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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager.
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Viele Wälzlager werden für verschiedene Arten von Industrieanlagen verwendet. Ein Wälzlager enthält einen Innenring, einen Außenring, mehrere Wälzkörper und einen Käfig. Die Wälzkörper sind zwischen dem Innenring und dem Außenring vorhanden. Der Käfig hält die Wälzkörper. Zum Beispiel wird in jedem Wälzlager 90, das eine drehbare Welle 95 in einem Gehäuse 97 lagert, ein Innenring 91 auf die drehbare Welle 95 gesteckt und an ihr befestigt, und der Außenring 92 wird an einer Innenumfangsfläche 98 des Gehäuses 97 befestigt, wie in 10 dargestellt.
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Insbesondere wenn das Wälzlager 90 als Rillenkugellager ausgebildet ist und mit einer axialen Last in einer Richtung belastet wird, werden der Innenring 91 und die drehbare Welle 95 in einem „Presspassungs-Sitz” zusammengefügt. Dagegen werden der Außenring 92 und das Gehäuse 97 häufig in einem „Spielpassung-Sitz” zusammengebaut. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass in einem Betriebszustand, in dem sich die drehbare Welle 95 dreht, zwischen dem Außenring 92 und dem Gehäuse 97 ein Kriechen bzw. ein Kriechverhalten (ein Verrutschen bzw. Gleiten des Außenrings 92 relativ zu dem Gehäuse 97 in einer Umgebungsrichtung) auftritt.
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Deshalb wurde ein Wälzlager vorgeschlagen, in dem eine Nut (Ringnut) in einer Außenumfangsfläche
92b des Außenrings
92 ausgebildet ist, um ein mögliches Kriechen zu unterdrücken (vergleiche Japanische Patent Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-322579 (
JP 2006-322579 A )). Dieses Wälzlager
90 ermöglicht ein Unterdrücken des Kriechens, das dann wahrscheinlich auftritt, wenn eine schwere Last auf das Lager in Radialrichtung aufgebracht wird bzw. wirkt. Das Kriechen, das dann wahrscheinlich auftritt, wenn eine solche Last auf das Lager wirkt, verursacht, dass der Außenring
92 langsam in die gleiche Richtung wie die Rotationsrichtung des Lagers gleitet.
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Wie bereits beschrieben ermöglicht die in der Außenumfangsfläche 92b des Außenrings 92 ausgebildete Ringnut, dass das bereits beschriebene Kriechen unterdrückt wird, wenn eine schwere Last auf das Wälzlager in Radialrichtung wirkt. Jedoch verursacht die schwere, radiale Last, dass Ecken 99 der Ringnut 93, die einander in Axialrichtung gegenüberliegend angeordnet sind, mit dem Gehäuse 97 in Kontakt kommen. Dies führt zu einem lokalen Anstieg in der Flächenpressung auf Bereichen des Gehäuses 97, die von den Ecken 99 berührt werden. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass auch geringfügiges Kriechen des Außenring 92 den Verschleiß des Gehäuses 97 fördert.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen lokalen Anstieg in der Flächenpressung, die an einem Gegenelement, an dem ein Festring eines Wälzlagers befestigt ist, entsteht, zu unterdrücken, wenn eine Ringnut in dem Festring ausgebildet ist, um ein mögliches Kriechen zu unterdrücken.
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Entsprechend einem Aspekt der Erfindung enthält ein Wälzlager: einen Innenring, einen Außenring, mehrere Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring vorhanden sind, und einen Käfig, der die Wälzkörper hält. Der eine von dem Innenring und dem Außenring ist ein Drehring und der andere ist ein Festring. Eine Passfläche des an einem Gegenelement befestigten Festrings ist als eine erste partielle Umfangsfläche und eine zweite partielle Umfangsfläche ausgebildet, von denen jede eine dem Gegenelement in einer Radialrichtung zugewandte Oberfläche des Festrings ist. Die erste partielle Umfangsfläche ist auf einer Seite in einer Axialrichtung angeordnet, und die zweite partielle Umfangsfläche ist auf der anderen Seite in der Axialrichtung angeordnet. Eine Ringnut zum Unterdrücken von Kriechen ist zwischen der ersten partiellen Umfangsfläche und der zweiten partiellen Umfangsfläche ausgebildet. Die Ringnut besitzt einen Nuthauptkörperbereich und geneigte Nutbereiche, die in der Axialrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Nuthauptkörperbereichs angeordnet sind und flacher als der Nuthauptkörperbereich ausgebildet sind, so dass die Tiefe von jedem der geneigten Nutbereiche zu dem Nuthauptkörperbereich ansteigt. Die geneigten Nutbereiche gelangen in Kontakt mit dem Gegenelement, wenn der Festring durch eine von den Wälzkörpern erhaltene, radiale Last elastisch verformt wird.
