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Technisches Gebiet
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Ein Axialrollenlager (einschließlich eines Axialnadellagers) gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusammengebaut mit einem Drehteil eines Getriebes eines Fahrzeugs verwendet, um die Axialbelastung abzufangen, die auf das Drehteil einwirkt.
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Technischer Hintergrund
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Auf dem Drehteil eines Getriebes oder dergleichen ist ein Axialrollenlager angebracht, um die Axialbelastung abzufangen, die auf das Drehteil oder dergleichen einwirkt.
7 zeigt ein Beispiel für ein Axialrollenlager, das bei einem derartigen Drehteil eingesetzt wird, und im Patentdokument 1 (
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H 08-109925 ) beschrieben ist. Dieses Axialrollenlager
1 weist mehrere Rollen
2 (was Nadeln umfasst) auf, die in Radialrichtung angeordnet sind, einen Käfig
3, der die Rollen
2 haltert, und ein Paar von Laufringen
4a und
4b, welche mehrere der Rollen
2 von entgegengesetzten Seiten aus haltern. Der Käfig
3 weist ein erstes Käfigelement
5 und ein zweites Käfigelement
6 auf, die jeweils insgesamt ringförmig mit einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet sind, und mit einem Zwischenraum dazwischen zusammengebaut sind, mit einer gleichen Anzahl an Taschen
7, wie Rollen
2 vorhanden sind, angeordnet in einem radialen Muster, wie in
8 gezeigt ist.
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Das erste Käfigelement 5 wird durch plastische Verformung wie beispielsweise Pressformen eines Metallblechs, etwa eines Stahlblechs oder dergleichen, hergestellt, und weist einen ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitt 9 und einen ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitt 10 auf, die konzentrisch zueinander auf dem inneren bzw. äußeren Umfang eines ersten Ringabschnitts 8 vorgesehen sind. Weiterhin sind erste Durchgangslöcher 11 mit Rechteckform, die jeweils in Radialrichtung lang ausgebildet sind, an mehreren Orten um die Umfangsrichtung des ersten Ringabschnitts 8 herum vorgesehen, um die Taschen 7 auszubilden. Weiterhin wird auch das zweite Käfigelement 6 durch einen plastischen Verformungsvorgang, wie beispielsweise Pressformen, eines Metallblechs hergestellt, beispielsweise eines Stahlblechs, und weist einen zweiten innenseitigen, zylindrischen Abschnitt 13 und einen zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitt 14 auf, die konzentrisch zueinander auf dem inneren bzw. äußeren Umfang eines zweiten Ringabschnitts 12 vorgesehen sind. Weiterhin sind mehrere Durchgangslöcher 15 mit Rechteckform, die jeweils in Radialrichtung lang ausgebildet sind, an mehreren Orten um die Umfangsrichtung des zweiten Ringabschnitts 12 herum vorgesehen, um die Taschen 7 auszubilden. Das erste Käfigelement 5 und das zweite Käfigelement 6 mit einer derartigen Konstruktion werden so vereinigt, dass der zweite außenseitige, zylindrische Abschnitt 14 radial innerhalb des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 10 eingepasst wird, und der zweite innenseitige, zylindrische Abschnitt 13 radial außerhalb des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 9 eingepasst wird, in einem Zustand, in welchem die ersten Durchgangslöcher 11 und die zweiten Durchgangslöcher 15 aneinander in Bezug auf die Axialrichtung angepasst sind. Weiterhin wird durch Umbiegen des Randes an der Spitze des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 9 radial nach außen verhindert, dass sich die Teile voneinander trennen.
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Weiterhin sind die Laufringe 4a und 4b jeweils ringförmig aus einer Metallplatte mit ausreichender Härte hergestellt. Kurze, zylinderförmige, nach oben abgekantete Wände 16a und 16b sind jeweils auf dem Innenumfang des Laufrings 4a vorgesehen, der üblicherweise als der innere Laufring (links in 7) bezeichnet wird, bzw. auf dem Außenumfangsrand des anderen Laufrings 4b, der normalerweise als der äußere Laufring (rechts in 7) bezeichnet wird. Weiterhin werden durch Abkanten radial nach außen mehrere Orte auf dem Rand an der Spitze der nach oben abgekanteten Wand 16a, und durch Abkanten radial nach innen mehrere Orte auf dem Rand an der Spitze der nach oben abgekanteten Wand 16b Verriegelungsabschnitte 17a und 17b ausgebildet. Die Verriegelungsabschnitte 17a und 17b sowie der Innenumfangsrand oder der Außenumfangsrand des Käfigs 3 stehen miteinander im Eingriff, so dass die Bestandteile des Axialrollenlagers 1 untrennbar miteinander verbunden sind.
