DE102019115309A1

DE102019115309A1 - Bearing washer for an axial roller bearing

Info

Publication number: DE102019115309A1
Application number: DE102019115309.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Wolfram Kruhöffer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zumindest bestehend aus einer Lagerscheibe (2) eines Axialrollenlagers (1), aus Rollen (5) mit einem radialen Durchmesser und einer axialen Länge und aus einem Auflager (7), wobei die Lagerscheibe (2) mit einem ringförmigen Scheibenkörper (3) mit einer radial in Richtung der der Rollen (5) gewölbten Laufbahn (4) für die Rollen (5) versehen ist, und wobei die gewölbte Laufbahn (4) radial gesehen mehrere aneinander anschließende, unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisende Wölbungsabschnitte (6, 11, 12) und wenigstens zwei Stützabschnitte (13, 14) aufweist, wobei die Lagerscheibe (2) mit den Stützabschnitten (13, 14) radial an dem Auflager (7) anliegtThe invention relates to a bearing arrangement consisting at least of a bearing disc (2) of an axial roller bearing (1), of rollers (5) with a radial diameter and an axial length and of a bearing (7), the bearing disc (2) having an annular disc body (3) is provided with a raceway (4) for the rollers (5) which is curved radially in the direction of the rollers (5), and the curved raceway (4) seen radially several curved sections (6, 11) which adjoin one another and have different directions of curvature , 12) and at least two support sections (13, 14), the bearing washer (2) with the support sections (13, 14) bearing radially on the support (7)

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zumindest bestehend aus einer Lagerscheibe eines Axialrollenlagers, aus Rollen mit einem radialen Durchmesser und einer axialen Länge und aus einem Auflager, wobei die Lagerscheibe mit einem ringförmigen Scheibenkörper mit einer radial in Richtung der der Rollen gewölbten Laufbahn für die Rollen versehen ist, und wobei die gewölbte Laufbahn radial gesehen mehrere aneinander anschließende, unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisende Wölbungsabschnitte und wenigstens zwei Stützabschnitte aufweist, wobei die Lagerscheibe mit den Stützabschnitten radial an dem Auflager anliegt.The invention relates to a bearing arrangement consisting at least of a bearing disk of an axial roller bearing, of rollers with a radial diameter and an axial length and of a support, the bearing disk being provided with an annular disk body with a raceway for the rollers which is curved radially in the direction of the rollers , and wherein, viewed radially, the curved raceway has a plurality of curved sections which adjoin one another and have different directions of curvature and at least two support sections, the bearing disk with the support sections resting radially on the support.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Eine Lagerscheibe bzw. ein Axialrollenlager umfassend zwei solche Lagerscheiben ist aus DE 10 2010 033 122 A1 bekannt. Die Lagerscheiben des dort beschriebenen Axialrollenlagers sind als lastabhängig einfedernde Tellerfedern ausgeführt. Die Laufbahnen sind ebenflächig oder „getellert“, weisen jedoch lokal jeweils einen zum Wälzbereich hin konvexen Wölbungsabschnitt auf, das heißt, dass die Wölbungen beider Lagerscheiben zueinander gerichtet sind. Dies führt dazu, dass die Rollen im unbelasteten Zustand einen reibungsarmen Punktkontakt aufweisen, wobei mit zunehmender Last der Wölbungsabschnitt einfedert, so dass die tragende Länge der Wälzkörper zunimmt.A bearing disk or an axial roller bearing comprising two such bearing disks is made of DE 10 2010 033 122 A1 known. The bearing washers of the axial roller bearing described there are designed as spring-loaded spring washers. The raceways are flat or "plate", but locally each have a convex section that is convex towards the rolling area, which means that the curvatures of both bearing disks are directed towards each other. This means that the rollers have a low-friction point contact in the unloaded state, the bulging section compressing with increasing load, so that the load-bearing length of the rolling elements increases.

Durch die im Niedriglastbereich kurze und damit reibungsarme Kontaktlänge zwischen den Wälzkörpern und den Lagerscheiben können die Wälzkörper kinematisch günstig auf den Laufbahnen abrollen. Hierüber wird auch vermieden, dass es, wie bei bisher üblichen ungewölbten Lagerscheiben der Fall, im nahezu lastfreien Zustand zu einem kinematisch unsauberen Abrollen der Wälzkörper auf den Laufbahnen bis hin zum Stillstand der Wälzkörper bzw. des gesamten Rollenkranzes kommt und die Wälzkörper nur noch über die Laufbahnen rutschen. Durch die mit zunehmender Last beginnende Einfederung bis hin zur kompletten Einfederung bei hinreichend hoher Last wird eine mit der Lagerlast zunehmende tragende Länge der Wälzkontakte erzielt, mithin ist also die Tragfähigkeit des Lagers stets gegeben.
Es hat sich nun jedoch herausgestellt, dass es aufgrund des Verformungsverhaltens der Scheiben dazu kommen kann, dass es bei hohen Lagerlasten nahe den Rollenenden, also im Kantenbereich, wo die zylindrische Mantelfläche in die jeweilige ebene Stirnfläche übergeht, zu einem verstärkten Kontakt mit der jeweiligen Laufbahn kommt. Dort können lebensdauerreduzierende und reibungs-erhöhende Kontaktpressungsspitzen auftreten, was nachteilig ist. Des Weiteren ist gerade nahe den Rollenenden die Unrundheit der Rollen besonders groß, so dass diese Pressungsspitzen noch weiter vergrößert werden. Zudem kann dadurch die Geräuschentwicklung des Lagers ungünstig beeinflusst werden.Due to the short and therefore low-friction contact length between the rolling elements and the bearing washers in the low-load range, the rolling elements can roll kinematically favorably on the raceways. This also prevents that, as was the case with previously non-arched bearing disks, the rolling elements on the raceways roll in an almost load-free state, when the rolling elements or the entire roller ring comes to a standstill, and the rolling elements only over the Raceways slip. Due to the deflection beginning with increasing load up to complete deflection with a sufficiently high load, the bearing length of the rolling contacts increases with the bearing load, so the bearing capacity is always given.
However, it has now been found that, due to the deformation behavior of the disks, there may be increased contact with the respective track at high bearing loads near the roller ends, i.e. in the edge area where the cylindrical outer surface merges with the respective flat end face comes. Lifetime-reducing and friction-increasing contact pressure peaks can occur there, which is disadvantageous. Furthermore, the out-of-roundness of the rollers is particularly large near the roller ends, so that these pressure peaks are further increased. This can also adversely affect the noise level in the bearing.