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Die vorgenannten und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich werden, wobei dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente verwendet werden und wobei:
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1 eine Längsschnittdarstellung, die eine Ausführungsform einer drehbaren Vorrichtung, die in der Erfindung ein Wälzlager enthält, darstellt, ist;
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2 eine Schnittdarstellung des Wälzlagers ist;
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3 eine Darstellung, die eine Ringnut und eine Umgebung davon zeigt, ist;
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4 eine Darstellung, die eine Darstellung, die die Ringnut und die Umgebung davon zeigt, ist;
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5 eine Darstellung, die die Funktionen der Ringnut darstellt, ist;
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6 eine Schnittansicht, die eine Variation der Ringnut zeigt, ist;
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7 eine Darstellung, die die Funktionen der Ringnut wie in 6 beschrieben zeigt, ist;
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8 eine Darstellung, die die Ringnut zeigt, ist;
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9 eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform des Wälzlagers zeigt, ist; und
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10 eine Schnittansicht, die ein herkömmliches Wälzlager darstellt, ist.
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Die Ausführungsformen der Erfindung werden auf Basis der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Ausführungsform einer drehbaren Vorrichtung 1, die in der Erfindung ein Wälzlager 7 enthält. Die drehbare Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 und eine drehbare Welle 4 auf. Die drehbare Welle 4 ist durch ein Paar von Wälzlagern 7, 7 drehbar in dem Gehäuse 2 gelagert. Die drehbare Welle 4 besitzt Wellenbereiche 4a, 4a mit einem kleinen Durchmesser und einen Wellenbereich 4b mit einem großen Durchmesser. Die Wälzlager 7, 7 sind an den jeweiligen Wellenbereichen 4a, 4a mit dem kleinen Durchmesser befestigt. Der Wellenbereich 4b mit dem großen Durchmesser ist zwischen den Wälzlagern 7, 7 (Innenringen 11, 11) zwischengeschaltet und hat einen größeren Außendurchmesser als der Wellenbereich 4a mit dem kleinen Durchmesser.
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Ringförmige Bereiche 5a, 5b sind an in einer Axialrichtung gegenüberliegenden Seiten einer Innenumfangsfläche 3 des Gehäuses 2 (auch bezeichnet als eine Gehäuseinnenumfangsfläche) ausgebildet. Die Wälzlager 7, 7 sind Lager für Motoren, auf die eine Vorspannung aufgebracht ist. Die Wälzlager 7, 7 sind einer Last (Vorspannung) in der einen Richtung entlang einer Axialrichtung ausgesetzt.
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Das Wälzlager 7 hat auf der einen Seite (in 1, auf einer rechten Seite) in der Axialrichtung dieselbe Konfiguration wie das Wälzlager 7 auf der anderen Seite (in 1, auf einer linken Seite) in der Axialrichtung. Stellvertretend wird das Wälzlager 7 auf der einen Seite (in 1, auf der rechten Seite) in der Axialrichtung detailliert hinsichtlich der Konfiguration beschrieben.
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2 ist eine Schnittansicht des Wälzlagers 7. Das Wälzlager 7 enthält einen Innenring 11, einen Außenring 12, mehrere Wälzkörper und einen ringförmigen Käfig 14. Der Innenring 11 ist außen auf die drehbare Welle 4 gesteckt und an ihr befestigt. Der Außenring 12 ist an der Gehäuseinnenumfangsfläche 3 befestigt. Die Wälzkörper sind zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorhanden/angeordnet. Der Käfig 14 hält die Wälzkörper. Die Wälzkörper sind in der vorliegenden Ausführungsform als Kugeln 13 ausgebildet, und das Wälzlager 7 ist in 2 als ein Rillenkugellager dargestellt. Wie oben beschrieben wirkt eine Last auf das Wälzlager 7 in die eine Richtung entlang der Axialrichtung.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind der Innenring 11 und die drehbare Welle 4 in einem „Presspassung-Sitz” zusammengefügt. Der Innenring 11 ist eng an der drehbaren Welle 4 anliegend, so dass er mit der drehbaren Welle 4 integral drehbar ist. Dagegen ist der Außenring 12 an dem fixierten Gehäuse 2 befestigt. Der Außenring 12 wird an der Gehäuseinnenumfangsfläche 3 in einem „Spielpassung-Sitz” montiert. Deshalb kann in einem Betriebszustand, in dem die drehbare Welle 4 mit dem Innenring 11 rotiert, zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 Kriechen (ein Verrutschen des Außenrings 12 relativ zu dem Gehäuse 2 in einer Umfangsrichtung) auftreten. Das Kriechen wird nachfolgend weiter beschrieben werden.
