DE112005001874T5

DE112005001874T5 - Rotationssupportvorrichtung

Info

Publication number: DE112005001874T5
Application number: DE112005001874T
Authority: DE
Inventors: Seigou Fujisawa Urakami; Yoichi Fujisawa Matsumoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP4581542B2; WO2006013756A1; US20090215583A1; DE112005001874B4; JP2006046391A; US8322931B2

Abstract

Rotationssupportvorrichtung bzw. Drehlagerungsgestell, umfassend:
eine Träger- bzw. Supportwelle mit einem zylindrisch ausgebildeten Innenring-Laufring (raceway), der um eine ihrer äußeren Umfangsflächen geformt ist;
ein rotierendes Element mit einem zylindrisch ausgebildeten Außenring-Laufring (raceway), der um eine von dessen Innenumfangsflächen geformt ist, und das um die Trägerwelle herum, so dass es konzentrisch zu dieser Träger- oder Supportwelle wird, positioniert ist;
eine Vielzahl von Nadeln, die zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring angeordnet sind, so dass sie frei rollen bzw. sich abwälzen können; und
einen Käfig bzw. Retainer, der die Nadeln hält; wobei
der Käfig mit einem Paar von Zahnkranz- oder Randabschnitten versehen ist, die auf beiden Seiten in Axialrichtung der Nadeln vorgesehen sind; und
eine Vielzahl säulenartiger Abschnitte, die beide Zahnkranz- bzw. Randabschnitte verbindet; und
wobei die Nadeln innerhalb der Taschen gehalten sind, die zwischen beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten und benachbarten säulenartigen Abschnitten in...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Rotationssupportvorrichtung (rotation-support apparatus) und insbesondere eine Rotationssupportvorrichtung, die beispielsweise zum Lagern von Planetenrädern verwendet wird, die in einem Planetenradmechanismus eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug installiert sind, so dass sie frei um die Planetenwellen, die in einem Träger untergebracht sind, drehen können. Darüber hinaus ist die Rotationssupportvorrichtung dieser Erfindung besonders mit einem Haltering/Käfig oder sogenannten Retainer gebaut, so dass Hochgeschwindigkeitsdrehung möglich wird, und dessen Aufbau macht es möglich, in adäquater Weise die Haltbarkeit des Retainers beizubehalten.
Von den Rotationssupporteinheiten für ein Automobilgetriebe oder verschiedene mechanische Vorrichtungen sind radiale Nadellager in Teilen installiert, wo große Radiallasten aufgebracht werden. Beispielsweise stützt ein bekanntes planetenradartiges Getriebe eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug – beschrieben im Patentdokument 1 – Planetenräder über radiale Nadellager ab, so dass sie frei bezüglich eines Trägers drehen können. 9 zeigt ein Beispiel für diese Art von Rotationssupportvorrichtungen für Planetenräder, bei der ein Planetenrad so abgestützt ist, dass es frei bezüglich des Trägers dreht. Im Falle der in 9 gezeigten Bauweise werden beide Endabschnitte der Planetenradwellen 3 abgestützt durch oder gelagert von und befestigt an einer Vielzahl von Orten um die Umfangsrichtung eines Paares paralleler Support- oder Trägerplatten 2a, 2b des Trägers 1. Auch wird ein Planetenrad 4 durch das radiale Nadellager 5 um den Mittelabschnitt der Planetenradwelle 3 abgestützt, so dass es frei dreht.
Dieses radiale Nadellager 5 hält eine Vielzahl von Nadeln 6 über einen Käfig oder Retainer 7 (engl.: retainer), so dass sie frei rollen können, und mit der Außenum fangsfläche um den Mittelabschnitt der Planetenwelle 3 als zylinderförmigem inneren Laufring 8 und der Innenumfangsfläche um die Innenseite des Planetenrades 4 als zylinderförmigem äußeren Laufring 9, kommen die Wälzflächen der jeweiligen Nadeln 6 in Wälzkontakt mit dem inneren Laufring 8 und dem äußeren Laufring 9. Auch sind schwimmende Scheiben 10a, 10b zwischen den beiden Endflächen in Axialrichtung des Planetenrades 4 und den Innenflächen der Supportplatten 2a, 2b jeweils angeordnet, wodurch es möglich wird, die Reibungskraft zu reduzieren, die zwischen beiden Endflächen in Axialrichtung des Planetenrades 4 und den Innenflächen der Supportplatten 2a, 2b wirkt. Wie im Patentdokument 1 offenbart, ist ein typisches Nadellager, das ein Planetenrad lagert oder abstützt, welches in einem Planetenradmechanismus eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug installiert ist, ein voll ausgestattetes (full complement) Lager vom Nadeltyp, das über keinen Haltering oder Retainer verfügt. Andererseits nimmt in neuerer Zeit, um es möglich zu machen, dass das Planetenrad bei hoher Geschwindigkeit dreht, und um einen Kontakt zwischen benachbarten Nadeln in Umfangsrichtung zu vermeiden, die Verwendung eines Radialnadellagers mit einem Haltering oder Retainer 7 zu, wie im Patentdokument 2 beispielsweise offenbart.
Wie in den 10 und 11 gezeigt, umfasst der Haltering oder Retainer 7 des vorgenannten radialen Nadellagers 5: ein Paar ringförmiger Zahnkranz- bzw. Randabschnitte (rim sections) 11, die so angeordnet sind, dass sie voneinander durch ein Intervall in Axialrichtung (Links-rechts-Richtung in den 9 und 11) und eine Vielzahl von Säulenabschnitten (column sections) 12 getrennt sind. Die Säulenabschnitte 12 sind intermittierend umlaufend in Umfangsrichtung und beide Endabschnitte jedes Säulen- oder Kolonnenabschnittes 12 sind kontinuierlich mit dem äußeren Radialteil der gegenüber stehenden Innenflächen der Zahnkranz- bzw. Randabschnitte 11 angeordnet. Darüber hinaus hat der Mittelabschnitt in Axialrichtung jedes der Säulenabschnitte 12 eine trapezförmig gebogene Gestalt, die sich in Radialrichtung nach innen krümmt.
Anders ausgedrückt, diese Säulenabschnitte 12 umfassen: ein Paar gerader Abschnitte 13 auf der äußeren Radialseite, ein Paar geneigter Abschnitte 14 und einen geraden Abschnitt 15 auf der radial innen gelegenen Seite. Von diesen sind die beiden geraden Abschnitte 13 auf der radial äußeren Seite derart, dass die Endbasisabschnitte kontinuierlich mit dem radial äußeren Abschnitt auf der Innenfläche beider Zahnradabschnitte 11 sind; außerdem sind sie parallel zur Mittelachse des Käfigs bzw. Halters bzw. Retainers 7. Darüber hinaus sind die geneigten Abschnitte 14 derart, dass die Endbasisabschnitte durchlaufend mit beiden geraden Abschnitten 13 auf der radial äußeren Seite sind, und dass sie nach innen in radialer Richtung des Käfigs oder Retainers 7 gegen den Mittelabschnitt in Axialrichtung des Käfigs oder Retainers 7 geneigt sind. Weiterhin ist der gerade Abschnitt 15 auf der radial innen gelegenen Seite derart, dass beide Enden durchlaufend mit den Kopfendabschnitten (tip-end sections) beider geneigter Abschnitte 14 sind und außerdem befindet er sich parallel zur Mittelachse des Käfigs oder Retainers 7.
