Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit gemäß den Merkmalen des Ober- begriffs von Anspruch 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage von Einzelteilen der Wälzlagereinheit nach Anspruch 10.

Die EP 0 897 486 A1 offenbart eine zwei Kegelrollenlager umfassende Wälzlagerung für ein Radlager. Um einen Zusammenhalt der Kegelrollenlager zu ge- währleisten, bilden die Innenringe beider Kegelrollenlager jeweils einen axial vorstehenden Ansatz, der bereichsweise von einem Fixierelement außenseitig umschlossen wird. Zur Fixierung greift das Fixierelement in Nuten der Innenringe ein. Aus der DE 10 2004 018 901 B3 ist eine Wälzlagerbaugruppe bekannt, die einen einteilig ausgebildeten Außenring und einen wenigstens zweigeteil- ten Innenring umfasst. Die beiden Innenringe sind in axialer Richtung ineinandergreifend verbunden. Aus der DE 694 09 51 1 T2 ist ein Verbindungsring zum Zusammenhalten innerer Laufbahnabschnitte von benachbarten Lagern bekannt. Der aus einem Federmaterial hergestellte Verbindungsring ermöglicht einen Zusammenbau zweier Lager beispielsweise zu einem Radlager. Der Ver- bindungsring umfasst zwei gegenüberliegende, umfangsseitig verlaufende, nach außen vorstehende elastische Zungen, die in die innere Laufbahn von einem Lager eingesetzt werden. Bei Erreichen einer Endposition verrasten die Zungen selbsttätig in korrespondierende Ringnuten. Die innere Laufbahn des zweiten Lagers kann auf eine freigelegte Hälfte des Verbindungsrings gedrückt werden, bis er durch die Zunge der zweiten Umfangsreihe verriegelt ist. Die Außenringe werden von jeweils verschiedenen Seiten in die Radnabe bis an einen Anschlag eingeführt. Die Innenringe der Lager stoßen mit ihren Stirnflächen aufeinander, d.h. die Innenringe müssen in einer größeren Breite hergestellt werden als die Außenringe.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen spaltoptimierten Sicherungsring für zwei Lagerringe von einer Wälzlagereinheit zu schaffen, der verliergesichert in einer Vormontageposition eingesetzt ist und vereinfacht in eine nachgelagerte Endlage gebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist eine Wälzlagereinheit vorgesehen, bei der als Fixierelement ein elastischer, eine Trennfuge einschließender Sicherungsring mit einem offenen U-förmigen Querschnittprofil vorgesehen ist, der in einer Vormontageposition kraftschlüssig vorgespannt an einer Innenwandung von einem Innenring eines Wälzlagers der Wälzlagereinheit abgestützt ist. In der vorgespannten Lage sind überlappende Enden des auch als Clipring zu bezeichnenden Sicherungsrings zur axialen Führung formschlüssig verbunden. Zur Erreichung einer Endlage kann der Sicherungsring axial verschoben werden, wobei parallel zueinander verlaufende Flanken des Sicherungsrings in korrespondierende Ringnuten von benachbarten Innenringen selbsttätig verrasten. Die Erfindung gewährleistet eine kostengünstig realisierbare Verriegelung von benachbarten Innenringen eines mehrreihigen Wälzlagers von einer Wälzlagereinheit mittels eines verliergesichert eingesetzten Sicherungsrings. Durch die Erfindung vereinfacht sich der an die Vormontage anschließende Endmontageschritt des Sicherungsrings, der ohne ein Verdrehen mit einfachem Werkzeug erfolgen kann. Weiterhin bietet das erfindungsgemäße spaltoptimierte Konzept den Vorteil eines robusten Handlings. Außerdem vereinfacht die Erfindung die Montage sowie die Demontage oder Wartung der Wälzlagereinheit, da der Sicherungsring vorteilhaft verliergesichert einem Lagerring zugeordnet ist, wodurch die Montage und eine Reparatur sicherer durchführbar ist.