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Eine Innenring-Laufrille (Laufbahn) 11a ist in einer Außenumfangsfläche des Innenrings 11 ausgebildet, so dass die Kugeln 13 durch die Innenring-Laufrille 11a rollen. Eine Außenring-Laufrille (Laufbahn) 12a ist in einer Innenumfangsfläche des Außenrings 12 ausgebildet, so dass die Kugeln 13 durch die Außenring-Laufrille 12a rollen. Die Kugeln 13 werden in einem ringförmigen Raum 15 zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 angeordnet bzw. bereitgestellt. Eine Rotation des Wälzlagers 7 (eine Rotation des Innenrings 11) lässt zu, dass die Kugeln 13 durch die Innenring-Laufrille 11a und die Außenring-Laufrille 12a rollen, während sie von dem Käfig 14 gehalten werden.
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Der Käfig 14 hält die Kugeln 13 entlang der Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand (gleichmäßigen Abstand). Der Käfig 14 weist mehrere Taschen 18 auf, die in Umfangsrichtung ausgebildet sind und in denen die Kugeln 13 aufgenommen sind. Der Käfig 14 der vorliegenden Ausführungsform hat einen kreisförmigen Ringbereich 14a und mehrere Käfigstege 14b. Der kreisförmige Ringbereich 14a ist in der Axialrichtung auf der einen Seite der Kugeln 13 angeordnet. Die Käfigstege 14b erstrecken sich von dem kreisförmigen Ringbereich 14a zu der anderen Seite in der Axialrichtung. Jede der Taschen 18 ist auf der anderen Seite (in 2, auf der linken Seite) des kreisförmigen Ringbereichs 14a und zwischen den zueinander benachbarten Käfigstegen 14b, 14b angeordnet. Der Käfig 14 kann in irgendeiner anderen Form ausgebildet sein, und zum Beispiel kann der kreisförmige Ringbereich auch auf der anderen Seite der Kugeln 13 in der Axialrichtung angeordnet sein.
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In dem Wälzlager 7 in der vorliegenden Ausführungsform ist der Außenring 12, der ein Festring ist, an dem Gehäuse 2 (Gegenelement) befestigt. Eine Außenumfangsfläche des Außenrings 12 stimmt mit einer Passfläche 22 für das Gehäuse 2 (Innenumfangsfläche 3) überein. Wie in 2 dargestellt, ist eine Ringnut 32 in der Passfläche 22 ausgebildet. Die Ringnut 32 ist eine vollständig umlaufende Ringnut und hat einen Querschnitt, der entlang der Umfangsrichtung gleich bleibt. Die Ringnut 32 ist in der Axialrichtung in einem zentralen/mittigen Bereich der Passfläche 22 ausgebildet. Eine Position radial außerhalb eines Kontaktpunkts P der Kugel 13, die die Außenring-Laufrille 12a berührt, stimmt in der Axialrichtung mit der Mitte der Ringnut 32 überein.
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In den Diagrammen, die die Ringnut 32 darstellen, ist die Ringnut 32 tief ausgestaltet dargestellt, um das Verständnis der Form der Ringnut 32 zu erleichtern. Dennoch ist die Tiefe der Ringnut 32 tatsächlich sehr klein verglichen mit der Dicke des Außenrings 12, und die Dicke kann zum Beispiel kleiner als 1 mm sein.
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Nun wird das Kriechen beschrieben werden, was zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 12 auftreten kann. Die folgenden drei Arten von Kriechen können in dem Wälzlager 7 auftreten. Eine im Folgenden beschriebene Lagerrotationsrichtung ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Rotationsrichtung des Innenrings 11, der ein Drehring ist.
- – Ersten Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 langsam in dieselbe Richtung wie die Lagerrotationsrichtung verrutscht
- – Zweites Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 schnell in dieselbe Richtung wie die Lagerrotationsrichtung verrutscht
- – Drittes Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 in eine der Lagerrotationsrichtung entgegengesetzte Richtung verrutscht
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Es ist wahrscheinlich, dass das erste Kriechen auftritt, wenn eine schwere Last auf das Wälzlager 7 in Radialrichtung wirkt. Das erste Kriechen tritt erwartungsgemäß in Einklang mit folgendem Mechanismus auf. Das heißt, dass, wenn eine schwere Last auf das Wälzlager 7 in Radialrichtung wirkt, die Kugeln 13 unter der hohen Last die Außenring-Laufrille 12a durchlaufen, und zu der Zeit die Außenumfangsseite des Außenrings, die direkt unterhalb der Kugeln 13 angeordnet ist, teilweise elastisch verformt wird. Da sich die Kugeln 13 entlang der Außenring-Laufrille 12a bewegen, wird der Außenring 12 einer pulsierenden Verformung (Verlagerung) unterworfen. Deshalb resultiert von der elastischen Verformung der Kontaktfläche zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 ein relatives Verrutschen, und es verursacht erwartungsgemäß das erste Kriechen.