Außerdem bilden die Räume, die durch beide Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12, die in Umfangsrichtung benachbart sind, umfasst sind, sowie die gegenüber stehenden innenseitigen Flächen beider Zahnradabschnitte 11 Taschen 16, und die Nadeln 6 werden in diesen Taschen 16 gehalten, so dass sie frei rollen bzw. sich abwälzen können. Der Käfig bzw. Retainer 7 hat Stoppervorsprünge (stopper protrusions) 17, die an Orten auf den Seitenflächen beider Enden der Säulenabschnitte 12 positioniert sind, so dass sie bezüglich einander ausgerichtet und benachbart einander in Umfangsrichtung sind. Diese Stoppervorsprünge 17 hindern die Nadeln 6, die innerhalb dieser Taschen 16 gehalten werden, daran, frei aus den Taschen 16 in Richtung radial nach außen auszutreten. Anders ausgedrückt, sind die Nadeln 6 zusammen mit dem Käfig bzw. Retainer 7 zwischen dem inneren Laufring 8 und dem äußeren Laufring 9 (9) eingebaut, so müssen diese Nadeln in den Taschen 16 in einem Zustand gehalten werden, in dem sie daran gehindert werden, in radialer Richtung nach außen freizukommen.
Deswegen sind die Stoppervorsprünge 17 auf der Öffnung der Tasche 16 in Radialrichtung weiter nach außen als der Wälzkreis der Nadeln 6 angeordnet, so dass sie einander gegenüber stehen; der Raum D₁₇ (siehe 10) zwischen den Rändern eines Paares von Spitzenteilen dieser Stoppervorsprünge 17 beträgt weniger als der Außendurchmesser D₆ (siehe 9) der Nadeln 6 (D₆ > D₁₇). Auch ist von den Flächen auf beiden Seiten, in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte 15 auf der inneren Radialseite des Mittelabschnitts des Säulenabschnitts 12 gesehen, der Rand bzw. die Kante des inneren Endes in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7 weiter in Radialrichtung innen als der Wälzkreis der Nadeln 6 angeordnet; und der Raum D₁₅ (siehe 10) zwischen den Rändern eines Paares von inneren Enden ist auch geringer als der Außendurchmesser D₆ der Nadeln 6 (D₆ > D₁₅) Um die Nadeln 6 in den Taschen 16 zu halten, werden die Nadeln 6 in die Taschen 16 von der radial innen gelegenen Seite des Käfigs bzw. Retainers 7 eingeführt. Wenn dies geschieht, weiten die Nadeln 6 elastisch die Räume D₁₅ zwischen den Rändern der Paare innen gelegener Enden der geraden Abschnitte 15 auf der radial innen gelegenen Seite, und diese Nadeln 6 passieren zwischen den Rändern dieser Paare innen gelegener Enden. Wenn die Nadeln 6 in den Taschen 16 auf diese Weise gehalten werden, hindern die Stoppervorsprünge 17 die Nadeln 6 daran, in Richtung radial nach außen auszutreten, in ähnlicher Weise hindern die Seitenflächen die geraden Abschnitte 15 auf der radial innen gelegenen Seite der Säulenabschnitte 12 die Nadeln 6 daran, in Richtung radial nach innen auszutreten.
Im Falle des oben beschriebenen bekannten Radialnadellagers 5 kommen, wenn die Nadeln 6 innerhalb der im Retainer 7 geformten Taschen 16 sich in Umfangsrichtung des Retainers bzw. Käfigs 7 bewegen, die Wälzflächen der Nadeln 6 in direkten Kontakt mit den Seitenflächen in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte auf der radial innen gelegenen Seite dieser Säulenabschnitte 12. Für den Fall, dass ein Käfig oder Retainer 7 in einem radialen Nadellager 5 eingebaut ist, um ein Planetenrad 4 um die Planetenwelle 3 eines Planetenradgetriebes abzustützen oder diesem Support zu geben, kommen die Wälzflächen der Nadeln 6 nicht in direkten Kontakt mit gerade einer der Seitenflächen in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte 15 auf der inneren Radialseite, kommen vielmehr in direkten Kontakt mit abwechselnden Seitenflächen in Umfangsrichtung aufgrund der Umlaufbewegung der Nadeln 6. Im Ergebnis wird eine Momentenlast auf die Säulenabschnitte 12 abwechselnd in unterschiedlichen Richtungen aufgebracht, wodurch es schwierig wird, die Haltbarkeit der kontinuierlichen Abschnitte zwischen beiden Abschnitten dieser Säulenabschnitte 12 und den Randabschnitten 11 beizubehalten.
Der Grund hierfür wird mit Bezug auf 12 erläutert. Ein in einem Planetenradgetriebe eingebautes Planetenrad 4 dreht sich um ein Sonnenrad (in der Figur nicht dargestellt) als Träger 1, und aufgrund des Eingriffs zwischen diesem Sonnenrad und einem Hohlrad (in der Figur nicht dargestellt) dreht sich das Planetenrad 4 um die Planetenradwelle 3 (Welle vom Sonnenrad). Auch laufen die Nadeln 6 des radia len Nadellagers 5, welches das Planetenrad 4 lagert, so dass es frei um die Planetenradwelle 3 umläuft, um, während es sich um die Planetenradwelle 3 aufgrund der Drehung des Planetenrades 4 dreht. Jetzt nehmen die Nadeln 6 eine Zentrifugalkraft aufgrund der Umlaufbewegung um das Sonnenrad auf, wodurch die Nadeln 6 veranlasst werden, sich vom Träger 1 in Richtung radial nach außen zu bewegen; die Nadeln 6 werden gegen die Seitenfläche in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12 beaufschlagt.
Es soll nun beispielsweise der Fall angenommen werden, bei dem die Planetenradwelle 3 zusammen mit dem Träger 1 in Richtung des Pfeils α in 12 um das Sonnenrad umläuft, und das Planetenrad 4 sich in Richtung des Pfeils β in der gleichen Figur dreht. In diesem Fall übt die Zentrifugalkraft aufgrund der Umlaufbewegung in Richtung des Pfeils α eine Kraft auf die Nadeln 6, wie durch den Pfeil γ in der gleichen Figur gezeigt, in Richtung gegen die äußere Radialrichtung des Trägers 1 aus. Ebenfalls aufgrund dieser Kraft in Richtung des Pfeils γ werden die Nadeln 6 gegen die Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12 beaufschlagt. Die Größe dieser Kraft, welche die Nadeln 6 gegen die Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12 auf diese Weise drückt, ist unterschiedlich abhängig von der Position der Nadeln in Bezug auf die Planetenradwelle 3; und die Nadeln 6, die in orthogonalen Richtungen bezüglich der Radialrichtung des Trägers 1 von der Mitte der Planetenradwelle 3 (linke und rechte Abschnitte in 12) positioniert sind, werden am Stärksten gegen die Seitenflächen der Säulenabschnitte 12 gepresst. Außerdem werden – von diesen Säulenabschnitten 12 aus gesehen – jedes Mal dann, wenn der Käfig bzw. Retainer sich einmal dreht, die Nadeln 6 abwechselnd mit einer starken Kraft in der entgegengesetzten Richtung gedrückt. Im Ergebnis wird Kraft abwechselnd in Umfangsrichtung auf die Säulenabschnitte 12 ausgeübt, und die kontinuierlichen Abschnitte zwischen den Säulenabschnitten 12 und beiden Zahnkranz- bzw. Randabschnitten (rim sections) 11 ermüden leicht, was es schwierig macht, die Haltbarkeit von Käfig bzw. Retainer 7 aufrecht zu erhalten.
