Die vorliegende Erfindung betrifft eine im wesentlichen Axiallageranordnung mit mehreren Lagerrollen, die von einteiligen ringförmigen Massivkäfig zur Bildung eines flachen oder konischen Lagerrings eingefasst sind, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. So kommen beispielsweise im Bereich von Hinterachslenkungen oder Federbeinabstützungen Axial- oder Schräglageranordnungen zum Einsatz, welche relativ langsame Drehbewegungen oder Schwenkbewegungen von Bauteilen gegenüber einem ortsfesten Gehäuse beziehungsweise einer Tragstruktur in vornehmlicher Axialrichtung abstützen. Dabei umfasst eine Axiallageranordnung der hier interessierenden Art neben flachen Lagerringen zur reinen Axiallagerung auch konische Lagerringe, welche daneben auch einen Radiallageranteil aufweisen.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung kommen als Lagerrollen neben Zylinderrollen auch Kegelrollen oder Tonnenrollen in Betracht. Eine erfindungsgegenständliche Axiallageranordnung umfasst zumindest mehrere von einem Lagerkäfig eingefasste Lagerrollen. Zusätzlich kann die Axiallageranordnung auch zumindest eine Axiallagerscheibe mit umfassen, welche eine Laufbahn für die hieran abrollenden Lagerrollen bereitstellt. Laufbahnen können jedoch auch direkt vom angrenzenden, axial zu lagernden Bauteil bereitgestellt werden, so dass in diesem Falle auf eine separate Axiallagerscheibe verzichtet werden kann. Die hier interessierenden Axiallageranordnungen besitzen weitestgehend umformtechnisch hergestellte Lagerteile, insbesondere weitestgehend umformtechnisch hergestellte Käfigmittel. Denn moderne Umformverfahren bieten die fertigungstechnische Voraussetzung dafür, Lagerteile einfach und präzise spanlos aus einem Blechmaterial durch Biegen, Stanzen, Tiefziehen, Prägen und dergleichen herzustellen. Stand der Technik

Aus der EP 2 672 131 B1 geht eine Axiallageranordnung mit weitgehend umformtechnisch hergestellten Käfigmitteln in verschiedenen Ausführungsformen hervor. Der Lagerkäfig ist dabei als ein sogenannter Sandwich-Käfig ausgeführt und umfasst insoweit mindestens zwei aus einem Blechmaterial umgeformte Käfigringhälften sowie - bei einigen Ausführungsformen - darüber hinaus auch umgeformte Axiallagerscheiben.

Die aus einem Blechmaterial umgeformten Käfigringhälften sind seitens des jeweiligen Bodenabschnitts mit entlang des Umfangs beabstandet zueinander angeordneten rechteckförmigen Ausnehmungen versehen. Diese rechteckförmigen Ausnehmungen dienen zur teilweise Aufnahme mindestens je einer Lagerrolle, so dass zur Gewährleistung der Wälzlagerung die Käfighöhe im montierten Zustand kleiner ist als der Rollendurchmesser der Lagerrollen. Die Käfigringhälften sind über innen- und außenradial vom Bodenabschnitt gleichsinnig abgewinkelte, ein U-Profil ergebende Schenkelabschnitte miteinander montiert, indem diese direkt oder indirekt ineinandergreifen. Da die Lagerrollen bei diesem Stand der Technik über nach außen gewölbte Stirnflächen verfügen, können diese reibungsminimal direkt an zugeordneten Schenkelabschnitten der Käfigringhälften radial anlaufen.

