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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 Stands der Technik
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Fremdmaterie, die im Schmieröl enthalten ist, tritt in dem Fall ein in ein Wälzlager, bei dem beispielsweise das Wälzlager in einem Gehäuse verwendet wird, in dem sich das Schmieröl ansammelt. Wenn die Fremdmaterie zwischen einer Laufbahnfläche eines Innenrings oder eines Außenrings und einer Wälzfläche eines Wälzkörpers eingefangen ist, kann beispielsweise ein Abblättern an der Laufbahnfläche oder der Wälzfläche verursacht werden, sodass sich die Lebensdauer des Lagers verringert. Beispiele für das Wälzlager, das in einer solchen Umgebung verwendet wird, umfassen Lager für Getriebevorrichtungen für Automobile.
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Dann werden im Stand der Technik, wie es in
6 dargestellt ist, Dichtungsvorrichtungen 96 an axialen Endabschnitten eines ringförmigen Raumes S vorgesehen, der zwischen einem Innenring 99 und einem Außenring 95 ausgebildet ist (siehe beispielsweise
JP 2016-166655 A ). Die Dichtungsvorrichtung 96 verhindert den Eintritt von Fremdmaterie aus dem Lageraußenseitenabschnitt in den Lagerinnenabschnitt, in dem die Wälzkörper vorliegen (Kugeln 100).
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Die Dichtungsvorrichtung 96 gemäß dem Stand der Technik hat jeweils einen Dichtkörperabschnitt 94 und eine Dichtlippe 90. Der Dichtkörperabschnitt 94 ist am Außenring 95 angebracht, der als ein stationärer Ring dient. Die Dichtlippe 90 ist aus einem elastischen Körper ausgebildet, der sich von dem Dichtkörperabschnitt 94 zum Innenring 99 hin erstreckt, der als ein Rotationsring dient. Die Dichtlippe 90 kontaktiert eine Dichtfläche 91 des Innenrings 99. Wenn sich der Innenring 99 dreht, gleitet daher die Dichtlippe 90 über die Dichtfläche 91, um einen Rotationswiderstand des Wälzlagers zu verursachen.
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Um den Rotationswiderstand des Wälzlagers zu verringern, kann eine Länge L der Dichtlippe 90 erhöht werden. Wenn die Dichtlippe 90 länger gemacht wird, kann die Spannungskraft zwischen einem Lippendistalende 90a der Dichtlippe 90 und der Dichtfläche 91 verringert werden, um den Rotationswiderstand zu verringern.
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In dem Fall, bei dem es nur einen begrenzten Raum gibt, um die Dichtlippe 90 vorzusehen, ist es allerdings schwierig, die Länge der Dichtlippe 90 zu erhöhen. Somit kann die Dichtlippe 90 durch die Vertiefung einer Dichtnut 98 verlängert werden, die an einem axialen Endabschnitt des Innenrings 99 ausgebildet ist, das heißt, durch die Ausbildung der Dichtfläche 91 auf der radialen Innenseite. In diesem Fall erhält allerdings eine Seitenfläche 97 des Innenrings 99 eine Axiallast, die auf das Lager wirkt. Daher wird die Fläche der Seitenfläche 97 kleiner gemacht und es kann sein, dass die Axiallast nicht vollständig aufgenommen wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager vorzusehen, in dem ein Rotationswiderstand, der verursacht wird, wenn eine Dichtungsvorrichtung einen Rotationsring kontaktiert, verringert werden kann, selbst wenn es nur einen begrenzten Raum gibt, um eine Dichtlippe vorzusehen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Wälzlager vor, das eine Dichtungsvorrichtung aufweist, die an einem axialen Endabschnitt eines ringförmigen Raumes vorgesehen ist, der zwischen einem Innenring und einem Außenring ausgebildet ist, wobei der Innenring oder der Außenring als ein Rotationsring dient und der andere als ein stationärer Ring dient, wobei: die Dichtungsvorrichtung einen Dichtkörperabschnitt hat, der am stationären Ring angebracht ist, und eine Dichtlippe hat, die so vorgesehen ist, um sich vom Dichtkörperabschnitt zum Rotationsring hin zu erstrecken, und konfiguriert ist, eine Dichtfläche des Rotationsrings zu kontaktieren; und die Dichtlippe einen Lippenbasisabschnitt hat, der sich vom Dichtkörperabschnitt zum Rotationsring hin erstreckt, einen Lippenmittelabschnitt hat, der sich vom Lippenbasisabschnitt in eine Richtung erstreckt, die von einer Richtung verschieden ist, in die sich der Lippenbasisabschnitt erstreckt, und einen Lippenspitzenabschnitt hat, der sich vom Lippenmittelabschnitt zum Rotationsring hin in eine Richtung erstreckt, die von der Richtung verschieden ist, in die sich der Lippenmittelabschnitt erstreckt, und die ein Lippendistalende hat, das mit der Dichtfläche in Kontakt steht.
