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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Lager werden eingesetzt, um zwei Lagerpartner relativ zueinander zu lagern. Die Lager weisen meist zwei Ringe auf, wobei jeweils einer der Ringe mit einem der Lagerpartner verbunden ist. Oftmals ist mindestens einer der beiden Ringe in axialer Richtung in der Umgebungskonstruktion festgelegt, um ein Wandern des Rings in axialer Richtung zu verhindern. Beispielsweise werden hierbei Sicherungsringe eingesetzt, welche in eine Nut des Rings und zugleich in eine Nut in der Umgebungskonstruktion eingreifen und auf diese Weise eine formschlüssige, axiale Sicherung bilden.
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Durch die rotierende Belastung des Lagers neigen die Ringe jedoch zudem zu einem Wandern in Umlaufrichtung um die Rotationsachse. Dieses Wandern, insbesondere in der Umgebungskonstruktion, kann zu einem vorzeitigen Verschleiß führen und ist daher unerwünscht. Um dieses Wandern zu verhindern werden oftmals zusätzliche Elemente, wie zum Beispiel Stifte, Federstifte, Schrauben etc. eingesetzt, welche den jeweiligen Ring in Umlaufrichtung fixieren. Die zusätzlichen Elemente sowie der damit verbundene zusätzliche Montageaufwand führen zu Mehrkosten, welche gerade im Low-Cost-Bereich spürbar sind.
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Die Druckschrift
DE 11 2016 002 267 T5 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt einen anderen Lösungsweg: Ein Sicherungsring ist zum Teil innerhalb umlaufender Nuten, die sich an einem Außenring des Wälzlagers befinden, und innerhalb einer Bohrung des Gehäuses aufgenommen, was für die axiale Sicherung sorgt. Nach innen und nach außen gerichtete Vorsprünge an jedem Ende des Sicherungsrings greifen in Hohlräume innerhalb der jeweiligen umlaufenden Nuten ein, was für die drehungsmäßige Sicherung sorgt. Die genannten Vorsprünge sind beispielsweise umgebogene Endabschnitte des Sicherungsrings.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung mit einer verbesserten Sicherung des Lagers in Umlaufrichtung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lageranordnung, welche prinzipiell jeder Anwendung zugeordnet sein kann. Somit kann die Lageranordnung in Maschinen, wie zum Beispiel Fertigungsmaschinen, Werkzeugmaschinen etc., oder auch im Automobilbereich, wie zum Beispiel im Getriebe, in elektrischen Achsen etc. angeordnet sein.
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Die Lageranordnung weist ein Lager auf, wobei das Lager prinzipiell als ein Gleitlager realisiert sein kann. Besonders bevorzugt ist jedoch das Lager als ein Wälzkörperlager ausgebildet. Das Lager weist mindestens einen Lagerring auf, vorzugsweise weist das Lager zwei Lagerringe auf, wobei zwischen den zwei Lagerringen Wälzkörper zum relativen Abwälzen der beiden Lagerringe zueinander angeordnet sind. Das Lager ist insbesondere als ein Radiallager ausgebildet. Vorzugsweise definiert das Lager eine Hauptachse der Lageranordnung.
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Die Lageranordnung weist einen vorzugsweise stationären Kopplungsabschnitt auf, wobei der Kopplungsabschnitt Teil einer Umgebungskonstruktion, wie zum Beispiel eines Gehäuses, oder Teil einer Achse sein kann. Der Lagerring ist an dem Kopplungsabschnitt festgelegt. In der allgemeinen Ausprägung der Erfindung kann der Lagerring als ein Innenring oder als ein Außenring realisiert sein.
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Die Lageranordnung weist einen Sicherungsring auf wobei der Sicherungsring zwei Endbereiche und einen Zwischenbereich aufweist, wobei der Zwischenbereich die Endbereiche verbindet. Der Sicherungsring ist koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Der Sicherungsring ist im Bereich der zwei Endbereiche einfach geöffnet und/oder unterbrochen. Vorzugsweise ist der Sicherungsring als ein Stanzbauteil ausgebildet. Der Zwischenbereich erstreckt sich bevorzugt mindestens über einen Bereich von 270° um die Hauptachse. Es kann vorgesehen sein, dass in den Endbereichen des Sicherungsrings jeweils eine Lochung zum Eingriff eines Montagewerkzeugs eingebracht ist. Die Lochung verläuft jeweils insbesondere in axialer Richtung.
