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1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager.
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2. Stand der Technik
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Ein Wälzlager weist einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von zwischen dem Innenring und dem Außenring vorgesehener Wälzkörper und einen Ringkäfig auf. Im Fall eines Kugellagers, dessen Wälzkörper Kugeln sind, wird in einigen Fällen ein sogenannter Schnappkäfig bestehend aus Harz verwendet. Der Schnappkäfig weist einen Ringkörper, der näher an einer ersten Seite in Axialrichtung platziert bzw. angeordnet ist als die Wälzkörper, und eine Mehrzahl von Käfigzacken auf. Die Käfigzacken sind vorgesehen, sich zu einer zweiten Seite in Axialrichtung von dem Ringkörper zu erstrecken. Die japanische nicht geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.
2017-166532 (
JP 2017-166532 A ) beschreibt ein Wälzlager, das einen Schnappkäfig aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die in dem Schnappkäfig vorgesehenen Käfigzacken sind vorgesehen, sich zu der zweiten Seite in Axialrichtung von dem Ringkörper, wie zuvor beschrieben, zu erstrecken, und somit sind die Käfigzacken in freitragender Weise ausgebildet. Insbesondere wenn sich das Wälzlager mit hoher Geschwindigkeit dreht und sich der Käfig entsprechend dreht, verformen sich die Käfigzacken unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft elastisch radial nach außen. Wenn sich zum Beispiel die Käfigzacken stark verformen, berühren die Käfigzacken teilweise eine Innenumfangsfläche des Außenrings oder berühren lokal die Wälzkörper. Dies kann dazu führen, dass sich der Käfig ungleichmäßig abnutzt oder sich die Temperatur des Wälzlagers übermäßig erhöhen könnte. Dies wirkt sich nachteilig auf das Schmiermittel aus.
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Diese Offenbarung kann die Verformung eines Käfigs so weit wie möglich einschränken, wobei die Verformung aufgrund der durch die Drehung eines Wälzlagers erzeugten Zentrifugalkraft verursacht wird.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wälzlager. Das Wälzlager weist einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Kugeln und einen Ringkäfig auf. Der Innenring hat eine Innenringlaufbahn an einer Außenumfangsseite des Innenrings. Der Außenring hat eine Außenringlaufbahn an einer Innenumfangsseite des Außenrings. Die Kugeln sind zwischen der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn vorgesehen. In dem Ringkäfig werden die Kugeln in Abständen in Umfangsrichtung des Käfigs gehalten. Der Käfig weist auf: einen Ringkörper, der näher an einer ersten Seite in Axialrichtung des Käfigs platziert ist als die Kugeln, eine Mehrzahl von ersten Käfigzacken, die vorgesehen sind, sich von einem radial äußeren Teil des Ringkörpers in Richtung zu einer zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken; und eine Mehrzahl von zweiten Käfigzacken, die radial nach innen von den ersten Käfigzacken platziert sind, und vorgesehen sind, sich von einem radial inneren Teil des Ringkörpers in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Taschen, in denen die Kugeln gelagert bzw. aufgenommen sind, sind jeweils in Umfangsrichtung nebeneinanderliegen zwischen den ersten Käfigzacken vorgesehen. Ein radial äußerer Teil von jedem der ersten Käfigzacken hat eine geneigte Form, die radial nach innen in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung gerichtet ist. Der radial äußere Teil weist einen vertieften Abschnitt auf, der sich radial nach außen und in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung öffnet. Der vertiefte Abschnitt ist durch einen Bereich gebildet, der von einer ersten Seitenwandfläche, einer zweiten Seitenwandfläche, einer Bodenwandfläche und einer dritten Seitenwandfläche umgeben ist, wobei die erste Seitenwandfläche auf einer ersten Seite des radial äußeren Teils in Umfangsrichtung vorgesehen ist, um einer zweiten Seite in Umfangsrichtung zugewandt zu sein, wobei die zweite Seitenwandfläche auf der zweiten Seite des radial äußeren Teils in Umfangsrichtung vorgesehen ist, um der ersten Seite in Umfangsrichtung zugewandt zu sein, wobei die Bodenwandfläche zwischen der ersten Seitenwandfläche und der zweiten Seitenwandfläche vorgesehen ist, wobei die dritte Seitenwandfläche vorgesehen ist, um von der ersten Seite der Bodenwandfläche radial nach außen in Axialrichtung anzusteigen und der zweiten Seite in Axialrichtung zugewandt zu sein.
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In der zuvor beschriebenen Konfiguration hat der radial äußere Teil jeder der ersten Käfigzacken, die in dem Käfig vorgesehen sind, eine geneigte Form, und der vertiefte Abschnitt ist in dem radial äußeren Teil ausgebildet. Hierdurch werden die ersten Käfigzacken im Gewicht reduziert. Dies ermöglicht es dementsprechend, die auf die ersten Käfigzacken aufzubringende Zentrifugalkraft zu dem Zeitpunkt zu reduzieren, wenn sich der Käfig dreht, wodurch es möglich wird, die Verformung des Käfigs unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft so weit wie möglich zu verhindern.
