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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager.
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Stand der Technik
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Wälzlager werden in verschiedenen Vorrichtungen verwendet. Unter anderem werden Kugellager, bei denen Wälzkörper Kugeln sind, für eine Hochgeschwindigkeitsrotation verwendet. Ein Kugellager weist einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Kugeln und einen Ringkäfig auf, der die Kugeln hält. Im Fall eines Kugellagers (insbesondere einem Rillenkugellager) wird unter dem Gesichtspunkt der Montierbarkeit ein Käfig vom sogenannten Kronentyp verwendet, der aus Harz besteht. Der Käfig vom Kronentyp hat einen ringförmigen Abschnitt und eine Mehrzahl von Käfigstäben, die vorgesehen sind, um sich in Axialrichtung von dem ringförmigen Abschnitt zu erstrecken. Zwischen jedem Käfigstabpaar, das in Umfangsrichtung nebeneinanderliegt, sind Zwischenräume ausgebildet, die als Taschen zur Aufnahme der Kugeln dienen. Die Veröffentlichung der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung Nr.
2015-57558 (
JP 2015-57558 A ) offenbart einen Käfig vom Kronentyp.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In dem Käfig vom Kronentyp werden die Käfigstäbe in freitragender Weise gehalten. Daher werden die Käfigstäbe in Richtung zu dem Außenring durch eine Zentrifugalkraft elastisch verformt, wenn sich das Wälzlager dreht. Wenn die Drehzahl höher wird und die Käfigstäbe deutlicher verformt werden, kann ein Teil des Käfigs die Kugeln oder den Außenring stark berühren. In diesem Fall kann der Verschleiß des Käfigs, der den Käfig zerbricht, gefördert werden.
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Um eine Zentrifugalkraft zu reduzieren, die den Käfig verformt, kann das Gewicht des Käfigstabs reduziert werden. Zu diesem Zweck wird, wie zum Beispiel in 6 dargestellt, vorgeschlagen, eine radiale Innenfläche 94 eines Käfigstabs 90 als eine geneigte Fläche auszubilden.
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Ein Wälzlager, das einen Käfig vom Kronentyp 96 aufweist, wird wie folgt montiert. Eine Mehrzahl von Kugeln 97 wird zwischen einem Innenring 99 und einem Außenring 98 angeordnet. Als nächstes wird der Käfig 96 an den Kugeln 97 montiert. In dem Käfig vom Kronentyp 96 öffnen sich die Taschen 93, welche die Kugeln 97 aufnehmen, auf der zweiten Axialseite (linke Seite in 6) mit einer Abmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 97 ist.
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Um den Käfig 96 zu montieren, wird der Käfig 96 daher von der ersten Axialseite zu der zweiten Axialseite näher an die Kugeln 97 herangeführt, und ein Abschnitt (Öffnung 95) der Taschen 93 auf der zweiten Axialseite wird dazu gebracht, einen Teil der Halbkugeln 97a der Kugeln 97 auf der ersten Axialseite zu berühren. 6 ist eine Schnittansicht, welche die Montage des Käfigs 96 gemäß dem Stand der Technik darstellt und stellt einen Zustand dar, in dem ein Abschnitt der Tasche 93 auf der zweiten Axialseite einen Teil der Halbkugel 97a der Kugel 97 auf der ersten Axialseite berührt. Dieser Zustand wird als „nicht-montierter Zustand“ bezeichnet.
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Der Käfig 96 wird im nicht-montierten Zustand in Richtung zu der zweiten Axialseite gedrückt. Folglich werden die Kugeln 97 in den Taschen 93 durch die Öffnung 95 aufgenommen, wobei ein Teil der Käfigstäbe 90 elastisch verformt wird. Um den Käfig 96 im nicht-montierten Zustand zu drücken, ist es erforderlich, eine große Kraft auf den Käfig 96 in Axialrichtung auszuüben.
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Falls der Innenring 99 und der Käfig 96 exzentrisch sind, wenn der Käfig 96 in dem in 6 dargestellten nicht-montierten Zustand in Richtung zu der zweiten Axialseite gedrückt wird, kann ein Teil der radialen Innenfläche 94 des Käfigstabs 90 einen Teil eines Schulterabschnitts 99a des Innenrings 99 berühren (hängen bleiben). Wenn in diesem Zustand eine große Kraft in Axialrichtung auf den Käfig 96 ausgeübt wird, um den Käfig 96 gewaltsam in Richtung zu der zweiten Axialseite zu drücken, kann ein Teil der radialen Innenfläche 94 des Käfigstabs 90 einen Teil des Schulterabschnitts 99a des Innenrings 99 stark berühren, was die radiale Innenfläche 94 beschädigt.