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Es ist vorgesehen, dass der Lagerring eine Lagernut aufweist und der Kopplungsabschnitt eine Gegennut aufweist. Der Sicherungsring ist zugleich in der Lagernut und in der Gegennut angeordnet, so dass der Lagerring in axialer Richtung relativ zu dem Kopplungsabschnitt formschlüssig durch den Sicherungsring gesichert ist.
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Der Sicherungsring ist in Umlaufrichtung relativ zu dem Lagerring über einen Lagerformschluss gesichert. Somit kann der Sicherungsring in Umlaufrichtung relativ zu dem Lagerring nicht verdreht werden. Ferner ist der Sicherungsring in Umlaufrichtung relativ zu dem Kopplungsabschnitt über einen Kopplungsformschluss gesichert. Somit kann der Sicherungsring in Umlaufrichtung relativ zu dem Kopplungsabschnitt nicht verdreht werden. Damit ist sichergestellt, dass der Lagerring nicht relativ zu dem Kopplungsabschnitt in Umlaufrichtung verdreht werden kann. Der Sicherungsring weist einen Formschlussabschnitt und der Kopplungsabschnitt einen Formschlussgegenabschnitt auf, welche gemeinsam den Lagerformschluss bilden.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Formschlussabschnitt in dem Zwischenbereich angeordnet ist. Insbesondere wird der Formschlussabschnitt beabstandet von den Endbereichen des Sicherungsrings angeordnet.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch die Anordnung des Formschlussabschnitts in einem Zwischenbereich zum einen der Sicherungsring konstruktiv stabiler und zum andern kostengünstiger hergestellt werden kann. Der letzte Vorteil ergibt sich daraus, dass die Endbereiche nicht aufwendig umgebogen werden müssen, sondern der Formschlussabschnitt beispielsweise bei der Herstellung des Sicherungsrings bereits integriert werden kann. Wird der Sicherungsring beispielsweise über ein Stanzverfahren hergestellt, so kann der Formschlussabschnitt beim Stanzen bereits berücksichtigt werden. Durch die erhöhte konstruktive Stabilität bei zugleich günstigeren Fertigungskosten ergeben sich bessere Gebrauchsvorteile bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung im Vergleich zum Stand der Technik.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Formschlussabschnitt gegenüberliegend und/oder diametral zu den Endbereichen angeordnet ist. Insbesondere ist der Formschlussabschnitt um 180° versetzt zu den Endbereichen angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird ein bevorzugt spielsymmetrischer Sicherungsring vorgeschlagen, so dass auftretende Belastungen gleichmäßig in Richtung beider Endbereiche abfließen können.
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Prinzipiell kann die Lageranordnung so ausgebildet sein, dass der Sicherungsring und der Lagerring miteinander verrastet oder verankert sind. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Sicherungsring der Lagerring zueinander trotz des Lagerformschlusses rastfrei, unverrastet oder unverankert ausgebildet sind. Damit ist es möglich, dass der Sicherungsring relativ zu dem Lagerring in Umlaufrichtung verdreht werden kann, wobei jedoch durch den Lagerformschluss eine elastische Verformung des Sicherungsrings erfolgt. Es gibt somit keinen „harten“ Anschlag bei dem Lagerformschluss, sondern einen „weichen“ Anschlag. Der Unterschied zwischen dem weichen und dem harten Anschlag liegt darin, wie die Kontaktgeometrie zwischen dem Lagerring und dem Sicherungsring ausgebildet ist. Es gelten die folgenden Definitionen:
- Radialvektor:
- Ein Vektor, welcher mit seinem Fußpunkt auf der Hauptachse liegt und welcher sich in einer Radialebene zu der Hauptachse erstreckt. Der Endpunkt des Radialvektors liegt in der Kontaktfläche oder Kontaktlinie zwischen dem Lagerring und dem Sicherungsring.
