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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Wälzlager.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Viele Wälzlager werden in verschiedenen, gewerblichen Anwendungen verwendet. Wälzlager enthalten einen Innenring, einen Außenring, mehrere Wälzkörper und einen Käfig. Die Wälzkörper sind zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet. Der Käfig hält die Wälzkörper. Wie zum Beispiel in 7 dargestellt, wird in einem Wälzlager 90, das eine Rotationswelle 95 in einem Gehäuse 97 lagert, ein Innenring 91 auf die Rotationswelle 95 aufgesteckt, und ein Außenring 92 wird in eine Innen-Umfangsfläche 98 des Gehäuses 97 eingepasst bzw. mit Presssitz eingesetzt.
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Insbesondere in dem Fall, in dem das Wälzlager 90 ein Rillenkugellager ist, das in der einen Richtung einer Axiallast ausgesetzt ist, wird der Innenring 91 auf die Rotationswelle 95 aufgepresst bzw. im Presssitz aufgesteckt. Demgegenüber wird der Außenring 92 oftmals mit Spiel in das Gehäuse 97 eingepasst. Wenn das Wälzlager 90 dementsprechend im Einsatz mit der sich drehenden Rotationswelle 95 ist, neigt ein Kriechen (ein den Umfang betreffendes Rutschen des Außenrings 92 gegenüber dem Gehäuse 97) zwischen dem Außenring 92 und dem Gehäuse 97 aufzutreten. Wenn ein Kriechen auftritt, kann zum Beispiel der Außenring 92 das Gehäuse 97 beschädigen.
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Als eine Lösung wird ein Wälzlager
90 vorgeschlagen, in dem eine Ringnut
93, die das Kriechen verhindert bzw. unterdrückt, in einer Außen-Umfangsfläche
92b des Außenrings
92 ausgebildet ist (vergleiche japanische Patentanmeldung
JP 2006-322579 A ). Dieses Wälzlager
90 kann das Kriechen unterdrücken, das dazu neigt aufzutreten, wenn das Wälzlager
90 einer großen Radiallast (Last in der Radialrichtung) ausgesetzt ist. Das Kriechen, das dazu neigt aufzutreten, wenn das Wälzlager
90 einer solchen Last ausgesetzt ist, ist solch ein Kriechen, so dass der Außenring
92 langsam in die gleiche Richtung wie die Rotationsrichtung des Wälzlagers
90 rutscht.
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Es kann erwägt werden, dass ein solches Kriechen durch den folgenden Mechanismus auftritt. Wenn das Wälzlager 90 einer großen Radiallast ausgesetzt wird, wird jede Kugel 94 der großen Last ausgesetzt und sie rollt entlang einer Außenring-Laufbahnnut 96. Zu diesem Zeitpunkt wird der Außenumfang des Außenrings 92, der unmittelbar unter der Kugel 94 gelegen ist, teilweise elastisch verformt. Da jede Kugel 94 entlang der Außenring-Laufbahnnut 96 rollt, verursacht dies eine pulsierende Verformung bzw. Deformation (pulsierende Verschiebung) des Außenrings 92. Dies resultiert in einem relativen Rutschen zwischen dem Außenring 92 und dem Gehäuse 97 wegen der elastischen Verformung des Kontaktbereichs des Außenrings 92 mit dem Gehäuse 97 (in dem Fall, in dem die Ringnut 93 nicht ausgebildet ist). Es wird erachtet, dass dieses relative Rutschen solch ein Kriechen verursacht, bei dem der Außenring 92 langsam in die gleiche Richtung wie die Rotationsrichtung des Wälzlagers 90 rutscht.
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Dementsprechend wird ein solches relatives Rutschen verhindert, indem die Ringnut 93 in dem Außenring 92 ausgebildet wird, wodurch das Kriechen unterdrückt wird. Diese Ringnut 93 wird auf der Tatsache basierend ausgebildet, dass das Wälzlager 90 einer großen Radialkraft ausgesetzt wird, die das Kriechen verursacht. Dennoch muss das Kriechen effektiv unterdrückt werden, auch wenn das Wälzlager einer Last, die sowohl eine Axialkomponente als auch eine Radiallast enthält, ausgesetzt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager bereitzustellen, das effektiv ein Kriechen verhindert, auch wenn das Wälzlager einer Last, die sowohl eine Axialkomponente als auch eine Radiallast enthält, ausgesetzt wird.