Als Konstruktion, welche die Position oder Lage in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7, der in dem radialen Nadellager 5 eingebaut ist, reguliert, ist eine sogenannte Nadelführung, sogenannte Außenringführung und sogenannte Innenringführung. Von diesen reguliert die Nadelführung die Position in der Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7 durch den Eingriff zwischen den Taschen 16 des Käfigs oder Retainers 7 und den Wälzflächen der Nadeln 6. Darüber hinaus reguliert die Außenringführung die Position in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7, indem die Außenumfangsfläche des Retainers 7 eng an den äußeren Laufring 9 gebracht wird. Weiterhin reguliert die Innenringführung die Position in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7, indem die Innenumfangsfläche des Käfigs oder Retainers 7 eng an den inneren Laufring 8 gebracht wird. Im Falle irgend einer der vorgenannten Konstruktionen zum Regulieren der Position in Radialrichtung des Käfigs oder Retainers 7 werden die Nadeln 6 abwechselnd gegen beide Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12 aufgrund der Zentrifugalkraft gedrückt, welche durch Drehung des Trägers 1 hervorgerufen wurde, so dass die durchlaufenden Abschnitte zwischen den Säulenabschnitten 12 und beiden Zahnkranz- bzw. Randabschnitten 11 leicht ermüden.
Indem man jedoch die vorgenannte Außenringführung oder Innenringführung benutzt und sämtliche der Säulenabschnitte 12 gegen die äußere Radialseite oder die innere Radialseite des Wälzkreises der Nadeln 6 bewegt, tritt eine Partialkraft in Radialrichtung in der Kraft auf, mit der die Nadeln 6 die Säulenabschnitte 12 beaufschlagen. Im Ergebnis wird es als möglich angesehen, etwas die Spannung in den kontinuierlichen Abschnitten zwischen den Säulenabschnitten 12 und beiden Zahnkranz- bzw. Randabschnitten 11, welche zur Ermüdung beitragen, zu verringern. Bevor jedoch die in den Taschen 16 zwischen dem äußeren Laufring 9 und dem inneren Laufring 8 gehaltenen Nadeln eingesetzt werden, ist es notwendig, eine gesonderte Konstruktion (Konstruktion getrennt von der in den 9 bis 11 gezeigten) zu haben, damit verhindert wird, dass die Nadeln 6 aus den Taschen 16 austreten. Von der genannten Außenringführung und Innenringführung macht es die Außenringführung möglich, den Bereich zu vergrößern, wo die Führungsflächen einander gegenüber stehen, wodurch, vom Gesichtspunkt der Reduzierung der Flächenpressung dieses Teils aus, diese größer als die der Innenringführung wird.
[Patentdokument 1]

Veröffentlichte Japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. H5-62729

[Patentdokument 2]

Veröffentlichte Japanische Patentanmeldung Nr. H8-270658

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Unter Beachtung der vorstehenden Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion einer Rotationssupportvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der große Kräfte auf kontinuierliche Abschnitte zwischen den Endabschnitten der Säulenabschnitte 12 und den Zahnkranz- bzw. Randabschnitten nicht übertragen werden, selbst wenn Nadeln in der Umfangsrichtung gegen die Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte 12 gepresst werden.
Die Rotationssupport- bzw. Drehlagervorrichtung (rotation support apparatus) der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Trägerwelle mit einem zylindrisch ausgebildeten inneren Laufring, der um eine Außenumfangsfläche hiervon geformt ist; ein rotierendes Element mit einem zylindrisch ausgebildeten äußeren Laufring, der um eine Innenumfangsfläche hiervon geformt ist und der um die Träger- bzw. Supportwelle herum positioniert ist, so dass er konzentrisch mit dieser Trägerwelle wird; eine Vielzahl von Nadeln, die zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring positioniert sind, so dass sie frei rollen bzw. sich abwälzen können und ein Käfig oder Retainer, der die Nadeln hält.
Von diesen umfasst der Käfig oder Retainer: ein Paar von Zahnkranz- bzw. Randabschnitten (rim sections), die auf beiden Seiten in Axialrichtung der Nadeln angeordnet sind; sowie eine Vielzahl von Säulenabschnitten, welche beide Zahnkranz- bzw. Randabschnitte verbinden.
Die Nadeln werden innerhalb von Taschen gehalten, die zwischen beiden Zahnkranz- bzw. Randabschnitten und benachbarten Säulenabschnitten in der Umfangsrichtung geformt sind.
Insbesondere kommen bei dem Rotationssupportmechanismus bzw. Drehlagerungsgestell dieser Erfindung Mittelabschnitte in der Axialrichtung beider Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte nicht in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln.
Beim Rotationssupportmechanismus (rotation-support mechanism) dieser Erfindung kommen die Mittelabschnitte in Axialrichtung beider Seitenflächen, in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte gesehen, nicht in Kontakt mit den Wälzflächen der Na deln. In anderen Worten: der Kontakt zwischen den Wälzflächen der Nadeln und beiden Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte tritt nur in den Teilen nahe beider Enden, in Axialrichtung der Säulenabschnitte gesehen, ein. Daher wird die Entfernung von dem Kraftpunkt, wo die Nadeln gegen die Säulenabschnitte zu den kontinuierlichen Abschnitten zwischen beiden Endabschnitten, in Axialrichtung der Säulenabschnitte gesehen, und beiden Zahnkranz- bzw. Randabschnitten, drücken, kurz. Die in diesen kontinuierlichen Abschnitten auftretende Beanspruchung ist proportional dem Produkt der Größe der Kraft, die am Kraftort aufgebracht wird und der genannten Entfernung; somit wird die Beanspruchung um den Betrag vermindert, um den die Entfernung abnimmt, wodurch es schwierig wird, dass Ermüdung in den kontinuierlichen Abschnitten auftreten kann, was wiederum die Haltbarkeit des Käfigs verbessert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittszeichnung und zeigt die Gesamtkonstruktion einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Darstellung des Teils X in 1.
3 ist eine Darstellung von der Seite der 2 gesehen, wobei der Säulenabschnitt des Käfigs entfernt wurde.
4 ist eine vergrößerte bildliche Darstellung eines Teils des Käfigs oder Retainers.
Die 5A und 5B sind Zeichnungen, die zwei Beispiele der Querschnittsgestalt des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite der Mitte eines Säulenabschnitts wiedergeben.
6 ist eine Darstellung ähnlich 3 und zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine Darstellung ähnlich 3 und zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Die 8A und 8B sind Zeichnungen, die eine vierte Ausführungsform der Erfindung erkennen lassen, wobei 8A eine Darstellung ähnlich 3, und 8B eine Darstellung einer Draufsicht auf 8A ist.
9 ist ein Teilschnitt und zeigt ein Beispiel einer bekannten Rotationssupportvorrichtung für ein Planetenrad.
10 ist eine Bilddarstellung und zeigt ein Beispiel der Rotationssupportvorrichtung für ein Radialnadellager, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
11 ist ein Schnitt längs der Linie A-A in 10.
12 ist eine Darstellung, die den Grund erläutert, warum abwechselnd Kraft in entgegengesetzten Richtungen in Umfangsrichtung auf die Säulenabschnitte des Käfigs oder Retainers ausgeübt wird.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei der Verwirklichung der Erfindung ist die Positionierung in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers möglich durch eine Außenringführung, die den äußeren Umfangsflächen beider Zahnkranz- bzw. Randabschnitte nahe an den Innenumfangsflächen des rotierenden Elements beispielsweise gegenüber steht.
Durch den Einsatz dieser Konstruktion tritt eine in der radialen Richtung wirkende Kraftkomponente, wie oben beschrieben, in der Kraft auf, mit der die Nadel gegen die Säulenabschnitte drückt. Im Ergebnis wird es möglich, weiterhin die Beanspruchung zu verringern, die zur Ermüdung in den kontinuierlichen Abschnitten zwischen beiden Endabschnitten der Säulenabschnitte und beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten führt.