Aus der DE 10 2007 024 582 A1 geht eine gattungsgemäße Axiallageranordnung in der Bauform eines konischen Lagerrings mit Massivkäfig hervor. Neben der überwiegenden Axiallagerkomponente lässt sich durch die Schrägstellung auch eine Radiallagerkomponente abstützen. Die zylindrischen Lagerrollen werden hier durch einen einstückigen Lagerkäfig geführt. Der Lagerkäfig weist zur Aufnahme der Lagerrollen je zugeordnete rechteckförmige Ausnehmung auf. Bei dieser Schrägrollenlagerung sind die Lagerrollen jeweils in Radialrichtung angestellt. Zusätzlich sind die Lagerrollen jeweils zur Umfangsrichtung angestellt, um eine möglichst hohe Schwingungsdämpfung im Anwendungsfall einer Federbeinlagerung zu erzielen. Der einstückige ringförmige Massivkäfig samt Lagerrollen wirkt bei diesem Stand der Technik mit zusätzlichen - hier ebenfalls konischen - Lagerscheiben zur Bereitstellung der Laufbahnen zusammen. Bei vorbekannten Axiallageranordnungen der vorstehend beschriebenen Art ist sicherzustellen, dass die in die Durchbrüche des Lagerkäfigs eingelegten Lagerrollen unter Wahrung einer bewegungsermöglichenden Spielpassung verliersicher eingefasst sind. Im Stand der Technik übernehmen dies meist angrenzende Axiallagerscheiben erst im montierten Zustand. Außerdem ist bei der hier interessierenden Axiallageranordnung sicherzustellen, dass die Lagerrollen unter Gewährleistung eines zu beiden Stirnseiten des Massivkäfigs realisierten Wälzkörperdurchhangs W umschlossen sind, wozu gewöhnlich separate Käfigmittel zum Einsatz kommen. Trotzdem ist zu gewährleisten, dass die Käfighöhe H insgesamt stets kleiner als der Rollendurchmesser D der Lagerrollen ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axiallageranordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass die vom einstückigen Massivkäfig geführten Lagerrollen hierin mit einfachen technischen Mitteln unter Gewährleistung eines Wälzkörperdurchhangs verliersicher montiert sind.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Axiallageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in die Stirnseiten des Massivkäfigs im Bereich der Stege jeweils mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende, durch plastisch verdrängtes Material gebildete V-Nut derart eingebracht ist, dass die hiervon in die benachbarten Käfigtaschen hineingedrückten Materialabschnitte als Haltenasen für die in den Käfigtaschen geführten Rollenkörper fungieren.

Mit anderen Worten wird also durch die V-Nut das Material des Massivkäfigs im Stegbereich beidseits derart plastisch verformt, dass hierdurch eine Wälzkörperhalterung gebildet wird. Separate die Durchbrüche zur Unterbringung der Lagerrollen einfassende Haltemittel können somit entfallen und die Lagerrollen sind verliersicher im Massivkäfig gehalten, so dass eine vormontierte Baueinheit entsteht. Dies vereinfacht die Endmontage der Axiallageranordnung mit oder ohne zusätzliche bedeckende Axiallagerscheiben.

Vorzugsweise lassen sich die V-Nuten mittels eines keilringförmigen Prägewerkzeugs durch umformtechnisches Prägen erzeugen. Hierdurch lassen sich in alle Stege an eine Stirnseite des Massivkäfigs gleichzeitig die V-Nuten einprägen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwei koaxial zueinander angeordnete V-Nuten unterschiedlicher Durchmesser derart in die Stirnseiten des Massivkäfigs eingebracht sind, dass sich pro Steg und Stirnseite zwei radial voneinander beabstandet angeordnete V-Nuten ergeben. Hierdurch werden die in die Durchbrüche eingelegten Lagerrollen zuverlässig eingefasst. Die Durchbrüche bilden insoweit vollständige Käfigtaschen für die überwiegend innenliegenden Lagerrollen.

Gemäß einer andern die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die im Wesentlichen axiale Positionierung der Rollenkörper gegenüber dem diesen je umgebenden Durchbruch im Massivkörper über die Einbringungstiefe der V- Nuten in die Oberfläche des Massivkäfigs eingestellt werden, um hierdurch den Wälzkörperdurchhang W zu definieren. Der Wälzkörperdurchhang W beschreibt den axialen Spielraum der eingefassten Lagerrollen, welcher neben der Eindringungstiefe der V-Nuten auch von der Käfighöhe des Massivkäfigs abhängt. Die Käfighöhe H des Massivkäfigs ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass nach dem Einbringen der V- Nuten noch mindestens 0,3 mm Wälzkörperdurchhang W gewährleistet ist. Dies ist für die hier interessierenden Anwendungen hinreichend, um Fertigungstoleranzen der angrenzenden Bauteile und hierauf einwirkende Radiallasten auszugleichen.