- Kontaktgerade:
- Die Kontaktgerade verläuft durch den Endpunkt des Radialvektors und liegt in der gleichen Radialebene zu der Hauptachse. Die Ausrichtung der Kontaktgeraden ergibt sich durch den Verlauf der Kontaktfläche in dem Schnittpunkt und/oder in dem Endpunkt des Radialvektors.
- Lagerformschlusswinkel:
- Der Lagerformschlusswinkel ist der Zwischenwinkel zwischen dem Radialvektor und der Kontaktgerade. Als Lagerformschlusswinkel wird der betragsmäßig kleinere Zwischenwinkel genommen.
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Für jeden Radialvektor in Umlaufrichtung um die Hauptachse kann auf diese Weise ein Lagerformschlusswinkel gebildet werden. Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Betrag des Lagerformschlusswinkels stets größer als 30°, vorzugsweise größer als 60° bemessen ist. Für den Fall, dass der Lagerformschlusswinkel 0° beträgt, liegt ein harter Anschlag vor. Für den Fall, dass der Lagerformschlusswinkel 90° beträgt, liegt kein Anschlag vor, vielmehr verläuft die Kontaktgerade in tangentialer Richtung zu einem Teilkreis um die Hauptachse. In einem Bereich, welcher größer 30° und vorzugsweise größer als 60° und/oder kleiner als 90° und vorzugsweise kleiner als 80° bemessen ist, liegt somit ein weicher Anschlag vor. Durch den weichen Anschlag wird erreicht, dass ein relatives Wandern von Sicherungsring zu dem Lagerring in Umlaufrichtung elastisch zurückgestellt wird, so dass ein Verschleiß in der Lageranordnung gegenüber einem harten Anschlag gering gehalten wird.
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Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass der Lagerring als ein Innenring und der Kopplungsabschnitt zum Beispiel als ein Achsabschnitt realisiert ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dagegen vorgesehen, dass der Lagerring als ein Außenring ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass der Kopplungsabschnitt als eine Umgebungskonstruktion, insbesondere als ein Gehäuse oder Gehäuseabschnitt, ausgebildet ist.
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Die Lagernut definiert mit ihrem Nutboden in einem Bereich außerhalb des Formschlussgegenabschnitts einen Nutaußendurchmesser. Der Sicherungsring definiert mit seinem Innenumfang außerhalb des Formschlussabschnitts einen Ringinnendurchmesser. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Formschlussabschnitt in radialer Richtung aus dem Ringinnendurchmesser des Sicherungsrings herausragt, also einen kleineren Innendurchmesser definiert, und/oder in radialer Richtung in den Nutaußendurchmesser der Lagernut hineinragt.
Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass der Formschlussgegenabschnitt in radialer Richtung gegenüber dem Nutaußendurchmesser der Lagernut zurückgesetzt ist, also einen kleineren Außendurchmesser definiert. Auf diese Weise wird der Lagerformschluss gebildet, wobei ein Abschnitt als Formschlussabschnitt des Sicherungsrings in einen zurückgesetzten Bereich der Lagernut als Formschlussgegenabschnitt hineinragt.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Formschlussabschnitt in Umlaufrichtung zwei Begrenzungspunkte auf. Der Formschlussabschnitt erstreckt sich zwischen den Begrenzungspunkten. Der Formschlussabschnitt ist in einem Bereich angeordnet, der durch eine Verbindung der Begrenzungspunkte gebildet ist. Der Sicherungsring wird insbesondere um ein Kreissegment ergänzt, um den Formschlussabschnitt zu bilden. Alternativ oder ergänzend weist der Formschlussgegenabschnitt in Umlaufrichtung zwei Begrenzungsgegenpunkte auf, wobei sich der Formschlussgegenabschnitt zwischen den zwei Begrenzungsgegenpunkten erstreckt, wobei der Formschlussgegenabschnitt in einem Bereich angeordnet ist, der durch eine Verbindung der Begrenzungsgegenpunkte radial nach außen begrenzt ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Formschlussgegenabschnitt durch eine Kreissehne gebildet ist und/oder als eine Abflachung ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass der Formschlussabschnitt durch ein Kreissegment gebildet ist.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird dagegen ein harter Anschlag in Umlaufrichtung zwischen dem Sicherungsring und dem Lagerring bevorzugt. Mit Blick auf die vorher eingeführten Definitionen, ist es bevorzugt, dass an mindestens einer Stelle in Umlaufrichtung der Lagerformschlusswinkel kleiner 30°, vorzugsweise kleiner als 10° ausgebildet ist. Insbesondere kann der Lagerformschlusswinkel an zumindest einer Stelle 0° betragen oder sich zumindest an 0° annähern.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung kann der Formschlussabschnitt beispielsweise als eine Zunge ausgebildet sein, welche sich von dem Sicherungsring radial nach innen erstreckt. Die Zunge kann beispielsweise als ein halbrund ausgebildet sein, alternativ hierzu ist die Zunge beispielsweise in Draufsicht als ein Rechteck realisiert. Insbesondere weist die Zunge zwei parallel zueinander oder zumindest gleich ausgerichtete Zungenseiten auf, welche die Anschläge an den Lagerring bilden.
