DE10262165B4

DE10262165B4 - Rollenlager und Doppelreihen-Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE10262165B4
Application number: DE10262165A
Authority: DE
Inventors: Kenji Fujisawa Yakura; Takaaki Fujisawa Anzai; Ken Fujisawa Inaba; Yasushi Fujisawa Morita
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2022-09-11

Abstract

Doppelreihen-Zylinderrollenlager (331) mit
– einer äußeren Laufbahnoberfläche (334);
– einer inneren Laufbahnoberfläche (333);
– einer Doppelreihe von Zylinderrollen (336), die rotierbar zwischen der äußeren Laufbahnoberfläche (334) und der inneren Laufbahnoberfläche (333) aufgenommen sind; und
– einer Mehrzahl von die Rollen (336) führenden Käfigen (338), die integral aus Kunstharz geformt sind, jeweils für eine der doppelten Reihe von Rollen (336) vorgesehen sind und Folgendes aufweisen:
– einen ringförmigen Bereich (341), und
– eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen (343), die am Umfang des ringförmigen Bereichs (341) mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und axial von einer rollenseitigen Endfläche (341a) des ringförmigen Bereichs (341) vorstehen;
wobei die Rollen (336) in Taschenbereichen gehalten sind, die jeweils durch in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen (343a, 343b) der säulenförmigen Bereiche (343) und der rollenseitigen Endfläche (341a) des ringförmigen Bereichs (341) gebildet sind,
wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager (331) dadurch gekennzeichnet ist,...

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rollenlager und ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager, und bezieht sich insbesondere auf einen Kunstharzkäfig, der in ein Rollenlager oder eine Doppelreihen-Zylinderrollenlager eingebaut ist, bei dem es erforderlich ist, eine niedrige Wärmeerzeugung bei einer solchen Umgebung zu haben, dass das Rollenlager ein rotierendes Teil trägt, das sich mit einer hohen Drehzahl unter Schmierung mit einem sehr kleinen Anteil an Fett oder Schmieröl dreht, wie z.B. eine Welle, die durch einen Motor angetrieben wird, oder eine Hauptwelle einer Werkzeugmaschine oder dergleichen.
Hintergrund des Standes der Technik
Herkömmlicherweise ist es erforderlich, dass Lager zum Lagern von Hauptwellen von Werkzeugmaschinen, die sich drehen, Eigenschaften hoher Festigkeit, hoher Drehgenauigkeit und niedriger Wärmeerzeugung haben, um die Maschinengenauigkeit beizubehalten.
Vom Standpunkt hoher Festigkeit her, werden Zylinderrollenlager als Lager von Werkzeugmaschinen verwendet. In den letzten Jahren bestand der Wunsch nach Einzelreihen- und Doppelreihen-Zylinderrollenlagern, die einer Drehung bei einer hohen Drehzahl standhalten und eine lange Lebensdauer haben, bei einem schnell steigenden Bedarf zur Verbesserung der Produktivität.
Ein sogenannter spanend bearbeiteter Käfig, der aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, wird als ein Käfig eines Zylinderrollenlagers beim Stand der Technik verwendet. Wenn jedoch der spanend hergestellte Käfig bei einer hohen Drehzahl in Gebrauch ist, besteht ein Nachteil dahingehend, dass die Innen- und Außenumfangflächen und die Tascheninnenflächen des Käfigs die Wälzkontaktfläche eines Innenrings oder Außenrings und die Zylinderrollen berührt, so dass sie verschleißen und Metallabriebpartikel erzeugen. Wenn die Metallabriebpartikel sich mit dem Fett vermischen, besteht ein Problem dahingehend, dass die Schmierleistung deutlich verschlechtert wird, wodurch ein Festfressen oder eine Schädigung bewirkt wird.
In den letzten Jahren wurde ein Käfig, der aus Kunstharz hergestellt ist, als ein Käfig zur Lösung der vorstehend genannten Probleme eingeführt. Der Käfig, der aus Kunstharz hergestellt ist, wird durch Spritzgießen aus einem Rohmaterial ausgebildet, der einen geeigneten Anteil von Verstärkungen aufweist, wie z.B. Glasfasern oder dergleichen, die mit dem Kunstharz, wie z.B. Polyamidharz oder dergleichen, vermischt sind.
Der Käfig, der aus Kunstharz hergestellt ist, ist in der Tat hinsichtlich der Abriebfestigkeit überlegen, aber schlechter hinsichtlich der Steifigkeit und Festigkeit gegenüber einem Käfig, der aus Metall hergestellt ist. Wenn der Käfig, der aus einem Kunstharz hergestellt ist, bei einem Lager verwendet wird, das sich mit einer hohen Drehzahl dreht, besteht die Möglichkeit, dass der Käfig durch eine Kraft, die auf den Käfig wirkt, beschädigt wird.
Daher hat die japanische Patent-Offenlegungsnummer 166544/1999 einen Käfig 1 vorgeschlagen, der aus einem Kunstharz hergestellt ist, bei dem eine große Anzahl von freitragenden säulenförmigen Bereichen 1b mit vorbestimmten Abständen vorgesehen sind, um quer von einem ringförmigen Bereich 1a, der wie ein Ring gegossen ist, hervorzustehen, wie in den 31 und 32 gezeigt ist.
Die gleiche Veröffentlichung offenbarte ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager 5, das Käfige 1 verwendet, die aus Kunstharz hergestellt sind. Das heißt, die Zylinderrollen 2, von denen jeder drehbar in einem Taschenbereich zwischen benachbarten säulenförmigen Bereichen 1b gehalten werden, sind so angeordnet, dass sie sich wünschenswerterweise zwischen einem Außenring 3 und einem Innenring 4 abwälzen.
In jedem Kunstharzkäfig 1 des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 5 wird eine übermäßige Umfangskraft, die auf den säulenförmigen Bereich 1b von der Zylinderrolle 2 in Übereinstimmung mit der hohen Drehzahl wirkt, durch die elastische Verformung des säulenförmigen Bereichs 1b unter Verwendung der Elastizität des Kunstharzes aufgenommen. Damit wird verhindert, dass der Käfig 1 geschädigt wird.
Entsprechend den zuvor erläuterten Käfigen 1 beim Stand der Technik, wirkt, wenn sich das Lager 5 mit einer hohen Drehzahl dreht, eine große Zentrifugalkraft proportional zum Quadrat der Drehzahl auf die Käfige 1, so dass die freitragenden säulenförmigen Bereiche 1b in Richtung des Pfeils B (Außendurchmesserrichtung), wie in 33 gezeigt ist, versetzt werden. Mit dieser Versetzung werden die ringförmigen Bereiche 1a so verworfen, dass die Käfige 1 elastisch verformt werden.
Entsprechend den Innenringführungs-Käfigen 1, die in 33 gezeigt sind, tritt eine Beeinträchtigung aufgrund der elastischen Verformung zwischen den Außendurchmesserseiten der Außenseitenfläche 1c der ringförmigen Bereiche 1a, zwischen der Außenseitenfläche 1c des Innendurchmesserbereichs jedes ringförmigen Bereichs 1a und dem Innenring 4 und zwischen der Innendurchmesserseite der Innenseitenfläche 1d jedes ringförmigen Bereichs 1a und der Seitenfläche jeder Zylinderrolle 2 auf. Somit tritt eine starke Anpresskraft zwischen diesen auf. Diese Anpresskraft ist proportional zum Quadrat der Drehzahl. Somit steigt mit höherer Drehzahl die Anpresskraft mit einer Exponentialrate, so dass eine große Kraft wirkt.
Wenn eine Drehung mit einer hohen Drehzahl in dem Zustand ausgeführt wird, bei der diese Bereiche stark gepresst werden, wird Wärme aufgrund der Reibung erzeugt, so dass die Verschlechterung des belasteten Fetts oder Schmieröls aufgrund der Wärme beschleunigt wird. Somit wird die Schmierleistung verschlechtert. Zusätzlich besteht ein Problem dahingehend, dass die Kontaktbereiche der Käfige 1, des Innenrings 4 oder der Zylinderrollen 2 lokal verschleißen, so dass die Lebensdauer des Lagers verkürzt wird.
Außerdem bestehen auch bei einem Außenringlaufkäfig oder Rollenlaufkäfig Beeinträchtigungsbereiche, die in der Tat gegenüber denen von einem Innenringlaufkäfig problematisch sind, wobei aber dort ein ernsthaftes Problem der Erwärmung, des Verschleißes usw. aufgrund der gleichartigen Beeinträchtigung besteht, die durch die elastische Verformung des Käfigs aufgrund der Zentrifugalkraft bewirkt wird.
Zusätzlich bewirkt die Beeinträchtigung jedes Teils auch eine Schwankung des Drehmoments. Somit besteht die Möglichkeit, dass eine Stabilisierung der Drehgenauigkeit verhindert wird.

Immerhin teilweise gelöst werden die vorstehenden Probleme durch einen aus der DE 198 45 051 A1 bekannten Kunststoffkäfig für Rollenlager.

Daher wurde die vorliegende Erfindung unter Betrachtung der vorstehend genannten Probleme entwickelt. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu schaffen, bei welchem das Auftreten einer Beeinträchtigung zwischen den Käfigen, einem Innenring und den Rollen verhindert wird trotz einer elastischen Verformung der Käfige aufgrund der Zentrifugalkraft, die auf die Käfige während einer Drehung bei einer hohen Drehzahl wirken, so dass das Lager eine niedrige Wärmeerzeugung hat, einer hohen Drehzahl mit einer sehr kleinen Schmiermenge standhält und eine lange Lebensdauer hat.

Gelöst wird dieses Ziel durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Offenbarung der Erfindung

Als ein Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen des vorliegenden Erfinders wurde herausgefunden, dass ein Gestalten der Form eines Käfigs, der aus Kunstharz hergestellt ist, die Steifigkeit desselben so erhöhen kann, dass die Wärmeerzeugung eines Lagers auch bei einer Drehung mit einer hohen Drehzahl nicht niedriger als ein dmN-Wert von 100000 (dm: Teilungskreisdurchmesser, N: Wellendrehzahl) deutlich unterdrückt werden kann.

Das vorstehend genannte Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch ein Rollenlager erreicht, das einen Käfig einschließt, der aus Kunstharz hergestellt ist, wobei der Käfig einen ringförmigen Bereich einschließt, der in einem axialen Endbereich des Käfigs angeordnet ist und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, der sich von einer Seitenfläche des ringförmigen Bereichs erstreckt, wobei das Rollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass ein minimaler Innendurchmesser des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs kleiner ausgeführt ist als ein maximaler Innendurchmesser jedes zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs, und dass ein Innendurchmesser des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs gleich einem Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs über einen Bereich einer Länge hergestellt ist, die nicht größer ist als 2/3 der Gesamtlänge des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs.

Zusätzlich wird das vorstehend genannte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht durch ein Rollenlager, das einen Käfig einschließt, der aus Kunstharz hergestellt ist, wobei der Käfig einen ringförmigen Bereich einschließt, der in einem axialen Endbereich des Kä figs angeordnet ist, und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die sich von einer Seitenfläche des ringförmigen Bereichs erstrecken, wobei das Rollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass ein minimaler Innendurchmesser des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs kleiner hergestellt ist, als ein maximaler Innendurchmesser jedes zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs, und dass ein Innendurchmesser des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs gleich einem Innendurchmesser des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs hergestellt ist über einen Bereich einer Länge von nicht größer als 1/3 der Gesamtlänge des zuvor ringförmigen Bereichs, währenddessen ein maximaler Außendurchmesser des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs größer hergestellt ist, als ein minimaler Außendurchmesser des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs, und ein Außendurchmesser des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs gleich einem Außendurchmesser des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs hergestellt ist über einen Bereich einer Länge, die kürzer als 1/3 der Gesamtlänge des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs ist.

Im übrigen wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der zuvor erläuterte Käfig, der aus Kunstharz hergestellt ist, durch einen Ring, wie z.B. einen Innenring, oder einen Außenring oder dergleichen geführt, wenn der Käfig in ein Rollenlager eingebaut ist.

