DE19955390B4

DE19955390B4 - Wälzlagerverbindungsring und Montagewerkzeug dafür

Info

Publication number: DE19955390B4
Application number: DE19955390A
Authority: DE
Inventors: Robert Heuberger; Wolfram Henneberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: DE19955390A1

Abstract

Wälzlager-Verbindungsring zur Sicherung der Relativposition zweier axial nebeneinander liegender Lageraußenringe oder Lagerinnenringe (12) oder Ringteile zueinander, welcher Verbindungungsring (33a) ein Querschnittsprofil mit zwei gegenüberliegenden radial außen vorspringenden Profilschenkeln (5) zum Eingriff in zugeordnete Vertiefungen (13) je eines Lagerrings (12) und mit einem die Profilschenkel (5) achsparallel verbindenden Profilsteg (4) aufweist sowie am Ringumfang durch einen Spalt (2) in achsparalleler Richtung unterbrochen ist, der durch zwei gegenüberliegende Ringenden (3) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Ringenden (3) der Profilsteg (4) mit seiner dem Spalt zugewandten Stirnseite (8) oder mit wenigstens einem Abschnitt (6) seiner Stirnseite gegenüber Stirnseiten oder -kanten (10) der gegenüberliegenden Profilschenkel (5), die gleichfalls dem Spalt (2) zugewandt sind, in Richtung zum Spalt (2) vorspringend gestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsring für Wälzlager zur Sicherung der Relativposition zweier axial nebeneinander liegender Lageraussenringe oder Lagerinnenringe oder Lagerringteile zueinander gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Montagewerkzeug für solche Verbindungsringe gemäss Oberbegriff des Anspruchs 8.
Zu Wälzlagerverbindungsringen gibt es bereits zahlreiche Patentveröffentlichungen (vgl. z. B. US-Patentschrift 1 908 474 A , Offenlegungsschrift DE 42 26 618 A1 , Europäische Patentschrift EP 0 698 187 B1 , US-Patentschrift 4 647 231 A , Europäische Patentschrift EP 0 264 731 B1 , auf welche zur allgemeinen technischen Information verwiesen wird.
Bei einem gattungsgemässen Verbindungsring etwa der eingangs genannten Art ( US-Patentschrift 1 908 474 A ) ist der den Ring unterbrechende Spalt so breit bemessen, dass bei der Montage beispielsweise an nebeneinander liegenden Lagerinnenringteilen der Verbindungsring radial soweit zusammengedrückt werden kann, dass ein Einführen in die Lagerbohrung und ein nachfolgendes Einschnappen in Ringnuten am Innenumfang der Lagerinnenringe möglich ist, ohne dass dabei eine Überlappung der Ringenden erfolgen muss.
Die Ringnut hält bei Transport, Montage und Demontage die Innenringe zusammen. Im eingebauten bzw. montierten Zustand steht der Verbindungsring unter radialer Vorspannung, wobei zur leichten Montage und Demontage die Beziehung gilt: D1·π – X < D2·π. wobei D1 der Aussendurchmesser des elastisch federnden Verbindungsrings im nicht verspannten Zustand, D2 ein Innendurchmesser des Lagerinnenrings für den Bereich einer radialen Anlage des Verbindungsrings und X die Breite des Spaltes im nicht verspannten Zustand des Verbindungsrings ist. Danach ist die abgewickelte Länge des grössten Durchmessers des Verbindungsrings kleiner als die abgewickelte Länge des kleinsten Durchmessers einer Haltenase am Lager. Dies gewährleistet eine problemlose Handhabung bei der Montage des Verbindungsrings, da dieser über die Haltenase des Innenrings gezogen und in Nuten am Innenumfang des Innenrings einfedern kann.
Allerdings kann es bei der Demontage des Wälzlagers, die vielfach mit sogenannten ”Wobbeln” verbunden ist, zum Heraushüpfen des Verbindungsrings kommen, der wegen des auch im eingebauten Zustand noch verhältnismässig breiten Unterbrechungsspalts radial leicht durch radiales Verschieben der Lagerinnenringe relativ zueinander zusammendrückbar ist. Insbesondere durch radialen Versatz der Lagerinnenringe und gleichzeitigem axialen Zug bzw. Kippmoment kann ein ”Aushebeln” des Verbindungsrings erfolgen. Das betroffene Lager ist für die Wiederverwendung nicht mehr geeignet, da eine Beschädigung der Dichtungen des Lagers und eine Beeinträchtigung des Schmierungszustandes durch Eindringen von Schmutz nicht ausgeschlossen werden kann.