Auch wird die Positionierung in der Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers möglich durch eine Nadelführung, die beide Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte mit den Wälzflächen der Nadeln in Eingriff bringt.
Bei Verwendung dieser Art von Konstruktion wird es nicht notwendig, eine gesonderte Konstruktion zu erreichen, um zu verhindern, dass die in den Taschen gehaltenen Nadeln aus den Taschen austreten, bevor sie zwischen der Außenumfangsfläche um den Käfig bzw. Retainer und die Innenumfangsfläche des rotierenden Elements installiert sind.
Auch war bei der Verwirklichung der Erfindung zu bevorzugen, die Abmessung in Axialrichtung der Mittelabschnitte in der axialen Richtung beider Seitenflächen in Umfangsrichtung der Säulenabschnitte, die nicht in direktem Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln kommen, 1/4 oder größer als die Abmessung in der Axialrichtung der Säulenabschnitte (und noch bevorzugter 1/3 oder mehr) zu machen.
Indem diese Abmessung in der axialen Richtung in den Mittelabschnitten in der axialen Richtung beibehalten wird, wird die Entfernung vom Kraftpunkt, wo die Nadeln gegen die Säulenabschnitte auf die kontinuierlichen Abschnitte zwischen beiden Endabschnitten in Axialrichtung der Säulenabschnitte und beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten drücken, ausreichend kurz gehalten, und es wird so möglich, in adäquater Weise die Kraft oder die Beanspruchung zu erniedrigen, die in diesen kontinuierlichen Abschnitten auftritt. Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird nicht in besonderer Weise das obere Limit auf die vorgenannte Abmessung in der axialen Richtung reguliert. Solange die Funktion des Käfigs bzw. Retainers nicht verloren geht, kann eine solche möglichst große Abmessung zu bevorzugen sein.
Bei der Verwirklichung der Erfindung bevorzugt man darüber hinaus, dass die Säulenabschnitte umfassen: ein Paar gerader Abschnitte auf der äußeren Radialseite; ein Paar geneigter Abschnitte und einen geraden Abschnitt auf der inneren Radialseite.
Von diesen sind beide geraden Abschnitte auf der äußeren Radialseite derart, dass die Basisendabschnitte durchlaufend mit den Bereichen nahe dem radial äußeren Teil der Innenflächen beider Zahnkranz- oder Randabschnitte werden und so angeordnet sind, dass sie parallel mit der Mittelachse von Käfig oder Retainer sind.
Auch sind beide geneigten Abschnitte derart, dass die Basisendabschnitte durchgehend mit beiden geraden Abschnitten auf der äußeren Radialseite sind und sie nach innen in der radialen Richtung des Käfigs gegen den Mittelabschnitt in Axialrichtung des Käfigs bzw. Retainers geneigt sind.
Auch sind die geraden Abschnitte auf der inneren Radialseite derart, dass beide Basisabschnitte durchlaufend mit den Kopfendabschnitten beider geneigter Abschnitte werden, und die Anordnung so getroffen ist, dass sie parallel zur Mittelachse des Käfigs bzw. Retainers kommt.
Auch ist die Konstruktion derart, dass – bewegen sich die Nadeln innerhalb der Taschen – die Wälzflächen der Nadeln nicht in Kontakt mit dem geraden Abschnitt auf der inneren Radialseite kommen, obwohl sie in Kontakt mit beiden geraden Abschnitten auf der äußeren Radialseite oder beiden geneigten Abschnitten kommen.
Diese Art der Konstruktion stabilisiert das Positionieren (unterdrückt Schräglauf oder Verzerrung) der Nadeln innerhalb der Taschen, so wird es durch Verwirklichung der vorliegenden Erfindung mit dieser Konstruktion möglich, den Rotationswiderstand des rotierenden Elementes niedrig zu halten und zu stabilisieren und damit die Leistung verschiedener Vorrichtungen, in denen dieses rotierende Element eingesetzt wird, zu verbessern.
Bei Verwirklichung der Erfindung wird veranlasst, dass beide Seitenflächen in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts auf der radial inneren Seite in dem Teil, der dem Wälzkreis der Nadeln entspricht, mehr in Richtung der Breite der Säulenabschnitte ausgenommen oder genutet sind als beide Seitenflächen wenigstens beider geraden Abschnitte auf der radial äußeren Seite oder beide geneigte Abschnitte.
Weiterhin wird beispielsweise der Teil beider Seitenflächen in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte auf der radial innen gelegenen Seite, die nahe der radial außen befindlichen Seite des Käfigs ist, mehr gerillt oder genutet als der Teil nahe der radial innen befindlichen Seite des Käfigs oder Retainers.
Durch diese Art Konstruktion wird es möglich, die Querschnittsfläche sowie die Festigkeit und Haltbarkeit der geraden Abschnitte auf der radial innen gelegenen Seite aufrecht zu erhalten, während gleichzeitig verhindert wird, dass beide Seitenflächen in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts auf der radial innen gelegenen Seite in Kontakt mit den wälz- oder rollenden Flächen der Nadeln kommen.
Durch die Maßnahme der oben genannten Erfindung wird es möglich, die Dickenabmessung des geraden Abschnitts auf der radial innen gelegenen Seite geringer als die Dickenabmessung der beiden geraden Abschnitte auf der radial außen gelegenen Seite und die Dickenabmessung beider geneigter Abschnitte zu machen.
Diese Art der Konstruktion hat ein Problem, das darin zu sehen ist, dass die Querschnittsfläche des geraden Abschnitts auf der radial innen gelegenen Seite gering wird und es damit schwierig wird, Festigkeit und Dauerhaltbarkeit des geraden Abschnitts auf der radial innen gelegenen Seite beizubehalten, es jedoch möglich wird, in adäquater Weise den Effekt zu erhalten, bei dem in ausreichender Weise die Ent fernung vom Kraftpunkt zu den kontinuierlichen Abschnitten zu verkürzen und damit die Beanspruchung zu verringern, die in diesen kontinuierlichen Abschnitten auftritt.
Alternativ wird es, indem die Innenumfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite eng an die Außenumfangsfläche einer Trägerwelle gebracht wird, möglich, auch den gesamten geraden Abschnitt auf der inneren Radialseite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln zu positionieren.
Mit dieser Konstruktionsart stellt sich das Problem, dass es leicht wird, dass Reibung zwischen der inneren Umfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite und der Außenumfangsfläche der Trägerwelle auftritt; es wird jedoch möglich, in adäquater Weise den Effekt zu erhalten, dass ausreichend die Entfernung von dem Kraftpunkt zu den kontinuierlichen Abschnitten verkürzt wird und damit die Kraft verringert wird, die in diesen kontinuierlichen Abschnitten auftritt.
Bei der Verwirklichung der Erfindung ist die Trägerwelle beispielsweise eine Planetenradwelle, die durch den Träger eines Planetengetriebemechanismus getragen ist, und das rotierende Element ist ein Planetenrad, das um die Planetenwelle herum angeordnet ist.
Wie oben beschrieben, wird, während der Träger sich dreht, eine Zentrifugalkraft in Richtung nach außen in der radialen Richtung des Trägers auf die Nadeln eines radialen Nadellagers, das das Planetenrad trägt, ausgeübt, so dass es frei um die Planetenwelle herum dreht, die durch den Träger des Planetenradmechanismus getragen ist. Daher ist die Verwirklichung der Erfindung bei dieser Art von Planetengetriebe effektiv vom Standpunkt des Verbesserns der Haltbarkeit des radialen Nadellagers sowie vom Standpunkt des Planetengetriebemechanismus aus.