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In dem Wälzlager kann der Ringkörper eine torische Form haben. Eine Außenumfangsfläche des Ringkörpers kann radial nach außen von der Bodenwandfläche platziert sein und hat eine zylindrische Form um eine Käfigmittellinie. Die dritte Seitenwandfläche kann eine Fläche sein, welche die Bodenwandfläche mit der Außenumfangsfläche des Ringkörpers verbindet. Bei der zuvor beschriebenen Konfiguration ist, da der Ringkörper im Gegensatz zu den ersten Käfigzacken keinen vertieften Abschnitt aufweist, die Steifigkeit des Ringkörpers hoch, so dass die Verformung des Käfigs eingeschränkt wird.
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In dem Wälzlager kann jeder der zweiten Käfigzacken aufweisen: einen Körperabschnitt, der vorgesehen ist, um sich in Axialrichtung von einem radial inneren Teil des Ringkörpers zu erstrecken, und einen vorstehenden Abschnitt, der vorgesehen ist, um in Richtung zu der Innenringlaufbahnseite von einem Teil des Körperabschnitts auf der zweiten Seite in Axialrichtung vorzustehen, wobei der vorstehende Abschnitt konfiguriert ist, um den Käfig durch Herstellen von Kontakt mit der Innenringlaufbahn zu positionieren. Bei einer solchen Konfiguration haben die zweiten Käfigzacken eine Funktion als ein Führungsabschnitt, der zum Positionieren des Käfigs konfiguriert ist.
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In dem Wälzlager kann der radial innere Teil des Ringkörpers eine geneigte Seitenfläche auf der ersten Seite in Axialrichtung aufweisen, so dass die Dicke des radial inneren Teils durch die geneigte Seitenfläche reduziert wird. Ein radial inneres Ende des vorstehenden Abschnitts kann radial nach innen von einer Außenumfangsfläche eines Schulterabschnitts platziert sein, der auf der ersten Seite des Innenrings in Axialrichtung vorgesehen ist. Eine virtuelle Ebene, die sich zu der ersten Seite in Axialrichtung von einer radialen Außenfläche der zweiten Käfigzacken erstreckt, schneidet eine mittlere Position der geneigten Seitenfläche. In der Konfiguration ist es erforderlich, dass die zweiten Käfigzacken den Schulterabschnitt auf der ersten Seite des Innenrings in Axialrichtung überwinden, und die zweiten Käfigzacken verformen sich elastisch radial nach außen mit dem radial inneren Teil des Ringkörpers als ein Ausgangspunkt. Da die virtuelle Ebene die mittlere Position der geneigten Seitenfläche schneidet, kann verhindert werden, dass in dem radial inneren Teil des Ringkörpers lokale Spannungen erzeugt werden, selbst wenn sich die zweiten Käfigzacken als solche elastisch verformen.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration ist es möglich, die Verformung des Käfigs unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft so weit wie möglich einzuschränken.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. In den Zeichnungen:
- 1 ist eine Schnittansicht eines Wälzlagers;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Käfigs;
- 3 ist eine Schnittansicht, die den Käfig und seine Umgebung darstellt;
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Käfigs von einer zweiten Seite in seiner Axialrichtung gesehen;
- 5 ist eine Schnittansicht entlang eines Pfeils V in 4;
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Käfigs von außen in seiner Radialrichtung gesehen;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs von einer ersten Seite in Axialrichtung gesehen; und
- 8 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Flusses von Schmierfett.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 ist eine Schnittansicht eines Wälzlagers. Das in 1 dargestellte Wälzlager 10 weist einen Innenring 11, einen Außenring 12, eine Mehrzahl von zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehener Wälzkörper und einen Ringkäfig 14 auf. Die Wälzkörper in dieser Offenbarung sind Kugeln 13, und das Wälzlager 10 ist ein Kugellager (Rillenkugellager). Das Wälzlager 10 ist mit Schmiermittel geschmiert. In dieser Offenbarung wird Schmierfett als das Schmiermittel verwendet, obwohl Öl verwendet werden kann. Als das Schmierfett ist Channeling-Fett vorzuziehen, obwohl ein schaumbildendes Fett (churning grease) verwendet werden kann. 1 stellt einen Abschnitt dar, der eine Mittellinie C (auch als „Lagermittellinie C“ bezeichnet) des Wälzlagers 10 enthält.
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In dieser Offenbarung sind eine „Axialrichtung“, eine „Radialrichtung“ und eine „Umfangsrichtung“, die in Beschreibungen bezüglich dem Innenring 11, dem Außenring 12 und dem Käfig 14 verwendet werden, wie folgt definiert. Die „Axialrichtung“ ist eine Richtung entlang der jeweiligen Mittellinien des Innenrings 11, des Außenrings 12 und des Käfigs 14. Es sei angemerkt, dass die Axialrichtung auch Richtungen parallel zu den Mittellinien enthält. Die „Radialrichtung“ ist eine Richtung senkrecht zu den jeweiligen Mittellinien des Innenrings 11, des Außenrings 12 und des Käfigs 14. Die „Umfangsrichtung“ ist eine Richtung entlang der jeweiligen Kreise um die jeweiligen Mittellinien des Innenrings 11, des Außenrings 12 und des Käfigs 14. In jeder der Figuren ist ein Bezugszeichen „C“ den jeweiligen Mittellinien in einem Zustand zugeordnet, in dem die jeweiligen Mittellinien des Innenrings 11, des Außenrings 12 und des Käfigs 14 miteinander übereinstimmen. Die Mittellinie des Käfigs 14 wird als eine „Käfigmittellinie“ bezeichnet.