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Figurenliste
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Die vorangegangenen und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet werden, um dieselben Elemente darzustellen, und wobei:
- 1 eine Schnittansicht ist, die ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 eine Schnittansicht einer ersten Dichtlippe und einer Dichtnut ist;
- 3 eine Schnittansicht der ersten Dichtlippe und der Dichtnut ist;
- FIG. 4A und 4B einen Lippenspitzenabschnitt darstellen, wobei 4A ein erstes Beispiel darstellt und 4B ein zweites Beispiel darstellt;
- FIG. 5A und 5B eine Dichtlippe darstellen, wobei 5A ein drittes Beispiel und 5B ein viertes Beispiel darstellt; und
- 6 eine Schnittansicht ist, die ein Wälzlager gemäß dem Stand der Technik darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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1 ist eine Schnittansicht, die ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Wälzlager 1 weist einen Innenring 2, einen Außenring 3, eine Vielzahl an Wälzkörpern, einen ringförmigen Käfig 5 und Dichtungsvorrichtungen 6 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Wälzkörper Kugeln 4 und das Wälzlager 1 ist ein Kugellager. Die Dichtungsvorrichtungen 6 sind an beiden axialen Endabschnitten eines ringförmigen Raumes S vorgesehen, der zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 ausgebildet ist. Im Wälzlager 1, das in 1 dargestellt ist, dient der Innenring 2 als ein Rotationsring, der zusammen mit einer Welle (nicht dargestellt) gedreht wird. Der Außenring 3 dient als ein stationärer Ring, der an einem Gehäuse (nicht dargestellt) angebracht ist.
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In der folgenden Beschreibung ist die rechte Seite des Wälzlagers 1, das in 1 dargestellt ist, als die eine Seite in der Axialrichtung definiert, und die linke Seite des Wälzlagers 1 ist als die andere Seite in der Axialrichtung definiert. Ein Bereich des ringförmigen Raumes S, in dem die Kugeln 4 vorliegen, wird als ein Lagerinnenseitenabschnitt bezeichnet und ein Bereich des ringförmigen Raumes S auf der einen Seite und auf der anderen Seite in der Axialrichtung, die entgegengesetzt zum Lagerinnenseitenabschnitt ist, wird als ein Lageraußenseitenabschnitt bezeichnet. Wenn eine erste Dichtungsvorrichtung 6 auf der einen Seite in der Axialrichtung (rechte Seite in 1) beschrieben wird, entspricht die eine Seite in der Axialrichtung dem Lageraußenseitenabschnitt und die andere Seite in der Axialrichtung entspricht dem Lagerinnenseitenabschnitt. Wenn eine zweite Dichtungsvorrichtung 6 auf der anderen Seite in der Axialrichtung (linke Seite in 1) beschrieben wird, entspricht die eine Seite in der Axialrichtung dem Lagerinnenseitenabschnitt und die andere Seite in der Axialrichtung entspricht dem Lageraußenseitenabschnitt.
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Eine Innenringlaufbahnfläche 20, auf der die Kugeln 4 rollen, ist in der Außenumfangsfläche des Innenrings 2 ausgebildet. Der Innenring 2 hat Innenringschulterabschnitte 21 auf beiden Seiten in der Axialrichtung jenseits der Innenringlaufbahnfläche 20. Dichtnuten 24, welche vertiefte Umfangsnuten sind, sind an beiden axialen Endabschnitten des Innenrings 2 ausgebildet. Eine Außenringlaufbahnfläche 30, an der die Kugeln 4 rollen, ist in der Innenumfangsfläche des Außenrings 3 ausgebildet. Der Außenring 3 hat Außenringschulterabschnitte 31 auf beiden Seiten in der Axialrichtung jenseits der Außenringlaufbahnfläche 30. Befestigungsnuten 34, welche vertiefte Umfangsnuten sind, sind an beiden axialen Endabschnitten des Außenrings 3 ausgebildet. Die Vielzahl an Kugeln 4 ist zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 angeordnet. Wenn der Innenring 2 und der Außenring 3 relativ zueinander gedreht werden (wenn der Innenring 2 in der vorliegenden Ausführungsform gedreht wird), rollen die Kugeln 4 auf der Innenringlaufbahnfläche 20 und auf der Außenringlaufbahnfläche 30, während sie durch den Kä5 festgehalten werden.
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Der Kä5 kann die Vielzahl an Kugeln 4 in vorbestimmten Abständen (gleiche Abstände) entlang der Umfangsrichtung halten. Zu diesem Zweck sind eine Vielzahl an Taschen 10 zur Aufnahme der Kugeln 4 im Kä5 entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Kä5 hat einen ringförmigen Körper (ringförmiger Abschnitt) 11 und eine Vielzahl an Zacken (Käfigstäbe) 13. Der ringförmige Körper 11 ist in Axialrichtung an der einen Seite der Kugeln 4 vorgesehen. Die Zacken (Käfigstäbe) 13 sind vorgesehen, um sich vom ringförmigen Körper 11 in Axialrichtung zur anderen Seite zu erstrecken. Die Räume auf der anderen Seite des ringförmigen Körpers 11 in Axialrichtung und zwischen den Zacken 13 und 13, die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, bilden die Taschen 10 zur Aufnahme der Kugeln 4. Der Kä5 ist ein sogenannter kronenförmiger Käfig und die Taschen 10 öffnen sich zur anderen Seite in der Axialrichtung.
