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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Viele Wälzlager werden in verschiedenen industriellen Einrichtungen verwendet. Ein Wälzlager beinhaltet einen Innenring, einen Außenring, eine Vielzahl Wälzkörper und einen Käfig. Die Wälzkörper sind zwischen dem Innenring und dem Außenring eingeschoben. Der Käfig hält die Wälzkörper. Zum Beispiel ist in einem Wälzlager 90, welches eine rotierende Welle 99 in einem Gehäuse 97, wie in 5 dargestellt, lagert, ein Innenring 91 von außen auf die rotierende Welle 99 mit Passung montiert und ein Außenring 92 ist an einer inneren Umfangsoberfläche 98 des Gehäuses 97 montiert.
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In dem Wälzlager 90 sind der Außenring 92 und das Gehäuse 97 mitunter miteinander durch „Spielpassung“ zusammengebaut, während der Innenring 91 und die rotierende Welle 99 miteinander durch „Presspassung“ zusammengebaut sind. In diesem Fall wird zwischen dem Außenring 92 und dem Gehäuse 97 mitunter Kriechen (Gleiten in der Umfangsrichtung des Außenrings 92 bzgl. des Gehäuses 97) erzeugt, wenn die rotierende Welle 99 rotiert.
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Um die Erzeugung des vorstehend beschriebenen Kriechens zu unterdrücken, ist es effektiv, die Dicke des Außenrings 92 zu erhöhen und die Anzahl Kugeln 95, die als Wälzkörper dienen, zu erhöhen. In solchen Fällen kann jedoch das Gewicht des Wälzlagers 90 nachteilig erhöht sein. Somit wird ein Wälzlager vorgeschlagen, in dem eine ringförmige Rille 93 in einer äußeren Umfangsoberfläche 94 des Außenrings 92, wie in
5 dargestellt, ausgebildet ist (siehe
japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnr. 2006-322579 (
JP 2006-322579 A )). Mit dem Wälzlager 90 wird die elastische Verformung des Außenrings 92 nicht einfach auf das Gehäuse 97 übertragen, selbst wenn eine große Last in der Radialrichtung aufgebracht ist, was es ermöglicht, Kriechen zu unterdrücken. Kriechen, bei dem der Außenring 92 langsam in derselben Richtung wie die Lagerdrehrichtung gleitet, neigt dazu in dem Fall verursacht zu werden, in dem eine solche Last aufgebracht wird.
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Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, Kriechen, welches in dem Fall erzeugt wird, in dem eine große Last in der Radialrichtung aufgebracht wird, zu unterdrücken, indem die ringförmige Rille 93 in der äußeren Umfangsoberfläche 94 des Außenrings 92 ausgebildet ist. Um das Kriechen effektiv zu unterdrücken, ist jedoch nicht klar, welche Form der ringförmigen Rille 93 wünschenswert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Effekt einer ringförmigen Rille, die in einem stationären Ring ausgebildet ist, um Kriechen zu unterdrücken, weiter zu verbessern.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Wälzlager bereit, mit: einem Innenring; einem Außenring; einer Vielzahl Kugeln, die zwischen dem Innenring und dem Außenring eingeschoben sind; und einem Käfig, der die Vielzahl Kugeln hält, in dem: der Innenring oder der Außenring ein rotierender Ring ist und der andere ein stationärer Ring ist; eine ringförmige Rille zur Kriechunterdrückung in einer Passfläche des stationären Rings ausgebildet ist, um zu einem Gegenstück der Flächenpaarung zu passen, an dem der stationäre Ring montiert ist, und eine Spurrille, mit der die Kugeln in Wälzkontakt sind, in einer Umfangsoberfläche des stationären Rings auf einer der Passfläche gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist; und einer gesamten Kontaktellipse, welche erzeugt wird, wenn jede der Kugeln und die Spurrille einander berühren, innerhalb eines axialen Bereichs des stationären Rings positioniert ist, in dem die ringförmige Rille ausgebildet ist.
