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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Rillenkugellager sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Rillenkugellagers mit Lagerkugeln, wobei die Lagerkugeln in einen durch exzentrische Anordnung des inneren Lagerringes gegenüber dem äußeren Lagerring gebildeten sichelförmigen, einen vorgegebenen Füllwinkel bildenden Zwischenraum eingefüllt werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Rillenkugellager werden allgemein von einem inneren Lagerring, einem äußeren, den inneren Lagerring umgebenden Lagerring und Lagerkugeln gebildet. Am Innenumfang des radial äußeren Lagerringes und am Außenumfang des radial inneren Lagerringes ist jeweils eine im Querschnitt der Kugelgröße angepasste tiefe Laufrille ausgebildet, welche die Laufbahnen für die Lagerkugeln bilden. Die Besonderheit von Rillenkugellagern ist, dass sie wegen der tiefen Laufbahnen und der dadurch bewirkten engen Schmiegung neben Radialbelastungen auch axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen können.
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Um derartige Rillenkugellager mit Lagerkugeln zu befüllen, haben sich im Wesentlichen zwei Methoden herausgebildet, denn die Anzahl von Lagerkugeln zwischen den Lagerringen ist maßgeblich für die Tragkraft des Rillenkugellagers.
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Entsprechend der einen Methode, die etwa in
DE 10 2005 036 239 A1 veranschaulicht ist, wird der innere Lagerring mit einer radialen Bohrung versehen, welche in der Laufrille dieses Lagerrings endet. Durch diese Bohrung werden Lagerkugeln zwischen die Laufrillen von beiden Lagerringen eingebracht, wobei die Anzahl der einbringbaren Lagerkugeln erst dann endet, wenn das Rillenlager vollrollig mit Lagerkugeln bestückt ist. Ist die Herstellung der gewünschten Tragkraft die entsprechende Anzahl an Lagerkugeln in das Rillenkugellager eingebracht, wird die Bohrung mit einem sogenanntem Füllstopfen verschlossen. Auch wenn das Ende des Füllstopfens eine der Laufrille entsprechende Kontur hat, wird während des Betriebs eines so gebildeten Rillenkugellagers der Übergang von Füllstopfen und Laufrille von den Lagerkugeln ständig überrollt, so dass Materialausbrüche in diesem Übergangsbereich und damit einhergehende Beschädigungen des Rillenkugellagers, welche die Lebensdauer derartig hergestellter Rillenkugellager reduzieren, nicht ausgeschlossen werden können.
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Daher ist man dazu übergegangen, Rillenkugellager mit Lagerkugeln in einem Exzentermontageverfahren zu befüllen, welches beispielsweise durch die
DE 168 499 C bekannt geworden ist. Bei diesem Exzentermontageverfahren werden die beiden Lagerringe in einer Ebene exzentrisch zueinander angeordnet, und ein dadurch entstehender sichelförmiger freier Raum radial zwischen den beiden Lagerringen wird anschließend mit den Lagerkugeln befüllt. Der mit Lagerkugeln befüllbare Winkelbereich dieses Zwischenraumes definiert einen Füllwinkel, welcher die maximale Anzahl der Lagerkugeln begrenzt. Anschließend werden die beiden Lagerringe in eine zueinander konzentrische Lage bewegt, wobei die Lagerkugeln sich über den Lagerumfang verteilen können.
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Um den Füllwinkel zu vergrößern und damit den Befüllungsgrad mit Lagerkugeln zu erhöhen sowie die davon abhängige Tragkraft des Lagers zu verbessern, ist es Stand der Technik, den äußeren Lagerring beim Befüllungsvorgang im Bereich seiner elastischen Verformbarkeit in einer Weise zu verformen, dass der sichelförmige Zwischenraum in seinen Endbereichen weiter und der Füllwinkel damit größer wird. Gleichwohl besteht jedoch nach wie vor das Bedürfnis, die Tragfähigkeit von in Exzentermontage hergestellte Rillenkugellager weiter zu verbessern.