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Die erste Dichtungsvorrichtung 6 und die zweite Dichtungsvorrichtung 6 sind zueinander identisch, auch wenn sie in entgegengesetzten Richtungen angebracht sind. Die spezifische Konfiguration der Dichtungsvorrichtung 6 wird unter Verwendung der ersten Dichtungsvorrichtung 6 (nachstehend einfach als die Dichtungsvorrichtung 6 bezeichnet) als ein stellvertretendes Beispiel beschrieben. Die Dichtungsvorrichtung 6 hat eine Funktion, zu verhindern, dass ein Schmiermittel (Fett) im Lagerinnenseitenabschnitt, in dem die Kugeln 4 vorgesehen sind, zur Außenseite austritt, und zu verhindern, dass Fremdmaterie aus dem Lageraußenseitenabschnitt in den Lagerinnenseitenabschnitt eintritt. Das Wälzlager 1 nimmt die Fettschmierung an.
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Die Dichtungsvorrichtung 6 hat einen Dichtkörperabschnitt 41, der am Außenring 3 angebracht ist, und eine (erste) Dichtlippe 42, die vorgesehen ist, um sich vom Dichtkörperabschnitt 41 zum Innenring 2 hin zu erstrecken. Die Dichtlippe 42 kontaktiert eine Dichtfläche 25 des Innenrings 2. Die Dichtungsvorrichtung 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat auch eine zweite Dichtlippe 43. Der Dichtkörperabschnitt 41 besteht aus einem Metallkern 44, der aus Metall hergestellt wird, und aus einem Abdeckabschnitt 45, der am Metallkern 44 fixiert ist. Die Dichtlippen 42 und 43 erstrecken sich von einem Endabschnitt des Abdeckabschnitts 45 an der Seite des Innenrings 2 zum Innenring 2 hin. Der Abdeckabschnitt 45 und die Dichtlippen 42 und 43 werden aus Gummi hergestellt und werden an das Metallkern 44 vulkanisiert gebunden. Ein Endabschnitt des Abdeckabschnitts 45 an der Seite des Außenrings 3 wird in die Befestigungsnut 34 des Außenrings 3 eingepasst. Folglich wird die Dichtungsvorrichtung 6 am Außenring 3 fixiert.
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Die erste Dichtlippe 42 kontaktiert die Dichtfläche 25 der Dichtnut 24 des Innenrings 2. Daher hat die erste Dichtlippe 42 eine Funktion, zu verhindern, dass Fremdmaterie aus dem Lageraußenseitenabschnitt eintritt und dass Fett aus dem Lagerinnenseitenabschnitt abströmt. Die zweite Dichtlippe 43 hat eine Funktion zu verhindern, dass Fremdbestandteile eintreten und dass Fett im Lagerinnenseitenabschnitt zwischen der Außenumfangsfläche des Innenringschulterabschnitts 21 ausströmt.
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2 ist eine Schnittansicht der ersten Dichtlippe 42 und der Dichtnut 24. Die Dichtnut 24 ist an einem axialen Endabschnitt (einem Endabschnitt an der Lageraußenseitenabschnittsseite) des Innenrings 2 ausgebildet und hat eine Nutbodenfläche 26 und hat auf der Seite des Lagerinnenseitenabschnitts mit Bezug auf die Nutbodenfläche 26 eine Seitenfläche 27. Die Nutbodenfläche 26 ist eine geneigte Fläche, die sich vom Dichtkörperabschnitt 41 zum Lageraußenseitenabschnitt hin erstreckt. Das heißt, dass die Nutbodenfläche 26 eine Fläche ist, die mit Bezug auf eine virtuelle Linie K1 geneigt ist, die parallel zu einer Mittelachse C (siehe 1) des Wälzlagers 1 ist. Die Nutbodenfläche 26 ist eine konische Fläche mit einem Außenseitendurchmesser, der in Richtung des Lageraußenseitenabschnitts schrittweise kleiner wird. Die Nutseitenfläche 27 ist eine ringförmige Fläche, die der Axialrichtung zugewandt ist und die zur virtuellen Linie K1 senkrecht ist. Die Nutbodenfläche 26 dient als die Dichtfläche 25. Das heißt, dass die Dichtlippe 42 (ein Lippenspitzenabschnitt 53, der später beschrieben wird) die Nutbodenfläche 26 kontaktiert. Die Dichtlippe 42 (ein Lippenmittelabschnitt 52, der später beschrieben wird) steht durch einen Zwischenraum e, der in Axialrichtung vorgesehen ist, nicht mit der Nutseitenfläche 27 in Kontakt. Der Zwischenraum e ist so gesetzt, dass die Dichtlippe 42 mit der Nutseitenfläche 27 nicht in Kontakt kommt, selbst wenn der Innenring 2 und der Außenring 3 in Axialrichtung relativ zueinander versetzt sind, wenn eine Axiallast auf das Wälzlager 1 (siehe 1) oder dergleichen einwirkt.
