DE102020104773A1

DE102020104773A1 - Axialwälzlager

Info

Publication number: DE102020104773A1
Application number: DE102020104773.8A
Authority: DE
Inventors: Yuki SHISHIHARA; Shigeo Kamamoto; Junji Murata
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-08-27
Also published as: US20200271156A1; US10948012B2; CN111623034A; US20200271161A1; CN111623033A; US11149787B2; DE102020104779A1

Abstract

Ein Axialwälzlager (10) weist eine Mehrzahl von Rollen (11) und einen Käfig (12) auf. Jede Käfigtasche (13) weist eine erste Seitenfläche (31) und eine zweite Seitenfläche (32) auf. Die Rolle und der Käfig sind konfiguriert, um den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen.Y1 repräsentiert einen Abstand vor dem Schrägstellen, zwischen einem ersten Kontaktpunkt (Q1) der Rolle, an dem die Rolle die erste Seitenfläche berührt, wenn die Rolle in Richtung zu einer Seite und der ersten Seitenfläche schräggestellt ist. Y2 repräsentiert einen Abstand vor dem Schrägstellen, zwischen einem zweiten Kontaktpunkt (Q2) der Rolle, an dem die Rolle die zweite Seitenfläche berührt, wenn die Rolle in Richtung zu einer Seite und der zweiten Seitenfläche schräggestellt ist, und X repräsentiert eine Differenz zwischen dem Radius (R1) eines ersten gedachten Kreises (K1), der durch den ersten Kontaktpunkt verläuft, und dem Radius (R2) eines zweiten gedachten Kreises (K2), der durch den zweiten Kontaktpunkt (Q2) verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager.
Beschreibung des Standes der Technik
Axialwälzlager können eine axiale Last aufnehmen, die zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element erzeugt wird, die sich relativ zueinander drehen. Die Axialwälzlager können in der Größe reduziert werden, insbesondere wenn es sich bei den Rollen um Nadelrollen handelt. Die Axialwälzlager haben auch eine große Tragfähigkeit und können hohe Drehzahlen bewältigen. Die Axialwälzlager werden nicht nur für Getriebe von Kraftfahrzeugen und Industriebaumaschinen usw. verwendet, sondern werden auch häufig für andere rotierende Vorrichtungen verwendet (siehe ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2018-66501 ( JP 2018-66501 A )).
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn sich ein Axialwälzlager (im Folgenden manchmal einfach als „Lager“ bezeichnet) dreht, rollen die Rollen zwischen der Laufbahnfläche des ersten Elements und der Laufbahnfläche des zweiten Elements. Zylinderrollen versuchen, sich gerade entlang der Laufbahnflächen zu bewegen. Die Rollen sind jedoch in Käfigtaschen des Käfigs aufgenommen, und der Käfig reguliert die Bewegung der Rollen, so dass sich die Rollen in der Umfangsrichtung bewegen.
Die Käfigtasche ist gestaltet, um eine geeignete Form aufzuweisen, um die Drehung der Rolle nicht zu behindern. Das heißt, zwischen der Käfigtasche und der Außenumfangsfläche der Rolle ist ein geeigneter Zwischenraum (Spiel) vorgesehen. Es ist wünschenswert, dass die Rolle in einer idealen Position in der Käfigtasche gehalten wird. Die Rolle kann jedoch aufgrund des Zwischenraums schräggestellt sein. Wenn die Rolle schräggestellt ist, kann die Rolle zum Beispiel lokal mit der Käfigtasche in Kontakt kommen, was einen Anstieg des Kontaktdrucks und einen Anstieg des Gleitreibungswiderstands verursachen kann. Ein solcher Anstieg des Gleitreibungswiderstands in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Käfig und der Käfigtasche behindert die Reduzierung des Drehmoments des Lagers.
In den letzten Jahren war eine Reduzierung des Drehmoments von Axialwälzlagern für verschiedene Arten von Drehvorrichtungen erforderlich, um die Dreheffizienz zu verbessern, d.h. den Drehverlust zu reduzieren. Es ist daher erwünscht, den Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen dem Käfig und der Käfigtasche zu minimieren. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Axialwälzlager bereitzustellen, das in Lage ist, eine Reduzierung des Drehmoments aufrechtzuerhalten.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Axialwälzlager oder Druckrollenlager mit einer Mehrzahl von Rollen und einem Käfig. Die Rollen sind zwischen einer ersten Laufbahnfläche und einer zweiten Laufbahnfläche angeordnet, die einander zugewandt sind. Der Käfig hat eine Mehrzahl von Käfigtaschen, die jeweils die Rolle halten, so dass sich eine Mittelachse der Rolle in einer Radialrichtung erstreckt. Die Rolle weist eine zylindrische Außenumfangsfläche, eine erste Endfläche auf einer radialen Außenseite und eine zweite Endfläche auf einer radialen Innenseite. Die Käfigtasche weist eine Außenfläche mit einem Vorsprung, der mit der ersten Endfläche kontaktierbar ist, eine Innenfläche, die der zweiten Endfläche zugewandt ist, eine erste Seitenfläche auf einer Seite und ist der zylindrischen Außenumfangsfläche zugewandt, und eine zweite Seitenfläche auf der anderen Seite auf und ist der zylindrischen Außenumfangsfläche zugewandt. Die Rolle und der Käfig sind konfiguriert, um den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen $(Y1 + Y2) / X < tan (3 \times π / 180)$
wobei Y1 ein Zwischenraum vor dem Schrägstellen repräsentiert, zwischen einem ersten Kontaktpunkt der Rolle, an dem die Rolle die erste Seitenfläche berührt, wenn die Rolle in Richtung zu einer Seite und der ersten Seitenfläche schräggestellt ist, Y2 ein Zwischenraum vor dem Schrägstellen repräsentiert, zwischen einem zweiten Kontaktpunkt der Rolle, an dem die Rolle die zweite Seitenfläche berührt, wenn die Rolle in Richtung zu einer Seite und der zweiten Seitenfläche schräggestellt ist, und X eine Differenz zwischen einem Radius eines ersten gedachten Kreises um eine Mittelachse des Käfigs, der durch den ersten Kontaktpunkt verläuft, und einem Radius eines zweiten gedachten Kreises um die Mittelachse des Käfigs repräsentiert, der durch den zweiten Kontaktpunkt verläuft.
Die Erfinder haben durch ihre umfangreiche Forschung an Axialwälzlagern herausgefunden, dass, selbst wenn die Rollen schräggestellt sind, verhindert wird, dass das Laufdrehmoment, extrem groß wird, solange der Neigungswinkel der Mittelachse der Rolle in Bezug auf eine normale Drehachse der Rolle weniger als 3×π/180 Radiant beträgt (weniger als 3°).