Mit der obigen Konfiguration kann im Vergleich zu einem Kunstharzkäfig nach dem Stand der Technik die Größe des Biegens jedes säulenförmigen Bereichs zu der Außenumfangsseite hin aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkraft unterdrückt werden, währenddessen die maximale Spannung, die auf den Käfig aufgebracht ist (Spannung auf dem Verbindungsbereich zwischen dem ringförmigen Bereich und dem säulenförmigen Bereich) ebenfalls unterdrückt werden kann. Entsprechend dem Rollenlager, das mit dem so gestalteten Kunstharzkäfig versehen ist, kann eine Wärmeerzeugung des Lagers während einer hohen Drehzahl unterdrückt werden, währenddessen eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit sichergestellt werden kann, so dass eine außergewöhnliche Leistung bei hohen Drehzahlen erzielt werden kann.

Außerdem kann, wenn z.B. der ringförmige Bereich, der in seiner radialen Abmessung verdickt ist, in den so gestalteten Kunstharzkäfig durch einen Ring geführt werden kann, die Festigkeit des Käfigs noch mehr verbessert werden.

Der zuvor erläuterte Kunstharzkäfig kann durch Spritzgießen aus einem Material, das thermoplastisches Kunstharz enthält, gegossen werden, wie z.B. Polyamid 66, Polyamid 46, Polyphenylensulfid, Polyacetal oder dergleichen als ein Basismaterial geformt werden, wobei etwa 10 bis 30 Gew.-% Glasfasern zu dem thermoplastischen Kunstharz zum Verbessern der Festigkeit hinzugefügt werden. Wenn es jedoch erforderlich ist, dass der Kunstharzkäfig eine besonders ausreichende Elastizität in Übereinstimmung mit Anwendungen hat, kann es auch in Betracht gezogen werden, dass kein Zusatzmaterial, wie Glasfasern oder dergleichen hinzugefügt wird. Außerdem wird, wenn das zuvor erläuterte thermoplastische Kunstharz, das als ein Basismaterial dient, Polyamid 66 hinsichtlich des Preises oder der Funktion, wie z.B. der Festigkeit, chemischer Stabilität und dergleichen bevorzugt, wenn der Kunstharzkäfig für ein zylindrisches Rollenlager zum Lagern einer Hauptwelle einer allgemeinen Werkzeugmaschine verwendet wird. Andererseits wird Polyamid 46 bevorzugt, wenn die Temperaturbedingungen während des Normalbetriebs oder während des Einlaufens deutlich rau sind (hohe Temperatur), oder wenn eine hervorragende Ermüdungsfestigkeit oder -steifigkeit erforderlich ist. Polyphenylensulfid wird bevorzugt, wenn die Abmessungsstabilität gegenüber hoher Temperatur, Chemikalien oder Feuchtigkeit (Feuchtigkeitsabsorption) besonders erforderlich ist. Polyacetal wird bevorzugt, wenn eine besondere Abriebfestigkeit erforderlich ist.

Außerdem wird das oben erläuterte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager, das Käfige einschließt, von denen jeder einen ringförmigen Bereich einschließt, der wie ein Ring gegossen ist und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die am Umfang mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und so gegossen sind, dass sie axial von einer Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs hervorstehen, wobei die Käfige integral aus Kunstharz geformt sind und drehbar eine Vielzahl von Reihen von Zylinderrollen halten, die in einer Vielzahl von Taschenbereichen angeordnet sind, von denen jeder von drei Seiten derselben durch gegenüberliegende Umfangsseitenflächen von benachbarten zwei der zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichen und der zuvor erläuterten Innenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs umgeben sind, so dass die Zylinderrollen sich wie gewünscht zwischen einem Außenring und einem Innenring abwälzen, wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Verhindern einer Beeinträchtigung zwischen Elementen, die aufgrund der elastischen Verformung der Käfige auftritt, die durch die Zentrifugalkraft während der Drehung bewirkt wird, eine Form je des beeinträchtigten Bereichs vermieden wird, vor einer entsprechenden zuvor erläuterten elastischen Verformung, und die in einer konischen Form ausgebildet ist.

Mit der obigen Konfiguration wird bei jedem Kunstharzkäfig, das einen ringförmigen Bereich einschließt und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, von denen jeder wie ein Tragarm quer zu dem ringförmigen Bereich hervorsteht, vermieden, dass ein Teil des Käfigs elastisch aufgrund der Zentrifugalkraft verformt wird, wobei jeder säulenförmige Bereich in einer konischen Form ausgebildet ist, bei der vermieden wird, dass eine Form des Bereichs zu einer Beeinträchtigung aufgrund der elastischen Verformung führt.

Auch wenn entsprechenderweise das vordere Ende jedes säulenförmigen Bereichs nach außen in Radialrichtung aufgrund der Zentrifugalkraft versetzt wird, wenn sich das Lager mit einer hohen Drehzahl dreht und die ringförmigen Bereiche so verworfen werden, dass die Käfige elastisch verformt werden, ist es möglich, eine Beeinträchtigung zwischen den Käfigen oder zwischen dem Käfig oder dem Ring zu vermeiden. Zusätzlich kann eine Wärmeerzeugung aufgrund der Reibung und eine Drehmomentschwankung verringert werden, während dessen ein lokaler Abrieb verhindert werden kann. Somit ist es möglich, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu erhalten, welches stabil über eine lange Zeit einer Drehung bei einer hohen Drehzahl standhalten kann, mit einer sehr geringen Menge an Schmiermittel, und welches eine niedrige Drehmomentschwankung und eine lange Lebensdauer hat.

Außerdem wird das vorstehend genannte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager, das Innenringführungs-Käfige einschließt, von denen jeder einen ringförmigen Bereich einschließt, der wie ein Ring gegossen ist und einen Innendurchmesserbereich aufweist, der auf eine Außenumfangsfläche eines Innenrings so geführt wird, dass er in einer radialen Position begrenzt wird, und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die am Umfang mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und so gegossen sind, dass sie axial von einer Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs hervorstehen, wobei die Käfige integral aus dem Kunstharz ausgebildet sind und drehbar eine Vielzahl von Reihen von Zylinderrollen halten, die in einer Vielzahl von Taschenbereichen angeordnet sind, die von drei Seiten durch gegenüberliegende Umfangsseitenflächen der benachbarten zwei der zuvor erläuterten säu lenförmigen Bereiche und der zuvor erläuterten Innenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs umgeben sind, so dass die Zylinderrollen sich wie gewünscht zwischen einem Außenring und dem zuvor erläuterten Innenring abwälzen, wobei Doppelreihen-Zylinderrollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Außenseite der Fläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs in einer konischen Fläche ausgebildet ist, bei der eine axiale Abmessung des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf von der Innendurchmesserseite des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs zu der Außendurchmesserseite desselben, während dessen der Innendurchmesserbereich des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs als ein konisches Loch ausgebildet ist, bei welchem sich eine Innendurchmesserabmessung des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs sich allmählich vergrößert im Verlauf von der zuvor erläuterten Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs zu der zuvor erläuterten Außenseitenfläche desselben.

Mit der obigen Konfiguration ist ein Konus in der Außenseitenfläche jedes ringförmigen Bereichs geschaffen, so dass sich die axiale Abmessung des ringförmigen Bereichs allmählich verringert im Verlauf von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs zu der Außendurchmesserseite desselben, währenddessen ein Konus in dem Innendurchmesserbereich so vorgesehen ist, dass sich die Innendurchmesserabmessung allmählich vergrößert im Verlauf von der Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs zu der Außenseitenfläche desselben.

Auch wenn entsprechenderweise die ringförmigen Bereiche aufgrund der Zentrifugalkraft während der Drehung verworfen und elastisch verformt werden, ist es möglich, eine Beeinträchtigung zwischen den Außendurchmesserseiten der Außenseitenflächen der ringförmigen Bereiche und zwischen der Außenseitenflächenseite des Innendurchmesserbereichs jedes ringförmigen Bereichs und des Innenrings zu vermeiden.

Als ein Ergebnis dessen kann die Wärmeerzeugung aufgrund der Reibung, die Drehmomentschwankung und der lokale Abrieb verhindert werden, während dessen die Verschlechterung von Schmiermittel aufgrund der Wärme verhindert werden kann, und ein lokaler Abrieb des Käfigs, des Innenrings oder der Zylinderrollen verhindert werden kann. Somit ist es möglich, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu erreichen, welches stabil einer Drehung bei einer hohen Drehzahl über einen langen Zeitraum mit einer sehr kleinen Menge an Schmiermittel standhalten kann, und welches eine niedrige Drehmomentschwankung hat und eine lange Lebensdauer hat.

Zusätzlich wird das vorstehend genannte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht, durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager, das Außenringführungs-Käfige einschließt, von denen jeder einen ringförmigen Bereich einschließt, der wie ein Ring gegossen ist und einen Außendurchmesserbereich aufweist, der auf einer Innenumfangsfläche eines Außenrings geführt wird, um in seiner radialen Position begrenzt zu werden, und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die am Umfang mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und so gegossen sind, dass sie axial von einer Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs hervorstehen, wobei die Käfige integral aus Kunstharz geformt sind und drehbar eine Vielzahl von Reihen von Zylinderrollen halten, die in einer Vielzahl von Taschenbereichen angeordnet sind, die von drei Seiten derselben durch gegenüberliegende Umfangsseitenflächen von benachbarten zwei der zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichen und der zuvor erläuterten Innenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs umgeben werden, so dass die Zylinderrollen sich auf gewünschte Weise zwischen dem zuvor erläuterten Außenring und einem Innenring abwälzen können, wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Außenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs in einer konischen Fläche ausgebildet ist, in welcher eine axiale Abmessung des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf von der Innendurchmesserseite des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs zu der Außendurchmesserseite desselben, währenddessen der Außendurchmesserbereich des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs als eine konische Form ausgebildet ist, in welcher eine Außendurchmesserabmessung des ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf der zuvor erläuterten Außenseitenfläche des ringförmigen Bereichs zu der zuvor erläuterten Innenseitenfläche desselben.

Mit der obigen Konfiguration ist ein Konus in der Außenseitenfläche jedes ringförmigen Bereichs vorgesehen, so dass die axiale Abmessung des ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs zu der Außendurchmesserseite desselben hin, während dessen ein Konus in dem Außendurchmesserbereich vorgesehen ist, so dass die Außendurchmesserabmessung allmählich verringert wird im Verlauf von der Außenseitenfläche des ringförmigen Bereichs zu der Innenseitenfläche desselben.

Auch wenn entsprechenderweise die Käfige elastisch aufgrund der Zentrifugalkraft verformt werden, ist es möglich, eine Beeinträchtigung zwischen den Außenseitenflächen der Außendurchmesserseiten der ringförmigen Bereiche und zwischen der Innenseitenflächenseite des Außendurchmesserbereichs jedes ringförmigen Bereichs und des Außenrings zu vermeiden. Als ein Ergebnis dessen kann eine Wärmeerzeugung aufgrund von Reibung, eine Verschlechterung des Schmiermittels aufgrund von Wärme und das Auftreten von Drehmomentschwankungen unterdrückt werden, währenddessen ein lokaler Abrieb der Käfige, des Außenrings und der Zylinderrollen verhindert werden kann. Somit ist es möglich, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu erhalten, welches einer Drehung bei einer hohen Drehzahl stabil über einen langen Zeitraum mit einer sehr kleinen Menge an Schmiermittel standhalten kann, und welches geringe Drehmomentschwankungen und eine lange Lebensdauer hat.

Zusätzlich wird das vorstehend genannten Ziel der vorliegenden Erfindung durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager erzielt, das Rollenführungs-Käfige einschließt, die einen ringförmigen Bereich einschließen, der wie ein Ring gegossen ist, und durch eine Vielzahl von Zylinderrollen geführt wird, um so eine radiale Position zu begrenzen, und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die am Umfang mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und so gegossen sind, dass sie von einer Innenseitenfläche des ringförmigen Bereichs hervorstehen, wobei die Zylinderrollen so angeordnet sind, dass sie auf wünschenswerte Weise sich in einer Vielzahl von Reihen zwischen einem Außenring und einem Innenring abwälzen, wobei die Käfige integral aus Kunstharz geformt sind und drehbar die zuvor erläuterten Rollen in einer Vielzahl von Taschenbereichen halten, von denen jeder in drei Seiten derselben durch gegenüberliegende Umfangsseitenflächen von benachbarten zwei der zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichen und der zuvor erläuterten Innenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs umgeben sind, wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Außenseitenfläche des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs als eine konische Fläche ausgebildet ist, in welcher eine axiale Abmessung des zuvor erläuterten ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf von der In nendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs zur Außendurchmesserseite desselben hin.