Bei bisherigen Lösungen ist der Sicherungsring als Losteil beispielsweise in einer Bohrung Undefiniert eingesetzt, der beim Handling herausfallen kann, was die Montage oder Demontage erschwert. Während der Lagermontage ist es erforderlich, den Sicherungsring aus der Bohrung zu nehmen und in eine Aufnahmenut der Lagerringe einzusetzen. Dabei ergibt sich sowohl in der Serienfertigung als auch in der Montage im Aftermarket (beispielsweise in der Werkstatt) das Problem, dass sich der Sicherungsring unter Vorspannung schraubenförmig verdrehen oder aus der Bohrung herausspringen kann. Abweichend dazu wird durch die erfindungsgemäße formschlüssige Verbindung der freien Sicherungsringenden eine definierte Zuordnung und axiale Führung und damit eine exakte Lagebestimmung sowohl für die Montage als auch die Demon- tage vereinfacht erreicht. Vorteilhaft können damit die Arbeitsschritte zur Herstellung des spaltoptimierten Sicherungsrings verringert werden, so dass mit dem erfindungsgemäßen Konzept gleichzeitig ein Kostenvorteil realisiert werden kann. Ein in der Lagerbohrung bzw. an der Innenwandung eines Lagerrings von dem Lagerhersteller vor Auslieferung an einen Kunden montierter Sicherungsring hat auch den Vorteil einer Bauteilreduzierung. Gleichzeitig entfällt für den Anwender bzw. den Kunden der Arbeitsschritt, den Sicherungsring einzulegen, was beispielsweise automatisiert von dem Lagerhersteller erfolgt.

Erfindungsgemäß ist der vorgespannt in der Bohrung des Innenrings eingesetzte Sicherungsring in Verbindung mit der Gestaltung der Ringenden in der Vormontageposition verlier- und transportsicher gehalten. Die erfindungsgemäße Ausführung erleichtert ebenso die Endmontage des Sicherungsrings, der durch ein gleichmäßiges axiales Verschieben in die Endlage verschiebbar ist zur Erzielung einer vorteileilhaft spaltoptimierten axialen Anlage der Innenringe. Dadurch, dass der Durchmesser des Sicherungsrings im nicht eingebauten Zustand den Innendurchmesser im Lagerring für die Vormontage sowie den Durchmesser der Ringnuten für die Endlage des Sicherungsrings übertrifft, ist der Sicherungsring jeweils mit Vorspannung abgestützt bzw. eingebaut. Die Erfindung ist bevorzugt für mehrreihige, als Radlager eingesetzte Wälz- bzw. Kegelrollenlager in einer O-Anordnung einsetzbar mit zumindest einem Außenring und zwei Innenringen, bei denen die Innenringe mittels des Sicherungsrings axial zueinander gehalten sind. Das erfindungsgemäße Konzept ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern auch beispielsweise auf Wälzlager in einer X-Anordnung oder auch mehrreihige Lager, bei denen die Ringe axial miteinander verbunden werden sollen, übertragbar. Mit der Erfindung können außerdem bestehende Wälzlagereinheiten ohne nennenswerte Mehrkosten aufgewertet werden. Gleichzeitig ergeben sich durch die Anwendung der Erfindung Vorteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit sowie eines robusten Aufbaus der Wälzlagereinheit, außerdem kann ein Systemintegrationsgrad erhöht sowie eine Fehleranfälligkeit reduziert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sicherungsring in der Vormontageposition so eingebaut, dass sich für die freien Enden des vorgespannt an einer Innenwandung eines Innenrings abgestützten Sicherungsrings eine Überlappung zwischen > 1 und < 20° einstellt. Die beiden Sicherungsringenden sind dabei in axialer Richtung so geführt, dass gleichzeitig ein radiales Auffe- dern möglich ist. Dazu ist ein Ringende des Sicherungsrings radial oberhalb des weiteren Endes spiralförmig angeordnet. Durch die damit axial in der gleichen E- bene positionierten freien Ringenden stellt sich beim Handling (z.B. in der Fertigung) ein sicherer, gegen Verrutschen und Herausfallen gesicherter Halt des Sicherungsrings ein.