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Figurenliste
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Die vorhergehenden und nachfolgenden Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Nummern dazu verwendet werden, gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Schnittansicht zeigt, welche ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine Schnittansicht einer Kugel, eines Außenrings und eines Gehäuses zeigt;
- 3 eine perspektivische Ansicht der Kugel und des Außenrings zeigt;
- 4 eine Schnittansicht zeigt, welche ein Wälzlager gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt;
- 5 eine Schnittansicht zeigt, welche ein Wälzlager gemäß dem Stand der Technik darstellt; und
- 6 ein Wälzlager gemäß dem Stand der Technik darstellt, in dem keine ringförmige Rille ausgebildet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Schnittansicht, welche ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein in 1 dargestelltes Wälzlager 7 ist in einer rotierenden Einrichtung vorgesehen, welche ein Gehäuse 2 und eine rotierende Welle 4 aufweist und die rotierende Welle 4 derart lagert, dass sie bezüglich des Gehäuses 2 rotierbar ist. Die rotierende Welle 4 hat einen Wellenabschnitt kleinen Durchmessers 4a und einen Wellenabschnitt großen Durchmessers 4b. Das Wälzlager 7 ist von außen auf den Wellenabschnitt kleinen Durchmessers mit Passung montiert. Der Wellenabschnitt großen Durchmessers 4b hat einen Außendurchmesser, der größer ist als der des Wellenabschnitts kleinen Durchmessers 4a. Ein Innenring 11 des Wälzlagers 7 berührt den Wellenabschnitt großen Durchmessers 4b in Axialrichtung. Ein ringförmiger Abschnitt 5 ist auf einer in Axialrichtung ersten Seite einer Innenumfangsoberfläche 3 (nachfolgend auch als eine „Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3“ bezeichnet) des Gehäuses 2 vorgesehen. Ein Außenring 12 des Wälzlagers 7 berührt den ringförmigen Abschnitt 5 in Axialrichtung.
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Das Wälzlager 7 beinhaltet den Innenring 11, den Außenring 12, eine Vielzahl Kugeln (Wälzkörper) 13 und einen ringförmigen Kä14. Der Innenring 11 ist von außen auf die rotierende Welle 4 mit Passung montiert. Der Außenring 12 ist an der Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 montiert. Die Vielzahl Kugeln 13 sind zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 eingeschoben. Der Kä14 hält die Kugeln 13. Das Wälzlager 7, wie in 1 dargestellt, ist ein Rillenkugellager.
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Mit dem Wälzlager 7 die rotierende Welle 4 lagernd, wirkt eine Last in Radialrichtung auf das Wälzlager 7. Der ringförmige Abschnitt 5 des Gehäuses 2 kann den Außenring 12 von der in Axialrichtung ersten Seite in Richtung zu einer in Axialrichtung zweiten Seite hin schieben und der Wellenabschnitt großen Durchmessers 4b der rotierenden Welle 4 kann den Innenring 11 von der in Axialrichtung zweiten Seite in Richtung zu der in Axialrichtung ersten Seite hin schieben. Der ringförmige Abschnitt 5, das Wälzlager 7 und die rotierende Welle 4 sind auf diese Weise vorgesehen. Das heißt, eine Last in Axialrichtung ist auch auf das Wälzlager 7 aufgebracht. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass eine kombinierte Last aus der Last in Radialrichtung und der Last in Axialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt.
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In der Ausführungsform sind der Innenring 11 und die rotierende Welle 4 miteinander durch „Übermaßpassung / Presspassung“ zusammengebaut. Der Innenring 11 ist in engem Kontakt mit der rotierenden Welle 4 angepasst und ist zusammen mit der rotierenden Welle 4 rotierbar. Im Gegensatz hierzu ist der Außenring 12 an dem Gehäuse 2 montiert, welches stationär ist. Der Außenring 12 ist an der Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 durch „Laufsitz / Spielpassung“ eingebaut. Daher kann Kriechen (Gleiten in der Umfangsrichtung des Außenrings 12 bzgl. des Gehäuses 2) zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 erzeugt werden, wenn die rotierende Welle 4 zusammen mit dem Innenring 11 rotiert. Das Kriechen wird später wieder beschrieben.
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Eine Innenring-Spurrille (Spuroberfläche) 11a, welche es den Kugeln 13 ermöglicht, zu rollen bzw. zu wälzen, ist in der Außenumfangsoberfläche des Innenrings 11 ausgebildet. Eine Außenring-Spurrille (Spuroberfläche) 12a, die es den Kugeln 13 ermöglicht zu rollen bzw. zu wälzen, ist in der Innenumfangsoberfläche des Außenrings 12 ausgebildet. Die Vielzahl Kugeln 13 sind in einem ringförmigen Raum 15 zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen. Wenn das Wälzlager 7 rotiert wird (der Innenring 11 wird rotiert), werden die Kugeln 13 in der Innenring-Spurrille 11a und der Außenring-Spurrille 12a gerollt, während sie durch den Kä14 gehalten werden.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Querschnittsform von der Innenring-Spurrille 11a und der Außenring-Spurrille 12a eine bogenförmige Form, die einen Krümmungsradius aufweist, welcher etwas größer ist als der Radius der Kugeln 13. Daher, wenn eine Last (kombinierte Last) auf das Wälzlager 7 wirkt, wird zwischen jeder der Kugeln 13 und der Innenring-Spurrille 11a und jeder der Kugeln 13 und der Außenring-Spurrille 12a eine elliptische Kontaktoberfläche erzeugt. Nachfolgend wird die elliptische Kontaktoberfläche als eine „Kontaktellipse“ bezeichnet.