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Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechend enthält ein Wälzlager: einen Innenring; einen Außenring; mehrere Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind; und einen Käfig, der die mehreren Wälzkörper hält. Der Innenring oder der Außenring ist ein Drehring und der andere ist ein Festring. Eine Passfläche des Festrings, die an ein Gegenelement angepasst bzw. aufgepresst ist, ist an ersten und zweiten Teil-Umfangsflächen einer radialen Außenfläche des Festrings, die dem Gegenelement gegenüberliegt, wobei die erste Teil-Umfangsfläche auf der einen Seite in eine Axialrichtung ausgebildet ist und die zweite Teil-Umfangsfläche im Verhältnis zu der ersten Teil-Umfangsfläche auf der anderen Seite in der Axialrichtung ausgebildet ist. Eine Ringnut, die das Kriechen unterdrückt, ist zwischen der ersten Teil-Umfangsfläche und der zweiten Teil-Umfangsfläche ausgebildet. Die Ringnut hat eine Tiefe, die groß genug ist, um nicht zu ermöglichen, dass ein Grund bzw. Boden der Ringnut das Gegenelement kontaktiert bzw. berührt, wenn eine radiale, statische Nenn-Last aufgebracht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorangehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung der Beispielausführungsformen mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 eine Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel eines Wälzlagers der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Darstellung ist, die eine Belastungsverteilung in einem Außenring in dem Fall zeigt, in dem der Außenring einer Last ausgesetzt ist;
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3 eine Darstellung ist, die die Verteilung einer Flächenpressung zeigt, die auf eine Gehäuse-Innenumfangsfläche in dem in 1 gezeigten Wälzlager wirkt;
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4 eine Querschnittsansicht ist, die eine weitere Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
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5 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil eines konventionellen Wälzlagers zeigt;
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6 eine Darstellung ist, die die Verteilung einer Flächenpressung zeigt, die auf eine Gehäuse-Innenumfangsfläche in dem konventionellen Wälzlager wirkt; und
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7 eine Querschnittsansicht ist, die ein konventionelles Wälzlager zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Wälzlagers der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 wird ein Wälzlager 7 in einer Rotationsvorrichtung eingesetzt, die ein Gehäuse 2 und eine Rotationswelle 4 aufweist und die Rotationswelle 4 so lagert, dass die Rotationswelle 4 relativ zu dem Gehäuse 2 rotieren kann. Die Rotationswelle 4 hat einen Wellenabschnitt mit einem kleineren Durchmesser 4a und einen Wellenabschnitt mit einem größeren Durchmesser 4b. Das Wälzlager 7 wird auf den Wellenabschnitt mit dem kleineren Durchmesser 4a aufgesteckt. Der Wellenabschnitt mit dem größeren Durchmesser 4b hat einen größeren Außendurchmesser als der Wellenabschnitt mit dem kleineren Durchmesser 4a. Ein Innenring 11 des Wälzlagers 7 ist in Kontakt mit dem Wellenabschnitt mit dem größeren Durchmesser 4b in der Axialrichtung. Ein Ringabschnitt 5 ist in der Axialrichtung auf der einen Seite einer Innenumfangsfläche 3 des Gehäuses 2 (nachfolgend auch als die „Gehäuse-Innenumfangsfläche 3” bezeichnet) ausgebildet. Ein Außenring 12 des Wälzlagers 7 ist in Kontakt mit dem Ringabschnitt 5 in der Axialrichtung.
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Das Wälzlager 7 enthält den Innenring 11, den Außenring 12, mehrere Wälzkörper und einen ringförmigen Käfig 14. Der Innenring 11 wird auf die Rotationswelle 4 aufgesteckt. Der Außenring 12 wird an der Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 befestigt. Die Wälzkörper sind zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 angeordnet bzw. eingeschoben. Der Käfig 14 hält die Wälzkörper. Die Wälzkörper der vorliegenden Ausführungsform sind Kugeln 13. Das Wälzlager 7, das in 1 gezeigt ist, ist ein Rillenkugellager.