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Besonders bevorzugt ist der Formschlussgegenabschnitt in der Form komplementär zu dem Formschlussabschnitt ausgebildet.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Kopplungsabschnitt mindestens einen Taschenabschnitt zur Aufnahme der Endbereiche auf. Der Taschenabschnitt bildet mit den Endbereichen den Kopplungsformschluss in Umlaufrichtung.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Lagerring eine in axialer Richtung verlaufende Einführtasche aufweist, wobei die Einführtasche ein axiales Einführen des Formschlussabschnitts ermöglicht. Es ist besonders bevorzugt, dass die Einführtasche und der Formschlussgegenabschnitt in axialer Draufsicht überlappend oder sogar deckungsgleich angeordnet sind.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische axiale Draufsicht auf einen Lageranordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische axiale Draufsicht auf einen Sicherungsring in der Lageranordnung der 1;
- 3 a, b eine axial Draufsicht bzw. ein Längsschnitt von einem Lager in der Lageranordnung der 1;
- 4 eine schematische axiale Draufsicht auf den Sicherungsring in der Lageranordnung der vorhergehenden Figuren mit eingezeichneten Hilfskenngrößen;
- 5a, b zwei weitere Ausführungsbeispiele für Sicherungsringe, wie diese in der Lageranordnung gemäß 1 eingesetzt werden können;
- 6 eine schematische axiale Draufsicht auf den Sicherungsring gemäß 5b in der Lageranordnung der vorhergehenden Figuren mit eingezeichneten Hilfskenngrößen.
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Die 1 zeigt in einer schematischen, axialen Draufsicht eine Lageranordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lageranordnung 1 kann Teil eines Getriebes, einer Maschine, eines Fahrzeugs etc. sein.
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Die Lageranordnung 1 weist ein Lager 2 auf, wobei das Lager 2 als ein Wälzkörperlager ausgebildet ist. Das Lager 2 kann - wie gezeigt - als ein Kugellager ausgebildet sein, es kann jedoch auch als ein Rollenlager, als ein einreihiges Lager, als ein zwei- oder mehrreihiges Lager etc. realisiert sein. Allgemein gesprochen ist das Lager 2 als ein Radiallager ausgebildet.
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Das Lager 2 weist zwei Lagerringe 3, 4 auf, wobei der Lagerring 3 als ein Außenring und der Lagerring 4 als ein Innenring ausgebildet ist. Zwischen den Lagerringen 3, 4 sind Wälzkörper 5 angeordnet, so dass die Lagerringe 3, 4 relativ zueinander um eine Hauptachse H rotierbar sind.
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Die Lageranordnung 1 weist einen Kopplungsabschnitt 5 auf, wobei der Kupplungsabschnitt 5 in dem Ausführungsbeispiel als eine Umgebungskonstruktion, insbesondere als ein Gehäuseabschnitt ausgebildet ist. In dem Kopplungsabschnitt 5 ist eine Bohrung 6 eingebracht, in der das Lager 2 mit dem Lagerring 3 eingesetzt ist. Statt einer Bohrung 6 kann auch ein Durchgangsloch oder ein Sackloch vorgesehen sein.
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Der Lagerring 4 wird beispielsweise von einer Welle 7 getragen. Damit ermöglicht es das Lager 2, dass die Welle 7 relativ zu dem Kopplungsabschnitt 5 rotierbar ist.
