DE10262085B4

DE10262085B4 - Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE10262085B4
Application number: DE10262085A
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujisawa Murai; Shinichi Fujisawa Tsunashima; Osamu Fujisawa Fuji
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2022-07-06

Abstract

Der Kontaktbereich der Endefläche einer konischen Rolle, welcher ein Bereich ist, der gleitend mit einem Randbereich zu kontaktieren ist, ist so geschaffen, dass die äußere Konturlinie von dessen Querschnitt eine durchgehend gebogene Linie hat, welche durch wenigstens nicht nur den ersten Punkt, sondern auch zwischen der dritten Position und der vierten Position durchgeht.

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers, wie z. B. ein konisches Wälzlager und ein zylindrisches Wälzlager und, im Speziellen, eines Wälzlagers in welchem ein Randbereich zum Führen einer Vielzahl von Rollen in der Umfangsrichtung eines Rings in dem Endbereich des Rings ausgebildet ist.

Im Allgemeinen ist in den meisten Wälzlagern, wie z. B. einem konischen Wälzlager und einem zylindrischen Wälzlager, ein Randbereich zum Führen einer Vielzahl von Rollen in der Umfangsrichtung eines Rings in dem Endbereich des Rings ausgebildet, und die Endfläche der Rolle ist gleitend mit dem Randbereich in Kontakt. In dem Wälzlager dieser Gattung wird in dem Fall, in dem der Ring bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert wird, eine Reibungswärme zwischen dem Randbereich und der Rolle erzeugt, wodurch die Möglichkeit erhöht wird, dass ein Festfressen in dem Randbereich und der Rolle auftreten kann. Daher ist es notwendig, die Reibungswärme zu reduzieren, die zwischen dem Randbereich und der Rolle erzeugt wird. In diesem Hinblick sind herkömmlich z. B. ein Wälzlager bekannt, das so aufgebaut ist, dass hier ein ebener Bereich und ein Talbereich in der Endfläche der Rolle ausgebildet sind und ein Teil eines Schmieröls kann in dem Talbereich gespeichert werden kann ( JP 07042746 A ), und ein Wälzlager, in welchen eine Vielzahl von fein ausgesparten Bereichen in der Rollenführungsfläche eines Randbereichs ausgebildet sind, um gleitend mit der Rolle in Kontakt zu sein ( JP 06241235 A ).

Jedoch muss in beiden der oben genannten herkömmlichen Wälzlager die Endfläche der Rolle und der Rollenführungsfläche des Randbereichs speziell bearbeitet werden, was in einem Anstieg der Herstellungskosten der Wälzlager resultiert. Daneben ist hier als eine Maßnahme zum Reduzieren der Reibungswärme ohne zwingendes spezielles Bearbeiten an der Endfläche der Rolle als auch an der Rollenführungsfläche des Randbereichs, eine Maßnahme bekannt, die in der JP 09236131 A offenbart ist. In diesem Fall variiert jedoch der Bereich der Rolle, der im Randbereich zu kontaktieren ist, stark in der Form, was eine Erhöhung der Herstellungskosten des Wälzlagers bewirkt.

DE 100 42 901 A1 offenbart ein Wälzlager bei der ein Rundungsprofil einer Rundung auf einer Rolle oder einer Rollenoberfläche unter Verwendung einer Kombination aus zwei Bögen gebildet ist. Dabei sollen die numerischen Werte der entsprechenden Rundungsprofile jeweils in Übereinstimmung mit konkreten Kombinationen von Bögen und die numerischen Werte eines Teilrundungsprofils konkret angegeben werden können, um die Lebensdauer des Wälzlagers zu verlängern.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Wälzlager herzustellen, bei welchem die Reibungswärme reduziert ist, die zwischen der Rolle und dem Randbereich auftritt, ohne spezielle Bearbeitung an der Endfläche der Rolle oder an der Rollenführungsfläche des Randbereichs und auch ohne starke Änderung der Form der Rolle.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Gemäß vorliegender Erfindung wird die Endfläche (Rollenführungsoberfläche) des Randbereichs an ihrer Gleitkontaktseite mit der Rolle unter einem bestimmten Winkel im Hinblick auf eine Oberfläche senkrecht zu der Laufringoberfläche des Rings sich öffnend ausgebildet, um das Einbringen eines Schmieröls zwischen die Rolle und die Rollenführungsoberfläche des Randbereichs zu erleichtern.