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Der Ringabschnitt 5 des Gehäuses 2 drückt den Außenring 12 von der einen Seite in der Axialrichtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung hin. Der Wellenabschnitt mit dem größeren Durchmesser 4b der Rotationswelle 4 drückt den Innenring 11 von der anderen Seite in der Axialrichtung zu der einen Seite in der Axialrichtung hin. Das Gehäuse 2 und die Rotationswelle 4 weisen den Ringabschnitt 5 bzw. den Wellenabschnitt mit dem größeren Durchmesser 4b auf, und das Wälzlager 7 steht daher unter einer Axiallast (Vorlast bzw. Vorspannung).
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Innenring 11 auf die Rotationswelle 4 aufgepresst. Der Innenring 11 wird auf die Rotationswelle 4 aufgesteckt, so dass er in engem Kontakt mit der Rotationswelle 4 ist, und zusammen mit der Rotationswelle 4 rotieren kann. Der Außenring 12 ist an dem Gehäuse 2, das fest ist, befestigt. Der Außenring 12 wird mit Spiel in die Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 eingepasst. Wenn die Rotationsvorrichtung dementsprechend im Einsatz bzw. im Betrieb mit der Rotationswelle 4, die zusammen mit dem Innenring 11 rotiert, ist, kann ein Kriechen (ein den Umfang betreffendes Rutschen des Außenring 12 relativ zu dem Gehäuse 2) zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 auftreten. Das Kriechen wird später beschrieben.
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Der Innenring 11 weist in seiner Außenumfangsfläche eine Innenring-Laufbahnnut (Laufbahnfläche) 11a auf, in der die Kugeln 13 rollen, und der Außenring 12 weist in seiner Innenumfangsfläche eine Laufbahnnut (Laufbahnfläche) 12a auf, in der die Kugeln 13 rollen. Die mehreren Kugeln 13 sind in einem ringförmigen Raum 15 zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 angeordnet. Wenn das Wälzlager 7 rotiert (der Innenring 11 rotiert), rollen die Kugeln 13, die durch den Käfig 14 gehalten werden, in der Innenring-Laufbahnnut 11a und der Außenring-Laufbahnnut 12a.
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Der Käfig 14 kann die mehreren Kugeln 13 in vorbestimmten Abständen (regelmäßigen Abständen) in der Umfangsrichtung halten. Der Käfig 14 hat daher mehrere Taschen 18, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie die Kugeln 13 darin fassen. Der Käfig 14 der vorliegenden Ausführungsform hat einen Ringabschnitt 14a und mehrere Käfigstege 14b. Der Ringabschnitt 14a ist auf der einen Seite in der Axialrichtung der Kugeln 13 angeordnet. Die Käfigstege 14b erstrecken sich von den Ringabschnitt 14a zu der anderen Seite in der Axialrichtung hin. Der Raum, der auf der anderen Seite in der Axialrichtung des Ringabschnitts 14a angeordnet ist und zwischen jedem Paar von Käfigstegen 14b, 14b, die aneinander angrenzend in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ausgebildet ist, dient als eine Tasche 18. Der Käfig 14 kann in anderen Formen vorliegen. Zum Beispiel kann der Käfig 14 einen weiteren Ringabschnitt auf der anderen Seite in der Axialrichtung aufweisen.
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In dem Wälzlager 7 der vorliegenden Erfindung wird der Außenring 12, der als ein Festring dient, an dem Gehäuse 2 (dem Gegenelement) befestigt. Die Außenumfangsfläche des Außenrings 12 dient als eine Passfläche 22 relativ zu dem Gehäuse 2 (der Innenumfangsfläche 3). Eine Ringnut 32 ist in der Passfläche 22 ausgebildet. Die Ringnut 32 ist eine ringförmige Aussparung, die durchgehend in der Umfangsrichtung ausgebildet ist. Die Querschnittsform der Ringnut 32 variiert nicht in der Umfangsrichtung. D. h., dass die Ringnut 32 die gleiche Querschnittsform in der Umfangsrichtung aufweist. Die Ringnut 32 ist in der Passfläche 22 an einer Position ausgebildet, die von der Mitte in der Axialrichtung der Passfläche 22 zu der einen Seite in der Axialrichtung hin versetzt ist. Die Position der Ringnut 32 wird auch später beschrieben.