Mit der obigen Konfiguration ist ein Konus in der Außenseitenfläche jedes ringförmigen Bereichs vorgesehen, so dass die axiale Abmessung des ringförmigen Bereichs allmählich verringert wird im Verlauf von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs zu der Außendurchmesserseite desselben hin. Entsprechenderweise besteht, auch wenn die Käfige aufgrund der Zentrifugalkraft elastisch verformt werden, keine Gefahr, dass die Außendurchmesserseiten der Außenseitenflächen der ringförmigen Bereiche sich gegenseitig beeinträchtigen.

Zusätzlich kann eine Wärmeerzeugung aufgrund der Reibung, eine Verschlechterung des Schmiermittels aufgrund der Wärme und Drehmomentschwankungen aufgrund der Beeinträchtigung zwischen den Teilen unterdrückt werden. Somit ist es möglich, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu erzielen, welches einer Drehung bei einer hohen Drehzahl stabil über einen langen Zeitraum mit einer sehr kleinen Menge an Schmiermittel standhalten kann, und dass niedrige Drehmomentschwankungen und eine lange Lebensdauer hat.

Ferner wird das vorstehend genannte Ziel der vorliegenden Erfindung durch ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager erreicht, das Käfige einschließt, die aus Kunstharz hergestellt sind, und von denen jeder einen ringförmigen Bereich einschließt, der auf einen Innenendseite jeder Rollenreihe koaxial dazu zwischen den Innen- und Außenringen des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers angeordnet ist, und eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen einschließt, die axial von einer Rollenseite-Endfläche des ringförmigen Bereichs hervorstehen, wobei Taschen angeordnet sind, die rollengestützte Bereiche aufweisen, die jeweils durch die Rollenreihen geführt werden, wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein Teil jeder der gegenüberliegenden Lagerumfangsseitenflächen jedes zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs als eine gerade Fläche ausgebildet ist, die verhindert, dass ein Kontaktdruck in einer Radialrichtung des Lagers auf jede Zylinderrolle in Kontakt damit wirkt, währenddessen eine Anordnung von Vorsprüngen in den Lagerinnendurchmesserseite-Endbereichen der gegenüberliegenden Lagerumfangsseitenflächen jedes säulenförmigen Bereichs vorgesehen ist, dass er H1<H3≤H2 erfüllt, wenn in den gegenüberliegenden Lagerumfangsseitenflächen jedes zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs, die in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegen, H1 einen Zwischenraumabstand zwischen rollengestützten Bereichen bezeichnet, die auf der Außendurchmesserseite des zuvor erläuterten säulenförmigen Bereichs vorgesehen sind und durch die Rollen geführt werden, H2 ein Zwischenraumabstand zwischen den zuvor erläuterten geraden Flächen bezeichnet und H3 einen Zwischenraumabstand zwischen den Lagerinnendurchmesserseite-Endbereichen bezeichnet.

Mit der obigen Konfiguration kann aufgrund der Vorsprungsanordnung, die in den Lagerinnendurchmesserseite-Endbereichen der gegenüberliegenden Lagerumfangsseitenflächen der jeweiligen säulenförmigen Bereiche Schmiermittel in den gegenüberliegenden Lagerumfangsseitenflächen gehalten werden. Somit kann ein Temperaturanstieg, das Auftreten eines anormalen Geräuschs, die Verschlechterung der Drehleistung usw., das durch den Mangel an Schmiermittel bewirkt wird, verhindert werden.

Auch wenn in solch einem Fall das Lager sich mit einer hohen Drehzahl dreht bei Schmierung mit einer sehr kleinen Menge an Schmiermittel (Fett, Schmieröl oder dergleichen), kann eine außergewöhnlich gute Niedriggeräuscheigenschaft sichergestellt werden, und eine Hochdrehzahlstabilität und -lebensdauer kann weiter verbessert werden.

Im Übrigen ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform die Konfiguration so angepasst, dass, wenn R einen angefasten Radius jedes zuvor erläuterten rollengestützten Bereichs bezeichnet und Da einen Außendurchmesser jeder zuvor erläuterten Zylinderrolle bezeichnet, der zuvor erläuterte angefaste Radius R so festgesetzt ist, dass R/Da = 0,05 bis 0,2 erfüllt.

Mit der obigen Konfiguration kann der Kontaktdruck zwischen jeder Zylinderrolle und jedem rollengestützten Bereich so niedrig gehalten werden, so dass er so niedrig ist, dass der Temperaturanstieg aufgrund der Erhöhung des Kontaktdrucks zwischen der Zylinderrolle und dem rollengestützten Bereich vermieden werden kann. Somit kann das Absenken der Lagerleistung, das durch den Temperaturanstieg bewirkt wird, niedrig gehalten werden, so dass die Verbesserung hinsichtlich der Hochdrehzahlstabilität oder -lebensdauer weiter vorangebracht werden kann.