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Wie beispielsweise in 7 gezeigt, wird das Axialrollenlager 1 mit der voranstehend geschilderten Konstruktion auf einem Drehteil angebracht, bei welchem eine Axialbelastung auftritt, in einem Zustand, in welchem die nach oben abgekantete Wand 16b, die auf dem Außenumfang des erwähnten Laufrings 4b vorgesehen ist, der als äußerer Laufring bezeichnet wird, in einen konkaven, zylinderförmigen Halteabschnitt 19 eingepasst wird, der in einem Gehäuse 18 vorgesehen ist. In diesem Zustand gelangt die rechte Oberfläche des Laufrings 4b in Kontakt mit einer rückwärtigen Oberfläche 19a des Halteabschnitts 19, und gelangt die linke Oberfläche des anderen Laufrings 4a in Kontakt mit einer Endoberfläche 20a eines entgegengesetzten Teils 20. Dies führt dazu, dass das Gehäuse 18 drehbar das entgegengesetzte Teil 20 haltert, und so die Axialbelastung abgefangen wird, die zwischen den beiden Teilen 20 und 18 einwirkt. Es ist auch jener Fall möglich, bei welchem die rückwärtige Oberfläche 19a oder die Endoberfläche 20a als eine Laufringoberfläche dient, und einer der Laufringe 4a und 4b, oder aber beide, weggelassen ist bzw. sind.
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Im Gebrauch des voranstehend geschilderten Axialrollenlagers 1 wirkt eine Kraft auf Grundlage der Zentrifugalkraft, die in Richtung radial nach außen des Käfigs 3 gerichtet ist, auf die Rollen 2 ein. Infolge dieser Kraft wird von den zwei Endoberflächen in Axialrichtung der Rollen 2 die außenseitige Endoberfläche 21 radial außerhalb des Käfigs 3 gegen außenseitige Umfangsrandabschnitte 22a und 22b radial außerhalb des Käfigs 3 gedrückt, unter den Umfangsabschnitten der ersten und zweiten Durchgangslöcher 11 und 15, welche die Taschen 7 bilden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die außenseitige Endoberfläche 21 gleichförmig gegen die außenseitigen Umfangsrandabschnitte 22a und 22b gedrückt wird. Tatsächlich wird die außenseitige Endoberfläche 21 gegen einen der außenseitigen Umfangsrandabschnitte 22a oder 22b gedrückt und steht in Gleitkontakt mit diesen, abhängig von einer Herstellungstoleranz oder Verschiebung des Käfigs 3 in Axialrichtung (Richtung nach rechts und links in 7).
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Ein Flächendruck P des Gleitteils wird größer, wenn die Betriebsumdrehungsgeschwindigkeit des Axialrollenlagers 1 höher wird, und die Zentrifugalkraft höher wird. Da sich das Gleitteil an einem Ort befindet, der einen Abstand von der Zentrumsachse der Rollen 2 aufweist, wird darüber hinaus eine Gleitgeschwindigkeit V zwischen dem außenseitigen Umfangsrandabschnitt 22a (oder 22b) und der außenseitigen Endoberfläche 21 in gewissem Ausmaß größer. Daher wird an dem Gleitteil ein Wert PV, der das Produkt des Flächendrucks P und der Gleitgeschwindigkeit V darstellt, und wohlbekannt als ein Parameter ist, der einen Einfluss auf den Verschleiß anzeigt, größer. Daher kann sich eine Austiefung 23 infolge von Verschleiß auf dem außenseitigen Umfangsrandabschnitt 22a (oder 22b) ausbilden, wie in 9 gezeigt ist. Wenn die Austiefung 23 groß wird, können die in den Taschen 7 gehalterten Rollen 2 in die Rückseite des ersten Ringabschnitts 8 (oder des zweiten Ringabschnitts 12) gleiten, wo die Austiefung 23 vorhanden ist, und kann keine glatte Umdrehung der Rollen 2 erfolgen. Gleichzeitig wird eine Seitenoberfläche des Käfigs 3 (die rechte Oberfläche des ersten Käfigelements 5, oder die linke Oberfläche des zweiten Käfigelements 6, gezeigt in 7) gegen die Seitenoberfläche des Laufrings 4a oder des Laufrings 4b gedrückt, welche die entgegengesetzte Oberfläche darstellt, so dass der Widerstand in Bezug auf die Relativdrehung des Käfigs 3 in Bezug auf den Laufring 4a oder den Laufring 4b größer wird. Dies führt dazu, dass nicht nur der Wirkungsgrad einer Maschineneinrichtung, beispielsweise eines Getriebes, in welchem das Axialrollenlager 1 vorgesehen ist, verringert wird, sondern in extremen Fällen die Maschineneinrichtung auch nicht mehr normal arbeiten kann, infolge einer Beschädigung wie beispielsweise Fressen.