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Der Kä14 kann die Vielzahl Kugeln 13 in vorbestimmten Abständen (gleichen Abständen) entlang der Umfangsrichtung halten. Zu diesem Zweck sind eine Vielzahl Taschen zum Aufnehmen der Kugeln 13 entlang der Umfangsrichtung in dem Kä14 ausgebildet. Der Kä14 gemäß der Ausführungsform hat einen kreisförmigen Abschnitt 14a und eine Vielzahl Säulenabschnitte 14b. Der kreisförmige Abschnitt 14a ist auf der in Axialrichtung ersten Seite der Kugeln 13 vorgesehen. Die Säulenabschnitte 14b erstrecken sich von dem kreisförmigen Abschnitt 14a aus in Richtung der in Axialrichtung zweiten Seite hin. Räume auf der in Axialrichtung zweiten Seite des kreisförmigen Abschnitts 14a und zwischen einem Paar Säulenabschnitten 14b und 14b, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, bilden die Taschen aus. Der Kä14 kann eine andere Form aufweisen. Zum Beispiel kann der Kä14 auch einen kreisförmigen Abschnitt auf der in Axialrichtung zweiten Seite aufweisen.
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In dem Wälzlager 7 gemäß der Ausführungsform ist der Außenring 12, welcher ein stationärer Ring ist, an dem Gehäuse 2 montiert (Gegenstück). Die Außenumfangsoberfläche des Außenrings 12 bildet eine Passfläche 22, welche an das Gehäuse 2 (Innenumfangsoberfläche 3) angepasst ist. Eine ringförmige Rille 32 ist in der Passfläche 22 ausgebildet. Die ringförmige Rille 32 ist eine ringförmige, vertiefte Rille, welche in der Umfangsrichtung kontinuierlich / durchgängig ist. Die Querschnittsform der ringförmigen Rille 32 variiert nicht, sondern ist entlang der Umfangsrichtung dieselbe. In der Ausführungsform ist die ringförmige Rille 32 in Axialrichtung in der Mitte in einem Bereich der Passfläche 22 vorgesehen. In 1 etc. ist die ringförmige Rille 32 tief seiend dargestellt, um die Darstellung ihrer Form zu vereinfachen. Jedoch ist die tatsächliche Tiefe der ringförmigen Rille 32 bedeutend klein verglichen zu der Dicke des Außenrings 12 und die Tiefe der ringförmigen Rille 32 kann, z.B., weniger als 1 mm betragen. Die ringförmige Rille 32 ist nicht mit dem Gehäuse 2 (Innenumfangsoberfläche 3) in Kontakt.
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Der Außenring 12 hat in Axialrichtung auf beiden Seiten der ringförmigen Rille 32 zylindrische Abschnitte 36 und 37. Die Außenumfangsoberflächen der zylindrischen Abschnitte 36 und 37 sind zylindrische Oberflächen, welche zu einer Lagermittellinie C0 des Wälzlagers 7 zentriert sind. Nachfolgend werden die AUßenumfangsoberflächen der zylindrischen Abschnitte 36 und 37 als zylindrische Oberflächen 36a bzw. 37a bezeichnet. Wie in 1 dargestellt, weisen die zylindrischen Oberflächen 36a und 37a eine gerade Form auf, die in einer Schnittoberfläche, welche die Lagermittellinie C0 beinhaltet, zur Lagermittellinie C0 parallel ist. Die zylindrischen Oberflächen 36a und 37a können das Gehäuse 2 (Inneumfangsoberfläche 3) berühren.
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Wie vorstehend beschrieben, wirkt eine Last in Axialrichtung auf das Wälzlager 7. Deshalb berührt in der in 1 dargestellten Ausführungsform jede der Kugeln 13 den Außenring 12 an einem Punkt P1 auf der in Axialrichtung ersten Seite bzgl. dem tiefsten Punkt Q1 auf der Außenring-Spurrille 12a. Zusätzlich berührt jede der Kugeln 13 den Innenring 11 an einem Punkt P2 auf der in Axialrichtung zweiten Seite bzgl. dem tiefsten Punkt Q2 auf der Innenring-Spurrille 11a. In der in 1 dargestellten Schnittfläche ist eine Linie L1, welche den Punkt P1 und den Punkt P2, an denen jede der Kugeln 13 den Außenring 12 bzw. den Innenring 11 berührt, verbindet, bzgl. einer Mittellinie L0 geneigt, die durch den Mittelpunkt der Kugel 13 verläuft und die sich in Radialrichtung erstreckt. Wie vorstehend beschrieben, wirkt eine kombinierte Last aus einer Last in Radialrichtung und einer Last in Axialrichtung auf das Wälzlager 7. Das heißt, die Richtung, in der jede der Kugeln 13 den Außenring 12 und den Innenring 11 aufgrund der kombinierten Last berührt, entspricht der Richtung der Linie L1, welche bzgl. der Mittellinie L0 geneigt ist. Das Wälzlager 7 weist einen Kontaktwinkel auf.