Auch wenn entsprechenderweise die Lager elastisch verformt werden aufgrund der Zentrifugalkraft, die auf die Käfige wirken während der Drehung bei hoher Drehzahl, wird das Auftreten einer Beeinträchtigung zwischen den Käfigen, dem Innenring und den Rollen verhindert. Somit ist es möglich, ein Rollenlager und ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager zu erzielen, welches eine niedrige Wärmeerzeugung hat und welches einer Drehung bei einer hohen Drehzahl mit einer sehr geringen Menge an Schmiermittel standhalten kann und weiches eine lange Lebensdauer hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht eines Zylinderrollenlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht von Pfeil A in 1;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereichs bei einer ersten Ausführungsform;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereichs einer zweiten Ausführungsform;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereichs einer dritten Ausführungsform;
6 ist eine Ansicht, die ein Erzeugnis gemäß dem Stand der Technik zeigt;
7 ist eine Schnittansicht eines Zylinderrollenlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Seitenansicht von Pfeil A in 7;
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereichs bei einer vierten Ausführungsform;
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereichs bei einer fünften Ausführungsform;
11 ist eine Ansicht, die ein Vergleichsbeispiel zeigt;
12 ist eine Ansicht, die ein anderes Vergleichsbeispiel zeigt;
13 bis 17 sind Graphen zum Erläutern der Wirkungen der Ausführungsformen;
18 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die Innenringführungs-Käfige eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die den Zustand der Innenringführungs-Käfige zeigt, die aufgrund der Zentrifugalkraft in 18 elastisch verformt sind;
20 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die Außenringführungs-Käfige eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die Rollenführungs-Käfige eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist eine Längsschnittansicht eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 ist eine Seitenansicht von Pfeil A in 22;
24 ist eine vordere Teilansicht eines Kunstharzkäfigs in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
25 ist eine vordere Teilansicht eines Kunstharzkäfigs in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
26 ist eine vordere Teilansicht eines Kunstharzkäfigs in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 ist eine vordere Teilansicht eines Kunstharzkäfigs in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
28 ist eine Ansicht, die ein Vergleichsbeispiel zeigt;
29 und 30 sind Graphen, die ein Ergebnis jedes Temperaturanstiegstests zeigen;
31 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die Käfige eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers beim Stand der Technik zeigt;
32 ist eine Seitenansicht von Pfeil A, die die Form einer Seitenfläche jedes Käfigs in 31 zeigt; und
33 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptbereichs, die den Zustand der Käfige zeigt, die aufgrund der Zentrifugalkraft in 31 elastisch verformt sind.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Doppelreihen-Rollenlager werden auf dem Beispielsweg beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Doppelreihen-Rollenlager beschränkt, sondern kann auch für Einzelreihen-Rollenlager angewendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Zylinderrollenlager 10 so gestaltet, dass zwei Reihen einer Vielzahl von Zylinderrollen 13 zwischen einem Innenring 11 und einem Außenring 12 angeordnet sind. Die Vielzahl von Zylinderrollen in jeder Reihe werden drehbar mit einem gleichen Umfangsabstand durch einen Käfig 20, der aus Kunstharz hergestellt ist, gehalten. Das Zylinderrollenlager 10 wird mit einer sehr kleinen Menge Fett geschmiert. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern das Zylinderrollenlager 10 kann mit einer sehr kleinen Menge an Schmieröl oder einem Gemisch an Fett und Schmieröl geschmiert werden.
In dieser Ausführungsform werden die Kunstharzkäfige 20 durch den Innenring 11 geführt. Das heißt, die Käfige 20 drehen sich mit der Drehung des Innenrings 11.
Bei dieser Ausführungsform sind ein Paar von Käfigen 20 und 20, die ein und die gleiche Form haben, bei dem Zylinderrollenlager 10 beinhaltet. Jeder Käfig 20 weist einen ringförmigen Bereich 21 auf, der an einem axialen Endbereich desselben ausgebildet ist, und weist eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen 25 auf, die sich axial mit einem gleichen Umfangsabstand von einer Seitenfläche des ringförmigen Bereichs 21 erstrecken.
Bei dieser Ausführungsform weisen die paarweise angeordneten Käfige 20 und 20, die ein und die gleiche Form aufweisen, mit ihren Seitenflächen zueinander entgegengesetzt zu der Seite, wo die säulenförmigen Bereiche 25 der ringförmigen Bereiche 21 und 21 vorgesehen sind.
Die Kunstharzkäfige sind jedoch nicht auf eine solche Form beschränkt. Zum Beispiel kann ein Paar von Käfigen, die so hergestellt sind, dass sie nicht zueinander weisen, sondern ein Käfig, der integral gegossen ist, verwendet werden. Das heißt, ein Käfig, bei dem die säulenförmigen Bereiche integral auf den entgegengesetzten Seitenflächen eines ringförmigen Bereichs gegossen sind, können verwendet werden.
2 zeigt eine Seitenansicht von Pfeil A, die den Zustand zeigt, wenn die Zylinderrollen 13 in 1 entnommen worden sind. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Außendurchmesserfläche 26 jedes säulenförmigen Bereichs 25 auf dem gleichen Umfang angeordnet, wie eine Außendurchmesserfläche 21a jedes ringförmigen Bereichs 21 in der Seitenansicht. Andererseits ist ein Teil (Teil auf der Seite des ringförmigen Bereichs 21) einer Innendurchmesserfläche 27 jedes säulenförmigen Bereichs 25 auf dem gleichen Umfang angeordnet, wie eine Innendurchmesserfläche 21b jedes ringförmigen Bereichs 21 in der Seitenansicht. Jeder säulenförmige Bereich 25 hat eine Breite (Umfangsabmessung) die verringert wird im Verlauf von der Außendurchmesserfläche 26 zur Innendurchmesserfläche 27 hin.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Kunstharzkäfigs, der in 1 gezeigt ist. In 3 ist eine Schraffur weggelassen.
Der säulenförmige Bereich 25 in dieser Ausführungsform schließt einen Basisbereich (dicken Bereich) 25a ein, der einen Innendurchmesser aufweist, der so groß wie der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 21 ist und schließt einen vorderen Endbereich (dünnen Bereich) 25b ein, der einen Innendurchmesser d2 aufweist, der größer als der Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs 21 ist. Die axiale Abmessung des Basisbereichs 25a ist so festgelegt, dass sie 1/3 der Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 25 hat.
Die Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21 ist bündig mit der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 25a. Die Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 25a und die Innendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 25b sind gleichförmig über eine gekrümmte Fläche R verbunden. Das heißt, der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 25a und die Innendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 25b ist mit einem Radius R abgerundet. Die Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21, die Außendurchmesserfläche des Basisbereichs 25a und die Außendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 25 sind zueinander bündig.
4 zeigt einen Hauptbereich eines Kunstharzkäfigs 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Übrigen sind bei den Ausführungsformen, welche nachstehend beschrieben werden, Elemente usw., die gleiche Konfigurationen/Funktionen haben zu jenen der Elemente usw., die zuvor beschieben wurden, mit den gleichen oder äquivalenten Bezugszahlen in den Zeichnungen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird vereinfacht oder weggelassen.
Jeder säulenförmige Bereich 35 in dieser Ausführungsform schließt keinen Bereich ein, der einen Innendurchmesser hat, der so groß ist wie der Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs 21. Der säulenförmig Bereich 35 hat einen innendurchmesser d2, der größer ist als der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 21 über die Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 35. Der Verbindungsbereich der Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21 und der Innendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 35 ist mit einem Radius R abgerundet. Die Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21 ist zu der Außendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 35 bündig.
5 zeigt einen Hauptbereich eines Kunstharzkäfigs 40 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jeder säulenförmige Bereich 45 in dieser Ausführungsform schließt einen Basisbereich (dicken Bereich) 45a ein, der einen Innendurchmesser aufweist, der so groß ist wie der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 21 und schließt einen vorderen Endbereich (dünnen Bereich) 45b ein, der einen Innendurchmesser d2 aufweist, der größer als der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 21 ist. Die axiale Abmessung des Basisbereichs 45a ist so festgelegt, dass sie 2/3 der Gesamtlänge des säulenförmigen Bereichs 45 hat.
Die Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21 ist bündig mit der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 45a. Der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 45a und der Innendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 45b ist mit einem Radius abgerundet. Die Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 21, die Außendurchmesserfläche des Basisbereichs 45a und die Außendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 45b sind zueinander bündig.
Um einen Vergleich zu machen, zeigt 6 ein Beispiel (Vergleichsbeispiel 1) eines Kunstharzkäfigs beim Stand der Technik. Ein Vorsprungsbereich 109, der auf der In nenumfangsseite der Innendurchmesserfläche eines ringförmigen Bereichs 101 hervorsteht, ist in der Innendurchmesserfläche jedes säulenförmigen Bereichs 105 in diesem Käfig 100 ausgebildet. Die Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 101 ist nicht bündig mit der Außendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 105. Die Außendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 105 neigt sich mit einem Winkel α so, dass der Außendurchmesser des säulenförmigen Bereichs 105 verringert wird, wenn er sich dem vorderen Endbereich annähert.
7 zeigt ein Zylinderrollenlager 50, bei dem Kunstharzkäfige 60 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind. In dieser Ausführungsform werden die Kunstharzkäfige 60 auf dem Innenring 11 geführt. Bei dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser eines ringförmigen Bereichs 61 jedes Kunstharzkäfigs 60 größer als der Außendurchmesser jedes säulenförmigen Bereichs 65.
8 zeigt eine Seitenansicht von Pfeil A, bei welcher die Zylinderrollen 13 in 7 entnommen worden sind. Wie in 8 gezeigt ist, ist ein Teil (Teil auf der Seite des ringförmigen Bereichs 61) einer Außendurchmesserfläche 66 jedes säulenförmigen Bereichs 65 auf dem gleichen Umfang angeordnet, wie eine Außendurchmesserfläche 61a des ringförmigen Bereichs 61 in der Seitenflächenansicht. Zusätzlich ist ein Teil (Teil auf der Seite des ringförmigen Bereichs 61) einer Innendurchmesserfläche 67 jedes säulenförmigen Bereichs 65 auf dem gleichen Umfang angeordnet, wie eine Innendurchmesserfläche 61b des ringförmigen Bereichs 61 in der Seitenflächenansicht. Jeder säulenförmige Bereich 65 hat eine Breite (Umfangsabmessung), die sich verringert, im Verlauf von der Außendurchmesserfläche 66 zu der Innendurchmesserfläche 67 hin.
9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Kunstharzkäfigs 60, der in 7 gezeigt ist. In 9 ist die Schraffur weggelassen.
Jeder säulenförmige Bereich 65 in dieser Ausführungsform schließt einen Basisbereich (dicken Bereich) 65a ein, der einen Innendurchmesser aufweist, der so groß ist wie der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61, und schließt einen vorderen Endbereich (dünnen Bereich) 65b ein, der einen Innendurchmesser d2 aufweist, der größer als der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61 ist. Die axiale Abmessung des Basisbereichs 65a ist so festgelegt, dass sie 1/3 der Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 65 hat.
Die Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 61 ist bündig mit der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 65a. Der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 65a und der Innendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 65b ist mit einem Radius R abgerundet. Der gleichförmige Außendurchmesser d2 des säulenförmigen Bereichs 65 ist kleiner als der Außendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61. Der Verbindungsbereich zwischen der Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 61 und der Außendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 65 (Basisbereich 65a) ist mit einem Radius R2 abgerundet.
10 zeigt einen Hauptbereich eines Kunstharzkäfigs 70 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jeder säulenförmige Bereich 75 in dieser Ausführungsform schließt einen Bereich ein, der einen Innendurchmesser hat, der so groß ist wie der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61. Der säulenförmige Bereich 75 hat einen Innendurchmesser d2, der größer als der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61 über die Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 75 ist. Der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 61 und der Innendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 75 ist mit einem Radius R1 abgerundet. Der gleichförmige Außendurchmesser d2 des säulenförmigen Bereichs 75 ist kleiner als der Außendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 61. Der Verbindungsbereich zwischen der Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 61 und der Außendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 75 ist mit einem Radius R2 abgerundet.
Um einen Vergleich herzustellen, zeigt 11 ein Beispiel (Vergleichsbeispiel 2) eines Kunstharzkäfigs, welches außerhalb der zur vorliegenden Erfindung liegt. Bei diesem Käfig 110 schließt jeder säulenförmige Bereich 115 keinen Bereich ein, der einen Innendurchmesser aufweist, der so groß wie der Innendurchmesser d1 eines ringförmigen Bereichs 111 ist. Der säulenförmige Bereich 115 hat einen Innendurchmesser d2, der größer als der Innendurchmesser des ringförmigen Bereichs 111 ist über die Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 115. Der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 111 und der Innendurchmesserfläche des säulenförmigen Bereichs 115 ist mit einem Radius R1 abgerundet. Der säulenförmige Bereich 115 weist einen Basisbereich 115 auf, der einen Außendurchmesser hat, der so groß ist wie der Außendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 111, und weist einen vorderen Endbereich 115b auf, der einen Außendurchmesser d2 aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 111 ist. Die axiale Abmessung des Basisbereichs 115a ist so festgesetzt, dass sie 1/3 der Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 115 beträgt. Der Verbindungsbereich zwischen der Außendurchmesserfläche des Basisbereichs 115a und der Außendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 115b ist mit einem Radius R2 abgerundet.
12 zeigt ein weiteres Beispiel (Vergleichsbeispiel 2) eines Kunstharzkäfigs, der außerhalb der vorliegenden Erfindung liegt. Bei diesem Käfig 120 schließt jeder säulenförmige Bereich 125 einen Basisbereich 125a ein, der einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweist, der jeweils so groß wie der Innendurchmesser d1 und der Außendurchmesser d1 eines ringförmigen Bereichs 121 ist, und schließt einen vorderen Endbereich 125b ein, der einen Innendurchmesser d2 aufweist, der größer als der Innendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 121 ist und schließt einen Außendurchmesser d2 ein, der kleiner als der Außendurchmesser d1 des ringförmigen Bereichs 121 ist. Die axiale Abmessung des Basisbereichs 125a ist so festgesetzt, dass sie 1/3 der Gesamtlänge L des säulenförmigen Bereichs 125 beträgt. Die Innendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 121 ist mit der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 125a bündig. Der Verbindungsbereich zwischen der Innendurchmesserfläche des Basisbereichs 125a und der Innendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 125b ist mit einem Radius R1 abgerundet. Die Außendurchmesserfläche des ringförmigen Bereichs 121 ist mit der Außendurchmesserfläche des Basisbereichs 125a bündig. Der Verbindungsbereich zwischen der Außendurchmesserfläche des Basisbereichs 125a und der Außendurchmesserfläche des vorderen Endbereichs 125b ist mit einem Radius R2 abgerundet.