Aus US 4 647 231 A ist ein Sicherungsring bekannt, der zur axialen Fixierung der Innenringe eines Kegelrollenlagers verwendet wird. Dieser Sicherungsring weist zur formschlüssigen Verbindung mit den Innenringen zwei Profilschenkel auf, die beide mit einem hohlzylindrischen Steg verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerverbindungsring mit radialer, federnder Auslenkbarkeit über einen Unterbrechungsspalt zu schaffen, der bei dem betroffenen Wälzlager eine Demontage mit erhöhter Handhabungssicherheit ermöglicht. Insbesondere soll beim Ausbau des Wälzlagers ein unbeabsichtigtes Lösen des Verbindungsrings vermieden sein.
Gleichzeitig soll bei dem Verbindungsring eine hohe axiale Belastbarkeit beibehalten sein.
Zur Lösung wird bei einem Wälzlagerverbindungsring mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass an den beiden Ringenden (3) der Profilsteg (4) mit seiner dem Spalt zugewandten Stirnseite (8) oder mit wenigstens einem Abschnitt (6) seiner Stirnseite gegenüber Stirnseiten oder -kanten (10) der gegenüberliegenden Profilschenkel (5), die gleichfalls dem Spalt (2) zugewandt sind, in Richtung zum Spalt (2) vorspringend gestaltet ist.
Die radial vorspringenden Profilschenkel stehen beim Einschnappen in die zu verbindenden Ringe nicht mehr im Wege, weil sie gemäß Erfindung gegenüber einem oder beiden Ringenden zurückversetzt sind. Letztere bilden gleichsam zwischen den Profilschenkeln vom Profilsteg vorstehende Zungen, die wegen ihrer relativ geringen Stärke bzw. Dicke leicht übereinander schiebbar bzw. überlappbar sind und daher leicht in Nuten der Lagerringe einschnappen. Ein Überlappen des Schenkelprofils im eingebauten Zustand kann damit vermieden werden, und mit der Erfindung wird der große Vorteil erzielt, daß der Unterbrechungs- bzw. Trennspalt erheblich kleiner gewählt und minimiert werden kann. Zu dessen Auslegung muß nur die Stärke des Verbindungsrings im Profilsteg berücksichtigt werden. Es läßt sich eine größere abgewickelte Länge des Verbindungsrings realisieren, d. h., der Trennspalt läßt sich im eingebauten Zustand wesentlich reduzieren. Damit wird der weitere Vorteil eines gleichmäßigeren und erhöhten radialen Aufweitungsdruckes des Sicherungsrings in die Ringnuten am Innenumfang der Lagerinnenringteile erreicht. Die Ringenden können parallel gegenüberliegen, und zwar mit minimaler Spaltbreite, so daß nur Kräfte in Ringumfangsrichtung, nicht aber in radialer oder axialer Richtung entstehen können. Die Relativposition der axial nebeneinander liegenden Lagerringteile läßt sich mit erhöhter Zuverlässigkeit sichern. Die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Lösens der Verbindung ist vermindert.
Eine allgemeine Anforderung an Wälzlagerkomponenten besteht in einer einfachen kostengünstigen Herstellbarkeit. Diese wird bei den erfindungsgemäßen Verbindungsringen nach einer besonderen Ausbildung dadurch gefördert, daß eines oder beide der Ringenden derart nach innen angeschrägte Eckbereiche aufweisen, daß der vorspringende Teil des Profilstegs eine in Richtung zum Spalt konusartig verjüngte Form aufweist. Damit ist der Weg zu einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante eingeschlagen, wonach an dem einen oder den beiden Ringenden die Profilschenkel mit dem Spalt zugewandten Stirnseiten oder -kanten ausgebildet sind, die mit einem schrägen Winkel zwischen 0° und 90° bzw. einem entsprechenden Schrägverlauf in die regelmäßigen Stirnseiten oder -kanten des Verbindungsrings übergehen, welche in einer Ebene symmetrisch zur Ringmittelachse liegen. Der produktionstechnische Vorteil dieser Ausbildung und der nachfolgend genannten Variante liegt darin, daß mit dem Erzeugen zweiter seitlich angeschrägter Schnittkanten die erfindungsgemäß gegenüber den Profilschenkeln vorgesetzten Endbereiche bzw. Vorstehzungen des Profilstegs erzeugt werden können. Die Schnittkante läßt sich durch einfache Herstellungsprozesse wie beispielsweise Stanzen oder sonstiges Schneiden bilden. Ferner ergibt sich der Handhabungs- und Montagevorteil, daß beim Überlappen der Ringenden der konusartig verjüngte Profilsteg-Vorsprung des einen Ringendes wegen seiner verminderten Breite zwischen die Profilschenkel des gegenüberliegenden Ringendes geschoben werden kann.