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Das in 1 dargestellte Wälzlager 10 weist des Weiteren Dichtungen 15 auf den entgegengesetzten Seiten in Axialrichtung auf. Die Dichtungen 15 verhindern, dass Schmierfett in einem Ringraum 16 (auch als „Lagerinnenseite“ bezeichnet), der zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 ausgebildet ist, nach außen (Lageraußenseite) austritt bzw. ausläuft (Leckage). Des Weiteren haben die Dichtungen 15 auch eine Funktion, zu verhindern, dass Fremdkörper von der Lageraußenseite in die Lagerinnenseite gelangen.
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Der Innenring 11 ist ein ringförmiges Element, und eine Innenringlaufbahn 21, mit der die Kugeln 13 einen Rollkontakt herstellen, ist an einer Außenumfangsseite des Innenrings 11 ausgebildet. In dem in 1 dargestellten Abschnitt ist die Innenringlaufbahn 21 aus einer Rille gebildet, die in einer vertieften bogenförmigen Form mit einem Radius ausgebildet ist, der geringfügig größer als der Radius der Kugeln 13 ist. Entsprechende vertiefte Rillen 23 sind an den jeweiligen Außenumfangsflächen der Schulterabschnitte 25 ausgebildet, die auf den entgegengesetzten Seiten des Innenrings 11 in Axialrichtung ausgebildet sind. Die vertieften Rillen 23 sind über entsprechende Zwischenräume bzw. Spalte den jeweiligen Innenumfangsabschnitten der Dichtungen 15 zugewandt. Labyrinthzwischenräume werden durch die Zwischenräume ausgebildet.
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Der Außenring 12 ist ein ringförmiges Element, und eine Außenringlaufbahn 22, mit der die Kugeln 13 einen Rollkontakt herstellen, ist auf einer Innenumfangsseite des Außenrings 12 ausgebildet. In dem in 1 dargestellten Abschnitt ist die Außenringlaufbahn 22 aus einer Rille gebildet, die in einer vertieften bogenförmigen Form mit einem Radius ausgebildet ist, der geringfügig größer als der Radius der Kugeln 13 ist. Entsprechende Dichtungsrillen 24 sind an den jeweiligen Innenumfangsseiten der Schulterabschnitte 26 ausgebildet, die auf den entgegengesetzten Seiten des Außenrings 12 in Axialrichtung ausgebildet sind. Entsprechende Außenumfangsabschnitte der Dichtungen 15 sind an den Dichtungsrillen 24 angebracht.
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Die Kugeln 13 sind zwischen der Innenringlaufbahn 21 und der Außenringlaufbahn 22 vorgesehen. Wenn sich das Wälzlager 10 (der Innenring 11) dreht, rollen die Kugeln 13 auf der Innenringlaufbahn 21 und der Außenringlaufbahn 22.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs 14. 3 ist eine Schnittansicht, die den Käfig 14 und seinen Randbereich darstellt. Der Käfig 14 weist einen Ringkörper (Ringabschnitt) 31, eine Mehrzahl von ersten Käfigzacken (erste Stützabschnitte) 32 und eine Mehrzahl von zweiten Käfigzacken (zweite Stützabschnitte) 33 auf. Der Ringkörper 31 ist ein Teil mit einer ringförmigen Form und ist in Axialrichtung näher an einer ersten Seite platziert als die Kugeln 13. Alle ersten Käfigzacken 32 haben die gleiche Form. Alle zweiten Käfigzacken 33 haben die gleiche Form.
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Die ersten Käfigzacken 32 sind vorgesehen, um sich von einem radial äußeren Teil 31a (siehe 3) des Ringkörpers 31 in Richtung zu einer zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Ein Raum zwischen den ersten Käfigzacken 32, die paarweise so angeordnet sind, um in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen, wobei der Raum näher an der zweiten Seite in Axialrichtung ausgebildet ist als der Ringkörper 31, dient als eine Tasche 30, in der die Kugel 13 gelagert ist. Eine Mehrzahl von Taschen 30 ist entlang der Umfangsrichtung ausgebildet.
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Die zweiten Käfigzacken 33 sind so vorgesehen, dass die zweiten Käfigzacken 33 radial nach innen von den ersten Käfigzacken 32 über einen Zwischenraum platziert sind. Die zweiten Käfigzacken 33 sind vorgesehen, um sich von einem radial inneren Teil 31b des Ringkörpers 31 in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Ein Zwischenraum ist zwischen den ersten Käfigzacken 32 und den zweiten Käfigzacken 33 in Radialrichtung vorgesehen. Der Zwischenraum dient als eine Rille 17, welche die in einem Paar vorgesehenen Taschen 30 so verbindet, um in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen.