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Das Auftreten von Verschleiß, welcher derartige Nachteile hervorruft, ist inzwischen immer wahrscheinlicher als früher, infolge der Erhöhung der Drehzahl der Drehteile eines Getriebes, infolge von Leistungserhöhungen von Fahrzeugen. Weiterhin hat sich bei einer vom vorliegenden Erfinder durchgeführten Untersuchung herausgestellt, dass das Auftreten von Verschleiß wahrscheinlicher ist, wenn das Ausmaß der Bewegung der Rollen 2 innerhalb der Taschen 7 größer wird. Dieser Gesichtspunkt wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Wie in 10 gezeigt, wird die Rolle 2, die im Innern der Tasche 7 des Käfigs 3 gehaltert wird, der als Kombination aus dem ersten Käfigelement 5 und dem zweiten Käfigelement 6 ausgebildet ist, in Axialrichtung des Käfigs 3 (Richtung nach links und rechts in den 10 und 11) im Innern der Tasche 7 um ein Ausmaß L verschoben, wie in 11 gezeigt ist. Weiterhin wird dieses Ausmaß L der Verschiebung größer, wenn die Entfernung zwischen der Drehkontaktoberfläche der Rolle 2 und dem Innenumfangsrand 7 der Tasche 7 größer wird. Das Ausmaß L der Verschiebung wird dadurch gemessen, dass der Käfig 3 um 180° in dem Zustand gedreht wird, in welchem die Zentrumsachse des Käfigs 3 in Vertikalrichtung verläuft. Nimmt man beispielsweise die rechte Oberfläche in 11 als Bezugsoberfläche, so steht die Rolle 2 gegenüber der Bezugsoberfläche um ein Ausmaß ΔL1 (Vorsprungsausmaß = ΔL1) vor, wenn sich diese Bezugsoberfläche unten befindet, und zieht sich die Rolle 2 von der Bezugsoberfläche um ein Ausmaß ΔL2 (Rückzugsausmaß = ΔL2) zurück, wenn die Bezugsoberfläche oben liegt. Das Verschiebungsausmaß L ist gleich der Summe des Vorsprungsausmaßes ΔL1 und des Rückzugsausmaßes ΔL2 (L = ΔL1 + ΔL2).
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Weiterhin hat sich als Ergebnis der vom vorliegenden Erfinder durchgeführten Versuche herausgestellt, dass das Verschiebungsausmaß L wesentlich das Auftreten von Verschleiß beeinflusst. Bei dem Axialrollenlager, das bei diesem Versuch eingesetzt wurde, betrug der Durchmesser jeder Rolle 2 2 mm, die Axiallänge 4,2 mm, und der Wälzkreisdurchmesser 59,465 mm. Ein derartiges Axialrollenlager wurde 6 Stunden lang mit 10200 min–1 mit einer einwirkenden Axialbelastung von 1455 N gedreht, bei einer Schmieröltemperatur von 125°C. Die Ergebnisse der unter diesen Bedingungen durchgeführten Versuche sind in 12 dargestellt. In 12 bezeichnet die obere Linie mit dem Bezugszeichen ”♦” das Vorsprungsausmaß ΔL1 und bezeichnet die untere Linie mit dem Bezugszeichen ”∎” das Rückzugsausmaß ΔL2. Bei 21 Taschen, die von 1 bis 21 durchnummeriert waren, um deren Positionen anzugeben, trat ein solches Ausmaß an Verschleiß, dass die Rolle 2 zum Gleiten veranlasst wurde, in der Tasche an der Position 4 und der Tasche an der Position 20 auf, während ein derartiges Ausmaß des Verschleißes nicht bei den anderen Taschen auftrat. Ähnliche Versuchsergebnisse wurden auch bei einem Axialrollenlager erzielt, bei welchem der Durchmesser jeder Rolle 2 gleich 3 mm war, die Länge 5,8 mm, und der Wälzkreisdurchmesser 49,87 mm.
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Das Verschiebungsausmaß L der Rolle 2 (= ΔL1 + ΔL2) war größer in den Taschen an den Positionen 4 und 20 als in den anderen Taschen, und es wird angenommen, dass dies den Verschleiß hervorgerufen hat. Ein größeres Verschiebungsausmaß L führt daher zu einer größeren Wahrscheinlichkeit einer Verschiebung der Rolle 2 in der Tasche 7, und zu einer größeren Wahrscheinlichkeit für so genannten Schräglauf, bei welchem das Drehzentrum der Rolle 2 und die Radialrichtung des Käfigs 3 nicht mehr zueinander ausgerichtet sind. Falls kein derartiger Schräglauf auftritt, und das Drehzentrum der Rolle 2 der Radialrichtung des Käfigs 3 entspricht, passt die Richtung der Bewegung der Rolle 2 bei deren Drehung zur Drehrichtung des Käfigs 3, und ist keine Komponente in Radialrichtung des Käfigs 3 vorhanden. Andererseits tritt, falls Schräglauf erfolgt, eine Komponente in Radialrichtung des Käfigs 3 auf, entsprechend der Richtung der Bewegung der Rolle 2 bei deren Drehung. Falls diese Radialrichtungskomponente in Richtung radial nach außen des Käfigs 3 gerichtet ist, wirkt sich dieses als zusätzliche Kraft zu der Kraft auf Grundlage der Zentrifugalkraft aus, so dass der Flächendruck auf das Gleitteil zwischen der außenseitigen Endoberfläche 21 und den außenseitigen Umfangsrandabschnitten 22a (oder 22b) höher wird, und führt dies zu dem voranstehend erwähnten Verschleiß.