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Das zweite Kriechen ist dasselbe wie das erste Kriechen in der Bewegungsrichtung (Rutschrichtung) des Außenrings 12. Dennoch ist es wahrscheinlich, dass das zweite Kriechen auftritt, wenn keine Last auf das Wälzlager 7 in Radialrichtung wirkt. Mit anderen Worten resultiert das zweite Kriechen erwartungsgemäß von der Rotation des Außenrings 12 in Verbindung mit der Rotation des Innenrings 11, wenn keine Last in Radialrichtung wirkt.
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Bei dem dritten Kriechen bewegt sich (verrutscht) der Außenring 12 in die Richtung, die entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung (Rutschrichtung) bei dem ersten und dem zweiten Kriechen ist. Das dritte Kriechen resultiert erwartungsgemäß von dem zentrifugalen Wirbeln des Außenrings 12 entlang der Gehäuseinnenumfangsfläche 3, das durch eine unausgeglichene Last in Radialrichtung verursacht ist.
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Bei dem Wälzlager 7 in der vorliegenden Ausführungsform ist die Ringnut 32 in der Passfläche 22 des Außenrings 12 und radial außerhalb der Außenring-Laufrille 12a ausgebildet, um das erste Kriechen zu unterdrücken. Die Ringnut 32 hat, wie in 2 dargestellt, eine Nutbreite X0, die größer ist als die Breite Y der Außenring-Laufrille 12a in der Axialrichtung. Jedoch kann die Ringnut 32 eine Nutbreite X0 haben, die genauso groß ist wie oder kleiner ist als die Breite Y der Außenring-Laufrille 12a in Axialrichtung.
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Die Ringnut 32 ist in der Passfläche 22 des Außenrings 12 ausgestaltet, der in das Gehäuse 2 eingepasst ist. Dies ermöglicht eine Begrenzung des relativen Verrutschens, das durch die oben beschriebene, elastische Deformation in Verbindung mit dem Entstehungsmechanismus des ersten Kriechens verursacht wird, was es ermöglicht, das erste Kriechen zu unterdrücken. Mit anderen Worten wird ein radial außerhalb der Außenring-Laufrille 12a angeordneter Bereich des Außenrings 12, wenn eine schwere Last auf das Wälzlager 7 in der Radialrichtung wirkt, elastisch in der Radialrichtung nach außen (der Durchmesser des Außenrings 12 wird vergrößert) verformt. Dennoch ermöglicht die in diesem Bereich ausgebildete, Ringnut 32, dass die elastische Verformung (Durchmesservergrößerung) hauptsächlich in dem Bereich der Ringnut 32 auftritt. Deshalb kann der Effekt des direkten Kontakts zwischen dem elastisch verformten Bereich und der Gehäuseinnenumfangsfläche 3 reduziert werden. Als eine Folge wird (im Wesentlichen) keine elastische Verformung an das Gehäuse 2, oder das Gegenelement, übertragen, so dass ein mögliches erstes Kriechen zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 unterdrückt wird. Wie bereits beschrieben dient die Ringnut 32 als eine Nut (Spielnut) zum Unterdrücken des ersten Kriechens.
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Die Ausbildung der Ringnut 32 stellt dem Außenring 12 wie bereits beschreiben zylindrische Bereiche 36, 37 auf der der Ringnut 32 in der Axialrichtung gegenüberliegenden/entgegengesetzten Seite zur Verfügung. Die Außenumfangsflächen 36a, 37a der zylindrischen Bereiche 36, 37 sind zylindrische Flächen mittig um eine Lagermittellinie C0 des Wälzlagers 7 und sie können mit dem Gehäuse 2 (Innenumfangsfläche 3) entlang des Gehäuses 2 in Kontakt gelangen. Wie in 2 dargestellt haben die Außenumfangsflächen 36a, 37a der zylindrischen Bereiche 36, 37 in einem die Lagermittellinie C0 enthaltenden Abschnitt jeder einen linearen Querschnitt, der parallel zu der Lagermittellinie C0 ist.