Zur axialen Sicherung des Lagers 2 und genauer betrachtet des Lagerrings 3, also des Außenrings, weist die Lageranordnung 1 einen Sicherungsring 8 auf, wobei der Sicherungsring 8 in der 1 aufgrund der Verdeckung durch andere Teile teilweise gestrichelt dargestellt ist.
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In der 2 ist der Sicherungsring 8 jedoch in einer axialen Draufsicht gezeigt. Der Sicherungsring 8 ist als ein Stanzbauteil aus Metall ausgebildet. Er umfasst zwei Endbereiche 9 a, b sowie einen Zwischenbereich 10, wobei der Zwischenbereich 10 die beiden Endbereiche 9 a, b in Umlaufrichtung um die Hauptachse H verbindet. Der Sicherungsring 8 ist zwischen den zwei Endbereichen 9 a, b geöffnet. Der Zwischenbereich 10 erstreckt sich über einen Winkel von mehr als 300° um die Hauptachse H.
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Gegenüberliegend zu den zwei Endbereichen 9 a, b ist ein Formschlussabschnitt 11, welcher sich radial nach innen erstreckt, angeordnet. Der Sicherungsring 8 definiert mit dem Zwischenbereich 10 außerhalb der Endbereiche 9 a, b und außerhalb des Formschlussabschnitts 11 einen Ringinnendurchmesser RI und einen Ringaußendurchmesser RA. Die Endbereiche 9 a, b ragen über den Ringaußendurchmesser RA in radialer Richtung hinaus. Der Formschlussabschnitt 11 ragt über den Ringinnendurchmesser RI in radialer Richtung hinein. Beispielhaft können in den Endbereichen 9 a, b Lochungen 12 a, b für ein Werkzeug vorgesehen sein.
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Wie sich wieder aus der 1 ergibt, weist der Lagerring 3 eine Lagernut 13 auf, wobei die Lagernut 13 umlaufend zu der Hauptachse H ausgebildet ist. In der Lagernut 13 ist der Sicherungsring 8 angeordnet. In dem Kopplungsabschnitt 5 ist eine Gegennut 14 eingebracht, wobei in der Gegennut 14 der Sicherungsring 8 angeordnet ist. Somit greift der Sicherungsring 8 zugleich in die Lagernut 13 und die Gegennut 14 ein, so dass der Lagerring 3 und damit das Lager 2 relativ zu dem Kopplungsabschnitt 5 über den Sicherungsrings 8 in axialer Richtung formschlüssig gesichert ist.
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In dem Kopplungsabschnitt 5 ist ein Taschenabschnitt 15 eingebracht, welcher sich in axialer Richtung erstreckt und welcher sich an die Bohrung 6 anschließt. Der Taschenabschnitt 15 kann beispielsweise kostengünstig oder kostenneutral im Rahmen eines Schmiedeprozesses bei der Fertigung des Kopplungsabschnitts eingebracht werden. Der Taschenabschnitt 15 ist axial in eine Richtung geöffnet und erlaubt ein Einführen der Endbereiche 9 a, b in axialer Richtung. In Einbaulage bilden die Wände des Taschenabschnitts 15 in Umlaufrichtung einen formschlüssigen Anlauf für die Endbereiche 9 a, b. Damit ist der Sicherungsring 8 in Umlaufrichtung relativ zu dem Kopplungsabschnitt 5 über einen Kopplungsformschluss gesichert.
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Der Lagerring 3 weist einen Formschlussgegenabschnitt 16 auf, wobei der Formschlussgegenabschnitt 16 des Lagerrings 3 mit dem Formschlussabschnitt 15 des Sicherungsrings 8 zusammenwirkt, so dass der Sicherungsring 8 in Umlaufrichtung relativ zu dem Lagerring 3 über einen Lagerformschluss gesichert ist.