Bei der Verwirklichung der Erfindung wird dann bevorzugt die Planetenradwelle aus Stahl gemacht, von der nur der Oberflächenteil der Oberflächenschicht durch Abschrecken gehärtet wird.
Durch die Ausbildung der Planetenradwelle in dieser Weise wird es möglich, die Wälzermüdung des inneren Laufrings aufrecht zu erhalten, der um die Außenumfangsfläche der Planetenwelle geformt ist und auch eine Verformung der Planeten welle zu unterdrücken. Auch wird es möglich, dass die Reibung zwischen der Außenumfangsfläche der Planeten(rad)welle und der Innenumfangsfläche des Käfigs verhindert wird. Der Grund, warum es möglich ist, eine Verformung der Planetenradwelle durch Abschreckhärtung nur des Oberflächenteils der Planetenradwelle zu verhindern, wird unten erläutert.
Zentrifugalkraft aufgrund der Umwälzbewegung und Kraft, die auftritt, wenn ein Eingriff zwischen Sonnenrad und Hohlrad stattfindet, werden als Radiallast auf das Planetenrad aufgebracht, das um die Planetenradwelle angeordnet ist. Diese Radiallast wird auf die Planeten(rad)welle vermittels der Nadeln eines radialen Nadellagers als eine Kraft in der Richtung aufgebracht, welche die Planeten(rad)welle biegen würde, und im Ergebnis verformt sich die Planeten(rad)welle elastisch um einen kleinen Betrag. Die Planeten(rad)welle wird typischerweise aus abgeschrecktem Stahl hergestellt, während des Abschreckens des Stahls zurückgehaltener Austenit verbleibt jedoch unvermeidlicherweise in der Welle. Dieser zurückgehaltene Austenit zerfällt, wenn die Welle unter hohen Temperaturbedingungen von 80°C oder höher verwendet wird, was eine Volumenexpansion hervorruft. Im Falle eines Planeten(rad)getriebes für ein Kraftfahrzeugautomatikgetriebe erreicht das Schmieröl (ATF) oft Temperaturen von 80°C oder mehr im Betrieb, was mit der Bedingung zusammenfällt, dass in der Planeten(rad)welle zurückgehaltener Austenit zerfällt.
Wenn die Bedingung, dass zurückgehaltener Austenit in der Planeten(rad)welle zerfällt, erfüllt ist, dann, während die Planeten(rad)welle sich elastisch aufgrund der vorgenannten Radiallast verformt, schreitet diese Verformung in plastische Verformung in Biegerichtung der Planeten(rad)welle weiter. Anders ausgedrückt, die Zersetzungsgeschwindigkeit des zurückbehaltenen Austenits wird schneller in dem Teil, wo die Zugspannung wirkt, als in dem Teil, wo die Druckspannung wirkt, was der Richtung der Radiallast entspricht: hierdurch wird die Planeten(rad)welle veranlasst, sich plastisch in Bogengestalt zu verformen. Diese Geschwindigkeit der plastischen Verformung der Planeten(rad)welle nimmt zu, je höher die Temperatur der Planeten(rad)welle wird und je größer die Umdrehungsgeschwindigkeit ist, dazu noch je kleiner der Querschnittsradius ist und je länger die Abmessung in der axialen Richtung ist, auch zusammenhängend damit, je größer das Moment wird, das durch das sie umgebende Planetenrad übertragen wird. In den letzten Jahren, während Automobilgetriebe kompakter geworden sind, bestand der Trend, den Durchmesser des Querschnitts der Planeten(rad)welle zu vermindern und somit wird es leichter, dass die Planeten(rad)welle sich in Bogengestalt verformt (kombinierter Anteil von plastischer und elastischer Verformung). Auch wird, wenn die Planeten(rad)welle sich in eine Bogengestalt in der oben beschriebenen Weise verformt, der Abstand zwischen der Außenumfangsfläche um die Planeten(rad)welle und der Außenumfangsfläche des Mittelabschnitts von Käfig bzw. Retainer kleiner.
Selbst bei der Verwirklichung der Erfindung ist es, um die Position der Nadeln zu stabilisieren, zu bevorzugen, dass die Roll- oder Wälzflächen der Nadeln in Eingriff mit den jeweiligen Säulenabschnitten an beiden Endabschnitten in Axialrichtung der Nadeln kommen. In diesem Fall wird Gleitkontakt zwischen den Rändern auf beiden Seiten in Umfangsrichtung beider geneigter Abschnitte der Kolonnenabschnitte und der Wälzlagerflächen der Nadeln eintreten, so dass der Abstand zwischen der Innenumfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite im Mittelabschnitt in der Axialrichtung der Säulenabschnitte und der Außenumfangsfläche der Planeten(rad)welle geringer wird. Wenn der Abstand zwischen der inneren Umfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der inneren radialen Seite und der Außenumfangsfläche um die Planeten(rad)welle (planetary shaft) auf diese Weise klein wird, dann wird, da der Anteil der Verformung der Planeten(rad)welle zunimmt, ein Reiben zwischen diesen Flächen auftreten und damit die Möglichkeit, dass Käfig bzw. Retainer oder Planeten(rad)welle beschädigt werden.
Bei Verwendung einer Planeten(rad)welle jedoch, von der nur der Oberflächenteil abschreckgehärtet wurde, wird es möglich, den Anteil des in der Planeten(rad)welle zurückbleibenden Austenits gering zu halten: hierdurch wird es möglich, eine Verformung der Planeten(rad)welle zu vermeiden und ein Reiben zwischen den genannten Flächen zu verhindern.
Anders ausgedrückt, um den Anteil der Verformung der Planeten(rad)welle zu unterdrücken, ist es wesentlich, dass die Größe der Biegung, die aufgrund plastischer Verformung der Planeten(rad)welle auftritt und die sich über die Zeit, während der zurückbleibende Austenit zerfällt, zunimmt, geregelt werden kann. Um dies zu erreichen, ist es effektiv, dass man keine Austenitstruktur in der Mitte in Axialrichtung über die Gesamtlänge der Planeten(rad)welle zurück behält. Gerade unter dem Aspekt der Regelung des Anteils der Biegung ist zu bevorzugen, dass ein Austenit in der Oberflächenschicht der Planeten(rad)welle genauso wenig zurück bleibt; wenn jedoch kein Austenit in dieser Oberflächenschicht zurück bleibt, dann fällt die Festigkeit oder Beständigkeit gegen Walzermüdung der äußeren Umfangsfläche der Planeten(rad)welle, die als innerer Laufring arbeitet, erheblich. Wenn die Festigkeit oder Beständigkeit gegen Walzermüdung aufrecht erhalten werden soll, ist es wichtig, dass ein Anteil von 15 bis 40 Volumen% beibehaltenen Austenits in der Oberflächenschicht existiert. Wenn man somit eine Stahlwelle benutzt, von der nur der Oberflächenteil der Oberflächenschicht als Planeten(rad)welle abschreckgehärtet wurde, wird ein Anteil zurück behaltenen Austenits in der Oberflächenschicht gehalten.
Auch bei Verwirklichung der oben genannten Erfindung ist zu bevorzugen, dass die Dichte des Stickstoffs auf der Oberfläche der Planeten(rad)welle zwischen 0,05 und 0,5 Gewichts% (und noch bevorzugter zwischen 0,09 und 0,5 Gewichts%) beträgt, und dass die Dichte des Kohlenstoffs auf der Oberfläche der Planeten(rad)welle bei 0,9 bis 1,8 Gewichts% liegt.