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Somit reduziert die vorliegende Offenbarung eine Zentrifugalkraft, die eine Verformung eines Käfigs verursacht, indem das Gewicht der Käfigstäbe reduziert wird, und unterbindet eine Beschädigung der radialen Innenfläche der Käfigstäbe aufgrund eines Teils der radialen Innenfläche, der einen Teil des Außenumfangsabschnitts eines Innenrings stark berührt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Wälzlager bereit. Das Wälzlager weist einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Kugeln, die zwischen dem Innenring und dem Außenring vorgesehen sind, und einen Käfig auf, der die Kugeln in Abständen in Umfangsrichtung hält. Der Käfig weist einen ringförmigen Abschnitt, der in einer ersten Axialrichtung in Bezug auf die Kugeln vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Käfigstäben auf, die vorgesehen sind, um sich in einer zweiten Axialrichtung von dem ringförmigen Abschnitt zu erstrecken. Jede der Kugeln ist in einer Tasche zwischen jedem Paar Käfigstäbe aufgenommen, das in Umfangsrichtung benachbart ist. Ein Abschnitt der Tasche öffnet sich in der zweiten Axialrichtung mit einer Abmessung, die kleiner als ein Durchmesser der Kugeln ist. Der Käfigstab ist in Radialrichtung einem Schulterabschnitt des Innenrings in der ersten Axialrichtung in einem nicht-montierten Zustand zugewandt, in dem der Abschnitt der Tasche in der zweiten Axialrichtung einen Teil einer halbkugelförmigen Oberfläche der Kugel in der ersten Axialrichtung berührt. Der Käfigstab weist eine ebene Fläche, die mit einer Innenumfangsfläche des ringförmigen Abschnitts fortlaufend oder stufenlos ist, und eine geneigte Fläche auf, die sich vom Innenring weg in Richtung zu der zweiten Axialrichtung von der ebenen Fläche erstreckt.
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Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration kann das Gewicht des Käfigstabs aufgrund des Vorhandenseins der geneigten Fläche reduziert werden. Daher ist es möglich, eine Zentrifugalkraft zu reduzieren, die den Käfig (Käfigstab) verformt. Ein Abschnitt der Taschen in der zweiten Axialrichtung öffnet sich mit einer Abmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln ist. Daher werden bei der Montage des Käfigs die Kugeln in den Taschen durch die Öffnung aufgenommen, indem der Käfig aus der ersten Axialrichtung näher an die Kugeln herangeführt und auf den Käfig gedrückt wird. In diesem Fall wird ein Teil des Käfigstabs elastisch verformt, so dass die Kugeln die Öffnung aufweiten. Während der Montage kann ein Teil (geneigte Fläche) der radialen Innenfläche des Käfigstabs an einem Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings hängen bleiben. Wenn der Käfig gewaltsam gedrückt wird, kann der Teil der radialen Innenfläche des Käfigstabs den Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings stark berühren, was die radiale Innenfläche des Käfigstabs beschädigt.
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Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration ist jedoch die ebene Fläche des Käfigstabs in Radialrichtung dem Schulterabschnitt des Innenrings in der ersten Axialrichtung im nicht-montierten Zustand zugewandt und ist mit der Innenumfangsfläche des ringförmigen Abschnitts fortlaufend. Daher wird die Montage des Käfigs abgeschlossen, ohne dass die geneigte Fläche des Käfigs den Schulterabschnitt des Innenrings in der ersten Axialrichtung berührt, indem der Käfig im nicht-montierten Zustand linear in Richtung zu der zweiten Axialrichtung gedrückt wird. Daher berührt ein Teil der radialen Innenfläche des Käfigstabs einen Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings nicht stark, und es ist möglich, eine Beschädigung der radialen Innenfläche zu unterbinden.
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In dem Wälzlager kann der ringförmige Abschnitt eine Kontaktfläche aufweisen, die einen Gleitkontakt mit dem Schulterabschnitt des Innenrings in der ersten Axialrichtung herstellt. Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration ist das Wälzlager ein innenringgeführtes Lager, bei dem die Drehung des Käfigs durch den Innenring geführt wird. Im Fall eines innenringgeführten Lagers sind der Käfig und der Innenring nahe beieinander angeordnet. Daher neigt ein Teil der radialen Innenfläche des Käfigs dazu, den Innenring während der Montage des Käfigs zu berühren, was es sehr wahrscheinlich macht, dass die radiale Innenfläche des Käfigstabs beschädigt wird. Mit der ebenen Fläche wird der Käfig jedoch montiert, ohne dass ein Teil der radialen Innenfläche des Käfigstabs nach dem nicht-montierten Zustand einen Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings stark berührt. Das heißt, selbst der innenringgeführte Käfig kann reibungslos montiert werden.
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In dem Wälzlager kann die Kontaktfläche mit einem vertieften Abschnitt vorgesehen sein. Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration sammelt sich ein Schmiermittel zwischen dem ringförmigen Abschnitt und dem Schulterabschnitt des Innenrings in der ersten Axialrichtung in dem vertieften Abschnitt an. Daher wird die Schmierung zwischen dem ringförmigen Abschnitt und dem Schulterabschnitt verbessert.
