Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kugelführungskäfig für ein Axialkugella- ger, wobei dieser Kugelführungskäfig einen Ringscheibenkorpus mit darin in Umfangsrichtung abfolgend ausgebildeten Kugelführungsfenstern umfasst.

Hintergrund der Erfindung Aus DE 10 2007 044 701 A1 ist ein Axiallager bekannt, das einen Kugelführungskäfig umfasst, der aus einem Blechmaterial gebildet ist und mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Kugelführungsfenster aufweist. Dieser Kugelführungskäfig ist sowohl entlang seines Innenumfangsbereiches, als auch entlang seines Außenumfangsbereiches mit einem Ringsteg versehen, wobei jeder Ringsteg eine Führungsfläche bildet welche die in dem jeweiligen Kugelführungsfenster aufgenommene Kugel radial führt.

Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelführungskäfig für ein Axialkugellager zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist und sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung

Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kugelführungskäfig für ein Axialkugellager mit einem Ringscheibenkorpus, und mehreren in Umfangsrichtung abfolgend in dem Ringscheibenkorpus ausgebil- deten Kugelführungsfenstern, wobei die Kugelführungsfenster derart unrund und in Umfangshchtung gestreckt konturiert sind, dass in verbautem Zustand die in den Kugelführungsfenstern aufgenommenen Kugeln in Umfangsrichtung ein größeres Laufspiel erhalten als in radialer Richtung.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, bei temporär auftretenden Winkelgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den im Kugelführungskäfig aufgenommenen Kugeln den Kantendruck zwischen dem Kugelführungskäfig und den darin aufgenommenen Kugeln zu reduzieren. In vorteilhafter Weise wird hierdurch der Verschleiß des Kugelführungskäfigs, sowie der Wälzkörper reduziert und die Lebensdauer des Axialkugellagers erhöht.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kugelführungsfenster in Umfangsrichtung von zwei Kreisbögen begrenzt, wo- bei die Zentren in Käfigumfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Das Versatz-maß der Zentren dieser Kreisbögen entspricht bevorzugt dem maximal zu erwartenden Umfangsversatz der Kugeln während eines Umlaufs. Das Versatzmaß liegt damit insbesondere im Bereich von 5 bis 17% des Kugeldurchmessers.

Die beiden Kreisbögen sind erfindungsgemäß durch Übergangsflanken miteinander verbunden, wobei sich diese Übergangsflanken vorzugsweise stoß- oder kantenfrei an die Kreisbögen anschließen. Die Übergangszone zwischen den bei-den Kreisbögen und den Übergangsflanken kann kontinuierlich verrundet sein.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zumindest die radial außen liegende Übergangsflanke als zur Käfigmittelachse konzentrischer Kreisbogen gestaltet. Auch die radial innen liegende Übergangsflanke kann als Kreisbogen gestaltet sein, der zur Käfigmittelachse konzentrisch ist.

Der erfindungsgemäße Kugelführungskäfig ist vorzugsweise als axial profilierter Kugelführungskäfig aus einem Blechmaterial gefertigt. Dabei können die Kugelführungsfenster durch Stanzen gefertigt werden. Die Axialprofilierung des Kugelführungskäfigs kann auf umformtechnischem Wege, insbesondere ziehtechnische und fließpresstechnische Umformung erreicht werden. Dabei kann der Ringscheibenkorpus so gestaltet werden, dass dieser einen inneren und einen äußeren Ringsteg erhält. Diese Ringstege können dabei so ausgebildet werden, dass diese auf ihren den Kugeln zugewandten Innenseiten Kontaktzonen bilden, welche die eingesetzten Kugeln relativ eng radial führen.