Auch ist es möglich, dass Stahl, der 0,9 bis 1,8 Gewichts% Cr enthält, als Stahl für die Planeten(rad)welle einzusetzen.
Darüber hinaus ist es möglich, Stahl, der 0,4 bis 0,8 Gewichts% Si enthält, als Stahl für die Planeten(rad)welle zu benutzen.
Darüber hinaus sollte die Minimumhärte der Planeten(rad)welle bei Hv 300 oder mehr liegen.
Diese Bedingungen sind jeweils effektiv von dem Aspekt der Stabilisierung der Struktur des beibehaltenen Austenits und der Verzögerung der Zersetzung des beibehaltenen Austenits; so wird es unter Beachtung der vorbeschriebenen Erfindungen gesondert oder in Kombination möglich, die Verformung der Planeten(rad)welle zu unterdrücken und ein Reiben zwischen der Außenumfangsfläche der Planeten(rad)welle und der inneren Umfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite des Käfigs bzw. Retainers zu verhindern.
Eine zu hohe Dichte des Stickstoffs und Kohlenstoffs auf der Oberfläche der Planeten(rad)welle könnte dafür sorgen, dass die Qualität der Oberfläche nach der Abschreckhärtung zu schlecht wird; somit sollten diese Dichten bei 0,5 Gewichts% oder weniger und 1,8 Gewichts% oder weniger jeweils gehalten werden. Auch eine zu hohe Dichte an Cr oder Si im Material könnte dazu führen, dass die Qualität der Oberfläche nach der Abschreckhärtung schlecht wird; so sollten diese Dichten bei 1,8 Gewichts% oder weniger und 0,8 Gewichts% oder weniger jeweils gehalten werden.
Darüber hinaus ist es effektiv, die Minimumhärte der Planeten(rad)welle (im Allgemeinen ist dies die Härte des Mittelabschnitts in Radialrichtung der Planeten(rad)welle) zu erhöhen, wenn man ein Biegen der Planeten(rad)welle unterdrücken will. Die Minimumhärte der Planeten(rad)welle sollte bei Hv 300 oder mehr, oder bevorzugt bei Hv 350 oder mehr und noch bevorzugter bei Hv 400 oder mehr gehalten werden.
[Ausführungsform 1]
Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Konstruktion, die Spannung herabsetzt, die in den kontinuierlichen oder durchlaufenden Abschnitten zwischen beiden Endabschnitten der säulenartigen Abschnitte 12a und den Zahnkranz- oder Randabschnitten (rim sections) 11 auftritt und bei der eine Beschädigung, wie das Auftreten eines Risses in diesen kontinuierlichen Abschnitten, verhindert wird. Um dies zu erreichen, wird durch diese Ausführungsform der Erfindung eine Auslegung für die Gestaltung beider Seitenflächen in Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a geschaffen und die Lage in Radialrichtung des Käfigs bzw. Retainers 7a des geraden Abschnittes 15 auf der inneren Radialseite gesteuert bzw. reguliert, die sich im Mittelabschnitt in Axialrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a befindet. Indem die Gestalt und die Steuerung der Lage in Radialrichtung auf diese Weise ausgelegt bzw. erfinderisch gestaltet werden, kommen die Wälzflächen der Nadeln 6 nicht in Kontakt mit den Mittelabschnitten in der Axialrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a, selbst wenn die Nadeln 6 sich in Umfangsrichtung innerhalb der Taschen 16 von Käfig bzw. Retainer 7a bewegen.
Anders ausgedrückt, bei dieser Ausführungsform bilden von den säulenartigen Abschnitten 12a beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung beider geneigter Abschnitte 14 und der gerade Abschnitt auf der inneren Radialseite 15 stufenförmige gekrümmte Abschnitte 18 in der Mitte in Richtung der Dicke der Metallplatte des Käfigs oder Retainers 7a gesehen, so dass der durch Schraffur in 3 gezeigte Abschnitt mehr ausgehöhlt als die andere Teile ist. Auch sind die Breitenabmessungen W₁, W₂ in Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a derart, dass die innere Radialseite (W₁) groß ist, und die äußere Radialseite (W₂) klein wird (W₁ > W₂). Darüber hinaus ist der gerade Abschnitt 15 auf der radial innen gelegenen Seite relativ weit auf der Innenseite in Radialrichtung des Käfigs 7a angeordnet. Insbesondere sind auch die Orte in Radialrichtung der gekrümmten Abschnitte 18, die in den Mittelabschnitten in Radialrichtung beider Seitenflächen in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a existieren, etwas weiter in Radialrichtung nach innen als der Wälzkreis P der Nadeln 6 angeordnet. Mit dieser Art von Konstruktion kommen die Wälzflächen der Nadeln 6 nicht in Kontakt mit den Mittelabschnitten in der Axialrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a, selbst wenn die Nadeln 6 sich innerhalb der Taschen 16 des Käfigs 7a bewegen. Kurz gesagt, der Ort bzw. die Stelle in der radialen Richtung, wo der Kontakt zwischen den Wälzflächen der Nadeln 6 und beiden Seitenflächen in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a stattfindet, ist etwas gegen den Wälzkreis P der Nadeln 6 versetzt; da jedoch diese Versetzung sehr gering ist, stellt dies kein Problem dar, selbst wenn die Position der gekrümmten Abschnitte 18 in der radialen Richtung, wie oben beschrieben, gegeben ist.
Durch Auslegung der Gestalt beider Seiten in der Umfangsrichtung und Steuerung des Ortes oder der Stelle in Radialrichtung der gekrümmten Abschnitte 18 in der oben beschriebenen Weise, kommen die Wälzflächen der Nadeln 6 in Kontakt mit beiden Seiten in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a an der Fläche oder dem Bereich beider geneigter Abschnitte 14, wie durch die durchgezogenen Linien (i) in 3 gezeigt. Beide Seitenflächen in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts auf der inneren Radialseite, positioniert im Mittelabschnitt in der Axialrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a, kommen nicht in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln 6. Daher wird die Entfernung von dem Kraftort, wo die Nadeln 6 die säulenartigen Abschnitte 12a beaufschlagen (Mitte der ausgezogenen Linien (i) zu den kontinuierlichen Abschnitten 19 zwischen beiden Endabschnitten in der axialen Rich tung der säulenartigen Abschnitte 12a und beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten 12) (siehe 4) klein. Die Beanspruchung oder Spannung, die in diesen kontinuierlichen Abschnitten 19 auftritt, ist proportional dem Produkt der Größe der angelegten Kraft an dem genannten Kraftort und der beschriebenen Entfernung (Abstand), so dass die Spannung oder Beanspruchung mit abnehmendem Abstand abnimmt, was ein Auftreten einer Ermüdung der kontinuierlichen Abschnitte 19 schwieriger und dadurch möglich macht, die Haltbarkeit des Käfigs 7a zu verbessern.