Unter Verwendung der Finite-Element-Methode (FEM) wurde eine Spannungsanalyse und eine Versetzungsanalyse für die zuvor erläuterten Kunstharzkäfige ausgeführt.
Zuerst zeigt 13 ein Ergebnis, das durch Analyse der maximalen Spannung erzielt wurde, die auf jeden Käfig aufgrund der Zentrifugalkraft aufgebracht wird, unter der An nahme, dass jedes Lager sich mit 1500000 dmN dreht, wobei die Analyse zuerst für die erste bis dritte Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel 1 ausgeführt wurde. Im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 konnte die maximale Spannung deutlich bei der ersten Ausführungsform gesenkt werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs beträgt (1/3) L). Zusätzlich konnte die maximale Spannung bei der zweiten Ausführungsform verringert werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs beträgt 0) und bei der dritten Ausführungsform verringert werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs beträgt (2/3) L), wobei die zweite und dritte Ausführungsform deutlich am nächsten zu der ersten Ausführungsform in dieser Reihenfolge sind. Die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform zu dem berechneten Wert der dritten Ausführungsform verbindet, ist größer als die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform mit dem berechneten Wert der zweiten Ausführungsform verbindet.
Es wird nachgewiesen, aus 13, dass die maximale Spannung ansteigt, wenn die beim Innendurchmesser verdickte Länge (Basisbereichlänge) des säulenförmigen Bereichs des Käfigs (2/3) L überschreitet.
Als nächstes zeigt 14 ein Ergebnis, das durch Analyse der maximalen Versetzung jedes säulenförmigen Bereichs jedes Käfigs aufgrund der Zentrifugalkraft erzielt wird unter der Annahme, dass jedes Lager bei 1500000 dmN gedreht wird, wobei die Analyse für die erste bis dritte Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel 1 ausgeführt wurde. Im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 konnte die maximale Versetzung deutlich bei der zweiten Ausführungsform verringert werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist 0). Zusätzlich konnte die maximale Versetzung bei der ersten Ausführungsform verringert werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs beträgt (1/3) L), und bei der dritten Ausführungsform verringert werden (die beim Innendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs beträgt (2/3) L), wobei die zweite und dritte Ausführungsform deutlich am nächsten zu der ersten Ausführungsform in dieser Reihenfolge kommen. Die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform mit dem berechneten Wert der dritten Ausführungsform verbindet, ist größer als die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform mit dem berechneten Wert der zweiten Ausführungsform verbindet.
Die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform mit dem berechneten Wert der dritten Ausführungsform verbindet, ist größer als die Neigung der geraden Linie, die den berechneten Wert der ersten Ausführungsform mit dem berechneten Wert der zweiten Ausführungsform verbindet.
Es ist bewiesen aus 14, dass die maximale Versetzung zunimmt, wenn die beim Innendurchmesser verdickte Länge (Basisbereichlänge) des säulenförmigen Bereichs des Käfigs (2/3) L überschreitet.
Als nächstes zeigt 15 ein Resultat erhalten durch Analyse maximaler Spannung aufgebracht auf jeden Käfig als Folge von Zentrifugalkraft mit der Annahme, dass jedes Lager bei 1500000 dmN rotierte, wobei die Analyse ausgeführt wurde für die vierten und fünften Ausführungsformen und die Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 konnte die maximale Spannung bei der vierten Ausführungsform deutlich verringert werden (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist 0, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist (1/3) L). Zusätzlich konnte die maximale Spannung in der fünften Ausführungsform (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist 0, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist 0) am zweitmeisten verringert werden deutlich nahe zu der vierten Ausführungsform.
Die maximale Spannung nahm zu beim Vergleichsbeispiel 3 (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist (1/3) L, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist 0) und beim Vergleichsbeispiele 4 (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist (1/3) L, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist (1/3) L).
Als nächstes zeigt 16 ein Resultat erhalten durch Analyse der maximalen Versetzung jedes säulenförmigen Bereichs jedes Käfigs als Folge von Zentrifugalkraft mit der Annahme, dass jedes Lager bei 1500000 dmN rotierte, wobei die Analyse durchgeführt wurden an den vierten und fünften Ausführungsformen und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. Im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1 konnte in der fünften Ausführungsform (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist 0, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist 0) die maximale Versetzung deutlich verringert werden. Zusätzlich konnte auch in der vierten Ausführungsform (die beim Außendurchmesser verdickte Länge des säulenförmigen Bereichs des Käfigs ist 0, und die beim Innendurchmesser verdickte Länge davon ist (1/3) L) die maximale Versetzung verringert werden, und zwar am zweitmeisten deutlich am nächsten zu der fünften Ausführungsform.
Als nächstes wurden ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager (siehe 7), in welchem die Kunstharzkäfige gemäß der vierten Ausführungsform inkorporiert wurden, und ein Zylinderrollenlager präpariert, in welchem die Kunstharzkäfige entsprechend dem Vergleichsbeispiel 1 inkorporiert waren, wobei die Temperaturanstiege in beiden Lagern verglichen wurden unter Verwendung einer Horizontalprüfmaschine. In beiden war der Innendurchmesser auf 95 mm eingestellt, war das Radialspiel auf 0 μm eingestellt, und wurde die Schmierung vorgenommen mit Fett (NBU15). 17 zeigt ein Resultat davon.
Es ist bewiesen aus 17, dass die Wärmeentwicklung des Lagers entsprechend der vorerwähnten vorliegenden Erfindung während der Hochgeschwindigkeitsrotation deutlich unterdrückt werden kann.
Wie in 18 gezeigt, wird ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager 210 entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstituiert durch einen Außenring 211 mit einer äußeren Laufbahnoberfläche 211a, die in seinem Innendurchmesserbereich geformt ist, einem Innenring 212, der zwei Reihen innerer Laufbahnflächen 212a hat, die in seinem Außendurchmesserbereich geformt sind, eine Vielzahl Zylinderrollen 213, die zwischen der äußeren Laufbahnfläche 211a und jeder inneren Laufbahnfläche 212a eingesetzt sind, so dass sie sich wünschenswert dazwischen abwälzen, und am Innenring reitende Käfige 214 zum drehbaren Festhalten der Zylinderrollen 213 in Taschenbereichen und zum Anordnen der Zylinderrollen 213 mit vorbestimmten Umfangsintervallen.
Der Außenring 211 besitzt angesenkte Profilbereiche 211b, die in seinem Innendurchmesserbereich in den voneinander abgewandten Enden geformt sind. Die Weite der äußeren Laufbahnfläche 211a ohne die angesenkten Profilbereiche 211b ist so eingestellt, dass sie zwei oder mehrmals so groß ist wie die Summe der Weite der Zylinderrollen 213 und der Weite eines ringförmigen Bereichs 214a des Käfigs 214 (der im Detail später beschrieben wird).
Der Innenring 212 weist ringförmige Rippenbereiche 212c auf, die in seinen voneinander abgewandten Enden geformt sind, und einen ringförmigen Vorsprung 212b, der im Wesentlichen in seiner axialen Mitte geformt ist. Die zwei Reihen der inneren Laufbahnflächen 212a haben jeweils dieselbe Weite wie die Zylinderrollen 213 und sind jeweils zwischen den Rippenbereichen 212c und dem Vorsprung 212b geformt.
In jedem Eckbereich unter den Rippenbereichen 212c ist ein ringförmiger hinterschnittener Bereich zwischen den Rippenbereichen 212c, dem Vorsprung 212b und den inneren Laufbahnflächen 212a ein ringförmiger hinterschnittener Bereich 212d eingearbeitet, der im Schnitt eine gekrümmte Gestalt hat. Auf diese Weise wird in dem Eckbereich eine Spannungskonzentration vermieden, während auch ein Zusammenwirken mit jedem Eckbereich jeder Zylinderrolle 213 vermieden ist.
Beispielsweise sind der Außenring 211, der Innenring 212 und die Zylinderrollen 213 aus aufgekohltem Lagerstahl wie SCM420 oder dergleichen geformt, oder aus induktionsgehärtetem Stahl wie SAE4150 oder dergleichen, und einer Wärmebehandlung unterworfen, um ihre Oberflächen zu härten.
Die Käfige 214 dienen zum Festhalten der Zylinderrollen 213 mit vorbestimmten Umfangsintervallen und halten die Zylinderrollen 213 zwischen dem Außenring 211 und dem Innenring 212, der Art, dass die Zylinderrollen 213 dazwischen abrollen können. Beispielsweise sind die Käfige 214 durch Spritzgießen aus thermoplastischem Harz geformt, wie aus Polyamidharz, Polyphenylensulfidharz, Polyacetalharz oder dergleichen, als ein Basismaterial, zu welchem ca. 10 bis 30 Gew.-% an Glasfasern hinzugegeben sind, um die Festigkeit zu verbessern.
Zusätzlich ist in jedem Käfig 214 ein ringförmiger Bereich 214a, der wie ein Ring geformt ist, integral mit mehreren auslegerartigen säulenförmigen Bereichen 214 geformt, die vorgesehen sind, um axial von dem ringförmigen Bereich 214a vorzustehen. Die in Umfangsrichtung gesehene Seitenflächengestalt jedes säulenförmigen Bereichs 214 ist in eine konkave Fläche geformt, in welcher die diametrale Außenseite einen Krümmungsradius besitzt, der ein wenig größer ist als der Radius der Zylinderrollen 213, während die diametrale Innenseite davon in eine flache Fläche geformt ist, die gleichförmig mit der konkaven Fläche verbunden ist.
Jede Zylinderrolle 213 ist aufbewahrt und drehbar festgelegt in jedem Taschenbereich, der so geformt ist, dass er an seinen drei Seiten umgeben ist durch die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen von benachbarten der säulenförmigen Bereiche 214b und einer inneren Seitenfläche 214c des ringförmigen Bereichs 214a. Jeder in 18 gezeigte Käfig 214 ist ein Käfig 214, der auf dem Innenring reitet. Die Innendurchmesserdimension des Innendurchmesserbereichs des ringförmigen Bereichs 214a ist so eingestellt, dass sie ein wenig größer ist als die Außendurchmesserdimension des Vorsprungs 212b des Innenrings 212. Dadurch wird der Innendruchmesserbereich durch den Vorsprung 212b so geführt, dass seine radiale Position limitiert ist.
Der Innendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 214a ist als ein konisches Loch geformt, in welchem ein gerader Bereich 214d eine vergleichsweise kurze Länge t hat, der an der inneren Seitenfläche der 214c-Seite angeordnet ist, und in dem ein konischer Bereich 214e mit einer Länge Lβ länger als die Länge t des geraden Bereichs 214d kontinuierlich zu dem geraden Bereich 214d geformt ist.
Der konische Bereich 214e ist in einem konischen Loch geformt, dessen Innendurchmesserdimension graduell zunimmt, in Richtung von der Innenseitenfläche 214c des ringförmigen Bereichs 214a zu einer außenseitigen Fläche 214f davon. Der Neigungswinkel β ist eingestellt bei einem optimalen Winkel in einem Bereich von 1° bis 10° in Übereinstimmung mit den Gebrauchskonditionen (hauptsächlich der Drehgeschwindigkeit) des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 210.
In der außenseitigen Fläche 214f des ringförmigen Bereichs 214a ist ein gerader Bereich 214 mit einer vergleichsweise kurzen Länge k an der Innendurchmesserseite ge formt, und ein konischer Bereich 214h mit einer längeren Länge Lα als der gerade Bereich 214b, der kontinuierlich an der Außendurchmesserseite geformt ist.
Der konische Bereich 214h ist so geneigt, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 214a graduell reduziert ist in Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 214a zu dessen Außendurchmesserseite. Der Neigungswinkel α ist als optimales Winkel in einem Bereich von 1° bis 10° in Übereinstimmung mit den Gebrauchskonditionen des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 210 eingestellt (hauptsächlich der Drehgeschwindigkeit).
Als nächstes wird ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf 20 beschrieben.
Wie in 20 gezeigt, sind in ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager 220 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Außenringführungs-Käfige 224 inkorporiert.
In jedem Käfig 224 ist ein wie ein Ring ausgebildeter ringförmiger Bereich 224a integral mit mehreren auslegerähnlichen säulenförmigen Bereichen 224b geformt, die vorgesehen sind, um von dem ringförmigen Bereich 224a axial vorzustehen.
Die Gestalt jedes säulenförmigen Bereichs 224b an der Umfangsseitenfläche ist als eine konkave Fläche geformt, in welcher die diametrale Außenseite davon einen Krümmungsradius hat, der ein wenig größer ist als der Radius der Zylinderrollen 213, während die diametrale Innenseite davon in eine flache Fläche geformt ist, die mit der konkaven Fläche gleichförmig verbunden ist. Zusätzlich wird jede Zylinderrolle 213 drehbar in jedem Taschenbereich festgehalten, der so geformt ist, dass er seinen drei Seiten umgeben ist durch die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen benachbarter säulenförmiger Bereiche 224b und einer inneren Seitenfläche 214c des ringförmigen Bereichs 224a.
Der Außendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 224a ist mit konischer Gestalt geformt, in welcher ein gerader Bereich 224d mit einer vergleichsweisen kurzen Länge an der Seite der äußeren Seitenfläche 224f vorgesehen ist, und ist ein konischer Be reich 224e mit einer längeren Länge als die des geraden Bereichs 224d, als Fortsetzung des geraden Bereichs 224d geformt.
Die Außendurchmesserdimension des geraden Bereichs 224d ist so eingestellt, dass sie ein wenig kleiner ist als die Innendurchmesserdimension des Außenringes 211. Dadurch wird der Außendurchmesserbereich durch den Innendurchmesserbereich des Außenringes 211 so geführt, dass die Radialposition des Außenringführungs-Käfigs 224 limitiert ist.
Der konische Bereich 224e ist so geformt, dass die Innendurchmesserdimension graduell in Richtung von der Außenseitenfläche 224f des ringförmigen Bereichs 224a zu der Innenseitenoberfläche 224c davon reduziert ist. Der Neigungswinkel β ist auf einen beliebigen Winkel in einem Bereich von 1° bis 10° eingestellt in Abstimmung auf die Gebrauchskonditionen des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 220.
In der Außenseitenfläche 224f des ringförmigen Bereichs 224a ist ein gerader Bereich 224g an der Innendurchmesserseite geformt, der eine vergleichsweise kurze Länge hat, und ein konischer Bereich 224h, der länger ist als der gerade Bereich 224g, ist an der Außendurchmesserseite kontinuierlich geformt.
Der konische Bereich 224h ist geneigt, der Art, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 224a graduell reduziert wird in Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 224a zu dessen Außendurchmesserseite. Der Neigungswinkel α ist in einem Bereich von 1 ° bis 10° eingestellt in Abstimmung auf die Gebrauchskonditionen des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 220.
Augenscheinlich sind die anderen Teile ähnlich denen des auf dem Innenring reitenden Käfigs 214 bei der vorerwähnten sechsten Ausführungsform. Deshalb werden Teile, die denen des auf dem Innenring reitenden Käfigs 214 in der sechsten Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen hervorgehoben, und wird eine Beschreibung davon unterlassen.
Als nächstes wird unter Bezug auf 21 ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 21 gezeigt, sind in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager 230 gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf den Rollen reitende Käfige 234 inkorporiert.
In jedem Käfig 234 ist ein wie ein Ring ausgebildeter ringförmiger Bereich 234a aus synthetischem Harz integral geformt mit mehreren auslegerartigen säulenförmigen Bereichen 234b, die vorgesehen sind, um von dem ringförmigen Bereich 234a axial vorzustehen. Jede Zylinderrolle 213 ist aufbewahrt und drehbar festgehalten in jedem Taschenbereich, der so geformt ist, dass er an seinen drei Seiten umgeben ist durch die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen der benachbarten säulenförmigen Bereiche 234b und einer Innenseitenfläche 234c des ringförmigen Bereichs 234a. Deshalb ist die radiale Position des rollengeführten Käfigs 234 durch die Zylinderrollen 213 limitiert.