Da auch das Schmieröl, das in einem Bereich vorhanden ist, wo die Endfläche der Rolle und der Randbereich miteinander in Kontakt sind, in einem kleinen Zwischenraum zwischen diesen durch ihre Viskosität gezogen wird, kann die Form des gemeinsamen Kontaktbereichs zwischen der Rollenendfläche und dem Randbereich vorzugsweise so ausgebildet sein, dass ein Zwischenraum vor und hinter dem gemeinsamen Kontaktbereich gebildet ist. Weil speziell die Form der Endfläche der Rolle als eine durchgehend gebogene Form ausgebildet ist, ist hier die Möglichkeit eliminiert, dass ein Ölfilm durch einen hohen Oberflächendruck abgeschnitten wird, der lokal in dem gemeinsamen Kontaktbereich auftritt, um hierdurch in der Lage zu sein, den Ölfilm positiv herzustellen. Dadurch kann der Widerstand des Wälzlagers gegenüber einem Festfressen verbessert werden.

Da andererseits der Young'sche Modul (Längenelastizitätskoeffizient) eines Schleifsteins, der zum Schleifen der Endfläche der Rolle verwendet wird, in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa liegt, kann der Kontaktbereich der Rollenendfläche, der gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren ist, als eine durchgehend ebene Bogenoberfläche und nicht als eine flache Oberfläche ausgebildet werden. In diesem Fall, z. B., beim Schleifen der Endfläche der Rolle auf einem horizontalen oder vertikalen Duplexkopfschleifer, wird der Bogenoberflächen-Rollenendflächen-Kontaktbereich durch und zwischen zwei Schleifsteinen gehalten, und auch die Stützsteifigkeit der Körner, die die Schleifsteine ausbilden, ist gering; und daher kann in dem Fall, wo die Höhe der gegenseitigen Beeinflussung zwischen der Rollenendfläche und dem Schleifstein nicht ansteigt, der Endflächenbereich nicht geschliffen werden, und er kann daher nicht durch ein Schleifen entfernt werden. Während entsprechend der Schleifstein störend in die Rollenendfläche eingreift, breitet sich der Beeinflussungsbereich des Schleifsteins naturgemäß zu dem Rollenfasenbereich aus. Und bei einer solchen gegenseitigen Beeinflussung zwischen dem Schleifstein und der Rollenendfläche beginnt ein Schleifen in dem Verbindungsbereich zwischen der Rollenendfläche und dem Fasenbereich, in welchem der Druck am höchsten wird, und das Schleifen breitet sich zu dem Kammerbereich und dem ebenen Bereich der Rollenendfläche allmählich und durchgehend aus, mit dem Ergebnis, dass die Form der Rollenendfläche, die schließlich erhalten wird, eine durchgehend gebogene Form wird. Dank dessen kann dem Gleitkontaktbereich zwischen der Rolle und dem Randbereich ein glatter und sicherer Ölfilm ausgebildet werden, was es ermöglicht, den Widerstand des Wälzlagers gegenüber einem Festfressen zu verbessern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht des Kontaktbereichs der Endfläche einer zylindrischen Rolle, die gleitend mit einem Randbereich, der in 1 gezeigt ist, zu kontaktieren ist;
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Querschnittsansicht des Kontaktbereichs der Endfläche einer konischen Rolle; die gleitend mit einem Randbereich, der in 3 gezeigt ist, zu kontaktieren ist;
5 ist eine grafische Darstellung von Veränderungen der Temperatur eines äußeren Rings, wenn das zylindrische Wälzlager, das in 1 gezeigt ist, rotiert wird;
6 ist eine grafische Darstellung von Veränderungen der Temperatur eines äußeren Rings, wenn das zylindrische Wälzlager, das in 1 gezeigt ist, rotiert wird;
7 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins und der Absenkmenge der Endfläche einer Rolle;
8 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins und der Verschleißmenge des Schleifsteins;
9 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Absenkmenge der Endfläche konischen Rolle und der Zeit, die für ein Auftreten eines Festfressens notwendig ist;