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Eine Konstruktion wird in dem Patentdokument 2 (
japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2003-172346 ) beschrieben, bei welcher an einem außenseitigen Endabschnitt des Käfigs Metallplatten, die ein Paar von Käfigelementen bilden, im Zentrumsabschnitt in Axialrichtung des Käfigs überlappt vorgesehen sind. Bei einer derartigen, im Patentdokument
2 geschilderten Konstruktion wird angenommen, dass das Gleiten einer Rolle infolge des voranstehend erwähnten Verschleißes verhindert wird. Allerdings ist im Falle der im Patentdokument 2 geschilderten Konstruktion infolge der Tatsache, dass die Oberfläche der Außenumfangsoberfläche des Käfigs schmal ist, die Möglichkeit vorhanden, dass die entgegengesetzten Oberflächen, welche dieser Außenumfangsoberfläche zugewandt sind, infolge von Reibung mit der Außenumfangsoberfläche verschleißen, wodurch die Orte begrenzt werden, an welchen eine derartige Konstruktion eingesetzt werden kann. Da der Abschnitt, an welchem sich die Metallplatten überlappen, punktgeschweißt werden muss, lässt sich darüber hinaus eine Erhöhung der Herstellungskosten erwarten.
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Weiterhin wird ein Axialrollenlager, das einen Käfig aufweist, der aus einer einzelnen Metallplatte besteht, die eine wellenförmige Querschnittsform aufweist, im Patentdokument 3 beschrieben (
japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-206525 ). Bei einer derartigen, im Patentdokument 3 beschriebenen Konstruktion wird ebenfalls angenommen, dass das voranstehend erwähnte Gleiten der Rollen infolge von Verschleiß verhindert wird, durch geeignete Konstruktion der Positionen zur Ausbildung der Taschen. Allerdings unterscheidet sich die im Patentdokument 3 geschilderte Konstruktion wesentlich von der angestrebten Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung. Daher kann eine Konstruktion, welche den Verschleiß verhindert, nicht unter Einsatz von Einrichtungen erhalten werden, die herkömmlich zur Herstellung des Käfigs
3 vorgesehen sind, der die in den
7 und
10 gezeigten Konstruktionen aufweist. Das gleiche gilt für die im Patentdokument 2 geschilderte Konstruktion.
[Patentdokument 1]
Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. H08-109925 [Patentdokument 2]
Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung 2003-172346 [Patentdokument 3]
Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung 2002-206525 -
Beschreibung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Unter Berücksichtigung der voranstehend geschilderten Umstände besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Konstruktion, welche Verschleiß auf einem Innenumfangsrand von Taschen verhindern kann, die in einem Käfig vorgesehen sind, der eine derartige Konstruktion aufweist, wie sie in den 7 und 10 gezeigt ist, unter Verwendung von Einrichtungen, die herkömmlich zur Herstellung eines derartigen Käfigs vorgesehen sind.
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Maßnahmen zur Lösung des Problems
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Die Axialrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 2 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere besitzt bei einem Axialrollenlager gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung der zweite außenseitige, zylindrische Abschnitt eine gekerbte, zylinderförmige Form, bei welcher ein Wandteil und ein Teil, an dem die Wand entfernt ist, abwechselnd aufeinanderfolgend vorgesehen sind, wobei der Teil, an dem die wand entfernt ist, an dem außenseitigen Endabschnitt jeder der Taschen angeordnet ist.
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Weiterhin besitzt bei einem Axialrollenlager gemäß Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung der zweite innenseitige, zylindrische Abschnitt eine gekerbte, zylinderförmige Form, bei welcher ein Wandteil und ein Teil, an dem die Wand entfernt ist, abwechselnd aufeinanderfolgend vorgesehen sind, wobei der Teil, an dem die Wand entfernt ist, an dem innenseitigen Endabschnitt jeder der Taschen angeordnet ist.
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Auswirkungen der Erfindung
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Bei dem Axialrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung mit der voranstehend geschilderten Konstruktion wird Reibung zwischen den außenseitigen Endoberflächen, die sich unter den Endoberflächen der Rollen in Axialrichtung an der radialen Außenseite des Käfigs befinden, und den außenseitigen Umfangsrandabschnitten verhindert, die sich unter den Umfangsrandabschnitten der ersten und zweiten Durchgangslöcher, welche die Tasche bilden, an der radialen Außenseite des Käfigs befinden, oder kann, selbst wenn Reibung auftritt, der PV-Wert der aneinander reibenden Teile (gleitenden Teile) nierig gehalten werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann durch Kontakt des Zentrumsteils der außenseitigen bzw. innenseitigen Endoberfläche der Rollen und der Innen- bzw. Außenumfangsoberfläche des ersten außen- bzw. innenseitigen, zylindrischen Abschnitts Reibung zwischen jenem Teil, das entfernt vom Zentrum der außen- bzw. innenseitigen Endoberfläche der Rollen ist, und den außen- bzw. innenseitigen Umfangsteilen der ersten und zweiten Durchgangslöcher verhindert werden. Da die Gleitgeschwindigkeit am Zentrumsteil niedrig ist, kann der PV-Wert niedrig gehalten werden, und kann der Verschleiß des Kontaktteils zwischen dem Zentrumsteil der außen- bzw. innenseitigen Endoberfläche und der Innen- bzw. Außenumfangsoberfläche des ersten außen- bzw. innenseitigen, zylindrischen Abschnitts klein gehalten werden.