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Mit dem Wälzlager gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Zentrifugalkraft zu reduzieren, die den Käfig verformt, indem das Gewicht des Käfigstabs reduziert wird. Außerdem berührt ein Teil der radialen Innenfläche des Käfigstabs einen Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings nicht stark, und es ist möglich, eine Beschädigung der radialen Innenfläche zu unterbinden.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. In den Zeichnungen:
- 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Wälzlagers darstellt;
- 2 stellt einen Teil eines Käfigs von der radialen Innenseite aus gesehen dar;
- 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die auf der Innenumfangsseite einen Teil einer Dichtungsvorrichtung auf der ersten Axialseite und einen Teil des Käfigs auf der Innenumfangsseite darstellt;
- 4 ist eine Schnittansicht des Käfigs;
- 5 zeigt einen Zustand, in dem ein Abschnitt einer Tasche auf der zweiten Axialseite einen Teil einer halbkugelförmigen Oberfläche einer Kugel auf der ersten Axialseite in dem Käfig berührt; und
- 6 ist eine Schnittansicht, welche die Montage eines Käfigs gemäß dem Stand der Technik darstellt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Gesamtkonfiguration des Wälzlagers
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1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Wälzlagers darstellt. Ein in 1 dargestelltes Wälzlager 10 weist einen Innenring 11, einen Außenring 12, der an der radialen Außenseite des Innenrings 11 vorgesehen ist, eine Mehrzahl von Kugeln 13, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen sind, und einen Ringkäfig 14 auf, der die Kugeln 13 in Abständen in Umfangsrichtung hält. Das Wälzlager 10 ist ein Kugellager. Insbesondere ist das in 1 dargestellte Wälzlager 10 ein Rillenkugellager.
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In der vorliegenden Offenbarung entspricht die Richtung entlang einer Mittellinie C (im Folgenden als „Lagermittellinie C“ bezeichnet) des Wälzlagers 10 der Axialrichtung des Wälzlagers 10 und wird einfach als „Axialrichtung“ bezeichnet. Die Axialrichtung weist eine Richtung auf, die parallel zu der Lagermittellinie C ist. Die rechte Seite in 1 ist als eine erste Axialseite definiert. Die linke Seite in 1 ist als eine zweite Axialseite definiert. Die Richtung, die senkrecht zur Lagermittellinie C ist, entspricht der Radialrichtung des Wälzlagers 10 und wird einfach als „Radialrichtung“ bezeichnet. Die Richtung, in der das Wälzlager 10 (in der vorliegenden Offenbarung der Innenring 11) um die Lagermittellinie C gedreht wird, entspricht der Umfangsrichtung des Wälzlagers 10 und wird einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet.
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Das Wälzlager 10 weist des Weiteren auf beiden Seiten in Axialrichtung Dichtungsvorrichtungen 15 auf. Ein Ringraum zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 ist der Raum innerhalb des Lagers, in dem die Kugeln 13 und der Käfig 14 vorgesehen sind. Die Dichtungsvorrichtungen 15 unterbinden das Austreten eines Schmiermittels innerhalb des Lagers (Ringraum) zur Außenseite des Lagers. Die Dichtungsvorrichtungen 15 haben auch die Funktion, das Eindringen von Fremdkörpern auf der Außenseite des Lagers in das Lager zu unterbinden.
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Das Schmiermittel, das in dem Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist Fett. Insbesondere wird kanalisierendes Fett verwendet. Das kanalisierende Fett wird aus dem Weg gedrückt, wenn die Kugeln 13 die Laufbahnen (20, 25) im Innenring 11 und im Außenring 12 passieren, und kehrt nicht einfach zu den Laufbahnen (20, 25) zurück. Das Fett verbleibt in einem freien Raum innerhalb des Lagers und haftet an der Oberfläche des Käfigs 14 usw., und das im Fett enthaltene Basisöl fließt heraus, um zur Schmierung beizutragen. Als Schmiermittel kann anstelle des kanalisierenden Fetts auch Wälzfett mit relativ hoher Fließfähigkeit verwendet werden, oder es kann auch Öl verwendet werden.
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Der Innenring 11 ist ein ringförmiges Element. Eine Innenringlaufbahn 20, in der die Kugeln 13 rollen, ist am Außenumfang des Innenrings 11 ausgebildet. Die Innenringlaufbahn 20 hat eine konkave bogenförmige Querschnittsform, deren Radius etwas größer als der der Kugeln 13 ist, in einem Abschnitt mit der Lagermittellinie C. Der Innenring 11 hat einen Schulterabschnitt 21 (erster Schulterabschnitt 21) auf der ersten Axialseite der Innenringlaufbahn 20 und einen Schulterabschnitt 22 (zweiter Schulterabschnitt 22) auf der zweiten Axialseite der Innenringlaufbahn 20.
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Eine Außenumfangsfläche 21a des ersten Schulterabschnitts 21 und eine Außenumfangsfläche 22a des zweiten Schulterabschnitts 22 haben jeweils eine zylindrische Oberflächenform, die auf der Lagermittellinie C zentriert ist. Die Außenumfangsflächen 21a, 22a sind jeweils eine polierte Fläche. Eine Innenumfangsnut 23 ist in dem Außenumfang des Innenrings 11 an beiden Seitenabschnitten in Axialrichtung ausgebildet.
