/auf der Welle montiert werden.
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Somit wird gemäß der Erfindung ein Kopplungselement zum Vormontieren des Lagers mit dem Lagerring und dem Zielring vorgeschlagen. Das vormontierte Lager wird dann in dem Gehäuse/auf der Welle eingebaut, statt getrennte Komponenten einzubauen. Entsprechend wird das Kopplungselement nicht zum Ausrichten des Zielrings und des Lagerrings verwendet, sondern nur zum Vormontieren des Zielrings und des Lagerrings, wobei der Zielring und der Lagerring in einer ungefähren Position zueinander sind. Somit müssen die Flächen zwischen dem Lagerring, dem Kopplungselement und dem Zielring nicht genau bearbeitet sein.
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Um eine Ausrichtung des Zielrings und des Lagerrings bereitzustellen, hat das Kopplungselement,eine Ausrichtungsfläche zum Ausrichten des Kopplungselements und dadurch des Zielrings mit dem Gehäuse/der Welle sowie mit dem Lagerring. Diese automatische Ausrichtung des Zielrings findet während der Montage des Lagers in dem Gehäuse/auf der Welle statt. Wenn das Lager auf der Welle oder in dem Gehäuse montiert wird, werden die genau bearbeitete Fläche des Lagerrings und die genau bearbeitete Fläche des Kopplungselements mit der genau bearbeiteten Fläche des Gehäuses/der Welle ausgerichtet und aufgrund der Kopplung zwischen dem Zielring und dem Kopplungselement ist auch der Zielring in einer definierten Position bezüglich der Welle/dem Gehäuse sowie dem Lagerring.
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Vorteilhafterweise kann die Gesamtanzahl von genau bearbeiteten Flächen reduziert werden, da nur eine Fläche des Lagerrings und eine Fläche des Kopplungselements maschinell genau bearbeitet sein müssen, um mit derselben genau bearbeiteten Fläche der Welle/des Gehäuses ausrichtenbar zu sein. Somit ist es nicht notwendig, eine genau bearbeitete Fläche an dem Zielring und eine korrespondierende genau bearbeitete Fläche an dem Außen-/Innenring des Lagers bereitzustellen, da das Kopplungselement eine Tragefläche des Lagerrings verwenden kann, die eine geringere Genauigkeit haben kann. In anderen Worten ist die Funktion des Kopplungselements nicht die Positionierung des Zielrings bezüglich des Lagerrings, sondern das Halten des Zielrings zusammen mit dem Lagerring bis zur Montage dieser Elemente an der Anwendung, d. h. der Welle oder dem Gehäuse.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein axiales und/oder radiales Spiel zwischen dem Kopplungselement und dem Lagerring vorgesehen. Basierend auf einem solchen axialen und/oder radialen Spiel ist die relative Position zwischen der Kopplungselement und dem Lagerring nicht fest und sie können sich gegeneinander in dem Bereich des Spiels (der Spiele) bewegen. Somit kann sich das Kopplungselement relativ zu dem Lagerring aufgrund des Spiels (der Spiele) bewegen, wenn der Lagerring und das Kopplungselement an der Ausrichtungsfläche des Gehäuses/der Welle ausgerichtet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Zielring und das Kopplungselement unbeweglich aneinander befestigt oder integral gebildet. Dadurch ist auch der Zielring mit der Welle/dem Gehäuse sowie mit dem Lagerring ausgerichtet, wenn das Kopplungselement mit der Welle/dem Gehäuse ausgerichtet ist. Somit kann dieselbe Referenzfläche der Welle/des Gehäuses für den Zielring, oder genauer das Kopplungselement, und den Lagerring des Lagers verwendet werden. Somit ist es ausreichend, genau bearbeitete Flächen an dem Kopplungselement, dem Lageraußendurchmesser und der Fläche des Gehäuses/der Welle bereitzustellen, statt genau bearbeitete Flächen an dem Zielring, einer Schulterfläche des Lagerrings, mit der der Zielring gekoppelt werden soll, dem Lageraußendurchmesser und der Fläche des Gehäuses/der Welle zu erfordern.