Das vorgenannte Problem wurde mit einer Lagerscheibe für ein Axialrollenlager bzw. eine Lageranordnung der Gattung gelöst, welche mit JP2012007709A offenbart ist. Diese Rollescheibe ist mit einem ringförmigen Scheibenkörper, mit einer gewölbten Laufbahn für die Rollen versehen. Die gewölbte Laufbahn weist radial gesehen mehrere aneinander anschließende, unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisende Wölbungsabschnitte auf, die unter höheren Axiallasten plan einfedern können und die Pressungsspitzen weitestgehend kompensieren.The aforementioned problem was solved with a bearing disc for an axial roller bearing or a bearing arrangement of the type, which with JP2012007709A is disclosed. This roller disc is provided with an annular disc body, with a curved track for the rollers. Seen radially, the curved raceway has a plurality of curved sections which adjoin one another and have different curvature directions, which can compress under higher axial loads and largely compensate for the pressure peaks.

Bekannt sind weiterhin aus DE 199 240 18 A1 bzw. JP2015017690A auch Axialrollenlager mit balligen bzw. gewölbten Lagerscheiben, wobei die Lagerscheiben mit den Wölbungen im Wesentlichen nur Verkippungen der Rollen zu den Wälzlaufbahnen zulassen und damit Verkippungen der gelagerten Maschinenteile bis zu gewissen Graden zulassen.Are still known from DE 199 240 18 A1 respectively. JP2015017690A also axial roller bearings with crowned or curved bearing disks, the bearing disks with the curvatures essentially only allowing the rollers to tilt to the roller raceways and thus allowing the machine parts to be tilted to a certain degree.

Ein weiteres Rollenlager ist mit DE 10 2010 033 122 A1 offenbart, bei dem die Lagerscheiben außerdem noch nach Art der Tellerfedern gegen die Axialrichtung schräg angestellt sind und somit in Richtung von Axiallasten um einen Betrag nachgebend gestaltet sind.Another roller bearing is included DE 10 2010 033 122 A1 discloses, in which the bearing washers are also inclined against the axial direction in the manner of the plate springs and are thus designed to yield by an amount in the direction of axial loads.

Die Lagerscheiben der betrachteten Gattung zeichnet außer den vorgenannten unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisenden Wölbungen gemeinsam aus, dass diese links und rechts der gewölbten Laufbahn jeweils einen Stützabschnitt aufweisen, mit welchem die Lagerscheiben an einem Auflager anliegen und zumindest unter Last abgestützt sind.The bearing disks of the genus under consideration, apart from the above-mentioned curvatures with different curvatures, are characterized by the fact that they each have a support section to the left and right of the curved raceway, with which the bearing disks rest on a support and are supported at least under load.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Lageranordnung respektive eines entsprechend verbesserten Axiallagers anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved bearing arrangement or a correspondingly improved axial bearing.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich nach dem Gegenstand des Anspruchs 1.The problem is solved according to the subject matter of claim 1.

Die Lageranordnung besteht zumindest aus einer Lagerscheibe eines Axialrollenlagers, aus Rollen, die vorzugsweise in einem Käfig geführt sind, und aus einem Auflager, wobei die Rollen ihrer Länge (A) nach, d.h. also mit ihrer Rotationsachse radial ausgerichtet sind. Die Lagerscheibe, welche auch radial ausgerichtet ist und deren Symmetrieachse deshalb quer zur Radialrichtung, d.h. axial, ausgerichtet ist, ist mit einem ringförmigen Scheibenkörper (3) versehen, welcher eine axial in Richtung der der Rollen konvex gewölbten Laufbahn für die Rollen aufweist. Die gewölbte Laufbahn ist in radialer Richtung in mehrere aneinander anschließende und unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisende Wölbungsabschnitte und wenigstens zwei Stützabschnitte aufgeteilt. Die Lagerscheibe ist mit den Stützabschnitten axial an dem Auflager abgestützt. The bearing arrangement consists of at least one bearing disc of an axial roller bearing, of rollers, which are preferably guided in a cage, and of a bearing, the rollers being of their length ( A ) after, ie with its axis of rotation radial are aligned. The bearing disc, which is also aligned radially and whose axis of symmetry is therefore aligned transversely to the radial direction, that is to say axially, is equipped with an annular disk body ( 3 ) which has an axially convex path for the rollers in the direction of the rollers. The curved raceway is divided in the radial direction into a plurality of curved sections which adjoin one another and have different directions of curvature and at least two supporting sections. The bearing disc is axially supported on the support with the support sections.

Gemäß Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufbahn und auch die Wölbungsabschnitte mit den unterschiedlichen Krümmungsradien sind im nicht belasteten Zustand zu dem Auflager axial beabstandet, aber die Stützabschnitte sind axial an dem Auflager abgestützt. Im „nicht belasteten Zustand“ wirken keine Kräfte auf die Lageranordnung in axialer Richtung.According to the invention it is provided that the raceway and also the curvature sections with the different radii of curvature are axially spaced from the support in the unloaded state, but the support sections are supported axially on the support. In the "unloaded state", no forces act on the bearing arrangement in the axial direction.