Wenn sich das Axialwälzlager der vorliegenden Offenbarung dreht, rollt jede Rolle auf der ersten Laufbahnfläche und der zweiten Laufbahnfläche, wobei die erste Endfläche der Rolle durch eine Zentrifugalkraft mit dem Vorsprung der Käfigtasche in Kontakt ist. Die Rolle kann in der Käfigtasche schräggestellt sein. Selbst wenn die Rolle in der Käfigtasche schräggestellt ist, beträgt der Neigungswinkel der Mittelachse der Rolle in Bezug auf die normale Drehachse der Rolle weniger als 3×π/180 Radiant (weniger als 3°), wenn die Formen der Rolle und der Käfigtasche eine Beziehung haben, die den Ausdruck (1) erfüllt. Dementsprechend wird verhindert, dass das Laufdrehmoment des Axialwälzlagers extrem groß wird, selbst wenn die Rolle in der Käfigtasche schräggestellt ist. Die Reduzierung des Drehmoments wird somit aufrechterhalten.
In dem Axialwälzlager kann die Rolle einen zylindrischen Abschnitt, der sich in der Mitte der Rolle in einer Axialrichtung der Rolle befindet und derart ausgebildet ist, um eine gerade Mantellinie zu haben, und einen äußeren Wölbungsabschnitt, der sich radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts befindet und derart ausgebildet ist, um eine bogenförmige Mantellinie zu haben, und einem inneren Wölbungsabschnitt aufweisen, der sich radial innerhalb des zylindrischen Abschnitts befindet und derart ausgebildet ist, um eine bogenförmige Mantellinie zu haben. Jede der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche kann eine vertiefte Fläche, die in der Mitte der Käfigtasche in der Radialrichtung vorgesehen ist und die nicht mit der Rolle kontaktierbar ist, und ebene Flächen aufweisen, die an radialen Außen- und Innenseiten in der Käfigtasche vorgesehen sind und die mit der Rolle kontaktierbar sind. Eine erste Abmessung kann größer als eine zweite Abmessung sein. Die erste Abmessung ist eine Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche, die mit dem Vorsprung zu einer Grenze zwischen dem äußeren Wölbungsabschnitt und dem zylindrischen Abschnitt kontaktierbar ist. Die zweite Abmessung ist eine Abmessung in der Radialrichtung von einem Kontaktpunkt des Vorsprungs mit der ersten Endfläche zu einer Grenze zwischen der ebenen Fläche auf der radialen Außenseite und der vertieften Fläche.
In diesem Fall ist die erste Abmessung größer als die zweite Abmessung. Dementsprechend kommt der äußere Wölbungsabschnitt der Rolle in Kontakt mit der ebenen Fläche der Käfigtasche auf der radialen Außenseite, wenn die Rolle schräggestellt ist. Da der äußere Wölbungsabschnitt bogenförmig ausgebildet ist, berühren sich die Rolle und der Käfig (Punktkontakt) in einem radialen Außenbereich der Käfigtasche in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird. Der Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle und dem Käfig wird daher reduziert und eine Reduzierung des Drehmoments wird erzielt.
In dem Axialwälzlager kann der äußere Wölbungsabschnitt einen ersten Teil, der an den zylindrischen Abschnitt angrenzt und durch eine bogenförmige Mantellinie mit einem ersten Krümmungsradius definiert ist, und einen zweiten Teil aufweisen, der an den ersten Teil angrenzt und durch eine bogenförmige Mantellinie mit einem zweiten Krümmungsradius definiert ist, der kleiner als der erste Krümmungsradius ist. Eine dritte Abmessung kann kleiner als die zweite Abmessung sein. Die dritte Abmessung eine Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche, die mit dem Vorsprung zu einer Grenze zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil kontaktierbar ist.
In diesem Fall berührt der erste Teil des äußeren Wölbungsabschnitts der Rolle die ebene Fläche der Käfigtasche auf der radialen Außenseite. Der Krümmungsradius der bogenförmigen Mantellinie des ersten Teils ist größer als jener der bogenförmigen Mantellinie des zweiten Teils. Dementsprechend wird eine relativ große Kontaktellipse zwischen der ebenen Fläche und dem ersten Teil erzeugt. Ein Oberflächendruck in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle und dem Käfig wird somit reduziert und der Verschleiß wird begrenzt.
Gemäß der Erfindung wird verhindert, dass das Laufdrehmoment des Axialwälzlagers extrem groß wird, und eine Reduzierung des Drehmoments wird aufrechterhalten.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.

1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Axialwälzlagers zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils von Käfighalterollen;
3 ist ein Diagramm, das eine Käfigtasche und eine Rolle in einem Schnitt senkrecht zu einer Mittelachse des Axialwälzlagers zeigt, und weist eine Mittelachse der Rolle auf;
4 ist ein Diagramm der Käfigtasche des Käfigs von einer Seite in der Axialrichtung aus betrachtet;
5 ist ein Diagramm der Käfigtasche des Käfigs von der anderen Seite in der Axialrichtung aus betrachtet;
6 ist eine Schnittansicht, welche die Rolle in einem geneigten Zustand zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, welche die Rolle in einem geneigten Zustand zeigt;
8 ist ein Diagramm der Käfigtasche und der Rolle in einem Schnitt senkrecht zu der Mittelachse des Axialwälzlagers, und weist der Mittelachse der Rolle auf; und
9 ist ein Diagramm, welches das Drehmomentverhältnis des Axialwälzlagers zeigt.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Beschreibung der Gesamtkonfiguration des Axialwälzlagers
1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Axialwälzlagers zeigt. Ein in 1 gezeigtes Axialwälzlager 10 (im Folgenden manchmal einfach als „Lager 10“ bezeichnet), weist einen Ringkäfig 12 und Mehrzahl von Rollen 11 auf. Das Lager 10 der vorliegenden Offenbarung weist des Weiteren einen ringförmigen ersten Lagerring (Gehäusescheibe) 5, der sich auf einer Seite in der Axialrichtung (der oberen Seite in 1) des Lagers 10 befindet, und einen ringförmigen zweiten Lagerring (Wellenscheibe) 6 auf, der sich auf der anderen Seite in der Axialrichtung (der unteren Seite in 1) des Lagers 10 befindet.
Der erste Lagerring 5 und der zweite Lagerring 6 drehen sich relativ zueinander um die Mittelachse C0 des Lagers 10. In der vorliegenden Offenbarung wird die Richtung entlang der Mittelachse C0 des Lagers 10 als „Axialrichtung“ bezeichnet Die Axialrichtung weist eine Richtung parallel zu der Mittelachse C0 auf. Die Richtung senkrecht zu der Mittelachse C0 ist eine „Radialrichtung um die Mittelachse C0“ und wird hier einfach als „Radialrichtung“ bezeichnet. Die Umfangsrichtung um die Mittelachse C0, d.h. die Richtung der Relativdrehung, ist die „Umfangsrichtung des Lagers 10“ und wird einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. In der vorliegenden Offenbarung wird angenommen, dass die Mittelachse des Käfigs 12 mit der Mittelachse C0 des Lagers 10 übereinstim mt.