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Weiterhin kann gemäß Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung dadurch, dass das Verschiebungsausmaß der Rollen innerhalb der Taschen niedrig gehalten wird, in Bezug auf die Axialrichtung des Käfigs, ein signifikanter Schräglauf der Rollen verhindert werden. Dies führt dazu, dass eine Erhöhung des Flächendrucks der reibenden Teile zwischen der außenseitigen Endoberfläche der Rollen und den Umfangsrandabschnitten der ersten und zweiten Durchgangslöcher infolge von Schräglauf der Rollen unterdrückt wird. Dies führt. dazu, dass eine Erhöhung des PV-Werts der aneinander reibenden Teile unterdrückt werden kann, und das Auftreten eines solchen Ausmaßes des Verschleißes verhindert werden kann, in den Umfangsrandabschnitten der Durchgangslöcher, welches die Rollen zum Herausgleiten veranlassen würde.
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Da die vorliegende Erfindung bei den voranstehend geschilderten Konstruktionen eingesetzt werden kann, die in den 7 und 10 gezeigt sind, kann darüber hinaus eine Verhinderung des Verschleißes auf den Innenumfangsränder der Taschen des Käfigs erzielt werden, unter Verwendung von Einrichtungen, die herkömmlich zur Herstellung eines Käfigs mit einer derartigen Konstruktion eingesetzt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Teilschnittansicht, die eine nicht zur Erfindung gehörige erste Ausführungsform zeigt.
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2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1.
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3 ist eine Teilschnittansicht, die eine nicht zur Erfindung gehörige zweite Ausführungsform zeigt.
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4 ist eine Teilschnittansicht, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen entfernten Käfig gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine Teilschnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist eine Teilschnittansicht, die ein Beispiel für eine herkömmliche Konstruktion zeigt, die auf einem Drehhalterungsteil zusammengebaut ist.
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8 ist eine Darstellung eines entfernten Käfigs, gesehen seitlich in 7.
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9 ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts B in 8, und zeigt ein Beispiel für den Verschleiß des Käfigs, hervorgerufen durch eine Rolle.
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10 ist eine Teilschnittdarstellung eines Käfigs und einer Rolle, welche ein Axialrollenlager bilden, zur Erläuterung eines Versuchs, der durchgeführt wurde, um die Ursache für Verschleiß des Käfigs zu untersuchen.
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11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 10.
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12 ist ein Diagramm, welches die Versuchsergebnisse zeigt.
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Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
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Bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis sind vorzugsweise, zusätzlich zur Ausbildung der voranstehend geschilderten Erfindung, die in Axialrichtung entgegengesetzten Endoberflächen jeder Rolle Kugelwölbungsoberflächen, deren Krümmungszentren auf den Zentrumsachsen der jeweiligen Rollen liegen. Da sie Kugelwölbungsoberflächen aufweisen, tritt selbst in einem Fall, in Welchem die Rollen einen geringfügigen Schräglauf aufweisen, eine Randbelastung, die zu einer Erhöhung des Flächendrucks führt, nicht an dem Berührungsteil zwischen dem zentralen Abschnitt der außenseitigen Endoberfläche und der Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts auf. Dies führt dazu, dass der PV-Wert stabil wird, und niedrig gehalten wird. Weiterhin wird es durch Ausbildung von Kugelwölbungsoberflächen auf beiden axialen Endoberflächen der jeweiligen Rollen unnötig, die Zusammenbaurichtung der Rollen einzustellen, und kann eine Kosteneinsparung auf Grundlage eines vereinfachten Zusammenbauvorgangs erzielt werden.
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Weiterhin sind durch Entfernen eines Teils, welches ein Teil des zweiten außenseitigen, zylindrischen Anschnitts ist, um die Umfangsrichtung herum, angeordnet am außenseitigen Endteil jeder Tasche, die außenseitigen Endoberflächen der in den Taschen gehalterten Rollen der Innenumfangsoberfläche des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts zugewandt.
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Alternativ sind durch Entfernen eines Teils, das ein Teil des zweiten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts ist, um die Umfangsrichtung herum, angeordnet am innenseitigen Endteil jeder Tasche, die innenseitigen Endoberflächen der in den Taschen gehalterten Relief der Außenumfangsoberfläche des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts zugewandt.
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Bei einer derartigen Konstruktion können die Abmessungen in Längsrichtung der Taschen in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs, und daher die Abmessungen in Axialrichtung der Relief, die in den Taschen gehaltert sind, verlängert wer den, und kann eine Erhöhung der Lastkapazität des Axialrollenlagers erzielt werden.