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Kriechen, welches zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 12 erzeugt wird, wird beschrieben. Die nachfolgenden drei Kriecharten sind als in dem Wälzlager 7 wahrscheinlich erzeugt zu werden, denkbar. Der Begriff „Lagerdrehrichtung“, wie nachfolgend verwendet, gibt die Rotationsrichtung des Innenrings 11 an, welches ein rotierender Ring ist.
- • Erstes Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 langsam in derselben Richtung wie die Lagerdrehrichtung gleitet
- • Zweites Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 schnell in derselben Richtung wie die Lagerdrehrichtung gleitet
- • Drittes Kriechen: Kriechen, bei dem der Außenring 12 in der Richtung entgegengesetzt zu der Lagerdrehrichtung gleitet
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Das erste Kriechen neigt dazu, in dem Fall erzeugt zu werden, in dem eine große Last mit einer Komponente in Radialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt und erwogen wird, durch die nachfolgenden Mechanismen erzeugt zu werden. Das heißt, in dem Fall, in dem eine große Last mit einer Komponente in Radialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt, empfangen die Kugeln 13 eine hohe Last und durchlaufen die Außenring-Spurrille 12a. In diesem Fall wird die Außenumfangsseite des Außenrings, welche direkt unter den Kugeln 13 ist, teilweise elastisch verformt. In dem Fall des in 1 dargestellten Wälzlagers 7 wirkt neben der großen Last in Radialrichtung auch eine Last in Axialrichtung. Mit einer kombinierten Last, welche in der Richtung der Linie L1 wirkt, wird der Außenring 12 derart elastisch verformt, dass die Menge der Verzerrung / Verwindung an einem Abschnitt des Außenrings 12 auf der radial äußeren Seite des Punkts P1 groß ist. Die Kugeln 13 werden entlang der Außenring-Spurrille 12a bewegt. Deshalb wird der Außenring 12 pulsatil verformt (pulsatil verschoben). Folglich würde der Außenring 12 elastisch verformt werden (pulsatil verschoben) (in dem Fall, in dem keine ringförmige Rille 32 ausgebildet ist), welches ein relatives Gleiten in dem Kontaktbereich zwischen dem Gehäuse 2 und dem Außenring 12 verursachen würde. Solch relatives Gleiten wird in Betracht gezogen, das erste Kriechen zu erzeugen.
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Das zweite Kriechen neigt dazu, erzeugt zu werden, wenn sich der Außenring 12 in derselben Richtung bewegt (gleitet), wie wenn das erste Kriechen erzeugt wird, jedoch keine Last auf das Wälzlager 7 wirkt. Das heißt, unter keiner Last, wird der Außenring 12 in Begleitung mit der Rotation des Innenrings 11 rotiert, was in Betracht gezogen wird, das zweite Kriechen zu erzeugen.
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Bei dem dritten Kriechen ist die Bewegungsrichtung (Gleitrichtung) des Außenrings 12 entgegengesetzt zu der während des ersten Kriechens und des zweiten Kriechens. Das dritte Kriechen wird in Betracht gezogen, erzeugt zu werden, wenn der Außenring 12, zum Beispiel, entlang der Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 taumelt, wenn die Last in Radialrichtung veriiert.
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In dem Wälzlager 7 gemäß der Ausführungsform ist die ringförmige Rille 32, um das erste Kriechen zu unterdrücken, in der Passfläche 22 des Außenrings 12 und auf der radial äußeren Seite der Außenring-Spurrille 12a ausgebildet. Die ringförmige Rille 32 ist in der Passfläche 22 des Außenrings 12 ausgebildet, um auf diese Weise an das Gehäuse 2 angepasst zu sein. Folglich kann das Erzeugen des relativen Gleitens aufgrund der in Bezug zu dem Mechanismus zur Erzeugung des ersten Kriechens beschriebenen elastischen Verformung unterdrückt werden, was es ermöglicht, das erste Kriechen zu unterdrücken. Das heißt, in dem Fall, in dem eine große Last (kombinierte Last) mit einer Komponente in Radialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt, wird ein Bereich des Außenrings 12 auf der radial äußeren Seite des Punkts P1 der Außenring-Spurrille 12a radial nach außen elastisch verformt (im Durchmesser aufgeweitet). Da die ringförmige Rille 32 in dem Bereich ausgebildet ist, kann elastische Verformung (Aufweiten im Durchmesser) jedoch hauptsächlich in dem Bereich der ringförmigen Rille 32 verursacht werden. Deshalb kann der Bereich, in dem der elastisch verformte Abschnitt und die Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 einander direkt berühren, reduziert werden. Folglich wird die elastische Verformung nicht (kaum) auf das Gehäuse 2 übertragen, was die Erzeugung des ersten Kriechens zwischen dem Außenring 12 und dem Gehäuse 2 unterdrückt. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die ringförmige Rille 32 als eine Rille (Abstandsrille) zum Unterdrücken des ersten Kriechens dient.