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Dadurch kann der Käfig 14 die Kugeln 13 in Umfangsrichtung in Abständen halten. Die ersten Käfigzacken 32 haben jeweils eine Oberfläche 28, die der Umfangsrichtung zugewandt ist. Die Oberfläche 28 ist parallel zu einer virtuellen Ebene, welche die Mittellinie C und die Mitte der Tasche 30 enthält, und zwei einander über die Tasche 30 zugewandte Oberflächen 28 sind im gleichen Abstand von der virtuellen Ebene vorgesehen. Die Kugel 13 kann Kontakt mit den Oberflächen 28 herstellen. Der Ringkörper 31 hat eine Oberfläche 29, die der zweiten Seite in Axialrichtung zugewandt ist. Die Oberfläche 29 ist eine Ebene entlang einer Oberfläche senkrecht zu der Lagermittellinie C. Die Kugel 13 kann Kontakt mit der Oberfläche 29 herstellen. Der Käfig 14 besteht aus Harz (Kunstharz) wie beispielsweise Polyamid und wird durch Spritzgießen hergestellt. Der Ringkörper 31 ist einstückig bzw. integral mit den ersten Käfigzacken 32 und den zweiten Käfigzacken 33 ausgebildet, und der Käfig 14 besteht aus einem einzigen Element.
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Das Folgende beschreibt des Weiteren die zweite Käfigzacke 33. Die zweite Käfigzacke 33 ist vorgesehen, um sich vom radial inneren Teil 31b (siehe 3) des Ringkörpers 31 in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Die zweite Käfigzacke 33 weist einen Körperabschnitt 61 und einen vorstehenden Abschnitt 35 auf. Der Körperabschnitt 61 ist vorgesehen, um sich von dem radial inneren Teil 31b des Ringkörpers 31 in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Der vorstehende Abschnitt 35 ist vorgesehen, um von einem Teil 61a des Körperabschnitts 61 auf der zweiten Seite in Axialrichtung in Richtung zu der Innenringlaufbahn 21-Seite vorzustehen.
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Der vorstehende Abschnitt 35 kann Kontakt mit der Innenringlaufbahn 21 herstellen. Wenn der vorstehende Abschnitt 35 mit der Innenringlaufbahn 21 Kontakt herstellt, ist der Käfig 14 positioniert. Das Folgende beschreibt des Weiteren die Positionierung des Käfigs 14. In einem Zustand, in dem die Mittellinie des Käfigs 14 mit der Mittellinie des Innenrings 11 übereinstimmt (in einem Zustand von 3), wird ein Zwischenraum zwischen dem vorstehenden Abschnitt 35 und der Innenringlaufbahn 21 ausgebildet. Wenn der Käfig 14 aus diesem Zustand in Radialrichtung verschoben wird, stellt der vorstehende Abschnitt 35 Kontakt mit der Innenringlaufbahn 21 aus der Radialrichtung her. Hierdurch wird die Verschiebung des Käfigs 14 in Radialrichtung beschränkt. Wenn der Käfig 14 aus dem Zustand in 3 zu der ersten Seite in Axialrichtung verschoben wird, stellt der vorstehende Abschnitt 35 Kontakt mit der Innenringlaufbahn 21 aus der Axialrichtung her. Hierdurch wird die Verschiebung des Käfigs 14 zu der ersten Seite in Axialrichtung beschränkt. Es sei angemerkt, dass, wenn der Käfig 14 aus dem Zustand in 3 zu der zweiten Seite in Axialrichtung verschoben wird, die Oberfläche 29 des Ringkörpers 31 Kontakt mit der Kugel 13 herstellt. Hierdurch wird die Verschiebung des Käfigs 14 zu der zweiten Seite in Axialrichtung beschränkt.
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Somit hat die zweite Käfigzacke 33 die Funktion, die Bewegung des Käfigs 14 in Radialrichtung und in Axialrichtung zu beschränken. Das heißt, die zweite Käfigzacke 33 hat eine Funktion als ein Führungsabschnitt, der konfiguriert ist, um den Käfig 14 durch Herstellen von Kontakt mit der Innenringlaufbahn 21 zu positionieren. Wenn die zweite Käfigzacke 33 Kontakt (Gleitkontakt) mit der Innenringlaufbahn 21 herstellt, wird die Drehung des Käfigs 14 geführt. Das heißt, der Käfig 14 dient in dieser Offenbarung als ein Laufbahnführungskäfig (Innenring-Laufbahnführungskäfig).