Der erfindungsgemäße Kugellagerkäfig kann als reines Blechteil gefertigt wer- den. Es ist auch möglich, dieses Blechteil mit einer Kunststoffstruktur zu verbinden. Diese Kunststoffstruktur kann entweder an den Kugellagerkäfig angesetzt und an diesem gesichert, oder vorzugsweise im Rahmen eines Insert- Molding Prozesses an den Blechkäfig angespritzt sein. Durch diese Kunststoffstruktur lassen sich weitere Anlaufflächen realisieren die als solche die Kugeln in Umfangsrichtung unter hinreichendem Spiel führen. Weiterhin kann diese Kunststoffstruktur mit einem Schmierstoff befrachtet sein, so dass über dieses Kunststoffteil eine gewisse Schmierstoffabgabe an die Kugeln erreicht wird. Dieses Kunststoffteil kann so ausgebildet sein, dass dieses unter einem engeren Spiel als der metallische Käfig an den Kugeln anliegt und damit eine be- sonders schonende Führung der Kugeln bewirkt, solange diese keine größeren Verlagerungen in Umfangsrichtung gegeneinander einnehmen. Dieses Kunststoffteil kann über die Ringstege an dem Käfig gesichert werden.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch mög- lieh, auf umformtechnischem Wege an der die Kugelführungsfenster umsäumenden Umfangskante zumindest abschnittsweise eine Anlaufflanke durch Umformung eines das Kugelführungsfenster freigebenden Materialabschnitts auszubilden. Hierzu wird Material das ansonsten zur Freilegung des Kugelführungsfensters ausgestanzt werden würde umformtechnisch plastisch verlagert, so dass dieses in seiner Endstellung eine Anlauffläche bildet welche einen sanften und großflächigen Anlauf der Kugeln ermöglicht. Die Ausbildung dieser Anlaufflanke kann sich auf jene Kantenzonen des Kugelführungsfensters beschränken die sich im Bereich der Zentrumsbahn der Kugelzentren erstrecken. Die Erfindung richtet sich weiterhin auch auf ein unter Einschluss des vorgenannten Käfigs gebildetes Axialkugellager. Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine unter Einschluss eines derartigen Axialkugellagers gebildete Kupp- lungsbetätigungsmechanik, bei welcher eine Stellspindel durch dieses Axialkugellager axial abgestützt wird. Die Erfindung umfasst auch ein unter Einschluss des beschriebenen Käfigs gebildetes Kupplungsausrücklager.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kugelführungskäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Kugellagerkäfig für ein Axialkugellager;

Figur 2 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Gestalt eines erfindungsgemäß konturierten Kugelführungsfensters;

Figur 3 eine Axialschnittdarstellung durch den Kugellagerkäfig nach

Figur 1 ;

Figur 4 eine Axialschnittdarstellung durch ein unter Einschluss eines erfindungsgemäßen Kugellagerkäfigs gefertigten Axialkugellagers;

Figur 5 eine Skizze zur Veranschaulichung einer vorteilhaften Modifikation des Anlaufkantenbereichs eines Kugelführungsfensters.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kugelführungskäfig für ein Axialkugellager dargestellt. Dieser Kugelführungskäfig umfasst einen Ringscheibenkorpus 1 der aus einem Blechmaterial gefertigt ist. In dem Ringscheibenkorpus 1 sind mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Kugelführungsfenster F ausgebildet. Die Kugelführungsfenster F sind wie erkennbar erfindungsgemäß derart un- rund, („bohnenförmig") und in Umfangsrichtung gestreckt konturiert, dass in verbautem Zustand die in den Kugelführungsfenstern F aufgenommenen Kugeln in Umfangsrichtung ein größeres Laufspiel erhalten als in radialer Richtung. Dadurch wird es wie bereits vorangehend ausgeführt möglich, temporär auftretende Winkelgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den im Kugelführungskäfig aufgenommenen Kugeln zuzulassen, ohne dass hierbei signifikanter Kantendruck zwischen dem Kugelführungskäfig und den darin aufgenommenen Kugeln entsteht. In vorteilhafter Weise wird hierdurch der Verschleiß des Kugel- führungskäfigs, sowie der Wälzkörper reduziert und die Lebensdauer des Axialkugellagers erhöht.

