Schrägroilenlager sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Montage Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein insbesondere einreihiges Schrägroilenlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , welches insbesondere vorteilhaft zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrenn- ungsmotor anwendbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung zwei Varianten eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Montage des Schrägrollenlagers.

Hintergrund der Erfindung Der für die Lagerung der Kurbelweile in Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren am häufigsten verwendete Lagertyp ist das einreihige Rillenkugeliager, da dieses sich durch eine gleichermaßen hohe radiale und axiale Tragfähigkeit auszeichnet und wegen seiner geringen Reibung die höchsten Drehzahlgrenzen aller Lagerarten aufweist. Dieses Rillenkugellager besteht in bekannter Weise aus einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter Lagerkugeln, die in in die Innenseite des äußeren Lagerrings und in die Außenseite des inneren Lagerrings eingearbeitete rillenförmigen Laufbahnen abrollen und durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander geführt werden. Das Einsetzten der Lagerkugein in das Rillenkugellager erfolgt dabei zumeist durch das mit der DE 168 499 A1 bekannt gewordene Exzentermontageverfahren , bei dem die beiden Lagerringe exzentrisch zueinander angeordnet werden und der dadurch entstehende freie Raum zwischen den Lagerringen mit den Lagerkugeln befüllt wird, anschließend die Lagerringe unter Ausnutzung ihrer Elastizität in eine konzentrische Stellung zueinander gebracht werden und nach einer gleichmäßigen Umfangsverteilung der Lagerkugeln der Lagerkäfig eingesetzt wird. In der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, dass derartigen Rillenkugeilagern aufgrund der geringen maximal einbaubaren Anzahl von Lagerkugeln, die von den Abmessungen des inneren und des äußeren Lagerrings sowie vom Durehmesser der Lagerkugein abhängig ist, vor allem in Bezug auf die radiale Tragfähigkeit des Lagers immer gewisse Grenzen gesetzt sind. In der Vergangenheit wurden daher eine Vielzahl von Lösungen, wie beispielsweise eine in den sich gegenüberliegenden Borden der Laufbahnen des äußeren und des inneren Lagerrings angeordnete unverschlossene Einfüilöffnung gemäß DE 151 483 A1 oder eine ähnlich ausgebildete verschließbare Einfüllöffnung gemäß DE 24 07477 A1 , vorgeschlagen, mit denen durch eine Erhöhung der Anzahl der Lagerkugeln eine Erhöhung der radialen Tragfähigkeit von Rillenkugeilagern erreicht werden sollte, die sich aber aufgrund der aus solchen Einfüllöffnungen resultierenden Nachteile in der Praxis nicht durchsetzen konnten.

Eine andere naheliegende Möglichkeit, die Tragfähigkeit der Lagerung der Kurbelwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor zu erhöhen, wäre der Ersatz des bisher verwendeten RiiienkugeÜagers durch ein Zylinderroüenlager vom Typ NUP, wie es beispielsweise aus dem Katalog„Wälzlager" der Anmelderin vom Oktober 2008 auf den Seiten 393 und 396 bekannt ist. Dieses Zylinderrollenlager weist sowohl am inneren Lagerring als auch am äußeren Lagerring zwei seitliche Borde auf und ist zur Aufnahme hoher Radiailasten sowie von Axiaüasten in beide Richtungen geeignet. Derartige Zylinderroüenlager weisen jedoch durch den hohen Anteil spanender Bearbeitung, insbesondere bei der Laufbahnherstellung und bei der Bordbearbeitung, sehr hohe Fertigungskosten auf und wären zudem in ihrer Tragfähigkeit wiederum überdimensioniert, so dass diese für den Einsatz als Festlager in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben letztendlich ungeeignet sind.