Auf der Basis der Erfindung besteht die Möglichkeit zu einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, wonach die Spaltbreite nach der Beziehung D1·π – Xmax > D2·π bemessen wird, wobei D1 der oben genannte Außendurchmesser des Verbindungsrings, D2 der oben genannte Innendurchmesser des Lagerrings und Xmax die Spaltbreite sind. Diese Bedingung stellt sicher, daß die abgewickelte Länge des Verbindungsrings größer ist als der Umfang am Durchgangsdurchmesser des Innenrings. Ein Überlappen der Ringenden ist dann bei der Montage notwendig. Hierdurch läßt sich die Wahrscheinlichkeit für ein unbeabsichtigtes Lösen des Verbindungsrings von den Lagerringen weiter erniedrigen. Bei radialer Relativbewegung der Lagerinnenringe oder Lageraußenringe zueinander kommt es zu einem Kontakt der Verbindungsringenden im Spaltbereich. Die aneinanderliegenden Stoßstellen bilden einen Formschluß, welcher die Wahrscheinlichkeit für ein Aushebeln der erfindungsgemäßen Wälzlagerverbindungsanordnung minimiert. Ist, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt, der Ringunterbrechungsspalt mit geradlinigem und achsparallelen Schnittkanten an beiden gegenüberliegenden Ringenden realisiert, liegen sich ebene bzw. gerade Stirnflächen der Ringenden gegenüber oder stoßen insbesondere im montierten bzw. im Wälzlager eigebauten Zustand aufeinander. Dadurch wird die Stabilität der Verbindungsanordnung erhöht, ein unabsichtliches Separieren der Lagerteile, insbesondere beim Ausbau zu Wartungszwecken wird vermieden. Der Formschluß, der bei Anlage der Stoßstellen des Sicherungsrings entsteht, verhindert, daß Radialkräfte oder Kippmomente auftreten, die bei Wartungsarbeiten zum Lösen der Verbindung führen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Minimierung des Unterbrechungsspalts beim Verbindungsring, oder wenn nach der obigen besonderen Ausbildung die mit dem größten Durchmesser eben abgewickelte Länge des Verbindungsrings größer ist als die eben abgewickelte Länge eines Durchtrittsquerschnitts der Lagerbohrung, ergibt sich die Anforderung, die den Spalt begrenzenden Ringenden überlappend einführen zu können. Mit konventionellen, bekannten Montagewerkzeugen läßt sich dies nicht bewerkstelligen, weil diese sich durch hohlzylindrische Grundformen mit einheitlichem Innendurchmesser auszeichnen und eine Ringfläche am Stirnende zum Eindrücken und Einschieben eines Verbindungsrings in die Lagerbohrung dient.
Es ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende, weitere Aufgabe, ein Montagewerkzeug zu schaffen, welches eine Montagemethode für radial aufweitbare und zusammendrückbare Wälzlagerverbindungsringe mit minimiertem Unterbrechungsspalt ermöglicht, wobei eine einfache und schnelle Handhabung gewährleistet ist.
Zur Lösung wird bei einem für den erfindungsgemäßen Verbindungsring ausgelegten Montagewerkzeug mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Führungsteil mit einem Innendurchmesser zur zentrischen Aufnahme eines oder mehrerer Verbindungsringe gestaltet ist und einen zu dem ersten Stirnende verlaufenden Innenwandungslängsabschnitt aufweist, bei dem sich der Innendurchmesser des Führungsteils mit zunehmender Nähe zum ersten Stirnende verjüngt oder verengt. Dadurch lassen sich ein oder mehrere Verbindungsringe in den Hohlraum des Führungsteils an dessen Eingangsstirnende schnell und einfach ohne Überlappung einführen. Die Lage der Grundebene der Verbindungsringe entspricht dabei dem Zylinderquerschnitt des Führungsteils. Mit zunehmendem Weiterverschieben des Verbindungsrings, was mittels eines am Eingangsstirnende einführbaren Druck- oder Schiebekörpers geeigneter Ausführung erfolgen kann, wird aufgrund des sich verjüngenden Innendurchmessers des Führungsteils zweckmäßig in Verbindung mit einem geeignet geformten Einlagekörper der Verbindungsring radial soweit zusammengedrückt, daß die vom Profilsteg des Verbindungsrings ausgehenden Zungen überlappen. Der Innenwandungslängsabschnitt kann besonders vorteilhaft gleichsam einen Führungskonus bilden, mit dem der Außendurchmesser des Verbindungsrings auf den gewünschten Durchmesser, der dem Innendurchmesser der Lagerbohrung entspricht, reduziert wird.