Anders als im Stand der Technik gemäß DE 10 2010 033 122 A1 , wo eine einzige konvexe Wölbung, die aus der ansonsten ebenen Lagerscheibenlauffläche konvex hervorsteht, vorgesehen ist, ist bei der erfindungsgemäßen Lagerscheibe eine variierende Krümmung aufweisende Lagerscheibenfläche vorgesehen, die nicht an dem Auflager anliegt. Die gewölbte Laufbahn weist, gesehen in Radialrichtung, mehrere, also wenigstens zwei aneinander anschließende Wölbungsabschnitte auf, die unterschiedliche Krümmungsrichtungen aufweisen, die also wenigstens einen konvexen und einen konkaven Krümmungsabschnitt bilden und radial zum Auflager beabstandet sind. Durch diese erfindungsgemäße spezifische Laufbahn- oder Laufflächengeometrie wird vorteilhaft auf das Einfederverhalten respektive auf die Laufbahngeometrie, wie sie sich insbesondere bei hohen Lagerlasten einstellt, Einfluss genommen. Durch die entsprechende Anordnung des zusätzlichen konkaven Wölbungsabschnitts kann nämlich mit besonderem Vorteil das bisher nachteilige Verformungsverhalten der Lagerscheibe im Bereich außerhalb des zentralen, konvexen Wölbungsabschnitts, das im Stand der Technik zu den erhöhten Kontaktpressungsspitzen im Bereich der Rollenenden geführt hat, weitestgehend oder idealerweise vollständig kompensiert werden. Während es sich bei den Lagerscheiben gemäß Stand der Technik herausgestellt hat, dass es bei vollständigem Einfedern des zentralen konvexen Wölbungsabschnitts zu einer geringen elastischen Aufwölbung in dem oder den benachbarten, ursprünglich ebenflächigen Laufbahnbereich kommt, was zu deutlichen Kontaktpressungsspitzen an den Rollenenden führen kann, ist durch die Integration des zusätzlichen, konkaven Wölbungsabschnitts eine Wölbungskompensation integriert, das heißt, dass hierdurch ein entsprechendes nachteiliges Aufwölben unterbunden wird.Unlike in the prior art DE 10 2010 033 122 A1 Where a single convex curvature, which protrudes convexly from the otherwise flat bearing disc running surface, is provided in the bearing disc according to the invention, a bearing disc surface having a varying curvature is provided, which is not in contact with the support. The curved track, viewed in the radial direction, has a plurality of, that is to say at least two adjoining, curved sections which have different directions of curvature, that is to say which form at least one convex and one concave curved section and are radially spaced from the support. This specific raceway or tread geometry according to the invention advantageously has an effect on the deflection behavior or on the raceway geometry, as is particularly the case with high bearing loads. By means of the corresponding arrangement of the additional concave curvature section, the previously disadvantageous deformation behavior of the bearing disc in the area outside the central, convex curvature section, which in the prior art has led to the increased contact pressure peaks in the area of the roller ends, can be largely or ideally completely compensated for , While it has been found in the case of the bearing disks according to the prior art that when the central convex curvature section is fully deflected, there is a slight elastic bulge in the or the adjacent, originally flat raceway area, which can lead to significant contact pressure peaks at the roller ends the integration of the additional, concave curvature section integrates a curvature compensation, which means that a corresponding disadvantageous bulging is prevented thereby.

Die Wölbungsabschnitte sind axial zwischen den Stützabschnitten und mit Abstand zum Auflager ausgebildet, so dass die einzelnen Wölbungsabschnitte vollständig ihren Anteil am Einfederungsverhalten der Laufbahn übernehmen. Unter Wölbungsabschnitte sind deshalb auch keine Radien zu verstehen, an denen Geometrie der Laufscheibe in die Stützabschnitte oder Borde der Laufscheibe übergehen und die sich beim Einfedern der Laufbahnen nicht verformen.The curvature sections are formed axially between the support sections and at a distance from the support, so that the individual curvature sections take over their share in the deflection behavior of the raceway. Dome sections are therefore also not to be understood as radii at which the geometry of the running disk merges into the supporting sections or rims of the running disk and which do not deform when the raceways are deflected.

Rollen sind walzenartige Wälzkörper, die an den Enden auch balllig ausgebildet sein können. Rollen sind auch Nadeln, deren axiale Länge mindestens dem Zweifachen ihres Rollendurchmessers entspricht. Der Fachmann versteht unter gattungsgemäßen Lageranordnungen mit Nadeln gewöhnlich Axialnadellager. Auflager sind die Oberflächen von Wellen (deren Stirnseiten oder Schultern) oder anderen Getriebebauteilen bzw. ein Auflager eines Montagewerkzeugs.Rollers are roller-like rolling elements that can also be spherical at the ends. Rolls are also needles, the axial length of which corresponds to at least twice their roll diameter. The skilled person understands generic bearing arrangements with needles usually axial needle bearings. Bearings are the surfaces of shafts (their end faces or shoulders) or other gear components or a bearing of an assembly tool.