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Aufgabe der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rillenkugellager sowie Verfahren zum Befüllen eines Rillenkugellagers mit Lagerkugeln anzugeben, mit dem bei gleicher Grundkonstruktion des Lagers dessen Befüllungsgrad vergrößert ist bzw. werden kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 4, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die reduzierte axiale Breite des inneren Lagerrings genutzt werden kann, um den Füllwinkel und damit den möglichen Befüllungsgrad weiter zu vergrößern. Demnach geht die Erfindung von einem Verfahren zum Befüllen eines Rillenkugellagers mit Lagerkugeln aus, wobei die Lagerkugeln in einen durch eine exzentrische Anordnung des inneren Lagerringes gegenüber dem äußeren Lagerring gebildeten sichelförmigen, einen vorgegebenen Füllwinkel bildenden Zwischenraum eingefüllt werden. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird angegeben, dass ein innerer Lagerring vorgesehen ist, dessen axiale Breite B1 geringer der axialen Breite B2 der äußeren Laufrille 4 im äußeren Lagerring ist. Hat nämlich der innere Lagerring eine reduzierte axiale Breite B1, kann dieser bei Exzentermontage des Rillenkugellagers mehr dem äußeren Lagerring genähert werden bzw. das Exzentrizitätsmaß zwischen innerem und äußerem Lagerring vergrößert werden und zumindest eine weitere, die Tragkraft des Rillenkugellagers erhöhende Lagerkugel zwischen den beiden Lagerringen angeordnet werden. Maßgeblich dafür ist hauptsächlich, dass durch die Abnahme der axialen Breite B1 des inneren Lagerrings unter die Breite der axiale Breite B2 der äußeren Laufrille des äußeren Lagerrings gleichzeitig der äußere Durchmesser des inneren Lagerrings sinkt. Außerdem kann bei exzentrischer Anordnung beider Lagerringe der innere, sehr schmale Lagerring bis in die äußere Laufrille des äußeren Lagerings eingreifen, was geeignet ist, das Exzentrizitätsmaß zwischen beiden Lagerringen zu höhen.
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Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Seitenring vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser D2 größer dem größten Außendurchmesser D3 des inneren Lagerrings ist und dass zumindest eine Axialseite des inneren Lagerrings mittels einem Seitenring axial verbreitert ist. Die Verwendung solcher, nach dem Befüllen des Rillenkugellagers mit Lagerkugeln am inneren Lagerring angebrachten Seitenringe haben den Vorteil, dass bei axialer Belastung des Rillenkugellagers die Lagerkugeln nicht aus der inneren, nur eine geringe radiale Tiefe T1 habenden Laufrille des inneren Lagerings gedrückt werden können.
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Auch kann zur weiteren Vergrößerung des Exzentrizitätsmaßes vorgesehen sein, dass vor dem Einfüllen von Lagekugeln in den sicherförmigen Zwischenraum der äußere Lagerring erwärmt wird.
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Vorteilhaft ist es, wenn die zwischen den Lagerringen angeordneten Lagerkugeln von einem Käfig aufgenommen und in äquidistantem Abstand gehalten werden.
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Figurenliste
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Rillenkugellagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Perspektive eines Kugellagers,
- 2 einen Schnitt durch Lagerringe eines Kugellagers gemäß 1,
- 3a ein erster Zustand während einer Exzentermontage
- 3b ein zweiter Zustand während einer Exzentermontage
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das in 1 dargestellte Rillenkugellager 1 umfasst in bekannter Weise einen an seinem Innenumfang mit einer äußeren Laufrille 2 ausgestatteten äußeren Lagerring 3, einen an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufrille 4 ausgestatteten inneren Lagerring 5 sowie eine Anzahl von zwischen den Lagerringen 3, 5 angeordneten Lagerkugeln 6.
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Ist das Rillenkugellager 1 so wie in 1 gezeigt montiert, umrandet der äußere Lagerring 3 den inneren Lagerring 5 koaxial unter Belassung eines Ringspalts 7, welcher den Blick auf einen Käfig 8 freigibt, der durch die den Lagerkugeln 6 angepasste Taschen 9 (2) die Lagerkugeln 6 in Umfangsrichtung des Rillenkugellagers 1 in äquidistantem Abstand hält.
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Deutlich ist den Darstellungen von 1 und 2 entnehmbar, dass in Richtung der Drehachse DA des Rillenkugellagers 1 die axiale Breite B1 des inneren Lagerrings 5 geringer der axialen Breite B2 der im äußeren Lagerring 3 vorgesehenen äußeren Laufrille 2 ist. Dabei sind die axialen Breiten B1, B2 der Laufrillen 2, 4 so dimensioniert, dass die jeweiligen Breiten B1, B2 geringer dem Durchmesser D1 der in den Laufrillen 2, 4 abrollenden Lagerkugeln 6 sind. Da sich die innere Laufrille 4 am inneren Lagerring 5 über dessen gesamte axiale Breite B1 erstreckt, entspricht die axiale Breite B3 der inneren Laufrille 4 der axialen Breite B1 des inneren Lagerrings 5 und ist daher gegenüber der axialen Breite B2 der äußeren Laufrille 2 in äußeren Lagerring 3 reduziert. Diese reduzierte Breite B1 des inneren Lagerrings 5 kann genutzt werden, um bei Exzentermontage den Füllgrad von Rillenkugellagern 1 mit Lagerkugeln 6 zu erhöhen.