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2 zeigt eine Schnittansicht der Kugel 13, des Außenrings 12 und des Gehäuses 2. Die ringförmige Rille 32 hat einen zylindrischen Bodenabschnitt 33 und geneigte Oberflächenabschnitte 34 und 35, die in Axialrichtung auf beiden Seiten des Bodenabschnitts 33 positioniert sind. Der Bodenabschnitt 33 hat eine zylindrische Oberfläche, welche zur Lagermittellinie C0 (siehe 1) zentriert ist. Die geneigten Oberflächenabschnitte 34 und 35 haben jeweils eine konische Oberfläche. Der Bodenabschnitt 33 hat die größte Rillentiefe h der ringförmigen Rille 32, wobei die Rillentiefe h entlang der Axialrichtung über den Bodenabschnitt 33 konstant ist. Der geneigte Oberflächenabschnitt 34 (35) ist derart ausgelegt, dass die Rillentiefe in Richtung eines Rillenendes E1 (E2) hin kleiner wird. Der Schnittpunkt zwischen dem geneigten Oberflächenabschnitt 34 auf der in Axialrichtung ersten Seite und einer zylindrischen Oberfläche 36a ist das Rillenende E1 der ringförmigen Rille 32 auf der in Axialrichtung ersten Seite. Der Schnittpunkt zwischen dem geneigten Oberflächenabschnitt 35 auf der in Axialrichtung zweiten Seite und einer zylindrischen Oberfläche 37a ist das Rillenende E2 der ringförmigen Rille 32 auf der in Axialrichtung zweiten Seite. Das heißt, die ringförmige Rille 32 liegt in dem Bereich von dem Rillenende E1 bis zu dem Rillenende E2. Der axiale Bereich des Außenrings 12, in dem die ringförmige Rille 32 ausgebildet ist, ist durch einen Pfeil W in 2 angegeben. Der axiale Bereich W ist ein Bereich des Außenrings 12 zwischen einer ersten virtuellen Ebene K1, die orthogonal zur Lagermittellinie C0 (siehe 1) ist und durch das Rillenende (Schnittpunkt) E1 verläuft und einer zweiten virtuellen Ebene K2, die orthogonal zur Lagermittellinie C0 (siehe 1) ist und durch das Rillenende (Schnittpunkt) E2 verläuft.
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In der Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, wirkt eine kombinierte Last, die aus einer Last in Axialrichtung und einer Last in Radialrichtung zusammengesetzt ist, auf das Wälzlager 7, und jede der Kugeln 13 und die Außenring-Spurrille 12a berühren einander an dem Punkt P1 über eine elliptische Kontaktoberfläche. In 2 ist die Ellipse (Kontaktellipse S) des Kontakts durch eine gestrichelte Linie angegeben. In der Realität ist die Kontaktellipse S entlang der vertieften, gekrümmten Oberfläche der Außenring-Spurrille 12a ausgebildet. In 2 jedoch ist die Kontaktellipse S in der Schnittoberfläche des Außenrings 12 (simulativ) zur Darstellung angegeben. Das heißt, in 2, sind der Punkt P1 und ein Mittelpunkt s0 der Kontaktellipse S als nicht miteinander übereinstimmend / zusammentreffend dargestellt. In Realität jedoch, wie in 3 dargestellt, stimmen der Punkt P1 und der Mittelpunkt s0 miteinander überein und die Kontaktellipse S ist zwischen der Kugel 13 und der Außenring-Spurrille 12a vorgesehen. Die Nebenachse / kleine Achse der Kontaktellipse S auf der vertieften, gekrümmten Oberfläche der Außenring-Spurrille 12a erstreckt sich parallel zur Umfangsrichtung. Die Hauptachse / große Achse der Kontaktellipse S erstreckt sich in einer Richtung, die orthogonal zur Umfangsrichtung ist.
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Die Form (ein Hauptradius a und ein Nebenradius b) der Kontaktellipse S wird durch eine Formel gemäß der Hertzschen Theorie erhalten. Die Form der Kontaktellipse S wird auf der Basis der Formen und Eigenschaften der Außenring-Spurrille 12a und den Kugeln 13 erhalten. Eine Last (Kontaktlast) in der Richtung entlang der Linie L1 (siehe 2), welche zwischen der Außenring-Spurrille 12a und den Kugeln 13 wirkt, ist die statische Tragzahl des Wälzlagers 7.