Der erste Lagerring 5 weist einen ringförmigen ersten Körper 5a und eine kurze zylindrische erste Rippe 5b auf, die sich von dem radial äußeren Ende des ersten Körpers 5a in Richtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung erstreckt. Der erste Körper 5a hat eine ebene ringförmige erste Laufbahnfläche 7 auf der anderen Seite in der Axialrichtung des ersten Körpers 5a. Der zweite Lagerring 6 weist einen ringförmigen zweiten Körper 6a und eine kurze zylindrische zweite Rippe 6b auf, die sich von dem radial inneren Ende des zweiten Körpers 6a in Richtung zu der einen Seite in der Axialrichtung erstreckt. Der zweite Körper 6a hat eine ebene ringförmige zweite Laufbahnfläche 8 auf der einen Seite in der Axialrichtung des zweiten Körpers 6a. Der Käfig 12 und die Rollen 11 sind zwischen der ersten Laufbahnfläche 7 und der zweiten Laufbahnfläche 8 angeordnet. Wenn sich das Lager 10 dreht, rollen die vom Käfig 12 gehaltenen Rollen 11 auf der ersten Laufbahnfläche 7 und der zweiten Laufbahnfläche 8.
In dem Lager 10 können der erste Lagerring 5 und der zweite Lagerring 6 weggelassen werden. In diesem Fall dient, obwohl in der Figur nicht gezeigt, ein erstes Element, das in einer Vorrichtung enthalten ist, in der das Lager 10 montiert ist, als Ersatz für den ersten Lagerring 5, und ein zweites Element, das in der Vorrichtung enthalten ist, dient als Ersatz für den zweiter Lagerring 6. Das erste Element hat die ringförmige erste Laufbahnfläche 7 und das zweite Element hat die ringförmige zweite Laufbahnfläche 8.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Käfigs 12 zeigt, der die Rollen 11 hält. Der Käfig 12 hat eine Mehrzahl von Käfigtaschen 13. Die Käfigtaschen 13 sind in einem radialen Muster um die Mittelachse C0 angeordnet (siehe 1). Der Käfig 12 weist ein inneres ringförmiges Element 38, das auf der radialen Innenseite angeordnet ist, ein äußeres ringförmiges Element 39, das auf der radialen Außenseite angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Käfigstäben 40 auf, die das innere ringförmige Element 38 und das äußere ringförmige Element 39 verbinden. Der Raum, der von den in der Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Käfigstäben 40, dem inneren ringförmigen Element 38 und dem äußeren ringförmigen Element 39 umgeben ist, ist die Käfigtasche 13.
Jede Rolle 11 hat eine zylindrische Form. In den 1 und 2 hat die Rolle 11 eine erste Endfläche 21 auf der radialen Außenseite, eine zweite Endfläche 22 auf der radialen Innenseite und eine Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11. Die Rolle 11 der vorliegenden Offenbarung kann eine Nadelrolle oder eine zylindrische Rolle oder eine lange zylindrische Rolle sein. In jeder Käfigtasche 13 ist eine einzige Rolle 11 aufgenommen. Die Rolle 11 ist in jeder Käfigtasche 13 so gehalten, dass die Mittelachse C1 der Rolle 11 mit der Radialrichtung übereinstimmt.
Wie zuvor beschrieben, sind in dem Lager 10 der vorliegenden Offenbarung die Rollen 11 zwischen der ersten Laufbahnfläche 7 und der zweiten Laufbahnfläche 8 angeordnet, die einander zugewandt sind. Der Käfig 12 hat eine Mehrzahl von Käfigtaschen 13. Jede Käfigtasche 13 hält die Rolle 11 so, dass sich die Mittelachse C1 der Rolle 11 in der Radialrichtung erstreckt. Zwischen der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11 und dem Käfigstab 40 befindet sich ein angemessener Zwischenraum. Die Rollen 11, der erste Lagerring 5 und der zweite Lagerring 6 sind aus Stahl hergestellt. Obwohl der Käfig 12 aus Metall (Stahl) hergestellt sein kann, ist der Käfig 12 der vorliegenden Offenbarung aus Harz hergestellt, um den Gleitreibungswiderstand zu reduzieren.
Beschreibung der Käfigtasche 13 und der Rolle 11
Die Form der Rolle 11 wird weiter beschrieben. 3 zeigt die Käfigtasche 13 und die Rolle 11 in einem Schnitt senkrecht zu der Mittelachse C0 (siehe 1) des Lagers 10, und weist die Mittelachse C1 der Rolle 11 auf. Die Rolle 11 hat einen zylindrischen Abschnitt 15 in der Mitte und einen äußeren Wölbungsabschnitt 16 und einen inneren Wölbungsabschnitt 17, die sich an den jeweiligen Seiten des zylindrischen Abschnitts 15 befinden.
Der zylindrische Abschnitt 15 ist ein Abschnitt, der sich in der Mitte in der Axialrichtung der Rolle 11 befindet und so ausgebildet ist, um eine gerade Mantellinie aufzuweisen. Eine Außenumfangsfläche 15a des zylindrischen Abschnitts 15 hat eine zylindrische Form parallel zu der Mittelachse C1 der Rolle 11. Der äußere Wölbungsabschnitt 16 ist ein Abschnitt, der sich neben, insbesondere radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts 15 befindet und so ausgebildet ist, um eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen. Eine Außenumfangsfläche 16a des äußeren Wölbungsabschnitt 16 hat eine derartige Form, dass der Durchmesser in Richtung zu der ersten Endfläche 21 graduell abnimmt. Der innere Wölbungsabschnitt 17 ist ein Abschnitt, der sich neben, insbesondere radial innerhalb des zylindrischen Abschnitts 15 befindet und so ausgebildet ist, um eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen. Eine Außenumfangsfläche 17a des inneren Wölbungsabschnitts 17 hat eine solche Form, dass der Durchmesser in Richtung zu der zweiten Endfläche 22 graduell abnimmt.
Die Außenumfangsfläche 15a des zylindrischen Abschnitts 15, die Außenumfangsfläche 16a des äußeren Wölbungsabschnitt 16 und die Außenumfangsfläche 17a des inneren Wölbungsabschnitt 17 sind in der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11 enthalten.
Der äußere Wölbungsabschnitt 16 besteht aus zwei Teilen. Das heißt, der äußere Wölbungsabschnitt 16 hat einen ersten Teil 26, der an dem zylindrischen Abschnitt 15 angrenzt, und einen zweiten Teil 27, der an dem ersten Teil 26 angrenzt. Die Außenumfangsfläche des ersten Teils 26 ist so ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie mit einem ersten Krümmungsradius r1 in einem Abschnitt aufzuweisen, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält. Die Außenumfangsfläche des zweiten Teils 27 ist so ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie mit einem zweiten Krümmungsradius r2, der kleiner als der erste Krümmungsradius r1 ist, in einem Abschnitt aufzuweisen, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält. Die Außenumfangsfläche 15a des zylindrischen Abschnitts 15 und die Außenumfangsfläche des ersten Teils 26 sind in einem Abschnitt, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält, auf differenzierbare Weise miteinander verbunden. Die Außenumfangsfläche des ersten Teils 26 und die Außenumfangsfläche des zweiten Teils 27 sind in einem Abschnitt, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält, auf differenzierbare Weise miteinander verbunden.