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Die Ringnut 32 ist in der Passfläche 22 ausgebildet. Der Außenring 12 weist auf beiden Seiten in der Axialrichtung der Ringnut 32 zylindrische Abschnitte 36, 37 auf. Außenumfangsflächen 36a, 37a der zylindrischen Abschnitte 36, 37 sind zylindrische Flächen um eine Lager-Zentralachse C0 des Wälzlagers herum und können das Gehäuse 2 (die Innenumfangsfläche 3) kontaktieren. Wie in 1 gezeigt, haben in dem Querschnitt, der die Lager-Zentralachse C0 enthält, die Außenumfangsflächen 36a, 37a der zylindrischen Abschnitte 36, 37 eine lineare Querschnittsform, die parallel zu der Lager-Zentralachse C0 ist. Die Ringnut 32 ist in der Passfläche 22 an einer Position ausgebildet, die zu der einen Seite in der Axialrichtung hin versetzt ist. Der zylindrische Abschnitt 36 (zylindrische Außenumfangsfläche 36a) auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32 ist daher kürzer in der Axialrichtung als der zylindrische Abschnitt 37 (zylindrische Außenumfangsfläche 37a) auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32 (Y1 < Y2).
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Wie oben beschrieben steht das Wälzlager 7 unter einer axialen Vorlast. D. h., dass das Wälzlager 7 sowohl einer Axiallast als auch einer Radiallast ausgesetzt wird. Dementsprechend kontaktiert jede Kugel 13 den Außenring 12 an einem Punkt P1 in der Außenring-Laufbahnnut 12a, der auf der einen Seite in der Axialrichtung des tiefsten Punkt Q1 in der Außenring-Laufbahnnut 12a gelegen ist. Jede Kugel 13 kontaktiert auch den Innenring 11 an einem Punkt P2 in der Innenring-Laufbahnnut 11a, der auf der anderen Seite in der Axialrichtung des tiefsten Punktes Q2 in der Innenring-Laufbahnnut 11a gelegen ist. In dem in 1 gezeigten Schnitt ist eine gerade Linie L1, die die Punkte P1, P2, d. h., die Kontaktpunkte der Kugeln 13 mit dem Außenring 12 und dem Innenring 11, verbindet, relativ zu einer Mittelinie L0, die sich in der Radialrichtung erstreckt, geneigt. D. h., dass das Wälzlager einer kombinierten Radial- und Axiallast ausgesetzt wird. Die Richtung, in der die Kugel 13 den Außenring 12 und den Innenring 11 wegen dieser kombinierten Radial- und Axiallast kontaktiert, ist daher die Richtung der geraden Linie, die relativ zu der Mittellinie L0, die sich in die Radialrichtung erstreckt, geneigt ist.
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Die Mittellinie L0, die sich in die Radialrichtung erstreckt, ist eine gerade Linie, die durch die Mitten der Kugeln 13 verläuft. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand von der Mittellinie L0 zu einer Seitenfläche 12b auf der einen Seite in der Axialrichtung des Außenrings 12 die gleiche wie der von der Mittellinie L0 zu einer Seitenfläche 12c auf der anderen Seite in der Axialrichtung des Außenrings 12. D. h., dass die Mittellinie L0 die Mittellinie (L0) des Außenring 12 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mittellinie L0 also die Mittellinie des Wälzlagers 7.
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2 ist eine Darstellung, die die Belastungsverteilung in dem Außenring 12 in dem Fall zeigt, in dem der Außenring 12 einer Last ausgesetzt wird. Eine gestrichelte Linie in 2 zeigt eine Belastungsverteilung in dem Fall, in dem der Außenring 12 nur einer Radiallast ausgesetzt wird. Eine durchgezogene Linie in 2 zeigt die Belastungsverteilung in dem Fall, in dem der Außenring 12 einer kombinierten Last (Radiallast und Axiallast) ausgesetzt wird. Wie in 2 gezeigt, kontaktiert die Kugel 13 in dem Fall, in dem der Außenring 12 sowohl einer Axiallast als auch einer Radiallast ausgesetzt wird, die Außenring-Laufbahnnut 12a an dem Punkt P1, der auf der einen Seite in der Axialrichtung der Mittellinie L0 des Außenring 12 angeordnet ist. In diesem Fall wird die Axialposition in dem Außenring 12, an der die Belastung die größte ist, zu der einen Seite in der Axialrichtung von der Position der Mittellinie L0 hin verschoben. Die Ringnut 32 ist daher an einer Position ausgebildet, die zu der einen Seite in der Axialrichtung verschoben ist, so dass sie der Position in dem Außenring 12 entspricht, an der die Belastung die größte ist. In 2 ist die Ringnut 32 durch eine versteckte Kontur (gepunktete Linie) gezeigt.