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In 2 ist die Dichtlippe 42 vorgesehen, um sich von der Seite des Dichtkörperabschnitts 41 zur Dichtfläche 25 (Nutbodenfläche 26) zu erstrecken. Die Dichtlippe 42 hat einen Lippenbasisabschnitt 51, einen Lippenmittelabschnitt 52 und einen Lippenspitzenabschnitt 53, die in dieser Reihenfolge von der Seite des Dichtkörperabschnitts 41 aus angeordnet sind. Der Lippenbasisabschnitt 51 erstreckt sich an der Seite des Innenrings 2 von einem Endabschnitt 41a des Dichtkörperabschnitts 41 aus zum Innenring 2 hin. Der Lippenmittelabschnitt 52 erstreckt sich an der Seite des Innenrings 2 von einem Endabschnitt 51a des Lippenbasisabschnitts 51 aus und zwar in eine Richtung, die von der Richtung verschieden ist, in die sich der Lippenbasisabschnitt 51 erstreckt. Der Lippenspitzenabschnitt 53 erstreckt sich an der Seite des Innenrings 2 von einem Endabschnitt 52a des Lippenmittelabschnitts 52 aus und zwar in eine Richtung, die von der Richtung verschieden ist, in die sich der Lippenmittelabschnitt 52 erstreckt. Ein Lippendistalende 60 kontaktiert die Dichtfläche 25. Auf diese Weise hat die Dichtlippe 42 eine gestufte Form mit einer Vielzahl an gebogenen Abschnitten (zwei gebogene Abschnitte in der vorliegenden Ausführungsform). Ein Kupplungsabschnitt 54 zwischen dem Lippenbasisabschnitt 51 und dem Lippenmittelabschnitt 52 dient als ein erster gebogener Abschnitt. Ein Kupplungsabschnitt 55 zwischen dem Lippenmittelabschnitt 52 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 dient als ein zweiter gebogener Abschnitt.
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Der Lippenbasisabschnitt 51 ist geformt, um sich von der Lagerinnenseitenabschnittsseite zum Lageraußenseitenabschnitt hin zu erstrecken, während sich der Lippenbasisabschnitt 51 weg vom Dichtkörperabschnitt 41 erstreckt (das heißt zur radialen Innenseite hin). Der Lippenmittelabschnitt 52 ist geformt, um sich so zu erstrecken, dass der Kupplungsabschnitt 54 mit dem Lippenbasisabschnitt 51 an der Seite des Lageraußenseitenabschnitts positioniert ist, und dass der Kupplungsabschnitt 55 mit dem Lippenspitzenabschnitt 53 an der Seite des Lagerinnenseitenabschnitts positioniert ist. Der Lippenspitzenabschnitt 53 ist geformt, um sich von der Seite des Lagerinnenseitenabschnitts zum Lageraußenseitenabschnitt hin zu erstrecken, während sich der Lippenspitzenabschnitt 53 näher zur Dichtfläche 25 hin erstreckt (das heißt zur radialen Innenseite hin). Das Lippendistalende 60 des Lippenspitzenabschnitts 53 kontaktiert die Dichtfläche 25, sodass der Lippenspitzenabschnitt 53 mit Bezug auf die Dichtfläche 25 einen Neigungswinkel P1 eingeht.
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Der Kontaktwinkel (Innenwinkel) des Lippenspitzenabschnitts 53 mit Bezug auf die Dichtfläche 25 wird als ein Lippenwinkel bezeichnet. Der Lippenwinkel (Neigungswinkel P1) ist vorzugsweise geringer als 60°, besonders bevorzugt geringer als 45°. Der Lippenbasisabschnitt 51, der Lippenmittelabschnitt 52 und der Lippenspitzenabschnitt 53 sind jeweils so geformt, dass sie sich gerade erstrecken. Der Lippenbasisabschnitt 51, der Lippenmittelabschnitt 52 und der Lippenspitzenabschnitt 53 (ausgeschlossen eines distalen Endabschnittes 53a des Lippenspitzenabschnitts 53) haben eine konstante Dicke t.
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Wenn der Lippenspitzenabschnitt 53 (dessen Lippendistalende 60) die Dichtfläche 25 kontaktiert, wird die Dichtlippe 42 insgesamt elastisch verformt. Durch die Verformung kontaktiert der Lippenspitzenabschnitt 53 die Dichtfläche 25 mit einer Überlappung (Spielraum für Zusammenstoß). In der vorliegenden Ausführungsform hat der distale Endabschnitt 53a, der ein Abschnitt des Lippenspitzenabschnitts 53 ist, der dem Innenring 2 am nächsten ist, eine gewölbte Form mit einer verstärkten Dicke t. Daher ist der distale Endabschnitt 53a härter als die anderen Abschnitte. Folglich kann verhindert werden, dass die Kontaktbreite zwischen dem distalen Endabschnitt 53a (Lippendistalende 60) und der Dichtfläche 25 übermäßig groß wird. Im Gegensatz dazu sind die geraden Abschnitte des Lippenbasisabschnitts 51, des Lippenmittelabschnitts 52 und des Lippenspitzenabschnitts 53 mit einer konstanten Dicke t dünner und weniger hart, und somit können sie flexibel elastisch verformt werden. Daher wird der Kontaktflächendruck (die Spannungskraft) zwischen der Dichtlippe 42 und der Dichtfläche 25 verringert. Wie es in 3 dargestellt ist, hat der Lippenbasisabschnitt 51 eine konstante Dicke t über die gesamte Länge (Länge L1). Der Lippenmittelabschnitt 52 hat ebenfalls eine konstante Dicke t über die gesamte Länge (Länge L2).