10 ist eine schematische Ansicht der Form der Endfläche einer zylindrischen Rolle, die in ein zylindrisches Wälzlager eingebaut werden soll; und
11 ist eine schematische Ansicht der Form der Endfläche einer zylindrischen Rolle, die in ein zylindrisches Wälzlager eingebaut werden soll.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun erfolgt unten eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die zugehörigen Zeichnungen.
1 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung einen äußeren Ring 11, einen inneren Ring 12, eine zylindrische Rolle 13 und eine Aufnahme 14 auf; und, in dem (in 1) rechten Endbereich des inneren Rings 12 ist hier ein Randbereich 15 ausgebildet. Der Randbereich 15 wird verwendet, um die zylindrische Rolle 13 in der Umfangsrichtung des äußeren Rings 11 und inneren Rings 12 zu führen. In dem Fall, in dem der Durchmesser der zylindrischen Rolle 13 2R (= 19 mm) ist, wird die Höhe h der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 zu dem Führungsende des Randbereichs 15 so festgesetzt, dass h = 0,38R (3,65 mm). Auch hat der Randbereich 15 eine Rollenführungsoberfläche 15a, die sich fast im rechten Winkel zu der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 erstreckt. Die zylindrische Rolle 13 ist so aufgebaut, dass, während ihre Endfläche 13a gleitend mit der Rollenführungsoberfläche 15a des Randbereichs 15 in Kontakt ist, sie auf der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 rollt.
Nun zeigt 2 den Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle 13, die gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist. Wie in 2 gezeigt ist, wird der Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle 13, welche gleitend mit dem Randbereich 15 kontaktiert werden kann, in eine konvexe runde Form durch einen elastischen Schleifstein (nicht gezeigt) geschliffen. Auch wird in dem Fall, wo der Durchmesser der zylindrischen Rolle 13 als 2R ausgedrückt wird, eine Position, in welcher die Endfläche 13a der zylindrischen Rolle 13 die zentrale axiale Linie CL der zylindrischen Rolle 13 schneidet, als ein Ursprungspunkt Po ausgedrückt; eine Position, die von dem Ursprungspunkt Po um 0,65R in der Außendurchmesserrichtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird als ein erster Punkt P_A ausgedrückt; eine Position, die von dem ersten Punkt P_A um 0,20R in der axialen Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird als ein zweiter Punkt P_B ausgedrückt; eine Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,0005R in der axialen Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird als eine dritte Position P_C ausgedrückt; eine Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,003R in der axialen Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird als eine vierte Position P_D ausgedrückt; der Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle 13, die gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren ist, ist durch einen elastischen Schleifstein so geschliffen, dass er eine durchgehend gebogene Form hat, in welcher die äußere Konturlinie 13b des Querschnitts der Endfläche der zylindrischen Rolle 13 durch den ersten Punkt P_A durchgeht, als auch zwischen der dritten Position P_C und der vierten Position P_D durchgeht. Auch ist die vorliegende Endfläche so geschliffen, dass sie eine durchgehend gebogene Form hat, welche in dem Krümmungsradius sinkt, wenn es in deren radialer Richtung nach außen geht (z. B. in dem Fall, wo die Radien der Punkte P_A, P_D und P_E als R_A, R_D bzw. R_E, R_A > R_D > R_E ausgedrückt werden). Übrigens wird die Endfläche 13a der zylindrischen Rolle 13 auf einem horizontalen oder vertikalen Duplexkopfschleifer geschliffen, der einen elastischen Schleifstein verwendet, der einen Young'schen Modul hat, der in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgesetzt ist.
