Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merk- malen des Patentanspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an einem Axialnadel- oder Axialrollenlager realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 10 2010 033 122 A1 ist ein Axialwälzlager bekannt, dessen Lager- scheiben als lastabhängig einfedernde Tellerfedern ausgeführt sind. Die Lauf- bahnen sind dabei ebenflächig ausgebildet, 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 Wälzkörper im unbelasteten oder niedrig belasteten Zustand reibungs- arme kurze Kontakte zu den Laufbahnen aufweisen, wobei mit zunehmender Last die Wölbungsabschnitte einfedern, so dass die Kontaktlänge der Wälzkör- per zunimmt.

Durch die im Niedriglastbereich kurzen und damit reibungsarmen Kontaktlän- gen zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnbereichen der Lagerscheiben können die Wälzkörper kinematisch günstig auf den Laufbahnen abrollen. Hier- über wird auch vermieden, dass es, wie bei bisher üblichen ungewölbten La- gerscheiben der Fall, im nahezu lastfreien Zustand zu einem kinematisch un- sauberen Abrollen der Wälzkörper auf den Laufbahnen bis hin zum Stillstand der Wälzkörper bzw. des gesamten Wälzkörperkranzes kommt und die Wälz- körper nur noch über die Laufbahnen gleiten. 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 Wälz- kontakte erzielt, mithin ist also die Tragfähigkeit des Lagers stets gegeben. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es aufgrund des elastischen Verfor- mungsverhaltens der Lagerscheiben bei hohen Lagerlasten nahe der Wälzkör- perenden zu erhöhten Kontaktpressungen mit der jeweiligen Laufbahn kommen kann, die zu einer Erhöhung der Reibung und zur Reduzierung der Lagerle- bensdauer führen. Des Weiteren ist gerade nahe der Wälzkörperenden die Un- rundheit der Wälzkörper besonders groß, so dass diese Kontaktpressungen mitunter noch weiter vergrößert werden. Zudem kann dadurch auch die Geräu- schentwicklung des Lagers ungünstig beeinflusst werden.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Tech- nik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Axialnadel- bzw. Axialrollenlager zu konzipieren, bei dem aus dem elastischen Verform ungsver- halten der Lagerscheiben bei hohen Lagerlasten resultierende erhöhte Kontakt- pressungen der Wälzkörperenden zur jeweiligen Laufbahn vermieden werden, so dass es sich durch eine Reduzierung der Reibung und der Geräuschentwick- lung sowie durch eine Erhöhung der Lagerlebensdauer auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Axialwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die gewölbte Laufbahn zumin- dest im Bereich eines der beiden Enden der Wälzkörper mit wenigstens einer umlaufenden rillenförmigen Vertiefung ausgebildet ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungs- gemäß ausgebildeten Axialwälzlagers werden in den Unteransprüchen be- schrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Axi- alwälzlager vorgesehen, dass die gewölbte Laufbahn im Bereich beider Enden der Wälzkörper mit rillenförmigen Vertiefungen ausgebildet ist, deren maximale Tiefe zwischen 0,1 % und 15% der Materialstärke der Lagerscheibe beträgt. Als besonders geeignet hinsichtlich Stabilität und Einfederungsverhalten der Lager- scheibe haben sich dabei eine Tiefe der rillenförmigen Vertiefungen zwischen 0,2% und 10% der Materialstärke der Lagerscheibe sowie ein gerundeter Pro- filquerschnitt der Vertiefungen erwiesen.

Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebilde- ten Axialwälzlagers, dass bei der äußeren rillenförmigen Vertiefung der Innenra- dius der Vertiefung dem Abstand der äußeren Stirnseite der Wälzkörper zur Ro- tationsachse des Axialwälzlagers abzüglich eines variablen Distanzmaßes ent- spricht, wobei das Distanzmaß zwischen 5% und 45% des Durchmessers der Wälzkörper beträgt und sich auf eine Mittelposition der Wälzkörper in ihren Kä- figtaschen und auf eine Mittelposition des Lagerkäfigs in seiner Führung an der Lagerscheibe bezieht. Angelehnt an diese Ausführung entspricht nach An- spruch 4 bei der inneren rillenförmigen Vertiefung der Außenradius der Vertie- fung dem Abstand der inneren Stirnseite der Wälzkörper zur Rotationsachse des Axialwälzlagers zuzüglich eines Distanzmaßes, wobei das Distanzmaß ebenfalls zwischen 5% und 45% des Durchmessers der Wälzkörper beträgt.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Axiallagers ist es nach Anspruch 5, dass die Breite der rillenförmigen Vertiefungen in der gewölb- ten Laufbahn jeweils mindestens 5% des Durchmessers der Wälzkörper beträgt und größer ist als das zwischen 5% und 45% des Durchmessers der Wälzkör- per betragende Distanzmaß. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass auch bei einem Axialspiel der Wälzkörper innerhalb ihrer Käfigtaschen sowie bei ei- nem Führungsspiel des Lagerkäfigs auf der Lagerscheibe unerwünschte Kon- taktpressungen im Bereich der Wälzkörperenden vermieden werden.