Um das Überlappen der Enden des Verbindungsrings an dessen Trenn- bzw. Unterbrechungsspalt zu erleichtern oder zu fördern, ist mit besonderem Vorteil innerhalb des den Führungskonus bildenden Längsabschnitts der Innenwandung ein achsparallel bzw. in Längsrichtung verlaufender Innenvorsprung mit einem der Zylindermittelachse zugewandten, freien Kammende ausgebildet. Die der Zylindermittelachse zugewandte, zweckmäßig längliche Stirnseite des Kammendes ist durch einen vorzugsweise möglichst flachen Winkel abgeschrägt. Diese Schräge hat die Funktion einer Rampe, auf welche eines der beiden dem Spalt zugewandten Enden des Verbindungsringes auflaufen und dabei über das zweite Ringende, dieses überlappend, gehoben werden kann. Das andere Ende des Verbindungsrings stößt an einer anderen, der zylindrischen Mittelachse nicht zugewandten Seitenfläche des Innenvorsprungs an und wird daran geführt. Durch einen axialen Vorschub einer oder mehrerer in das Führungsteil eingelegter Verbindungsringe, zweckmäßig erzeugt durch den genannten Schiebekörper, werden die Ringenden einander überlappt und der Verbindungsring im Durchmesser reduziert. So kann im Zuge weiteren axialen Vorschubs der dem weiteren Ausgangsstirnende nächstliegende Verbindungsring beispielsweise in die Lagerbohrung geführt werden, die von den nebeneinanderliegenden Lagerinnenringen oder Innenringteilen umgeben ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in:
1 einen erfindungsgemäßen Verbindungsring in axialer Draufsicht,
2 eine Schnittansicht gemäß Linie II-II in 1,
3 den Verbindungsring mit Unterbrechungsspalt in radialer Draufsicht,
4 eine perspektivische Darstellung des Unterbrechungsspaltes des (abgebrochen gezeichneten) Verbindungsrings
5 eine 1 entsprechende axiale Draufsicht des Verbindungsrings im montierten Zustand,
6 eine Schnittansicht gemäß Linie IV-IV in 5,
7 eine 4 entsprechende Darstellung des Spalts des Verbindungsrings im montierten Zustand,
8 eine schematische Darstellung eines Verbindungsrings in axialer Stirnansicht mit Außendurchmesser D1 und erfindungsgemäß ausgelegtem Unterbrechungsspalt X,
9 eine schematische Darstellung einer axial geschnittenen Teilansicht von einem Lagerinnenring mit Innendurchmesser D2,
10 eine schematische Darstellung eines weiteren Verbindungsrings in axialer Stirnansicht mit Profilstegstärke s, Außenradius R und minimaler Unterbrechungsspaltbreite Xmin,
10A eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A in 10,
11 in axialer Draufsicht den Führungsteil mit Innenvorsprung eines erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs,
12 eine Schnittdarstellung gemäß Linie XII-XII in 11,
13 eine perspektivische Darstellung des Einlagekörpers für das Montagewerkzeug nach 11 und 12,
13A in axialer Draufsicht den Führungsteil nach 11 mit mehreren eingeführten Verbindungsringen,
14 im axialen Längsschnitt die Anwendung des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs zur Vorpositionierung von Verbindungsringen in einem Lagerinnenring,
15 im axialen Längsschnitt die Endpositionierung eines Verbindungsrings an zwei zu verbindende Lagerinnenringe mit einem an sich bekannten Positionierwerkzeug.
Gemäß 1 ist der Verbindungsring in seiner Umfangsrichtung 1 durch einen Spalt 2 unterbrochen, der von zwei gegenüberliegenden Ringenden 3 begrenzt ist. Diese besitzen in der axialen Draufsicht jeweils ein rechtwinkliges Profil, von dem der eine Schenkel in Richtung zum Spalt 2 verläuft, von einem Profilsteg 4 (vgl. 2 und 3) einstückig ausgeht und gegenüber beidseitigen, auf dem Profilsteg 4 rechtwinklig aufstehenden Profilschenkeln 5 einen vorspringenden Zungenabschnitt 6 bildet, der sich in Richtung zum Spalt 2 erstreckt. Der andere Schenkel wird durch den in der axialen Draufsicht nach 1 sichtbaren Profilschenkel 5 gebildet. Beide gegenüberliegende Profilschenkel 5 sind jeweils über den rechtwinklig an den Schenkelenden angeordneten Profilsteg 4 miteinander verbunden, wobei sich gemäß 2 und 3 ein U-förmiges Profil ergibt, das nach radial außen offen ist. Die Profilschenkel 5 dienen dazu, in jeweils eine Ringnut 13 (9) einzugreifen, die in zwei axial nebeneinander angeordneten Lagerinnenringen 12 eingearbeitet sind.