Als nächstes zeigt 3 eine teilweise Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, weist ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung einen äußeren Ring 11, einen inneren Ring 12, eine konische Rolle 16 und eine Aufnahme 14 auf; und in dem (in 3) rechten Endbereich des inneren Rings ist hier ein Randbereich 15 ausgebildet. Der Randbereich 15 wird verwendet, um die zylindrische Rolle 13 in der Umfangsrichtung des äußeren Rings 11 und inneren Rings 12 zu führen. In dem Fall, wo der maximale Durchmesser der konischen Rolle 16 2R ist, wird die Höhe h von der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 zu dem Führungsende des Randbereichs 15 so festgelegt, dass h = ungefähr 0,6R ist. Auch hat der Randbereich 15 eine Rollenführungsoberfläche 15a, die sich fast im rechten Winkel zu der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 erstreckt. Die konische Rolle 16 ist so aufgebaut, dass, während ihre Endfläche 16a mit der Rollenführungsoberfläche 15a des Randbereichs 15 in Kontakt ist, sie auf der Laufringoberfläche 12a des inneren Rings 12 rollt.
Nun zeigt 4 den Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle 16, welcher ein Bereich ist, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist. Wie in 4 gezeigt ist, wird der Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle 16, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist, in eine konvexe runde Form durch einen elasti schen Schleifstein (nicht gezeigt) geschliffen. Auch wird in dem Fall, wo der Durchmesser der konischen Rolle 16 als 2R ausgedrückt wird, eine Position, in welcher die Endfläche 16a der konischen Rolle 16 die zentrale axiale Linie CL der konischen Rolle 16 schneidet, als ein Ursprungspunkt P_o ausgedrückt; eine Position, die von dem Ursprungspunkt P_o um 0,65R in der Außendurchmesserrichtung der konischen Rolle 16 entfernt ist, wird als ein erster Punkt P_A ausgedrückt; eine Position, die von dem ersten Punkt P_o um 0,85R in der axialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt ist, wird als ein zweiter Punkt P_B ausgedrückt; eine Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,0065R in der axialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt ist, wird als eine dritte Position P_C ausgedrückt; eine Position die von dem zweiten Punkt P_B um 0,01 R in der axialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt ist, wird als eine vierte Position P_D ausgedrückt; der Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle 16, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist, ist durch einen elastischen Schleifstein so geschliffen, so dass er eine durchgehend gebogene Form hat, in welcher die äußere Konturlinie 16b des Querschnitts der Endfläche der konischen Rolle 16 durch den ersten Punkt P_A durchgeht, als auch zwischen der dritten Position P_C und der vierten Position P_D durchgeht. Übrigens wird die Endfläche 16a der konischen Rolle 16 auf einem horizontalen oder vertikalen Duplexkopfschleifer geschliffen, der einen elastischen Schleifstein verwendet, der einen Young'schen Modul hat, der in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgesetzt ist.
Rotationsauswertungstest 1
Ein Rotationsauswertungstest wurde an dem zylindrischen Lager (Rollendurchmesser: 19 mm, Randbereichshöhe h: 3,65 mm), das in 1 gezeigt ist, unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, während die Temperaturen des äußeren Rings in dem Test gemessen wurden. 5 zeigt die Ergebnisse der gemessenen Temperaturen des äußeren Rings. Hier zeigen die 10(a) bis 10(c) jeweils die Formen der Endflächen der Rollen, die in dem vorliegenden Rotationsauswertungstest verwendet wurden. Testbedingungen