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[Nicht zur Erfindung gehörende erste Ausführungsform]
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1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform, die nicht zur Erfindung gehört, diese aber veranschaulicht. Ein Käfig 3, der ein Axialrollenlager 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet, weist ein erstes Käfigelement 5 und ein zweites Käfigelement 6 auf, die jeweils insgesamt ringförmig mit einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet sind, miteinander mit einem Zwischenraum dazwischen zusammengebaut sind, mit einer gleichen Anzahl an Taschen 7 wie der Anzahl an Rollen 2, die in einem Muster in Radialrichtung relativ zum Zentrum des Käfigs 3 angeordnet sind, wie dies bereits in 8 gezeigt wurde. Weiterhin weisen sowohl die außenseitigen Endoberflächen 21 als auch die innenseitigen Endoberflächen 24 der Rollen 2 relativ zur Radialrichtung des Käfigs 3 jeweils Kugelwölbungsoberflächen auf, deren Krümmungen als Zentrum eine Zentrumsachse α jeder der Rollen 2 aufweisen. Daher stehen die Zentrumsteile sowohl der außenseitigen Endoberflächen 21 als auch der innenseitigen Endoberflächen 24 am stärksten in Axialrichtung vor.
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Das voranstehend geschilderte erste Käfigelement 5 wird durch Einsatz einer plastischen Verformung, wie beispielsweise mittels Pressformen, bei einem Metallblech, wie beispielsweise einem Stahlblech oder einem Edelstahlblech, hergestellt, und weist einen ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitt 9 und einen ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitt 10 auf, die konzentrisch zueinander auf dem inneren bzw. äußeren Umfang eines ersten Ringabschnitts 8 vorgesehen sind. Weiterhin werden erste Durchgangslöcher 11 mit Rechteckform, die jeweils in Radialrichtung lang ausgebildet sind, an mehreren Orten um die Umfangsrichtung des ersten Ringteils 8 vorgesehen, zur Ausbildung der voranstehend erwähnten Taschen 7. Weiterhin wird auch das zweite Käfigelement 6 durch plastische Verformung beispielsweise mittels Pressformen eines Metallblechs, wie eines Stahlblechs oder eines Edelstahlblechs, hergestellt, und weist einen zweiten innenseitigen, zylindrischen Abschnitt 13 und einen zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitt 14 auf, die konzentrisch zueinander auf dem inneren bzw. äußeren Umfang eines zweiten Ringteils 12 vorgesehen sind. Weiterhin werden zweite Durchgangslöcher 15 mit Rechteckform, die jeweils in Radialrichtung lang ausgebildet sind, an mehreren Orten um die Umfangsrichtung des zweiten Ringteils 12 vorgesehen, um die Taschen 7 auszubilden. Das erste Käfigelement 5 und das zweite Käfigelement 6 mit einer derartigen Konstruktion werden so vereinigt, dass der zweite außenseitige, zylindrische Abschnitt 14 radial ins Innere des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 10 eingepasst wird, und der zweite innenseitige, zylindrische Abschnitt 13 auf die radiale Außenseite des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 9 aufgepasst wird, in einem Zustand, in welchem die jeweiligen ersten Durchgangslöcher 11 und die jeweiligen zweiten Durchgangslöcher 15 in Axialrichtung aneinander angepasst sind. Wenn der Eingriffszustand der zylindrischen Abschnitte 13, 14, 9 und 10 als Presspassung ausgebildet ist, oder alternativ der Rand an der Spitze des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 10 radial nach innen abgekantet wird, werden diese Teile an einer Trennung voneinander gehindert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Durchgangslöcher 11 und die zweiten Durchgangslöcher 15 jeweils in Abschnitten des ersten Ringteils 8 bzw. des zweiten Ringteils 12 vorgesehen, die in Radialrichtung weiter außen liegen, im Vergleich zur herkömmlichen Konstruktion, die in den 7, 8 und 10 gezeigt ist. Dies führt dazu, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die zweiten Durchgangslöcher 15 zum Außenumfangsrand des zweiten Ringteils 12 hin offen sind. Auch in einem Zustand, bei welchem die in den Taschen 7 gehalterten Rollen 2 zur Seite am weitesten nach außen in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3 verschoben sind, stehen das Zentrumsteil der außenseitigen Endoberfläche 21 und die Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 in Kontakt miteinander. Durch geeignete Einstellung eines Zwischenraums D zwischen dem ersten Ringteil 8 und dem zweiten Ringteil 12, einer Breite W11 jedes der ersten Durchgangslöcher 11 in Bezug auf die Umfangsrichtung des Käfigs 3, und entsprechend einer Breite W15 jedes der zweiten Durchgangslöcher 15, wird eine freie Abwälzbewegung (Drehung) der Rollen 2a in den Taschen 7 ermöglicht, und wird ein Verschiebungsausmaß L (= ΔL1 + ΔL2, vergleiche 11 wie voranstehend geschildert) der Rollen 2a in den Taschen 7 in Bezug auf die Axialrichtung des Käfigs 3 auf 0,7 mm oder weniger für alle Rollen 2 in sämtlichen Taschen 7 begrenzt.