Insbesondere aus 4 ist erkennbar, daß sich die vorspringenden Zungenabschnitte 6 dadurch bilden lassen, daß die Eckbereiche der Ringenden 3 eines herkömmlichen, an sich bekannten Verbindungsrings schräg beidseitig nach innen abgenommen, beispielsweise abgeschnitten werden. Dabei entstehen gemäß 4 bei den nach außen ragenden Profilschenkeln 5 Schenkelstirnseiten 7, die gegenüber den Zungenstirnseiten 8 relativ zum Spalt 2 weg- bzw. rückversetzt sind. Im Zuge des Schrägzuschnitts der Ringenden 3 bilden sich am Profilsteg 4 beidseitig schräge Steglängskanten 9 heraus, die über einen rechten Winkel in eine jeweilige Schenkelstirnkante 10 übergehen, die dem Spalt 2 zugewandt ist und die Schenkelstirnseite 7 von außen begrenzt. Dies entspricht der Draufsicht nach 1 mit den beiden aufeinander senkrecht stehenden Winkelprofilschenkeln, welche der Steglängskante 9 und der Schenkelstirnkante 10 entsprechen. Ferner ist gemäß 4 erkennbar, daß die durch Schrägschnitt gebildete Schenkelstirnseite 7 über einen überstumpfen Winkel zwischen 180° und 360° in die (regelmäßige) Stirnseite 11 des Verbindungsrings übergeht.
Insbesondere aus 1 und 2 ist erkennbar, daß die radiale Dicke des Profilstegs 4 so gering bemessen ist, daß ein Übereinanderschieben oder ein Überlappen der Profilstege mit ihren vorspringenden Zungenabschnitten 6 zumindest zeitweise bei der Montage an Lagerinnenringen problemlos möglich ist. Durch die gegenüber den regulären Ringstirnseiten 11 schräg verlaufenden Längskanten 9, die in Richtung zum Spalt 2 zueinander nach innen konvergieren, erhält der davon begrenzte, vorspringende Zungenabschnitt 6 eine sich mit zunehmender Nähe zum Spalt 2 verschmälernde Form. Dadurch ist es möglich, daß der Zungenabschnitt zumindest teilweise in die gegenüberliegenden Profilschenkel 5 des gegenüberliegenden Ringendbereichs 3 eintaucht.
Ferner ermöglichen die einander zugewandten, geraden bzw. planen Zungenstirnseiten 8 deren form- und/oder kraftschlüssiges Aneinanderliegen. Dies ist insbesondere im eingebauten Zustand vorteilhaft, weil dadurch einerseits die vom Verbindungsring ausgehende, nach außen gerichtete radiale Druckkraft und damit die Haltestabilität für die zu verbindenden Lagerringe erhöht ist; andererseits können bei der mit ”Wobbeln” verbundenen Demontage an der Stoßstelle der beiden aufeinanderstoßenden Zungenstirnseiten 8 kaum radiale Kräfte entstehen, die zu einem Heraushüpfen des Verbindungsrings aus Ringnuten der Lagerringe führen könnten.
Gemäß 5–7 erfolgt der Eingriff des Verbindungsrings mit zwei nebeneinander liegenden Lagerringen 12 über die beiden Profilschenkel 5, die in Ringnuten 13 je eines Lagerrings 12 eingreifen, wodurch diese axial aneinandergehalten werden. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel stoßen die Zungenstirnseiten 8 der vorspringenden Zungenabschnitte 6 nicht aneinander.
In 8 und 9 sind die geometrischen Größen ”Außendurchmesser D1 des Verbindungsrings”, ”Innendurchmesser D2 des Lagerrings 12” und ”Breite X des Spaltes 2” für die oben genannten Ungleichungen zeichnerisch veranschaulicht. Insbesondere ist erkennbar, daß der Innenring 12 einen Haltenasenteil 14 in stirnseitiger Lage aufweist, innerhalb welchem die genannte Ringnut 13 ausgebildet ist.
In 10 ist schematisch ein Verbindungsring lediglich mit dem Profilsteg 4 dargestellt, die Profilschenkel sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Der Durchgangsradius der (nicht gezeichneten) Innenringnut ist mit D2/2 entsprechend eingangs genannter Definition markiert. Die radiale Dicke des Profilstegs ist mit ”s” versehen. Xmin bezeichnet das Maß, um das der Umfang des Verbindungsrings reduziert werden muß, damit dieser in die Nuten des Lagerinnenrings einschnappen kann. Mittels Xmin kann mit der Formel U = D2·π – Xmin die abgewickelte Länge U des Verbindungsringes ermittelt werden, welcher zum einen die minimale Spaltbreite Xmin in eingebautem Zustand aufweist, und zum anderen ein Überlappen der Ringenden im montierten Zustand nicht herbeiführt.