Die Kugelführungsfenster F sind in Umfangsrichtung von zwei Kreisbögen K1 , K2 begrenzt, wobei die Zentren Z1 , Z2 in Käfigumfangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Das Versatzmaß der Zentren Z1 , Z2 dieser Kreisbögen K1 , K2 entspricht vorzugsweise dem maximal zu erwartenden Umfangsversatz der Kugeln während eines Umlaufs. Das Versatzmaß liegt in etwa im Bereich von 5 bis 15% des Kugeldurchmessers. Die beiden Kreisbögen K1 , K2 sind durch Übergangsflanken F1 , F2 miteinander verbunden, wobei sich diese Übergangsflanken F1 , F2 hier stoß- und kantenfrei an die Kreisbögen K1 , K2 anschließen und diese verbinden. Die Übergangszonen zwischen den beiden Kreisbögen K1 , K2 und den Übergangsflanken F1 , F2 sind insgesamt kontinuierlich verrundet.

Die radial außen liegende Übergangsflanke F1 ist als zur Käfigmittelachse konzentrischer Kreisbogen gestaltet. Auch die radial innen liegenden Übergangsflanke F2 ist hier als Kreisbogen gestaltet, der zur Käfigmittelachse X konzen- irisch ist.

Der erfindungsgemäße Kugelführungskäfig ist als axial profilierter Kugelführungskäfig aus einem Blechmaterial gefertigt. Die hier erkennbaren Kugelfüh- rungsfenster sind durch Stanzen gefertigt. Die Axialprofilierung des Kugelführungskäfigs wird auf umformtechnischem Wege, insbesondere ziehtechnische und fließpresstechnische Umformung erreicht. Der Ringscheibenkorpus 1 ist im vorliegenden Fall so gestaltet, dass dieser einen inneren und einen äußeren Ringsteg R1 , R2 erhält. Diese Ringstege R1 , R2 sind hier weiterhin so ausge- bildet, dass diese auf ihren den Kugeln zugewandten Innenseiten Kontaktzonen G1 , G2 bilden, welche die eingesetzten Kugeln relativ eng radial führen und zudem den Käfig axial positionieren.

In Figur 2 ist in Form einer Detaildarstellung die erfindungsgemäße Konturie- rung eines einzelnen Kugelführungsfensters F weiter veranschaulicht. Wie bereits in Verbindung mit Figur 1 ausgeführt, ist das Kugelführungsfenster F derart unrund und in Umfangsrichtung gestreckt konturiert, dass in verbautem Zustand eine in das Kugelführungsfenster F eingesetzte Kugel in Umfangsrichtung, d.h. entlang der hier erkennbaren Kugelzentrumsbahn BCP, ein größeres Laufspiel erhält als in radialer Richtung. Die im Kugelführungsfenster F sitzende Kugel kann damit während ihres Umlaufs um die Lageachse temporär voraneilen, oder auch einen gewissen Nachlauf vollführen. Dadurch wird es möglich, temporär auftretende Winkelgeschwindigkeitsdifferenzen zwischen den in Kugelführungskäfigen aufgenommenen Kugeln zuzulassen.

Das Kugelführungsfenster F ist in Umfangsrichtung von zwei Kreisbögen K1 , K2 begrenzt. Die Zentren Z1 , Z2 sind auf der Kugelzentrumsbahn BCP in Kä- figumfangsrichtung gegeneinander versetzt. Das Versatzmaß der Zentren Z1 , Z2 dieser Kreisbögen K1 , K2 entspricht dem maximal zu erwartenden Um- fangsversatz der Kugeln während eines Umlaufs. Hier konkret 20% der radialen Fensterbreite. Die beiden Kreisbögen K1 , K2 erstrecken sich jeweils über einen Winkel von annähernd 180° und sind, wie bereits angesprochen, durch Übergangsflanken F1 , F2 miteinander verbunden, wobei sich diese Über- gangsflanken F1 , F2 hier stoß- und kantenfrei an die Kreisbögen K1 , K2 anschließen und diese verbinden. Die Radien rK1 und rK2 der Kreisbögen K1 , K2 sind etwas größer als das Hüftmaß der geführten Kugel auf Höhe des Ringscheibenkorpus 1 . Das Übermaß entspricht vorzugsweise etwa 3% jenes Hüft- maßes.