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Wenn die Länge des Lippenbasisabschnitts 51 als L1 definiert ist, die Länge des Lippenmittelabschnitts 52 als L2 definiert ist, und die Länge des Lippenspitzenabschnitts 53 als L3 definiert ist, entspricht die Summe (L1+L2+L3) dieser Längen der Gesamtlänge der Dichtlippe 42. Wenn die Summe (L1+L3) der Längen des Lippenbasisabschnitts 51 und des Lippenspitzenabschnitts 53 mit der Dichtlippe 90 gemäß dem Stand der Technik (siehe 6) verglichen wird, ist insbesondere die Länge der Dichtlippe 42 gemäß der vorliegenden Ausführungsform größer als die Lippenlänge gemäß dem Stand der Technik. Jede Länge L1, L2 und L3 ist die Länge des jeweiligen Abschnittes entlang der Mittellinie, die durch den Mittelpunkt in der Dickenrichtung verläuft. Da die Dichtlippe 42 länger ist, kann die Spannungskraft zwischen der Dichtlippe 42 und der Dichtfläche 25 verringert werden. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform trägt ein Abschnitt (gerader Abschnitt) 53b des Lippenspitzenabschnitts 53, abgesehen vom distalen Endabschnitt 53a, der eine gewölbte Form hat, zur Verringerung der Spannungskraft bei. Der gerade Abschnitt 53b hat eine Länge L4. Die Summe (L1+L4) der Längen des Lippenbasisabschnitts 51 und des geraden Abschnitts 53b des Lippenspitzenabschnitts 53 kann auch größer gemacht werden als die Lippenlänge L gemäß dem Stand der Technik.
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In 2 ist der Lippenwinkel, der der Winkel zwischen der Dichtfläche 25 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 ist, ein spitzer Winkel mit weniger als 60°. Der Lippenwinkel ist der Neigungswinkel P1. Der Lippenwinkel ist nicht der tatsächliche Winkel der Schnittstelle zwischen dem Lippenspitzenabschnitt 53, der mit der Dichtfläche 25 in Kontakt ist und elastisch verformt wurde, und der Dichtfläche 25. Der Lippenwinkel ist der Winkel der Schnittstelle zwischen der Dichtlippe 42 in natürlichem Zustand, (welcher nicht elastisch verformt wurde) und dem Innenring 2 in einer Schnittfläche (siehe 1, 2 und 3), die die Mittelachse C des Wälzlagers 1 umfasst. Wie später beschrieben, kann der Verformungsbetrag des Lippenspitzenabschnitts 53 kleiner gemacht werden, wenn der Lippenwinkel (Neigungswinkel P1) kleiner ist. Folglich wird die Spannungskraft mit der Dichtfläche 25 verringert. Daher wird der Lippenwinkel in der vorliegenden Ausführungsform so klein wie möglich gemacht.
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Ein (erster) Biegewinkel Q1 zwischen dem Lippenbasisabschnitt 51 und dem Lippenmittelabschnitt 52 ist ein spitzer Winkel von weniger als 90°. Ein (zweiter) Biegewinkel Q2 zwischen dem Lippenmittelabschnitt 52 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 ist ein spitzer Winkel von weniger als 90°. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Biegewinkel Q1 und Q2 jeweils ein Winkel von 70°. Um die Dichtlippe 42 kompakt zu machen und die Spannungskraft der Dichtlippe 42 zu verringern, sind die ersten und zweiten Biegewinkel Q1 und Q2 jeweils ein Winkel zwischen vorzugsweise 60 bis 80° (wie später beschrieben wird).
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In der Wälzlagervorrichtung 1, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wie es in 2 dargestellt ist, hat die Dichtlippe 42 der Dichtungsvorrichtung 6 eine gestufte Form mit zwei gebogenen Abschnitten (Kupplungsabschnitte 54 und 55). Die Dichtnut 24 dient als ein Montageraum für die Dichtlippe 42. Selbst wenn dieser Raum (Dichtnut 24) klein ist, kann die Dichtlippe 42 aufgrund der gestuften Form länger gemacht werden. Wenn die Dichtlippe 42 länger ist, kann die Spannungskraft der Dichtlippe 42 mit der Dichtfläche 25 verringert werden. Folglich kann durch die Dichtungsvorrichtung 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Rotationswiderstand des Wälzlagers 1 verringert werden, der durch den Kontakt zwischen Dichtlippe 42 und Innenring 2 (Dichtfläche 25) verursacht wird.
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4A und 4B stellen den Lippenspitzenabschnitt 53 dar. 4A stellt ein erstes Beispiel dar und 4B stellt ein zweites Beispiel dar. In FIG. 4A und 4B wird der Lippenspitzenabschnitt 53 elastisch verformt, wenn das Lippendistalende 60 des Lippenspitzenabschnitts 53 die Dichtfläche 25 kontaktiert. Der Zustand vor der Verformung (natürlicher Zustand) wird durch eine durchgezogene Linie angezeigt und der Zustand nach der Verformung wird durch eine langgestrichelte-zweifachkurzgestrichelte Linie angezeigt. In FIG. 4A und 4B ist die gewölbte Form des distalen Endabschnitts 53a nicht dargestellt. Ein Lippenwinkel (Neigungswinkel) P1-1 des Lippenspitzenabschnitts 53 mit Bezug auf die Dichtfläche 25 im ersten Beispiel, das in 4A dargestellt ist, ist kleiner als ein Lippenwinkel P1-2 im zweiten Beispiel, das in 4B dargestellt ist (P1-1 < P1-2). Im ersten Beispiel und im zweiten Beispiel ist die Überlappung (Spielraum für den Zusammenstoß) J des Lippenspitzenabschnitts 53 gleich, aber der Betrag der elastischen Verformung des Lippenspitzenabschnitts 53 ist anders aufgrund der verschiedenen Lippenwinkel (P1-1 und P1-2). Das heißt, dass in dem Fall, bei dem die Überlappung (Spielraum für den Zusammenstoß) J derselbe ist, der Betrag der elastischen Verformung des Lippenspitzenabschnitts 53 kleiner im ersten Beispiel ist, das in 4A dargestellt ist, in dem der Lippenwinkel geringer ist. Daher kann die Spannungskraft der Dichtlippe 42 mit der Dichtfläche 25 geringer gemacht werden, da der Lippenwinkel des Lippenspitzenabschnitts 53 kleiner ist. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie es oben beschrieben ist, der Lippenwinkel (Neigungswinkel P1) klein gemacht. Der Lippenwinkel (Neigungswinkel P1, der in 2 und 3 dargestellt ist) ist insbesondere ein spitzer Winkel von weniger als 60°.
