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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axiallageranordnung mit mehreren Lagerrollen, die von einem einteiligen Massivkäfig zur Bildung eines flachen oder schrägen Axiallagers eingefasst sind, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. So kommen beispielsweise im Bereich von Hinterradachslenkungen, Federbeinabstützungen oder Bremsanwendungen flache Axiallageranordnungen der hier interessierenden Art zum Einsatz, welche relativ langsame Drehbewegungen oder Schwenkbewegungen von Bauteilen gegenüber einem ortsfesten Gehäuse beziehungsweise einer Tragstruktur in vornehmlicher Axialrichtung abstützen.
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Im Sinne der vorliegenden Anmeldung kommen als Lagerrollen neben Zylinderrollen auch Tonnenrollen in Betracht. Eine erfindungsgegenständliche Axiallageranordnung umfasst zumindest mehrere von einem Lagerkäfig eingefasste Lagerrollen und auch beidseitige Axiallagerscheiben oder Laufscheiben, welche eine Laufbahn für die hieran abrollenden Lagerrollen bereitstellen.
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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 zu fertigen.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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Aus der
DE 10 2007 024 582 A1 geht eine gattungsgemäße Axiallageranordnung in der Bauform mit einem Massivkäfig hervor. Neben der überwiegenden Axiallagerkomponente lässt sich bei diesem Schräg-Axiallager 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.
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Bei bekannten Axiallageranordnungen der vorstehend beschriebenen Art kann es unter hoher Last vorkommen, dass die Lagerrollen zu stark in ihre Laufbahnen eintauchen. Dabei ist nicht auszuschließen, dass diese Erscheinung auf den elastischen Verformungsbereich beschränkt ist. Dynamisch betrachtet ziehen sich die Lagerrollen während eines solchen Hochlastbetriebes in Bezug auf die benachbarten Bauteile regelrecht fest, wodurch es zu unerwünschten nicht linear verlaufenden Momentenüberhöhungen kommt, die zu einem frühzeitigen Ausfall der Lagerstelle durch entsprechenden Verschleiß führen würden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axiallageranordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass diese für hochbelastete Einsatzfälle beim Drehen unter Last ein definierbares Reibmoment generiert, um eine gezielt lastabhängige Reibmomenterhöhung, nicht jedoch eine unerwünschte Momentenüberhöhung zu erzielen.
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Offenbarung der Erfindung
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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.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Massivkäfig der gattungsgemäßen Axiallageranordnung mit den hiervon geführten Lagerrollen zumindest teilweise von zwei einander gegenüberliegenden profilierten Laufscheiben umschlossen ist, deren Laufbahnschenkel einen je in Richtung Lagerrollen ausgebildeten Wölbungsabschnitt aufweist, der sich mit zunehmender Axiallast elastisch abflachend verformt, um eine lastabhängige Reibmomenterhöhung zu schaffen.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich über die konstruktive Gestaltung des Wölbungsabschnittes hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen in Verbindung mit der Laufscheibendicke das Einfederverhalten unter Last einstellen lässt, um eine definiert lastabhängige Reibmomenterhöhung der Axiallagerung zu erzeugen. An dieser Stelle sei noch einmal betont, dass sich die erfindungsgemäße Lösung nicht allein auf flache Axialwälzlager anwenden lässt, sondern auch auf Schräg-Axialwälzlager, bei denen neben der hauptsächlichen Axiallagerkomponente auch eine Radiallagerkomponente existiert.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass an den Stirnflächen des Massivkäfigs hiervon erhaben vorstehende Anschlagnocken als Notanschlag des Massivkäfigs an den Laufscheiben angeformt sind. Im Zusammenwirken mit den Wölbungsabschnitten der Laufscheiben bewirken diese zusätzlichen Anschlagnocken des Massivkäfigs, dass die Laufscheiben im eingefederten Zustand mit den Anschlagnocken in Berührung kommen, um in dieser Endlagenposition trotz der hohen Belastung eine exakte Ausrichtung des Massivkäfigs relativ zu den umgebenden Bauteilen zu gewährleisten, so dass der Massivkäfig seine Führungsfunktion für die Lagerrollen verkippungs- und verschleißarm erhalten kann.
