DE4440260A1

DE4440260A1 - Conical roller for bearing

Info

Publication number: DE4440260A1
Application number: DE4440260A
Authority: DE
Inventors: Martin Grehn; Alban Kronenberger
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1996-05-15

Abstract

The bearing has running races or roller bodies (1) which are shaped for improved running properties and reduced friction, less roller wobble and more constant intersection point. The resultant forces from the bearer ellipses from the roller or race are offset so that power lines external ring or conical roller, internal ring or conical roller and side force intersect at the one point (P).Where the curved profile is continuous, the profile maximum lies not in the race or roller zone but is offset to one side, if the internal ring is suitably shaped, this will be the larger side.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tapered roller bearing according to the Preamble of claim 1.

Kegelrollenlager werden zur Vermeidung von Kantenspan nungen im Linienkontakt an Laufbahnen und/oder Rollen profiliert. Bekannte Profilformen sind z. B. logarith misch oder kreisballig ausgeführt und üblicherweise symmetrisch, d. h. ihre Mittelsenkrechten liegen mittig zur Rollenmantellinie bzw. zur Laufbahnbreite der Ringe (siehe Aufsatz von Dr. Ing. Thomas Lösche "Leistungssteigerung durch modifizierte Lini enberührung bei Zylinderrollenlagern und Kegelrollen lagern" in Wälzlagertechnik 1987-1, Seite 4-9).Tapered roller bearings are used to avoid edge chips line contact on raceways and / or rollers profiled. Known profile shapes are e.g. B. logarith mixed or circular and usually symmetrical, d. H. their perpendicular bisectors are in the middle to the roll surface line or to the track width of the Rings (see essay by Dr. Ing. Thomas Lösche "Increased performance through modified lines contact with cylindrical roller bearings and tapered rollers bearings "in roller bearing technology 1987-1, page 4-9).

Betrachtet man das Kräftegleichgewicht an der Kegel rolle, dann bewirken die symmetrischen Profilierungen eine asymmetrische Lastverteilung (Linienbelastung über die Länge der Laufbahnberührung). Die Lastvertei lung wird sich so einstellen, daß das Momentengleich gewicht um die Querachse der Rolle erfüllt ist. Die asymmetrische Lastverteilung führt zu einer ebenso asymmetrischen elastischen Verformung der Kontakt stelle von Rollenmantel und Laufbahn. Die Folge ist eine Verkippung der Rolle und damit eine große Schnittpunktabweichung der Rollenachse zur Lagermit tellinie. Eine Schnittpunktabweichung verschlechtert die Abrollverhältnisse und führt zu Zwangskräften Zwar ist es aus der US PS 4,065,191 bekannt, durch Schnittpunktabweichung Reibkräfte gezielt zu erzeugen, um eine Rollenschränkung zu erreichen, die Beanspru chungen in den Kontaktstellen d. h. die dadurch entste henden Zwangskräfte werden dabei aber nicht berück sichtigt.Consider the balance of forces on the cone roll, then cause the symmetrical profiles an asymmetrical load distribution (line load over the length of the raceway contact). The load distribution lung will adjust itself so that the moments are equal weight around the transverse axis of the roll is met. The asymmetrical load distribution leads to one as well asymmetrical elastic deformation of the contact place of roller jacket and track. The result is a tilt of the roll and thus a big one Intersection of deviation of the roller axis to the bearing tellinus. An intersection deviation deteriorates the rolling conditions and leads to constraining forces It is known from US Pat. No. 4,065,191 Intersection deviation to generate targeted friction forces to achieve a role restriction that claims in the contact points d. H. the result The existing constraints are not taken into account inspects.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Kegelrollen lager der eingangs genannten Art hinsichtlich des Laufverhaltens und des Verschleißes zu verbessern und die Rollenverkippung und die Schnittpunktabweichung zu verringern oder zu vermeiden.It is therefore an object of the invention to roll a taper camp of the type mentioned in terms of To improve running behavior and wear and tear the roll tilt and the intersection deviation reduce or avoid.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merk malen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den An sprüchen 2 bis 7 angegeben.This task is solved with the im characterizing part of claim 1 specified note to paint. Advantageous further training are in the An say 2 to 7.

Durch die Verschiebung der Mittelsenkrechten des Laufbahnprofils (kleine Achse der Belastungsellipse) in Richtung auf den großen Bord, so daß sie sich in einem Punkt mit der Bordnormalkraft und der zweiten resultierenden Laufbahnkraft schneidet, wird die Rol lenverkippung vermieden. Die Schnittpunktabweichung, die von der elastischen Verformung und damit von der Lagerbelastung abhängt, wird auf ein Minimum be schränkt. Damit kann also die Reibung im Lager mini miert werden oder eine gezielte Reibung des Lagers er reicht werden.By shifting the perpendicular to the Career profile (small axis of the load ellipse) towards the big board so that they are in one point with the on-board normal force and the second resulting career force cuts, the Rol oil tilt avoided. The intersection deviation, that of the elastic deformation and thus of the Bearing load depends on the minimum limits. So the friction in the bearing can be mini be lubricated or a targeted friction of the bearing be enough.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläu tert werden.The invention is to be explained using an exemplary embodiment be tert.