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Wenn der Lippenwinkel (Neigungswinkel P1) übermäßig klein gemacht wird, kann die Breite (Axialabmessung) der Dichtlippe 42 insgesamt so groß sein, um die Länge L3 (L4) des Lippenspitzenabschnitts 53 zu sichern (siehe 3). Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform der Biegewinkel Q1 (Innenwinkel; siehe 2) zwischen dem Lippenbasisabschnitt 51 und dem Lippenmittelabschnitt 52 klein gemacht, wie es oben beschrieben ist. Der Biegewinkel Q1 ist insbesondere ein spitzer Winkel von weniger als 90°. Zusätzlich dazu wird die Länge L3 (siehe 3) des Lippenspitzenabschnitts 53 groß gemacht. Die Länge L3 des Lippenspitzenabschnitts 53 ist insbesondere größer als die Länge L1 des Lippenbasisabschnitts 51 gemacht (L3 > L1). Die Länge L3 des Lippenspitzenabschnitts 53 kann leicht größer eingestellt werden, indem der Biegewinkel Q1 kleiner gemacht wird. Mit dieser Konfiguration kann eine Vergrößerung im Axialabmessung der Dichtlippe 42 unterdrückt werden, wie es unten mit Bezug auf 5 beschrieben wird.
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5A und 5B stellen die Dichtlippe 42 dar. 5A stellt ein drittes Beispiel dar und 5B stellt ein viertes Beispiel dar. In 5A und 5B wird die Dichtlippe 42 elastisch verformt, wenn der Lippenspitzenabschnitt 53 die Dichtfläche 25 kontaktiert. Der Zustand vor der Verformung (natürlicher Zustand) wird durch die durchgezogene Linie dargestellt und der Zustand nach der Verformung wird durch die langgestricheltezweifach-kurzgestrichelte Linie dargestellt. In FIG. 5A und 5B ist die gewölbte Form des distalen Endabschnitts 53a nicht dargestellt. Ein Biegewinkel Q1-1 zwischen dem Lippenbasisabschnitt 51 und dem Lippenmittelabschnitt 52 im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt wird, ist geringer als ein Biegewinkel Q1-2 im vierten Beispiel, das in 5B dargestellt ist (Q1-1 < Q1-2). Im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, ist die Länge L3 des Lippenspitzenabschnitts 53 größer als die Länge L1 des Lippenbasisabschnitts 51 (L3 > L1). Im vierten Beispiel, das in 5B dargestellt ist, ist im Gegensatz dazu die Länge L3 des Lippenspitzenabschnitts 53 kleiner als die Länge L1 des Lippenbasisabschnitts 51 (L3 < L1). Wie es in FIG. 5A und 5B dargestellt ist, wird die Dichtlippe 42 elastisch verformt, wenn der Lippenspitzenabschnitt 53 die Dichtfläche 25 kontaktiert. In diesem Fall ist ein Betrag der Verschiebung Y1 des Lippenbasisabschnitts 51 zum Lageraußenseitenabschnitt hin im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, kleiner als die im vierten Beispiel, das in 5B dargestellt ist. Ein Winkel der Verformung (Neigungswinkel der Verformung) R des Lippenbasisabschnitts 51 ist im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, kleiner als im vierten Beispiel, das in 5B dargestellt ist. Daher ist im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, ein Winkel Q3 des Lippenmittelabschnitts 52 mit Bezug auf die Dichtfläche 25 größer und der Kupplungsabschnitt 55 zwischen dem Lippenmittelabschnitt 52 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 wird leicht in die Radialrichtung verformt. Daher ist im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, ein Betrag der Verschiebung Y2 des Kupplungsabschnitts 55 in Axialrichtung geringer. Dementsprechend kann ein Betrag der Verschiebung Y3 des Lippenspitzenabschnitts 53 in der Axialrichtung kleiner gemacht werden. Im vierten Beispiel, das in 5B dargestellt ist, ist im Gegensatz dazu der Betrag der Verschiebung Y1 des Lippenbasisabschnitts 51 zum Lageraußenseitenabschnitt hin größer. Der Neigungswinkel der Verformung R des Lippenbasisabschnitts 51 ist größer und somit ist der Betrag der Verschiebung Y3 des Lippenspitzenabschnitts 53 in der Axialrichtung größer (als der im dritten Beispiel).
