Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schrägrollenlagers Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere einreihi- gen Schrägrollenlagers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens. Besagtes Schrägrollenlager ist vorteilhaft zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor anwendbar.

Hintergrund der Erfindung

Der für die Lagerung der Kurbelwelle in Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren am häufigsten verwendete Lagertyp ist das einreihige Rillenkugellager, da die- ses sich durch eine gleichermaßen hohe radiale und axiale Tragfähigkeit aus- zeichnet und wegen seiner geringen Reibung die höchsten Drehzahlgrenzen al- ler 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 eingear- beitete rillenförmigen Laufbahnen abrollen und durch einen Lagerkäfig in gleich- mäßigen Abständen zueinander geführt werden. Das Einsetzten der Lagerkugeln 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 Rillenkugellagern auf- grund der geringen maximal einbaubaren Anzahl von Lagerkugeln, die von den Abmessungen des inneren und des äußeren Lagerrings sowie vom Durchmesser der Lagerkugeln 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 gegen- überliegenden Borden der Laufbahnen des äußeren und des inneren Lager- rings angeordnete unverschlossene Einfüllöffnung gemäß DE 151 483 A1 oder eine ähnlich ausgebildete verschließbare Einfüllöffnung gemäß DE 24 07 477 A1 , vorgeschlagen, mit denen durch eine Erhöhung der Anzahl der Lagerkugeln ei- ne Erhöhung der radialen Tragfähigkeit von Rillenkugel lagern 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 Kur- belwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor zu erhöhen, wäre der Er- satz des bisher verwendeten Rillenkugellagers durch ein Zylinderrollenlager vom Typ NUP, wie es beispielsweise aus dem Katalog„Wälzlager" der Anmel- derin vom Oktober 2008 auf den Seiten 393 und 396 bekannt ist. Dieses Zylin- derrollenlager weist sowohl am inneren Lagerring als auch am äußeren Lager- ring zwei seitliche Borde auf und ist zur Aufnahme hoher Radiallasten sowie von Axiallasten in beide Richtungen geeignet. Derartige Zylinderrollenlager wei- sen jedoch durch den hohen Anteil spanender Bearbeitung, insbesondere bei der Laufbahnherstellung und bei der Bordbearbeitung, sehr hohe Fertigungs- kosten auf und wären zudem in ihrer Tragfähigkeit wiederum überdimensioniert, so dass diese für den Einsatz als Festlager in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben letztend lieh ungeeig net sind .

Ein weiterer, zur Lagerung der Kurbelwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrenn- ungsmotor geeigneter und für die vorliegende Erfindung den nächstliegenden Stand der Technik bildender Lagertyp, dessen Aufnahmefähigkeit von Radial- kräften und von Axialkräften in beide Richtungen größer als die von Rillenkugel- lagern ist, ist durch die Druckschriften DE 6 917 609 U und CH 463 886 A be- kannt geworden. In diesen Druckschriften wird jeweils ein Schrägrollenlager of- fenbart, welches im Wesentlichen aus einem inneren Lagerring mit einer an des- sen äußerer Mantelfläche schräg zur radialen Lagerachse angeordneten inneren Laufbahn und einem diese Laufbahn an ihrem kleinsten Durchmesser begren- zenden Bord, aus einem äußeren Lagerring mit einer an dessen innerer Mantel- fläche ebenfalls schräg zur radialen Lagerachse angeordneten äußeren Lauf- bahn und einem diese Laufbahn an ihrem größten Durchmesser begrenzenden Bord sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneter und auf deren Laufbahnen abrollender Rollenwälzkörper besteht, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten wer- den. Zur Ermöglichung des Einsetzens der als Kegelrollen ausgebildeten Wälz- körper in den jeweils als Taschen- bzw. als Fensterkäfig ausgebildeten Lagerkä- fig 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 äu- ßeren Lagerring als separates Bauteil ausgebildet, der nach der Lagermontage am inneren bzw. äußeren Lagerring befestigt wird. Dies erfolgt bei dem Schräg- rollenlager 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 ge- mäß CH 463 886 A durch einen an die Unterseite des Bordes angeformten um- laufenden Bund, der in den äußeren Lagerring eingepresst wird.