Der innere Wölbungsabschnitt 17 besteht aus zwei Teilen. Das heißt, der innere Wölbungsabschnitt 17 hat einen dritten Teil 28, der an dem zylindrischen Abschnitt 15 angrenzt, und einen vierten Teil 29, der an dem dritten Teil 28 angrenzt. Die Außenumfangsfläche des dritten Teils 28 ist ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie mit einem dritten Krümmungsradius r3 in einem Abschnitt aufzuweisen, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält. Die Außenumfangsfläche des vierten Teils 29 ist ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie mit einem vierten Krümmungsradius r4, der kleiner als der dritte Krümmungsradius r3 ist, in einem Abschnitt aufzuweisen, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält. Die Außenumfangsfläche 15a des zylindrischen Abschnitts 15 und die Außenumfangsfläche des dritten Teils 28 sind in einem Abschnitt, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält, auf differenzierbare Weise miteinander verbunden. Die Außenumfangsfläche des dritten Teils 28 und die Außenumfangsfläche des vierten Teils 29 sind in einem Abschnitt, der die Mittelachse C1 der Rolle 11 enthält, auf differenzierbare Weise miteinander verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben der erste Krümmungsradius r1 und der dritte Krümmungsradius r3 den gleichen Wert und der zweite Krümmungsradius r2 und der vierte Krümmungsradius r4 haben den gleichen Wert.
4 zeigt die Käfigtasche 13 des Käfigs 12 von einer Seite in der Axialrichtung aus betrachtet. 5 zeigt die Käfigtasche 13 des Käfigs 12 von der anderen Seite in der Axialrichtung aus betrachtet. In den 4 und 5 ist die Rolle 11 durch einen verdeckten Umriss (langgestrichene doppelt-kurze gestrichelte Linie) dargestellt. Die Käfigtasche 13 ist ein Bereich, der von einer Außenfläche 33, einer Innenfläche 34 und einem Paar Seitenflächen 31, 32 umgeben ist.
Die Außenfläche 33 ist aus einer radialen Innenfläche des äußeren ringförmigen Elements 39 aufgebaut. Die Außenfläche33 hat einen Vorsprung 37 mit einer gekrümmten Fläche. Der Vorsprung 37 ist mit der ersten Endfläche 21 der Rolle 11 kontaktierbar. Der Vorsprung 37 der vorliegenden Offenbarung hat als eine Kontaktfläche mit der Rolle 11 eine gekrümmte Fläche, die einer sphärischen Fläche entspricht. Die radial innerste Position der gekrümmten Fläche des Vorsprungs 37 befindet sich in einer gedachten Ebene, die sich in dem gleichen Abstand von den gegenüberliegenden Flächen der Käfigstäbe 40 befindet, die in der Umfangsrichtung aneinander angrenzen. Wenn sich das Lager 10 dreht, versucht die Rolle 11 aufgrund der Zentrifugalkraft sich radial nach außen zu bewegen. Die erste Endfläche 21 der Rolle 11 kommt somit mit dem Vorsprung 37 in Punktkontakt, so dass die Rolle 11 in der Radialrichtung positioniert ist. Die Innenfläche 34 ist aus einer radialen Außenfläche des inneren ringförmigen Elements 38 aufgebaut. Die Innenfläche 34 ist der zweiten Endfläche 22 der Rolle 11 zugewandt.
Die erste Seitenfläche 31 auf einer Seite in der Umfangsrichtung ist aus einer solchen Fläche des Käfigstabs 40 aufgebaut, die sich auf einer Seite in der Umfangsrichtung der Rolle 11 befindet, die in der Umfangsrichtung in Richtung der anderen Seite zugewandt ist. Die erste Seitenfläche 31 ist der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11 zugewandt. Die zweite Seitenfläche 32 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung ist aus einer solchen Fläche des Käfigstabs 40 aufgebaut, die sich auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung der Rolle 11 befindet, die in der Umfangsrichtung in Richtung der anderen Seite zugewandt ist. Die zweite Seitenfläche 32 ist der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11 zugewandt.
Wie in 4 gezeigt, ist in jeder Käfigtasche 13 ein Paar erster vorstehender Abschnitte 41 vorgesehen, um in der Umfangsrichtung einander zugewandt zu sein. Jeder der ersten vorstehenden Abschnitte 41 ist in der Mitte in der Radialrichtung der Käfigstabs 40 vorgesehen. Jeder der ersten vorstehenden Abschnitte 41 ist auf der einen Seite der Käfigstäbe 40 in der Axialrichtung vorgesehen, um in der Umfangsrichtung vorzustehen. Der Abstand zwischen dem Paar erster vorstehender Abschnitte 41 in der Käfigtasche 13 ist kleiner als der Durchmesser der Rolle 11. Die ersten vorstehenden Abschnitte 41 verhindern somit, dass die in der Käfigtasche 13 aufgenommene Rolle 11 in Richtung zu der einen Seite in der Axialrichtung herausfällt.
Wie in 5 gezeigt, ist in jeder Käfigtasche 13 ein Paar zweiter vorstehender Abschnitte 42 vorgesehen, um in der Umfangsrichtung einander zugewandt zu sein. Jeder der zweiten vorstehenden Abschnitte 42 ist auf der radialen Außenseite des Käfigstabs 40 vorgesehen. Jeder der zweiten vorstehenden Abschnitte 42 ist auf der anderen Seite in der Axialrichtung des Käfigstabs 40 vorgesehen, um in der Umfangsrichtung vorzustehen. Der Abstand zwischen den zweiten vorstehenden Abschnitten 42 ist kleiner als der Durchmesser der Rolle 11. Die zweiten vorstehenden Abschnitte 42 verhindern somit, dass die in der Käfigtasche 13 aufgenommene Rolle 11 in Richtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung herausfällt. Wie in 5 gezeigt, ist ein Paar dritter vorstehender Abschnitte 43 in jeder Käfigtasche 13 vorgesehen, um in der Umfangsrichtung einander zugewandt zu sein. Jeder der dritten vorstehenden Abschnitte 43 ist auf der radialen Innenseite des Käfigstabs 40 vorgesehen. Jeder der dritten vorstehenden Abschnitte 43 ist auf der anderen Seite der Käfigstabs 40 in der Axialrichtung vorgesehen, um in der Umfangsrichtung vorzustehen. Der Abstand zwischen dem Paar dritter vorstehender Abschnitte 43 ist kleiner als der Durchmesser der Rolle 11. Die dritten vorstehenden Abschnitte 43 verhindern somit, dass die in der Käfigtasche 13 aufgenommene Rolle 11 in Richtung zu der anderen Seite in der Axialrichtung herausfällt.
3 zeigt den Zustand, in dem die Mittelachse C2 der Käfigtasche 13, die sich in der Radialrichtung erstreckt, und die Mittelachse C1 der Rolle 11 miteinander übereinstimmen (im Folgenden als ausgerichteter Zustand bezeichnet). Die Mittelachse C2 der Käfigtasche 13 ist eine solche Linie, die sich in der Radialrichtung erstreckt, die sich auf einer gedachten Ebene befindet, die sich in gleichem Abstand von den in der Umfangsrichtung aneinander angrenzenden gegenüberliegenden Flächen der Käfigstäbe 40 befindet und welche die radial innerste Position des Vorsprungs 37 aufweist. In diesem Zustand steht die Rolle 11 in der Axialrichtung des Käfigs 12 über die Fläche auf der einen Seite in der Axialrichtung in Richtung zu der einen Seite vor und steht auch über die Fläche auf der anderen Seite in der Axialrichtung des Käfigs 12 in Richtung zu der zu der anderen Seite in der Axialrichtung vor. In diesem Zustand ist dort ein Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11 und jeder der Seitenflächen 31, 32 der Käfigtasche 13. Die erste Seitenfläche 31 der Käfigtasche 13 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung hat eine vertiefte Fläche 35a in der Mitte und ebene Flächen 36a, 36b auf den jeweiligen Seiten der vertieften Fläche 35a. Wie die erste Seitenfläche 31 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung hat die zweite Seitenfläche 32 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung eine vertiefte Fläche 35b in der Mitte und ebene Flächen 36c, 36d auf den jeweiligen Seiten der vertieften Fläche 35b. Die erste Seitenfläche 31 und die zweite Seitenfläche 32 haben die gleiche Konfiguration, und die erste Seitenfläche 31 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung wird nachfolgend als Beispiel beschrieben.