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Eine Konfiguration der Ringnut 32 wird beschrieben werden. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die Ringnut 32 und eine Umgebung der Ringnut 32 darstellt. Die Ringnut 32 weist einen Nuthauptkörperbereich 40 in der Axialrichtung in der Mitte der Ringnut 32 und geneigte Bereiche 48, die in der Axialrichtung an den gegenüberliegenden/entgegengesetzten Seiten des Nuthauptkörperbereichs 40 angeordnet sind, auf. Wie in 3 dargestellt, weist in der Ringnut 32 der Nuthauptkörperbereich 40 eine zylindrische Nutunterseite 40a und kreisringförmige Nutseitenflächen 40b, 40b, die in der Axialrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Nutunterseite 40a angeordnet sind. Der Nuthauptkörperbereich 40 ist nach Art einer Vertiefungsnut mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
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Die beiden geneigten Nutbereiche 48, 48 haben eine geneigte Form (konische Form), so dass die Tiefe von jedem geneigten Nutbereich 48 zu dem Nuthauptkörperbereich 40 hin ansteigt. Der geneigte Nutbereich 48 ist flacher als der Nuthauptkörperbereich 40 an einem Endpunkt 48c des geneigten Nutbereichs 48, was der tiefste Punkt (ein Punkt am nächsten zu dem Nuthauptkörperbereich 40) ist. Eine Kreuzung bzw. ein Schnittpunkt zwischen der Unterseite 48a des geneigten Nutbereichs 48 und der Seitenfläche 40b des Nuthauptkörperbereichs 40 stimmt mit dem Endpunkt 48c des geneigten Nutbereichs 48 überein. Die Unterseite 48a des geneigten Nutbereichs 48 hat eine linear geneigte Form in einem die Lagermittellinie C0 enthaltendem Abschnitt. Ein Winkel, der zwischen der Außenumfangsfläche 36a (37a) und einer Verlängerung der Unterseite 48a ausgebildet ist, wird in 3 als θ bezeichnet.
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Die Form des geneigten Nutbereichs 48 (Neigungswinkel θ) wird wie folgt festgelegt. In 2 verformt eine radiale Kraft, die auf das Wälzlager 7 wirkt, den Außenring 12, der in Radialrichtung nach außen wölbt. Wie in 4 dargestellt sind die geneigten Nutbereiche 48, 48 so geformt, dass sie (wenigstens teilweise) in Oberflächenkontakt mit der Gehäuseinnenumfangsfläche 3 gelangen, wenn der Außenring 12 wie oben beschrieben elastisch verformt wird. Dagegen sind die geneigten Nutbereiche 48, 48 auch so geformt, dass sie nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2 gelangen wie in 3 dargestellt, wenn die radiale Last leichter als die Last in einem in 4 dargestellten Zustand ist. Deshalb ist es in der Ringnut 32 wie in 3 dargestellt möglich, dass die geneigten Nutbereiche 48, 48 jeweils mit dem Gehäuse 2 (vergleiche 3) in Kontakt sind oder nicht mit dem Gehäuse 2 (vergleiche 4) in Kontakt sind abhängig von der Größe der radialen Last, die auf den Außenring 12 wirkt.
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Wie bereits beschrieben ist die Neigungsform (Neigungswinkel θ) des geneigten Nutbereichs 48 so festgelegt, dass die Unterseite 48a in Kontakt mit der Gehäuseinnenumfangsfläche 3 gelangt, wenn eine Belastung auf den Außenring 12 ansteigt da die radiale Last, die auf den Außenring 12 wirkt, verhältnismäßig schwer wird. Mit anderen Worten ist die Form des geneigten Nutbereichs 48 so festgelegt, dass die Unterseite 48a die zylindrische Oberfläche mittig um die Lagermittellinie C0 erreicht, wenn eine schwere radiale Last so auf den Außenring 12 wirkt, dass sie den Außenring elastisch at dem geneigten Nutbereich 48 verformt.
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In der Ringnut 32 mit den oben beschriebenen geneigten Nutbereichen 48, 48, gelangt, wenn die radiale Last, die auf den Außenring 12 wirkt, verhältnismäßig schwer wird, so dass eine erhöhte Belastung auf den Außenring 12 wirkt, wenigstens ein Teil von jedem geneigten Nutbereich 48 eher über eine Oberfläche des Nutbereichs als über eine Ecke dessen in Kontakt mit dem Gehäuse 2. Dies ermöglicht ein Vorbeugen eines lokalen Anstiegs der Flächenpressung auf das Gehäuse 2. Wenn eine verhältnismäßig leichte radiale Last auf den Außenring 12 wirkt, so dass eine niedrige Belastung auf den Außenring 12 wirkt, gelangt der geneigte Nutbereich 48 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2. Deshalb enthält die Ringnut 32 den Nuthauptkörperbereich 40 und die geneigten Nutbereiche 48, 48 und weist eine ansteigende Nutbreite X0 (vergleich 3) auf. Folglich kann die Kriechen-Unterdrückungswirkung verbessert werden.