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Die Form der Ringnut 32 und die Axialposition davon werden weiter beschrieben. In dem in 1 gezeigt Schnitt ist eine gerade Linie (L2), die sich in die Radialrichtung erstreckt, die Mittellinie L2 der Ringnut 32. Die Ringnut 32 weist einen vertieften Teil auf und hat eine symmetrische Form (Liniensymmetrie) auf der einen Seite in der Axialrichtung und auf der anderen Seite in der Axialrichtung relativ zu der Mittellinie L2. Die Ringnut 32 ist so ausgebildet, dass die Mittellinie L2 der Ringnut 32 auf der Seite des Kontaktpunkts (P1, der Kontaktpunkt der Kugel 13 mit der Außenring-Laufbahnnut 12a) der Mittellinie L0 des Außenrings 12 angeordnet ist. Insbesondere in dem Fall der 1 ist die Ringnut 32 so ausgebildet, dass der Kontaktpunkt (P1) der Kugel 13 mit der Außenring-Laufbahnnut 12a auf der Mittellinie L2 der Ringnut 32 angeordnet ist.
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In 1 etc. wird die Ringnut 32 zur Erleichterung der Erklärung von ihrer Form so gezeigt, dass sie eine größere Tiefe hat. Dennoch ist die tatsächliche Tiefe der Ringnut 32 viel kleiner als die Dicke des Außenrings 12. Zum Beispiel kann die Ringnut 32 eine Tiefe von weniger als 1 mm haben.
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Ein Kriechen, das zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 12 auftritt, wird beschrieben. Hier gibt es die folgenden drei Arten von Kriechen, die in dem Wälzlager 7 auftreten können. In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die „Lagerrotationsrichtung” auf der Rotationsrichtung des Innenrings 11, der als ein Drehring dient.
- – Ein erstens Kriechen: der Außenring 12 rutscht langsam in die gleiche Richtung wie die Lagerrotationsrichtung.
- – Ein zweites Kriechen: der Außenring 12 rutscht schnell in dieselbe Richtung wie die Lagerrotationsrichtung.
- – Ein drittes Kriechen: der Außenring 12 rutscht in die zu der Lagerrotationsrichtung entgegengesetzte Richtung.
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Das erste Kriechen neigt dazu aufzutreten, wenn das Wälzlager 7 einer großen Radiallast (Last in der Radialrichtung) ausgesetzt wird. Das erste Kriechen tritt erwartungsgemäß durch den folgenden Mechanismus auf. Wenn das Wälzlager 7 einer großen Radiallast ausgesetzt wird, wird jede Kugel 13 einer großen Last ausgesetzt und rollt entlang der Außenring-Laufbahnnut 12a. Zu diesem Zeitpunkt wird der Außenumfang des Außenring 12, der unmittelbar unter der Kugel 13 angeordnet ist, teilweise elastisch verformt. Das Wälzlager 7 wird sowohl einer Axiallast als auch einer großen Radiallast ausgesetzt. Da das Wälzlager 7 einer kombinierten Radial- und Axiallast in der Richtung der geraden Linie L1 ausgesetzt wird, wird der Außenring 12 elastisch verformt, so dass er die größte Belastung in einem Bereich unmittelbar unter (radial außerhalb) dem Punkt P1 hat. Da jede Kugel 13 entlang der Außenring-Laufbahnnut 12a rollt, verursacht dies eine pulsierende Verformung (pulsierende Versetzung) des Außenrings 12. Dies resultiert in einem relativen Rutschen zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 wegen der elastischen Verformung des Kontaktbereichs des Außenring 12 mit dem Gehäuse 2. Dieses relative Rutschen verursacht erwartungsgemäß das erste Kriechen.
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Bei dem zweiten Kriechen ist die Richtung, in die sich der Außenring 12 bewegt (verrutscht), die gleiche wie die bei dem ersten Kriechen. Trotzdem neigt das zweite Kriechen dazu aufzutreten, wenn das Wälzlager 7 unter keiner Last steht. Wenn das Wälzlager 7 unter keiner Last steht, verursacht die Rotation des Innenrings 11 auch, dass der Außenring 12 rotiert. Dies verursacht erwartungsgemäß das zweite Kriechen.