Ein weiterer, zur Lagerung der Kurbeiwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungs- motor geeigneter und für die vorliegende Erfindung den nächstliegenden Stand der Technik bildender Lagertyp, dessen Aufnahmefähigkeit von Radialkräften und von Axialkräften in beide Richtungen größer als die von Rillenkugeilagern ist, ist durch die Druckschriften DE 6 917 609 U und CH 463 886 A bekannt geworden. In diesen Druckschriften wird jeweils ein Schrägrollenlager offenbart, welches im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring mit einer an dessen äußerer Mantelfläche schräg zur radialen Lagerachse angeordneten inneren Laufbahn und einem diese Laufbahn an ihrem kleinsten Durchmesser begrenzenden Bord, aus einem äußeren Lagerring mit einer an dessen innerer Mantelfläche ebenfalls schräg zur radialen Lagerachse angeordneten äußeren Laufbahn und einem diese Laufbahn an ihrem größten Durchmesser begrenzenden Bord sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter und auf deren Laufbahnen abrollender Roilenwälzkörper besteht, die in Umfangsrichtung durch ei- nen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Zur Ermöglichung des Einsetzens der als Kegelroilen ausgebildeten Wälzkörper in den jeweils als Taschen- bzw. als Fensterkäfig ausgebildeten Lagerkäfig ist bei dem Schrägrollenlager gemäß DE 6 917 609 U der Bord am inneren Lagerring und bei dem Schrägrollenlager gemäß CH 463 886 A der Bord am äußeren La- gerring als separates Bauteil ausgebildet, der nach der Lagermontage am inneren bzw. äußeren Lagerring befestigt wird. Dies erfolgt bei dem Schrägrollenlager gemäß DE 6 917 609 U durch einen gesonderten geschlitzten, im Querschnitt U- förmigen Ring, dessen radiale Schenkel in entsprechende Nuten im Bord und im inneren Lagerring eingreifen, und bei dem Schrägrollenlager gemäß CH 463 886 A durch einen an die Unterseite des Bordes angeformten umlaufenden Bund, der in den äußeren Lagerring eingepresst wird.

Bei derartigen Schrägrollenlagern sind zwar dadurch, dass nur noch einer der Lagerringe mit nur noch einem seitlichen Bord einteilig ausgebildet ist, der An- teil der spanenden Bearbeitung bei der Laufbahnherstellung und bei der Bordbearbeitung und damit auch die Gesamtkosten für die Lagerfertigung wesentlich geringer als bei dem vorbeschriebenen Zylinderrollenlager, dennoch wirkt sich bei diesen Schrägrollenlagern die Ausbildung des Bordes am jeweils anderen Lagerring als separate Bordscheibe, deren zusätzliche Montage an diesem Lagerring sowie die erforderliche Präzisionsfertigung der Anlageflächen an diesen und dem zugehörigen Lagerring ungünstig auf deren Herstellungskosten aus. Außerdem besteht bei diesen Schrägrollenlagern die Gefahr, dass die Befestigung der separaten Bordscheibe nicht ausreichend ist, um auch hohen radialen oder axialen Belastungsspitzen standzuhalten, so dass sich die Bordscheibe im Lagerbetrieb lösen kann und es ietztendlich zum Lagerausfall kommt.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein insbesondere einreihiges Schrägrollenlager, zu konzipieren, welches eine höhere radiale und axiale Tragfähigkeit als ein Rillenkugellager aufweist und sich durch einen niedrigen Anteil der spanenden Bearbeitung bei der Laufbahn- und Bordherstellung sowie durch einen niedrigen Montageaufwand und damit durch geringe Gesamtkosten für die Lagerfertigung auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schrägrollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zunächst derart gelöst, dass die äußere Mantelfläche des inneren Lagerrings und die innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings jeweils außerhalb der Laufbahnen zumindest abschnittsweise koaxial zur Lagerrotationsachse verlaufend zylindrisch ausgebildet und die Laufbahnen beider Lagerringe jeweils kegelförmig in die Mantelflächen eingearbeitet sind und dass die dabei entstehenden und die Laufbahnen jeweils einseitig begrenzenden Borde dadurch jeweils einteilig mit den Lagerringen ausgebildet sind. Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlagers werden in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlager vorgesehen, dass die Rollenwäizkörper bevorzugt als Kegel- rollen ausgebildet sind, die einen Kegelwinkel im Bereich von bis 4° aufweisen und in einem Hüllkreiswinkel zwischen 3° bis 7° auf ihren Laufbahnen abrollen. Bei Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor haben sich dabei aufgrund der auftretenden Radial- und Axiallasten ein Kegelwinkel von 1 ,5° bis 2,5°, bevorzugt 2°, und ein Hüllkreiswinkel von 5,5° bis 6,5°, bevorzugt 6°, als besonders geeignet erwiesen. Es ist jedoch anzumerken, dass die erfindungsgemäße Ausbildung nicht auf ein Kegelrollenlager beschränkt sein soll, da in gleicher Weise auch andere Rollenlager mit schräg zur Lagermittelachse angeordneten Rollenachsen derart ausgebildet werden können. So können anstelle der beispielhaft angeführten Kegelrollen auch Zylinderrollen oder Nadeln oder Rollen mit sphärischen Manteiflächen, wie Pendel- oder Tonnenrollen, verwendet werden.

Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlagers, dass der Spalt zwischen der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings und der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings so be- messen ist, dass das Zweifache seines Maßes größer als der größte Durchmesser der Rollenwälzkörper ist. Eine solche Dimensionierung des Spaltes zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring ist notwendig, um das Einsetzen der Rollenwälzkörper in das Schrägrollenlager nach dem im Anschluss beschriebenen Montageverfahren zu ermöglichen.

Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Schräg rol- lenlager darüber hinaus noch dadurch aus, dass sowohl der die Laufbahn im inneren Lagerring begrenzende Bord als auch der die Laufbahn im äußeren Lagerring begrenzende Bord eine gleiche Mindesthöhe von 18% bis 22%, bevor- zugt ca. 20%, des größten Durchmessers der Rollenwälzkörper aufweisen. Durch eine solche Ausbildung der Borde und der damit einhergehenden Lauf- bahntiefe ist gewährleistet, dass im Lagerbetrieb auftretende hohe Axialkräfte in die eine Richtung mit möglichst geringer Bordreibung aufgenommen werden können, während geringere Axialkräfte in die andere Richtung über die schrägen Laufbahnen aufgenommen werden.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schräg- roflenlagers ist es nach den Ansprüchen 5, 6 und 7 desweiteren, dass der La- gerkäfig bevorzugt durch einen nach der Montage der Roilenwäizkörper in das Schrägroileniager einsetzbaren und aus einem Käfigring sowie aus einer Vielzahl von axialen Käfigstegen bestehenden Kammkäfig gebildet wird. Dieser Lagerkäfig weist an seinen Käfigstegen zusätzlich mehrere gleichmäßig umfangs- verteilte Raststege auf, durch die der Lagerkäfig entweder an der Innenfläche des Bordes am äußeren Lagerring oder an der Innenfläche des Bordes am inneren Lagerring axial lagefixierbar ist. Diese Raststege sind analog zu den Rollenachsen der Roilenwäizkörper geneigt zur Lagermittelachse an die Käfigstege angeformt und werden beim Einsetzen des Lagerkäfigs in das Schrägrollenlager zunächst solange elastisch in Richtung der Käfigstege verformt, bis diese mit ihren freien Enden beim Einsetzen des Lagerkäfigs von der großen Durchmesserseite der Kegelrollen her hinter den Bord am äußeren Lagerring und beim Einsetzen des Lagerkäfigs von der kleinen Durchmesserseite der Kegelrollen her hinter dem Bord am inneren Lagerring einrasten. Dadurch wird der durch das Anliegen des Lagerkäfigs an den einen Stirnseiten der Roilenwäizkörper bisher nur in die eine Axialrichtung lagefixierte Lagerkäfig auch in die andere Axialrichtung lagefixiert. Auch hier ist jedoch zu bemerken, dass die Verwendung eines Kammkäfigs als Lagerkäfig nicht auf diese Käfigart beschränkt ist, da es auch möglich ist, den Lagerkäfig als zweiteiligen Blechnietkäfig auszubilden.

Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrolienlagers durch Anspruch 8 noch vorgeschlagen, dass es durch zwei axial beidseitig der Roilenwäizkörper in umlaufende Befestigungsnuten in der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings eingesetzte Elastomerdichtscheiben mit Metallarmierung gegen Verschmutzungen von Außen sowie gegen den Austritt von ggf. in den Lagerinnenraum eingefüllten Schmierstoff abgedichtet ist. Diese bei anderen Wälzlagerarten an sich bekannte Ausbildung ist deshalb bemerkenswert, da bei den eingangs als nächstliegender Stand der Technik beschriebenen Schrägrolienlagem durch das Fehlen geeigneter Befestigungsflächen sowie geeigneter Dichtflächen für solche Elastomerdichtschei-ben keine solche Abdichtung möglich ist. Durch die ebene Ausbildung der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings und der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings sind bei dem erfindungsgemäß ausgebil- deten Schrägrollenlager die notwendigen Befestig ungs- und Dichtflächen jedoch vorhanden.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schräg- rollenlager darüber hinaus auch durch ein Montageverfahren nach Anspruch 9 gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Schrägrollenlager nach einem an sich als Montageverfahren für Rillenkugellager bekannten Exzentermontageverfahren montiert wird. Bei einer ersten Variante dieses Exzentermontageverfahrens wird dabei gemäß den Ansprüchen 10, 11 und 12 in einem ersten Schritt der innere Lagerring mit seiner mit dem Bord ausgebildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene mit einer konvexen sichelförmigen Hilfsrampe derart aufgelegt, dass dieser mit seinem Bord an der Innendurchmesserseite der Hilfsrampe anliegt. Danach wird in einem zweiten Schritt der äußere Lagerring mit seiner mit dem Bord ausgebildeten Stirnseite nach oben derart exzentrisch zum inneren Lagerring angeordnet, dass einerseits die Hilfsrampe zwischen den Lagerringen angeordnet ist und andererseits um 180° zur Mitte der Hilfsrampe versetzt die Lagerringe aneinander anliegen. Als dritter Schritt wird dann der entstandene sicheiför- mige Freiraum zwischen dem äußeren Lagerring und dem inneren Lagerring mit den als Kegelrollen ausgebildeten Rollenwälzkörpern derart befüllt, dass deren kleinere Stirnseiten auf der Schrägseite der Hiifsrampe aufliegen.

Eine zweite Variante des Exzentermontageverfahrens unterscheidet sich von der ersten Variante gemäß den Ansprüchen 13, 14 und 15 dadurch, dass in einem ersten Schritt der äußere Lagerring mit seiner mit dem Bord ausgebildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene mit einer konvexen sichelförmigen Hilfsrampe derart aufgelegt wird, dass dieser mit seinem Bord an der Außendurchmesserseite der Hilfsrampe anliegt. Danach wird in einem zweiten Schritt der innere Lagerring mit seiner mit dem Bord ausgebildeten Stirnseite nach oben derart exzentrisch zum äußeren Lagerring angeordnet, dass einerseits die Hilfsrampe zwischen den Lagerringen angeordnet ist und andererseits um 180° zur Mitte der Hilfsrampe versetzt die Lagerringe aneinander anliegen. Der dritte Schritt dieser Variante besteht dann wieder darin, dass der entstandene sichelförmige Freiraum zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring mit den als Kegelrollen ausgebildeten Rollenwälzkörpern derart befüllt wird, dass dabei deren größere Stirnseiten auf der Schrägseite der Hilfs- rampe aufliegen.

Unabhängig von den beiden Varianten des Exzentermontageverfahrens wird dann nach Anspruch 16 in einem vierten Schritt der äußere Lagerring in Höhe des Berührungspunktes mit dem inneren Lagerring sowie in Höhe eines dem Berührungspunkt um 180° versetzten Punktes an dessen Außenmantelfiäche derart eingespannt, dass der äußere Lagerring innerhalb seiner Elastizitätsgrenze geringfügig ovalisiert wird. Anschließend werden nach Anspruch 17 in einem fünften Schritt der innere Lagerring in eine koaxiale Lage zum äußeren Lagerring verschoben und die Rollenwälzkörper in ihren Laufbahnen in den La- gerringen unter Aufhebung der Ovalisierung des äußeren Lagerrings gleichmäßig umfangsverteilt.

Bei Anwendung der ersten Variante des erfändungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird danach gemäß Anspruch 18 in einem sechsten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig mit seinen Käfigstegen zwischen die Rolienwälzkörper von der Seite mit deren kleineren Stirnseiten her eingeführt und an der Innenfläche des Bordes am inneren Lagerring verrastet. Bei Anwendung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird dagegen gemäß Anspruch 19 in einem sechsten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig mit seinen Käfigstegen zwischen die Rolienwälzkörper von der Seite mit deren größeren Stirnseiten her eingeführt und an der Innenfläche des Bordes am äußeren Lagerrings verrastet.