Auch wenn das Axiallager zwei solcher Lagerscheiben aufweist, federn die beiden erfindungsgemäßen Lagerscheiben bei hinreichend hoher Last vollständig ein, so dass sich der dann erforderliche Kontakt über die gesamte effektive Rollenlänge (Rollenlänge abzüglich der Übergangsradien an den Rollenenden) ergibt. Jedoch ist aufgrund der erfindungsgemäßen Wölbungsgeometrie im Bereich wenigstens eines Rollenendes sichergestellt, dass es dort zu keiner Aufwölbung kommt, vielmehr ergibt sich auch dort ein Kontaktpressungsspitzen vermeidender Kontakt zwischen der Rolle und der oder den Lagerscheiben.Even if the thrust bearing has two such bearing washers, the two bearing washers according to the invention fully spring under a sufficiently high load, so that the contact then required over the entire effective roller length (roller length minus the transition radii at the roller ends) results. However, due to the curvature geometry according to the invention, it is ensured in the area of at least one roller end that there is no bulging, rather there is also contact-avoiding contact pressure peaks between the roller and the bearing disk or disks.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster, mit Sicht auf den Außenumfang der Lagerscheibe radial innen liegender Wölbungsabschnitt mit Richtung zum Auflager konvexer und deshalb mit Richtung vom Auflager weg konkaver Wölbung, ein sich daran radial in Richtung des Außenumfangs anschließender mittlerer Wölbungsabschnitt mit axial in Richtung der Rollen konvexer Wölbung und ein sich daran anschließender mit Sicht auf die Symmetrieachse der Lagerscheibe radial äußerer Wölbungsabschnitt mit in Richtung des Auflagers konvexer und deshalb in Richtung vom Auflager weg konkaver Wölbung vorgesehen ist. Bei dieser besonders bevorzugten Erfindungsausgestaltung sind also mit Sicht axial in Richtung Auflager bzw. mit Sicht axial vom Auflager weg drei von der Krümmungsrichtung betrachtete unterschiedliche Krümmungen aufweisende Wölbungsabschnitte vorgesehen. Ein mit Sicht auf die Symmetrieachse der Lagerscheibe radial innerer konkaver Wölbungsabschnitt, ein mittlerer konvexer Wölbungsabschnitt sowie ein radial äußerer zweiter konkaver Wölbungsabschnitt. Der mittlere Wölbungsabschnitt bildet im belasteten und unbelasteten Zustand den Wälzabschnitt, an denen die Rollen zumindest im nicht oder nur leicht belasteten Betriebszustand mit Punktkontakt und unter Last im Linienkontakt anliegen. Diese Ausgestaltung bewirkt, dass unter Last nahe beider Rollenenden keine Kontaktpressungsspitzen auftreten, da sowohl am radial inneren als auch am radial äußeren Ende der effektiven Rollenlänge in diesen Bereichen oder in daran anschließenden Abschnitten die entsprechenden konkaven Wölbungsabschnitte vorgesehen sind, die auf das reale Einfederverhalten abgestimmt sind, so dass in diesem Bereich jede nachteilig, aus dem Einfedern des konkaven mittleren Wölbungsabschnitts resultierende Geometrieänderung kompensiert respektive vermieden ist. Beide Rollenenden sind also im pressungsspitzenfreien Punkt- oder Linienkontakt zu der oder den Lagerscheiben.According to a particularly advantageous development of the invention, it is provided that a first curvature section with a view of the outer circumference of the bearing disc is radially inner with a convex direction toward the support and therefore concave with a direction away from the support, and a central curvature adjoining it radially towards the outer circumference Curvature section with a convex curvature axially in the direction of the rollers and an adjoining curvature section radially outer with a view of the axis of symmetry of the bearing disk with a convex curvature in the direction of the support and therefore concave in the direction away from the support is provided. In this particularly preferred embodiment of the invention, three sections of curvature having different curvatures are provided with a view axially in the direction of the support or with a view axially away from the support. A with a view of the axis of symmetry of the bearing disc radially inner concave section, a central convex section and a radially outer second concave section. The central arch section forms in the loaded and unloaded state the rolling section, against which the rollers rest, at least in the non-loaded or only slightly loaded operating state with point contact and under load in line contact. This configuration ensures that no contact pressure peaks occur under load near both roller ends, since both the radially inner and the radially outer end of the effective roller length in these areas or in adjoining sections provide the corresponding concave curvature sections which are matched to the real deflection behavior , so that in this area any disadvantageous geometry change resulting from the deflection of the concave central curvature section is compensated for or avoided. Both roller ends are therefore in point or line contact with the bearing washer, free of pressure peaks.

Dabei kann die Breite des mittleren Wölbungsabschnitts vorzugsweise mindestens der Länge der Rollen entsprechen, das heißt, dass im mittleren Wölbungsabschnitt, der dann, wenn lastbedingt flachgedrückt, radial gesehen den gesamten Wälzbereich definiert, eine stetige Krümmung gegeben ist. Die beiden inneren und äußeren konkaven Wölbungsabschnitte schließen sich hieran an, befinden sich aber in einem Bereich, der an den Wälzbereich, definiert über den mittleren Wölbungsabschnitt, radial erst anschließt. Diese bestimmen im Sinne eines verlängerten federnden Hebels und mit ihrer jeweiligen Wölbung sowie ihrer axialen Freiheit gegenüber dem Auflager das Einfederverhalten positiv. Alternativ dazu ist es natürlich denkbar, dass der mittlere Wölbungsabschnitt etwas kürzer als die Rollenlänge ist, vielmehr schließen sich der radial innere und der radial äußere konkave Wölbungsabschnitt bereits im Wälzbereich, wenn der konvexe Wölbungsabschnitt zusammengedrückt ist, an. Grundsätzlich ist ein krümmungsstetiger Verlauf im Bereich der Wälzkontakte zu bevorzugen, jedoch nicht zwingend.The width of the central curvature section can preferably correspond at least to the length of the rollers, that is to say that in the central curvature section, which, when flattened due to the load, defines the entire rolling area when viewed radially, there is a constant curvature. The two inner and outer concave curvature sections adjoin this, but are located in a region that only radially adjoins the rolling region, defined via the central curvature section. In the sense of an extended resilient lever and with their respective curvature and their axial freedom in relation to the support, these positively determine the deflection behavior. As an alternative to this, it is of course conceivable that the central curvature section is somewhat shorter than the roll length, rather the radially inner and the radially outer concave curvature section already connect in the rolling area when the convex curvature section is compressed. Basically, a curvature-continuous course in the area of the rolling contacts is preferred, but not mandatory.