Bei derartigen Schräg rollenlagem 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 Laufbahn herstell ung und bei der Bord- bearbeitung und damit auch die Gesamtkosten für die Lagerfertigung wesent- lieh geringer als bei dem vorbeschriebenen Zylinderrollenlager, dennoch wirkt sich bei diesen Schrägrollenlagern die Ausbildung des Bordes am jeweils ande- ren Lagerring als separate Bordscheibe, deren zusätzliche Montage an diesem Lagerring sowie die erforderliche Präzisionsfertigung der Anlageflächen an die- sen und dem zugehörigen Lagerring ungünstig auf deren Herstellungskosten aus. Außerdem besteht bei diesen Schrägrollenlagern die Gefahr, dass die Befesti- gung 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 letztendlich zum Lagerausfall kommt. Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Stan- des der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine kos- tengünstige Herstellung eines insbesondere einreihigen Schrägrollenlagers mit jeweils einseitig laufbahnbegrenzenden Borden zu ermöglichen.

Beschreibung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 13 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14 ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweils abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Schrägrollenla- gers dessen äußere Mantelfläche des inneren Lagerrings und dessen innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings jeweils außerhalb der Laufbahnen zumin- dest abschnittsweise koaxial zur Lagerrotationsachse verlaufend zylindrisch ausgebildet sind. Die Laufbahnen beider Lagerringe sind jeweils kegelförmig in die vor diesem Bearbeitungsschritt zylindrischen Mantelflächen eingearbeitet, Die hierbei entstehenden und die Laufbahnen jeweils einseitig begrenzenden Borde sind dadurch jeweils einteilig mit den Lagerringen ausgebildet sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Rollenwälzkörper bevorzugt als Kegelrollen ausgebildet werden, die einen Kegelwinkel im Bereich von 1° bis 4° aufweisen und in einem Hüllkreiswinkel zwischen 3° bis 7° auf ihren Laufbahnen abrollen. Bei Anwendung des so ausgebildeten Radialwälzlagers zur Lagerung der Kur- belwelle in einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor haben sich dabei aufgrund der auftretenden Radial- und Axiallasten ein Kegelwinkel von 1 ,5° bis 2,5", be- vorzugt 2°, und ein Hüllkreiswinkel von 5,5° bis 6,5°, bevorzugt 6°, als beson- ders geeignet erwiesen. Es ist jedoch anzumerken, dass das erfindungsgemä- ße Verfahren nicht auf eine Herstellung von Kegelrollenlager beschränkt sein soll, da in gleicher Weise auch andere Rollenlager mit schräg zur Lagermittel- achse angeordneten Rollenachsen derart montiert werden können. So können anstelle der beispielhaft angeführten Kegelrollen auch Zylinderrollen oder Na- deln oder Rollen mit sphärischen Mantelflächen, wie Pendel- oder Tonnenrol- len, verwendet werden.

Ferner ist es vorteilhaft, den Spalt zwischen der äußeren Mantelfläche des inne- ren Lagerrings und der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings so zu be- messen, 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 hier beschriebenen Mon- tageverfahren zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, sowohl den die Laufbahn im inneren Lagerring begrenzenden Bord als auch den die Laufbahn im äußeren Lagerring begren- zende Bord mit einer gleichen Mindesthöhe von 18% bis 22%, bevorzugt ca. 20%, des größten Durchmessers der Rollenwälzkörper einzuarbeiten. Durch ei- ne solche Ausbildung der Borde und der damit einhergehenden Laufbahntiefe 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 Lauf- bahnen aufgenommen werden. Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, nach der Montage der Rollenwälzkörper einen aus einem Käfigring sowie aus einer Vielzahl von axialen Käfigstegen bestehenden Kammkäfig in das Schräg- rollenlager einzusetzen. Dieser Lagerkäfig weist an seinen Käfigstegen zusätz- lich mehrere gleichmäßig umfangsverteilte Raststege auf, durch die der Lagerkä- fig entweder an der Innenfläche des Bordes am äußeren Lagerring oder an der Innenfläche des Bordes am inneren Lagerring axial lagefixierbar ist. Diese Rast- stege sind analog zu den Rollenachsen der Rollenwälzkörper geneigt zur La- germittelachse an die Käfigstege angeformt und werden beim Einsetzen des La- gerkäfigs in das Schrägrollenlager zunächst solange elastisch in Richtung der Käfigstege verformt, bis diese mit ihren freien Enden beim Einsetzen des Lager- käfigs 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 ein- rasten. Dadurch wird der durch das Anliegen des Lagerkäfigs an den einen Stirn- seiten der Rollenwälzkörper bisher nur in die eine Axialrichtung lagefixierte La- gerkäfig auch in die andere Axialrichtung lagefixiert. Auch hier ist jedoch zu be- merken, dass die Verwendung eines Kammkäfigs als Lagerkäfig nicht auf diese Käfigart beschränkt ist, da es auch möglich ist, als Lagerkäfig einen zweiteiligen Blechnietkäfig zu verwenden.