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Bei dem dritten Kriechen ist die Richtung, in die sich der Außenring 12 bewegt (verrutscht), entgegengesetzt zu der bei dem ersten Kriechen und dem zweiten Kriechen. Zum Beispiel tritt das dritte Kriechen erwartungsgemäß auf, da die Radiallast, die als eine Ausgleichslast bzw. Versetzungslast dient, verursacht, dass sich der Außenring 12 um die Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 herum dreht.
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In dem Wälzlager 7 der vorliegenden Ausführungsform ist die Ringnut 32 in der Passfläche 22 des Außenrings 12 an einer Position radial außerhalb der Außenring-Laufbahnnut 12a ausgebildet, um das erste Kriechen zu verhindern. Da der Außenring 12 die Ringnut 32 in der Passfläche 22 zu dem Gehäuse 2 aufweist, kann solch ein relatives Gleiten wegen einer elastischen Verformung, das wie oben beschrieben den Mechanismus des ersten Kriechens betrifft, verhindert werden. Also kann das erste Kriechen verhindert werden. Wenn das Wälzlager 7 unter einer kombinierten Last, die ein große Radiallast enthält, steht, wird ein Bereich des Außenrings 12, der radial außerhalb des Punktes P1 der Außenring-Laufbahnnut 12a gelegen ist, elastisch verformt (im Durchmesser gesteigert) (vergleiche 2). Da der Außenring 12 die Ringnut 32 in diesem Bereich aufweist, kann die elastische Verformung (der Anstieg im Durchmesser) dennoch hauptsächlich innerhalb der Ringnut 32 hervorgerufen werden. Dies kann eine direkte Kontaktfläche zwischen dem elastisch verformten Bereich und der Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 reduzieren. Dementsprechend wird die elastische Verformung nicht (kaum) an das Gehäuse 2 weitergegeben, was das erste Kriechen zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 verhindert. Die Ringnut 32 dient folglich als eine Nut (Spielnut), die das erste Kriechen verhindert.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ringnut 32 in der Passfläche 22 an einer Position ausgebildet, die von der Mitte in der Axialrichtung der Passfläche 22 (die Mittellinie L0 des Außenrings 12) zu der einen Seite in der Axialrichtung hin versetzt ist. Das heißt, dass die Ringnut 32 an einer Position ausgebildet ist, die zu der einen Seite in der Axialrichtung hin versetzt ist, so dass, wenn jede Kugel 13 auf dem Außenring 12 rollt, die Fläche des Außenumfangs des Außenrings 12, auf den die größte Belastung wirkt, auf die Mitte der Ringnut 32 fällt (vergleiche 2).
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Wie oben beschrieben wird in dem Wälzlager 7 der vorliegenden Ausführungsform der Außenring 12, der als ein Festring dient, in das Gehäuse 2 (das Gegenelement) eingepasst, und die Ringnut 32, die das Kriechen verhindert, ist in der Passfläche 22 zu dem Gehäuse 2 ausgebildet, so dass die Mittellinie L2 der Ringnut 32 (die Mitte der Nut) in der Axialrichtung von der Mittellinie L0 des Wälzlagers 7 (die Mitte des Lagers) versetzt ist. Insbesondere steht das in 1 dargestellte Wälzlager 7, wenn es im Betrieb ist, unter einer axialen Vorlast, so dass eine Axiallast von der einen Seite in der Axialrichtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung hin auf den Außenring 12 wirkt. Die Ringnut 32 ist daher so ausgebildet, dass die Mitte der Ringnut 32 (die Mittellinie L2) zu der einen Seite in der Axialrichtung hin von der Mitte des Wälzlagers 7 (die Mittellinie L0) versetzt ist. Dementsprechend kann die Mitte der Ringnut 32 in dem Bereich angeordnet sein, der auf der Seite des Gehäuses 2 (Außenumfangsseite) des Außenrings 12 gelegen ist und der am stärksten elastisch verformt wird (der Bereich, an dem die Belastung die größte ist), wenn das Wälzlager 7 einer Last ausgesetzt ist, die sowohl eine Axialkomponente als auch eine große Radialkomponente enthält. Daher kann das Kriechen effizient verhindert werden.