Der Krümmungsradius des mittleren Wölbungsabschnitts kann konstant sein, das heißt, dass eine homogene Krümmung, die sich rechnerisch zu 1/R (R = Krümmungsradius) ergibt, gegeben ist. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Krümmungsradius des mittleren Wölbungsabschnitts radial gesehen variiert, so dass sich eine radial gesehen variierende Krümmung ergibt. Die Auslegung kann derart sein, dass die Krümmung im Bereich des radial gesehenen inneren Abschnitts stärker ist als im radial äußeren Bereich. Die konkrete Krümmungsgeometrie kann in Abhängigkeit des realen Einfederverhaltens ermittelt werden, das wiederum abhängig von der Geometrie, der Dicke und dem Material der Lagerscheibe ist, wie natürlich auch der Geometrie der Rollen und den gegebenen Lastverhältnissen.The radius of curvature of the central curvature section can be constant, that is to say that there is a homogeneous curvature, which arises as a result of 1 / R (R = radius of curvature). Alternatively, however, it is also conceivable that the radius of curvature of the central curvature section varies radially, so that a radially varying curvature results. The design can be such that the curvature is stronger in the area of the radially inner section than in the radially outer area. The specific curvature geometry can be determined depending on the real deflection behavior, which in turn depends on the geometry, the thickness and the material of the bearing washer, as well as, of course, the geometry of the rollers and the given load conditions.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Länge und/oder der Krümmungsradius des inneren Wölbungsabschnitts gleich oder ungleich dem Krümmungsradius des äußeren Wölbungsabschnitts ist. Auch hier besteht also eine Variationsmöglichkeit, um sich optimal dem tatsächlichen Einfederverhalten resultierend aus den oben bereits angeführten, verschiedenen Eingangsgrößen optimal anpassen zu können. Je nachdem, wie das tatsächliche Einfederungsverhalten ist, was beispielsweise auch dadurch beeinflusst werden kann, dass am Innenumfang oder am Außenumfang ein Bord, der versteifende Wirkung hat, vorgesehen wird, kann die Länge oder der Krümmungsradius entsprechend variiert werden. Insbesondere wenn ein Bord vorhanden ist, können die Krümmungsradien unterschiedlich sein, bevorzugt kann in diesem Fall der Krümmungsradius des bordseitigen Wölbungsabschnitts kleiner als der Krümmungsradius desbordabgewandten Wölbungsabschnitts sein.Furthermore, it can be provided that the length and / or the radius of curvature of the inner curvature section is equal to or different from the radius of curvature of the outer curvature section. Here, too, there is a possibility of variation in order to be able to optimally adapt to the actual deflection behavior resulting from the various input variables already mentioned above. The length or the radius of curvature can be varied accordingly, depending on how the actual deflection behavior is, which can also be influenced, for example, by providing a flange on the inner circumference or on the outer circumference that has a stiffening effect. In particular if a rim is present, the radii of curvature can be different, in this case the radius of curvature of the bulge section on the board side can preferably be smaller than the radius of curvature of the bulge section facing away from the rim.

Die Lagerscheibe selbst ist bevorzugt aus einem umgeformten Metallblech hergestellt. Im Rahmen der Herstellung der Lagerscheibe, die aus einer Blechtafel ausgestanzt wird und anschließend entsprechend umgeformt wird, ist es im Rahmen dieser Umformung ohne weiteres möglich, der Laufbahn die gewünschte Wölbungsgeometrie zu geben.The bearing disc itself is preferably made from a formed metal sheet. As part of the production of the bearing washer, which is punched out of a sheet of metal and subsequently shaped accordingly, it is readily possible to give the raceway the desired curvature geometry in the course of this forming.

Neben der Lageranordnung und der Lagerscheibe selbst betrifft die Erfindung ein Axialrollenlager, das neben dem Rolle- oder Rollenkranz, gegebenenfalls käfiggeführt, wenigstens eine Lagerscheibe der beschriebenen Art aufweist. Bevorzugt sind zwei derartige Lagerscheiben vorgesehen, zwischen denen die Rollen oder Rollen aufgenommen sind.In addition to the bearing arrangement and the bearing disk itself, the invention relates to an axial roller bearing which, in addition to the roller or roller ring, optionally cage-guided, has at least one bearing disk of the type described. Two such bearing disks are preferably provided, between which the rollers or rollers are accommodated.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:

1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einer erfindungsgemäßen Lagerscheibe im unbelasteten Zustand, dargestellt in einem sich in der Bildebene von links nach rechts radial erstreckenden Querschnitt einer Axialebene, in welcher aufgrund des gewählten Zeichnungsmaßstabs die nicht dargestellte Symmetrieachse der Lagerscheibe verläuft,
2 die Lageranordnung aus 1 im belasteten Zustand,
3 die Teilansicht nach 1 mit einem Diagramm unterlegt, wobei anhand der Kurve des Diagramms der Verlauf der Krümmungen der einzelnen Wölbungsabschnitte beschrieben ist,

The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show in:

1 3 shows a partial view of a bearing arrangement according to the invention with a bearing disk according to the invention in the unloaded state, shown in a cross-section of an axial plane extending radially from left to right in the image plane, in which the axis of symmetry of the bearing disk, not shown, runs due to the selected drawing scale,
2 the bearing arrangement 1 in the loaded state,
3 the partial view after 1 backed with a diagram, the curve of the diagram describing the course of the curvatures of the individual curvature sections,