Testlager: NJ218E

maximale Rotationsanzahl: 4300 min^–1

axiale Last: 5880N

radiale Last: 9800N

Ölbadschmierung: VG68
In 5 zeigen die durchgezogenen Linien a1 und a2 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines zylindrischen Wälzlagers (welches im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet ist) in einem Fall, wo eine Absenkmenge G (siehe 2) an einer Position, die um 0,85R von dem Punkt P_o in der Außendurchmesserrichtung des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,00011 R ist (Rollendurchmesser: 19 mm, 9,5 × 0,00011 = etwa 1 μm), was zwischen den zwei Punkten P_B und P_C in 2 ist. Auch zeigen die gestrichelten Linien b1 und b2 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines zylindrischen Wälzlagers (welches im Folgenden als eine Ausführungsform 1 bezeichnet ist) in einem Fall, wo eine Absenkmenge G an einer Position, die um 0,85R von dem Punkt P_o in der Außendurchmesserrichtung des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,0005R ist (Rollendurchmesser: 19 mm, 9,5 × 0,0005 = etwa 5 μm), was an dem P_C in 2 ist. Weiter zeigen die durchgezogenen Linien c1 und c2 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines zylindrischen Wälzlagers (welches im Folgenden als eine Ausführungsform 2 bezeichnet ist) in einem Fall, wo eine Abtragmenge G an einer Position P_D, die um 0,85R von dem Punkt P_o in der Außendurchmesserrichtung des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,003R ist (Rollendurchmesser: 19 mm, 9,5 × 0,003 = etwa 24 μm), was an dem P_B in 2 ist.
Übrigens wurde beim Schleifen der Rollenendflächen, ähnlich wie im Stand der Technik, hier ein horizontaler Duplexkopfschleifer verwendet; und, in den Ausführungsformen 1 und 2 wurde als ein Schleifstein zum Schleifen der Endflächen der zylindrischen Rollen hier ein elastischer Schleifstein mit einem Young'schen Modul von 16 MPa verwendet (normalerweise hat ein Schleifstein, der eine künstliche Bindung aufweist, einen Young'schen Modul von etwa 50000 bis 100000 Mpa, und ein Schleifstein, der eine Harzbindung aufweist, hat einen Young'schen Modul von etwa 5000 bis 20000 MPa). Auch im Hinblick auf die Querschnittsformen der Endflächen der Rollen, die in 10 gezeigt sind, können sie die Bedingung erfüllen, dass z. B., wenn sie durch eine horizontale Lineartypformmaschine mit einer vertikalen Verstärkung von etwa 500 bis 2000 (einer horizontalen Verstärkung von etwa 5 bis 20) gezogen werden, die Kontinuität und deren Absenkmengen an den jeweiligen Punkten bestätigt werden.
Wie in 5 in dem Vergleichsbeispiel gezeigt ist, übersteigt in dem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit des Lagers 1720 min^–1 erreicht, die Temperatur des äußeren Rings 100°C, und andererseits übersteigt in den Ausführungsformen 1 und 2 der vorliegenden Erfindung, gerade in dem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit des Lagers 1720 min^–1 erreicht, die Temperatur des äußeren Rings nicht 80°C. Der Grund dafür ist folgender: d. h. in dem Vergleichsbeispiel steigt der Oberflächendruck der Randbereichsendfläche, die gleitend mit einem Schnittpunktbereich zwischen der Endfläche der zylindrischen Rolle und dem Fasenbereich der zylindrischen Rolle zu kontaktieren ist, auf einen sehr hohen Wert, um hierdurch zu bewirken, dass die äußere Ringtemperatur ansteigt (beide der durchgezogenen Linien a1 und a2 zeigen, dass die äußere Ringtemperatur bis etwa 100°C ansteigt, bevor die Rotationsgeschwindigkeit 1720 min^–1 erreicht; und, andererseits steigt in den Ausführungsformen 1 und 2, da hier solch ein Kantenbereich wie in dem Vergleichsbeispiel vorliegt, der Oberflächendruck nicht so hoch wie im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel.
Auch wenn die Ausführungsformen 1 und 2 miteinander verglichen werden, hat die Ausführungsform 2 einen geringeren Anstieg der Temperatur des äußeren Rings als die Ausführungsform 1. Dies kann sein, weil die Menge an Schmieröl, das zwischen die Endfläche der zylindrischen Rolle und den Randbereich eingebracht wird, entsprechend der Absenkmengen variiert.
Übrigens, obwohl nicht gezeigt, wurden in dem Fall eines Wälzlagers, dessen Abtragmenge an einer Position, die um 0,85R von dem Punkt P_o entfernt ist, größer als an dem Punkt P_D in 2 (etwa 40 bis 50 μm) ist, hier Testergebnisse erzielt, welche beinahe ähnlich zu der Ausführungsform 2 sind. Jedoch steigt in diesem Fall die Schleifzeit unter Verwendung eines elastischen Schleifsteins über die der Ausführungsform 2.
Rotationsauswertungstest 2
Ein anderer Rotationsauswertungstest 2 wurde an Wälzlagern, wovon jedes eine zylindrische Rolle mit einem Durchmesser von 14 mm verwendet, unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Temperaturen des äußeren Rings wurden gemessen. 6 zeigt die Ergebnisse des Rotationsauswertungstests 2. Hier sind die Formen der Endflächen der Rollen, die in dem Test verwendet wurden, in den 11(a) und 11(b) gezeigt. Testbedingungen