Auch bei dieser Ausführungsform sind, damit die Wälzflächen der Nadeln 6 nicht in Kontakt mit beiden Seitenflächen in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte 15 auf der radial innen gelegenen Seite kommen, nur die Hälfte der Außenseite beider Seitenflächen in der Umfangsrichtung vertieft oder ausgenommen, und zwar durch die gekrümmten Abschnitte 18: damit wird es möglich, den Querschnittsflächenbereich der säulenartigen Abschnitte 12a beizubehalten. Anders ausgedrückt, die Abmessung in der Dicke der säulenartigen Abschnitte 12a einschließlich des geraden Abschnitts 15 auf der inneren Radialseite können ausreichend beibehalten werden, und die Abmessung der Breite in Umfangsrichtung kann ebenfalls beibehalten werden, so dass die innere Seitenhälfte die gleiche wie die der geraden Abschnitte 13 auf der radial äußeren Seite ist. Damit wird es möglich, in adäquater Weise die Querschnittsfläche des geraden Abschnitts 15 auf der radial innen befindlichen Seite sowie den geneigten Abschnitten 14 zu vergrößern, was es möglich macht, die Festigkeit oder Standfestigkeit und Haltbarkeit des geraden Abschnitts 15 auf der radial innen gelegenen Seite und den geneigten Abschnitten 14 aufrecht zu erhalten. Weiterhin kann die Abmessung in der Breite in Umfangsrichtung der geraden Abschnitte 13 auf der äußeren Radialseite ausreichend von der Innenseite zur Außenseite beibehalten werden; hierdurch wird es möglich, in ausreichender Weise die Querschnittsfläche dieser geraden Abschnitte 13 auf der radial äußeren Seite zu vergrößern, was sehr günstig vom Standpunkt einer Verminderung der Spannung ist, die in diesen geraden Abschnitten 13 auftritt.
Indem man die Richtung für das Ausstanzen der Metallplatte, die zum Käfig 7a führt, steuert (Ausstanzen aus der inneren Radialseite zur äußeren Radialseite des Käfigs 7a), kann die Arbeit des Formens der gekrümmten Abschnitte 18 im Mittelabschnitt in Radialrichtung beider Seiten in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a leicht vorgenommen werden. Das heißt, durch die Verwendung der ausgebro chenen Abschnitte, die erzeugt werden, wenn die Metallplatte als die gekrümmten Abschnitte 18 ausgestanzt wird, wird es möglich, die gewünschte Gestalt für die säulenartigen Abschnitte 12a zu erreichen. Auch kann die Querschnittsgestalt dieser gekrümmten Abschnitte 18 entweder zu konkav gekrümmten Flächen, wie bei (A) in 5 gezeigt, führen oder es kann sich um plane Flächen, wie bei (B) in 5 gezeigt, handeln. Es kann sich um eine beliebige Gestalt handeln, solange nur die außenseitige Hälfte des geraden Abschnitts 15 auf der inneren Radialseite in Umfangsrichtung vertieft oder ausgehöhlt ist, so dass der Teil nicht in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln 6 kommt.
Die Merkmale der Gestaltung der Planeten(rad)welle 3 der oben beschriebenen Weise, zumal eine Darstellung nicht gegeben ist, stellt eine überflüssige Erläuterung dar und wird daher hier fortgelassen.
[Ausführungsform 2]
6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist, indem die Innenumfangsseitenfläche der geraden Abschnitte 15 auf der radial innen gelegenen Seite im Mittelabschnitt in der axialen Richtung des säulenartigen Abschnitts 12b nahe der Außenumfangsfläche um die Trägerwelle 3 herum angeordnet ist, der gesamte gerade Abschnitt 15 auf der radial innen gelegenen Seite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 (siehe 1 und 2) angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform ist der gesamte gerade Abschnitt 15 auf der radial innen befindlichen Seite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 auf diese Weise angeordnet, so dass die Wälzflächen der Nadeln 6 und beide Seitenflächen in Umfangsrichtung jedes säulenartigen Abschnitts 12b in Kontakt an den durch die ausgezogenen Linien (i) in 6 angegebenen Orte auf Teil der geneigten Abschnitte 14 kommen, die auf beiden Seiten des geraden Abschnitts 15 auf der radial innen befindlichen Seite existieren. Somit wird der Abstand von dem Kraftort, wo die Nadeln 6 gegen jeden säulenartigen Abschnitt 12b zu den kontinuierlichen Abschnitten 19 zwischen beiden Endabschnitten in der Axialrichtung jedes säulenartigen Abschnitts 12b und beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten 11 (4) kommen, klein, und damit wird es möglich, die Haltbarkeit oder Standfestigkeit des Käfigs 7a zu verbessern.
[Ausführungsform 3]
7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Abmessungsdicke t des geraden Abschnitts 15a auf der radial innen befindlichen Seite im Mittelabschnitt in der Axialrichtung der Säule 12c kleiner als die Dickenabmessung T beider gerader Abschnitte 13 auf der radial außen befindlichen Seite und die Dickenabmessung T beider geneigter Abschnitte 14 (t < T). Auch ist der gesamte gerade Abschnitt 15a auf der radial innen befindlichen Seite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 (siehe 1 und 2) angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Umfangsfläche des geraden Abschnittes 15 auf der inneren Radialseite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 auf diese Weise angeordnet oder positioniert, so dass die Wälzflächen der Nadeln 6 und beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung jedes säulenartigen Abschnitts 12c in Kontakt an Orten auf beiden geneigten Abschnitten 14 kommen, wie durch die ausgezogenen Linien (i) in 7 gezeigt. Der Abstand vom Kraftort, wo die Nadeln 6 gegen jeden der säulenartigen Abschnitte 12c zu den kontinuierlichen Abschnitten 19 zwischen beiden Endabschnitten in der axialen Richtung jedes säulenartigen Abschnitts 12c und beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten 11 pressen, wird klein (siehe 4): so wird es möglich, die Haltbarkeit oder Beständigkeit des Käfigs 7a zu verbessern. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Dickenabmessung t des geraden Abschnitts 15a auf der radial innen befindlichen Seite gering, so wie oben beschrieben: damit wird es möglich, zu verhindern, dass die Innenumfangsfläche des geraden Abschnitts 15a auf der inneren Radialseite zu nahe an die äußere Umfangsfläche um die Planeten(rad)welle 3 kommt, selbst wenn die Außenumfangsfläche des geraden Abschnitts 15a auf der inneren Radialseite innerhalb des oben genannten Wälzkreises zu liegen kommt.
[Ausführungsform 4]
8 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Dickenabmessung w in der Umfangsrichtung des geraden Abschnitts 15b auf der radial inneren Seite des Mittelabschnitts in der Axialrichtung des säulenartigen Abschnitts 12d geringer als die Breitenabmessung W beider gerader Abschnitte 13 auf der radial äußeren Seite; und die Breitenabmessung W beider geneigter Abschnitte 14 (w < W). Daher sind bei dieser Ausführungsform, wie durch den kreuz schraffierten Bereich in 8 gezeigt, beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung des geraden Abschnitts 15b auf der inneren Radialseite mehr in der Axialrichtung jeder Säule 12d als beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung beider geneigter Abschnitte 14 vertieft. Auch ist der gerade Abschnitt 15b auf der inneren Radialseite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 (siehe 1 und 2) angeordnet.
Für diese Ausführungsform gilt, dass beide Seitenflächen in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts 15b auf der inneren Radialseite mehr vertieft sind als beide Seitenflächen in Umfangsrichtung der geneigten Abschnitte 14: somit kommen die Wälzflächen der Nadeln 6 und beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung jedes säulenartigen Abschnitts 12c in Kontakt an Orten auf beiden geneigten Abschnitten 14, wie durch die ausgezogenen Linien (i) in 8 gezeigt. Damit wird der Abstand vom Kraftort, wo die Nadeln 6 gegen jeden der säulenartigen Abschnitte 12d zu den kontinuierlichen Abschnitten 19 zwischen beiden Endabschnitten in der Axialrichtung jedes säulenartigen Abschnitts 12d und beider Zahnkranz- oder Randabschnitte 11 drücken, klein (siehe 4): so wird es möglich, die Haltbarkeit des Käfigs 7a zu verbessern. Auch bei dieser Ausführungsform ist der gerade Abschnitt 15b auf der radial innen gelegenen Seite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln 6 positioniert, so dass es möglich wird, zu verhindern, dass die Innenumfangsfläche des geraden Abschnitts 15b auf der innen gelegenen Radialseite zur Außenumfangsfläche um die Planeten(rad)welle 3 nahe kommt.