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Der Außenring 12 ist ein ringförmiges Element. Eine Außenringlaufbahn 25, in der die Kugeln 13 rollen, ist am Innenumfang des Außenrings 12 ausgebildet. Die Außenringlaufbahn 25 hat eine konkave bogenförmige Querschnittsform, deren Radius etwas größer als der der Kugeln 13 ist, in einem Abschnitt mit der Lagermittellinie C. Der Außenring 12 hat einen Schulterabschnitt 26 auf der ersten Axialseite der Außenringlaufbahn 25 und einen Schulterabschnitt 27 auf der zweiten Axialseite der Außenringlaufbahn 25. Eine Außenumfangsnut 28 ist in dem Innenumfang des Außenrings 12 an beiden Seitenabschnitten in Axialrichtung ausgebildet.
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Der Käfig 14 besteht aus einem Harz (Kunstharz). Der Käfig 14 hat einen ringförmigen Abschnitt 31, der auf der ersten Axialseite in Bezug zu den Kugeln 13 vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Käfigstäben 32, die vorgesehen sind, um sich von dem ringförmigen Abschnitt 31 in Richtung zu der zweiten Axialseite hin zu erstrecken. 2 stellt einen Teil des Käfigs 14 von der radialen Innenseite aus gesehen dar. In den 1 und 2 sind Taschen 19 zum Aufnehmen der Kugeln 13 auf der zweiten Axialseite des ringförmigen Abschnitts 31 zwischen jedem Paar Käfigstäbe 32, 32 ausgebildet, die in Umfangsrichtung benachbart sind. Die Taschen 19 öffnen sich auf der zweiten Axialseite (Öffnung 37) mit einer Abmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 13 ist. Der Käfig 14 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist von einem sogenannten Kronentyp.
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In 1 haben die Dichtungsvorrichtungen 15 auf der ersten Axialseite und der zweiten Axialseite die gleiche Konfiguration, sind jedoch in entgegengesetzten Richtungen angebracht. Die Dichtungsvorrichtungen 15 haben jeweils einen kreisförmigen Ringabschnitt 16 in einer kreisförmigen Ringform, einen vorstehenden Abschnitt 18, der am Innenumfangs-Endabschnitt des kreisförmigen Ringabschnitts 16 vorgesehen ist, und einen Lippenabschnitt 17, der fortlaufend mit dem vorstehenden Abschnitt 18 vorgesehen ist, um in Richtung zu den Kugeln 13 hervorzustehen. Der Außenumfangs-Endabschnitt des kreisförmigen Ringabschnitts 16 ist an der Außenumfangsnut 28 angebracht.
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3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die auf der Innenumfangsseite einen Teil der Dichtungsvorrichtung 15 auf der ersten Axialseite und einen Teil des Käfigs 14 auf der Innenumfangsseite darstellt. Der vorstehende Abschnitt 18 ist vorgesehen, um der Innenumfangsnut 23 mit einem Spalt 24a dazwischen zugewandt zu sein. Der Lippenabschnitt 17 ist vorgesehen, um dem Schulterabschnitt 21 mit einem radialen Spalt 24b dazwischen zugewandt zu sein. Die Spalte 24a und 24b sind winzige Spalte und bilden einen Labyrinthspalt. Um insbesondere den Spalt 24b als winzigen Spalt auszubilden, wurde die Außenumfangsfläche 21 a des Schulterabschnitts 21 poliert, um eine polierte Fläche auszubilden.
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Konfiguration des Käfigs 14
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Die Konfiguration des Käfigs 14 wird weiter beschrieben. In den 1 und 2 hat der ringförmige Abschnitt 31 eine kreisförmige Ringform. Der ringförmige Abschnitt 31 hat auf seiner Innenumfangsseite eine Kontaktfläche 33, die einen Gleitkontakt mit dem ersten Schulterabschnitt 21 herstellt. Die Kontaktfläche 33 hat eine zylindrische Oberflächenform, die auf der Lagermittellinie C zentriert ist. Wie in 3 dargestellt, befindet sich die Kontaktfläche 33 nahe der Außenumfangsfläche 21 a des Schulterabschnitts 21 in Radialrichtung mit einem winzigen dazwischen ausgebildeten Spalt G. Der Käfig 14 ist in Radialrichtung geringfügig bewegbar. Die Drehung des Käfigs 14 wird durch den Innenring 11 geführt, wobei die Kontaktfläche 33 einen Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche 21a des Schulterabschnitts 21 herstellt. Das heißt, das Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung hat einen innenringgeführten Käfig 14.