Ferner ist es vorteilhaft, zwei Elastomerdichtscheiben mit Metallarmierung axial beidseitig der Rollenwälzkörper in umlaufende Befestigungsnuten in der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings einzusetzen und so das Schrägrollenla- ger gegen Verschmutzungen von außen sowie gegen den Austritt von ggf. in den Lagerinnenraum eingefüllten Schmierstoff abzudichten. Diese bei anderen Wälzlagerarten an sich bekannte Ausbildung ist deshalb bemerkenswert, da bei den eingangs als nächstliegender Stand der Technik beschriebenen Schrägrol- lenlagern durch das Fehlen geeigneter Befestigungsflächen sowie geeigneter Dichtflächen für solche Elastomerdichtscheiben keine solche Abdichtung mög- lich ist. Durch die ebene Ausbildung der äußeren Mantelfläche des inneren La- gerrings und der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings sind bei dem er- findungsgemäß ausgebildeten Schrägrollenlager die notwendigen Befesti- gungs- und Dichtflächen jedoch vorhanden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schrägrollenlagers nach Patentanspruch 1 gelöst, welches folgende Schritte um- fasst:

• Kegelförmiges Einarbeiten einer inneren Laufbahn (4) in einen zylindrische Abschnitt einer äußeren Mantelfläche (3) eines inneren Lagerringes (2), so dass die innere Laufbahn (4) zur Lagerrotationsachse (A _L ) geneigt und an ei- nem Ende durch einen Bord (5) begrenzt ist,

• Kegelförmiges Einarbeiten einer äußeren Laufbahn (8) in einen zylindrische Abschnitt einer inneren Mantelfläche (7) eines äußeren Lagerringes (6), so dass die äußere Laufbahn (8) zur Lagerrotationsachse (A _L ) geneigt und an einem Ende durch einen Bord (9) begrenzt ist,

• Montage des inneren und äußeren Lagerringes (2,6) sowie einer Vielzahl auf deren Laufbahnen abrollender Rollenwälzkörper (10) nach einem an sich als

Montageverfahren für Rillenkugellager bekannten

Exzentermontagerverfahren.

Bei einer ersten Variante dieses Exzentermontageverfahrens wird dabei gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 4 in einem ersten Schritt der innere Lagerring mit sei- ner 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 angeord- net ist und andererseits um 180° zur Mitte der Hilfsrampe versetzt die Lagerrin- ge aneinander anliegen. Als dritter Schritt wird dann der entstandene sichelför- mige Freiraum zwischen dem äußeren Lagerring und dem inneren Lagerring mit den als Kegelrollen ausgebildeten Rollenwälzkörpern derart befüllt, dass de- ren kleinere Stirnseiten auf der Schrägseite der Hilfsrampe aufliegen.

Eine zweite Variante des Exzentermontageverfahrens unterscheidet sich von der ersten Variante gemäß den Ansprüchen 5, 6 und 7 dadurch, dass in einem ersten Schritt der äußere Lagerring mit seiner mit dem Bord ausgebildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene mit einer konvexen sichelförmi- gen 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 einer- seits 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 entstan- dene sichelförmige Freiraum zwischen dem inneren Lagerring und dem äuße- ren 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 8 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 Außenmantelfläche derart eingespannt, dass der äußere Lagerring innerhalb seiner Elastizitäts- grenze geringfügig ovalisiert wird. Anschließend werden nach Anspruch 9 in ei- nem 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 gleichmä- ßig umfangsverteilt.

Bei Anwendung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermonta- geverfahrens wird danach gemäß Anspruch 9 in einem sechsten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig mit seinen Käfigstegen zwischen die Rol- lenwälzkörper 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 10 in einem sechsten Schritt der als Kammkäfig ausgebildete Lagerkäfig mit seinen Käfigstegen zwischen die Rollenwälzkörper von der Seite mit deren größeren Stirnseiten her eingeführt und an der Innen- fläche des Bordes am äußeren Lagerrings verrastet.

Nach Anspruch 11 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 einge- setzt. Schließlich wird die gestellte Aufgabe bei einem Schrägrollenlager der zuvor beschriebenen Art auch noch durch zwei Varianten einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Montageverfahrens gelöst.