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Bevor hierauf näher eingegangen werden kann, muss man sich vergegenwärtigen, wie in Exzentermontage die Befüllung von Rillenkugellagern Lagerkugeln überhaupt realisiert wird. Dazu werden entsprechend dem Stand der Technik zwei Lagerringe bereitgestellt, wobei einer der Lagerringe den inneren Lagerring 5' und der andere Lagerring den äußeren Lagerring 3' des Rillenkugellagers 1' bildet und jeder der beiden Lagerringe 3', 5' eine axiale Breite in Richtung der Drehachse DA dieses Rillenkugellagers hat, die größer dem Durchmesser D der in diesem Rillenkugellager 1' abrollenden Lagerkugeln 6' ist. Derartige Verhältnisse sind in 3a gezeigt.
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Um dieses Rillenkugellager 1' mit Lagerkugeln 6' zu füllen, wird in einem ersten Schritt der innere Lagerring 5' gegenüber dem äußeren Lagerring 3' exzentrisch angeordnet. Dabei ist der Mittelpunkt Pa des äußeren Lagerringes 3' in Bezug zu dem Mittelpunkt Pi des inneren Lagerringes 5' in Richtung der im oberen Teil der Figur dargestellten Y-Achse um das Exzentrizitätsmaß e exzentrisch versetzt. Auf diese Weise entsteht im Scheitelbereich 10' des zwischen den beiden Lagerringen 3', 5' gebildeten Zwischenraumes zwischen diesen Lagerringen 3', 5' ein radialer Abstand A, welcher ein Einfüllen von fünf Lagerkugeln 6' in das Rillenkugellager 1' ermöglicht. Der durch den Füllwinkel α bestimmte sichelförmige Zwischenraum, welcher Lagerkugeln 6' aufnehmen kann, wird durch diejenigen beiden äußeren Lagerkugeln 6a' ,6b' bestimmt, die spielfrei ohne Verklemmen an den exzentrisch angeordneten Lagerringen 3', 5' anliegen. Ist der Zustand entsprechend 3a erreicht, werden beide Lagerringe 3', 5' wieder in eine zueinander konzentrische Lage bewegt, wobei die Lagerkugeln 6' sich über den Lagerumfang verteilen und von einem in 3a nicht gezeigten Käfig 8 in äquidistantem Abstand in Umfangsrichtung des Rillenkugellagers 1' gehalten werden können.
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In 3b ist ein Rillenkugellager 1 entsprechend den 1 und 2 gezeigt. Dabei entspricht der äußere Lagerring 3 in 3b demjenigen in 2. Der innere Lagerring 5 des in 3b gezeigten Rillenkugellagers 1 hat natürlich auch entsprechend der Darstellung gemäß 2 eine axiale Breite B1 in Richtung der Drehachse DA des Rillenkugellagers 1, welche geringer der axialen Breite B2 der im äußeren Lagerring 3 vorgesehenen äußeren Laufrille 2 ist. Diese geringere axiale Breite B1 des inneren Lagerrings 5 bzw. axiale Breite B3 der im inneren Lagerring 5 vorgesehen inneren Laufrille 4 kann bei Exzentermontage genutzt werden, um die Tragkraft von Rillenkugellagern durch Einbringen einer weiteren Lagerkugel 6 zu erhöhen.
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Bedingt durch die bloß geringe axiale Breite B1 des inneren Lagerrings 5 fällt - wie auch 2 deutlich hervorhebt - die Tiefe T1 der im inneren Lagerring 5 vorgesehenen inneren Laufrille 4 gegenüber der Tiefe T2 der im äußeren Lagerring 3 verlaufenden äußeren Laufrille 2 deutlich geringer aus. Werden daher beide Lagerringe 3, 5 wie bei der Exzentermontage üblich exzentrisch zueinander angeordnet, erlaubt die geringere Tiefe T1 der Laufrille 4 im inneren Lagerring 5 gegenüber einem in 3a gezeigten inneren Lagerring 5', dessen innere Laufrille 4' eine Tiefe T2 hat, eine um das Maß T3 = T2 - T1 nähere Annäherung der inneren Lagerrings 5 an den äußeren Lagerring 3. Diese größere Annäherung des in seiner axialen Breite B1 reduzierten inneren Lagerrings 5 an den äußeren Lagerring 3 führt wie in 3b veranschaulicht zu einer Vergrößerung des Exzentrizitätsmaßes e' und lässt die Anordnung von sechs anstatt fünf Lagerkugeln 6 im Zwischenraum 17 zwischen den exzentrisch angeordneten Lagerringen 3, 5 zu.