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass der Biegewinkel (Q1-1) zwischen dem Lippenbasisabschnitt 51 und dem Lippenmittelabschnitt 52 vorzugsweise klein ist, wie im dritten Beispiel, das in 5A dargestellt ist, und zwar hinsichtlich der Verringerung der Axialbreite der Dichtlippe 42. Die Länge L3 des Lippenspitzenabschnitts 53 kann kleiner als die Länge L1 des Lippenbasisabschnitts 51 sein (L3 < L1). Allerdings ist die Länge L3 vorzugsweise größer als die Länge L1 (L3 > L1). Dies verringert die Axialbreite der Dichtlippe 42 nach der Verformung. Daher kann die Dichtnut 24 klein gemacht werden und es kann verhindert werden, dass der Lippenspitzenabschnitt 53 aus der Dichtnut 24 herausragt. Die Länge L3 und die Länge L1 können gleich sein.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie oben beschrieben ist (siehe 2), ist der Biegewinkel Q2 (Innenwinkel) zwischen dem Lippenmittelabschnitt 52 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 ein spitzer Winkel von weniger als 90°. In dem Fall, bei dem der Biegewinkel Q2 ein Winkel von 90° oder mehr ist (nicht dargestellt), ist der Lippenwinkel des Lippenspitzenabschnitts 53 (der Neigungswinkel P1 des Lippenspitzenabschnitts 53 mit Bezug auf die Dichtfläche 25) groß. Wenn der Lippenwinkel groß ist, ist es schwierig, die Spannungskraft der Dichtlippe 42 mit der Dichtfläche 25 zu verringern, wie es mit Bezug auf 4 beschrieben ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird allerdings der Lippenwinkel kleiner gemacht, indem der Biegewinkel Q2 kleiner gemacht wird. Als Folge wird die Verformung des Lippenspitzenabschnitts 53 verringert, was es möglich macht, die Spannungskraft weiter zu verringern.
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Wie es in 2 dargestellt ist, hat der Lippenspitzenabschnitt 53 eine geneigte Form, um sich in Richtung des Lageraußenseitenabschnitts zu erstrecken, während sich der Lippenspitzenabschnitt 53 näher zur Dichtfläche 25 erstreckt, und ist so geformt, dass er im Neigungswinkel P1 die Dichtfläche 25 kontaktiert. Daher wird beim Aufbau des Wälzlagers 1 (siehe 1) die Dichtungsvorrichtung 6 dazu veranlasst, sich einem Aufbau anzunähern, bei dem die Kugeln 4 zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 in Axialrichtung von der Seite des Lageraußenseitenabschnitts aus angeordnet werden. Wenn die Dichtungsvorrichtung 6 an diesem Aufbau (Außenring 3) angebracht ist, hat die Dichtlippe 42 eine passende Eigenschaft. Dies ermöglicht eine gute Zusammenbaubarkeit. Wenn die Richtung der Neigung des Lippenspitzenabschnitts 53 entgegengesetzt ist (das heißt, dass der Lippenspitzenabschnitt 53 eine geneigte Form hat, um sich zum Lagerinnenseitenabschnitt hin zu erstrecken, während sich der Lippenspitzenabschnitt 53 näher zur Dichtfläche 25 hin erstreckt) (nicht dargestellt), kann der Lippenspitzenabschnitt aufgrund des Kontaktwiderstands (Gleitwiderstand) mit der Dichtfläche umgeschlagen werden, in dem Fall, bei dem die derart konfigurierte Dichtungsvorrichtung dazu veranlasst wird, sich an den Aufbau in Axialrichtung von der Seite des Lageraußenseitenabschnitts aus anzunähern, um angebracht zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Lippenspitzenabschnitt 53 allerdings nicht auf diese Weise umgeschlagen.
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In der Dichtlippe 42, die in 2 dargestellt ist, hat der Lippenbasisabschnitt 51 eine geneigte Form, um sich in Richtung des Lageraußenseitenabschnittes zu erstrecken, während sich der Lippenbasisabschnitt 51 weg von dem Dichtkörperabschnitt 41 erstreckt. Des Weiteren ist der Lippenmittelabschnitt 52 geformt, um sich so zu erstrecken, dass der Kupplungsabschnitt 54 mit dem Lippenbasisabschnitt 51 an der Lageraußenseitenabschnittsseite positioniert ist und der Kupplungsabschnitt 55 mit dem Lippenspitzenabschnitt 53 an der Lagerinnenseitenabschnittsseite positioniert ist. Der Lippenspitzenabschnitt 53 erstreckt sich zum Lageraußenseitenabschnitt hin, während sich der Lippenspitzenabschnitt 53 näher zur Dichtfläche 25 hin erstreckt. Mit dieser Konfiguration werden der Lippenmittelabschnitt 52 und der Lippenspitzenabschnitt 53 an der Seite des Innenrings 2 des Lippenbasisabschnitts 51 positioniert, was die Dichtlippe 42 in der Axialrichtung kompakt machen kann.