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In einem herkömmlichen Beispiel (vergleiche 5) entspricht die Mitte (Mittellinie L2) einer Ringnut 132 der Mitte (Mittellinie L0) eines Lagers in der Axialrichtung. In diesem Fall kann, wenn das Lager einer Last, die sowohl eine Axialkomponente als auch eine große Radialkomponente enthält, ausgesetzt ist, eine Flächenpressung (Spitzenflächenpressung), die zwischen einer Kante 132a auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132 und einem Gehäuse 102 erzeugt wird, signifikant größer sein als eine Flächenpressung (Spitzenflächenpressung), die zwischen einer Kante 132b auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132 und dem Gehäuse 102 erzeugt wird. Dies kann lokalen Verschleiß des Gehäuses 102 verursachen. Das heißt, dass, wie in 5 gezeigt, ein Außenring 112 unter einer kombinierten Radial- und Axiallast (wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform) steht, und ein Punkt P1 ein Kontaktpunkt einer Kugel 113 mit einer Außenring-Laufbahnnut 112a ist. Der Punkt P1 ist an einer Position gelegen, die zu der einen Seite in der Axialrichtung hin von der Mittellinie L0 des Außenrings 112 versetzt ist. In dem herkömmlichen Beispiel entspricht die Mittellinie L2 der Ringnut 132 der Mittellinie L0 des Außenrings 112. In diesem Fall wird eine versetzte Spitzenflächenpressung zwischen einer Passfläche 122 des Außenrings 112 und einer Gehäuse-Innenumfangsfläche 103 erzeugt. Dies wird weiter mit Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist eine Darstellung, die die Verteilung der Flächenpressung zeigt, die auf die Gehäuse-Innenumfangsfläche 103 wirkt. Der Kontaktpunkt der Kugel 113 mit der Außenring-Laufbahnnut 112a (der Punkt P1, d. h., der Punkt, an dem der Außenring 112 einer kombinierten Radial- und Axiallast ausgesetzt ist) ist näher zu der Kante 132a auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132 angeordnet als zu der Kante 132b auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132. Dementsprechend ist eine Spitzenflächenpressung S2, die in einem Kontaktbereich der Kante 132a auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132 mit der Gehäuse-Innenumfangsfläche 103 erzeugt wird, höher als eine Spitzenflächenpressung S1, die in einem Kontaktbereich der Kante 132b auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 132 mit der Gehäuse-Innenumfangsfläche 103 erzeugt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform (vergleiche 3) ist die Ringnut 32 so ausgebildet, dass sie zu der einen Seite in der Axialrichtung hin versetzt ist. Der Abstand von dem Kontaktpunkt (P1) der Kugel 13 mit der Außenring-Laufbahnnut 12a zu einer Kante 32a auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32 ist (im Wesentlichen) der gleiche wie der von dem Kontaktpunkt (P1) der Kugel 13 mit der Außenring-Laufbahnnut 12a zu einer Kante 32b auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32. Eine Spitzenflächenpressung S3, die in einem Kontaktbereich der Kante 32a auf der einen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32 mit der Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 erzeugt wird, ist genauso groß wie eine Spitzenflächenpressung S4, die in einem Kontaktbereich der Kante 32b auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32 mit der Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 erzeugt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Spitzenflächenpressung, die wahrscheinlich höher auf der einen Seite in der Axialrichtung (wie in 6 gezeigt) ist, zu der anderen Seite in der Axialrichtung hin verteilt und der Maximalwert der Flächenpressung ist niedriger als der in dem herkömmlichen Beispiel, das in 6 gezeigt ist. Dies kann eine Beschädigung wie zum Beispiel Kratzer, die durch den Kontakt des Außenrings 12 (die Kanten 32a, 32b der Ringnut 32) mit der Gehäuse-Innenumfangsfläche 3 verursacht werden, vermeiden.