Zur Erzielung einer stabilen Einbaulage des Sicherungsrings ist eine axiale Führung der Sicherungsringenden vorgesehen. Die Führung wird erreicht, indem ein Ringende des Sicherungsrings das andere Ringende über eine bestimmte Länge aufnimmt, wobei die beiden überlappenden Enden dabei eine bogenförmige Line- arführung bilden. Zur Führung bildet vorzugsweise ein erstes Ringende des Sicherungsrings einen axial vorstehenden, konisch oder spitz ausgebildeten Ansatz, der formschlüssig in das U-Profil des zweiten Endes von dem Sicherungsring eingreift. Die Enden des elastisch ausgeführten Sicherungsrings sind so gestaltet, dass die für die Montage nötige radiale Bewegung (Veränderung des Durchmessers) ge- währleistet, eine axiale Relativbewegung jedoch begrenzt wird.

Weiterhin schließt die Erfindung ein Durchmesserverhältnis von 99 % bis 90 % zwischen einem Innendurchmesser des Sicherungsrings in der Vormontageposition und einem Innendurchmesser des Sicherungsrings in der Endlage ein. Der Sicherungsring weist im nicht eingebauten Zustand eine deutlich größere, auch als Spalt zu bezeichnende Trennfuge auf als im eingebauten Zustand, in der Endlage. Eine bevorzugte Auslegung sieht vor, dass die Trennfugenbreite in dem nicht eingebauten Zustand eine entsprechende Trennfugenbreite in der Endlagenposition um den 50-fachen Wert übertrifft.

Das erfindungsgemäße Konzept umfasst außerdem eine konstruktive Auslegung, nach der ein Breiten- oder Geometrieverhältnis von 0,9 bis 0,995 zwischen einer Breite des Sicherungsrings und einem Nutabstand der Ringnuten in den Innenringen vorgesehen ist, in die die Flanken des Sicherungsrings formschlüssig verras- ten.

Die Erfindung ist weiterhin vorteilhaft auf Wälzlagereinheiten übertragbar, bei de- nen beabstandete Innenringe von Wälzlagern durch einen Zwischenring verbunden sind. Zur Sicherung von Axialpositionen der einzelnen Bauteile werden zwei Sicherungsringe eingesetzt, die jeweils in eine Ringnut des Zwischenrings sowie in eine Ringnut des benachbarten Innenrings verrasten. Bevorzugt ist der Sicherungsring oder Clipring aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Federstahl hergestellt. Zur Ausgestaltung des Sicherungsrings eignet sich bevorzugt ein spanloses Umformverfahren.

Gemäß Anspruch 10 ist zur Montage eines Sicherungsrings zwischen zwei Innen- ringen einer Wälzlagereinheit eines Wälzlagers ein folgende Schritte einschließendes Verfahren vorgesehen. Zunächst erfolgt ein Einschieben des Sicherungsrings in einen Innenring des Wälzlagers bis zur Erreichung einer Vormontageposition. Dabei wird der kraftschlüssig an einer Innenwandung des Innenrings abgestützte Sicherungsring radial zusammengepresst, wobei Ringenden des Siche- rungsrings spiralförmig abgestützt sind. Anschließend werden die zwei Innenringe des Wälzlagers zusammengefügt, wobei diese gegenseitig über die Stirnseite abgestützt sind. Abschließend wird der Sicherungsring axial bis zu einer Lageübereinstimmung verschoben, bei der die Flanken des Sicherungsrings selbsttätig in Ringnuten der zusammengefügten Innenringe verrasten und damit die Innenringe verriegelt sind.

Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einzelnen Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Die dargestellten Ausführungsformen zeigen Beispiele, wie die erfindungsgemäße Wälzlagereinheit ausgestaltet sein kann. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:

Fig. 1 in einem Halbschnitt eine Wälzlagereinheit in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Sicherungsring in einer Vormontageposition;

Fig. 2 die Wälzlagereinheit gemäß Fig. 1 mit dem Sicherungsring in einer

Endlage;

Fig. 3 in einem Halbschnitt eine Wälzlagereinheit, bei der zwischen den

Innenringen von zwei Wälzlagern ein Zwischenring eingesetzt ist; Fig. 4 in einer Einzelteilzeichnung das Profil eines Sicherungsrings;

Fig. 5a bis 5c den Sicherungsring im nicht eingebauten Zustand in drei Ansichten; Fig. 6a bis 6c den Sicherungsring in der Vormontageposition in drei Ansichten;

Fig. 7a bis 7c den Sicherungsring in der Endlage, im Einbauzustand, in drei Ansichten;

Fig. 8 die überlappenden Enden des Sicherungsrings in einer Seitenan- sieht; und

Fig. 9a,9b zwei Varianten von Ansätzen eines Sicherungsendes, die formschlüssig in das zugehörige weitere Ringende des Sicherungsrings eingreift.

Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen im Halbschnitt eine Wälzlagereinheit 1 a, die beispielsweise für eine Radlagerung von einem Fahrzeug (nicht gezeigt) bestimmt ist. Die Wälzlagereinheit 1 a umfasst zwei spiegelbildlich zusammengefügte, als Kegelrollenlager ausgeführte Wälzlager 2a, 2b mit jeweils einem Außenring 3a, 3b, einem Innenring 4a,4b und dazwischen angeordneten Kegelrollen als Wälzkörper 5a, 5b, die jeweils in einem Wälzkörperkäfig 6a, 6b geführt sind. Die Innenringe 4a,4b sind auf den zugewandten Seiten jeweils über Stirnseiten 7a, 7b gegeneinander abgestützt und schließen auf der zu einer Längsachse 8 der Wälzlagereinheit 1 a gerichteten Seite, jeweils in Innenwandungen 9a, 9b eingebrachte umlaufende Ringnuten 10a, 10b ein.

Zur axialen Sicherung der Innenringe 4a,4b wird ein auch als Fixier- oder Sicherheitselement bezeichneter Sicherungsring 1 1 eingesetzt. Der U-förmig gestaltete, in Fig. 1 in einer Vormontageposition gezeigte Sicherungsring 1 1 ist radial vorgespannt über zwei axial beabstandete Flanken 12a, 12b kraftschlüssig an der Innenwandung 9a abgestützt. Zur Sicherung einer axialen Anlage der Innenringe 4a,4b kann der Sicherungsring 1 1 von der in Fig. 1 gezeigten Vormontageposition axial in Pfeilrichtung in eine in Fig. 2 gezeigte Endlage des Sicherungsrings 1 1 verschoben werden. Bei einer Lageübereinstimmung der Flanken 12a, 12b des Sicherungsrings 1 1 mit den korrespondierenden Ringnuten 10a, 10b in den Innenringen 4a,4b erfolgt eine formschlüssige Verrastung. Ein möglichst geringer Abstand der Innenringe 4a,4b kann durch einen Abstand S ₂ der Ringnuten 10a, 10b erreicht werden, der nur geringfügig eine Breite Si des Sicherungsrings 1 1 übertrifft.

Weiter sind die Ringnuten 10a, 10b tiefer ausgebildet als eine Längserstreckung der Flanken 12a, 12b. Die konstruktive Auslegung sieht weiterhin ein definiertes Durchmesserverhältnis von 99 % bis 90 % vor zwischen einem inneren Durchmesser D _v des Sicherungsrings 1 1 in der Vormontageposition und einem Durchmesser D _E des Sicherungsrings 1 1 in der Endlage, wobei der Durchmesser D _E größer ist als der Durchmesser der Innenwandung 9a/9b. In Fig. 3 ist die Wälzlagereinheit 1 b abgebildet, die abweichend zur Wälzlagereinheit 1 a einen die Innenringe 4a,4b verbindenden Zwischenring 13 einschließt. Die axiale Sicherung der Innenringe 4a,4b erfordert zwei Sicherungsringe 1 1 , deren Flanken 12a, 12b jeweils in eine Ringnut der Innenringe 4a,4b und des Zwischenrings 13 verrasten.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Sicherungsrings 1 1 , der das seitlich von den Flanken 12a, 12b begrenzte U-förmige Querschnittprofil verdeutlicht. Die Herstellung des Sicherungsrings 1 1 erfolgt bevorzugt mittels eines spanlosen Umformprozesses. Als Werkstoff für den Sicherungsring 1 1 ist metallischer Werkstoff vorgesehen, wozu sich insbesondere ein Federstahl eignet.