Testlager: NJ308E (Rollendurchmesser: 14 mm, L = 15 mm, Randbereichshöhe h = 2,80 mm)

maximale Rotationsanzahl: 8000 min^–1

axiale Last: 392N

radiale Last: 9800N

Ölbadschmierung: VG68
In 6 zeigen die durchgezogenen Linien a3 und a4 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines zylindrischen Wälzlagers (welches im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet ist) in einem Fall, wo eine Absenkmenge G (siehe 2) an einer Position, die um 0,85R von dem Punkt P_o in der Außendurchmesserrichtung des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,00014R ist (Rollendurchmesser: 14 mm, 7 × 0,00014 = etwa 1 μm), was zwischen den zwei Punkten P_B und P_C in 2 ist. Auch zeigen die gestrichelten Linien b3 und b4 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines zylindrischen Wälzlagers (welches im Folgenden als eine Ausführungsform 3 bezeichnet ist) in einem Fall, wo eine Absenkmenge G an einer Position, die um 0,85R von Punkt P_o in der Außendurchmesserrichtung des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,0014R ist (Rollendurchmesser: 14 mm, 7 × 0,0014 = etwa 10 μm), was zwischen den P_C und P_D in 2 ist.
Wie in 6 in dem Vergleichsbeispiel gezeigt ist, übersteigt in einem Fall, wo die Rotationsanzahl 3000 min^–1 erreicht, die Temperatur des äußeren Rings 70° und in der Ausführungsform 3, gerade in dem Fall, wo die Rotationsanzahl 3000 min^–1 erreicht, übersteigt die Temperatur des äußeren Rings nicht 70°.
Wie es deutlich von den Testergebnissen gesehen werden kann, die in den 5 und 6 gezeigt sind, kann, da der Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle 13, welcher ein Bereich ist, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist, so geschliffen ist, dass die äußere Konturlinie von dessen Querschnitt eine durchgehend gebogene Form hat, welche wenigstens nicht nur den ersten Punkt P_A sondern auch zwischen der dritten Position P_C und der vierten Position P_D durchgeht, ein Schmieröl einfach zwischen die Endfläche 13a der zylindrischen Rolle 13 und den Randbereich 15 eingebracht werden. Dank dessen kann die Reibungswärme, die zwischen der zylindrischen Rolle 13 und dem Randbereich 15 auftritt, reduziert werden, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche 13a der zylindrischen Rolle 13 und der Rollenführungsoberfläche des Randbereichs 15 vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle stark zu ändern.
Als nächstes überprüften die Erfinder das Verhältnis zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins und der Absenkmenge des 0,85R-Punktes der Rollenendfläche im Hinblick auf den 0,645R-Punkt der Rollenendfläche. 7 zeigt die Ergebnisse dieser Überprüfung. Und die Erfinder überprüften auch das Verhältnis zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins, der verwendet wird, um die Endfläche einer Rolle zu schleifen und die Reibungsmenge des Schleifsteins. 8 zeigt die Ergebnisse dieser Überprüfung.
Wie in 7 gezeigt ist, kann in dem Fall eines Schleifsteins mit einem Young'schen Modul von 5000 MPa oder mehr, da die Stützsteifigkeit eines Abtragkorns hoch ist, in dem Fall, wo die gegenseitige Beeinflussung zwischen der Rollenendfläche und dem Schleifstein einen bestimmten Wert überschreitet, ein Abtrag durch Schleifen begonnen werden. Dank dessen tritt keine gegenseitige Beeinflussung bis zu dem Fasenbereich der Rolle auf, aber hier wird eine flache Endfläche ausgebildet, so dass hier eine stabile Länge der Rolle erhalten wird.
Andererseits kann in dem Fall eines Schleifsteins mit einem Young'schen Modul von 500 MPa oder weniger die Rollenendfläche allmählich in eine durchgehend gebogene Form geschliffen werden, und, wie in 7 gezeigt, die Absenkmenge der Rollenendfläche steigt. Weiterhin steigt in einem Fall, wo ein Schleifstein mit einem geringen Young'schen Modul verwendet wird, die Absenkmenge. Jedoch in dem Fall eines Schleifsteins mit einem Young'schen Modul von 10 MPa oder weniger wird im Gegensatz zu einem Schleifstein mit einem hohen Young'schen Modul die Längendimension der Rolle instabil und die Schleifzeit steigt auch. Wie in 8 gezeigt ist, welche das Verhältnis zwischen dem Schleifsteinverschleiß (die Verschleißmenge wird, wenn 1000 Stücke von Rollen geschliffen werden, die jeweils einen Durchmesser von 7,5 mm haben, als die durchschnittliche Verschleißmenge betrachtet) und dem Young'schen Modul in dem Fall zeigt, wo der Young'sche Modul des Schleifsteins gering ist, neigt der Schleifsteinverschleiß dazu zu steigen, und im Speziellen in dem Fall von 15 MPa oder weniger steigt der Schleifsteinverschleiß. Wenn die oben genannten Bedingungen in Betracht gezogen werden, kann vorzugsweise der Young'sche Modul in dem Bereich von 150 MPa bis 15 MPa festgesetzt werden.
Rotationsauswertungstest 3
Die Erfinder haben einen dritten Rotationsauswertungstest an dem konischen Wälzlager unter den folgenden Bedingungen durchgeführt und das Verhältnis zwischen der Absenkmenge G der konischen Rollenendfläche und der Zeit überprüft, die bis zu einem Auftreten eines Festfressens aufgenommen wurde, nachdem eine Versorgung mit Schmieröl gestoppt wurde. 9 zeigt die Ergebnisse dieser Überprüfung. Testbedingungen