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Im Ergebnis ist der Lagerring 3 über den Sicherungsring 8 relativ zu dem Kopplungsabschnitt 5 in Umlaufrichtung um die Hauptachse H formschlüssig gesichert. Der Vorteil dieses zweistufigen Formschlusses liegt darin, dass der Lagerring 3 relativ zu dem Kopplungsabschnitt 5, also in der Bohrung 6 nicht mehr in Umlaufrichtung wandern kann, was zu einem erhöhten Verschleiß von dem Lagerring 3 und/oder von der Wand der Bohrung 6 führen könnte. Es ist zu unterstreichen, dass für die Festlegung in Umlaufrichtung des Lagerrings 3 neben dem ohnehin vorhandenen Sicherungsring 8 keine weiteren Komponenten gebraucht werden. Somit ist dieser Formschluss kostengünstig durchzuführen und erhöht die Betriebssicherheit der Lageranordnung 1.
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Damit ein axiales Aufsetzen des Sicherungsrings 8 auf den Lagerring 3 erfolgen kann, ist in diesen eine Einführtasche 17 eingebracht, welche deckungsgleich zu dem Formschlussgegenabschnitt 16 ausgebildet ist.
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Wie sich aus der 2 ergibt erstreckt sich der Verlauf des Formschlussabschnitts 11 an der radialen Innenseite des Sicherungsrings 8 zwischen zwei Begrenzungspunkten 18 a, b als eine gerade Verbindungslinie. Damit wird der Formschlussabschnitt 11 in radialer Richtung nach innen durch eine Kreissehne in Bezug auf einen Kreis, welcher den Ringinnendurchmesser RI aufweist, begrenzt. In einfacher Weise kann der Formschlussabschnitt 11 als Abflachung bezeichnet werden.
Wie sich wieder aus der 1 ergibt, wird durch den Nutboden der Lagernut 13 außerhalb von dem Formschlussgegenabschnitt ein Nutaußendurchmesser NA gebildet, wobei der Formschlussgegenabschnitt 16 zwischen zwei Begrenzungsgegenpunkte 19 a, b verläuft und als Verbindungslinie der zwei Begrenzungsgegenpunkte 19 a, b ausgebildet ist. Damit wird der Formschlussgegenabschnitt 16 radial innenseitig durch eine Kreissehne in Bezug auf einen Kreis, welcher den Nutaußendurchmesser NA aufweist, begrenzt. In einfacher Weise kann der Formschlussgegenabschnitt 16 als Abflachung bezeichnet werden.
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In der 3a ist eine axiale Draufsicht auf einen Teilabschnitt des Lagers 2, in der 3 b ein Längsschnitt durch das Lager 2 gezeigt. In der 3 ist an der Unterseite die Lagernut 13 zur Aufnahme des Sicherungsrings 8 dargestellt. Auf der Oberseite und in axialer Draufsicht gemäß 3 a ist der Formschlussgegenabschnitt 16 zu erkennen welcher als Abflachung ausgebildet ist. Die Abflachung erstreckt sich bis zur axialen Außenseite des Lagers 2, da der Formschlussgegenabschnitt 16 deckungsgleich mit der Einführtasche 17 ausgebildet ist.
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Der Vorteil der gewählten konstruktiven Ausgestaltung von dem Formschlussabschnitt 11 bzw. von dem Formschlussgegenabschnitt 16 ist, dass bei einer Relativverdrehung zwischen dem Sicherungsring 8 und dem Lagerring 3 kein harter Anschlag gebildet ist, vielmehr führt eine entsprechende Relativverdrehung dazu, dass der Sicherungsring 8 zum einen an dem Lagerring 3 anläuft und zum anderen elastisch verformt wird. Hierdurch wird der Verschleiß am Lagerring 3 und/oder am Sicherungsring 8 reduziert. Diese technische Wirkung kann jedoch nicht nur durch eine derartige Abflachung, wie diese in dem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, umgesetzt werden. Die gezeigte Abflachung hat den Vorteil, dass diese fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar ist. Um jedoch einen entsprechenden weichen Anschlag umzusetzen muss der Lagerformschluss so ausgebildet werden, dass ein Lagerformschlusswinkel nach nachfolgende Definition mindestens an einer Stelle kleiner als 90° ist, um den Lagerformschluss umzusetzen, und ansonsten stets größer als 30° oder vorzugsweise größer als 60° ausgebildet sein.