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Das Wälzlager 10 (siehe 1) ist wie folgt zusammengebaut. Das heißt, die Kugeln 13 werden zwischen der Innenringlaufbahn 21 und der Außenringlaufbahn 22 platziert, und der Käfig 14 wird von der ersten Seite in Axialrichtung nahe an die Kugeln 13 gebracht, so dass der Käfig 14 an den Kugeln 13 montiert ist. Wie in 3 dargestellt, ist ein radial inneres Ende 35a des vorstehenden Abschnitts 35 radial nach innen von einer Außenumfangsfläche 25a des Schulterabschnitts 25 des Innenrings 11 auf der ersten Seite in Axialrichtung platziert. Aus diesem Grund ist es zum Zeitpunkt des Zusammenbaus erforderlich, dass die zweite Käfigzacke 33 den Schulterabschnitt 25 überwindet. Zu diesem Zeitpunkt verformt sich die zweite Käfigzacke 33 elastisch radial nach außen, wobei der radial innere Teil 31b des Ringkörpers 31 als ein Ausgangspunkt dient. Wenn die zweite Käfigzacke 33 den Schulterabschnitt 25 überwindet, kehrt die zweite Käfigzacke 33 aufgrund einer elastischen Rückstellkraft in seinen ursprünglichen Zustand zurück, so dass der vorstehende Abschnitt 35 in einen Zustand gebracht wird, bei dem der vorstehende Abschnitt 35 Kontakt mit der Innenringlaufbahn 21 herstellen kann.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Käfigs 14 von der zweiten Seite in Axialrichtung gesehen. 5 ist eine Schnittansicht entlang eines Pfeils V in 4. Es sei angemerkt, dass 3 eine Schnittansicht entlang eines Pfeils III in 4 ist. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Käfigs 14 von außen in Radialrichtung gesehen. Wie in 5 dargestellt, hat ein radial äußerer Teil der ersten Käfigzacke 32 eine insgesamt geneigte Form, die radial nach innen in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung gerichtet ist. Des Weiteren weist, wie in den 4, 5, 6 dargestellt, die erste Käfigzacke 32 einen vertieften Abschnitt 37 in dem radial äußeren Teil auf. Der vertiefte Abschnitt 37 ist von der ersten Seite zu der zweiten Seite in Axialrichtung in dem radial äußeren Teil der ersten Käfigzacke 32 vorgesehen, so dass sich der vertiefte Abschnitt 37 radial nach außen und in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung hin öffnet. Hier besteht der Käfig 14 aus Harz bzw. Kunststoff und wird durch Verwendung von geteilten Metallmatrizen hergestellt. Da der vertiefte Abschnitt 37 als solcher geöffnet ist, ist der Käfig 14 formbar, ohne gewaltsam aus den geteilten Metallmatrizen herausgezogen zu werden.
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Da der vertiefte Abschnitt 37 vorgesehen ist, weist die erste Käfigzacke 32 ein Paar Käfigzackenkörper 38 und eine Rippe 40 auf, die zwischen den Käfigzackenkörpern 38 vorgesehen ist. Die Käfigzackenkörper 38 sind auf den entgegengesetzten Seiten des vertieften Abschnitts 37 in Umfangsrichtung vorgesehen. Die Rippe 40 hat eine plattenförmige Form mit einer radialen Abmessung, die kleiner als die des Käfigzackenkörper 38 ist. Wie in den 4, 6 dargestellt, verbindet die Rippe 40 den Ringkörper 31 mit den Käfigzackenkörpern 38. Die Rippe 40 ist an einer Position vorgesehen, die näher an der Innenseite in Radialrichtung zwischen den Käfigzackenkörper 38 liegt (siehe 4, 5). Wie in 6 dargestellt, sind eine Seitenfläche 40a der Rippe 40 auf der zweiten Seite in Axialrichtung und eine Seitenfläche 38a des Käfigzackenkörpers 38 auf der zweiten Seite in Axialrichtung auf derselben Ebene vorhanden. Die Ebene ist eine Ebene senkrecht zu der Lagermittellinie C. Die Rippe 40 deckt die Rille 17 von der Außenseite in Radialrichtung ab, so dass Schmierfett in der Rille 17 nur schwer radial nach außen austreten kann.
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In den 5 und 6 weist der Käfigzackenkörper 38 der ersten Käfigzacke 32 auf einer ersten Seite in Umfangsrichtung eine erste Seitenwandfläche 71 auf. Die erste Seitenwandfläche 71 ist eine Fläche, die auf der ersten Seite der ersten Käfigzacke 32 in Umfangsrichtung vorgesehen ist, um einer zweiten Seite in Umfangsrichtung zugewandt zu sein. Der Käfigzackenkörper 38 der ersten Käfigzacke 32 weist auf der zweiten Seite in Umfangsrichtung eine zweite Seitenwandfläche 72 auf. Die zweite Seitenwandfläche 72 ist eine Fläche, die auf der zweiten Seite der ersten Käfigzacke 32 in Umfangsrichtung vorgesehen ist, um der ersten Seite in Umfangsrichtung zugewandt zu sein. Die Rippe 40 weist eine Bodenwandfläche 74 als eine Fläche auf, die radial nach außen gerichtet ist. Die Bodenwandfläche 74 ist eine Fläche, die zwischen der ersten Seitenwandfläche 71 und der zweiten Seitenwandfläche 72 vorgesehen ist. Der radial äußere Teil 31a des Ringkörpers 31 weist eine dritte Seitenwandfläche 73 auf. Die dritte Seitenwandfläche 73 ist eine Fläche, die vorgesehen ist, um von der ersten Seite der Bodenwandfläche 74 in Axialrichtung radial nach außen anzusteigen und um der zweiten Seite in Axialrichtung zugewandt zu sein.