Die ebene Fläche 36a ist eine Fläche, die auf der radialen Außenseite in der Käfigtasche 13 vorgesehen ist und die mit der Rolle 11 kontaktierbar ist. Die ebene Fläche 36b ist eine Fläche, die auf der radialen Innenseite in der Käfigtasche 13 vorgesehen ist und vorgesehen ist und die mit der Rolle 11 kontaktierbar ist. Die vertiefte Fläche 35a ist in der Mitte in der Radialrichtung der Käfigtasche 13 vorgesehen. Die vertiefte Fläche 35a ist eine Fläche, die stärker vertieft ist als die ebenen Flächen 36a, 36b und die nicht mit der Rolle 11 kontaktierbar ist. Die vertiefte Fläche 35a weist eine äußere geneigte Fläche 45, eine innere geneigte Fläche 46 und eine mittlere Fläche 47 auf, die zwischen der äußeren geneigten Fläche 45 und der inneren geneigten Fläche 46 vorgesehen ist. Die äußere geneigte Fläche 45 ist derart geneigt, dass die Umfangsbreite der Käfigtasche 13 von der ebenen Fläche 36a auf der radialen Außenseite graduell zunimmt. Die innere geneigte Fläche 46 ist derart geneigt, dass die Umfangsbreite der Käfigtasche 13 von der ebenen Fläche 36b auf der radialen Innenseite graduell zunimmt. In dem ausgerichteten Zustand sind die ebenen Flächen 36a, 36b und die mittlere Fläche 47 parallel zu der Mittelachse C1 der Rolle 11. Jede der ebenen Flächen 36a, 36b ist mit Ausnahme des zweiten vorstehenden Abschnitts 42 oder des dritten vorstehenden Abschnitts 43 aus einer Fläche aufgebaut, die in der Radial- und Axialrichtung eben ist (siehe 4 und 5).
Ein konvexer runder Abschnitt (runde Abschrägung) 48 ist auf einer Grenze B2 zwischen der ebenen Fläche 36a auf der radialen Außenseite und der vertieften Fläche 35a (die äußere geneigte Fläche 45) vorgesehen. Ein konvexer runder Abschnitt (runde Abschrägung) 49 ist an einer Grenze B5 zwischen der ebenen Fläche 36b auf der radialen Innenseite und der vertieften Fläche 35a (die innere geneigte Fläche 46) vorgesehen. In Bezug auf die runden Abschnitte an den Grenzen B2, B5 hat die zweite Seitenfläche 32 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung eine Konfiguration vergleichbar zu der ersten Seitenfläche 31 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung. Das heißt, ein konvexer runder Abschnitt 48 ist an der Grenze B2 zwischen der ebenen Fläche 36c auf der radialen Außenseite und der vertieften Fläche 35b vorgesehen, und ein konvexer runder Abschnitt 49 ist an der Grenze B5 zwischen der ebenen Fläche 36d auf der radialen Innenseite und der vertieften Fläche 35b vorgesehen. Die Abmessungen der runden Abschnitte 48, 49, nämlich die Abmessungen der runden Abschrägungen, betragen zum Beispiel 1 mm oder mehr und 5 mm oder weniger.
6 zeigt den Zustand, in dem die Mittelachse C1 der Rolle 11 in Bezug auf die Mittelachse C2 der Käfigtasche 13, die sich in der Radialrichtung erstreckt, geneigt ist (im Folgenden als „fehlausgerichteter Zustand“ bezeichnet). Der fehlausgerichtete Zustand wird verursacht, wenn die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 schräggestellt ist. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „Schrägstellen“, dass die Rolle 11 in Bezug auf die normale Drehachse der Rolle 11 geneigt ist. Die normale Drehachse stimmt mit der Mittelachse C2 der Käfigtasche 13 überein. Wenn sich das Lager 10 dreht, kommt die erste Endfläche 21 der Rolle 11 aufgrund der Zentrifugalkraft mit dem Vorsprung 37 der Käfigtasche 13 in Kontakt, und die Rolle 11 rollt auf der ersten Laufbahnfläche 7 und der zweiten Laufbahnfläche 8 (siehe 1). Wie in 6 gezeigt ist, kommt, wenn die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 geneigt ist, der äußere Wölbungsabschnitt 16 der Rolle 11 in Kontakt mit der ebenen Fläche 36a und der innere Wölbungsabschnitt 17 der Rolle 11 kommt in Kontakt mit der ebenen Fläche 36d, wobei die erste Endfläche 21 der Rolle 11 in Kontakt mit dem Vorsprung 37 ist. In diesem Zustand ist die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 positioniert und dreht sich.
7 zeigt die Käfigtasche 13 und die Rolle 11 in einem Schnitt senkrecht zu der Mittelachse C0 (siehe 1) des Lagers 10, und weist die Mittelachse C1 der Rolle 11 auf. Wie 6 zeigt 7 den Zustand, in dem die Mittelachse C1 der Rolle 11 in Bezug auf die Mittelachse C2 der Käfigtasche 13, die sich in der Radialrichtung erstreckt, geneigt ist. Das heißt, 7 zeigt, dass die Rolle 11 zu einer Seite hin schräggestellt wird.
Wie zuvor beschrieben, sind sowohl der äußere Wölbungsabschnitt 16 als auch der innere Wölbungsabschnitt 17 ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen. Wenn die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 schräggestellt ist, kommt der äußere Wölbungsabschnitt 16 in Punktkontakt mit der ebenen Fläche 36a der ersten Seitenfläche 31, und der innere Wölbungsabschnitt 17 kommt in Punktkontakt mit der ebenen Fläche 36d der zweiten Seitenfläche 32. Wie ebenfalls später beschrieben wird, berühren (Punktkontakt) der äußere Wölbungsabschnitt 16 und der innere Wölbungsabschnitt 17 die ebene Fläche 36a und die ebene Fläche 36d in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird. Ein erster Kontaktpunkt Q1 bezieht sich auf den Kontaktpunkt des äußeren Wölbungsabschnitts 16 mit der ebenen Fläche 36a und ein zweiter Kontaktpunkt Q2 bezieht sich auf den Kontaktpunkt des inneren Wölbungsabschnitts 17 mit der ebenen Fläche 36d.