Zur Durchführung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermonta- geverfahrens wird es dabei gemäß Anspruch 12 vorgeschlagen, dass die mit ih- rer Innendurchmesserseite am inneren Lagerring anliegende Hilfsrampe eine sich zum äußeren Lagerring hin mit dem Neigungswinkel der Laufbahn im inne- ren Lagerring verjüngende Schrägseite sowie eine maximale Rampenhöhe aufweist, die der Höhe des Bordes am inneren Lagerring entspricht. Zur Durch- führung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermontageverfah- rens 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 Neigungswinkel der Laufbahn im äuße- ren Lagerring verjüngende Schrägseite sowie eine maximale Rampenhöhe aufweist, die der Höhe des Bordes am äußeren Lagerring entspricht.

Zusammenfassend dienen das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfin- dungsgemäßen Vorrichtungen der Herstellung eines insbesondere einreihigen Schrägrollenlager, das gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten einreihigen Schrägrollenlagern den Vorteil aufweist, dass es trotz des mit dem Exzentermontageverfahren maximal erreichbaren Wälzkörperfüllgrades von ca. 60 % eine höhere Tragfähigkeit als ein gleichartig montiertes einreihiges Rillen- kugellager aufweist, da die verwendeten Rollenwälzkörper nicht mehr wie bei Lagerkugeln im Punktkontakt sondern im Linienkontakt zu ihren Laufbahnen stehen. Hinsichtlich der erreichbaren Tragfähigkeit reiht sich dabei ein erfin- dungsgemäß 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. Bau- reihe NUP 207E = 56 kN] ein. Darüber hinaus hält sich der Anteil der spanen- den Bearbeitung bei der Herstellung und Bearbeitung der Laufbahnen und der Borde des erfindungsgemäßen Schrägrollenlagers durch die in die zylindri- sehen inneren und äußeren Mantelflächen beider Lagerringe einfach kegelför- mig eingearbeiteten Laufbahnen in vertretbaren Kostengrenzen und es sind gleichzeitig durch die dabei entstehenden, einteilig mit den Lagerringen ausge- bildeten Borde keine separaten Bordscheiben mehr notwendig. Im Zusammen- hang mit dem Exzentermontageverfahren für die Rollenwälzkörper und mit dem verwendeten Kammkäfig zeichnet sich das erfindungsgemäße Schrägrollenla- ger somit insgesamt durch einen niedrigen Montageaufwand und damit durch geringe Gesamtkosten für die Lagerfertigung aus.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Schrägrollenlagers sowie zwei alterna- tive Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zu dessen Montage und zwei zugehörige Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahrensvarianten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnittes durch ein ein- reihiges Schrägrollenlager mit einteilig mit den Lagerringen ausgebildeten Borden;

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 er- findungsgemäßen 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 Schrägrollenlagers 1 dargestellt, welches beispielsweise als Ersatz des bisher verwendeten Rillenkugellagers zur Lagerung der Kurbelwelle in Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren geeignet ist. Deutlich sichtbar besteht dieses Schrägrollenlager 1 aus einem inneren Lager- ring 2 mit einer an dessen äußerer Mantelfläche 3 geneigt zur Lagerrotationsach- se A _L angeordneten inneren Laufbahn 4, die an ihrem kleinsten Durchmesser durch einen Bord 5 begrenzt wird, sowie aus einem äußeren Lagerring 6 mit ei- ner 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 ei- ne Vielzahl auf deren Laufbahnen 4, 8 abrollender Rollenwälzkörper 10 angeord- net, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig 11 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 A _L verlaufend zy- lindrisch ausgebildet und die Laufbahnen 4, 8 beider Lagerringe 2, 6 jeweils ke- gelförmig 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 Hüllkreiswinkel ß von bevorzugt 6° auf ihren Laufbahnen 4, 8 abrollen. Außerdem ist der Spalt S zwischen der äußeren Mantelfläche 3 des inneren La- gerrings 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 Montageverfah- ren zu ermöglichen. Zusätzlich weist sowohl der die Laufbahn 4 im inneren La- gerring 2 begrenzende Bord 5 als auch der die Laufbahn 8 im äußeren Lager- ring 6 begrenzende Bord 9 eine gleiche Mindesthöhe hei, h _ΒΑ von ca. 20% des größten Durchmessers Dw der Rollenwälzkörper 10 auf, um im Lagerbetrieb auftretende hohe Axialkräfte in die eine Richtung mit möglichst geringer Bord- reibung aufnehmen zu können.