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

1 und 3: Die Lageranordnung 1 weist eine Lagerscheibe 2 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Axialnadellagers auf. Die Definition des Axiallagers ergibt sich daraus, dass die Hauptbelastungsrichtung dieses Lagers im Wesentlichen senkrecht, d.h. axial, zum Auflager ist, wenn dessen Oberfläche in radialen Ebenen verläuft. Die Lagerscheibe 2 ist mit einem Scheibenkörper 3 versehen. Der Scheibenkörper 3 weist eine Laufbahn 4 auf, auf der die Wälzkörper in Form von Rollen 5 laufen. Die Laufbahn 4 verläuft in Umfangsrichtung um die Symmetrieachse der Lageranordnung und weist eine radiale Breite auf, welche sich aus der Summe der radialen Abstände L + X + Y ergibt. Die Rollen 5 der axialen Länge A sind in Umfangsrichtung um einen Bord 10 angeordnet und mit ihren Rotationsachsen 16 radial ausgerichtet. Am Innenumfang des Scheibenkörpers 3 ist ein sich in axiale Richtung erstreckender Bord 10 ausgebildet, d.h., der Bord begrenzt umfangsseitig das Durchgangsloch 15 der Lagerscheibe 2. Die Lageranordnung 1 ist weiterhin durch ein nicht vollständig dargestelltes Auflager 7 gebildet, welches an seiner im Kontakt mit Stützabschnitten 13 und 14 stehenden Oberfläche in einer Radialebene ausgerichtet ist und an welchem die Lagerscheibe 2 über die zwei Stützabschnitte 13 und 14 abgestützt ist. Die Stützabschnitte 13 und 14 sind mit dem Abstand B axial voneinander entfernt ausgebildet, wobei sich der Abstand B je nach Belastungszustand der Lageranordnung 1 ändern kann (B' und B" siehe 2 und 3). 1 and 3 : The bearing arrangement 1 has a bearing washer 2 of an otherwise not shown axial needle bearing. The definition of the axial bearing arises from the fact that the main direction of loading of this bearing is essentially perpendicular, ie axial, to the bearing when its surface runs in radial planes. The bearing disc 2 is with a disc body 3 Mistake. The disk body 3 has a career 4 on which the rolling elements in the form of rollers 5 to run. The career 4 runs in the circumferential direction around the axis of symmetry of the bearing arrangement and has a radial width which results from the sum of the radial distances L + X + Y. The roles 5 the axial length A are circumferentially around a shelf 10 arranged and with their axes of rotation 16 radially aligned. On the inner circumference of the disc body 3 is an axially extending shelf 10 trained, that is, the rim delimits the through hole circumferentially 15 the bearing disc 2 , The bearing arrangement 1 is still due to a not fully shown support 7 formed which at its in contact with support sections 13 and 14 standing surface is aligned in a radial plane and on which the bearing disc 2 over the two support sections 13 and 14 is supported. The support sections 13 and 14 are with the distance B axially spaced apart, the distance B depending on the load condition of the bearing arrangement 1 can change ( B ' and B " please refer 2 and 3 ).

Der Scheibenkörper 3 weist einen gewölbten Wölbungsabschnitt 6 auf, der radial zu den Rollen 5 hin konvex aufgewölbt ist. Im Bild links und rechts des Wölbungsabschnitts sind weitere Wölbungsabschnitte 11 und 12 ausgebildet. In der lastfreien Situation liegen die Rollen 5 näherungsweise in einem einzigen Punkt 17 an der Laufbahn 4 und zwar nur am Wölbungsabschnitt 6 an, das heißt, dass ein reibungsarmer und punktförmiger Wälzkontakt gegeben ist.The disk body 3 has a domed bulge portion 6 on that is radial to the rollers 5 is convex. In the picture to the left and right of the bulge section are further bulge sections 11 and 12 educated. The roles are in the no-load situation 5 approximately in one point 17 at the career 4 and only at the bulge section 6 on, that is, there is a low-friction and punctiform rolling contact.

In der gezeigten Stellung, in der das Rollenlager 1 über die Stützabschnitte 13 und 14 an dem Auflager 7 abgestützt ist, ist die Lagerscheibe 2 im Bereich des Scheibenkörper 3 jeweils endseitig am Auflager 7 aufgelagert, das heißt, dass resultierend aus der Wölbung des Scheibenkörper 3 ein axialer Spalt 18 zwischen dem Scheibenkörper 3 und dem Auflager 7 insgesamt unter allen Wölbungsabschnitten 11, 6 und 12 gegeben ist. Der Spalt 18 wird zu den Stützabschnitten 13 und 14 hin immer schmaler.In the position shown, in which the roller bearing 1 over the support sections 13 and 14 on the support 7 is supported, is the bearing washer 2 in the area of the disc body 3 each end on the support 7 supported, that is, as a result of the curvature of the disc body 3 an axial gap 18 between the disc body 3 and the support 7 overall under all bulge sections 11 . 6 and 12 given is. The gap 18 becomes the support sections 13 and 14 getting narrower.