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Wie in 2 dargestellt, ist die gesamte Kontaktellipse S innerhalb des axialen Bereichs W des Außenrings 12 positioniert. Das heißt, ein Endabschnitt s1 der Kontaktellipse S auf der in Axialrichtung ersten Seite ist bzgl. dem Rillenende E1 (virtuelle Ebene K1) auf der in Axialrichtung zweiten Seite positioniert. Ein Endabschnitt s2 der Kontaktellipse S auf der in Axialrichtung zweiten Seite ist bzgl. dem Rillenende E2 (virtuelle Ebene K2)auf der in Axialrichtung ersten Seite positioniert.
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Ein Fall, bei dem keine ringförmige Rille in einer Passfläche 122 eines Außenrings 112 ausgebildet ist, wird mit Bezug zu 6 beschrieben. Ein in 6 dargestelltes Wälzlager 107 unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 dargestellten Wälzlager 7 darin, dass die ringförmige Rille 32 in dem Wälzlager 107 nicht ausgebildet ist, ist aber sonst dasselbe wie das Wälzlager 7. Auch in dem in 6 dargestellten Stand der Technik ist eine elliptische Kontaktoberfläche (Kontaktellipse S) zwischen jeder der Kugeln 113 und einer Außenring-Spurrille 112a ausgebildet, wenn eine kombinierte Last wirkt. Die kombinierte Last verformt den Außenring 112 teilweise elastisch in der Ausdehnungsrichtung dessen Durchmessers. Die Menge der Verwindung ist auf der äußeren Seite der Kontaktellipse S in Radialrichtung groß, wie in dem Graph in dem unteren Teil von 6 angegeben. Insbesondere ist die Menge der Verwindung des Außenrings 112 in Radialrichtung auf der Außenseite des Mittelpunkts s0 der Kontaktellipse S am größten. Das erste Kriechen wird erzeugt, wenn solch elastische Verformung auf das Gehäuse 102 übertragen wird und die Kugeln 113 mit der Außenring-Spurrille 112a in Wälzkontakt sind.
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Somit ist in der Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, die gesamte Kontaktellipse S, welche durch Kontakt zwischen jeder der Kugeln 13 und der Außenring-Spurrille 12a ausgebildet ist, in dem axialen Bereich W positioniert. Wie vorstehend beschrieben, wenn eine große Last mit einer Komponente in Radialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt, wird eine große elastische Verformung erzeugt und die Menge der Verwindung wird von der Kontaktellipse S in Richtung zu der radial äußeren Seite hin an einer Position der Passfläche 22 des Außenrings 12 am größten. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist die ringförmige Rille 32 zur Kriechunterdrückung an einer Position ausgebildet, an der die Menge der Verwindung am größten wird. Deshalb wird die elastische Verformung des Außenrings 12, welche in der ringförmigen Rille 32 verursacht wird, nicht einfach auf das Gehäuse 2 übertragen. Deshalb ist es möglich, den Effekt zur Unterdrückung des ersten Kriechens des Außenrings 12 weiter zu verbessern.
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In der Ausführungsform schneidet eine virtuelle Linie K3, welche sich von dem Mittelpunkt s0 der Kontaktellipse S radial nach außen erstreckt, den Bodenabschnitt 33 der ringförmigen Rille 32, an dem die ringförmige Rille 32 am tiefsten ist. In der Passfläche 22 des Außenrings 12 ist die Verwindung aufgrund der elastischen Verformung an einer Stelle direkt unter dem Mittelpunkt s0 der Kontaktellipse S am größten. Durch Positionieren des Bodenabschnitts 33 der ringförmigen Rille 32, an dem die ringförmige Rille 32 am tiefsten ist, an solch einer Position, wird die elastische Verformung des Außenrings 12 nicht einfach auf das Gehäuse 2 übertragen.