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Eine Außenumfangsfläche 31c des Ringkörpers 31 ist radial nach außen von der Bodenwandfläche 74 positioniert. Die dritte Seitenwandfläche 73 ist eine Fläche, welche die Bodenwandfläche 74 mit der Außenumfangsfläche 31c des Ringkörpers 31 verbindet. Der vertiefte Abschnitt 37 ist aus einem Bereich gebildet, der von der ersten Seitenwandfläche 71, der zweiten Seitenwandfläche 72, der Bodenwandfläche 74 und der dritten Seitenwandfläche 73 umgeben ist.
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7 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs 14 von der ersten Seite in Axialrichtung gesehen. Wie in den 2, 7 dargestellt, hat der Ringkörper 31 eine torische Form. Die Außenumfangsfläche 31c des Ringkörpers 31 hat eine zylindrische Form ohne Vorsprung und Vertiefung um die Mittellinie C herum (die Käfigmittellinie). Wie in den 3, 5 und 7 dargestellt, weist eine Seitenfläche 45 des Ringkörpers 31 auf der ersten Seite in Axialrichtung eine torische Seitenfläche 46, die kontinuierlich bzw. gleichmäßig in Umfangsrichtung vorgesehen ist, und eine geneigte Seitenfläche 47 auf, die kontinuierlich bzw. gleichmäßig in Umfangsrichtung vorgesehen ist. Die geneigte Seitenfläche 47 ist eine sich verjüngende bzw. kegelförmige Oberfläche mit einem Innendurchmesser, der in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung abnimmt. Die torische Seitenfläche 46 und die geneigte Seitenfläche 47 haben keinen vertieften Abschnitt. Das heißt, der Ringkörper 31 hat eine feste Struktur, ohne in irgendeinem Teil des Ringkörpers 31 mit einem vertieften Abschnitt vorgesehen zu sein (der Ringkörper 31 ist in keinem Teil hohl).
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Wie in 4 dargestellt, verbindet die Rille 17 die Taschen 30, die paarweise vorgesehen sind, um in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen. Die Rille 17 ist eine vertiefte Rille, in der Schmierfett (Schmiermittel) vorhanden sein kann. Die Rille 17 ist aus einem Raum gebildet, der von der ersten Käfigzacke 32 und der zweiten Käfigzacke 33 in Radialrichtung umgeben ist. Die Rille 17 ist zu der zweiten Seite in Axialrichtung geöffnet, und die erste Seite der Rille 17 in Axialrichtung ist durch den Ringkörper 31 geschlossen. Die erste Käfigzacke 32 bildet eine radiale Außenwand der Rille 17. Die zweite Käfigzacke 33 bildet eine radiale Innenwand der Rille 17.
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In dieser Offenbarung ist die Rillenbreite der Rille 17 in Radialrichtung in der Mitte der Rille 17 in Umfangsrichtung vergrößert. In 4 ist die Abmessung der Rillenbreite in der Mitte der Rille 17 in Umfangsrichtung „Wa“ und die Abmessung der Rillenbreite auf jeder Seite der Rille 17 in Umfangsrichtung ist „Wb“. Die Rillenbreite erfüllt Wa > Wb. Somit hat eine radiale Innenfläche 34 der ersten Käfigzacke 32 eine Form, die in Umfangsrichtung in der Mitte der radialen Innenfläche 34 vertieft ist, und die Rille 17 hat eine Form, deren Rillenbreite in Radialrichtung in der Mitte der Rille 17 in Umfangsrichtung vergrößert ist.
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Der Fokus wird nun auf die ersten Käfigzacken 32 gelegt, die auf den entgegengesetzten Seiten in Umfangsrichtung über eine Tasche 30 vorgesehen sind, in der die Kugel 13 in 2 gelagert ist. Einer der ersten Käfigzacken 32 wird als primäre erste Käfigzacke 32-1 bezeichnet, und die andere als sekundäre erste Käfigzacke 32-2 bezeichnet. Ein Abstand Q zwischen den jeweiligen distalen Enden auf der zweiten Seite in Axialrichtung der ersten Käfigzacken 32-1, 32-2, die in einem Paar so vorgesehen sind, um in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen, ist größer als der Durchmesser der Kugel 13.
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Dementsprechend wird die Verschiebung des Käfigs 14 nicht durch die Kugel 13 beschränkt, wenn der Käfig 14 zu der ersten Seite in Axialrichtung verschoben werden soll. Hier kann die zweite Käfigzacke 33 des Käfigs 14 aus der Axialrichtung mit der Innenringlaufbahn 21 Kontakt herstellen, wie zuvor beschrieben (siehe 1). Aus diesem Grund fällt der Käfig 14 nicht zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 auseinander.