In Verbindung damit sollte der maximale Wälzkörperdurchhang W derart bemessen sein, dass der Massivkäfig mindestens 0,05 mm Abstand zur angrenzenden Laufbahnfläche gewährleistet, so dass es nicht zu einem Kontakt kommt.

Gemäß einer zusätzlichen die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Stirnflächen mit hiervon erhaben hervorstehen- den nockenförmigen Anformungen oder dergleichen versehen ist, um eine im Wesentlichen axiale Abstandshaltung zur angrenzenden Laufbahn zu gewährleisten. Dies verhindert in bestimmten Belastungssituationen ein Verkippen des Massivkäfigs aus dessen Sollposition.

Vorzugsweise sind die Durchbrüche des Massivkäfigs, welche die Käfigtaschen bilden, rechteckförmig ausgebildet, um insbesondere zylindrische Lagerrollen aufzunehmen. Die rechteckigen Durchbrüche können beispielsweise durch Stanzen erzeugt werden.

Hinsichtlich der Gestaltung der Durchbrüche wird vorgeschlagen, dass diese im radialen Kontaktbereich, insbesondere im dortigen Anlaufbereich der Lagerrolle zumindest einseitig eine reibungsminimierende Oberflächenstrukturierung aufweisen können.

Diese Oberflächenstrukturierung, welche beispielsweise als Riffelung, Nutung, Aufrauhung, und dergleichen ausgeführt sein kann, minimiert dabei die reibungswirksame Bauteilkontaktfläche. Dabei ist die Oberflächenstrukturierung natürlich auf die aus der Belastung resultierende Formstabilität abzustimmen. Denkbar ist auch die Integration von Schmiertaschen in die Oberflächenstrukturierung, welche eine Schmiermittelbevorratung zur zuverlässigen Dauerschmierung der erfindungsgemäßen Axiallageranordnung dienen.

Der mit den Durchbrüchen zur Unterbringung der Lagerrollen versehene Massivkäfig besteht vorzugsweise aus einem Metallmaterial, beispielsweise aus einem Stahl, der sich umformtechnisch bearbeiten lässt. So kann der erfindungsgemäße Massivkäfig aus einem Blechmaterial als Halbzeug hergestellt werden, dessen Dicke der späteren Käfighöhe entspricht. Die Formgebung zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Massivkäfigs kann spanlos in einfacher Weise durch Stanzen und Prägen realisiert werden. Ein derartig ausgeführter Massivkäfig hält hohen äußeren Belastungen stand und lässt sich daher insbesondere zur Bildung eines konischen Lagerrings im Rahmen eines Axialschräglagers einsetzen, bei denen gewöhnliche Kunststoffkäfige möglicherweise nicht zuverlässig funktionieren würden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Radialachse xpdes Massivkäfigs und eine hiermit korrespondierende Verschränkungsachse x _v mindestens eines Durchbruchs unter einem spitzen Verschränkungswinkel a verlaufen, wodurch sich die Lagerreibung erhöhen lässt. Der Verschränkungswinkel a zwischen einer Radialachse xp des Massivkäfigs und der Verschränkungsachse x _v des Durchbruchs liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 3° und 10°, und beträgt ganz vorzugsweise 5°, um ein Optimum zwischen gewollter Reibung und hinreichenden Wälzlagereigenschaften zu erzielen.