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Die 4 zeigt in axialer Draufsicht nochmals den Sicherungsring 8 mit dem Formschlussabschnitt 11 sowie schematisch angedeutet den Formschlussgegenabschnitt 16 des Lagerrings 3. Ausgehend von der Hauptachse H verläuft ein Radialvektor R in den Formschlussbereich, welcher durch den Formschlussabschnitt 11 und den Formschlussgegenabschnitt 16 gebildet ist. Der Radialvektor R endet in einem Schnittpunkt S in dem Kontaktbereich zwischen dem Formschlussabschnitt 11 und dem Formschlussgegenabschnitt 16. Zudem ist eine Kontaktgerade K eingezeichnet, wobei die Kontaktgerade K durch den Schnittpunkt S verläuft. Die Ausrichtung der Kontaktgeraden K entspricht dem Verlauf des Kontaktbereichs zwischen dem Formschlussabschnitt 11 und dem Formschlussgegenabschnitt 16 in dem Schnittpunkt S. Ein Lageformschlusswinkel L ist als der betragsmäßig kleine oder betragsmäßig kleinere Zwischenwinkel zwischen dem Radialvektor R und der Kontaktgeraden K definiert.
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Es ist vorgesehen, dass der Lagerformschlusswinkel L für jeden Punkt in dem Lagerformschluss oder über 360° (soweit definiert) größer als 30°, vorzugsweise größer als 60° ist. Mit dieser allgemeinen Formel können auch Freiformen für den Formschlussabschnitt 11 und den Formschlussgegenabschnitt 16 gebildet werden, welche zu einem weichen Anschlag bei einer Relativverdrehung von Sicherungsring 11 und Lagerring 3 führen.
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In den 5 a und 5 b sind 2 weitere Ausführungsbeispiele für den Sicherungsring 8 dargestellt, wobei der Formschlussabschnitt 11 abweichend ausgebildet ist. In der 5 a ist der Formschlussabschnitt 11 als ein Rechteck ausgebildet, welches über eine Seite mit dem Sicherungsring 10 einstückig verbunden ist und frei radial nach innen absteht. Somit bildet der Formschlussabschnitt 11 eine Zunge, welche radial nach innen weist. Die Zungenseiten sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. In der 5 b ist der Formschlussabschnitt 11 als ein halbrund ausgebildet, welches ebenfalls über eine Seite mit dem Sicherungsring 10 einstückig verbunden ist und frei radial nach innen absteht. Die Zungenseiten verlaufen hierbei gebogen. Die in den 5 a, b dargestellten Formschlussabschnitt 11 wirken als Sperrhaken in Umlaufrichtung relativ zu dem Lagerring 3. Insbesondere bilden sie mit diesem einen harten Anschlag, wie sich dies auch aus der 6 ergibt.
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Die 6 zeigt in gleicher Darstellung wie die 4 den Sicherungsring 8, wie dieser in der 5 b dargestellt ist, mit den gleichen Hilfsgrößen. Wie sich aus der Darstellung ergibt, hat sich die Ausrichtung der Kontaktgeraden K sehr stark an die Ausrichtung des Radialvektors R im Schnittpunkt S angenähert. Der Lagerformschlusswinkel ist kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 10° ausgebildet. Es kann sogar sein, dass bei dem Übergang von dem Formschlussabschnitt 11 auf den Zwischenbereich 10 der Lagerformschlusswinkel nahezu oder gleich 0° beträgt. Diese geometrische Ausgestaltung führt zu einem Verhaken oder Verrasten zwischen dem Sicherungsring 8 und dem Lagerring 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Lager
- 3,4
- Lagerringe
- 5
- Kopplungsabschnitt
- 6
- Bohrung
- 7
- Welle
- 8
- Sicherungsring
- 9a,b
- Endbereiche
- 10
- Zwischenbereich
- 11
- Formschlussabschnitt
- 12a,b
- Lochungen
- 13
- Lagernut
- 14
- Gegennut
- 15
- Taschenabschnitt
- 16
- Formschlussgegenabschnitt
- 17
- Einführtasche
- 18a,b
- Begrenzungspunkte
- 19a,b
- Begrenzungsgegenpunkte
- H
- Hauptachse
- RI
- Ringinnendurchmesser
- RA
- Ringaußendurchmesser
- NA
- Nutaußendurchmesser
- R
- Radialvektor
- S
- Schnittpunkt
- K
- Kontaktgerade
- L
- Lageformschlusswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112016002267 T5 [0004]