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Die Dichtnut 24 hat die Nutbodenfläche 26, welche als die Dichtfläche 25 dient, und hat an der Seite des Lagerinnenseitenabschnitts mit Bezug auf die Nutbodenfläche 26 die Nutseitenfläche 27. Der Lippenspitzenabschnitt 53 kontaktiert die Nutbodenfläche 26. Selbst wenn der Innenring 2 und der Außenring 3 durch eine Axiallast, die auf das Wälzlager 1 oder dergleichen wirkt, relativ zueinander in Axialrichtung verschoben werden, wird daher die Überlappung des Lippenspitzenabschnitts 53 mit Bezug auf die Dichtfläche 25 nur geringfügig verändert. In dem Fall, bei dem die Dichtlippe 42 (Lippenspitzenabschnitt 53) die Nutseitenfläche 27 kontaktiert, kann die Überlappung dazwischen erhöht werden und, auch wenn es nicht zu erwarten ist, verringert werden, wenn der Innenring 2 und der Außenring 3 relativ zueinander in der Axialrichtung verschoben werden. Wenn die Überlappung vergrößert wird, vergrößert sich der Rotationswiderstand. Wenn die Überlappung auf weniger als 0 verringert wird (wenn die Überlappung negativ wird), bildet sich ein Zwischenraum aus, sodass die Dichtleistung verringert wird. Mit der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform wird die Überlappung allerdings (im Wesentlichen) nicht verändert, selbst wenn der Innenring 2 und der Außenring 3 relativ zueinander in der Axialrichtung verschoben werden und es kann verhindert werden, dass die Überlappung 0 (oder negativ) wird.
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Die Nutbodenfläche 26 ist eine geneigte Fläche mit einem Außenseitendurchmesser, der zum Lageraußenseitenabschnitt hin kleiner wird (der sich weg von dem Dichtkörperabschnitt 41 erstreckt). Daher kann der Winkel (Lippenwinkel) zwischen der Nutbodenfläche 26 und dem Lippenspitzenabschnitt 53 klein gemacht werden. Folglich wird der Betrag der Verformung des Lippenspitzenabschnitts 53 verringert, was es möglich macht, die Spannungskraft weiter zu verringern.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Winkel Q4 einer Rückfläche 52b des Lippenmittelabschnitts 52 an der Seite des Lagerinnenseitenabschnitts in Bezug auf eine virtuelle Linie K2, die parallel zur Mittelachse C (siehe 1) des Wälzlagers 1 ist und die einen Schnittpunkt zwischen einer Rückfläche 51b des Lippenbasisabschnitts 51 an der Lagerinnenseitenabschnittsseite und der Rückfläche 52b des Lippenmittelabschnitts 52 an der Lagerinnenseitenabschnittsseite in einer Schnittfläche durchläuft, die die Mittelachse C (siehe 3) aufweist, größer als 0. Dies ist zur Vereinfachung der Formentfernung während des Gießens der Dichtungsvorrichtung 6, da die Dichtungsvorrichtung 6 unter Verwendung einer Form ausgeformt wird, die in Axialrichtung geteilt ist. Wenn der Biegewinkel Q4 negativ ist, das heißt, wenn die Rückfläche 52b des Lippenmittelabschnitts 52 in Bezug auf die virtuelle Linie K2 an der Seite des Außenrings 3 positioniert ist, kann eine Form, die in Axialrichtung geteilt ist, nicht entfernt werden (die Dichtungsvorrichtung 6 kann nicht gegossen werden).
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Die oben offenbarte Ausführungsform ist in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht beschränkend. Das heißt, dass das Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt ist und in anderen Ausführungsformen ausgeführt sein kann, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Wälzlager 1 ein Tiefnutkugellager. Allerdings kann das Wälzlager 1 ein ringförmiges Kontaktkugellager sein und kann ein Rollenlager sein, in dem die Wälzkörper Rollen sind.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Innenring 2 ein Rotationsring und der Außenring 3 ein stationärer Ring. Im Gegensatz dazu kann der Innenring 2 allerdings ein stationärer Ring sein und der Außenring 3 kann ein Rotationsring sein. In diesem Fall wird der Dichtkörperabschnitt der Dichtungsvorrichtung am Innenring angebracht, auch wenn es nicht dargestellt ist. Die Dichtlippe ist vorgesehen, um sich vom Dichtkörperabschnitt zum Außenring hin zu erstrecken, um eine Dichtfläche des Außenrings zu kontaktieren. Die Dichtlippe hat eine gestufte Form mit einer Vielzahl an gebogenen Abschnitten. Das heißt, dass die gestufte Form (siehe 2 und 3) der Dichtlippe 42, die oben in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben ist, auf ein Wälzlager anwendbar ist, in dem der Innenring oder der Außenring ein Rotationsring ist und der andere Ring ein stationärer Ring ist.
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Bei dem Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dichtlippe lang gemacht werden, selbst wenn der Raum begrenzt ist, um die Spannungskraft mit der Dichtfläche zu verringern. Daher kann ein Rotationswiderstand verringert werden, der verursacht wird, wenn die Dichtlippe den Rotationsring kontaktiert.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein Wälzlager eine Dichtungsvorrichtung aufweist, die an einem axialen Endabschnitt eines ringförmigen Raumes vorgesehen ist, der zwischen einem Innenring und einem Außenring ausgebildet ist. Die Dichtungsvorrichtung hat einen Dichtkörperabschnitt, der am Außenring angebracht ist, und hat eine Dichtlippe, die so vorgesehen ist, dass sie sich vom Dichtkörperabschnitt zum Innenring hin erstreckt und so konfiguriert ist, um eine Dichtfläche des Innenrings zu kontaktieren. Die Dichtlippe hat einen Lippenbasisabschnitt, der sich vom Dichtkörperabschnitt zum Innenring hin erstreckt, hat einen Lippenmittelabschnitt, der sich vom Lippenbasisabschnitt in eine andere Richtung erstreckt, und hat einen Lippenspitzenabschnitt, der sich vom Lippenmittelabschnitt zum Innenring hin in eine andere Richtung erstreckt und die Dichtfläche kontaktiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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