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Bei dem Axialrollenlager 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der voranstehend geschilderten Konstruktion wird eine Reibung zwischen den außenseitigen Endoberflächen 21 der Rollen 2 und den außenseitigen Umfangsrandabschnitten 22a und 22b verhindert, die sich in Bezug auf die Umfangsrandabschnitte der ersten und zweiten Durchgangslöcher 11 bzw. 15, welche die Taschen 7 bilden, an der radialen Außenseite des Käfigs 3 befinden, oder kann, selbst wenn Reibung auftritt, der PV-Wert der aneinander reibenden Teile (Gleitteile) niedrig gehalten werden. Durch Kontakt des Zentrumsteils der außenseitigen Endoberfläche 21 der Rollen 2 und der Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 an einem Kontaktteil 25, das in 2 durch den kleinen gestrichelten Kreis dargestellt ist, wird Reibung zwischen jenem Teil der Rollen 2, das entfernt vom Zentrum der außenseitigen Endoberfläche 21 ist, und den Umfangsrandabschnitten der ersten Durchgangslöcher 11 und der zweiten Durchgangslöcher 15 verhindert. Da die Gleitgeschwindigkeit V am Zentrumsteil entsprechend dem Kontaktteil 25 niedrig ist, kann der PV-Wert niedrig gehalten werden, und kann Verschleiß des Kontaktteils zwischen dem Zentrumsteil der außenseitigen Endoberfläche 21 und der Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 gering gehalten werden.
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Weiterhin wird bei der vorliegenden Ausführungsform infolge der Tatsache, dass das voranstehend geschilderte Verschiebungsausmaß L auf 0,7 mm oder darunter gehalten wird, die Verschiebung der Rollen 2 in den Taschen 7 unterdrückt. Darüber hinaus kann ein signifikanter Schräglauf der Rollen 2 verhindert werden. Dies führt dazu, dass selbst dann, wenn die außenseitigen Endoberflächen 21 und die außenseitigen Umfangsrandabschnitte 22a und 22b in enge Nähe zueinander Gelangen, und die außenseitigen Endoberflächen 21 der Rollen 2 und die außenseitigen Umfangsrandabschnitte 22a und 22b sich aneinander reiben, wegen des Schräglaufs der Rollen 2, in Bezug auf den Flächendruck dieser aneinander reibenden Teile verhindert werden kann, dass er groß wird. Daher kann eine Erhöhung des PV-Werts der aneinander reibenden Teile unterdrückt werden, und kann das Auftreten eines solchen Verschleißausmaßes in den Umfangsrandabschnitten der Durchgangslöcher 11 und 15 verhindert werden, das dazu führt, dass die Rollen 2 gleiten. In diesem Fall ist es vorzuziehen, die Konstruktion eines so genannten Rollenhalters einzusetzen, bei welchem die Position in Axialrichtung des Käfigs 3 an dem Endteil der Taschen 7 und an der Abwälzoberfläche der Rollen 2 eingeschränkt wird. Durch Einsatz der Rollenhalterkonstruktion kann ein Schräglauf der Rollen 2 wirksam verhindert werden. Weiterhin steht in jenem Fall, in welchem die Rollenhalterkonstruktion eingesetzt wird, ein Teil der Rolle 2 ständig gegenüber beiden Endoberflächen in Axialrichtung des Käfigs 3 vor. Daher wird ΔL2 in dem numerischen Ausdruck, der das Verschiebungsausmaß L repräsentiert, ein negativer Wert (ΔL2 in 11 ist auf derselben Seite der Bezugsoberfläche vorhanden wie ΔL1).
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Weiterhin kann im Falle der vorliegenden Ausführungsform eine Einrichtung eingesetzt werden, die herkömmlich zur Herstellung eines Käfigs mit einer Konstruktion eingesetzt wird, wie sie etwa in den 7 und 10 gezeigt ist. Durch Einsatz der vorliegenden Ausführungsform kann daher eine Erhöhung der Herstellungskosten verhindert werden.
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Wenn die Konstruktion so vorgenommen wird, dass das Zentrumsteil der außenseitigen Endoberfläche 21 der Rollen 2 und die Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 Kontakt an dem Kontaktteil 25 haben, muss der Verschiebungsausmaß L nicht notwendigerweise auf 0,7 mm oder weniger gehalten werden. Wenn das Verschiebungsausmaß L auf 0,7 mm oder weniger gehalten wird, müssen darüber hinaus des Zentrumsteil der außenseitigen Endoberfläche 21 der Rollen 2 und der Innenumfangsoberfläche des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 nicht notwendigerweise an dem Kontaktteil 25 in Kontakt gelangen.
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[Nicht zur Erfindung gehörende zweite Ausführungsform]
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform, die nicht zur Erfindung gehört, diese aber veranschaulicht.
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Im Falle dieser Ausführungsform ist zu dem Zweck, das erste Käfigelement 5 und das zweite Käfigelement 5, welche den Käfig 3 bilden, so zu verbinden, dass sie untrennbar sind, der Rand an der Spitze des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 9 radial nach außen abgebogen. Die Konstruktion und die Betriebsweise der anderen Teile sind ebenso wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform.