8 zeigt die Käfigtasche 13 und die Rolle 11 in einem Schnitt senkrecht zu der Mittelachse C0 (siehe 1) des Lagers 10, und weist die Mittelachse C1 der Rolle 11 auf. 8 zeigt den ausgerichteten Zustand (den Zustand vor dem Schrägstellen). Wie in 8 gezeigt, gibt es einen vorgegebenen Zwischenraum (Y1, Y2) zwischen der ersten Seitenfläche 31 und der zweiten Seitenfläche 32 der Käfigtasche 13 und der Außenumfangsfläche 20 der Rolle 11. Die Form der Käfigtasche 13 in Bezug auf die Form der Rolle 11, das heißt der Zwischenraum, ist so gestaltet, um den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen. $(Y1 + Y2) / X < tan (3 \times π / 180)$
In dem Ausdruck (1) sind Y1, Y2 und X wie folgt definiert (siehe 8).

Y1: ein Zwischenraum zwischen dem ersten Kontaktpunkt Q1 und der ersten Seitenfläche 31 (die ebene Fläche 36a) vor dem Schrägstellen
Y2: ein Abstand zwischen dem zweiten Kontaktpunkt Q2 und der zweiten Seitenfläche 32 (die ebene Fläche 36d) vor dem Schrägstellen
X: die Differenz zwischen einem Radius R1 eines ersten gedachten Kreises K1 um die Mittelachse C0 des Käfigs 12, der durch den ersten Kontaktpunkt Q1 verläuft, und einem Radius R2 eines zweiten gedachten Kreises K2 um die Mittelachse C0 des Käfigs 12, der durch den zweiten Kontaktpunkt Q2 verläuft

Das heißt, Y1 repräsentiert den Zwischenraum zwischen dem ersten Kontaktpunkt Q1 der Rolle 11, an dem die Rolle 11 die erste Seitenfläche 31 berührt, wenn die Rolle11 vor dem Schrägstellen in Richtung zu der einen Seite und der ersten Seitenfläche 31 schräggestellt ist. Y2 repräsentiert den Zwischenraum zwischen dem zweiten Kontaktpunkt Q2 der Rolle 11, an dem die Rolle 11 die zweite Seitenfläche 32 berührt, wenn die Rolle 11 vor dem Schrägstellen in Richtung zu der einen Seite und der zweiten Seitenfläche 32 schräggestellt ist. Wie in 8 gezeigt, ist der erste Kontaktpunkt Q1 zum Definieren von Y1 eine Position vor dem Schrägstellen und der zweite Kontaktpunkt Q2 zum Definieren von Y2 ist eine Position vor dem Schrägstellen. X ist durch den Ausdruck „(R1 - R2)“ gegeben.
Wenn die Rolle 11 in Richtung zu der anderen Seite, nämlich zu der entgegengesetzten Seite zu der in 7 gezeigten Seite, schräggestellt ist, kommt der äußere Wölbungsabschnitt 16 in Punktkontakt mit der ebenen Fläche 36c der zweiten Seitenfläche 32 (ein dritter Kontaktpunkt Q3), und der innere Wölbungsabschnitt 17 kommt in Punktkontakt mit der ebenen Fläche 36b der ersten Seitenfläche 31 (ein vierter Kontaktpunkt Q4). In dem in 8 gezeigten Zustand vor dem Schrägstellen hat der Zwischenraum zwischen dem dritten Kontaktpunkt Q3 und der zweiten Seitenfläche 32 (die ebene Fläche 36c) den gleichen Wert wie Y2, und der Zwischenraum zwischen dem vierten Kontaktpunkt Q4 und der ersten Seitenfläche 31 (die ebene Fläche 36b) hat den gleichen Wert wie Y1. Der erste gedachte Kreis K1 verläuft durch den dritten Kontaktpunkt Q3 und der zweite gedachte Kreis K2 verläuft durch den vierten Kontaktpunkt Q4.
9 ist ein Graph, der das Drehmomentverhältnis (Laufdrehmomentverhältnis) des Lagers 10 zeigt. Dieser Graph wurde experimentell erhalten. Die Abszisse des Graphen repräsentiert einen Winkel β (siehe 7), bei dem die Mittelachse C1 der Rolle 11 in Bezug auf die normale Drehachse der Rolle 11 geneigt ist. Der Winkel β ist ein Winkel (kleinerer Winkel), der durch die Mittelachse C2 der Käfigtasche 13, die sich in der Radialrichtung erstreckt, und die geneigte Mittelachse C1 der Rolle 11 ausgebildet ist. Die Ordinate repräsentiert ein Drehmomentverhältnis unter der Annahme, dass der Drehwiderstand des Lagers 10 „1“ ist, wenn der Winkel β 3,5×π/180 Radiant (3,5°) beträgt. Wie in 9 gezeigt, steigt das Drehmomentverhältnis schnell an, wenn der Winkel β größer als 3×π/180 Radiant (3°) wird, das heißt, der Drehwiderstand des Lagers 10 steigt an. Wenn dagegen der Winkel β weniger als 3×π/180 Radiant (weniger als 3°) beträgt, ist das Drehmomentverhältnis relativ gering, das heißt, der Drehwiderstand des Lagers 10 ist klein.
Wie zuvor beschrieben, haben die Erfinder experimentell durch ihre umfangreiche Forschung herausgefunden, dass verhindert wird, dass das Laufdrehmoment, selbst wenn die Rollen 11 schräggestellt sind, extrem groß wird, solange der Winkel β weniger als 3×π/180 Radiant (weniger als 3°) beträgt.
Wenn die Formen der Rolle 11 und der Käfigtasche 13 eine Beziehung haben, die den Ausdruck (1) erfüllt, beträgt der Winkel β weniger als 3×π/180 Radiant (weniger als 3°), selbst wenn die Rolle 11 der Käfigtasche 13, wie in 7 gezeigt, schräggestellt ist. Dementsprechend wird verhindert, dass das Laufdrehmoment des Lagers 10 extrem groß wird, selbst wenn die Rolle 11 schräg steht. Die Reduzierung des Drehmoments wird somit aufrechterhalten.
Es ist bevorzugt, Y1 und Y2 so festzulegen, dass X innerhalb des Bereichs, der den Ausdruck (1) erfüllt, so groß wie möglich ist. Dies liegt daran, dass, wenn der Zeitpunkt zum Schrägstellen der Rolle 11 konstant ist, die Kontaktkraft, die zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 wirkt, durch Erhöhen von X reduziert werden kann. Der Gleitreibungswiderstand aufgrund des Kontakts zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 wird somit weiter reduziert.
Mit Rückbezug auf 3 werden die Abmessungen jedes Teils der Rolle 11 und der Käfigtasche 13 beschrieben. Eine erste Abmessung Z1 der Rolle 11, die wie folgt definiert ist, ist größer als eine zweite Abmessung Z2 der Käfigtasche 13, die wie folgt definiert ist (Z1 > Z2).
Erste Abmessung Z1: Die Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche 21 der Rolle 11, die mit dem Vorsprung 37 der Käfigtasche 13 kontaktierbar ist, zu einer Grenze B1 zwischen dem äußeren Wölbungsabschnitt 16 und dem zylindrischen Abschnitt 15.