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Es sei angemerkt, dass bei einem allgemeinen Rillenkugellager ein sogenannter Schnappkäfig verwendet wird. Der Schnappkäfig weist einen Rastabschnitt bzw. Arretierungsabschnitt auf einer distalen Stirnseite einer Käfigzacke auf, und der Abstand zwischen Rastabschnitten von Käfigzacken, die paarweise so angeordnet sind, um in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen, ist kleiner als der Durchmesser einer Kugel. In dieser Konfiguration wird eine axiale Bewegung des Schnappkäfigs durch die Kugel beschränkt, so dass der Käfig nicht zwischen einem Innenring und einem Außenring abfällt. Anders als bei einem solchen Schnappkäfig ist der Käfig 14 in dieser Offenbarung nicht mit den Rastabschnitten vorgesehen, deren Abstand kleiner als der Durchmesser der Kugel ist, wobei die Rastabschnitte im allgemeinen Schnappkäfig vorgesehen sind. Da die Rastabschnitte nicht vorgesehen sind, können die ersten Käfigzacken 32 in dem Käfig 14 in dieser Offenbarung gekürzt werden, so dass das Gewicht des Käfigs 14 reduziert wird.
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Wie zuvor beschrieben, weist der Käfig 14, der in dem Wälzlager 10 in dieser Offenbarung vorgesehen ist, den Ringkörper 31, die ersten Käfigzacken 32 und die zweiten Käfigzacken 33 auf. Die ersten Käfigzacken 32 sind vorgesehen, um sich vom radial äußeren Teil 31a des Ringkörpers 31 in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Die zweiten Käfigzacken 33 sind vorgesehen, um sich von dem radial inneren Teil 31b des Ringkörpers 31 in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung zu erstrecken. Der radial äußere Teil der ersten Käfigzacke 32 hat eine geneigte Form, die radial nach innen in Richtung zu der zweiten Seite in Axialrichtung gerichtet ist, und der vertiefte Abschnitt 37 ist in dem radial äußeren Teil der ersten Käfigzacke 32 ausgebildet.
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Da der radial äußere Teil der ersten Käfigzacke 32 eine Neigungsform aufweist und der vertiefte Abschnitt 37 in dem radial äußeren Teil als solcher ausgebildet ist, ist das Gewicht der ersten Käfigzacke 32 reduziert. Dies ermöglicht es, die Zentrifugalkraft, die auf die erste Käfigzacke 32 ausgeübt werden soll, zu dem Zeitpunkt zu verringern, zu dem sich der Käfig 14 dreht, wodurch es möglich wird, die Verformung des Käfigs 14 unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft so weit wie möglich zu verhindern. Dies ermöglicht es dementsprechend zu verhindern, dass die erste Käfigzacke 32 teilweise Kontakt mit einem Teil der Innenumfangsfläche des Außenrings 12 herstellt oder lokal Kontakt mit der Kugel 13 herstellt. Infolgedessen ist es möglich zu verhindern, dass sich der Käfig 14 ungleichmäßig abnutzt oder die Temperatur des Wälzlagers 10 übermäßig ansteigt.
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Des Weiteren hat in dem Wälzlager 10 in dieser Offenbarung der Ringkörper 31 des Käfigs 14 eine torische Form und die Außenumfangsfläche 31c des Ringkörpers 31 hat eine zylindrische Form ohne Vorsprung und Vertiefung um die Mittellinie C herum. Das heißt, da der Ringkörper 31 im Gegensatz zu der ersten Käfigzacke 32 den vertieften Abschnitt 37 nicht aufweist, ist die Steifigkeit des Ringkörpers 31 hoch, so dass die Verformung des Käfigs 14 beschränkt ist. Des Weiteren ist, wie zuvor beschrieben (siehe 7), kein vertiefter Abschnitt auf der Seitenfläche 45 (der torischen Seitenfläche 46 und der geneigten Seitenfläche 47) des Ringkörpers 31 auf der ersten Seite in Axialrichtung ausgebildet. Das heißt, der Ringkörper 31 hat eine feste Struktur. Aus diesem Grund ist die Steifigkeit des Ringkörpers 31 hoch, so dass die Verformung des Käfigs 14 weiter beschränkt wird.
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Da die Drehung des Käfigs 14 durch den Innenring 11 geführt wird, ist der Käfig 14 näher an dem Innenring 11 platziert. Dies ermöglicht es, den Außendurchmesser des Käfigs 14 zu reduzieren. Die Zentrifugalkraft wird verringert, wenn einer der Faktoren, Masse des Käfigs 14, seine Winkelgeschwindigkeit und sein Abstand (Radius) von dem Drehzentrum, reduziert werden. Dementsprechend kann in dem Käfig 14 in dieser Offenbarung die Zentrifugalkraft, die auf den Käfig 14 ausgeübt werden soll, weiter verringert werden, da der Käfig 14 näher an dem Innenring 11 platziert ist.
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Wenn sich das Wälzlager 10 (der Innenring 11) mit hoher Geschwindigkeit dreht, soll sich das in der Innenringlaufbahn 21 vorhandene Schmierfett durch Zentrifugalkraft zu der Außenring 12-Seite bewegen. In dieser Offenbarung wird jedoch das Schmierfett von der ersten Käfigzacke 32 aufgenommen, und das Schmierfett wird in der Rille 17 zwischen der ersten Käfigzacke 32 und der zweiten Käfigzacke 33 gesammelt. Insbesondere wird in dieser Offenbarung Channeling-Fett als Schmiermittel verwendet, und daher wird das Schmierfett mühelos in der Rille 17 gesammelt.
