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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Kegelwälzlager.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Wälzlager, welches eine Ritzelwelle eines Differentialgetriebes, beispielsweise zur Anordnung in einem Fahrzeug, lagern kann, ist in Form eines Kegelwälzlagers in der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2015-169300 (
JP 2015-169300 A ) beschrieben. Das Kegelwälzlager enthält einen Innenring
101, einen Außenring
102, eine Mehrzahl von Kegelrollen
103 und einen ringförmigen Käfig
104, wie in
4 dargestellt. Die Kegelrollen
103 liegen in abwälzbarer Weise zwischen dem Innenring und dem Außenring
101,
102. Der Käfig
104 hält die Kegelrollen
103 in in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abständen.
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Zwischen einer inneren Umfangsfläche 104a an einer Endseite kleinen Durchmessers des Käfigs 104 und einer äußeren Umfangsfläche 101a des Innenrings 101 ist ein Labyrinthraum gebildet. Eine durch die Drehung des Kegelwälzlagers hervorgerufene Pumpwirkung ermöglicht, dass durch den Labyrinthraum ein Schmiermittel in das Lagerinnere fließen kann. Dies ermöglicht die Unterdrückung von übertriebener Zufuhr des Schmiermittels in das Lagerinnere, was den Drehwiderstand des Kegelwälzlagers (Rührwiderstand des Schmiermittels) verringert.
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In einem Kegelwälzlager, welches eine Ritzelwelle in einer Differentialgetriebevorrichtung zu lagern vermag, welche in einer industriellen Anlage angeordnet ist, wird das Schmiermittel weniger wahrscheinlich dem Lagerinneren zugeführt. Bei Kegelwälzlagern für industrielle Anlagen ist daher eine Unterdrückung eines Anstiegs der Lagertemperatur aufgrund unzureichender Schmierung eher erwünscht als eine Verringerung des Drehwiderstands im Lager gemäß obiger Beschreibung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kegelwälzlager zu schaffen, welches den Anstieg der Lagertemperatur aufgrund unzureichender Schmierung unterdrücken kann.
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Ein Kegelwälzlager gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält einen Innenring mit einer Innenringlaufbahnfläche, einen Außenring, der radial außerhalb des Innenring angeordnet ist, um konzentrisch mit dem Innenring zu sein und der eine Außenringlaufbahnfläche hat, die zu der Innenringlaufbahnfläche zeigt, eine Mehrzahl von Kegelrollen, welche zwischen der Innenringlaufbahnfläche und der Außenringlaufbahnfläche angeordnet sind und einen Käfig, der die Kegelrollen entlang einer Umfangsrichtung in bestimmten Abständen hält. Ein Durchmesser einer inneren Umfangsfläche an einem Seitenende kleinen Durchmessers des Käfigs ist im Wesentlichen gleich einem Durchmesser eines Wälzkreises auf Seiten des kleinen Durchmessers der Kegelrollen.
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KURZE BERSCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die voranstehenden und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, wo gleiche Bezugszeichen verwendet werden, gleiche Elemente zu bezeichnen und in der:
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1 eine Axialschnittansicht ist, welche ein Kegelwälzlager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie A-A in 1 ist und ein kreisringabschnittseitiges Ende kleinen Durchmessers jedes Käfigstabs eines Käfigs zeigt;
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3 eine perspektivische Ansicht ist, die eine innere Umfangsfläche des Käfigs zeigt; und
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4 eine Axialschnittansicht ist, welche ein herkömmliches Kegelwälzlager zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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1 ist eine Axialschnittansicht, welche ein Kegelwälzlager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Ein Kegelwälzlager 1 der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise zum Lagern einer Ritzelwelle einer Differentialgetriebevorrichtung in einer Industrieanlage verwendet. Das Kegelwälzlager 1 hat einen Innenring 2, einen Außenring 3, eine Mehrzahl von kegelförmigen Rollen (Wälzelementen) 4 und einen Käfig 5, der die Kegelrollen 4 hält. Der Innenring 2, der Außenring 3 und der Käfig 5 sind ringförmige Bauteile (zylinderstummelförmig), deren Mittelpunkt eine gemeinsame Achse C ist.