Testlager: HR30306C

maximale Rotationsanzahl: 6000 min^–1

axiale Last: 4000N

Schmieröl: Getriebeöl

Menge des zugeführten Öls: 480 cc/min.
In 9 bezeichnet ein Δ ein konventionelles konisches Wälzlager und ein O steht für ein konisches Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 9 gezeigt ist, tritt in einem Fall, wo ein Verhältnis G/R (welches im Folgenden als ein Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis bezeichnet ist) der Absenkmenge G der Rollenendfläche zu dem Radius R der konischen Rolle 16 0,0065 (was zwischen P_B und P_C in 4 ist) oder geringer ist, ein Festfressen in einem relativ frühen Stadium auf; aber in einem Fall, wo das Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis G/R gleich oder größer als 0,0065 ist, was größer als P_C in 4 ist, wird ein Festfressen schwerlich auftreten. Auch gerade in einem Fall, wo das Rollenendflächenabsenkmengenver hältnis G/R 0,01 übersteigt, was größer als P_D in 4 ist, ist die Wirkung hiervon nicht so sehr verschieden von dem Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis G/R von 0,01, sondern nur die Schleifzeit steigt. Daher kann vorzugsweise das Absenkmengenverhältnis der konischen Rollenendfläche G/R in dem Bereich von 0,0065 bis 0,01 festgesetzt werden.
Wie es klar aus den Testergebnissen verständlich ist, die in 9 gezeigt sind, kann, da der Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle, welcher ein Bereich ist, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist, so geschliffen ist, dass die äußere Konturlinie von dessen Querschnitt eine durchgehend gebogene Linie hat, welche durch wenigstens nicht nur ersten Punkt P_A sondern auch zwischen der dritten Position P_C und der vierten Position P_D durchgeht, ein Schmieröl leicht zwischen die Endfläche 16a der konischen Rolle 16 und den Randbereich 15 eingebracht werden. Dank dessen kann die Reibungswärme, die zwischen der konischen Rolle 16 und dem Randbereich 15 auftritt, reduziert werden, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche der konischen Rolle 16 und der Rollenführungsoberfläche des Randbereichs 15 vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle stark zu ändern.
Wie oben gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, kann hier ein Wälzlager zur Verfügung gestellt werden, welches die Reibungswärme reduzieren kann, die zwischen der Rolle und dem Randbereich erzeugt wird, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche der Rolle und der Rollenführungsoberfläche des Randbereichs vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle stark zu ändern.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers mit einem Randbereich, welcher in einem Endbereich eines Lagerringes zum Führen einer Mehrzahl von zylindrischen Rollen in Umfangsrichtung des Rings ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser jeder der zylindrischen Rollen als 2R ausgedrückt ist, gekennzeichnet durch Festlegen einer Position, in welcher die Rollenachse eine Endfläche der zylindrischen Rolle schneidet, die als Ursprungspunkt P₀ bezeichnet wird; einer Position, die von dem Ursprungspunkt um 0,65 R in die Außendurchmesserrichtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, die als erster Punkt P_A bezeichnet wird; einer Position, die von dem ersten Punkt P_A um 0,20 