Gemäß 10A muß Xmin einen Mindestbetrag derart aufweisen, daß beispielsweise zu einer Demontage, wenn dem ersten Ringende 3a eine radiale Bewegung B nach innen erteilt wird, die Oberkante Ka des Ringendes 3a an der unteren Kante Kb des gegenüberliegenden zweiten Ringendes 3b vorbeibewegt werden kann. Hierfür gilt es, eine Bemessungsformel für Xmin zu finden. Dazu wird gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vom pythagoräischen Lehrsatz ausgegangen, wonach bei Auslenkung bzw. Bewegung B des Ringendes 3a nach radial innen folgende Beziehungen näherungsweise gelten (vgl. 10): (D2/2 + Xmin)² + (D2/2 – s)² = (D2/2)² + (D2/2)² (D2/2 + Xmin)² + (D2/2 – s)² = (D2)²/2 (D2/2 + Xmin)² = (D2)²/2 – (D2/2 – s)² Xmin = V (D2)²/2 – (D2/2 – s)² – D2/2
Diese Vorschrift für Xmin stellt etwa die untere Grenze für die minimale Spaltbreite zwischen den beiden Ringenden 3a, 3b dar, wobei gewährleistet ist, daß bei der Materialstärke s des Profilstegs 4 keine Berührung der Ringenden 3a, 3b erfolgt.
Gemäß 11 ist das erfindungsgemäße Montagewerkzeug mit einem Führungsteil 15 mit rechteckiger Außenkontur und hohlzylindrischer Innenkontur bzw. Hohlraum 16 gebildet. In der diesem zugewandten Innenwandung 17 ist eine achsparallele Nut 18 (senkrecht zur Zeichenebene der 11 verlaufend) ausgebildet, in welcher ein Nutstein bildender Einlagekörper 19 aufgenommen ist. Dieser steht mit einer Längsseite von der Oberfläche der Innenwandung 17 vor und bildet so einen in den Hohlraum 16 ragenden Innenvorsprung 20. Dessen freies Kammende ist gegenüber einer Durchmesserlinie 21 schräg abgeschnitten. Die resultierende Schrägfläche bildet eine Rampe 22, worüber eines der beiden Ringenden eines Verbindungsring auflaufen und neben das andere Ringende gelegt werden kann, so daß, in radialer Richtung gesehen, beide Ringenden einander überlappen. Das andere Ringende kann mit seiner Zungenstirnseite 8 an der aus der Nut 18 auskragenden Rampenrückseite 23 des Einlagekörpers 19 anstoßend geführt sein.
Gemäß 12 ist das Führungsteil 15 des Montagewerkzeugs mit einem Eingangsstirnende 24 und einem Lagerring zugeordneten Ausgangsstirnende 25 gebildet. Das Eingangsstirnende 24 ist einem Schiebekörper 29 (vgl. 14) und das Ausgangsstirnende 25 dem Lagerinnenring 12 (vgl. 14) zugeordnet. Die den Hohlraum 16 begrenzende Innenwandung 17 ist mit einem zum Ausgangsstirnende 25 verlaufenden Innenwandungslängsabschnitt 26 versehen, bei dem sich der Innendurchmesser des Hohlraums 16 mit zunehmender Nähe zum Ausgangsstirnende 25 verjüngt oder verengt. Zumindest teilweise ist die eben abgewickelte Umfangslänge des Hohlraums 16 innerhalb des sich verengenden Längsabschnitts 26 kleiner als die der Verbindungsringe. Ferner ist in 12 dargestellt, daß der Einlagekörper 19 mittels Zylinderstiften 27 fixiert ist, die quer zur achsparallelen Längsrichtung des Einlagekörpers 19 verlaufen. Gemäß 13 ist der Einlagekörper 19 mit Querbohrungen 28 zur Aufnahme der Zylinderstifte 27 versehen.
13A zeigt eine Draufsicht auf das obere Eingangsstirnende 24 des Führungsteils 15, wobei ein Stapel 33 mit einzelnen Verbindungsringen 33a (siehe auch 14 unten) in ihrer zentrischen Aufnahme innerhalb des Führungsteils 1 dargestellt sind. Die gegenüberliegenden Ringenden 3 der Verbindungsringe 33a sind jeweils mittels des Einlagekörpers 19 und dessen Schrägrampe 22 einander überlappend angeordnet. Das Ausmass der Überlappung nimmt, wie in 13A dargestellt, aufgrund des sich zunehmend verjüngenden Innendurchmessers des Hohlraums 16 im Bereich des Innenwandungslängsabschnitts 26 in Richtung zum Ausgangsstirnende 28 zu. Dies äussert sich in einer Treppenstruktur 33b, die durch die abgestuft übereinander liegenden und jeweils auf die Schrägrampe 22 des Einlagekörpers 19 aufgelaufenen Ringenden gebildet wird. Bei dem untersten Verbindungsring überlappen sich die Ringenden am meisten, am wenigsten bei dem in 13 obersten Verbindungsring.