Fig. 1 zeigt schematisch die an einer Kegelrolle auftretenden Kräfte und Momente wenn die Rolle sich in Neutrallage bzw. unter Belastung befindet bei einem herkömmlichen (symmetrischen) Laufbahnprofil. Fig. 1 shows schematically the forces and moments occurring on a tapered roller when the roller is in neutral position or under load with a conventional (symmetrical) track profile.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Profil mit geradem Mittelteil und die Kraftverhältnisse an der Kegel rolle. Fig. 2 shows an inventive profile with a straight central part and the force relationships on the taper roll.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Profil mit kontinuierlicher Krümmung und die Kraftverhältnisse an der Kegelrolle. Fig. 3 shows a profile according to the invention with continuous curvature and the force relationships on the tapered roller.

Fig. 4 zeigt näherungsweise den Zusammenhang für die Verschiebung und deren Geometrie an dem Rollkörper. Fig. 4 shows approximately the relationship for the displacement and its geometry on the rolling body.

In Fig. 1 ist die Kegelrolle mit 1 bezeichnet. Die Laufbahn 2 ist als symmetrisches Profil ausgeführt. An der Kegelrolle 1 greift die Lastkomponente des Außen rings F_FAR in der Rollenmitte an. Die Reaktionskraft des Bordes ist mit F_B bezeichnet. Die ebenfalls in der Rollen-/Laufbahnmitte wirkende Kraftkomponente des In nenrings trägt die Bezeichnung F_JR. Durch den unter schiedlichen Schnittpunkt der Wirkungslinien ergibt sich ein Hebelarm a, der ein Kippmoment M_GL auf die Polle ausübt und sie aus ihrer Neutrallage in die ge strichelt gezeichnete Lage (Rolle unter Belastung) verkippt. Die Rollenmittelachse verlagert sich dadurch ebenfalls. Der Schnittpunkt der Rollenmantellinien S verlagert sich zur neuen Position S′, die im Abstand zur Wellenachse liegt. Diese Schnittpunktabweichung S-S′ führt zu Laufstörungen und in der Folge zu Zwangs kräften.In Fig. 1, the tapered roller is designated 1 . The track 2 is designed as a symmetrical profile. The load component of the outer ring F _FAR acts on the tapered roller 1 in the middle of the roller. The reaction force of the board is labeled F _B. The force component of the inner ring, which also acts in the center of the roller / raceway, bears the designation F _JR . Due to the different intersection of the lines of action, there is a lever arm a, which exerts a tilting moment M _GL on the pollen and tilts it from its neutral position into the position shown in dashed lines (roller under load). This also shifts the central roller axis. The intersection of the roll surface lines S shifts to the new position S ', which is at a distance from the shaft axis. This intersection deviation SS 'leads to running disorders and consequently to compulsive forces.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 zu sehen ist, wird durch das erfindungsgemäße Verschieben (Verlagern) der kleinen Mittelachse der Trageellipse zum großen Bord hin (um den Wert a) erreicht, daß sich die Kraftwirkungslinien wieder in einem Punkt P schneiden. Damit tritt kein Kippmoment mehr auf und die Schnittpunktabweichung mit Welle verschwindet. Das Laufverhalten ist unge stört. Besonders bei steilwinkeligen Kegelrollenlagern ist dies von Vorteil, da die inneren Zwangskräfte durch die asymmetrische Lage der Laufbahnprofilierung verringert werden.As 3 shown in Fig. 2 and Fig. (Displacing) of the small central axis of the support ellipse is achieved to a large board out (the value a) in that the force lines of action intersect again at a point P by the present displacement. This means that there is no longer any overturning moment and the intersection deviation with the shaft disappears. The running behavior is not disturbed. This is particularly advantageous in the case of steep-angle tapered roller bearings, since the asymmetrical position of the raceway profile reduces the internal constraining forces.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ergibt sich für die Verschiebung näherungsweise folgender Zusammenhang: a ≈0,8 _* dw _* sin δ/2. Sie ist also abhängig vom mitt leren Durchmesser des Rollkörpers und dessen Kegelwin kel. Der Faktor 0,8 berücksichtigt übliche Abstände (h) der resultierenden Bordkraft F_B von der Rollenman tellinie.As can be seen from FIG. 4, the following relationship results approximately for the shift: a ≈0.8 _* dw _* sin δ / 2. It is therefore dependent on the mean diameter of the rolling element and its cone angle. The factor 0.8 takes into account the usual distances (h) of the resulting on-board force F _B from the roller line.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die Profilierung am Innenring vorzunehmen.For technical reasons, it is advantageous to carry out the profiling on the inner ring.

Claims

1. Tapered roller bearings with raceways and / or Rollkör pern are profiled, characterized in that the resulting forces from the Trageellip sen are offset from the center of the roller / track so that the lines of force outer ring / tapered roller (F _AR ), inner ring / Cut tapered roller (F _JR ) and on-board force (F _B ) at one point (P).

2. Tapered roller bearing according to claim 1, characterized characterized in that with continuously curved Profile the maximum profile not in the middle of the track / roller but lies towards a board is pushed.

3. Tapered roller bearing according to claim 2, characterized characterized in that with continuously curved Profile the maximum profile not in the middle of the track / roller but lies with profiling on Inner ring is shifted towards the large shelf.

4. tapered roller bearing according to claim 1, characterized characterized in that with a profile with straight Midsection of this (the perpendicular bisector) except halfway down the middle of the roller / track towards a board is moved.

5. tapered roller bearing according to claim 1, characterized characterized in that the shift be about 15% wearing.

6. Tapered roller bearing according to claim 1, characterized in that the displacement on the inner ring towards the large flange is approximately 0.8 _* dw _* sin δ / 2, where d _w denotes the mean rolling element diameter and δ the cone angle.

7. tapered roller bearing according to claim 1, characterized characterized that the profiling only at the Inner ring raceway is arranged.