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Der Innenring 2 hat eine Innenringlaufbahnfläche 21 an seinem Außenumfang und ist mit einer zylindrischen inneren Umfangsfläche 22 versehen. An den in Axialrichtungen einander entgegen gesetzten Enden des Innenrings 2 sind eine große Endfläche 23 und eine kleine Endfläche 24 jeweils als flache Oberfläche senkrecht zur Achse C gebildet. Die Innenringlaufbahnfläche 21 hat die Form eines Kreiskegels. An einer Seite großen Durchmessers (rechte Seite in 1) der Innenringlaufbahnfläche 21 ist eine Konusrückflächenrippenfläche (nachfolgend als große Rippenfläche bezeichnet) 25 ausgebildet, um sich in einer Richtung zu erstrecken, welche in einem Axialschnitt (einem Schnitt, der die Achse C enthält) im Wesentlichen senkrecht zur Innenringlaufbahnfläche 21 ist. Zwischen einem radial äußeren Ende der großen Rippenfläche 25 und einem radial äußeren Ende der großen Endfläche 23 ist eine große Zylinderfläche 26 ausgebildet.
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Eine kleine Zylinderfläche 27, die koaxial zur Achse C ist, ist an einem Teil eines Außenumfangs des Innenrings 2 auf Seiten der kleinen Endfläche 24 ausgebildet. Zwischen der kleinen Zylinderfläche 27 und der Innenringlaufbahnfläche 21 ist eine Konusfrontflächenrippe (nachfolgend als kleine Rippe bezeichnet) 28 ausgebildet, welche einen etwas größeren Außendurchmesser als die kleine Zylinderfläche 27 hat. Der Innenring 2 wird unter Verwendung von Lagerstahl hergestellt. Nach einer Abschreckhärtung werden am Innenring 2 folgende Abschnitte jeweils durch Schleifen endbearbeitet: die Innenringlaufbahnfläche 21, die innere Umfangsfläche 22, die große Endfläche 23, die kleine Endfläche 24, die große Rippenfläche 25, die große Zylinderfläche 26, die kleine Zylinderfläche 27 und die kleine Rippe 28.
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Der Außenring 3 hat an einem Innenumfang hiervon eine Außenringlaufbahnfläche 31 und ist mit einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche 32 versehen. An in Axialrichtung einander entgegen gesetzten Enden des Außenrings 3 sind eine große Endfläche 33 und eine kleine Endfläche 34 jeweils als flache Oberfläche senkrecht zur Achse C ausgebildet. Die Außenringlaufbahnfläche 31 ist wie ein Kreiskonus geformt und ein auf Seiten des kleinen Durchmessers liegendes Ende der Außenringlaufbahnfläche 31 (linke Seite in 1) schließt sich an eine innere zylindrische Umfangsfläche 35 an, die koaxial zur Achse C ausgebildet ist. Der Außenring 3 wird unter Verwendung von Lagerstahl hergestellt. Nach einer Abschreckhärtung werden am Außenring 3 folgende Elemente jeweils durch Schleifen endbearbeitet: die Außenringlaufbahnfläche 31, die äußere Umfangsfläche 32, die große Endfläche 33, die kleine Endfläche 34 und die zylindrische Innenumfangsfläche 35.
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Die Kegelrollen 4 sind jeweils im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet und haben jeweils eine äußere Umfangswälzfläche 41, welche in eine Kegelstumpfform geschliffen ist. Der Innenring 2 und der Außenring 3 werden konzentrisch so zusammengebaut, dass die Innenringlaufbahnfläche 21 und die Außenringlaufbahnfläche 31 einander in Radialrichtung gegenüberliegen. Die Kegelrollen 4 werden zwischen die Innenringlaufbahnfläche 21 und die Außenringlaufbahnfläche 31 in abwälzbarer Weise eingebaut. Die Kegelrollen 4 enthalten jeweils eine auf Seiten eines großen Durchmessers liegende Endfläche 42 und eine auf Seiten eines kleinen Durchmessers liegende Endfläche 43 und die auf Seiten des großen Durchmessers liegende Endfläche 42 ist geschliffen und in Gleitkontakt mit der großen Rippenfläche 25 des Innenrings 2.