2: Wirkt nun eine Last auf das Axialrollenlager ein, die mindestens der Einebnungslast der Wölbungsabschnitte 11, 6 und 12 entspricht, kommt es dazu, dass der Wölbungsabschnitt 6 niedergedrückt, also gegen das Auflager 7 gedrückt wird. Es ergibt sich, vorbehaltlich von Einflüssen balliger Enden der Rollen 5, ein Linienkontakt zwischen dem Wölbungsabschnitt 6 und den Rollen 5 an der Oberfläche der Laufbahn 4. Die Lagerscheibe 2 liegt an der Gegenseite zur Laufbahn 4 flach an dem Auflager 7 an, weil der Spalt axial überwunden ist. Es gilt vorzugsweise A ≤ L. 2 : Now acts a load on the thrust roller bearing, which is at least the leveling load of the curvature sections 11 . 6 and 12 corresponds, it occurs that the bulge section 6 depressed, so against the support 7 is pressed. It results, subject to the influence of crowned ends of the rollers 5 , a line contact between the bulge section 6 and the roles 5 on the surface of the track 4 , The bearing disc 2 is on the opposite side of the track 4 flat on the support 7 on because the gap has been overcome axially. A ≤ L preferably applies.

1 und 3: Bei der erfindungsgemäßen Lagerscheibe 2 sind drei separate Wölbungsabschnitte vorgesehen, nämlich ein radial innerer erster Wölbungsabschnitt 11 mit konkaver Krümmung, ein mittiger zweiter Wölbungsabschnitt 6 mit konvexer Krümmung oder Wölbung, sowie seitlich davon und ein radial äußerer Wölbungsabschnitt 12 mit ebenfalls konkaver Krümmung. Jede Wölbung der Wölbungsabschnitte 6, 11 und 12 ist über einen entsprechenden Krümmungsradius definiert, wobei die Krümmungsradien hier mit R₁ (für den mittleren Wölbungsabschnitt 6), R₂ (für den radial inneren Wölbungsabschnitt 11) und R₃ (für den radial äußeren Wölbungsabschnitt 12) dargestellt sind. Innerhalb der einzelnen Wölbungen können die Radien konstant sein, das heißt, dass homogene stetige Krümmungen gegeben sind. Es ist aber auch denkbar, dass der jeweilige Radius, radial gesehen, variiert, so dass auch der Krümmungsverlauf innerhalb des jeweiligen Wölbungsabschnitts 6, 11, 12 variiert, also nicht konstant ist. 1 and 3 : In the bearing washer according to the invention 2 three separate arch sections are provided, namely a radially inner first arch section 11 with concave curvature, a central second section of curvature 6 with convex curvature or curvature, as well as to the side of it and a radially outer curvature section 12 with also concave curvature. Every curvature of the curvature sections 6 . 11 and 12 is defined via a corresponding radius of curvature, with the radii of curvature here R ₁ (for the middle section of the bulge 6 ) R ₂ (for the radially inner bulge section 11 ) and R ₃ (for the radially outer bulge section 12 ) are shown. The radii within the individual curvatures can be constant, which means that homogeneous, continuous curvatures are given. However, it is also conceivable that the respective radius, viewed radially, varies, so that the course of curvature within the respective curvature section also 6 . 11 . 12 varies, so it is not constant.

1: Der mittlere Wölbungsabschnitt 6 ist länger als die Länger A der Rollen 5 und weist die Länge L auf, das heißt, dass in dem eigentlichen Bereich, in dem die Rollen 5, wenn eingeebnet, laufen, eine stetige Krümmung ohne Wechsel der Krümmungsrichtung gegeben ist. 1 : The middle section of the bulge 6 is longer than the longer ones A of roles 5 and shows the length L on, that is, in the real area where the roles 5 if leveled, run, there is a constant curvature without changing the direction of curvature.

3: Die Zeichnung ist mit einem Diagramm unterlegt, das längs der Abszisse den radialen Abstand „r“ und längs der Ordinate die Krümmung als Funktion 1/R darstellt, wobei R für die Krümmungsradien steht. Wie das Diagramm zeigt, ist in diesem Beispiel im Bereich der Länge L des mittleren Wölbungsabschnitts keine konstante Krümmung gegeben, vielmehr variiert dort die Krümmung axial, das heißt, dass der Krümmungsradius über die Laufbahnbreite in diesem Bereich variiert. 3 zeigt des Weiteren, dass sich die Längen X und Y der inneren und äußeren Wölbungsabschnitte 11, 12 ebenfalls unterscheiden können, wie auch ihre Krümmungen. Das heißt, dass auch hier eine entsprechende Variationsmöglichkeit zur Optimierung der Kompensation etwaiger geometrisch bedingter Aufwölbungen gegeben ist. Die Krümmungslinie 19 der Laufbahn 4 verläuft von radial innen der Lagerscheibe 2 nach radial außen der Lagerscheibe betrachtet wie folgt: Im ersten Abschnitt der Länge X, der den Verlauf des ersten Wölbungsabschnitts beschreibt, ist die Linie konkav gekrümmt. Es ergibt sich ein negativ gerichtetes Verhältnis 1/R. An einem ersten Umkehrpunkt 20, welcher den Wechsel vom ersten Wölbungsabschnitt 11 zum zweiten und mittleren Wölbungsabschnitt 6 kennzeichnet, wird das Verhältnis 1/R positiv, d.h., der Wölbungsabschnitt 6 ist konvex gewölbt. An einem zweiten Umkehrpunkt 21 wechselt das Verhältnis 1/R wieder ins Negative. Der Umkehrpunkt 21 kennzeichnet den Wechsel vom zweiten Wölbungsabschnitt 6 zum dritten Wölbungsabschnitt 12, d.h. der dritte Wölbungsabschnitt ist konkav gekrümmt. Erfindungswesentlich für den Verlauf der Krümmungen ist es, dass die Umkehrpunkte 20 und 21 radial zwischen den Stützabschnitten 13 und 14 liegen. Die Stützabschnitte 13 und 14 sind in diesem Falle Berührungslinien, die sich umfangsseitig um die Symmetrieachse der Lagerscheibe, welche der Rotationsachse des Axiallagers entspricht, bzw. um das Loch 15. 3 : The drawing is underlaid with a diagram that shows the radial distance “r” along the abscissa and the curvature as a function along the ordinate 1 / R represents, where R stands for the radii of curvature. As the diagram shows, this example is in the area of length L given the central curvature section there is no constant curvature, rather the curvature varies axially there, that is to say that the radius of curvature varies in this area over the width of the raceway. 3 further shows that the lengths X and Y of the inner and outer bulge sections 11 . 12 can also distinguish, as can their curvatures. This means that here too there is a corresponding variation possibility for optimizing the compensation of any geometrically caused bulges. The line of curvature 19 the career 4 runs from the radial inside of the bearing disc 2 viewed radially outwards of the bearing disc as follows: In the first section of the length X , which describes the course of the first curvature section, the line is concavely curved. The relationship is negative 1 / R , At a first turning point 20 which is the change from the first bulge section 11 to the second and middle bulge section 6 indicates the relationship 1 / R positive, that is, the bulge section 6 is convex. At a second turning point 21 the relationship changes 1 / R back into the negative. The turning point 21 indicates the change from the second arch section 6 to the third section of the arch 12 , ie the third curvature section is concavely curved. It is essential to the invention for the course of the curvatures that the reversal points 20 and 21 radially between the support sections 13 and 14 lie. The support sections 13 and 14 are in this case lines of contact that extend circumferentially around the axis of symmetry of the bearing disc, which corresponds to the axis of rotation of the axial bearing, or around the hole 15 ,