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Die Verbesserung der Kriechen-Unterdrückungswirkung, die auf der ansteigenden Nutbreite X0 der Ringnut 32 basiert, wird erläutert werden. Wenn der Außenring 12 durch eine radiale Last elastisch in Radialrichtung nach außen verformt wird, ist die Höhe der Belastung, die auf einen Außenumfangsbereich des Außenrings 12 wirkt, in einem zentralen Bereich Q1 nahe zu dem Kontaktpunkt P zwischen den Kugeln 13 und der Außenring-Laufbahn 12a groß und nimmt zu den gegenüberliegenden Seiten Q2, Q3 in Axialrichtung ab. Die Höhe der Belastung, die auf den Außenumfangsbereich des Außenrings 12 wirkt, ist in einem oberen Bereich von 5 dargestellt. In 5 ist die Ringnut 32 als rechteckige Nut dargestellt, um die Beschreibung zu erleichtern. Um wie oben beschrieben das erste Kriechen zu unterdrücken, ist die Ringnut 32 vorzugsweise in einem Gebiet des Außenrings 12 ausgebildet, auf das eine große Höhe der Belastung wirkt, wo immer es möglich ist. Deshalb ist es möglich, verglichen mit der Ausbildung der Ringnut 32-1, wie in 5 mit einer gestrichelten Linie (Nutbreite X0-1) dargestellt, dass die Ausbildung der Ringnut 32-2, wie in 5 mit einer durchgezogenen Linie (Nutbreite X0-2) dargestellt, den Bereich, auf den ein großer Betrag der Belastung wirkt, davon abhält, mit dem Gehäuse 2 in Kontakt zu gelangen (vergleiche 2). Dies dient dazu, das erste Kriechen, das aus der pulsierenden Verformung (Verlagerung) des Außenrings 12 entsteht, zu unterdrücken. Wie bereits beschrieben ermöglicht eine ansteigende Nutbreite X0 der Ringnut 32, dass das erste Kriechen effektiver unterdrückt wird.
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Deshalb sind in dem Wälzlager wie in 2 dargestellt die geneigten Nutbereich 48, 48 in Axialrichtung auf den gegenüberliegenden Seiten des Nuthauptkörperbereichs 40 ausgebildet, um die Nutbreite X0 der Ringnut 32 zu erhöhen. Dies ermöglicht, dass die Ringnut 32 das erste Kriechen effektiver unterdrückt.
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Wie oben beschrieben enthält der Fall, bei dem eine verhältnismäßig schwere, radiale Last auf das Wälzlager 7 wirkt (ein großer Betrag der Belastung wirkt auf das Wälzlager 7), zum Beispiel den Fall, bei dem, wenn die drehbare Vorrichtung angehalten ist oder sich mit niedriger Geschwindigkeit dreht, ein hohes Drehmoment auf die drehbare Welle 4 wirkt, um die Rotationsgeschwindigkeit schnell zu erhöhen. Dagegen enthält der Fall, bei dem eine verhältnismäßig leichte, radiale Last auf das Wälzlager 7 wirkt (ein kleiner Betrag der Belastung wirkt auf das Wälzlager 7), zum Beispiel den Fall, bei dem während eines stationären Einsatzes ein geringes Drehmoment auf die drehbare Welle 4 wirkt.
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Wie oben beschrieben haben in dem Wälzlager 7 wie in 2 dargestellt die geneigten Nutbereiche 48, 48 der Ringnut 32, die in dem Außenring 12 ausgebildet sind, jeder eine geneigte Form, so dass die geneigten Nutbereiche 48, 48 mit dem Gehäuse 2 in Kontakt gelangen können, wie in 4 dargestellt, wenn der Außenring 12 durch die von den Kugeln 13 übertragene radiale Last elastisch verformt wird. Deshalb kann der Oberflächenkontakt des geneigten Nutbereichs 48 mit dem Gehäuse 2, wie in 4 dargestellt, erreicht werden, anstelle eines Kontakts der Ecke 99 mit dem Gehäuse 97 wie in dem verwandten Stand der Technik (vergleiche 10). Dies ermöglicht ein Unterdrücken eines lokalen Anstiegs der Flächenpressung auf dem Gehäuse 2.
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6 ist eine Schnittansicht, die eine Variation der Ringnut 32 zeigt. Der Nuthauptkörperbereich 40 der Ringnut 32 weist eine erste Nut 41 in Axialrichtung in der Mitte des Nuthauptkörperbereichs 40 und zweite Nuten 42, 42 auf. Die zweiten Nuten 42, 42 sind in Axialrichtung auf den gegenüberliegenden Seite der ersten Nut 41 ausgebildet. Die erste Nut 41 ist stetig mit jeder der zweiten Nuten 42, 42. Der Nuthauptkörperbereich 40 (Ringnut 32) in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich der ersten Nut 41 seitwärts symmetrisch ausgebildet. Die erste Nut 41 hat eine erste Tiefe h1. Jede der zweiten Nuten 42, 42 hat eine zweite Tiefe h2, die kleiner als die erste Tiefe h1 der ersten Nut 41 ist. Folglich ist der Nuthauptkörperbereich 40 als eine vertiefte Nut mit einer stufenartigen Form, die in ihrer Mitte tiefer ist, ausgebildet. Die Tiefen h1, h2 sind Tiefenabmessungen gemessen von der Außenumfangsfläche 36a, 37a. Die geneigten Nutbereich 48, 48 sind ähnlich zu denen, die in 3 dargestellt sind, in Axialrichtung auf den gegenüberliegenden Seiten der zweiten Nuten 42, 42 ausgebildet.