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Die unbewegliche Kopplung zwischen dem Kopplungselement und dem Zielring kann beispielsweise durch Verwendung einer geschweißten oder geklebten Verbindung bereitgestellt werden. Auch andere Arten von Verbindung sind möglich, beispielsweise unter Verwendung von Schrauben, Bolzen oder Spritzgießen. Der Zielring kann aus einem Metallblech gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Kopplungselement einen Metallring auf, an dem der Zielring unbeweglich angebracht ist, wobei der Metallring die Ausrichtungsfläche bereitstellt. Diese Ausführungsform stellt den Vorteil bereit, dass der Metallring steif ist und einfach hergestellt und bearbeitet werden kann, um eine genaue Fläche für die Ausrichtung bereitzustellen. Somit benötigt das Kopplungselement nur ein Element, d. h. den Metallring, der eine genau bearbeitete Fläche zum Ausrichten des Zielrings hat. Der Metallring kann in das Kopplungselement eingebettet sein oder kann unbeweglich anderweitig mit dem Kopplungselement verbunden sein. Alternativ kann das Kopplungselement durch den Metallring gebildet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Kopplungselement an dem Lagerring unter Verwendung einer lösbaren Verbindung angebracht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die lösbare Verbindung ein Klemm- oder Schnappmechanismus. Ein solcher Klemmmechanismus kann eine einfache und schnelle Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Lagerring bereitstellen.
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Der Lagerring kann eine Aussparung aufweisen und das Kopplungselement kann eine Ausbuchtung aufweisen, die der Aussparung entspricht, und die in die Aussparung ein schnappen kann. Alternativ kann der Lagerring eine Ausbuchtung aufweisen und das Kopplungselement kann eine Aussparung aufweisen. Das Verwenden eines solchen Klemm- oder Schnappmechanismus kann eine einfache Weise bereitstellen, um den Lagerring und das Kopplungselement zu koppeln. Andere Verbindungsarten sind auch möglich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Lageranordnung bereitgestellt, die ein Lager und ein Gehäuse oder eine Welle aufweist. Das Lager weist zumindest einen Innenring, einen Außenring und einen Zielring auf, wie oben beschrieben ist. Ein Kopplungselement ist vorgesehen, um die relative Position von dem Innenring oder dem Außenring zu dem Zielring zu halten, und weist eine Ausrichtungsfläche auf, die dazu ausgebildet ist, den Zielring mit dem Gehäuse oder der Welle auszurichten, in dem/auf der der Innenring oder der Außenring montiert ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Montieren eines Lagers in einem Gehäuse oder auf einer Welle bereitgestellt, wobei das Lager zumindest einen Lagerring, einen Zielring und ein Kopplungselement aufweist, wie oben beschrieben ist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Vormontieren eines Kopplungselements zwischen dem Lagerring und dem Zielring zum Halten der relativen Position des Lagerrings und des Zielrings, und Montieren des vormontierten Lagers in dem Gehäuse oder auf der Welle und dadurch Ausrichten des Zielrings und des Lagerrings mit dem Gehäuse oder der Welle und Ausrichten des Zielrings mit dem Lagerring.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Es sollte des Weiteren beachtet werden, dass ein Fachmann die dargestellten Merkmale individuell betrachten oder verwenden kann oder die dargestellten Merkmale anderweitig als angegeben kombinieren kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu erweitern.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mittels Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt sind, beschrieben. Die gezeigten Ausführungsformen sind nur beispielhaft und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang zu beschränken. Der Schutzumfang ist lediglich durch die angehängten Ansprüche definiert.
- 1 zeigt einen Querschnitt eines Lagers mit einem Lagerring, einem Zielring und einem Kopplungselement.
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Im Folgenden werden dieselben oder ähnlich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt ein Lager 1. Das Lager 1 weist einen Innenring und einen Außenring (nur ein Lagerring 2 ist gezeigt) auf, zwischen denen Wälzkörper 4 angeordnet sind. Abhängig von der Anwendung kann der Innen- oder der Außenring 2 mit einer Welle oder einem Gehäuse 6 zum Bereitstellen einer Lageranordnung gekoppelt werden.
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Ein Zielring 12 ist in der Nähe des Lagers 1 vorgesehen. Zum Überwachen einer Bewegung des Lagers 1 ist eine Ausrichtung des Lagerrings 2 und des Zielrings 12 bezüglich einander erforderlich. Bis jetzt war eine genau bearbeitete Fläche des Lagerrings 2 sowie des Zielrings 12 erforderlich. Gemäß dem hierin beschriebenen Lager 1 ist ein Kopplungselement 8 vorgesehen, das die Funktionalität des Ausrichtens des Zielrings 12 mit dem Lagerring 2 und mit der Welle/dem Gehäuse 6 erfüllt, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Das Kopplungselement 8 weist einen Metallring 10 auf und ist unbeweglich an dem Zielring 12 angebracht. Der Metallring 10 kann beispielsweise an das Kopplungselement 8 geschweißt oder geklebt sein. Des Weiteren kann der Zielring 12 an den Metallring 10 geschweißt oder geklebt sein. Andere Formen von Anbringung sind auch möglich.