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Der Käfig 5 wird durch Spritzguss eines Kunstharzes hergestellt. Ein Kreisringabschnitt 51 kleines Durchmessers und ein Kreisringabschnitt großen Durchmessers, welche voneinander in Axialrichtung beabstandet angeordnet sind, sind miteinander über eine Mehrzahl von Käfigstäben 53 verbunden, die in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind (siehe auch 3). Eine Tasche 54 (siehe 3), in welcher eine Kegelrolle 4 aufgenommen ist, ist als ein Raum ausgebildet, der von den Käfigstäben 53, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind, dem Kreisringabschnitt 51 kleinen Durchmessers und dem Kreisringabschnitt 52 großen Durchmessers eingefasst ist. Folglich hält der Käfig 5 die Kegelrollen 4 in in Umfangsrichtung gleichmäßig vorliegenden Abständen.
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Eine äußere Umfangsfläche 51a des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers vom Käfig 5 und eine äußere Umfangsfläche 53a des Käfigstabs 53 sind entlang der Außenringlaufbahnfläche 31 als gekrümmte Flächen ausgebildet und sind in Gleitkontakt mit der Außenringlaufbahnfläche 31. Wenn folglich der Innenring 2 dreht, um es den Kegelrollen 4 zu ermöglichen, eine Umlaufbewegung auszuführen, wird der Käfig 5 umlaufend entlang der Außenringlaufbahnfläche 31 geführt und dreht koaxial mit dem Innenring 2 und dem Außenring 3. Eine von der Drehung des Kegelwälzlagers 1 herrührende Pumpenwirkung ermöglicht, dass ein Schmiermittel in das Lagerinnere durch einen Raum zwischen einer inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers, der das Ende auf Seiten des kleinen Durchmessers des Käfigs 5 ist und einer äußeren Umfangsfläche auf Seiten der kleinen Endfläche 24 (äußere Umfangsflächen der kleinen Zylinderfläche 27 und der kleinen Rippe 28; dies trifft auch auf die nachfolgende Beschreibung zu) des Innenrings 2 fließen kann.
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Die innere Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers vom Käfig 5 ist eine flache Fläche, welche über die gesamte Länge der inneren Umfangsfläche 51b in Axialrichtung, im Axialschnitt gesehen, parallel zur Achse C ist. Eine Kante 51b1 auf Seiten eines Käfigstabs 53 der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers ist mit einer Kante 53b1 auf Seiten des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers in der inneren Umfangsfläche 53b eines jeden Käfigstabs 53 ohne Stufe dazwischen verbunden.
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Ein Durchmesser D1 der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers ist im Wesentlichen gleich dem Wälzkreisdurchmesser G2 auf Seiten des kleinen Durchmessers der Kegelrollen 4. Der Wälzkreisdurchmesser auf Seiten kleinen Durchmessers bezieht sich auf den Durchmesser eines Kreises, der die Mittelpunkte der Endflächen 43 auf Seiten des kleinen Durchmessers der Kegelrollen 4 mit dem Kegelwälzlager 1 verbindet. Andererseits ist der maximale Durchmesser D3 der äußeren Umfangsfläche auf Seiten der kleinen Endfläche 24 des Innenrings 2 im Wesentlichen gleich dem entsprechenden Maximaldurchmesser in einem herkömmlichen Kegelwälzlager (siehe 4). Folglich wird ein Raum, der größer als ein entsprechender Raum in einem herkömmlichen Kegelwälzlager ist, zwischen der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers und dem Außenumfang auf Seiten der kleinen Endfläche 24 des Innenrings 2 gebildet; dieser Raum entspricht einem Einlass für das Schmiermittel.
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Der Durchmesser D1 der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers wird so gewählt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist: D2 – (2 × 0.3 × D4) ≤ D1 ≤ D2 + (2 × 0.3 × D4)
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Der Durchmesser der Endfläche 43 auf Seiten des kleinen Durchmessers einer jeden Kegelrolle 4 ist mit D4 bezeichnet.
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2 ist eine vergrößerte Umfangsschnittansicht entlang Linie A-A in 1 und zeigt ein Ende auf Seiten des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers eines jeden Käfigstabs 53 des Käfigs 5. Der Durchmesser D1 der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers wird so gewählt, dass die oben beschriebene Beziehung erfüllt ist. Somit ist gemäß 2 die innere Umfangsfläche 53b des Käfigstabs 53, die anschließend an die innere Umfangsfläche 51b ausgebildet ist, nahe dem Wälzkreisdurchmesser D2 der Kegelrollen 4 ausgebildet.