Nach Anspruch 20 wird dann als Abschluss des erfindungsgemäßen Exzenter- montageverfahrens in einem letzten Schritt noch der Lagerinnenraum mit Schmierstoff befüllt und die beiden Elastomerdichtscheiben in die umlaufenden Befestigungsnuten in der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings eingesetzt. Schließlich wird die gestellte Aufgabe bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlager auch noch durch zwei Varianten einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Montageverfahrens gelöst. Zur Durchführung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird es dabei gemäß Anspruch 21 vorgeschlagen, dass die mit ihrer Innendurchmesserseite am inneren Lagerring anliegende Hilfsrampe eine sich zum äußeren Lagerring hin mit dem Neigungswinkel der Laufbahn im inneren Lagerring verjüngende Schrägseite sowie eine maximale Rampenhöhe aufweist, die der Höhe des Bordes am inneren Lagerring entspricht. Zur Durchführung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird es dagegen gemäß Anspruch 22 vorgeschlagen, dass die mit ihrer Außendurchmesserseite am äußeren Lagerring anliegende Hilfsrampe eine sich zum inneren Lagerring hin mit dem Neigungswinke! der Laufbahn im äuße- ren Lagerring verjüngende Schrägseite sowie eine maximale Rampenhöhe aufweist, die der Höhe des Bordes am äußeren Lagerring entspricht.

Zusammenfassend weist das erfindungsgemäß ausgebildete Schrägrollenlager somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schrägrollenla- gern den Vorteil auf, dass es trotz des mit dem Exzentermontageverfahren maximal erreichbaren Wälzkörperfüllgrades von ca. 60 % eine höhere Tragfähigkeit als ein gleichartig montiertes einreihiges Rillenkugellager aufweist, da die verwendeten Rollenwälzkörper nicht mehr wie bei Lagerkugeln im Punktkontakt sondern im Linienkontakt zu ihren Laufbahnen stehen. Hinsichtlich der erreich- baren Tragfähigkeit reiht sich dabei ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schrägrollenlager als komplett neuer Lagertyp [z. B. Baureihe ARU (Angular Roller Unit) 207 = 40 kN] etwa in der Mitte zwischen der Tragfähigkeit eines einreihigen Rillenkugellagers [z. B. Baureihe 6207 = 25,5 kN] und der Tragfähigkeit eines einreihigen Zylinderrollenlagers [z. B. Baureihe NUP 207E = 56 kN] ein. Darüber hinaus hält sich der Anteil der spanenden Bearbeitung bei der Herstellung und Bearbeitung der Laufbahnen und der Borde des erfindungsgemäßen Schrägrollenlagers durch die in die zylindrischen inneren und äußeren Mantelflächen beider Lagerringe einfach kegelförmig eingearbeiteten Laufbahnen in vertretbaren Kostengrenzen und es sind gleichzeitig durch die dabei entstehenden, einteilig mit den Lagerringen ausgebildeten Borde keine separaten Bordscheiben mehr notwendig, im Zusammenhang mit dem Exzentermontageverfahren für die Rollenwälzkörper und mit dem verwendeten Kammkäfig zeichnet sich das erfindungsgemäße Schrägrollenlager somit insgesamt durch einen niedrigen Montageaufwand und damit durch geringe Gesamtkosten für die Lagerfertigung aus.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlagers sowie zwei alternative Varianten eines Verfahrens zu dessen Montage und zwei zugehörige Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahrensvarianten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich- nungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schrägrollenlager;

Figur 2a, 2b eine Darstellung des ersten Schrittes der ersten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 3a, 3b eine Darstellung des zweiten Schrittes der ersten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 4a, 4b eine Darstellung des dritten Schrittes der ersten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 5a, 5b eine Darstellung des ersten Schrittes der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht; Figur 6a, 6b eine Darstellung des zweiten Schrittes der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 7a, 7b eine Darstellung des dritten Schrittes der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 8a, 8b eine Darstellung des fünften Schrittes beider Varianten des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 9a, 9b eine Darstellung des sechsten Schrittes beider Varianten des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 10a, 10b eine Darstellung der Hilfsrampe zur Durchführung der ersten

Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Figur 11a, 11b eine Darstellung der Hilfsrampe zur Durchführung der zweiten

Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Querschnitt eines einreihigen Schrägrolleniagers dargestellt, welches beispielsweise als Ersatz des bisher verwendeten Rillenkugellagers zur Lagerung der Kurbelwelle in Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren geeignet ist. Deutlich sichtbar besteht dieses Schrägrolleniager 1 aus einem inneren Lagerring 2 mit einer an dessen äußerer Mantelfläche 3 geneigt zur Lagerrotationsachse A _L angeordneten inneren Laufbahn 4, die an ihrem kleinsten Durchmesser durch einen Bord 5 begrenzt wird, sowie aus einem äußeren Lagerring 6 mit einer an dessen innerer Mantelfläche 7 ebenfalls geneigt zur Lagerrotationsachse A _L angeordneten äußeren Laufbahn 8, die an ihrem größten Durchmesser durch einen Bord 9 begrenzt wird. Zwischen den Lagerringen 2, 6 ist darüber hinaus eine Vielzahl auf deren Laufbahnen 4, 8 abrollender Rollenwälzkörper 10 angeordnet, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig 1 1 in gleichmäßigen Abstän- den zueinander gehalten werden.

Desweiteren ist in Figur 1 zu sehen, dass die äußere Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 und die innere Mantelfläche 7 des äußeren Lagerrings 6 im Bereich außerhalb der Laufbahnen 4,8 koaxial zur Lagerrotationsachse AL verlaufend zy- lindrisch ausgebildet und die Laufbahnen 4, 8 beider Lagerringe 2, 6 jeweils kegelförmig in die zylindrischen Mantelflächen 3, 7 eingearbeitet sind. Die dabei entstehenden und die Laufbahnen 4, 8 jeweils einseitig begrenzenden Borde 5, 9 sind dadurch jeweils einteilig mit den Lagerringen 2, 6 ausgebildet. Ebenso ist aus Figur 1 ersichtlich, dass die Rollenwälzkörper 10 als Kegelrollen ausgebildet sind, die einen Kegelwinkel δ von bevorzugt 2° aufweisen und in einem Hülikreiswinkel ß von bevorzugt 6° auf ihren Laufbahnen 4, 8 abrollen. Außerdem ist der Spalt S zwischen der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 und der inneren Mantelfläche 7 des äußeren Lagerrings 6 so bemes- sen, dass das zweifache seines Maßes größer als der größte Durchmesser Dw der Rollenwälzkörper 10 ist, um das Einsetzen der Rollenwälzkörper 10 in das Radialwälzlager 1 nach dem nachfolgend näher beschriebenen Montageverfahren zu ermöglichen. Zusätzlich weist sowohl der die Laufbahn 4 im inneren Lagerring 2 begrenzende Bord 5 als auch der die Laufbahn 8 im äußeren Lager- ring 6 begrenzende Bord 9 eine gleiche Mindesthöhe HBI. ha von ca. 20% des größten Durchmessers D _w der Rollenwälzkörper 10 auf, um im Lagerbetrieb auftretende hohe Axialkräfte in die eine Richtung mit möglichst geringer Bordreibung aufnehmen zu können. Weiterhin ist in Figur 1 erkennbar, dass der Lagerkäfig 1 1 bevorzugt durch einen nach der Montage der Rollenwälzkörper 10 in das Radialwälzlager 1 einsetzbaren Kammkäfig gebildet wird. Der aus einem Käfigring 12 sowie aus einer Vielzahl von axialen Käfigstegen 13 bestehende Lagerkäfig 1 1 weist dabei an seinen verdeckt dargestellten Käfigstegen 13 mehrere ebenfalls verdeckt dargestellte, gleichmäßig umfangsverteilte und schräg zur Lagermitteiachse A _L verlaufende Raststege 14 auf, durch die der Lagerkäfig 11 an der Innenfläche 15 des Bordes 9 am äußeren Lagerrings 6 axial lagefixierbar ist.