Die Funktionsweise des Montagewerkzeugs ist anhand der Montageanordnung gemäss 14 näher verdeutlicht:
In das Eingangsstirnende 24 des Führungsteils 15 ist der oben erwähnte Schiebekörper 29 mit seinem maximalen Eintauchhub eingeführt. Letzterer ist durch Anschlagmittel begrenzt bzw. definiert, welche am Schiebekörper 29 durch eine ringartige Abstufung 30 und – komplementär dazu – am Führungsteil 15 im Bereich von dessen Eingangsstirnende 24 durch eine Ringschulter 31 realisiert sind. Bei maximalem Eintauchhub liegt die Ringabstufung 30 vollständig auf der Ringschulter 31 auf. Das eingeführte Stirnende 32 des Schiebekörpers 29 drückt auf die Stirnseite 11 des hintersten Verbindungsrings eines Verbindungsringstapels 33 auf. Dadurch wird der Verbindungsringstapel bzw. dessen aneinandergereihte Verbindungsringe zum Ausgangsstirnende 25 des Führungsteils 15 verschoben. Dabei kann der jeweils vorderste Verbindungsring in die Lagerbohrung 34 des Lagerinnenrings 12 gelangen und dort vorpositioniert werden. Während dessen kommt es zu einem Überlappen der Ringenden 3 im Bereich der Rampe 22 des vorspringenden Einlagekörpers 19. Diese Überlappung 39 wird noch durch den zur Mittelachse 35 konvergierenden Innenwandungslängsabschnitt 26 gefördert.
Das Montagewerkzeug ist vor allem zweckmäßig, um in komfortabler Handhabung ein Überlappen der Ringenden 3 am Spalt 2 mit minimierter Breite zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Montagewerkzeugs besteht in der Möglichkeit, Verbindungsringe in einem Stapel 33 auf Vorrat aufzunehmen.
Wird mittels des Schiebekörpers 29 ein Verbindungsring in die Lagerbohrung 34 geschoben, ist es beim gezeichneten Ausführungsbeispiel zweckmäßig, sogleich einen neuen Verbindungsring einzulegen, weil die Hublänge 36 etwa der axialen Erstreckung eines Verbindungsrings entspricht. Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Hublänge 36 auf ein vielfaches der axialen Länge von Verbindungsringen zu erweitern.
Gemäß 15 ist noch der Schritt der Fertigmontage notwendig: Mittels eines Endpositionierwerkzeugs 37 wird der mittels des Montagewerkzeugs gemäß 11–14 in die Lagerbohrung 34 der Lagereinheit nach dem FIFO-Prinzip durchgeschobene, vorderste Verbindungsring 33a in seine endgültige Endposition verschoben bzw. gedrückt. Der Aufbau und die Wirkungsweise dieses Endpositionierwerkzeugs ist aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf deshalb keiner näheren Erläuterungen.
Bezugszeichenliste

1: Umfangsrichtung
2: Spalt
3, 3a, 3b: Ringenden
4: Profilsteg
5: Profilschenkel
6: Zungenabschnitt
7: Schenkelstirnseite
8: Zungenstirnseite
9: Steglängskanten
10: Schenkelstirnkante
11: Stirnseite
12: Lagerring
13: Ringnut
14: Haltenasenteil
D1: Aussendurchmesser
D2: Innendurchmesser
Xmax, Xmin: Spaltbreite
s: Profilstegbreite
R: Aussenradius
15: Führungsteil
16: Hohlraum
17: Innenwandung
18: Nut
19: Einlagekörper
20: Innenvorsprung
21: Durchmesserlinie
22: Rampe
23: Rampenrückseite
24: Eingangsstirnende
25: Ausgangsstirnende
26: Längsabschnitt
27: Zylinderstift
28: Querbohrung
29: Schiebekörper
30: Ringabstufung
31: Ringschulter
32: Stirnseite
33: Verbindungsringstapel
33a: Verbindung
33b: Treppenstruktur
34: Lagerbohrung
35: Mittelachse
36: Hublänge
37: Endpositionierwerkzeug
38: Lagereinheit
39: Überlappung
Ka: obere Kante
Kb: untere Kante

Claims

Wälzlager-Verbindungsring zur Sicherung der Relativposition zweier axial nebeneinander liegender Lageraußenringe oder Lagerinnenringe (12) oder Ringteile zueinander, welcher Verbindungungsring (33a) ein Querschnittsprofil mit zwei gegenüberliegenden radial außen vorspringenden Profilschenkeln (5) zum Eingriff in zugeordnete Vertiefungen (13) je eines Lagerrings (12) und mit einem die Profilschenkel (5) achsparallel verbindenden Profilsteg (4) aufweist sowie am Ringumfang durch einen Spalt (2) in achsparalleler Richtung unterbrochen ist, der durch zwei gegenüberliegende Ringenden (3) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Ringenden (3) der Profilsteg (4) mit seiner dem Spalt zugewandten Stirnseite (8) oder mit wenigstens einem Abschnitt (6) seiner Stirnseite gegenüber Stirnseiten oder -kanten (10) der gegenüberliegenden Profilschenkel (5), die gleichfalls dem Spalt (2) zugewandt sind, in Richtung zum Spalt (2) vorspringend gestaltet ist.
Verbindungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Spalt (2) vorspringende Teil oder Abschnitt (6) des Profilstegs (4) an einer oder beiden seiner gegenüberliegenden Längsseiten oder -kanten (9) Verläufe aufweist, die über rechte oder schräge Winkel oder gerundete Biegungen in die Stirnseiten oder -kanten (10) der Profilschenkel (5) übergehen.
Verbindungsring nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der Ringenden (3) derart nach innen angeschrägte Eckbereiche aufweisen, daß der vorspringende Teil (6) des Profilstegs (4) eine in Richtung zum Spalt (2) konusartig verjüngte Form aufweist.
Verbindungsring nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen oder den beiden Ringenden (3) die Profilschenkel (5) mit dem Spalt (2) zugewandten Stirnseiten oder -kanten (10) gestaltet sind, die mit einem überstumpfen Winkel in die Stirnkanten oder -seiten (11) des Verbindungsrings (33a) übergehen.
Verbindungsring nach einem der vorangehenden Ansprüche, hergestellt mit elastischem Material zur federnd radialen Auslenkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spalts derart bemessen ist, daß im wesentlichen gilt: D1·π – Xmax > D2·π wobei D1 ein Außendurchmesser des Verbindungsrings in seinem Ausgangszustand ohne Auslenkung, D2 ein Innendurchmesser des Lagerrings für den Bereich einer radialen Anlage des Verbindungsrings und Xmax die Spaltbreite des Verbindungsrings in seinem Ausgangszustand ohne Auslenkung sind.
Verbindungsring nach einem der vorangehenden Ansprüche, hergestellt mit elastischem Material zur federnd radialen Auslenkung, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Breite des Spalts in einem Einbauzustand des Verbindungsrings im wesentlichen gemäß der Formel Xmin = √2·(D2/2)² – (D2/2 – s)² – D2/2 bemessen ist, wobei D2 ein Innendurchmesser des Lagerrings für den Bereich einer radialen Anlage des Verbindungsrings, s die radiale Dicke des Profilstegs und Xmin die Spaltbreite des Verbindungsrings in seinem radial ausgelenkten Einbauzustand sind.
Montagewerkzeug mit welchem achsparallel gespaltene Verbindungsringe nach einem der vorangehenden Ansprüche, montiert werden, mit einem hohlzylindrischen Führungsteil (15) mit zwei Stirnenden (25, 24), dessen erstes Stirnende (25) zur Positionierung der Verbindungsringe (33a) in einer Wälzlagerbohrung (34) dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (15) mit einem Innendurchmesser (21) zur zentrischen Aufnahme eines oder mehrerer Verbindungsringe (33) gestaltet ist einen zu dem ersten Stirnende (25) verlaufenden Innenwandungs-Längsabschnitt (26) aufweist, bei dem sich der Innendurchmesser des Führungsteils (15) mit zunehmender Nähe zum ersten Stirnende (25) verjüngt oder verengt und einen Innenvorsprung (20), der an der Innenwandung (17, 26) des Führungsteils (15) achsparallel und/oder in dessen Längsrichtung (35) bis zu dessen ersten Stirnende (25) verlaufend ausgebildet ist.
Montagewerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eben abgewickelte Umfangslänge des sich verjüngenden oder verengenden Innenwandungs-Längsabschnitts (26) kleiner als die der Verbindungsringe (33, 33a) ist.
Montagewerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es und am freien Kammende eine gegenüber einer Durchmesserlinie (21) des Führungsteils (15) schräg verlaufende Rampe (22) zum Auflaufen eines jeweiligen Endbereichs (3) der Verbindungsringe (33a) aufweist.
Montagewerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Nut (18) oder sonstige Vertiefung, die in der Oberfläche der Innenwandung (17, 26) des Führungsteils (15) achsparallel und/oder in dessen Längsrichtung (35) verläuft.
Montagewerkzeug nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenvorsprung (20) mit einem separat hergestellten Einlagekörper (19) realisiert ist, der in der Nut (18) oder Vertiefung angeordnet ist und mit seinem Rampen-Kammende (22) die Innenwandungs-Oberfläche überragt.
Montagewerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch einen Schiebekörper (29), der am zweiten, der Wälzlagerbohrung (34) abgewandten Stirnende (24) des Führungsteils (15) angeordnet und zum axialen Einführen in das Führungsteil (15) gestaltet ist, wobei seine einführbare Stirnseite (32) zum Druck auf eine Stirnseite (11) eines im Führungsteil (15) aufgenommenen, nächstliegenden Verbindungsrings (33, 33a) ausgebildet ist.
Montagewerkzeug nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einander zugeordnete komplementäre Anschlagmittel (30, 31) an der Außenwandung des Schiebekörpers (29) und an der Innenwandung (17, 26) des Führungsteils (15) zur axialen Begrenzung der Hublänge (36) oder des Schubs durch den Schiebekörper (29) auf die Verbindungsringe (33).