Durch Anspruch 6 wird es außerdem noch vorgeschlagen, dass die Übergänge der rillenförmigen Vertiefungen zur gewölbten Laufbahn im Abwälzbereich der Wälzkörper jeweils einen verrundeten Konturverlauf aufweisen. Auch hierdurch wird erreicht, dass unerwünschte Kontaktpressungen zwischen den Wälzkör- perenden und der Laufbahn sicher vermieden werden. Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial- wälzlagers ist es nach Anspruch 7 des Weiteren, dass die Wälzkörper im Be- reich ihrer beiden Enden zusätzlich ein deren Durchmesser reduzierendes Übergangsprofil ihrer Mantelfläche zu deren Stirnseiten aufweisen. Nach An- spruch 8 wird dieses Übergangsprofil dabei durch jeweils einen im Profilquer- schnitt logarithmisch abfallenden Abschnitt sowie aus jeweils einer sich daran anschließenden und an den Stirnseiten der Wälzkörper endenden Verrundung gebildet. Gemäß Anspruch 9 ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn die Über- gänge von den Mantelflächen zu den logarithmisch abfallenden Abschnitten sowie von diesen zu den Verrundungen an den Enden der Wälzkörper kanten- frei, vorzugsweise krümmungsstetig, ausgebildet sind.

Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausge- bildeten Axialwälzlagers durch Anspruch 10 noch vorgeschlagen, dass es zwei der zuvor beschriebenen Lagerscheiben mit rillenförmigen Vertiefungen in de- ren Laufbahnen aufweist.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager weist somit gegenüber dem Stand der Technik gemäß DE 10 2010 033 122 A1 , wo lediglich eine aus der Lauffläche der Lagerscheibe konvex herausragende Wölbung vorgesehen ist, den Vorteil auf, dass bei dessen Lagerscheibe zwei umlaufende rillenförmige Vertiefungen in der Wälzkörperlaufbahn im Bereich der Nadel- oder Rollenen- den vorgesehen sind. Durch diese erfindungsgemäße spezifische Laufbahn- oder Laufflächengeometrie wird vorteilhaft bei hoher Lagerlast eine zu hohe Kontaktpressung nahe der Wälzkörperenden vermieden, da die Wälzkörperen- den durch die Vertiefungen in der Laufbahn freigestellt sind. Während es sich bei bekannten Axialwälzlagern mit gewölbten Laufbahnen herausgestellt hat, dass es bei vollständigem Einfedern des zentralen konvexen Wölbungsab- schnitts zu einer elastischen Aufwölbung der Lagerscheibe im Bereich der Wälzkörperenden kommt, was zu deutlichen Kontaktpressungsspitzen an den Wälzkörperenden führen kann, sind durch die Ausbildung der rillenförmigen, an das Einfederungsverhalten angepassten Laufbahnvertiefungen diese Kontakt- pressungsspitzen selbst bei hoher Last ausgeschlossen. Auch die eine Lager- scheibe respektive die beiden Lagerscheiben des erfindungsgemäßen Axial- wälzlagers federn bei hinreichend hoher Last vollständig ein, gleichwohl werden unerwünschte Kontaktpressungen im Bereich der Wälzkörperenden vermieden.

Es stellt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Lagerscheiben mit den beiden Vertiefungen und die damit erreichbare Entlastung der Wälzkörper- enden auch bei hoher Lagerlast ein gleichmäßigerer Verlauf der Kontaktpres- sung über die Wälzkörperlänge ein. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt im Hochlastbereich zu einer Reduzierung von Reibung und Schlupf und damit zu einer Verschleißreduzierung und zu einer Lebensdauererhöhung. Auch stellt sich eine größere Laufruhe des Axialwälzlagers ein und die Stabilität der Lauf- scheiben wird durch die als Versteifungssicken wirkenden Vertiefungen erhöht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial- wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun- gen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Teilansicht eines Querschnittes durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Axialwälzlager im unbelasteten Zustand;

Figur 2 die Teilansicht des Querschnittes nach Figur 1 im belasteten Zu- stand des erfindungsgemäß ausgebildeten Axialwälzlagers;

Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X des erfindungsge- mäß ausgebildeten Axialwälzlagers nach Figur 1 ;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y des erfindungsge- mäß ausgebildeten Axialwälzlagers nach Figur 1. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus den Figuren 1 und 2 geht jeweils ein als Axialnadellager ausgebildetes Axi- alwälzlager 1 hervor, welches aus einer ringförmigen Lagerscheibe 2 sowie aus einer Vielzahl, als Lagernadeln ausgebildeter sowie in Kreisform nebeneinander angeordneter Wälzkörper 4 besteht, die auf der Laufbahn 3 der Lagerscheibe 2 abrollen und durch einen von nicht näher bezeichneten Rastnasen an einem ebenfalls nicht näher bezeichneten Bord fixierten Lagerkäfig 14 in gleichmäßi- gen Abständen zueinander gehalten werden. Deutlich sichtbar weist die Lager- scheibe 2 dabei eine umlaufende, im Profilquerschnitt gewölbte Laufbahn 3 auf, so dass die Wälzkörper 4 im in Figur 1 gezeigten unbelasteten Zustand des Axialwälzlagers 1 nur punktuell auf der Laufbahn 3 aufliegen, im in Figur 2 ge- zeigten belasteten Zustand des Axialwälzlagers 1 jedoch nahezu über die ge- samte Länge der Wälzkörper 4 auf der Laufbahn 3 aufliegen.