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Wie in 2 dargestellt, in dem Fall, in dem neben einer Last in Radialrichtung eine Last in Axialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt, ist die Kontaktellipse S in Axialrichtung auf der äußeren Seite (in Axialrichtung erste Seite) bzgl. des Mittelpunkts (Punkt Q1) der Außenring-Spurrille 12a in Axialrichtung positioniert. Somit, wie vorstehend beschrieben, hat die ringförmige Rille 32 gemäß der Ausführungsform den Bodenabschnitt 33, welcher zylindrisch ist und welcher die größte Rillentiefe h der ringförmigen Rille 32 aufweist, wobei die Rillentiefe h entlang der Axialrichtung über den Bodenabschnitt 33 konstant ist. Das heißt, die ringförmige Rille 32 hat den Bodenabschnitt 33, welcher in Axialrichtung weit ist und welcher tief ist. Mit dieser Konfiguration ist die Kontaktellipse S als abweichend in Richtung zu der in Axialrichtung ersten Seite hin positioniert. Die virtuelle Linie K3, welche sich in Radialrichtung von dem Mittelpunkt s0 der Kontaktellipse S erstreckt, schneidet den Bodenabschnitt 33 der ringförmigen Rille 32, an dem die ringförmige Rille 32 am tiefsten ist. Demzufolge wird die elastische Verformung des Außenrings 12, welche in der ringförmigen Rille 32 verursacht wird, nicht einfach auf das Gehäuse 2 übertragen. Folglich ist es möglich, den Effekt zum Unterdrücken des Kriechens des Außenrings 12 weiter zu verbessern.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die Lagerspezifikationen derart festgelegt, dass der Endabschnitt s1 der Kontaktellipse S auf der in Axialrichtung ersten Seite in Axialrichtung auf der Mittelpunktseite positioniert ist bzgl. einem Schnittpunkt R zwischen einer Schulterabschnitt-Innenumfangsoberfläche 19 des Außenrings 12 auf der in Axialrichtung ersten Seite und der Außenring-Spurrille 12a im Schnitt. Mehr noch als das jedoch, können die Lagerspezifikationen derart festgelegt sein, dass der Endabschnitt s1 der Kontaktellipse S mit dem Schnittpunkt R zusammenfällt. Folglich können die Kugeln 13 daran gehindert werden, die Schulter des Außenrings 12 zu überklettern. Die gesamte Kontaktellipse S ist ausgelegt, um innerhalb des axialen Bereichs W auch in dem Fall positioniert zu sein, in dem der Endabschnitt s1 der Kontaktellipse S mit dem Schnittpunkt R zusammenfällt. In dem Fall, in dem der Endabschnitt s1 der Kontaktellipse S mit dem Schnittpunkt R zusammenfällt, ist es notwendig, dass die ringförmige Rille 32 (zumindest das Rillenende E1) in Radialrichtung auf der äußeren Seite des Schnittpunkts R ausgebildet sein sollte, um die gesamte Kontaktellipse S innerhalb des axialen Bereichs W zu positionieren. Das heißt, es ist nur notwendig, dass die ringförmige Rille 32, welche eine Rillenweite aufweist, die gleich zu oder größer als die der Außenring-Spurrille 12a in Axialrichtung ist, in der Passfläche 22 ausgebildet sein sollte.
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Wenn eine Last in Radialrichtung auf das Wälzlager 7 wirkt, berühren die zylindrischen Oberflächen 36a und 37a das Gehäuse 2, um einen Oberflächendruck bzw. eine Flächenpressung dazwischen zu erzeugen. In dem Fall, in dem die zylindrischen Oberflächen 36a und 37a, welche parallel zu der Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 sind, schmal sind, ist das Gehäuse 2 einem hohen Kontaktflächendruck ausgesetzt. Deshalb sind die zylindrischen Oberflächen 36a und 37a in Axialrichtung vorzugsweise weit. Wenn ein niedriger Kontaktoberflächendruck auf das Gehäuse 2 wirkt, ist es möglich, Verschleiß des Gehäuses 2 zu unterdrücken, selbst wenn etwas Kriechen erzeugt wird. Insbesondere, in der Ausführungsform, während der Außenring 12 aus Lagerstahl hergestellt ist, ist das Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und in einem Abschnitt mit einem hohen Oberflächendruck leicht abgenutzt. Jedoch ist es möglich, solchen Verschleiß durch Aufweiten der zylindrischen Oberflächen 36a und 37a zu verhindern. Somit ist jede der zylindrischen Oberflächen 36a und 37a in Axialrichtung vorzugsweise weiter als die geneigten Oberflächenabschnitte 34 und 35 der ringförmigen Rille 32. Genauer gesagt, ist die axiale Dimension von jeder der zylindrischen Oberflächen 36a und 37a, zum Beispiel, vorzugsweise 1 mm oder mehr, weiter vorzugsweise 2 mm oder mehr. Wenn die axiale Dimension der zylindrischen Oberflächen 36a und 37a jedoch zu lang ist, ist die ringförmige Rille 32 schmal. Deshalb ist es schwierig, die Kontaktellipse S innerhalb des axialen Bereichs W zu positionieren. Somit ist jede der zylindrischen Oberflächen 36a und 37a vorzugsweise in Axialrichtung schmaler als die Hälfte des Bodenabschnitts 33 der ringförmigen Rille 32.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Passfläche 22 des Außenrings 12 mit der ringförmigen Rille 32 zur Kriechunterdrückung und den zylindrischen Oberflächen 36a und 37a zum Kontakt (Linienkontakt) mit der Gehäuse-Innenumfangsoberfläche 3 versehen. In der Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, jedoch, ist die axiale Dimension des Außenrings 12 nicht größer (als die axiale Dimension des Innenrings 11). Das heißt, die axiale Dimension des Außenrings 12 ist gleich zu oder weniger als die axiale Dimension des Innenrings 11. In der Ausführungsform stimmen die axialen Dimensionen des Außenrings 12 und des Innenrings 11 miteinander überein.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das in den 1 und 2 dargestellte Wälzlager 7 eine Erfindung, die mit dem Fokus auf den Kontakt der Kugeln 13 mit dem Außenring 12 erreicht wurde, in dem Kriechen mitunter erzeugt wird. Die ringförmige Rille 32 zur Kriechunterdrückung ist in der Passfläche 22 ausgebildet, um an das Gehäuse 2 angepasst zu sein, an dem der Außenring 2 montiert ist. Die Außenring-Spurrille 12a, mit der die Kugeln 13 in Wälzkontakt sind, ist in der Innenumfangsoberfläche des Außenrings 12 auf der der Passfläche 22 gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Die gesamte Kontaktellipse S, welche ausgebildet ist, wenn die Kugeln 13 und die Außenring-Spurrille 12a einander berühren, ist innerhalb des axialen Bereichs W des Außenrings 12 positioniert, in dem die ringförmige Rille 32 ausgebildet ist.