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Der oben beschriebene Aufbau verringert einen Abstand d zwischen einem Umfangsende der inneren Umfangsfläche 53b eines Käfigstabs 53 und der Abwälzfläche 41 der benachbarten Kegelrolle 4. Dies erlaubt, dass Schmiermittel an einem Fluss in 2 nach oben hin gehindert wird. Im Ergebnis kann das Schmiermittel wirksam in einen Gleitkontaktabschnitt zwischen der Endfläche 42 auf Seiten des großen Durchmessers der Kegelrolle 4 und der großen Rippenfläche 25 des Innenrings 2 entlang der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers und dann zur inneren Umfangsfläche 53b des Käfigstabs 53 gefördert werden, wie durch die Strich-Doppelpunkt-Pfeile in 1 dargestellt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine innere Umfangsfläche des Käfigs 5 zeigt. Wie in 3 gezeigt, ist ein Vertiefungsabschnitt 55, durch welchen Schmiermittel geführt wird, an der inneren Umfangsfläche 53b eines jeden Käfigstabs 53 des Käfigs 5 ausgebildet (siehe auch 2). Ein axial erstes Ende 55a des Vertiefungsabschnitts 55 erstreckt sich zur inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers. An einem axial zweiten Ende des Vertiefungsabschnitts 55 ist eine schräge Fläche 55b ausgebildet, welche an einer Bodenfläche des Vertiefungsabschnitts 55 in Richtung der inneren Umfangsfläche 53b des Käfigstabs 53 geneigt ist. Somit wird Schmiermittel an der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers über das axial erste Ende 55a des Vertiefungsabschnitts 55 in den Vertiefungsabschnitt 55 und dann vom axial zweiten Ende des Vertiefungsabschnitts 55 entlang der geneigten Fläche 55b zum Kreisringabschnitt 52 großen Durchmessers geführt.
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Wie oben beschrieben, ist bei dem Kegelwälzlager 1 der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser D1 der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers vom Käfig 5 im Wesentlichen gleich dem Wälzkreisdurchmesser D2 auf Seiten des kleinen Durchmessers der Kegelrollen 4. Somit wird der große Raum S zwischen der inneren Umfangsfläche 51b des Käfigs 5 und der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 2 gebildet, welche zu der inneren Umfangsfläche 51b zeigt. Dies erleichtert den Schmiermittelfluss in das Lagerinnere durch den Raum S, was eine Unterdrückung eines Temperaturanstiegs aufgrund unzureichender Schmierung des Lagerinneren erlaubt.
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An der Verbindung zwischen der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers des Käfigs 5 und der inneren Umfangsfläche 53b eines jeden Käfigstabs 53 ist keine Stufe ausgebildet. Somit kann sich das Schmiermittel hindernisfrei von der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers in Richtung der inneren Umfangsfläche 53b des Käfigstabs 53 bewegen. Dies erleichtert den Schmiermittelfluss aus dem Raum S in das Lagerinnere weiter.
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Das Schmiermittel wird entlang des Vertiefungsabschnitts 55 geführt, der an der inneren Umfangsoberfläche 53b eines jeden Käfigstabs 53 des Käfigs 5 ausgebildet ist. Folglich kann das Schmiermittel hindernisfreier von der inneren Umfangsfläche 51b des Kreisringabschnitts 51 kleinen Durchmessers in Richtung der inneren Umfangsfläche 53b des Käfigstabs 53 wandern. Dies erleichtert den Schmiermittelfluss vom Raum S in das Lagerinnere weiter.
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Die beschriebene Ausführungsform ist illustrativ und nicht einschränkend. Der Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche angegeben und enthält die Ausgestaltungen gemäß der Ansprüche und sämtliche Abwandlungen im Äquivalenzbereich. Beispielsweise wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Käfig 5 vom Außenring 3 (der Außenringlaufbahnfläche 33) drehbar geführt. Jedoch kann der Käfig 5 auch von den Kegelrollen 4 drehbar geführt sein.
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Das Kegelwälzlager gemäß der Erfindung erlaubt eine Unterdrückung eines Lagertemperaturanstiegs aufgrund unzureichender Schmierung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015-169300 [0002]
- JP 2015-169300 A [0002]