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Die Funktionen der in 6 dargestellten Ringnut 32 werden beschrieben werden. Wie bereits erläutert wird der Außenring 12, wenn eine radiale Last auf das Wälzlager 7 wirkt, durch eine nach radial außen wirkende Last, die von den Kugeln 13 aufgenommen wird, elastisch verformt. Wenn der Außenring 12 durch eine verhältnismäßig schwere, radiale Last elastisch verformt wird, kommt ein Bereich 43 von jeder der zweiten Nuten 48, der näher an der ersten Nut 41 liegt, in Kontakt mit dem Gehäuse 2 (Innenumfangsfläche 3), wie in 3 dargestellt. Mit anderen Worten hat jede zweite Nut 42 (vergleiche 6) eine Nuttiefe (h2), bei der ein Bereich 43 mit dem Gehäuse 2 in Kontakt gelangen kann.
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Auch wenn demgegenüber eine verhältnismäßig schwere, radiale Last, und zwar eine radiale Last, die schwer genug ist, um den Bereich 43 in Kontakt mit dem Gehäuse 2 zu bringen, auf den Außenring 12 wirkt, wird die erste Nut 41 gehindert, mit dem Gehäuse 2 (Innenumfangsfläche 3) in Kontakt zu gelangen. Das heißt, dass die erste Nut 41 eine Nuttiefe (h1) aufweist, bei der die erste Nut 41 gehindert wird, mit dem Gehäuse 2 in Kontakt zu gelangen.
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In der Ringnut, wie in 6 dargestellt, ist die Tiefe h2 von jeder zweiten Nut 42 wie folgt festgelegt. Eine radiale Last, die auf das Wälzlager 7 wirkt, verformt den Außenring 12 elastisch. Die zweite Tiefe h2 von jeder zweite Nut 42 ist festgelegt, dass ein großer Betrag der Belastung, die aus der elastischen Verformung resultiert, den Bereich 43 der zweiten Nuten 42 in Kontakt mit dem Gehäuse 2 bringt, wie in 7 dargestellt ist, wohingegen ein kleiner Betrag der Belastung, die aus der elastischen Verformung resultiert, den Bereich 43 der zweiten Nuten 42 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2 bringt, wie in 6 dargestellt ist. Deshalb ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, dass die Bereich 43 der zweiten Nuten 42 in Kontakt mit dem Gehäuse 2 (vergleiche 7) sind oder nicht in Kontakt mit dem Gehäuse (6) sind, abhängig von der Größe der radialen Last, die auf den Außenring 12 wirkt.
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Wenn eine verhältnismäßig schwere, radiale Last auf das Wälzlager 7 wirkt, so dass der Außenring unter der radialen Last, die von den Kugeln 13 übertragen wird, elastisch verformt wird, kommt wie bereits beschrieben in dem Wälzlager, wie in 6 dargestellt, der Bereich 43 von jeder zweiten Nut 42, der näher an der ersten Nut 41 ist, in Kontakt mit dem Gehäuse 2 wie in 7 dargestellt. Mit den Bereichen 43, die in Kontakt mit dem Gehäuse 2 sind, wird ein Teil der radialen Last durch die Bereich 43 der zweiten Nuten 42 auf das Gehäuse 2 übertragen. Deshalb kann eine mögliche Spannung in der Ringnut 32 reduziert werden. Mit anderen Worten kommen die Bereiche 43, 43, die in dem Nuthauptkörperbereich 40 enthalten sind, in Kontakt mit dem Gehäuse 2. Wenn also gegeben ist, dass der Außenring 12 ein Zweipunkt-Stützbalken B ist, wie in 8 dargestellt ist, dienen die Bereich 43, 43 als Abstützpunkten des Balkens B. Ein kleiner Abstand L1, wie in 8 gezeigt, ist der Abstand zwischen den Abstützpunkten des Zweipunkt-Stützbalkens B, der gemessen wird, wenn die Bereiche 43 der zweiten Nuten 42 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2 sind, wenn gegeben ist, dass der Außenring ein Zweipunkt-Abstützbalken B ist.
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Wenn eine verhältnismäßig leichte, radiale Last auf den Außenring 12 wirkt, so dass eine niedrige Belastung auf den Außenring 12 wirkt, sind in der Ringnut 32, wie in 6 dargestellt, die Bereich 43, 43 der zweiten Nuten 42, 42 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2 wie bereits beschrieben (vergleiche auch 6). Dies ermöglicht einen Anstieg in der Nutweite X0 der Ringnut 32, die die erste Nut 41 und die zweiten Nuten 42, 42 enthält. Folglich wird die Kriechen-Unterdrückungswirkung verbessert.