Ausführungsbeispiel

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen Massivkäfigs gemäß einer ersten Ausführungsform zur Bildung eines flachen Lagerrings;

Fig. 2 einen perspektivischen Teilschnitt durch den Massivkäfig gemäß Fig. 1 im Bereich eines exemplarischen Durchbruchs zur Aufnahme von Lagerrollen;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch den Durchbruch gemäß Fig. 2 mit hiervon eingefasster Lagerrolle;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Durchbruch gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des ringförmigen

Massivkäfigs; und

Fig. 6 eine Detailansicht D des ringförmigen Massivkäfigs nach Fig. 5 im Bereich eines exemplarischen Durchbruchs.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Axiallageranordnung aus einem ringförmigen Massivkäfig 1 aus Metall, der bei dieser Ausführungsform zur Bildung eines flachen Lagerrings vorgesehen ist und über hierin in äquidistanten Abständen zueinander entlang des Umfangs in Radialrichtung verlaufende Durchbrüche 2, sowie hiervon eingefasste - nicht weiter dargestellte - Lagerrollen 3 umfasst.

Gemäß Fig. 2 ist jeder Durchbruch 2 (exemplarisch) in Umfangsrichtung von radialen Stegen 4a und 4b begrenzt. Seitens beider Stirnseiten 5a und 5b des Massivkäfigs 1 sind im Bereich der Stege 4a, 4b, etc. jeweils zwei in Umfangsrichtung verlaufende V- Nuten 6a, 6b bzw. 6a‘, 6b‘ eingeprägt.

Gemäß Fig. 3 bilden sich hierdurch Haltenasen 7a, 7c (exemplarisch) bezogen auf die Stirnseite 5b sowie Haltenasen 7a‘ und 7c‘ (exemplarisch) bezogen auf die gegenüberliegende Stirnseite 5a.

Die axiale Positionierung der Lagerrolle 3 gegenüber dem diese umgebenden Durchbruch 2a wird über die Einbringungstiefen der aus den V-Nuten resultierenden Haltenasen 7a, 7a‘ (exemplarisch) bzw. 7c, 7c‘ (exemplarisch) in den Haltekäfig eingestellt, um den Wälzkörperdurchhang W zu definieren. Die Käfighöhe H ist kleiner als der Rollendurchmesser D der Lagerrolle 3 dimensioniert.

Gemäß Fig. 4 weist die hier in der Draufsicht dargestellte Stirnseite 5b des Massivrings 1 hiervon erhaben hervorstehende nockenförmige Anformungen 8 (exemplarisch) auf, welche zur axialen Abstandshaltung gegenüber der angrenzenden Laufbahn dienen, um den Massivkäfig 1 trotz hoher Belastungen während des Betriebs in der Solllage zu halten.

Der exemplarische Durchbruch 2a des Massivkäfigs 1 ist im Wesentlichen rechtförmig ausgebildet, um die - hier nicht weiter dargestellten - zylindrischen Lagerrollen 1 aufzunehmen. Ferner weist jeder Durchbruch 2a (exemplarisch) im radialen Anlaufbereich zur Lagerrolle 1 eine reibungsminimierende Oberflächenstrukturierung in Form einer Schmiertasche 9 (exemplarisch) zur Schmiermittelbevorratung auf.

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsform des ringförmigen Massivkäfigs sind alle Durchbrüche 2a, 2b, etc. radial verschränkt angeordnet, um die Lagerreibung gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zu vergrößern. Nach der in Fig. 6 gezeigten Detaildarstellung D des ringförmigen Massivkäfigs 1 im Bereich eines exemplarischen Durchbruchs 2 beträgt der Verschränkungswinkel a zwischen einer symmetrischen Radialachse xp des Massivkäfigs 1 und einer zugeordneten symmetrischen Verschränkungsachse x _v des Durchbruchs 2 hier 5°.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise möglich, den erfindungsgemäßen Massivring 1 auch konisch auszuführen, um hiermit einen konischen Lagerring eines Axialschräglagers zu bilden.

Bezuqszeichenliste

1 Massivkäfig

2 Druchbruch

3 Lagerrolle

4 Steg

5 Stirnseite

6 V-Nut

7 Haltenase

8 nockenförmige Anformung

9 Schmiertasche

D Rollendurchmesser

H Käfighöhe

W Wälzkörperdurchhang a Verschränkungswinkel

Xv Verschränkungsachse

XR Radialachse