Um bei einem solchen Axialwälzlager bei hohen Lagerlasten eine erhöhte Kon- taktpressung der Enden 5, 6 der Wälzkörper 4 zur Laufbahn 3 zu vermeiden, weist die gewölbte Laufbahn 3, wie in den Figuren 1 und 2 außerdem zu sehen ist, im Bereich der beiden Enden 5, 6 der Wälzkörper 4 erfindungsgemäß zwei umlaufende rillenförmige Vertiefungen 15, 16 auf, die mit einem gerundeten Profilquerschnitt ausgebildet sind.

Aus den vergrößerten Darstellungen der in Figur 1 gekennzeichneten Einzelhei- ten X und Y gemäß den Figuren 3 und 4 ist dabei zumindest andeutungsweise erkennbar, dass die rillenförmigen Vertiefungen 15, 16 in der gewölbten Lauf- bahn 5 eine maximale Tiefe ai, a2 zwischen 0,1 % und 15% der Materialstärke t der Lagerscheibe 2 aufweisen und dass die Breite bi, b2 der rillenförmigen Ver- tiefungen 15, 16 jeweils mindestens 5% des Durchmessers d der Wälzkörper 4 beträgt.

Der in Figur 3 sichtbare Innenradius n der äußeren rillenförmigen Vertiefung 15 entspricht dabei dem Abstand der äußeren Stirnseite 8 der Wälzkörper 4 zur nicht näher dargestellten Rotationsachse des Axialwälzlagers 1 abzüglich eines Distanzmaßes c-i, welches zwischen 5% und 45% des Durchmessers d der Wälzkörper 4 beträgt. Der in Figur 4 angedeutete Außenradius G2 der inneren ril- lenförmigen Vertiefung 16 entsprecht dagegen dem Abstand der inneren Stirn- seite 9 der Wälzkörper 4 zur nicht näher dargestellten Rotationsachse des Axi- alwälzlagers 1 zuzüglich eines Distanzmaßes X2, welches ebenfalls zwischen 5% und 45% des Durchmessers d der Wälzkörper 4 beträgt. In beiden Fällen ist die Breite bi, b2 der rillenförmigen Vertiefungen 15, 16 in der gewölbten Lauf- bahn 5, wie dargestellt, jeweils größer als das Distanzmaß xi, X2. Außerdem ist in den Figuren 3 und 4 zu sehen, dass die Übergänge 17, 18 der rillenförmigen Vertiefungen 15, 16 zur gewölbten Laufbahn 3 im Abwälzbereich der Wälzkör- per 4 jeweils einen verrundeten Konturverlauf aufweisen.

Des Weiteren ist aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, dass die Wälzkörper 4 im Bereich ihrer beiden Enden 5, 6 zusätzlich ein deren Durchmesser d reduzie- rendes Übergangsprofil ihrer Mantelfläche 7 zu deren Stirnseiten 8, 9 aufwei- sen. Dieses Übergangsprofil an den Enden 5, 6 der Wälzkörper 4 wird deutlich sichtbar durch jeweils einen im Profilquerschnitt logarithmisch abfallenden Ab- schnitt 10, 11 sowie aus jeweils einer sich daran anschließenden und an den Stirnseiten 8, 9 der Wälzkörper 4 endenden Verrundung 12, 13 gebildet, wobei die Übergänge von den Mantelflächen 7 zu den logarithmisch abfallenden Ab- schnitten 10, 11 sowie von diesen zu den Verrundungen 12, 13 an den Enden 5, 6 der Wälzkörper 4 kantenfrei, bevorzugt krümmungsstetig, ausgebildet sind.

Bezugszahlenliste

1 Axialwälzlager

2 Lagerscheibe

3 Laufbahn

4 Wälzkörper

5 Ende von 4

6 Ende von 4

7 Mantelfläche von 4

8 Stirnseite von 4

9 Stirnseite von 4

10 Abschnitt an 5

11 Abschnitt an 6

12 Radius an 5

13 Radius an 6

14 Lagerkäfig

15 Vertiefung

16 Vertiefung

17 Übergang von 15 zu 3

18 Übergang von 16 zu 3 ai Tiefe von 15

a2 Tiefe von 16

bi Breite von 15

b2 Breite von 16

n Innenradius von 15

G2 Außenradius von 16

d Durchmesser von 4

t Materialstärke von 2

xi Distanzmaß

X2 Distanzmaß