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8 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Schmierfettflusses (Grundöl des Schmierfettes). Wenn sich der Außenring 12 in einem Ruhezustand befindet und sich der Innenring 11 im Uhrzeigersinn dreht (zu der zweiten Seite in Umfangsrichtung), drehen sich die Kugeln 13 entlang der Innenringlaufbahn 21 und der Außenringlaufbahn 22, während sich die Kugeln 13 um ihre Achsen drehen. Hierbei tritt das auf der Innenring 11-Seite vorhandene Schmierfett von der Kugel 13 und der Tasche 30 auf der ersten Seite (der linken Seite in 8) in Umfangsrichtung in die Rille 17 ein. Die Bewegung des Schmierfettes wird durch einen Pfeil G1 angegeben.
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Das auf diese Weise in die Rille 17 eintretende Schmierfett bleibt in der Rille 17. Das Grundöl des Schmierfettes fließt durch die Rille 17 und wird zu der zweiten Seite (der rechten Seite in 8) der Rille 17 in Umfangsrichtung zugeführt, zum Beispiel so, dass das Schmierfett auf der Oberfläche der Kugel 13 auf der zweiten Seite in Umfangsrichtung anhaftet. Aufgrund der Drehung der Kugel 13 auf der zweiten Seite in Umfangsrichtung bewegt sich das auf diese Weise an der Oberfläche der Kugel 13 anhaftende Grundöl zu der Innenringlaufbahn 21-Seite. Die Bewegung des Grundöls wird durch einen Pfeil G2 angegeben. Wenn das Grundöl des Schmierfettes von der Rille 17 über die Kugel 13 der Innenrings 11-Seite zugeführt wird, ist es möglich, Schmiermittelmangel auf der Innenring 11-Seite zu unterbinden. Infolgedessen ist es möglich, eine längere Lebensdauer des Wälzlagers 10 zu erzielen. Insbesondere ist das Wälzlager 10 (der Käfig 14) in dieser Offenbarung für eine Hochgeschwindigkeitsdrehung geeignet.
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Wie zuvor beschrieben (siehe 1), werden zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Wälzlagers 10 die Kugeln 13 zwischen der Innenringlaufbahn 21 und der Außenringlaufbahn 22 platziert, und der Käfig 14 wird nahe an die Kugeln 13 von der ersten Seite in Axialrichtung gebracht, so dass der Käfig 14 an den Kugeln 13 montiert ist. Zum Zeitpunkt des Zusammenbaus verformen sich die zweiten Käfigzacken 33 elastisch radial nach außen, wobei der radial innere Teil 31b des Ringkörpers 31 als ein Ausgangspunkt dient, so dass die zweiten Käfigzacken 33 den Schulterabschnitt 25 überwinden. Wie in den 3, 5 dargestellt, weist der radial innere Teil 31b des Ringkörpers 31 die geneigte Seitenfläche 47 auf der ersten Seite in Axialrichtung auf. Aufgrund der geneigten Seitenfläche 47 ist die Dicke des radial inneren Teils 31b reduziert. Aus diesem Grund verformen sich die zweiten Käfigzacken 33, die vorgesehen sind, um sich vom radial inneren Teil 31b zu erstrecken, leicht elastisch, so dass der Käfig 14 mühelos an den Kugeln 13 montiert werden kann.
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Des Weiteren schneidet in dieser Offenbarung eine virtuelle Ebene 48, die sich zu der ersten Seite in Axialrichtung von einer radialen Außenfläche 51 des zweiten Käfigzackens 33 erstreckt, eine mittlere Position P der geneigten Seitenfläche 47. Da die virtuelle Ebene 48 die mittlere Position P der geneigten Seitenfläche 47 schneidet, kann auch bei einer elastischen Verformung der zweiten Käfigzacke 33 radial nach außen zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Wälzlagers 10 verhindert werden, dass lokale Spannungen im radial inneren Teil 31b des Ringkörpers 31 erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass, wenn lokale Spannungen auf den radial inneren Teil 31b des Ringkörpers 31 ausgeübt werden, Defekte verursacht werden, z.B. läuft ein Teil (der radial innere Teil 31b) des Käfigs 14 aus Harz bzw. Kunststoff weiß an oder verformt sich plastisch. Mit dem Käfig 14 gemäß dieser Offenbarung können solche Defekte jedoch verhindert werden.
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Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist in jeder Hinsicht nur ein Beispiel und ist nicht einschränkend. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst alle Abwandlungen, die innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden, der den im Schutzumfang der Ansprüche beschriebenen Konfigurationen äquivalent ist. Das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel befasst sich mit einem Fall, in dem das Wälzlager ein Rillenkugellager mit tiefer Rille ist, das Wälzlager kann jedoch ein Schrägkugellager sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017166532 [0002]
- JP 2017166532 A [0002]