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Ist es ausgehend von einer Anordnung gemäß 3b erforderlich, das gegebene Exzentrizitätsmaß e' weiter zu erhöhen, kann der äußere Lagerring 3 gegenüber dem inneren Lagerring 5 vor Beginn der Montage erwärmt werden. Ein erwärmter Zustand eines äußeren Lagerrings 3 und die sich damit ergebende Vergrößerung des äußeren Lagerrings 3 gegenüber einem kalten Zustand wird in 3b durch vier nach radial außen gerichtete Pfeile P angedeutet.
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Sind die sechs Lagerkugeln 6 entsprechend 3b zwischen den Lagerringen 3, 5 angeordnet, wird die Exzentrizität des inneren Lagerrings 3 gegenüber dem äußeren Lagerring 5 wieder zurückgestellt. Damit ergibt sich wieder die wünschte Konzentrizität beider Lagerringe 3, 5 und die Lagerkugeln 6 können sich frei in den Laufrillen 2, 4 von beiden Lagerringen 3, 5 verteilen.
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Ist eine äquidistante Anordnung der Lagerkugeln 6 gewünscht, wird diese durch einen Käfig 8 (2) bewirkt. Dieser Käfig 8 wird von zwei Blechringen 11 gebildet, die, wie in 2 gezeigt, durch Nieten 12 miteinander verbunden sind. Jeder dieser Blechringe 11 ist mit halbkugelförmigen Ausformungen 13 versehen. Zwei dieser zu verschiedenen Blechringen 11 gehörende Ausformungen 13 bilden eine Tasche 9, die im verbundenen Zustand beider Blechringe 11 eine Lagerkugel 6 aufnimmt.
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Ferner zeigt 2 zwei Seitenringe 14.1, 14,2, von denen der eine Seitenring 14.1 mit dem inneren Lagerring 5 an einer ersten und der zweite Seitenring 14.2 mit dem inneren Lagerring 5 an einer zweiten, der ersten Axialseite 15.1 gegenüberliegenden Axialseite 15.2 des inneren Lagerrings 5 axial verbunden ist. Wie der Darstellung gemäß 2 deutlich entnommen werden kann, ist der Außendurchmesser D2 der Seitenringe 14.n größer dem größten Außendurchmesser D3 der inneren Laufrille 4. Diese Seitenringe 14.1, 14.2 haben die Aufgabe, während des Betriebs des Rillenkugellagers 1 in Pfeilrichtung auf sie wirkende Axiallasten F1, F2 auf den äußeren Lagerring 3 zu übertragen. Würde man nämlich ein Rillenkugellager 1 der in 2 gezeigten Art hoch axial belasten, ohne dass Seitenringe 14.1, 14.2 nach dem Befüllen des Rillenkugellagers 1 mit Lagerkugeln 6 vorgesehen werden bzw. an den Axialseiten 15.1, 15.2 des inneren Lagerings 5, beispielsweise durch Anschrauben oder Kleben, angebracht werden, kann nicht ausgeschlossen werden, dass wegen der dann bloß geringen Tiefe T1 der inneren Laufrille 4 im inneren Lagerring 5 die Lagerkugeln 6 aus der inneren Laufrille 4 gedrückt werden und das Rillenkugellager 1 zerstört wird. Um den Anlauf der Lagerkugeln 6 an den Seitenringen 14.1, 14.2 zu verbessern, sind die den Lagerkugeln 6 zugewandten Bereiche 16.1, 16.2 der Seitenringe 14.1, 14.2 als Fortsetzung der Kontur der inneren Laufrille 4 ausgebildet. Auch wenn in 2 der innere Lagerring 5 beidseitig von Seitenringen 14,1, 14,2 eingefasst ist, kann zur Material- oder Gewichtseinsparung auf einen der Seitenringe 14.1, 14.2 dann verzichtet werden, wenn erwartet wird, dass das entsprechende Rillenkugellager 1 nur einseitig mit axialen Kräften F1; F2 belastet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rillenkugellager
- 2
- äußere Laufrille
- 3
- äußerer Lagerring
- 4
- innere Laufrille
- 5
- innerer Lagerring
- 6
- Lagerkugeln
- 7
- Ringspalt
- 8
- Käfig
- 9
- Taschen
- 10
- Scheitelbereich
- 11
- Blechring
- 12
- Niet
- 13
- Ausformungen
- 14
- Seitenringe
- 15
- Axialseite
- 16
- Bereich
- 17
- Zwischenraum, sichelförmiger
- DA
- Drehachse
- Bn
- Breite, axiale
- D
- Durchmesser
- e
- Exzentrizitätsmaß
- A
- Abstand
- Tn
- Tiefe
- Fn
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005036239 A1 [0004]
- DE 168499 C [0005]