Der Außendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 234a ist so geformt, dass er einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenringes 211, während der Innendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 234a so geformt ist, dass er einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser des Vorsprungs 212b des Innenrings 212. Demzufolge sind zwischen dem Außendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 234a und dem Außenring 211 und zwischen dem Innendurchmesserbereich des ringförmigen Bereichs 234a und dem Innenring 212 jeweils passende Spalte vorgesehen.
In einer Außenseitenfläche 234f des ringförmigen Bereichs 224a ist an der Innendurchmesserseite ein gerader Bereich 234g mit einer vergleichsweise kurzen Länge geformt, und auch ein konischer Bereich 234h, der länger ist als der gerade Bereich 234g, und der kontinuierlich an der Außendurchmesserseite geformt ist.
Der konische Bereich 234h ist so geneigt, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 234a graduell in Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 234a zu dessen Außendurchmesserseite reduziert wird. Der Neigungswinkel α ist in einem Bereich eingestellt von 1° bis 10° in Abstimmung auf die Gebrauchskonditionen des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 230.
Augenscheinlich sind die anderen Teile ähnlich denen des auf dem Innenring reitenden Käfigs 214 bei der vorerwähnten sechsten Ausführungsform. Deshalb werden Teile, die dieselben sind wie die des auf dem Innenring reitenden Käfigs 214 in der sechsten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und wird eine Beschreibung davon unterlassen.
Die Operationen der Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß den vorerwähnten sechsten bis achten Ausführungsformen werden nun beschrieben.
Wie in 19 gezeigt wirkt, wenn das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 210, in welchem die auf dem Innenring reitenden Käfige 214 aus Kunstharz hergestellt sind, entsprechend der sechsten Ausführungsform, mit hoher Geschwindigkeit rotiert, eine Zentrifugalkraft proportional zum Quadrat der Drehgeschwindigkeit auf jeden Käfig 214 in Richtung des Pfeils C (in der radialen Richtung nach außen).
Aus diesem Grund wird jeder auslegerartige säulenförmige Bereich 214b an seinem Frontende in der Richtung des Pfeils C versetzt. Mit dieser Versetzung wirkt auf jeden ringförmigen Bereich 214a eine torsionale Kraft ein, so dass der ringförmige Bereich 214a elastisch deformiert wird. Das heißt, die Außendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 214a ist zu der Außenseitenfläche 214f deformiert, während die Innendurchmesserseite davon zu der Innenseitenfläche 214c deformiert ist.
Als Folge der vorerwähnten elastischen Deformation werden die Käfige 214, die mit Rückseite an Rückseite an den Außenseitenflächen 214f des ringförmigen Bereichs 214a gegenüberliegen, in Richtungen versetzt, in welchen sich die Außenseitenflächen 214f an der Außendurchmesserseite einander nähern.
Jedoch ist der konische Bereich 214a in jeder Außenseitenfläche 214f unter dem Neigungswinkel α so geneigt, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 214 graduell reduziert wird in einer Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 214a zu dessen Außendurchmesserseite. Deshalb werden die Außenseitenflächen 214f lediglich elastisch deformiert, bis die konischen Bereiche 214h im We sentlichen zueinander parallel sind, jedoch besteht keine Gefahr, dass die Außenseitenflächen 214 miteinander zusammenwirken.
Zusätzlich wird der Innendurchmesserbereich an der Seite der Außenseitenfläche 214f jedes ringförmigen Bereichs 214a so versetzt, dass er sich dem Vorsprung 212b des Innenrings 212 nähert. Jedoch ist der Innendurchmesserbereich als ein konisches Loch geformt mit dem Neigungswinkel β, der Art, dass die Innendurchmesserdimension graduell zunimmt in Richtung von der Innenseitenfläche 214c des ringförmigen Bereichs 214a zu dessen Außenseitenfläche 214f. Deshalb werden die Innendurchmesserbereiche lediglich elastisch verformt, bis die konischen Bereiche 214e im Wesentlichen parallel mit dem Vorsprung 212b des Innenrings 212 sind, doch es besteht keine Gefahr, dass die Innendurchmesserbereiche mit dem Vorsprung 212b in Aktion gelangen.
Demzufolge werden eine Wärmeentwicklung oder eine Drehmomentfluktuation, verursacht durch ein gegenseitiges Zusammenwirken von Gliedern, oder eine lokale Abrasion von zusammenwirkenden Bereichen, verhindert, während gleichzeitig eine Verschlechterung des Schmierstoffs als Folge von Wärme vermieden ist. Deshalb ist es möglich, ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager mit langer Lebensdauer zu erzielen, das kontinuierlich mit einer hohen Geschwindigkeit von nicht weniger als 1000000 dmN rotiert werden kann, und zwar mit einer sehr kleinen Menge an Schmierstoff.
Eine exzessive Zunahme des Neigungswinkels α der Außenseitenfläche 214f und des Neigungswinkels β des Innendurchmesserbereichs gestatten vorteilhafterweise den Ausschluss von Interferenz, jedoch wird die Festigkeit des ringförmigen Bereichs 214e reduziert. Es sind deshalb optimale Winkel auszuwählen für die Neigungswinkel α und β in Abstimmung auf die Betriebsrotationszahl des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers 210.
Basierend auf vielen Experimenten hat der Erfinder entdeckt, dass es ideal wäre, jeden Neigungswinkel α, β auf einen Winkel einzustellen, der nicht kleiner ist als 1° im Hinblick auf Herstellungstoleranzen, und der nicht größer ist als 10° im Hinblick auf die Festigkeit.
Da der gerade Bereich 214g mit der Länge k in jeder Außenseitenfläche 214f geformt ist, wird zwischen den zwei Käfigen 214 sogar dann ein axiales Spiel ΔH sichergestellt, wenn das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 210 mit geringer Drehzahl rotiert oder anhält. Deshalb sind die Posituren der Käfige 214 stabil.
Zusätzlich wird jeder Käfig 214 durch den Vorsprung 212b des Innenrings 212 so geführt, dass er in einer stabilen Positur positioniert ist in dem Doppelreihen-Zylinderrollenlager 210, da der gerade Bereich 214d mit der Länge t in jedem Innendurchmesserbereich geformt ist.
Offensichtlich ist es bevorzugt, dass die Länge k des geraden Bereichs 214g so eingestellt ist, dass sie Δh<k<Lα genügt, wenn der Spalt zwischen dem Innendurchmesserbereich jedes Käfigs 214 und dem Vorsprung 212b des Innenrings 212 Δh/2 ist.
Der Grund, weshalb k größer gemacht ist als Δh, liegt darin, dass eine genügende Länge sichergestellt sein soll, die notwendig ist für eine stabile Kontrolle des Spalts zwischen den Käfigen 214. Der Grund, warum k kleiner gemacht wird als Lα besteht darin, dass eine weitere konische Fläche sichergestellt sein soll, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zum Äußersten herauszustellen.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass die Länge t des geraden Bereichs 214d in jedem Innendurchmesserbereich so eingestellt ist, dass sie ΔH<t<Lβ genügt, falls der axiale Spalt zwischen den Käfigen 214 ΔH ist.
Der Grund, weshalb t größer gemacht ist als ΔH, besteht darin, dass eine genügende Länge sichergestellt sein soll, die notwendig ist für eine stabile Kontrolle des Spaltes Δh/2 zwischen dem Innenring 212 und jedem Käfig 214. Der Grund, weshalb t kleiner gemacht ist als Lβ besteht darin, dass eine weitere konische Fläche sichergestellt wird, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zum Äußersten herauszubringen.
Wie in 20 gezeigt ist, werden die ringförmigen Bereiche 224a als Folge der Zentrifugalkraft so distordiert, dass die Käfige 224 elastisch auf dieselbe Weise deformiert werden wie die vorerwähnten, auf dem Innenring reitenden Käfige 214 entsprechend der sechsten Ausführungsform, wenn das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 220 mit hoher Geschwindigkeit rotiert wird, in welches die auf den Außenring reitenden Käfige 224 entsprechend der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung inkorporiert worden sind.
Jedoch ist in jeder Außenseitenfläche 224f der konische Bereich 224h so geformt, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 224a graduell in der Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 224a zu dessen Außendurchmesserseite reduziert wird. Deshalb werden die Außenseitenflächen 224f lediglich elastisch deformiert, bis die konischen Bereiche 224h zueinander im Wesentlichen parallel sind, wobei es keine Gefahr gibt, dass die Außenseitenflächen 224f miteinander zusammenwirken.
Zusätzlich ist der Außendurchmesserbereich jedes ringförmigen Bereichs 224a in eine konische Gestalt geformt, der Art, dass die Außendurchmesserdimension graduell reduziert wird in Richtung von der Außenseitenfläche 224f des ringförmigen Bereichs 224a zu dessen Innenseitenfläche 224c. Deshalb werden die Außendurchmesserbereiche lediglich elastisch deformiert, bis die konischen Bereiche 224a im Wesentlichen parallel sind mit der äußeren Laufbahnfläche 211a des Außenrings 211, wobei es keine Gefahr gibt, dass die Außendurchmesserbereiche mit der äußeren Laufbahnfläche 211a zusammenwirken.
Demzufolge werden auf dieselbe Weise wie bei den auf dem Innenring reitenden Käfigen 214 entsprechend der sechsten Ausführungsform die Wärmeentwicklung und eine Drehmomentfluktuation reduziert, während eine lokale Abrasion verhindert ist. Es ist deshalb möglich, die Lebensdauer des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers zu steigern.
Wie in 21 gezeigt, werden die ringförmigen Bereiche 234a der Käfige 234 als Folge der Zentrifugalkraft so distordiert, dass die Käfige 234 elastisch deformiert sind, wenn das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 230 mit hoher Geschwindigkeit rotiert wird, in welches die auf den Rollen reitenden Käfige 234 entsprechend der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung inkorporiert worden sind.
Jedoch ist in jeder Außenseitenfläche 234f der konische Bereich 234h so geformt, dass die axiale Dimension des ringförmigen Bereichs 234 graduell reduziert wird in Richtung von der Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs 234a zu dessen Außen durchmesserseite. Deshalb werden die Außenseitenflächen 234f lediglich elastisch deformiert, bis die konischen Bereiche 234h zueinander im Wesentlichen parallel sind, wobei es keine Gefahr gibt, dass die Außenseitenflächen 234f miteinander zusammenwirken.
Zusätzlich sind der Außendurchmesserbereich und der Innendurchmesserbereich jedes ringförmigen Bereichs 234a jeweils mit passenden Zwischenspalten zum Außenring 211 und zum Innenring 212 angeordnet. Deshalb besteht keine Gefahr, dass sie mit irgendeinem Ring kollidieren, selbst wenn die Außen- und Innendurchmesserbereiche elastisch deformiert sind. Demzufolge können die Wärmeentwicklung und die Drehmomentfluktuation als Folge eines gegenseitigen Zusammenwirkens von Teilen reduziert werden, wobei lokale Abrasion verhindert werden kann.
Es werden nun Beispiele beschrieben mit Bezug auf die Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß den sechsten bis achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, und Vergleichsbeispiele zum Anstellen von Vergleichen mit diesen Beispielen. Das heißt, es wird eine Beschreibung gegeben zu Prüfungen an dem Beispiel 1, dem Beispiel 2, dem Beispiel 3 und dem Beispiel 4 zum Bestätigen der Effekte der Käfige, die in Doppelreihen-Zylinderrollenlager entsprechend der vorliegenden Erfindung inkorporiert werden, und werden Prüfungen an dem Vergleichsbeispiel 5 beschrieben zum Anstellen eines Vergleichs mit den Beispielen.
Für die Prüfreihen wurden aus synthetischem Harz drei Arten von auf dem Innenring reitenden Käfigen geformt, bei denen jeder Neigungswinkel α, β eingestellt war auf 0°, 2,9° und 10°, jeweils, und eines auf dem Innenring reitenden Käfigs, in welchem der Neigungswinkel α auf 2,9° und der Neigungswinkel β auf 10° eingestellt waren, und wurden Doppelreihen-Zylinderrollenlager als Muster verwendet, in welche diese Käfige jeweils inkorporiert waren.
Zusätzlich wurde eine Evaluation determiniert in Abstimmung mit einem ultimativen dmN-Wert (Teilkreisdurchmesser x Rotationszahl), wenn das fragliche Doppelreihen-Zylinderrollenlager rotiert wurde, und auch die Existenz des Auftretens einer Abnormalität.
Die Tabelle 1 zeigt die Testresultate. Tabelle 1
ΔH designiert den axialen Spalt des Lagerkäfigs, und Hc designiert die Weite des Lagerkäfigs.
Beim Testen an den Beispielen 1 bis 4, bei denen ein Neigungswinkel von 2,9° oder 10° vorgesehen war in der Außenseitenfläche und ein Neigungswinkel von 2,9° oder 10° vorgesehen war im Innendurchmesserbereich, erreichte der dmN-Wert (Teilkreisdurchmesser x Rotationszahl) 1440000, es wurde jedoch bei keiner Kondition irgendeine Abnormalität festgestellt.
Andererseits erreichte im Vergleichsbeispiel 5 das Doppelreihen-Zylinderrollenlager eine abnormal hohe Temperatur, sobald der dmN-Wert 970000 oder mehr erreichte, wobei in der Außenseitenfläche oder im Innendurchmesserbereich kein Neigungswinkel vorgesehen war.
Zusätzlich wurden nach Beendigung der Testreihe die internen Konditionen des zerlegten Lagers überprüft. Dabei ergab sich, dass in der Taschenseitenfläche und der Außenseitenfläche jedes Käfigs deutliche Abrasion gefunden wurde, und dass auch in der Führungsfläche des Innenrings Abrasion bestätigt wurde.
Aus den obigen Testresultaten hat sich erwiesen, dass die Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung extrem effektiv waren gegen Abrasion und Wärmeentwicklung.
Wie in 22 gezeigt, sind in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager 331 entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei Reihen Zylinderrollen 336 zwischen einem Innenring 333 und einem Außenring 334 angeordnet, wobei ein Kunstharzkäfig 338 zum Festsetzen der Intervalle zwischen den Zylinderrollen 336 in der Umfangsrichtung des Lagers für jede Rollenreihe eingepasst ist.
Der vorerwähnte Kunstharzkäfig 338 weist einen ringförmigen Bereich 334 auf, der an der inneren Endseite der Zylinderrollen 336 in jeder Rollenreihe koaxial damit ist, und eine Vielzahl säulenförmiger Bereiche 343, die axial von der rollenseitigen Endfläche des ringförmigen Bereichs 341 vorstehen.
Jeder säulenförmige Bereich 343 hat eine auslegerähnliche Gestalt, dessen Frontende ein freies Ende ist. Die Taschen zum Festlegen der Intervalle zwischen den Zylinderrollen 336 in ein und derselben Rollenreihe sind von in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 343a und 343b der säulenförmigen Bereiche 343 und durch die rollenseitige Endfläche 341a des vorerwähnten ringförmigen Bereichs 341, wie jeweils in 23 gezeigt.
Weiterhin sind in jedem Kunstharzkäfig 338 bei dieser neunten Ausführungsform in in Lager-Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenflächen 343a und 343b jedes säulenförmigen Bereichs 343 rollengestützte Bereiche 344 vorgesehen, die durch die Zylinderrollen 336 in jeder Rollenreihe geführt sind. Deshalb ist die radiale Position des Kä figs selbst limitiert durch die rollengestützten Bereiche 344, die an den Zylinderrollen 336 anliegen.
Zusätzlich ist eine äußere Umfangsfläche 343c jedes säulenförmigen Bereichs 343 in dieser neunten Ausführungsform in eine konische Fläche geformt, deren Durchmesser graduell unter einem Winkel β reduziert wird in Richtung zu seinem axialen Frontende. Deshalb wird ein Teil des säulenförmigen Bereichs 343 in Bezug auf Gewicht eingespart, um die Biegedeformation in einer Richtung zu unterdrücken, in der der Durchmesser davon als Folge der Zentrifugalkraft expandieren würde.
Wie für den Kunstharzkäfig 338, der in 22 an der rechten Seite angeordnet ist, designiert die ausgezogene Linie den Status, in welchem das Frontende jedes säulenförmigen Bereichs 343 in einer Richtung gebogen ist, in der sein Durchmesser als Folge der Zentrifugalkraft während der relativen Rotation zwischen den inneren und äußeren Ringen 333 und 334 expandiert. Andererseits designiert die strichpunktierte Kettenlinie die normale Positur ohne eine Biegung während einer Nicht-Rotation.
Zusätzlich ist in jeder Rückenfläche (gegenüberliegende Fläche zu der rollenseitigen Endfläche 341a) 341b der ringförmigen Bereiche 341, die einander gegenüberliegen zwischen den inneren und äußeren Ringen 334 und 333, eine unter einem Winkel α geneigte konische Fläche 351 an der Außendurchmesserseite geformt, und ist eine ebene Fläche 352 an der Innendurchmesserseite geformt, die senkrecht zu der Achse ist.
Die vorerwähnte konische Fläche 351 verhindert, dass sich die freie Endseite des säulenförmigen Bereichs 343 in jedem Kunstharzkäfig 338 in einer Richtung biegt zum Expandieren seines Durchmessers als Folge von Zentrifugalkraft, wodurch unnötige Gleitreibung verursacht würde als Folge axialen Schubs, auftretend zwischen der Außendurchmesserseite jedes ringförmigen Bereichs 341 und jeder Zylinderrolle 336, die miteinander zwischen den inneren und äußeren Ringen 333 und 334 zu konfrontieren sind. Andererseits dient die vorerwähnte ebene Fläche 352 als eine Referenzfläche zum Kontrollieren eines Spaltes zwischen den Kunstharzkäfigen 338, die mit ihren Rückenflächen 341b einander gegenüberliegen, um eine ordnungsgemäße Position sicher zu stellen.