In den Fig. 5a bis Fig. 5c ist der Sicherungsring 1 1 im nicht eingebauten Zustand bzw. im Anlieferzustand in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Aufgrund einer Spreizung bildet der Sicherungsring 1 1 eine von Ringenden 15a, 15b begrenzte Trennfuge 14a. Das Ringendel 5b schließt, wie in Fig. 5a gezeigt, einen axial vorstehenden, in Richtung des weiteren Ringendes 15a ausgerichteten Ansatz 16a ein.

Die Fig. 6a bis Fig. 6c zeigen den Sicherungsring 1 1 in einer der Vormontageposition entsprechenden Lage. Aufgrund einer Anpassung an den Durchmesser der Innenwandung 9a des Innenrings 4a erfolgt eine radial vorgespannte, kraftschlüssige Abstützung des Sicherungsrings 1 1 an der Innenwandung 9a. Diese Abstützung bewirkt eine spiralförmige Anordnung der Ringenden 15a, 15b zur Bildung einer lokalen Überlappung 17.

Eine dem Einbauzustand des Sicherungsrings 1 1 entsprechende Position ist den Fig. 7a bis Fig. 7c zu entnehmen. In der Endlage, bei der die Flanken 12a, 12b des Sicherungsrings 1 1 in die entsprechenden Ringnuten 10a, 10b verrasten, kommt es zu einer Aufspreizung, bei der sich eine Trennfuge 14b einstellt, deren Länge im Vergleich zur Trennfuge 14a in Fig. 5a reduziert und möglichst klein ist. Die Fig. 8 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Überlappung 17 der Ringenden 15a, 15b des Sicherungsrings 1 1 , verdeutlicht durch das Maß L. Dabei wird das Eingreifen des mit dem Ringende 15b verbundenen Ansatzes 16a in das U-förmige Profil des Ringendes 15a zur Bildung einer bogenförmigen Linearführung 18 verdeutlicht.

In den Fig. 9a und Fig. 9b sind in einer Draufsicht die Ringenden 15a, 15b dargestellt, wobei die Ringenden 15b jeweils unterschiedliche axiale Ansätze 16b, 16c aufweisen. Die Fig. 9a zeigt einen beidseitig sich verjüngenden, spitz zulaufenden Ansatz 16b.

Der axial vorstehende Ansatz 16c gemäß Fig. 9b ist rechteckförmig mit gerundeter Stirnseite ausgebildet. Zur Erzielung einer optimalen gegenseitigen Führung der Ringenden 15a, 15b ist die Breite des Ansatzes 16c nur geringfügig schmaler als eine von den Flanken 12a, 12b des Sicherungsrings 1 1 begrenzte Aufnahme 19.

Bezugszeichenliste

1 a, 1 b Wälzlagereinheit

2a,2b Wälzlager

3a,3b Außenring

4a,4b Innenring

5a,5b Wälzkörper

6a,6b Wälzköperkäfig

7a,7b Stirnseite

8 Längsachse

9a,9b Innenwandung

10a,10b Ringnut

1 1 Sicherungsring

12a,12b Flanke

13 Zwischenring

14a, 14b Trennfuge

15a,15b Ringende

16a,16b,16c Ansatz

17 Überlappung

18 Linearführung

19 Aufnahme

D _E Durchmesser Sicherungsring (Endlage)

D _v Durchmesser Sicherungsring (Vormontage)

L Überlappung

Sl Breite Sicherungsring

s ₂ Abstand der Ringnuten