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Wie oben beschrieben besitzt der Außenring 12, der als ein Festring dient, in der in 1 gezeigten Ausführungsform die beiden zylindrischen Außenumfangsflächen 36a, 37a auf beiden Seite in der Axialrichtung der Ringnut 32. Diese Außenumfangsflächen 36a, 37a sind linear (gerade) in der Axialrichtung und haben voneinander unterschiedliche Axialabmessungen. Genauer gesagt ist die Außenumfangsfläche 36a auf der einen Seite in der Axialrichtung eine zylindrische Fläche und hat eine Axialabmessung Y1. Die Außenumfangsfläche 37a auf der anderen Seite in der Axialrichtung ist eine zylindrische Fläche und hat eine Axialabmessung Y2. Die Axialabmessung Y1 ist kleiner als die Axialabmessung Y2 (Y1 < Y2). Mit diesem Aufbau fungieren die beiden zylindrischen Außenumfangsflächen 36a, 37a als Flächen, die das Gehäuse 2 kontaktieren können. Dementsprechend ist es gewährleistet, auch wenn die Ringnut 32 in dem Außenring 12 ausgebildet ist, dass der Außenring 12 die große Passfläche 22 zu dem Gehäuse 2 aufweist. Zum Beispiel kann der Reibverschleiß in dem Fall verhindert werden, in dem eine Radiallast, die auf das Wälzlager 7 wirkt, reduziert wird.
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In der Ausführungsform (vergleiche 1) ist der Innenring 11 ein Drehring, der zusammen mit dem Gegenelement (Rotationswelle 4), auf das der Innenring 11 aufgesteckt ist, dreht, und der Außenring 12 ist ein Festring, der (kriecht, aber) relativ zu dem Gegenelement (Gehäuse 2), in das der Außenring 12 eingepasst ist, unbeweglich/stehend/fest gehalten wird. In der vorliegenden Erfindung ist es dennoch nur notwendig, dass der Innenring 11 oder der Außenring 12 ein Drehring ist und der andere ein Festring ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, kann der Innenring 11, der auf die Welle 54 aufgesteckt wird, ein Festring sein, und der Außenring 12 kann ein Drehring sein, der mit einem Gehäuse 55 rotiert. In diesem Fall wird der Innenring 11 mit Spiel auf die Welle 54 aufgesteckt, und der Innenring 11 kriecht auf der Welle 54. Der Innenring 11 weist daher eine Ringnut 50 auf, die in einer Passfläche (Innenumfangsfläche) 21 zu der Welle 54, die als ein Gegenelement (wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform) dient, ausgebildet ist. Die Ringnut 50 ist so ausgebildet, dass die Mitte (Mittellinie L2) der Ringnut 50 in der Axialrichtung zu der Mitte (Mittellinie L0) des Wälzlagers 7 versetzt ist.
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Die obigen Ausführungsformen sind hinsichtlich eines Falles beschrieben, bei dem eine Axiallast konstant auf das Wälzlager 7 wirkt, nämlich hinsichtlich eines Wälzlagers 7, das unter einer axialen Vorlast steht. Dennoch ist dieser Aufbau, bei dem die Ringnut 32 (50) in der Passfläche 22 (21) ausgebildet ist, auch auf andere Wälzlager anwendbar. Zum Beispiel in dem Fall, in dem die Rotationswelle 4 in der einen Richtung rotiert, kann das Wälzlager 7 einer Axiallast von der einen Seite in der Axialrichtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung während der Rotation der Rotationswelle 4 ausgesetzt sein. Es ist auch effektiv, den Aufbau anzuwenden, bei dem die Ringnut 32 in der Passfläche 22 zu so einem Wälzlager 7 ausgebildet ist.
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Die oben offenbarten Ausführungsformen dienen als Beispiel in allen Hinsichten und sollten nicht als eine Begrenzung auf den Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden. Das Wälzlager 7 der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und kann auch in anderen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Geist und dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Ringnut 32 eine Form (Querschnittsform) haben, die anders ist als in den Figuren dargestellt. Die Ringnut 32 ist nicht auf die rechteckige Form beschränkt und kann eine konkave Bogenform etc. haben. Das Wälzlager ist nicht auf ein Rillenkugellager beschränkt und kann ein Schrägkugellager sein. Die Wälzkörper sind nicht auf Kugeln beschränkt und können auch Zylinderrollen oder Kegelrollen sein. Das Wälzlager der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene Rotationsvorrichtungen anwendbar und ist besonders bevorzugt in Rotationsvorrichtungen, die das Kriechen-Problem haben, eingesetzt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Mitte der Ringnut in dem Bereich gelegen sein, der auf der Seite des Gegenelements des Festrings gelegen ist und der am stärksten elastisch verformt wird (der Bereich, an dem die Belastung die größte ist), wenn das Wälzlager einer Last ausgesetzt ist, die sowohl eine Axialkomponente als auch eine Radialkomponente enthält. Daher kann das Kriechen effektiv verhindert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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