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Die Kontaktfläche 33 ist mit einem vertieften Abschnitt 34 vorgesehen. Der vertiefte Abschnitt 34 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist aus einer vertieften Nut gebildet, die in Umfangsrichtung fortlaufend ist. Eine Fläche 33a auf der ersten Axialseite in Bezug zu dem vertieften Abschnitt 34 und eine Fläche 33b auf der zweiten Axialseite in Bezug zu dem vertieften Abschnitt 34, der Kontaktfläche 33, kann die Außenumfangsfläche 21a des Schulterabschnitts 21 berühren (siehe 3).
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In 3 hat der ringförmige Abschnitt 31 außer der Kontaktfläche 33 eine hinterschnittene Fläche 35 auf dessen Innenumfangsseite. Die Kontaktfläche 33 kann die Außenumfangsfläche 21a des Schulterabschnitts 21 berühren, wobei der zwischen der Außenumfangsfläche 21a des Schulterabschnitts 21 und der Kontaktfläche 33 ausgebildete Spalt G entlang der Axialrichtung gleichmäßig ist. Die hinterschnittene Fläche 35 ist fortlaufend auf der ersten Axialseite der Kontaktfläche 33 vorgesehen und erstreckt sich von der Außenumfangsfläche 21a des Schulterabschnitts 21 weg in Richtung zu der ersten Axialseite. In der vorliegenden Offenbarung ist die hinterschnittene Fläche 35 so konfiguriert, um eine runde konvexe Querschnittsform (gekrümmte Fläche) zu haben. Die hinterschnittene Fläche 35 kann so konfiguriert sein, um eine linear geneigte Querschnittsform zu haben.
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Ein abgeschnittener Abschnitt 39 ist auf der Innenumfangsseite des ringförmigen Abschnitts 31 und auf der ersten Axialseite vorgesehen. Der ausgeschnittene Abschnitt 39 unterbindet eine Beeinflussung zwischen dem Käfig 14 und dem Lippenabschnitt 17 der Dichtungsvorrichtung 15.
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4 ist eine Schnittansicht des Käfigs 14. Der Käfigstab 32 wird beschrieben. Eine radiale Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 ist so geformt, um nahe am Innenring 11 auf der Seite des Basisabschnitts (Seite des ringförmigen Abschnitts 31) zu liegen, was die erste Axialseite ist, und um von dem Innenring 11 entfernt auf der Seite des seitlichen Endes zu sein, was die zweite Axialseite ist. Insbesondere weist die radiale Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 eine ebene Fläche 56 und eine geneigte Fläche 57 auf. Die ebene Fläche 56 ist fortlaufend mit einer Innenumfangsfläche 31a (Kontaktfläche 33) des ringförmigen Abschnitts 31. Die ebene Fläche 56 und die Kontaktfläche 33 sind entlang einer gemeinsamen zylindrischen Fläche geformt, die auf der Lagermittellinie C zentriert ist. Die geneigte Fläche 57 hat eine geneigte Form, um sich weg von dem Innenring 11 in Richtung zu der zweiten Axialseite von der ebenen Fläche 56 zu erstrecken.
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Die ebene Fläche 56 erstreckt sich von einem Teil der Innenumfangsfläche 31a (Kontaktfläche 33) des ringförmigen Abschnitts 31 in Richtung zu der zweiten Axialseite. Die ebene Fläche 56 deckt nur den Teil 20a der Innenringlaufbahn 20 auf der Seite des ersten Schulterabschnitts 21 von der radialen Außenseite ab. Die ebene Fläche 56 des Käfigstabs 32 deckt nur den Teil 20a der Innenringlaufbahn 20 auf der ersten Axialseite von der radialen Außenseite ab. Ein Raum M1 zwischen dem Teil 20a und der ebene Fläche 56 ist relativ klein. Dagegen wird ein großer Raum M2 zwischen dem verbleibenden großen Abschnitt der Innenringlaufbahn 20 ohne den Teil 20a und der geneigten Fläche 57 ausgebildet. Der große Raum M2 unterbindet ein Spritzen des Fettes in der Innenringlaufbahn 20 während der Drehung des Wälzlagers 10.
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Die ebene Fläche 56 funktioniert auch während der Montage des Wälzlagers 10 effektiv. Das heißt, wie später noch einmal beschrieben wird, dass die ebene Fläche 56 die Funktion hat, die Montage des Käfigs 14 an den Kugeln 13 zu erleichtern, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 eingefügt sind, und eine Beschädigung der radialen Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 zu unterbinden.
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Wenn sich das Wälzlager 10 dreht, wirkt eine Zentrifugalkraft auf den Käfig 14. Der Käfig 14 besteht aus einem Harz und ist vom Kronentyp. In dem Käfig vom Kronentyp 14 werden die Käfigstäbe 32 in freitragender Weise gehalten. Daher werden die Käfigstäbe 32 in Richtung zu dem Außenring 12 durch eine Zentrifugalkraft elastisch verformt, wenn sich das Wälzlager 10 dreht. Die Käfigstäbe 32 werden signifikanter verformt, wenn die Drehzahl höher wird. Somit ist der Käfig 14 gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert, um das Gewicht der Käfigstäbe 32 zu reduzieren, um die Erzeugung einer Zentrifugalkraft aufgrund der Drehung zu reduzieren und die Verformung des Käfigs 14 zu unterbinden. Die Konfiguration für die Gewichtsreduzierung wird nachstehend beschrieben.