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Wie bereits beschrieben können die Bereiche 43 der zweiten Nuten 42 mit dem Gehäuse 2 (vergleiche 7) in Kontakt sein oder nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2 (vergleiche 6) stehen abhängig von der Größe der radialen Last, die auf den Außenring 12 wirkt. In dieser Konfiguration ist die Nutweite X0 der Ringnut 32 so groß ausgestaltet wie möglich, um die Kriechen-Unterdrückungswirkung zu unterdrücken. Auch wenn die radiale Last ansteigt, kommen die Bereiche 43 der zweiten Nuten in Kontakt mit dem Gehäuse 2, um eine Reduzierung der möglichen Spannung auf die Ringnut 32 zu ermöglichen.
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Auch wenn eine gesteigerte radiale Last, die auf den Außenring 12 wirkt, die Bereiche 43 der zweiten Nuten 42 in Kontakt mit dem Gehäuse 2 bringt, steht die erste Nut 41 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 2. Dies ermöglicht, ein mögliches Kriechen des Außenrings 12 effektiv zu unterdrücken.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (vergleiche 1) ist der Innenring 11 ein Drehring, der sich integral mit einem Gegenelement (drehbare Welle 4), an dem der Innenring 11 befestigt ist, dreht. Der Außenring 12 ist ein an dem Gegenelement (Gehäuse 2) (auch wenn Kriechen möglich ist) fixierter Festring, an dem der Außenring 12 befestigt ist. Jedoch kann die Erfindung irgendeine Konfiguration haben so lange eine von dem Innenring 11 und dem Außenring 12 ein Drehring ist und der andere ein Festring ist. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine Konfiguration möglich, bei der der Innenring 11, der an einer Welle 54 befestigt ist, ein Festring ist, wohingegen der Außenring 12 ein Drehring ist, der sich integral mit einem Gehäuse 55 dreht, wie in 9 dargestellt. In diesem Fall sind der Innenring 11 und die Welle 54 in einem Spielpassungs-Sitz, und der Innenring 11 kriecht relativ zu der Welle 54. Deshalb ist eine Ringnut 50 in der Passfläche (Innenumfangsfläche) 21 des Innenrings 11, der auf die Welle 54 als ein Gegenelement dienend aufgesteckt ist, ausgebildet (wie in dem Fall in dem Ausführungsbeispiel aus 2). Die Ringnut 50 weist den Nuthauptkörperbereich 40 und die geneigten Nutbereich 48, 48, die in Axialrichtung auf den gegenüberliegenden Seiten des Nuthauptkörperbereichs 40 angeordnet sind, auf. Wie in dem Fall mit dem Ausführungsbeispiel, das in 2 dargestellt ist, ist jede der geneigten Nutbereiche 48, 48 flacher als der Nuthauptkörperbereich 40 ausgebildet, so dass die Tiefe des geneigten Nutbereichs 48 zu dem Nuthauptkörperbereich 40 ansteigt. Jeder geneigte Nutbereich 48 hat eine geneigte Form, so dass der geneigte Nutbereich 48 in Kontakt mit der Welle 54 kommen kann, wenn der Innenring 11 unter einer radialen Last, die von den Kugeln 13 erhalten wird, in Radialrichtung elastisch nach innen verformt wird. Komponenten, die zu der Ringnut 32 in den Ausführungsbeispielen, die in 2 und anderen Figuren dargestellt sind, gehören, können auf die Ringnut 50, dargestellt in 9, übertragen werden.
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Die Ausführungsbeispiele wie oben offenbart sind veranschaulichend in jeder Hinsicht und nicht beschränkend. Mit anderen Worten ist das Wälzlager aus der Erfindung nicht auf die dargestellten Formen beschränkt, sondern kann auch in irgendeiner anderen Form innerhalb des Rahmens der Erfindung vorliegen. Mit Bezugnahme auf 1 wurde das Wälzlager 7 als ein Lager für Motoren, auf die eine Vorspannung aufgebracht wird, beschrieben. Auch kann das Wälzlager 7 für andere Anwendungen als für Motoren verwendet werden. Das Wälzlager in der Erfindung ist anwendbar für drehbare Anlagen, bei denen das Kriechproblem beteiligt ist. Das Wälzlager kann ein Schrägkugellager anstelle eines Rillenkugellagers sein. Die Wälzkörper können anders als Kugeln sein und sie können Zylinderrollen oder Kegelrollen sein.
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In der Erfindung ist die Ringnut in dem Festring ausgebildet, damit ein mögliches Kriechen unterdrückt wird und auch damit das Unterdrücken eines lokalen Anstiegs in der Flächenpressung auf das Gegenelement, an dem der Festring befestigt ist, ermöglicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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