Schließlich ist in Figur 1 noch zu sehen, dass das Radialwälzlager 1 durch zwei axial beidseitig der Rollenwälzkörper 10 in umlaufende Befestigungsnuten 16, 17 in der inneren Mantelfläche 7 des äußeren Lagerrings 6 eingesetzte Elastomerdichtscheiben 18, 19 mit Metailarmierung gegen Verschmutzungen von Außen und gegen den Austritt von ggf. in den Lagerinnenraum 20 eingefüllten Schmierstoff abgedichtet ist. Diese bei anderen Wälzlagerarten an sich bekannte Ausbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Radialwälzlager 1 im Gegensatz zu bekannten Schrägrollenlagern nur möglich, da dieses durch die radial ebene Ausbildung der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 und der inneren Mantelfläche 7 des äußeren Lagerrings 6 geeignete Befestigungsflächen sowie geeignete Dichtflächen für solche Elastomerdichtscheiben 18, 19 aufweist.

In den Figuren 2a, 2b, 3a, 3b und 4a, 4b sind desweiteren die ersten Schritte einer ersten Variante eines Montageverfahrens für das erfindungsgemäße Schrägrollenlager 1 schematisch dargestellt. Dieses Montageverfahren ist im Wesentlichen ein an sich als Montageverfahren für Rillenkugellager bekanntes, modifiziertes Exzentermontageverfahren, bei dem, wie in den Figuren 2a und 2b zu sehen ist, in einem ersten Schritt der innere Lagerring 2 mit seiner mit dem Bord 5 ausgebildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene 21 mit einer konvexen sichelförmigen Hiifsrampe 22 derart aufgelegt wird, dass dieser mit seinem Bord 5 an der Innendurchmesserseite 24 der Hilfsrampe 22 anliegt.

Danach wird in einem zweiten Schritt der äußere Lagerring 6 mit seiner mit dem Bord 9 ausgebildeten Stirnseite nach oben derart exzentrisch zum inneren Lagerring 2 angeordnet, dass, wie in den Figuren 3a und 3b deutlich sichtbar, einerseits die Hilfsrampe 22 zwischen den Lagerringen 2, 6 angeordnet ist und andererseits um 180° zur Mitte der Hilfsrampe 22 versetzt die Lagerringe 2, 6 aneinander anliegen.

In einem dritten, in den Figuren 4a und 4b dargestellten Schritt wird dann der entstandene sichelförmige Freiraum zwischen dem äußeren Lagerring 6 und dem inneren Lagerring 2 mit den als Kegelroilen ausgebildeten Roüenwälzkör- pern 10 derart befüllt, dass deren kleinere Stirnseiten auf der Schrägseite 26 der Hilfsrampe 22 aufliegen.

Die in den Figuren 5a, 5b, 6a, 6b und 7a, 7b dargestellte zweite Variante des Montageverfahrens für das erfindungsgemäße Schrägrollenlager ist ebenfalls ein modifiziertes Exzentermontageverfahren und unterscheidet sich von der ersten Variante dadurch, dass bei dem in den Figuren 5a und 5b abgebildeten ersten Schritt diesmal der äußere Lagerring 6 mit seiner mit dem Bord 9 ausgebildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene 21 mit einer konvexen sichelförmigen Hiifsrampe 23 derart aufgelegt wird, dass dieser mit seinem Bord 9 an der Außendurchmesserseite 25 der Hiifsrampe 23 anliegt.

Ähnlich wie bei der ersten Variante wird danach in einem zweiten Schritt der innere Lagerring 2 mit seiner mit dem Bord 5 ausgebildeten Stirnseite nach oben derart exzentrisch zum äußeren Lagerring 6 angeordnet, dass, wie in den Figuren 6a und 6b erkennbar ist, einerseits die Hilfsrampe 23 zwischen den Lagerringen 2, 6 angeordnet ist und andererseits um 180° zur Mitte der Hilfsrampe 23 versetzt die Lagerringe 2, 6 aneinander anliegen. In einem dritten, in den Figuren 7a und 7b dargestellten Schritt wird dann auch hier der entstandene sichelförmige Freiraum zwischen dem inneren Lagerring 2 und dem äußeren Lagerring 6 mit den als Kegelrollen ausgebildeten Rollenwälzkörpern 10 befüilt, jedoch mit dem Unterschied, dass hierbei die größeren Stirnseiten der Rollenwälzkörper 10 auf der Schrägseite 27 der Hilfsrampe 23 aufliegen.