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Wie zuvor beschrieben, hat die radiale Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 die geneigte Fläche 57. Aufgrund der geneigten Fläche 57 ist der Käfigstab 32 so geformt, um sich zu der zweiten Axialseite hin zu verjüngen. Diese Konfiguration trägt zur Gewichtsreduzierung des Käfigstabs 32 bei.
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Um das Gewicht des Käfigstabs 32 zu reduzieren, ist eine radiale Außenfläche 49 des Käfigstabs 32 eine geneigte Fläche, die in Richtung zu dem Innenring 11 geneigt ist, wenn sich die Fläche von der ersten Axialseite in Richtung zu der zweiten Axialseite erstreckt. Diese Konfiguration macht es für den Käfigstab 32 schwierig, den Außenring 12 zu berühren, selbst wenn der Käfigstab 32 durch eine Zentrifugalkraft in Richtung zu dem Außenring 12 elastisch verformt wird.
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Wie in 2 dargestellt, hat der Käfigstab 32 ein Paar Nasenabschnitte 50, 50, die so vorgesehen sind, um sich in Richtung zu der zweiten Axialseite zu erstrecken. Ein unbesetzter Abschnitt 51 in einer V-Querschnittsform ist zwischen einem Paar Nasenabschnitte 50, 50 des Käfigstabs 32 vorgesehen. Der unbesetzte Abschnitt 51 ist in Axialrichtung tief geschnitten, wodurch das Gewicht des Käfigstabs 32 reduziert wird.
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Das Gewicht des Käfigstabs 32 wird auf die zuvor beschriebene Weise reduziert, wodurch die erzeugte Zentrifugalkraft reduziert wird. In der vorliegenden Offenbarung ist des Weiteren die axiale Abmessung des ringförmigen Abschnitts 31 vergrößert, um es dem Käfig zu erschweren, durch eine Zentrifugalkraft verformt zu werden, indem die Steifigkeit des Käfigs 14 erhöht wird.
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In 2 dient ein Raum zwischen den jeweiligen seitlichen Enden 50a, 50a der beiden Nasenabschnitte 50, 50, die einander mit der Tasche 19 dazwischenliegend zugewandt sind, als eine Öffnung 37 der Tasche 19. Eine maximale Abmessung L der Öffnung 37 ist kleiner als der Durchmesser der Kugel 13. Die seitlichen Enden 50a, 50a der Nasenabschnitte 50, 50 unterbinden das Abrutschen des Käfigs 14 von der Kugel 13. Um das Wälzlager 10, wie später noch einmal beschrieben wird (siehe 5), zu montieren, wird der Käfig 14 von der ersten Axialseite näher an die Mehrzahl von Kugeln 13 herangeführt, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 eingefügt sind, und ein Abschnitt (Öffnung 37) der Tasche 19 auf der zweiten Axialseite wird veranlasst, einen Teil der halbkugelförmigen Oberfläche 53 der Kugel 13 auf der ersten Axialseite zu berühren. Der Käfig 14 wird aus diesem Zustand in Richtung zu der zweiten Axialseite weiter gedrückt. In diesem Fall werden die Nasenabschnitte 50, 50 mittels der Kugeln 13 gedrückt, um sich elastisch zu verformen, wodurch die Öffnung 37 aufgeweitet wird, und der Käfig 14 wird an den Kugeln 13 angebracht.
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Montage des Käfigs 14
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Das wie zuvor beschrieben konfigurierte Wälzlager 10 wird wie folgt montiert. Zunächst wird eine Mehrzahl von Kugeln 13 zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 angeordnet. Als nächstes wird, wie in 5 dargestellt, ein Käfig 14 an den Kugeln 13 angebracht. 5 stellt einen Zustand dar, in dem ein Abschnitt der Tasche 19 des Käfigs 14 auf der zweiten Axialseite einen Teil der halbkugelförmigen Oberfläche 53 der Kugel 13 auf der ersten Axialseite berührt. Dieser Zustand ist ein Zustand, bevor die Kugeln 13 in den Taschen 19 aufgenommen werden, und entspricht dem „nicht-montierten Zustand“. In dem Fall, in dem sich die Lagermittellinie C entlang der Lotlinie erstreckt und der Käfig 14 näher an die Kugeln 13, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen sind, von der Oberseite in Richtung zu der Unterseite herangeführt wird und nach unten gedrückt wird, um montiert zu sein, entspricht ein Zustand, in dem der Käfig 14 auf den Kugeln 13 platziert ist, dem nicht-montierten Zustand.