Im Übrigen ist es vorteilhaft, dass der vorerwähnte Winkel α der konischen Fläche 351 in der Rückenfläche 341b des ringsförmigen Bereichs 341 oder der vorerwähnte Winkel β der äußeren Umfangsfläche 343c des säulenartigen Bereichs 343 in einem Winkelbereich von 1 ° bis 10° liegt. Das heißt, eine Konizität mit einem Winkel kleiner als 1 Grad kann Herstellungsfehlern unterworfen werden wie einer Deformation, verbliebenen Graten, oder dergleichen, nach dem Formprozess als Folge der Formungsbelastung. Im Gegensatz dazu besteht bei einer Konizität mit einem Winkel größer 10 Grad die Gefahr, dass der säulenartige Bereich oder der ringförmige Bereich so verdünnt wird, dass es zu einem Verlust an Festigkeit kommt.
Weiterhin sind die Seitenflächen 343a und 343b an gegenüberliegenden Lagerumfängen jedes säulenförmigen Bereichs 343 in dieser neunten Ausführungsform wie folgt ausgebildet. Das heißt, wie in 23 gezeigt, es wird die Region an der Außendurchmesserseite eines Teilkreisdurchmessers 355, auf welchem jede Zylinderrolle 336 angeordnet sein sollte, als eine kreisförmige Bogenfläche 357 geformt, deren Radius 1,005 bis 1,1 mal so groß ist wie der Radius der Zylinderrollen 336, während die Region an der Innendurchmesserseite des vorerwähnten Teilkreisdurchmessers 355 als eine gerade Fläche 358 geformt ist, die es nicht gestattet, dass ein Kontaktdruck in der radialen Richtung des Lagers auf die Zylinderrollen 336 einwirkt, die in Kontakt damit sind.
Das heißt, es liegen bei dem Kunstharzkäfig 338 mit der vorerwähnten Konfiguration die geraden Flächen 358, die jeweils in den vorerwähnten voneinander abgewandten Seitenflächen 343a und 343b des Lagerumfangs geformt sind, gegen die Zylinderrollen 336 an, wenn sich die freie Endseite des vorerwähnten säulenförmigen Bereichs 343 in einer Richtung biegt zum Expandieren seines Durchmessers als Folge von Zentrifugalkraft. Demzufolge tritt zwischen dem vorerwähnten säulenförmigen Bereich 343 und den vorerwähnten zylindrischen Rollen 336 kein Klemmen auf.
Demzufolge kann das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 331 entsprechend dieser neunten Ausführungsform abnormalen Lärm oder Ermüdung als Folge des vorerwähnten Kneifens der säulenförmigen Bereiche 343 am Auftreten verhindern. Zusätzlich kann das Doppelreihen-Zylinderrollenlager 331 eine Verschlechterung des Rotationsbetriebsverhaltens als Folge eines Temperaturanstiegs oder dergleichen unterdrücken. Es ist deshalb möglich, eine exzellente geräuscharme Charakteristik sicherzustellen, und eine hohe Temperaturstabilität und Dauerstandfestigkeit.
Es ist jedoch die Konfiguration der vorerwähnten, in der Umfangsrichtung des Lagers voneinander abgewandten Seitenflächen 343a und 343b nicht auf die vorerwähnte neunte Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Konfigurationen können adoptiert werden.
Beispielsweise umfasst jeder Kunstharzkäfig 348 eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers entsprechend einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und wie in 24 gezeigt, einen ringförmigen Bereich 351, der an der inneren Endseite der Zylinderrollen 336 in jeder Rollenreihe koaxial damit angeordnet ist, und mehrere säulenartige Bereiche 353, die von der rollenseitigen Endfläche des ringförmigen Bereichs 351 axial vorstehen.
Jeder dieser säulenförmigen Bereiche 353 hat eine auslegerartige Gestalt mit einem freien Ende am Frontende. Jede Tasche zum Festlegen eines Intervalls zwischen benachbarten der Zylinderrollen 336 in ein und derselben Rollenreihe ist geformt durch die in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b jedes säulenförmigen Bereichs 353 und der rollenseitigen Endfläche 351a des vorerwähnten ringförmigen Bereichs 351.
Die in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b jedes vorerwähnten säulenförmigen Bereichs 353 sind wie folgt ausgebildet. Das heißt, die Region an der Außendurchmesserseite eines Teilkreisdurchmessers 355, auf welchem jede Zylinderrolle 336 angeordnet sein sollte, ist als eine kreisförmige Bogenfläche 357 geformt, während die Region an der Innendurchmesserseite des vorerwähnten Teilkreisdurchmessers 355 als eine gerade Fläche 358 geformt ist, die es nicht gestattet, dass ein Kontaktdruck in der radialen Richtung des Lagers auf die Zylinderrollen 336 einwirkt, die damit in Kontakt sind.
Ferner ist eine Reihe von Vorsprüngen 359 vorgesehen, in den Endbereichen an der Innendurchmesserseite des Lagers der in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b jedes säulenförmigen Bereichs 353, derart, dass H1<H3≤H2 erfüllt ist, sofern in den in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b jedes vorerwähnten säulenförmigen Bereichs 353 der Wert H1 die Abstandsdistanz designiert zwischen den rollengestützten Bereichen 354 und 354, die an der Außendurchmesserseite jedes vorerwähnten säulenförmigen Bereichs 353 vorgesehen und durch die Rollen geführt sind, der Wert H2 die Abstandsdistanz designiert zwischen den vorerwähnten geraden Flächen 358 und 358, und der Wert H3 die Abstandsdistanz designiert zwischen den Endbereichen an der Innendurchmesserseite des Lagers.
Das heißt, ein Schmierstoff wie Fett oder dergleichen kann an den in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b zurückgehalten werden durch die Einwirkung der Vorsprungsreihe 359, die vorgesehen ist in den Endbereichen an der inneren Durchmesserseite des Lagers der in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 353a und 353b jedes vorerwähnten säulenförmigen Bereichs 353. Dadurch lassen sich ein Temperaturanstieg, das Auftreten von abnormalem Betriebsgeräusch, das Nachlassen des Rotationsbetriebsverhaltens oder dergleichen, als Folge von zu wenig Schmierstoff verhindern.
Es wird deshalb trotz Hochgeschwindigkeitsrotation mit Schmierung durch eine sehr kleine Schmierstoffmenge eine exzellente geräuscharme Charakteristik sichergestellt, und lassen sich die Hochgeschwindigkeitsstabilität und die Dauerstandfestigkeit weiter verbessern.
Weiterhin hat jeder Kunstharzkäfig 361 in einem Doppelreihen-Zylinderrollenlager entsprechend einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und wie in 25 gezeigt, eine Gestalt, in welcher die in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 362a und 362b jedes säulenförmigen Bereichs 362 aus geraden Flächen jeweils geformt sind, und jeder rollengestützte Bereich 363 leicht abgefast ist.
Jeder Kunstharzkäfig 371 eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers entsprechend einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 26 gezeigt, ist wie folgt ausgebildet. Das heißt, die in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 372a und 372b jedes säulenförmigen Bereichs 372 sind jeweils aus gera den Flächen geformt, und nur jeder rollengestützte Bereich 373 ist in eine kreisförmige Bogenfläche mit einem Radius R geformt.
Jeder Kunstharzkäfig 381 eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 27 gezeigt, hat eine Konfiguration wie folgt. Das heißt, in in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen 382a und 382b jedes säulenförmigen Bereichs 382 ist die Region an der Außendurchmesserseite eines Teilkreisdurchmessers, auf weichem jede Zylinderrolle 336 angeordnet sein sollte, als eine kreisförmige Bogenfläche 384 mit einem Radius R2 geformt, während die Region an der Innendurchmesserseite des vorerwähnten Teilkreisdurchmessers als eine gerade Fläche 385 geformt ist. Zusätzlich ist jeder rollengestützte Bereich 383 in eine kreisförmige Bogenfläche mit einem Radius R geformt. Gegebenenfalls ist der Radius R2 der vorerwähnten kreisförmigen Bogenfläche 384 so geformt, dass er ca. 1,005-1,1 mal so groß ist wie der Radius der Zylinderrollen 336.
Das heißt, dass auch bei Verwendung irgendeines der Kunstharzkäfige 361, 371 und 381 entsprechend den vorerwähnten elften bis dreizehnten Ausführungsformen kein Kneifen auftritt zwischen jedem säulenförmigen Bereich und jeder Zylinderrolle, und zwar auf die selbe Weise wie bei dem Kunstharzkäfig 338 entsprechend der vorerwähnten neunten Ausführungsform. Deshalb werden abnormales Laufgeräusch oder Ermüdung als Folge des Kneifens jedes säulenförmigen Bereichs am Auftreten gehindert.
Weiterhin kann in jedem Kunstharzkäfig 371 (381) entsprechend den vorerwähnten zwölften und dreizehnten Ausführungsformen der vorerwähnte Abfasungsradius R eingestellt sein, um R/Da = 0,05 bis 0,2 zu genügen, wobei R den Abfasungsradius jedes rollengestützten Bereichs 373 (383) und Da den Außendurchmesser jeder Zylinderrolle designieren. In diesem Fall kann der Kontaktdruck zwischen der Zylinderrolle 336 und dem rollengestützten 373 (383) soweit unterdrückt werden, dass er so niedrig ist, dass ein Temperaturanstieg als Folge einer Zunahme des Kontaktdrucks zwischen der Zylinderrolle 336 und dem rollengestützten Bereich 373 (383) vermieden werden kann. Dadurch wird eine Verminderung des Lagerbetriebsverhaltens hervorgerufen durch einen Temperaturanstieg unterdrückt, so dass die Verbesserung bezüglich der Hochgeschwindigkeitsstabilität oder der Dauerstandfestigkeit weiter gesteigert werden kann.
Gegebenenfalls kann allgemein technischer Kunststoff wie Polyamidharz oder dergleichen, dem verstärkende Fasern oder dergleichen zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit beigegeben sind, als das Kunststoffharzmaterial zum Formen der Kunststoffharzkäfige verwendet sein, die bezogen sind auf die Doppelreihen-Zylinderrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn hochfestes Kunstharz eingesetzt wird, dessen mechanische Festigkeit mehr als gewöhnlich erhöht ist, beispielsweise mit einem Biegefestigkeitsmodul von nicht weniger als 10000 MPa und einer spezifischen Gravität von nicht höher als 2, dann können die Qualität und das Betriebsverhalten noch weiter verbessert werden.
Beispielsweise ist Fortron, das ein als Warenzeichen für Polyplastics Co., Ltd. registriertes Produkt ist, oder dergleichen, zweckmäßig als das vorerwähnte hochfeste Kunstharz. Dieses Material hat eine Konstitution, in welcher verstärkende Fasern (z.B. Karbonfasern) PPS-Harz hinzugefügt sind (Initialismus von Polyphenylensulfid), das eine lineare Molekularstruktur ohne Quervernetzung hat, in Übereinstimmung mit der Notwendigkeit. Dies vermeidet Defekte konventionell querverlinkten PPS-Harzes und erhöht die Zugfestigkeit und die Biegefestigkeit, wobei ein Dehnungs- und Elastizitätsmodul gegeben sind, von denen jeder einen Wert hat, der ca. 10 mal so groß ist wie der von konventionell quervernetztem PPS-Harz.
Es wird nun eine Beschreibung angegeben zu Beispielen, die in Beziehung stehen zu den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern entsprechend den neunten und zehnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, und auch zu Vergleichsbeispielen, die mit diesen Beispielen zu vergleichen sind. Das heißt, es wurde eine Testserie in Bezug auf den Temperaturanstieg und einer Änderung der Außenringtemperatur in Bezug auf die Lagerrotationsgeschwindigkeit ausgeführt an Doppelreihen-Zylinderrollenlagern (NN3019) von Beispielen 5 bis 7 entsprechend den vorerwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen, und eines Doppelreihen-Zylinderrollenlagers des Vergleichsbeispiels 6. 29 zeigt die Resultate.
Zweckmäßig wurden in den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern der Beispiele 5 und 6 Polyamidharzkäfige verwendet, die geformt waren wie in den 23 und 24 gezeigt, und wurden im Beispiel 7 hochfeste Kunstharzkäfige verwendet, die geformt waren, wie in 23 gezeigt. Andererseits wurden in den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern des Vergleichsbeispiels 6 Polyamidharzkäfige 301 verwendet, die geformt waren wie in 28 gezeigt, in all denen die Region jeder Taschenfläche 313a, 313b jedes säulenförmigen Bereichs 313 in eine einzige kreisförmige Bogenfläche mit einem Radius geformt war, der 1,005-1,1 mal so groß war wie der Radius Ra jeder Zylinderrolle 308.
Weiterhin wurden 6,6 cc an Fett (NBU15) verwendet, als Schmiermittel in den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern, die in den vorerwähnten Beispielen 5 bis 7 und im Vergleichsbeispiel 6 verwendet wurden, und war das Radialspiel eingestellt auf 0 μm.
Als ein Resultat der vorerwähnten Testreihen (siehe 29) wurde im Vergleichsbeispiel 6 bei einem dmN-Wert von ca. 700000 oder mehr ein intermittierendes Ächzgeräusch generiert. Sobald die Rotationszahl weiter gesteigert wurde, änderte sich das Geräusch in ein kontinuierliches abnormales Laufgeräusch, und wurden die Käfige bei einem dmN-Wert von 900000 mit abnormalem Temperaturanstieg in dem Außenring gebrochen.
Andererseits trat in jedem Beispiel 5 bis 7, das mit Kunstharzkäfigen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet war, kein abnormales Laufgeräusch auf, bis der dmN-Wert 1200000 oder mehr erreichte (1200000 dmN im Beispiel 5; 1330000 dmN im Beispiel 6, und 1440000 dmN im Beispiel 7). Weiterhin wurde kein Käfig im dem Rotationsbereich der Testreihe gebrochen.
Als nächstes wurde ein Test bezüglich des Temperaturanstiegs zum Überprüfen einer Änderung der Außenringtemperatur in Bezug auf die Drehgeschwindigkeit des Lagers ausgeführt an Doppelreihen-Zylinderrollenlagern (NN3019) von Beispielen 8 bis 11, die die Kunstharzkäfige hatten, die in Bauweisen geformt waren, wie sie in den 25 bis 27 gezeigt sind. 30 zeigt die Resultate. Hierbei wurden die auf die in 25 gezeigte Weise geformten Kunstharzkäfige 361 in dem Doppelreihen-Zylinderrollenlager des Beispiels 8 verwendet, wobei der Abfasungsradius R jedes rollengestützten Bereichs 363, der abzufasen war, auf 0,2 mm gesetzt war, so dass R/Da auf 0,018 gesetzt war.
Die in der in 26 gezeigten Weise geformten Kunstharzkäfige 371 wurden in dem Doppelreihen-Zylinderrollenlager des Beispiels 9 verwendet, in welchem R/Da auf 0,09 gesetzt war.
Die in der in 27 gezeigten Weise geformten Kunstharzkäfige 381 wurden in den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern der Beispiele 10 und 11 verwendet, in welchen R/Da gesetzt war auf 0,05 und 0,06.
Weiterhin wurden als Schmiermittel in den Doppelreihen-Zylinderrollenlagern, die in den vorerwähnten Beispielen 8 bis 11 verwendet wurden, 6,6 cc Fett (NBU15) vorgesehen, und war das Radialspiel auf 0 μm eingestellt.
Als ein Resultat des vorerwähnten Tests (siehe 30) wurde bewiesen, dass der Kontaktflächendruck zwischen der Zylinderrolle und dem rollengestützten Bereich so gedrückt werden konnte, dass er niedrig genug war, um kein abnormales Laufgeräusch während einer Hochgeschwindigkeitsrotation mit einem dmN-Wert von 1000000 oder mehr zu generieren, während die Interferenzkraft zwischen jedem Kunstharzkäfig und jeder Zylinderrolle so unterdrückt werden konnte, dass ein abnormaler Temperaturanstieg am Auftreten gehindert werden konnte, sofern das Verhältnis R/Da des Radius R des rollengestützten Abschnitts zu dem Durchmesser Da der Zylinderrolle auf 0,05 oder mehr eingestellt war.
Wenn jedoch das vorerwähnte Verhältnis R/Da auf 0,2 oder mehr ansteigt, dann ist die Fähigkeit, die Zylinderrollen zu halten, geschwächt als Folge von Deformation nach der Formung der Käfige oder als Folge eines Herstellfehlers. Es kann demzufolge ein umgekehrter Effekt eintreten, nämlich dass die Quantität der Bewegung jedes Kunstharzkäfigs zunimmt, oder dass die Zylinderrollen von dem Käfig wegfallen.
Es ist deshalb bevorzugt, dass das Verhältnis R/Da des Radius R des rollengestützten Abschnitts zu dem Durchmesser Da der Zylinderrolle eingestellt ist in einem Bereich von 0,05 bis 0,2. Wenn das Verhältnis R/Da in diesem Bereich eingestellt ist, kann das Nachlassen des Lagerungsbetriebsverhaltens des Doppelreihen-Zylinderrollenlagers als Folge eines Temperaturanstiegs unterdrückt werden, so dass die Verbesserung bezüg lich der Hochgeschwindigkeitsstabilität oder der Dauerstandfestigkeit weiter gesteigert werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist ein erfindungsgemäßes Rollenlager oder Doppelreihen-Zylinderrollenlager zweckmäßig als ein Lager zum Abstützen eines rotierenden Teils, das rotiert wird mit hoher Geschwindigkeit, und zwar mit Schmierung durch eine sehr kleine Menge an Fett oder Schmieröl, wie einer Welle, die durch einen Motor anzutreiben ist, einer Hauptwelle einer Werkzeugmaschine, oder dergleichen, und ist dieser Lagertyp besonders zweckmäßig für ein Rollenlager oder ein Doppelreihen-Zylinderrollenlager, für das die Anforderung besteht, dass es in einer solchen Umgebung eine geringe Wärmeentwicklung hat.