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Des Weiteren ist das Kopplungselement 8 an dem Lagerring 2 zum Koppeln des Zielrings 12 mit dem Lagerring 2 angebracht. Das Kopplungselement 8 ist an dem Lagerring 2 unter Verwendung einer lösbaren Verbindung, insbesondere eines Klemmmechanismus, angebracht. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Lagerring 2 eine Aussparung 18 auf, in die eine Ausbuchtung 20 des Kopplungselements 8 eingreifen kann. Alternativ kann der Lagerring 2 die Ausbuchtung 20 aufweisen und das Kopplungselement 8 kann mit der Aussparung 18 ausgestattet sein.
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Um eine Ausrichtung des Zielrings 12 und des Lagerrings 2 zu erlauben, sind das Kopplungselement 8 und der Lagerring 2 bewegbar gekoppelt, was bedeutet, dass es ein gewisses Spiel zwischen dem Kopplungselement 8 und dem Lagerring 2 gibt. Für diesen Zweck sind axiale und/oder radiale Spiele 22, 24 zwischen dem Lagerring 2 und dem Kopplungselement 8 vorgesehen, sodass sich das Kopplungselement 8 relativ zu dem Lagerring 2 während der Montage der Einheit aus Lagerring 2, Kopplungselement 8 und Zielring 12 auf die Welle/in das Gehäuse 6 bewegen kann.
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Wenn die Einheit aus Lagerring 2 und Kopplungselement 8 (einschließlich des Zielrings 12 und des Metallrings 10) auf der Welle/in dem Gehäuse 6 montiert wird, sind das Lager 2 und das Kopplungselement 8 mit der Welle/dem Gehäuse 6 ausgerichtet. Für diese Ausrichtung wird dieselbe Ausrichtungsfläche 16 der Welle/des Gehäuses 6 für den Lagerring 2 und das Kopplungselement 8 und somit auch den Zielring 12 verwendet. Somit benötigt das Lager 2 nur eine Ausrichtungsfläche zum Ausrichten mit der Welle/dem Gehäuse 6 und das Kopplungselement 8 benötigt eine Ausrichtungsfläche (die durch eine Fläche 14 des Metallring 10 bereitgestellt wird) zum Ausrichten mit der Welle/dem Gehäuse 6.
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Zur selben Zeit, wenn das Lager 2 und das Kopplungselement 8 montiert werden, wird auch der Zielring 12 mit der Welle/dem Gehäuse 6 und dem Lagerring 2 ausgerichtet. Da der Zielring 12 unbeweglich an dem Kopplungselement 8 angebracht ist, führt die Ausrichtung des Kopplungselements 8 automatisch zu einer Ausrichtung des Zielrings 12. Somit ist Zielring 12 nach der Montage des Lagers 2 und des Kopplungselements 8 in der Welle/in dem Gehäuse 6 in einer definierten Position bezüglich der Welle/dem Gehäuse 6 sowie zu dem Lagerring 2 und eine genaue Überwachung des Lagers 1 kann sichergestellt werden.
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Zusammenfassend kann die Herstellung der Komponenten und der Einbau auf der Welle/in dem Gehäuse vereinfacht werden, da es nicht notwendig ist, den Zielring und den Lagerring bezüglich einander und zusätzlich bezüglich der Welle/dem Gehäuse auszurichten. Insbesondere kann eine Fläche der Welle/des Gehäuses und eine Fläche des Lagerrings, die bereits genau bearbeitet sind, zur Ausrichtung verwendet werden und es ist nicht notwendig, zusätzliche Flächen mit einer solchen Genauigkeit bereitzustellen. Somit können die Gesamtherstellungskosten reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lager
- 2
- Lagerring
- 4
- Wälzkörper
- 6
- Welle/Gehäuse
- 8
- Kopplungselement
- 10
- Metallring
- 12
- Zielring
- 14
- Ausrichtungsfläche
- 16
- Ausrichtungsfläche
- 18
- Aussparung
- 20
- Ausbuchtung
- 22
- Spiel
- 24
- Spiel