Zweite Abmessung Z2: Die Abmessung in der Radialrichtung von dem Kontaktpunkt P1 des Vorsprungs 37 der Käfigtasche 13 mit der ersten Endfläche 21 der Rolle 11 zu der Grenze B2 (die Grenze B2 ist die Grenze zwischen der ebenen Fläche 36a (36c) auf der radialen Außenseite und der vertieften Fläche 35a (35b)).
Wie zuvor beschrieben ist die erste Abmessung Z1 größer als die zweite Abmessung Z2. Wenn sich dementsprechend das Lager 10 dreht und die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 geneigt wird, kommt der äußere Wölbungsabschnitt 16 der Rolle 11 in Kontakt mit der ebenen Fläche 36a der Käfigtasche 13 auf der radialen Außenseite, wie in 6 gezeigt. Wie zuvor beschrieben, ist der äußere Wölbungsabschnitt 16 ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen. Der äußere Wölbungsabschnitt 16 der Rolle 11 berührt daher die ebene Fläche 36a der Käfigtasche 13 (Punktkontakt) in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird. Diese Konfiguration reduziert den Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 und erzielt eine Reduzierung des Drehmoments.
Obwohl in der Figur nicht gezeigt, kommt zum Beispiel, wenn die Drehrichtung des Lagers 10 umgekehrt ist und die Rolle 11 in die entgegengesetzte Richtung zu der in 6 gezeigten geneigt ist, der äußere Wölbungsabschnitt 16 mit der gegenüberliegenden ebenen Fläche 36a in Kontakt. Auch in diesem Fall berührt (Punktkontakt) der äußere Wölbungsabschnitt 16 der Rolle 11 die ebene Fläche 36c der Käfigtasche 13 in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird.
In der vorliegenden Offenbarung (siehe 3) ist eine dritte Abmessung Z3, die wie folgt definiert ist, kleiner als die zweite Abmessung Z2 (Z3 < Z2).
Dritte Abmessung Z3: Die Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche 21, die mit dem Vorsprung 37 kontaktierbar ist, zu der Grenze B3 zwischen dem ersten Teil 26 und dem zweiten Teil 27 des äußeren Wölbungsabschnitts 16.
Bei dieser Konfiguration ist, wie in 6 gezeigt, der Neigungswinkel der Rolle 11 klein (weniger als 3°). Der erste Teil 26 des äußeren Wölbungsabschnitts 16 der Rolle 11 berührt daher die ebene Fläche 36a der Käfigtasche 13. Wie zuvor beschrieben, ist der Krümmungsradius der bogenförmigen Mantellinie des ersten Teils 26 größer als jener der bogenförmigen Mantellinie des zweiten Teils 27 (r1 > r2). Dementsprechend wird eine relativ große Kontaktellipse zwischen der ebenen Fläche 36a und dem ersten Teil 26 erzeugt. Eine spezifische Last in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 wird somit reduziert und der Verschleiß wird begrenzt. Diese Konfiguration erfüllt „erste Abmessung Z1 > zweite Abmessung Z2 > dritte Abmessung Z3“.
In der vorliegenden Offenbarung (siehe 3) ist eine vierte Abmessung Z4 der Rolle 11, die wie folgt definiert ist, kleiner als eine fünfte Abmessung Z5 der Käfigtasche 13, die wie folgt definiert ist (Z4 < Z5).
Vierte Abmessung Z4: Die Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche 21 der Rolle 11, die mit dem Vorsprung 37 der Käfigtasche 13 kontaktierbar ist, zu einer Grenze B4 zwischen dem inneren Wölbungsabschnitt 17 und dem zylindrischen Abschnitt 15.
Fünfte Abmessung Z5: Die Abmessung in der Radialrichtung von dem Kontaktpunkt P1 des Vorsprungs 37 der Käfigtasche 13 mit der ersten Endfläche 21 der Rolle 11 zu einer Grenze B5 (die Grenze B5 ist die Grenze zwischen der ebenen Fläche 36d auf der radialen Innenseite und der vertieften Fläche 35b).
Wie zuvor beschrieben ist die vierte Abmessung Z4 kleiner als die fünfte Abmessung Z5. Wenn sich dementsprechend das Lager 10 dreht und die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 geneigt ist, kommt der innere Wölbungsabschnitt 17 der Rolle 11 mit der ebenen Fläche 36d auf der radialen Innenseite in Kontakt, wie in 6 gezeigt. Wie zuvor beschrieben, ist der innere Wölbungsabschnitt 17 so ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen. Der innere Wölbungsabschnitt 17 der Rolle 11 berührt (Punktkontakt) daher die ebene Fläche 36d der Käfigtasche 13 in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird. Diese Konfiguration reduziert den Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 und erzielt eine Reduzierung des Drehmoments.
Obwohl in der Figur nicht gezeigt, kommt zum Beispiel, wenn die Drehrichtung des Lagers 10 umgekehrt ist und die Rolle 11 in die entgegengesetzte Richtung zu der in 6 gezeigten geneigt ist, der innere Wölbungsabschnitt 17 mit der gegenüberliegenden ebenen Fläche 36b in Kontakt. Auch in diesem Fall berührt (Punktkontakt) der innere Wölbungsabschnitt 17 der Rolle 11 die ebene Fläche 36b der Käfigtasche 13 in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird.
In der vorliegenden Offenbarung (siehe 3) ist eine sechste Abmessung Z6, die wie folgt definiert ist, größer als die fünfte Abmessung Z5 (Z6 > Z5).
Sechste Abmessung Z6: Die Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche 21, die mit dem Vorsprung 37 kontaktierbar ist, zu der Grenze B6 zwischen dem dritten Teil 28 und dem vierten Teil 29 des inneren Wölbungsabschnitts 17.
Bei dieser Konfiguration ist, wie in 6 gezeigt, der Neigungswinkel der Rolle 11 klein (weniger als 3°). Der dritte Teil 28 des inneren Wölbungsabschnitts 17 der Rolle 11 berührt daher die ebene Fläche 36d der Käfigtasche 13. Wie zuvor beschrieben, ist der Krümmungsradius der bogenförmigen Mantellinie des dritten Teils 28 größer als jener der bogenförmigen Mantellinie des vierten Teils 29 (r3 > r4). Dementsprechend wird eine relativ große Kontaktellipse zwischen der ebene Fläche 36d und dem dritten Teil 28 erzeugt. Ein Oberflächendruck in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 wird somit reduziert und der Verschleiß wird begrenzt. Diese Konfiguration erfüllt „vierte Abmessung Z4 < fünfte Abmessung Z5 < sechste Abmessung Z6“.
In 3 ist der konvexe runde Abschnitt 48 an der Grenze B2 zwischen der ebenen Fläche 36a auf der radialen Außenseite der Käfigtasche 13 und der vertieften Fläche 35a vorgesehen, wie zuvor beschrieben. Dementsprechend wird keine Kantenlast aufgebracht, selbst wenn der äußere Wölbungsabschnitt 16 der Rolle 11 die Grenze B2 berührt. Der konvexe runde Abschnitt 49 ist an der Grenze B5 zwischen der ebenen Fläche 36d auf der radialen Innenseite der Käfigtasche 13 und der vertieften Fläche 35b vorgesehen, wie zuvor beschrieben. Dementsprechend tritt keine Kantenlast auf, selbst wenn der innere Wölbungsabschnitt 17 der Rolle 11 die Grenze B5 berührt.