R in Außendurchmesserrichtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, die als zweiter Punkt P_B bezeichnet wird; einer Position, die vom zweiten Punkt P_B um 0,0005 R in Axialrichtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, die als dritte Position P_C bezeichnet wird, sowie einer Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,0003 R in Axialrichtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, die als vierte Position P_D bezeichnet wird, und Schleifen eines Kontaktbereichs der Endfläche der zylindrischen Rolle, die gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren ist, derart, dass der Kontaktbereich eine durchge hend gebogene Form aufweist, in welcher eine äußere Konturlinie des Querschnitts der Endfläche der zylindrischen Rolle durch den ersten Punkt P_A und zwischen der dritten P_C und vierten P_D Position hindurchgeht, mittels eines elastischen Schleifsteins zum Fertigstellen der Endfläche, dessen Längenelastizitätskoeffizient im Bereich von 10 MPa bis 500 MPa liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers mit einem Randbereich, der in einem Endbereich eines Lagerrings zur Führung einer Mehrzahl von konischen Rollen in Umfangsrichtung des Rings ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser von jeder der konischen Rollen als 2R ausgedrückt ist, gekennzeichnet durch Festlegen einer Position, in welcher die Rollenachse eine Endfläche der konischen Rolle schneidet, die als Ursprungspunkt P_o bezeichnet wird; einer Position, die von dem Ursprungspunkt um 0,65 R in die Außendurchmesserrichtung der konischen Rolle entfernt ist, die als erster Punkt P_A bezeichnet wird; einer Position, die von dem ersten Punkt P_A um 0,20 R in Außendurchmesserrichtung der konischen Rolle entfernt ist, die als zweiter Punkt P_B bezeichnet wird; einer Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,0065 R in Axialrichtung der konischen Rolle entfernt ist, die als dritte Position P_C bezeichnet wird, sowie einer Position, die von dem zweiten Punkt P_B um 0,01 R in Axialrichtung der konischen Rolle entfernt ist, die als vierte Position P_D bezeichnet wird, und Schleifen eines Kontaktbereichs der Endfläche der konischen Rolle, die gleitend mit dem Kontaktbereich zu kontaktieren ist, derart, dass der Kontaktbereich eine durchgehend gebogene Form aufweist, in welcher eine äußere Konturlinie des Querschnitts der Endfläche der konischen Rolle durch den ersten Punkt P_A und zwischen der dritten P_C und vierten P_D Position hindurchgeht, mittels eines elasti schen Schleifsteins zum Fertigstellen der Endfläche der Rolle, dessen Längenelastizitätskoeffizient im Bereich von 10 MPa bis 500 MPa liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Konturlinie des Endflächenkontaktbereichs so geschliffen ist, dass der Krümmungsradius der äußeren Konturlinie entlang deren Verlauf in Radialrichtung der Rolle nach außen abnimmt.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass i) die Rollenführungsoberfläche (15a) des Randbereichs (15) in gleitendem Kontakt mit der Rolle sich radial auswärts unter einem bestimmten Winkel bezüglich der Vertikalrichtung der Lauffläche (12a) des Innenrings erstreckt, und ii) ein Schleifentlastungsbereich in der Rollenführungsoberfläche (15a) des Randbereichs (15) gebildet wird.