ZUSAMMENFASSUNG
Rotationssupportvorrichtung von einer Bauart, bei der große Kräfte nicht auf durchlaufende oder kontinuierliche Abschnitte zwischen säulenartigen Abschnitten 12a und Zahnkranz- oder Randabschnitten 11 aufgebracht werden, selbst wenn Nadeln in der Umfangsrichtung gegen die Seitenfläche in Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a pressen, wodurch es möglich wird, die Haltbarkeit eines Käfigs oder Retainers 7a zu verbessern.
Von beiden Seitenflächen in der Umfangsrichtung eines geraden Abschnitts 15a auf der inneren Radialseite im Mittelabschnitt in Axialrichtung der säulenartigen Abschnitte 12a, ist der Teil nahe der äußeren Radialseite des Käfigs oder Retainers 7a mehr vertieft oder ausgenommen als der Teil nahe der inneren Radialseite des Käfigs oder Retainers 7a. Darüber hinaus ist dieser Teil nahe der inneren Radialseite innerhalb des Wälzkreises P der Nadeln 6 positioniert. Weiterhin gibt es keinen Kontakt zwischen den Wälzflächen der Nadeln 6 und dem geraden Abschnitt 15a auf der inneren Radialseite. Im Ergebnis wird es möglich, die Momentenlast, die auf die säulenartigen Abschnitte 12a von den Nadeln 6 ausgeübt wird, zu reduzieren.

Claims

Rotationssupportvorrichtung bzw. Drehlagerungsgestell, umfassend: eine Träger- bzw. Supportwelle mit einem zylindrisch ausgebildeten Innenring-Laufring (raceway), der um eine ihrer äußeren Umfangsflächen geformt ist; ein rotierendes Element mit einem zylindrisch ausgebildeten Außenring-Laufring (raceway), der um eine von dessen Innenumfangsflächen geformt ist, und das um die Trägerwelle herum, so dass es konzentrisch zu dieser Träger- oder Supportwelle wird, positioniert ist; eine Vielzahl von Nadeln, die zwischen dem äußeren Laufring und dem inneren Laufring angeordnet sind, so dass sie frei rollen bzw. sich abwälzen können; und einen Käfig bzw. Retainer, der die Nadeln hält; wobei der Käfig mit einem Paar von Zahnkranz- oder Randabschnitten versehen ist, die auf beiden Seiten in Axialrichtung der Nadeln vorgesehen sind; und eine Vielzahl säulenartiger Abschnitte, die beide Zahnkranz- bzw. Randabschnitte verbindet; und wobei die Nadeln innerhalb der Taschen gehalten sind, die zwischen beiden Zahnkranz- oder Randabschnitten und benachbarten säulenartigen Abschnitten in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, und die Wälzflächen der Nadeln nicht in Kontakt mit dem axial mittleren Abschnitt beider Seitenflächen, in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte gesehen, kommen.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionierung in der radialen Richtung des Käfigs durch eine Außenringführung erfolgt, die der Außenumfangsfläche beider Zahnkranz- oder Randabschnitte nahe der Innenumfangsfläche des rotierenden Elements gegenüber steht.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionierung in der radialen Richtung des Käfigs durch eine Nadelführung erfolgt, die beide Sei tenflächen in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte mit den Wälzflächen der Nadeln erfasst.
Rotationssupportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abmessung in der axialen Richtung des Mittelabschnitts in der axialen Richtung beider Seitenflächen in der Umfangsrichtung der säulenartigen Abschnitte nicht in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln kommt.
Rotationssupportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jeder der säulenartigen Abschnitte ein Paar gerader Abschnitte auf der radial außen befindlichen Seite, ein Paar geneigter Abschnitte und einen geraden Abschnitt auf der innen gelegenen radialen Seite umfasst; beide geraden Abschnitte auf der radial außen befindlichen Seite so geformt sind, dass der Basisabschnitt eines jeden hiervon durchlaufend mit dem äußeren Radialteil der inneren Seitenfläche beider Zahnkranz- oder Randabschnitte ist und die so angeordnet sind, dass sie parallel zur Mittelachse des Käfigs verlaufen; beide geneigten Abschnitte so ausgebildet sind, dass der Basisabschnitt eines jeden durchgehend mit beiden der geraden Abschnitte auf der radial äußeren Seite ist und sie in der Richtung nach innen in der Radialrichtung des Käfigs gegen den Mittelabschnitt in Axialrichtung des Käfigs geneigt sind, der gerade Abschnitt auf der radial innen befindlichen Seite so ausgebildet ist, dass er durchlaufend mit den Kopfendenabschnitten beider geneigter Abschnitte ist und so angeordnet ist, dass er parallel zur Mittelachse des Käfigs verläuft; und, bewegen die Nadeln sich innerhalb der Taschen, die Wälzflächen einer jeder der Nadeln nicht in Kontakt mit dem geraden Abschnitt auf der radial innen befindlichen Seite kommen, obwohl sie in Kontakt mit beiden geraden Abschnitten auf der radial außen gelegenen Seite oder beiden geneigten Abschnitten kommen.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in dem Teil, der dem Wälzkreis der Nadeln entspricht, beide Seitenflächen in Umfangsrichtung des geraden Abschnitts auf der radial innen befindlichen Seite mehr vertieft oder ausgehöhlt in der axialen Richtung der säulenartigen Abschnitte sind als beide Seitenflächen in der Umfangsrichtung beider geneigter Abschnitte.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 6, wobei von beiden Seitenflächen in der Umfangsrichtung des geraden Abschnitts auf der radial innen befindlichen Seite der Teil, der nahe der äußeren radialen Seite des Käfigs ist, mehr vertieft als der Teil ist, der sich nahe der inneren radialen Seite des Käfigs befindet.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Dickenabmessung des geraden Abschnitts auf der radial innen befindlichen Seite geringer als die Dickenabmessung beider gerader Abschnitte auf der radial äußeren Seite und die Dickenabmessung beider geneigter Abschnitte ist.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 5, wobei dadurch, dass die Innenumfangsseitenfläche des geraden Abschnitts auf der radial innen befindlichen Seite nahe an die Außenumfangsfläche um die Trägerwelle gebracht ist, der gesamte gerade Abschnitt auf der radial innen befindlichen Seite innerhalb des Wälzkreises der Nadeln positioniert ist.
Rotationssupportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Support- oder Trägerwelle eine Planeten(rad)welle ist, die durch den Träger eines Planeten(rad)getriebes getragen ist, und dass das rotierende Element ein Planetenrad ist, das um die Planeten(rad)welle herum angeordnet ist.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Planeten(rad)welle aus Stahl ist, von der nur der Oberflächenteil durch Abschrecken gehärtet ist.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Dichte des Stickstoffs auf der Oberfläche der Planeten(rad)welle 0,05 bis 0,5 Gewichts% be trägt, und die Dichte des Kohlenstoffs auf der Oberfläche der Planeten(rad)welle 0,9 bis 1,8 Gewichts% beträgt.
Rotationssupportvorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei der Stahl auch Cr bei einer Dichte von 0,9 bis 1,8 Gewichts% enthält.
Rotationssupportvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Stahl auch Si bei einer Dichte von 0,4 bis 0,8 Gewichts% enthält.
Rotationssupportvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Minimumhärte der Planeten(rad)welle gleich Hv 300 oder größer ist.