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Vorzugsweise sind die angeformten Anschlagnocken umformtechnisch durch Napfen oder Fließpressen des metallischen Massivkäfigs gebildet. Als Voraussetzung für eine solche fertigungstechnisch einfache Umsetzung der Anschlagnocken besteht der Massivkäfig aus Metall, vorzugsweise aus einem umformbaren Stahlwerkstoff. Da der Massivkäfig sowieso umformtechnisch vorzugsweise durch Stanzen aus einem Blechmaterial hergestellt wird, lässt sich ein zur Ausbildung der Anschlagnocken erforderlicher Fließpressschritt mit in ein Folgeverbundwerkzeug mit integrieren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlagnocken an beiden Stirnflächen innen- bzw. außenradial am Massivkäfig angeordnet. Dies bedeutet, dass Anschlagnocken an der einen Stirnseite im innenradialen Randbereich platziert sind, wohingegen an der gegenüberliegenden Stirnseite die Anschlagnocken im außenradialen Randbereich platziert sind. Insbesondere bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Axiallageranordnung als Schräg-Axiallager können derart angeordnete Anschlagnocken insbesondere einer bauartspezifischen Verkippungsgefahr entgegenwirken.
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Werden die Anschlagnocken, wie vorstehend vorgeschlagen, durch Napfen oder Fließpressen in das Material des metallischen Massivkäfigs eingebracht, so entstehen fertigungsbedingt zu jeder erhabenen Anschlagnocke an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Massivkäfigs eine Vertiefung, welche durch die plastische Materialverdrängung erzeugt ist. Diese fertigungstechnisch bedingte Vertiefung kann beispielsweise auch für eine Schmiermittelbevorratung genutzt werden, um Dauerschmiereigenschaften der Axiallagerstelle zu verbessern.
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Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Stege des Massivkäfigs beidseitig mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende, durch plastisch verdrängtes Material gebildete V-Nut derart eingebracht ist, dass die hiervon in die benachbarten Durchbrüche hineingedrückten Materialabschnitte als Haltenasenmittel für die in den Durchbrüchen geführten Lagerrollen dienen. Hierdurch lassen sich die Lagerrollen in den Massivkäfig in einfacher Weise verliersicher vormontieren. Vorzugsweise sollten hierfür zwei koaxial zueinander angeordnete V-Nuten unterschiedlichen Durchmessers derart seitens beider Stirnflächen des Massivkäfigs eingebracht werden, dass sich pro Steg zwei radial voneinander beabstandet angeordnete V-Nuten bezogen auf jede Stirnseite ergeben. Die V-Nuten lassen sich beispielsweise mittels eines keilringförmigen Prägewerkzeugs durch einen weiteren Umformschritt erzeugen. Hierdurch lassen sich in alle Stege einer Stirnseite des Massivkäfigs gleichzeitig die V-Nuten einbringen. Über die Tiefe derselben lässt sich zudem auch der Wälzkörperdurchhang im Durchbruch des Massivkäfigs einstellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der profilierten Laufscheiben mit Wölbungsabschnitt wird vorgeschlagen, diese durch umformtechnisches Biegen im Querschnitt abgewinkelt auszubilden. Damit lassen sich die Laufscheiben ebenfalls umformtechnisch als Stanzbiegeteile aus einem Blechmaterial, vorzugsweise einem umformbaren Stahlmaterial, erzeugen.
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Vorzugsweise bestehen die zueinander korrespondierenden abgewinkelt gebogenen Laufscheiben aus einer ersten Laufscheibe mit einem radial innen in Lagerrichtung abgewinkelten Scheibenschenkel und einer gegenüberliegenden zweiten Laufscheibe mit einem radial außen in Lagerrichtung abgewinkelten Scheibenschenkel. Im montierten Zustand fassen die beiden Scheibenschenkel den Massivkäfig radial ein, so dass dieser samt Lagerrollen und Laufbahnen vor schädigenden äußeren Umwelteinflüssen relativ geschützt untergebracht sind. Außerdem sorgt die korrespondierende Winkelanordnung dafür, dass der Massivkäfig in Radialrichtung unter Gewährleistung einer Spielpassung geführt ist. Hieraus ergibt sich, dass die wiederum vom Massivkäfig geführten Lagerrollen funktionsgerecht mittig gegenüber dem Wölbungsabschnitt der Laufbahnschenkel der Laufscheiben ausgerichtet sind.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf eine Axiallageranordnung in der Ausführungsform eines flachen Axiallagers, jedoch ohne Laufscheiben,
- 2 einen Teilquerschnitt durch die Axiallageranordnung, jedoch mit dazugehörigen Laufscheiben vor einer Axialbelastung, und
- 3 einen Teilquerschnitt durch die Axiallageranordnung, jedoch mit dazugehörigen Laufscheiben mit einer Axialbelastung.
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Gemäß 1 umfasst die hier exemplarisch nach Art eines flachen Axiallagers ausgebildete Axiallageranordnung einen ringförmigen Massivkäfig 1 aus Metall, der über hierin in äquidistanten Abständen zueinander entlang des Umfangs ausgebildeten Durchbrüchen 2 (exemplarisch) eingefasste Lagerrollen 3 (exemplarisch) aufweist.