Claims

Doppelreihen-Zylinderrollenlager (331) mit – einer äußeren Laufbahnoberfläche (334); – einer inneren Laufbahnoberfläche (333); – einer Doppelreihe von Zylinderrollen (336), die rotierbar zwischen der äußeren Laufbahnoberfläche (334) und der inneren Laufbahnoberfläche (333) aufgenommen sind; und – einer Mehrzahl von die Rollen (336) führenden Käfigen (338), die integral aus Kunstharz geformt sind, jeweils für eine der doppelten Reihe von Rollen (336) vorgesehen sind und Folgendes aufweisen: – einen ringförmigen Bereich (341), und – eine Vielzahl von säulenförmigen Bereichen (343), die am Umfang des ringförmigen Bereichs (341) mit vorbestimmten Abständen angeordnet sind und axial von einer rollenseitigen Endfläche (341a) des ringförmigen Bereichs (341) vorstehen; wobei die Rollen (336) in Taschenbereichen gehalten sind, die jeweils durch in Umfangsrichtung des Lagers gegenüberliegenden Seitenflächen (343a, 343b) der säulenförmigen Bereiche (343) und der rollenseitigen Endfläche (341a) des ringförmigen Bereichs (341) gebildet sind, wobei das Doppelreihen-Zylinderrollenlager (331) dadurch gekennzeichnet ist, dass an jeder rückseitigen Oberfläche (341b) gegenüber der rollenseitigen Endfläche (341a) des ringförmigen Bereichs (341) eine konische Fläche (351) in solch einer Weise geformt ist, dass sich eine axiale Abmessung dieser rückseitigen Fläche (351) allmählich verringert im Verlauf von einer Innendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs (341) zu einer Außendurchmesserseite des ringförmigen Bereichs (341), dass eine Außenseitenfläche (343c) des säulenförmigen Bereichs (343) als eine konische Fläche geformt ist, bei der sich eine radiale Abmessung des säulenförmigen Bereichs (343) zu dessen axialem Vorderende hin allmählich verringert, und dass eine gerade Fläche (358) auf wenigstens einem Teil eines Bereiches einer Innendurchmesserseite eines Teilkreisdurchmessers (355) geformt ist, wobei die gerade Fläche (358) die Einwirkung eines Kontaktdruckes in radialer Richtung des Lagers auf die Zylinderrollen (336) verhindert, wenn sich unter der Einwirkung einer Zentrifugalkraft ein freies Ende des säulenförmigen Bereichs (343) in radialer Richtung verformt.
Doppelreihen-Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem lagerinnendurchmesserseitigen Endbereich der in Lagerumfangsrichtung liegenden Seitenfläche (343a, 343b) des säulenförmigen Bereichs (343) ein Schmiermittel zurückgehalten wird.