In Figur 3 ist in Form einer Axialschnittdarstellung der Axialquerschnitt des erfindungsgemäßen Kugellagerkäfigs nach Figur 1 dargestellt. Wie erkennbar ist der Kugellagerkäfig als Blechumformteil gefertigt. Die Axialprofilierung des Kugelführungskäfigs ist auf umformtechnischem Wege, insbesondere ziehtechni- sehe und fließpresstechnische Umformung bewerkstelligt. Der Ringscheibenkorpus 1 ist im vorliegenden Fall so gestaltet, dass dieser einen inneren und einen äußeren Ringsteg R1 , R2 erhält. Diese Ringstege R1 , R2 sind hier weiterhin so ausgebildet, dass diese auf ihren den Kugeln zugewandten Innenseiten Kontaktzonen G1 , G2 bilden, welche die eingesetzten Kugeln relativ eng radial führen. Die Kugelführungsfenster F sind als Stanzöffnungen gefertigt.

In Figur 4 ist ein unter Einschluss eines erfindungsgemäßen Kugellagerkäfigs gefertigtes Axialkugellager dargestellt. Dieses Axialkugellager umfasst einen ersten Lagerring 3 und einen zweiten Lagerring 2. Beide Lageringe 3, 2 sind jeweils mit Laufrillen LR3, LR2 versehen und begrenzen einen Kugelbahnraum. In diesem Kugelbahnraum sind mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Kugeln K aufgenommen. Diese Kugeln K sind durch einen erfindungsgemäßen Kugelführungskäfig C geführt. Dieser Kugelführungskäfig C ist wie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 bereits beschrieben so gestaltet, dass die Kugeln K darin so geführt sind, dass diese in den Kugelführungsfenstern F in Umfangsrichtung ein größeres Laufspiel erhalten als in radialer Richtung.

Wie in dieser Darstellung erkennbar wird der Kugelführungskäfig C über die Ringstege R1 , R2 und den Ringscheibenkorpus 1 an den Kugeln schwimmend, d.h. durch die Kugeln selbst, axial positioniert. Der Ringscheibenkorpus 1 erstreckt sich dabei auf einem Axialniveau das gegenüber dem Axialniveau der Kugelzentrumsbahn BCP versetzt ist. Das Versatzmaß entspricht hier etwa 35 bis 50% des Kugelhalbmessers. Die beiden Lagerringe 3, 2 sind durch eine Umgriffsbuchse 4 zu einer Baugruppe zusammengefasst. Die Umgriffsbuchse 4 ist am zweiten Lagerring 2 verankert. Der erste Lagerring 3 hebt sich in verbautem Zustand von der Umgriffsbuchse 4 ab und kontaktiert diese im Regelbetrieb nicht mehr.

In Figur 5 ist in Form einer Skizze eine Ausgestaltung veranschaulicht, durch welche der Kantendruck zwischen Käfig C und Kugel K weiter reduziert werden kann. So wird hier auf umformtechnischen Wege an der das Kugelführungsfenster F umsäumenden Umfangskante K1 , K2 zumindest abschnittsweise eine Anlaufflanke FK1 , FK2 durch Umformung eines das Kugelführungsfenster freigebenden Materialabschnitts ausgebildet. Hierzu wird Material das ansonsten zur Freilegung des Kugelführungsfensters ausgestanzt werden würde umformtechnisch plastisch verlagert, so dass dieses in seiner hier gezeigten Endstellung eine Anlauffläche bildet welche einen sanften und großflächigen Anlauf der Kugel K ermöglicht. Die Ausbildung dieser Anlaufflanke beschränkt sich hier auf jene Kantenzonen des Kugelführungsfensters die sich im Bereich der Zentrumsbahn der Kugelzentren erstrecken.

Bezugszahlenliste

1 Ringscheibenkorpus

2 zweiter Lagerring

3 erster Lagerring

4 Umgriffsbuchse

C Kugelführungskäfig

K Kugeln

F Kugelführungsfenster

K1 Kreisbogen

K2 Kreisbogen

Z1 Zentrum

Z2 Zentrum

F1 Übergangsflanke

F2 Übergangsflanke

R1 Ringsteg

R2 Ringsteg

G1 Kontaktzone

G2 Kontaktzone

BCP Kugelzentrumsbahn

rK1 Radius

rK2 Radius

LR3 Laufrille

LR2 Laufrille

FK1 Anlaufflanke

FK2 Anlaufflanke

X Käfigmittelachse