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Dazwischen bildet der Massivkäfig 1 jeweils einen Steg 4 (exemplarisch) aus, in welchen jeweils zwei koaxial zueinander angeordnete V-Nuten 5a und 5b (exemplarisch) unterschiedlichen Durchmessers eingeprägt sind, um jeweils in benachbarte Durchbrüche 2 hineingedrückte Materialabschnitte als Haltenasen für die in den Durchbrüchen 2 geführten Lagerrollen 3 auszubilden. Hierdurch lassen sich die einzelnen Lagerrollen 3 verliersicher mit dem Massivkäfig 1 vormontieren.
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Außerdem sind am Massivkäfig 1 mehrere im Endbereich von Stegen 4 entlang des Umfangs angeordnete erhaben hervorvorstehende Anschlagnocken 6 (exemplarisch) beziehungsweise hiermit im Zusammenhang stehende Vertiefungen 7 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind innenradial des Massivkäfigs 1 insgesamt vier derartige Anschlagnocken 6 an der ersichtlichen Stirnseite vorgesehen.
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Nach 2 ist der Massivkäfig 1 mit den hiervon geführten Lagerrollen 3 größtenteils von zwei einander gegenüberliegenden profilierten Lagerscheiben 8a und 8b umschlossen, deren jeweiliger radialer Laufbahnschenkel 9 (exemplarisch) einen je in Richtung Lagerrollen 3 ausgebildeten, gebogenen Wölbungsabschnitt 10 (exemplarisch) aufweist, an dessen Scheitelpunktkreis die Lagerrollen 3 im unbelasteten Zustand zur Anlage kommen.
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Der die Lagerrollen 3 führende Massivkäfig 1 weist in Richtung der Laufbahnen jeder Laufscheibe 8a und 8b verlaufende erhaben hervorstehende Anschlagnocken 6 (exemplarisch) auf, welche im hier dargestellten unbelasteten Zustand der Axiallageranordnung nicht mit den je zugeordneten Laufscheiben 8a und 8b in Berührung kommen.
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Die 3 illustriert im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Figur den Zustand der Axiallageranordnung unter voller axialer Belastung, bei welcher die Wölbungsabschnitte 10 (exemplarisch) der Laufscheiben 8a und 8b lastbedingt in elastischer Verformung abgeplattet sind. In diesem Zustand kommen die am Massivkäfig 1 angeformten Anschlagnocken 6 mit den Laufscheiben 8a bzw. 8b in Kontakt, um unter Bildung eines Notanschlags eine verkippungsarme Führung der Lagerrollen 3 trotz der hohen Belastung sicherzustellen.
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Da die Anschlagnocken 6 umformtechnisch durch Napfen des metallischen Massivkäfigs 1 gebildet sind, ist jeder erhabenen Anschlagnocke 6 an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Massivkäfigs eine Vertiefung 7 zugeordnet, welche durch die plastische Materialverdrängung erzeugt ist. Obwohl hier nur eine exemplarische Anschlagnocke 6 beschrieben ist, sind in Rückbezug auf die 1 mehrere Anschlagnocken 11 an beiden gegenüberliegenden Stirnflächen des Massivkäfigs 1 jeweils innen- oder außenradial angeordnet.
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Um den Massivkäfig 1 mit den hierin geführten Lagerrollen 3 geschützt unterzubringen, ist die erste Laufscheibe 8a mit einem radial außen abgewinkelten und in Axialrichtung verlaufenden Scheibenschenkel 11 a versehen, wohingegen die gegenüberliegende zweite Laufscheibe 8b mit einem radial innen abgewinkelten und in Axialrichtung verlaufenden Scheibenschenkel 11b versehen ist. Beide axialen Scheibenschenkel 11a und 11b fassen den Massivkäfig 1 unter Gewährleistung einer Spielpassung radial ein.
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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 auch möglich, den erfindungsgemäßen Massivkäfig schräg auszuführen, um hiermit einen entsprechend getellerten Lagerring einer Schräg-Axiallageranordnung zu schaffen.
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Bezuqszeichenliste
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- 1
- Massivkäfig
- 2
- Durchbruch
- 3
- Lagerrolle
- 4
- Steg
- 5
- V-Nut
- 6
- Anschlagnocken
- 7
- Vertiefung
- 8
- Laufscheibe
- 9
- Laufbahnschenkel
- 10
- Wölbungsabschnitt
- 11
- Scheibenschenkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2672131 B1 [0005]
- DE 102007024582 A1 [0007]