Unabhängig von den beiden Varianten des Exzentermontageverfahrens wird dann in einem vierten, in den Zeichnungen nicht näher dargestelltem Schritt der äußere Lagerring 3 in Höhe des Berührungspunktes mit dem inneren Lagerring

2 sowie in Höhe eines dem Berührungspunkt um 180° versetzten Punktes an dessen Außenmantelfläche derart eingespannt wird, dass der äußere Lagerring

3 innerhalb seiner Elastizitätsgrenze geringfügig ovalisiert wird. Anschließend wird, wie aus den Figuren 8a und 8b ersichtlich ist, in einem fünften Schritt der innere Lagerring 2 in eine koaxiale Lage zum äußeren Lagerring 3 verschoben, um die Rollenwälzkörper 10 in den Lagerringen 2, 6 unter Aufhebung der Ovalisierung des äußeren Lagerrings 3 gleichmäßig umfangsverteiit in ihren Laufbahnen 4, 8 anzuordnen.

Bei Anwendung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird danach in einem sechsten, aus Gründen der Vereinfachung in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig 11 mit seinen Käfigstegen 13 zwischen die Rollenwälzkör- per 10 von der Seite mit deren kleineren Stirnseiten her eingeführt und mit seinen Rastnasen an der Innenfläche des Bordes 5 am inneren Lagerring 2 verrastet. Bei Anwendung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfahrens wird dagegen in einem sechsten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig 11 , wie in den Figuren 9a und 9b abgebildet, mit seinen Käfigstegen 13 zwischen die Rollenwälzkörper 10 von der Seite mit deren größeren Stirnseiten her eingeführt und, wie in Figur 1 gezeigt, mit seinen Raststegen 14 an der Innenfläche 15 des Bordes 9 am äußeren Lagerrings 6 verrastet. Abschließend wird dann noch der Lagerinnenraum 20 mit Schmierstoff befülit und die beiden Elastomerdichtscheiben 18, 19 in die umlaufenden Befestigungsnuten 16, 17 in der inneren Mantelfläche 7 des äußeren Lagerrings 6 in der ebenfalls in Figur 1 dargestellten Art eingesetzt.

In den Figuren 10a, 10b und 11a, 11b sind schließlich noch die Hilfsrampen 22 und 23 zur Durchführung beider Varianten des erfindungsgemäßen Exzenter- montageverfahrens dargestellt. Die für die erste Verfahrensvariante verwendete Hilfsrampe 22 zeichnet sich dabei dadurch aus, dass diese mit ihrer Innendurchmesserseite 24 am inneren Lagerring 6 anliegt und, wie in den Figuren 10a und 10b deutlich sichtbar ist, eine sich zum äußeren Lagerring 3 hin mit dem Neigungswinkel der Laufbahn 4 im inneren Lagerring 2 verjüngende Schrägseite 26 sowie eine maximaie Rampenhöhe h _R aufweist, die der Bordhöhe h _B i am inneren Lagerring 2 entspricht. Die für die zweite Verfahrensvariante verwendete Hiifsrampe 23 zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass diese mit ihrer Außendurchmesserseite 25 am äußeren Lagerring 6 anliegt und, wie in den Figuren 11a und 11b zu sehen ist, eine sich zum inneren Lagerring 2 hin mit dem Neigungswinkel der Laufbahn 8 im äußeren Lagerring 6 verjüngende Schrägseite 27 sowie eine maximale Ram- penhöhe h _R aufweist, die der Bordhöhe h _BA am äußeren Lagerring 6 entspricht.

Bezugszahlenliste

Radialwälzlager Lagerrotationsachse innerer Lagerring δ Kegelwinkel

äußere Mantelfläche von 2 ß Hüllkreiswinkel

innere Laufbahn in 2 S Spalt zwischen 3 und 7

Bord an 4 D _w größter Durchmesser von 10 äußerer Lagerring hsi Bordhöhe an 2

innere Mantelfläche von 6 hßA Bordhöhe an 6

äußere Laufbahn in 6 h _R Rampenhöhe

Bord an 8

Rollenwälzkörper

Lagerkäfig

Käfigring von 1

Käfigstege an 12

Raststege an 13

Innenfläche von 9

Befestigungsnut in 7

Befestigungsnut in 7

Elastomerdichtscheibe

Elastomerdichtscheibe

Lagerinnenraum

Montageebene

Hiifsrampe

Hilfsrampe

Innendurchmesserseite von 22

Außendurchmesserseite von 23

Schrägseite an 22

Schrägseite an 23