Die Erfindung lässt folglich durch die Anpassung der lokalen Scheibenprofilierung an das jeweilige konkrete Einfederungsverhalten der gewölbten Laufbahnscheibe die Realisierung eines sehr gleichmäßigen Verlaufs der Kontaktpressung über die Wälzkörperlänge bei hohen Lagerlasten zu, während gleichzeitig ein unerwünschter Laufbahnkontakt respektive eine übergroße Kantenpressung an den Rollenenden vermieden werden kann. Dabei wird die lokale Scheibenprofilierung in Abhängigkeit beispielsweise der Breite der Lagerscheibe, der Höhe des Bordes, des Tellerungswinkels, der Scheibendicke, des Scheibenmaterials etc. gewählt, da diese Parameter letztlich das Einfederungsverhalten bestimmen.The invention consequently allows the realization of a very uniform course of the contact pressure over the length of the rolling element at high bearing loads by adapting the local disc profile to the respective deflection behavior of the curved raceway disc, while at the same time an undesirable contact with the raceway or an excessive edge pressure at the roller ends can be avoided. The local disc profile is selected depending on, for example, the width of the bearing disc, the height of the shelf, the plate angle, the disc thickness, the disc material, etc., since these parameters ultimately determine the deflection behavior.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lageranordnungbearing arrangement
22: Lagerscheibebearing disk
33: Scheibenkörperwasher body
44: Laufbahncareer
55: Rollerole
66: Wölbungsabschnittbulge portion
77: AuflagerIn stock
88th: Aufwölbungsabschnittbulge portion
99: Rollenkanterole edge
1010: Bordshelf
1111: Wölbungsabschnittbulge portion
1212: Wölbungsabschnittbulge portion
1313: Stützabschnittsupport section
1414: Stützabschnittsupport section
1515: DurchgangslochThrough Hole
1616: Rotationsachseaxis of rotation
1717: PunktPoint
1818: Spaltgap
1919: Krümmungslinieline of curvature
2020: Umkehrpunktturning point
2121: Umkehrpunktturning point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102010033122 A1 [0002, 0006, 0012]
JP 2012007709 A [0004]
DE 19924018 A1 [0005]
JP 2015017690 A [0005]

Claims

Bearing arrangement (1) consisting at least of a bearing disc (2) of an axial roller bearing, of rollers (5) and of a support (7), the rollers (5) being radially aligned in length (A) and the bearing disc (2) with an annular disc body (3) with an axially curved in the direction of the rollers (5) raceway (4) for the rollers (5), and wherein the curved raceway (4) in the radial direction several adjoining, different curvature sections having curvature sections (6, 11, 12) and at least two support sections (13, 14), the bearing disc (2) with the support sections (13, 14) axially abutting the support (7), characterized in that the raceway (4) axially and the curvature sections (6, 11, 12) having different radii of curvature are axially spaced from the support, but the support sections (13, 14) are axially supported on the support.

Bearing arrangement after Claim 1 , characterized in that the track (4) is wider in the axial direction than the length of the rollers (5).

Bearing arrangement after Claim 2 , characterized in that the curvature sections are formed axially between the support sections and radially spaced from the support.

Bearing arrangement after Claim 3 , characterized in that a first arch section (11) axially adjoining one of the support sections (13, 14) is concavely curved, an adjoining central second arch section (6) is provided with a convex arch and thus the first arch section (11 ) is curved radially in the opposite direction to the first arch section (11) in the direction of the rollers (5), and a third arch section (12) adjoining the second arch section (6), like the first arch section (11), is provided with a concave arch ,

Bearing arrangement after Claim 2 , characterized in that the width of the central curvature section (6) corresponds at least to the length of the rollers (5) or rollers.

Bearing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a peripheral rim (10) is provided on at least one side of the disc body (3), the rim (10) following radially on one of the support sections.

Bearing arrangement according to one of the preceding claims, with two bearing disks (2), between which the rollers (5) are received radially.

Bearing washer for a bearing arrangement after Claim 6 , characterized in that a radius of curvature of the on-board bulge section (11) is smaller than the radius of curvature of the on-board bulge section (12).

Bearing disk for a bearing arrangement according to one of the preceding Claims 1 . 2 . 3 . 4 . 5 or 6 , characterized in that it consists of a formed sheet metal.