In 3 ist gemäß der Konfiguration, bei der die erste Abmessung Z1 > die zweite Abmessung Z2 und die vierte Abmessung Z4 < die fünfte Abmessung Z5 ist, der zylindrische Abschnitt 15 der Rolle 11 innerhalb des radialen Bereichs der vertieften Fläche 35a (35b) in der Käfigtasche 13 vorhanden, wobei die erste Endfläche 21 der Rolle 11 mit dem Vorsprung 37 in Kontakt ist. Wenn sich dementsprechend das Lager 10 dreht und die Rolle 11 in der Käfigtasche 13 geneigt ist, wie in 6 gezeigt, kommen der äußere Wölbungsabschnitt 16 und der innere Wölbungsabschnitt 17, die jeweils ausgebildet sind, eine bogenförmige Mantellinie aufzuweisen, in Kontakt mit den ebenen Flächen 36a, 36d der Käfigtasche 13 auf der radialen Außen- und Innenseite. Wie zuvor beschrieben, sind sowohl der äußere Wölbungsabschnitt 16 als auch der innere Wölbungsabschnitt 17 ausgebildet, um eine bogenförmige Mantellinie aufweisen. Die Rolle 11 und der Käfig 12 berühren (Punktkontakt) sich daher auf der radialen Außen- und Innenseite in einer Weise, dass eine Kontaktellipse erzeugt wird. Diese Konfiguration reduziert den Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 und erzielt eine Reduzierung des Drehmoments.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß dem Axialwälzlager 10 der vorliegenden Offenbarung der Gleitreibungswiderstand in dem Kontaktabschnitt zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 reduziert. Somit wird eine Reduzierung des Drehmoments des Axialwälzlagers 10 erzielt. Darüber hinaus wird ein Temperaturanstieg aufgrund eines Gleitkontakts zwischen der Rolle 11 und dem Käfig 12 eingeschränkt.
Das hier offenbarte Ausführungsbeispiel ist in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Der Schutzbereich der Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern weist alle Abwandlungen auf, die in dem Schutzbereich enthalten sind, der den in den Ansprüchen beschriebenen Konfigurationen entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018066501 A [0002]

Claims

Axialwälzlager (10), gekennzeichnet durch: eine Mehrzahl von Rollen (11), die zwischen einer ersten Laufbahnfläche (7) und einer zweiten Laufbahnfläche (8) angeordnet sind, die einander zugewandt sind; und einen Käfig (12) mit einer Mehrzahl von Käfigtaschen (13), die jeweils die Rolle (11) halten, so dass sich eine Mittelachse (C1) der Rolle (11) in einer Radialrichtung erstreckt, wobei die Rolle (11) eine zylindrische Außenumfangsfläche (20), eine erste Endfläche (21) auf einer radialen Außenseite und eine zweite Endfläche (22) auf einer radialen Innenseite aufweist, und die Käfigtasche (13) eine Außenfläche (33) mit einem Vorsprung (37), der mit der ersten Endfläche (21) kontaktierbar ist, eine Innenfläche (34), die der zweiten Endfläche (22) zugewandt ist, eine erste Seitenfläche (31) auf einer Seite und der zylindrischen Außenumfangsfläche (20) zugewandt ist, und eine zweite Seitenfläche (32) auf der anderen Seite aufweist und der zylindrischen Außenumfangsfläche (20) zugewandt ist, wobei die Rollen (11) und der Käfig (12) konfiguriert sind, um den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen: $(Y1 + Y2) / X < tan (3 \times π / 180)$
wobei Y1 ein Zwischenraum vor dem Schrägstellen repräsentiert, zwischen einem ersten Kontaktpunkt (Q1) der Rolle (11), an dem die Rolle (11) die erste Seitenfläche (31) berührt, wenn die Rolle (11) in Richtung zu einer Seite und der ersten Seitenfläche (31) schräggestellt ist, Y2 ein Zwischenraum vor dem Schrägstellen repräsentiert, zwischen einem zweiten Kontaktpunkt (Q2) der Rolle (11), an dem die Rolle (11) die zweite Seitenfläche (32) berührt, wenn die Rolle (11) in Richtung zu einer Seite und der zweiten Seitenfläche (32) schräggestellt ist, und X eine Differenz zwischen einem Radius (R1) eines ersten gedachten Kreises (K1) um eine Mittelachse (C0) des Käfigs (12), der durch den ersten Kontaktpunkt (Q1) verläuft, und einem Radius (R2) eines zweiten gedachten Kreises (K2) um die Mittelachse (C0) des Käfigs (12) repräsentiert, der durch den zweiten Kontaktpunkt (Q2) verläuft.
Axialwälzlager (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (11) einen zylindrischen Abschnitt (15), der sich in der Mitte der Rolle (11) in einer Axialrichtung der Rolle (11) befindet und eine gerade Mantellinie hat, und einen äußeren Wölbungsabschnitt (16), der sich radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts (15) befindet und eine bogenförmige Mantellinie hat, und einen inneren Wölbungsabschnitt (17) aufweist, der sich radial innerhalb des zylindrischen Abschnitts (15) befindet und eine bogenförmige Mantellinie hat, jede der ersten Seitenfläche (31) und der zweiten Seitenfläche (32) eine vertiefte Fläche (35a, 35b), die in der Mitte der Käfigtasche (13) in der Radialrichtung vorgesehen ist und die nicht mit der Rolle (11) kontaktierbar ist, und ebene Flächen (36a, 36b, 36c, 36d) aufweist, die an radialen Außen- und Innenseiten in der Käfigtasche (13) vorgesehen sind und die mit der Rolle (11) kontaktierbar sind, und eine erste Abmessung (Z1) größer als eine zweite Abmessung (Z2) ist, wobei die erste Abmessung (Z1) eine Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche (21) ist, die mit dem Vorsprung (37) zu einer Grenze (B1) zwischen dem äußeren Wölbungsabschnitt (16) und dem zylindrischen Abschnitt (15) kontaktierbar ist, und die zweite Abmessung (Z2) eine Abmessung in der Radialrichtung von einem Kontaktpunkt (P1) des Vorsprungs (37) mit der ersten Endfläche (21) zu einer Grenze (B2) zwischen der ebenen Fläche (36a, 36c) auf der radialen Außenseite und der vertieften Fläche (35a, 35b) ist.
Axialwälzlager (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: der äußere Wölbungsabschnitt (16) einen ersten Teil (26), der an den zylindrischen Abschnitt (15) angrenzt und durch eine bogenförmige Mantellinie mit einem ersten Krümmungsradius (r1) definiert ist, und einen zweiten Teil (27) aufweist, der an den ersten Teil (26) angrenzt und durch eine bogenförmige Mantellinie mit einem zweiten Krümmungsradius (r2) definiert, der kleiner als der erste Krümmungsradius (r1) ist; und eine dritte Abmessung (Z3) kleiner als die zweite Abmessung (Z2) ist, wobei die dritte Abmessung (Z3) eine Abmessung in der Radialrichtung von der ersten Endfläche (21) ist, die mit dem Vorsprung (37) zu einer Grenze (B3) zwischen dem ersten Teil (26) und dem zweiten Teil (27) kontaktierbar ist.