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In der Ausführungsform ist der Innenring 11 ein rotierender Ring, der zusammen mit einem Gegenstück (rotierende Welle 4), an dem der Innenring 11 montiert ist, rotiert, und der Außenring 12 ist ein stationärer Ring, der an einem Gegenstück (Gehäuse 2), an dem der Außenring 12 montiert ist, (aber bzgl. dessen kriecht) befestigt ist. In der vorliegenden Erfindung jedoch ist es nur notwendig, dass entweder der Innenring 11 oder der Außenring 12 ein rotierender Ring ist und der andere ein stationärer Ring ist. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform, kann der Innenring 11, welcher an der Welle 4 montiert ist, ein stationärer Ring sein und der Außenring 12 kann ein rotierender Ring sein, der zusammen mit dem Gehäuse 2, wie in 4 dargestellt, rotiert. In diesem Fall sind der Innenring 11 und die Welle 4 zueinander durch Spielpassung angepasst und der Innenring 11 kriecht bzgl. der Welle 4. Deshalb ist eine ringförmige Rille 32 zur Kriechunterdrückung in einer Passfläche (Innenumfangsoberfläche) 21 des Innenrings 11 ausgebildet, um an die Welle 4, welche als ein Gegenstück (wie in der Ausführungsform von 1) dient, angepasst zu sein. Die Innenring-Spurrille 11a, mit der die Kugeln 13 in Wälzkontakt sind, ist in der äußeren Umfangsoberfläche des Innenrings 11 auf der der Passfläche 21 gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Die gesamte Kontaktellipse S, welche ausgebildet ist, wenn die Kugeln 13 und die Innenring-Spurrille 11a einander berühren, ist innerhalb des axialen Bereichs W des Innenrings 11 positioniert, in dem die ringförmige Rille 32 ausgebildet ist. Folglich wird die elastische Verformung des Innenrings 11, welche in der ringförmigen Rille 32 verursacht wird, nicht einfach auf die Welle 4 übertragen, welche als ein Gegenstück dient. Deshalb ist es möglich, den Effekt zur Unterdrückung des Kriechens des Innenrings 11 weiter zu verbessern. Die Form der ringförmigen Rille 32, welche mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben ist, ist auf die in 4 dargestellte, ringförmige Rille 32 anwendbar.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, wie in den 1 und 4 dargestellt, ist das Wälzlager 7 mit der ringförmigen Rille 32 dazu ausgelegt, im Schnitt bilateral symmetrisch zu sein (symmetrisch zwischen der in Axialrichtung ersten Seite und zweiten Seite bzgl. einer Referenzlinie, die orthogonal zu der Lagermittellinie C0 ist), um die Richtungsabhängigkeit des gesamten Wälzlagers 7 zu eliminieren, selbst in dem Fall, in dem eine Last in Axialrichtung (eine Komponente in Axialrichtung) in nur einer Richtung aufgebracht ist. Das Wälzlager 7 kann nicht ausgelegt sein, bilateral symmetrisch zu sein und die ringförmige Rille 32 und/oder die zylindrische Oberfläche (36a, 37a) können auf der Seite weiter sein, auf der die Kontaktellipse S ausgebildet ist.
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Die vorstehend offenbarten Ausführungsformen sind in jeglicher Hinsicht beispielhaft und nicht beschränkend. Das heißt, das Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und kann in anderen Ausführungsformen vorliegen, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel, kann die ringförmige Rille 32 in einer Form (Schnittform) anders als die dargestellte Form ausgebildet sein. Das Wälzlager kann ein Schrägkugellager statt ein Rillenkugellager sein. Das Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene rotierende Einrichtungen anwendbar und insbesondere passend für rotierende Einrichtungen, bei denen Kriechen ein Problem ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, den Effekt zur Kriechunterdrückung eines stationären Rings weiter zu verbessern, da die elastische Verformung des stationären Rings in der ringförmigen Rille verursacht wird und nicht einfach auf ein Gegenstück übertragen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006322579 [0004]
- JP 2006322579 A [0004]