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In dem wie zuvor beschriebenen Käfig vom Kronentyp 14 öffnen sich die Taschen 19, welche die Kugeln 13 aufnehmen, auf der zweiten Axialseite mit einer Abmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 13 ist (siehe 2). Daher wird der Käfig 14 montiert, indem der Käfig 14 von der ersten Axialseite näher an die Kugeln 13 herangeführt wird und ein nicht-montierter Zustand hergestellt wird, in dem ein Teil (Öffnung 37) der Taschen 19 auf der zweiten Axialseite einen Teil der halbkugelförmigen Oberflächen 53 der Kugeln 13 auf der ersten Axialseite berührt. Der Käfig 14 wird im nicht-montierten Zustand in Richtung zu der zweiten Axialseite gedrückt. Die Richtung, in welcher der Käfig 14 von der ersten Axialseite näher an die Kugeln 13 herangeführt und gedrückt wird, ist in 5 durch einen Pfeil P angegeben. Folglich werden die Kugeln 13 in den Taschen 19 durch die Öffnung 37 aufgenommen, wobei die Kugeln 13 einen Teil des Käfigstabs 32 elastisch verformen, um die Öffnung 37 aufzuweiten. Infolgedessen ist der Käfig 14 an einer vorgegebenen Position zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen. Um den Käfig 14 im nicht-montierten Zustand zu drücken, ist es notwendig, eine große Kraft in Axialrichtung auf den Käfig 14 auszuüben.
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Bei der in 6 dargestellten Montage des Käfigs an die Mehrzahl der Kugeln, wie zuvor im Stand der Technik beschrieben, kann ein Teil der radialen Innenfläche 94 des Käfigstabs 90 am Schulterabschnitt 99a des Innenrings 99 hängen bleiben. Wenn der Käfig 96 gewaltsam gedrückt wird, kann ein Teil der radialen Innenfläche 94 des Käfigstabs 90 den Schulterabschnitt 99a stark berühren, was die radiale Innenfläche 94 beschädigt.
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Dagegen unterbindet mit dem Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie in 5 dargestellt, die ebene Fläche 56 der radialen Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 die zuvor beschriebene Beschädigung und erleichtert die Montage des Käfigs 14. Das heißt, wie in 5 dargestellt, ist die ebene Fläche 56 der Außenumfangsfläche 21a des ersten Schulterabschnitts 21 des Innenrings 11 in Radialrichtung in einem nicht-montierten Zustand zugewandt, in dem ein Abschnitt (Öffnung 37) der Tasche 19 auf der zweiten Axialseite einen Teil der halbkugelförmigen Oberfläche 53 der Kugel 13 auf der ersten Axialseite berührt. Die ebene Fläche 56 ist mit der Innenumfangsfläche 31a (Kontaktfläche 33) des ringförmigen Abschnitts 31 fortlaufend. In dem in 5 dargestellten nicht-montierten Zustand ist die ebene Fläche 56 einem Abschnitt der Außenumfangsfläche 21a des ersten Schulterabschnitts 21 zugewandt, der als eine zylindrische Fläche im Bereich von 1 Millimeter oder mehr in Axialrichtung ausgebildet ist.
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Daher wird die Montage des Käfigs 14 abgeschlossen, indem der Käfig 14 im nicht-montierten Zustand linear in Richtung zu der zweiten Axialseite gedrückt wird. Daher berührt ein Teil der radialen Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 den ersten Schulterabschnitt 21 des Innenrings 11 nicht stark, und es ist möglich, eine Beschädigung der radialen Innenfläche 48 zu unterbinden.
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Zusätzlich hat die radiale Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 die geneigte Fläche 57, die mit der ebenen Fläche 56 fortlaufend ist. Daher kann die geneigte Fläche 57 bei der Montage des Käfigs 14, indem der Käfig 14 näher an die Kugeln 13 herangeführt wird, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 eingefügt sind, den ersten Schulterabschnitt 21 berühren, der ein Teil des Außenumfangsabschnitts des Innenrings 11 ist, um den Käfig 14 in Bezug zu dem Innenring 11 auszurichten. Das heißt, in dem Fall, in dem sich die Lagermittellinie C entlang der Lotlinie erstreckt und wenn der Käfig 14 von der Oberseite zu der Unterseite näher an die Kugeln 13 herangeführt wird, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 eingefügt sind, ist der Käfig 14 in Bezug zu dem Innenring 11 durch die geneigte Fläche 57 ausgerichtet, um einen nicht-montierten Zustand herzustellen (siehe 5), in dem der Käfig 14 auf den Kugeln 13 platziert ist. In dem nicht-montierten Zustand ist die ebene Fläche 56 dem ersten Schulterabschnitt 21 in Radialrichtung zugewandt.
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Es ist nicht notwendig, den Käfig 14 aus einem Zustand, in dem der Käfig 14 (zweite Axialseite der Tasche 19; Öffnung 37) die Kugeln 13 nicht berührt, stark in Richtung zu der zweiten Axialseite zu drücken, bevor der nicht-montierte Zustand hergestellt ist. Selbst wenn die geneigte Fläche 57 den ersten Schulterabschnitt 21 berührt, stellt die geneigte Fläche 57 daher einen Gleitkontakt mit dem ersten Schulterabschnitt 21 her und wird nicht beschädigt.