Weiterhin ist in Figur 1 erkennbar, dass der Lagerkäfig 1 1 bevorzugt durch ei- nen nach der Montage der Rollen wälzkörper 10 in das Radialwälzlager 1 ein- setzbaren Kammkäfig gebildet wird. Der aus einem Käfigring 12 sowie aus ei- ner Vielzahl von axialen Käfigstegen 13 bestehende Lagerkäfig 11 weist dabei an seinen verdeckt dargestellten Käfigstegen 13 mehrere ebenfalls verdeckt dargestellte, gleichmäßig umfangsverteilte und schräg zur Lagermittelachse 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 Metallarmierung gegen Verschmutzungen von Außen und gegen den Austritt von ggf. in den Lagerinnenraum 20 eingefüll- ten Schmierstoff abgedichtet ist. Diese bei anderen Wälzlagerarten an sich be- kannte Ausbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Radialwälzlager 1 im Ge- gensatz zu bekannten Schrägrollenlagern nur möglich, da dieses durch die ra- dial ebene Ausbildung der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 und der inneren Mantelfläche. 7 des äußeren Lagerrings 6 geeignete Befesti- gungsflächen 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 Schräg- rollenlager 1 schematisch dargestellt. Dieses Montageverfahren ist im Wesent- lichen ein an sich als Montageverfahren für Rillenkugellager bekanntes, modifi- ziertes 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 Hilfsrampe 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 La- gerring 2 angeordnet, dass, wie in den Figuren 3a und 3b deutlich sichtbar, ei- nerseits 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 Kegelrollen ausgebildeten Rollenwälzkör- 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 ausge- bildeten Stirnseite auf eine horizontale Montageebene 21 mit einer konvexen sichelförmigen Hilfsrampe 23 derart aufgelegt wird, dass dieser mit seinem Bord 9 an der Außendurchmesserseite 25 der Hilfsrampe 23 anliegt.

Ähnlich wie bei der ersten Variante wird danach in einem zweiten Schritt der in- nere Lagerring 2 mit seiner mit dem Bord 5 ausgebildeten Stirnseite nach oben derart exzentrisch zum äußeren Lagerring 6 angeordnet, dass, wie in den Figu- ren 6a und 6b erkennbar ist, einerseits die Hilfsrampe 23 zwischen den Lager- ringen 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 Rollen- wälzkörpern 10 befüllt, 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 umfangsverteilt in ihren Laufbahnen 4, 8 anzuordnen.

Bei Anwendung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Exzentermonta- geverfahrens wird danach in einem sechsten, aus Gründen der Vereinfachung in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellten Schritt der als Kammkäfig aus- gebildete Lagerkäfig 11 mit seinen Käfigstegen 13 zwischen die Rollenwälzkör- per 10 von der Seite mit deren kleineren Stirnseiten her eingeführt und mit sei- nen Rastnasen an der Innenfläche des Bordes 5 am inneren Lagerring 2 verrastet. Bei Anwendung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Exzen- termontageverfahrens wird dagegen in einem sechsten Schritt der als Kammkä- fig ausgebildete Lagerkäfig 1 1 , wie in den Figuren 9a und 9b abgebildet, mit seinen Käfigstegen 13 zwischen die Rollenwälzkörper 10 von der Seite mit de- ren 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 Schmier- stoff befüllt 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 1 1a, 1 1 b 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 Figu- ren 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 maximale Rampenhöhe hiR aufweist, die der Bordhöhe hei am inneren Lagerring 2 entspricht.

Die für die zweite Verfahrensvariante verwendete Hilfsrampe 23 zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass diese mit ihrer Außendurchmesserseite 25 am äu- ßeren Lagerring 6 anliegt und, wie in den Figuren 11a und 11b zu sehen ist, ei- ne 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 Bord höhe h _ΒΑ arn äußeren Lagerring 6 entspricht.

Bezugszahlenliste

1 Schrägrollenlager Lagerrotationsachse

2 innerer Lagerring δ Kegelwinkel

3 äußere Mantelfläche von 2 ß Hüllkreiswinkel

4 innere Laufbahn in 2 S Spalt zwischen 3 und 7

5 Bord an 4 D _w größter Durchmesser von 10

6 äußerer Lagerring h _ΒI Bordhöhe an 2

7 innere Mantelfläche von 6 h _ΒΑ Bordhöhe an 6

8 äußere Laufbahn in 6 h _R Rampenhöhe

9 Bord an 8

10 Rollenwälzkörper

11 Lagerkäfig

12 Käfigring von 11

13 Käfigstege an 12

14 Raststege an 13

15 Innenfläche von 9

16 Befestigungsnut in 7

17 Befestigungsnut in 7

18 Elastomerdichtscheibe

19 Elastomerdichtscheibe

20 Lagerinnenraum

21 Montageebene

22 Hilfsrampe

23 Hilfsrampe

24 Innendurchmesserseite von 22

25 Außendurchmesserseite von 23

26 Schrägseite an 22

27 Schrägseite an 23