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[Erste Ausführungsform der Erfindung]
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4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Falle dieser Ausführungsform sind Teile, die an den außenseitigen Endabschnitten der Taschen 7 an Teilen um die Umfangsrichtung herum liegen, des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14, der auf dem außenseitigen Umfangsrandabschnitt des zweiten Käfigelements 6 vorgesehen ist, entfernt. Daher weist der zweite außenseitige, zylindrische Abschnitt 14 eine gekerbte, zylinderförmige Form auf, bei weicher ein Wandteil und ein Teil, an dem die Wand entfernt ist, wiederholt aufeinander folgend vorgesehen sind. Hierbei ist das Teil, an dem die Wand entfernt ist, an dem außenseitigen Endabschnitt jeder der Taschen 7 angeordnet.
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Bei einer derartigen Konstruktion sind die Endoberflächen in Axialrichtung (außenseitiger Endabschnitt in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3) der in den Taschen 7 gehalterten Rollen 2 der Innenumfangsoberfläche des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 10 zugewandt. Wenn die Rollen 2 zum außenseitigen Endabschnitt in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3 verschoben werden, innerhalb der Taschen 7, gelangen die Endoberflächen der Rollen 2 in Kontakt mit der Innenumfangsoberfläche des ersten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 10.
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Im Falle der vorliegenden Ausführungsform kann durch Einsah einer Konstruktion, wie sie voranstehend geschildert wurde, die Längenabmessung der Taschen 7 in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3, und daher die Abmessung in Axialrichtung der Rollen 2, die innerhalb der Taschen 7 gehaltert werden, vergrößert werden (um das Ausmaß ΔL, die Differenz zwischen der doppelt gestrichelten Linie α und der durchgezogenen Linie β in 4, welche der Plattendicke des zweiten außenseitigen, zylindrischen Abschnitts 14 entspricht), und kann eine Erhöhung der Lasttragkapazität des Axialrollenlagers erzielt werden. Um eine gegenseitige Störung mit den Rollen 2 zu verhindern, werden darüber hinaus geeignete Verbesserungen, beispielsweise das Entfernen von Teilen, bei der Form des ersten Käfigelements 5 vorgenommen. Im Übrigen sind die Konstruktion und der Betriebsablauf der anderen Teile ebenso wie bei der voranstehend geschilderten nicht zur Erfindung gehörenden ersten Ausführungsform.
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[Erste Ausführungsform der Erfindung]
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6 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind Teile entfernt, die an den innenseitigen Endabschnitten der Tasche 7 an den Teilen um die Umfangsrichtung hin angeordnet sind, des zweiten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 13, der auf dem innenseitigen Umfangsrandabschnitt des zweiten Käfigelements 6 vorgesehen ist. Daher ist der zweite innenseitige, zylindrische Abschnitt 13 in Form eines gekerbten Zylinders ausgebildet, bei welchem ein Wandteil und ein Teil, an dem die Wand entfernt ist, abwechselnd wiederholt vorgesehen sind. Hierbei ist das Teil, an dem die Wand entfernt ist, an dem innenseitigen Endabschnitt jeder der Taschen 7 vorgesehen.
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Bei einer derartigen Konstruktion sind die Endoberflächen in Axialrichtung (innenseitiger Endabschnitt in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3) der in den Taschen 7 gehalterten Rollen 2 der Außenumfangsoberfläche des ersten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 9 zugeordnet. Wenn die Rollen 2 zum innenseitigen Endabschnitt in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3 verschoben werden, innerhalb der Taschen 7, gelangen die Endoberflächen der Rollen 2 in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des ersten innenseitigen, zylindrischen Ab Schnitts 9.
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Im Falle der vorliegenden Ausführungsform kann durch Einsatz einer Konstruktion, wie voranstehend geschildert, die Längenabmessung der Taschen 7 in Bezug auf die Radialrichtung des Käfigs 3, und daher die Abmessung in Axialrichtung der in den jeweiligen Taschen 7 gehalterten Rollen 2 verlängert werden (um das Ausmaß ΔL', die Differenz zwischen der doppelt gestrichelten Linie α' und der durchgezogenen Linie β' in 6, welche der Plattendicke des zweiten innenseitigen, zylindrischen Abschnitts 13 entspricht), und kann eine Erhöhung der Lasttragkapazität des Axialrollenlagers erzielt werden. Um eine gegenseitige Störung mit den Rollen 2 zu verhindern, werden darüber hinaus geeignete Verbesserungen, beispielsweise das Entfernen von Teilen, bei der Form des ersten Käfigelements 5 durchgeführt. Im Übrigen sind die Konstruktion und der Betriebsablauf der anderen Teile ebenso wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Las Axialrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein Drehhalterungsteil eines Fahrzeuggetriebes beschränkt, und kann beispielsweise bei verschiedenen Arten von Drehhalterungsteilen eingesetzt werden, die eine Axialbelastung abfangen, und sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, beispielsweise bei einem Drehhalterungsteil eines Kompressors für eine Fahrzeug-Klimaanlage.