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Wälzlager 10 gemäß vorliegender Offenbarung
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In dem Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung öffnen sich, wie zuvor beschrieben, die Taschen 19 des Käfigs 14 auf der zweiten Axialseite mit einer Abmessung, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 13 ist (siehe 2). Wie in 5 dargestellt, weist der Käfigstab 32 des Käfigs 14 auf dessen radialen Innenseite die ebene Fläche 56 und die geneigte Fläche 57 auf. Die geneigte Fläche 57 ist so geformt, um sich von dem Innenring 11 weg in Richtung zu der zweiten Axialseite von der ebenen Fläche 56 zu erstrecken. Daher ist es möglich, das Gewicht des Käfigstabs 32 zu reduzieren und eine Zentrifugalkraft zu reduzieren, die den Käfig 14 verformt (Käfigstab 32). Infolgedessen wird eine Verformung des Käfigs 14 unterbunden.
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Die ebene Fläche 56 ist der Außenumfangsfläche 21a des ersten Schulterabschnitts 21 in Radialrichtung in dem in 5 dargestellten nicht-montierten Zustand zugewandt und ist mit der Innenumfangsfläche 31a (Kontaktfläche 33) des ringförmigen Abschnitts 31 fortlaufend. Daher wird bei der Montage des Käfigs 14 an den Kugeln 13, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen sind, die Montage des Käfigs 14 abgeschlossen, indem der Käfig 14 im nicht-montierten Zustand linear in Richtung zu der zweiten Axialseite gedrückt wird. Daher berührt ein Teil der radialen Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 den ersten Schulterabschnitt 21 nicht stark, und es ist möglich, eine Beschädigung an der radialen Innenfläche 48 zu unterbinden.
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In dem Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung weist der ringförmige Abschnitt 31 des Käfigs 14 die Kontaktfläche 33 auf, die einen Gleitkontakt mit dem ersten Schulterabschnitt 21 herstellt. Daher ist das Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein innenringgeführtes Lager, bei dem die Drehung des Käfigs 14 mittels dem Innenring 11 geführt wird. Bei einem innenringgeführten Lager sind der Käfig 14 und der Innenring 11 nahe beieinander angeordnet. Daher neigt ein Teil der radialen Innenfläche 48 des Käfigs 14 dazu, den Innenring 11 während der Montage des Käfigs 14 zu berühren, was sehr wahrscheinlich die radiale Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 beschädigt. Mit der ebenen Fläche 56 wird jedoch der Käfig 14 montiert, ohne dass ein Teil der radialen Innenfläche 48 des Käfigstabs 32 nach dem nicht-montierten Zustand an dem ersten Schulterabschnitt 21 hängen bleibt. Das heißt, selbst der innenringgeführte Käfig 14 kann reibungslos montiert werden.
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Zusätzlich deckt in dem Wälzlager 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung die ebene Fläche 56 des Käfigstabs 32 den Teil 20a der Innenringlaufbahn 20 auf der Seite des ersten Schulterabschnitts 21 in dem in 4 dargestellten montierten Zustand ab. Wenn daher Fett, das in dem Teil 20a der Innenringlaufbahn 20 vorhanden ist, durch eine Zentrifugalkraft radial nach außen bewegt wird, wie durch einen Pfeil F in 4 angegeben, kann das Fett die ebene Fläche 56 berühren und in Richtung zu der Kontaktfläche 33 entlang der ebenen Fläche 56 fließen. Daher wird das Fett mühelos einer Stelle zwischen dem ringförmigen Abschnitt 31 und dem ersten Schulterabschnitt 21 zugeführt. Deshalb wird die Schmierung zwischen dem ringförmigen Abschnitt 31 und dem ersten Schulterabschnitt 21 verbessert.
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Des Weiteren ist die Kontaktfläche 33 des ringförmigen Abschnitts 31 mit dem vertieften Abschnitt 34 vorgesehen. Das Schmiermittel sammelt zwischen dem ringförmigen Abschnitt 31 und dem ersten Schulterabschnitt 21 in dem vertieften Abschnitt 34 an. Daher wird die Schmierung zwischen dem ringförmigen Abschnitt 31 und dem ersten Schulterabschnitt 21 verbessert. Infolgedessen ist es möglich, Verschleiß zu unterbinden, da der Käfig 14 einen Gleitkontakt mit dem Innenring 11 herstellt, selbst in dem Fall, bei dem das Wälzlager 10 in einer Hochgeschwindigkeitsrotationsumgebung verwendet wird.
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Sonstiges
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Während das Wälzlager 10 in der vorliegenden Offenbarung ein Rillenkugellager ist, kann das Wälzlager 10 in einer anderen Form vorliegen und kann zum Beispiel ein Schrägkugellager sein.
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Das zuvor offenbarte Ausführungsbeispiel ist in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst alle Abwandlungen, die in den Schutzumfang der Äquivalenz zu der in den Ansprüchen beschriebenen Konfiguration fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 201557558 [0002]
- JP 2015057558 A [0002]
