DE112012000514B4

DE112012000514B4 - Verfahren zur Bestimmung von Spezifikationen eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE112012000514B4
Application number: DE112012000514.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Sugita
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: DE112012000514T5; WO2012099120A1; US20130071056A1; CN102713321A; US8651746B2; JP5750901B2; JP2012149702A; CN102713321B

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung von Spezifikationen eines Wälzlagers (1), umfassend: einen Außenring (2); einen Innenring (3); eine Vielzahl von Wälzkörpern (4), die zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (3) angeordnet sind; und einen Käfig (10) mit Außenring-Führung, der eine Vielzahl von Fächern (11) aufweist, um die Vielzahl von Wälzkörpern (4) in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung zu halten,wobeisich in Axialrichtung erstreckende Nuten (13) auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs (10) ausgebildet sind;wobei das Verfahren die folgende Bestimmung aufweist:in einem Fall, dass die Verschiebung der Mittenposition (O') des Käfigs xo ist, der Außendurchmesser des Käfigs Doc ist, der Führungsdurchmesser des Außenrings (2) Dog ist, die Umfangsbreite der Nut h ist, der Führungs-Abstand zwischen dem Außenring (2) und dem Käfig (10) ΔLo ist und der Abstand zwischen dem Fach (11) und dem Wälzkörper (4) ΔP ist, die folgenden mathematischen Ausdrücke:[Mathematischer Ausdruck 1][Mathematischer Ausdruck 2]erfüllt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Spezifikationen eines Wälzlagers. Das Wälzlager ist mit einem Käfig mit Außenring-Führung oder mit Innenring-Führung ausgestattet.
Stand der Technik
Wenn ein Wälzlager, das einen Käfig mit Außenring-Führung enthält, sich dreht, dreht sich in einem Fall, dass der Käfig bezüglich dessen Außenring nicht gekippt ist, das Lager während die äußere Umfangsfläche des Käfigs in Linienkontakt zur inneren Umfangs-Führungsfläche des Außenrings steht. Wenn ein Wälzlager, das den Käfig mit Außenring-Führung enthält, sich dreht, dreht sich in einem Fall, dass der Käfig bezüglich dessen Außenring gekippt ist, das Lager während die äußere Umfangsfläche des Käfigs in Punktkontakt zur inneren Umfangs-Führungsfläche des Außenrings steht. Bei dieser Art von Käfig mit Außenring-Führung sind in manchen Fällen konkave Abschnitte (Nuten), die sich auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs in Axialrichtung erstrecken, ausgebildet, um die Öl-Abfluss-Eigenschaften zu verbessern und die Einlauf-Eigenschaften für die Fettschmierung zu verbessern (siehe zum Beispiel Patentschrift 1).
Hinweis auf den Stand der Technik
Patent-Verweis
Patentschrift 1: JP-A-2002-349580
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die JP 2003-184 888 A offenbart ein Wälzlager mit einem Käfig. Ein ähnliches Wälzlager ist auch in der JP 2001 - 248 655 A , JP 2006 - 329 233 A , US 2006 / 0193 545 A1 beschrieben. Ein Käfig für ein Wälzlager ist zudem in der US 4 192 560 A beschrieben. In einem Fall, dass Nuten auf der äußeren Umfangsfläche eines Käfigs mit Außenring-Führung ausgebildet sind, ist die Mittenposition des Käfigs verschoben, abhängig davon, welcher Teil der äußeren Umfangsfläche des Käfigs Kontakt zur Führungsfläche des Außenrings hat. In einem Fall, dass die Umfangsbreite der Nut groß ist, ist die Mittenposition des Käfigs erheblich verschoben, so dass das Verhalten des Käfigs instabil wird und die Gefahr besteht, dass der Käfig außergewöhnlich vibrieren kann. Wenn das Verhalten des Käfigs instabil wird treten zwischen einem Fach zum Halten eines Wälzkörpers und dem Wälzkörper unregelmäßige Beeinflussungen auf, und es besteht die Gefahr, dass Käfiggeräusche erzeugt werden. Patentschrift 1 beschreibt nichts über die Verschiebung der Mittenposition des Käfigs und das Verhalten des Käfigs abhängig von der Umfangsbreite der Nut.
Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager zu schaffen, das in der Lage ist, das Auftreten unnormaler Schwingungen im Käfig und Käfiggeräusche zu unterdrücken, indem die Umfangsbreite von Nuten festgelegt wird, die auf der Führungsfläche eines Käfigs mit Außenring-Führung oder eines Käfigs mit Innenring-Führung ausgebildet sind.
Mittel zum Lösen des Problems
Das zuvor beschriebene Problem wird mit einem Verfahren zur Bestimmung von Spezifikation eines Wälzlagers gemäß Anspruch 1 bzw. gemäß Anspruch 2 gelöst.
Vorteil der Erfindung
Mit dem Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verschiebung des Käfigs in Radialrichtung begrenzt, wodurch das Verhalten des Käfigs stabilisiert sein kann. Ferner wird ein Abstand zwischen dem Fach des Käfigs und dem Wälzkörper sicher erhalten, wodurch die Erzeugung von Käfiggeräuschen verhindert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Schnittdarstellung, die ein Schrägkugellager mit einem Käfig mit Außenring-Führung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die den in 1 gezeigten Käfig darstellt, und 2(b) ist eine teilweise Vorderansicht davon;
3 ist eine schematische Ansicht, welche die Positionsbeziehung zwischen dem Käfig mit Außenring-Führung und dem Außenring zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verschiebungs-Zustands des Käfigs mit Außenring-Führung zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Verschiebungs-Zustands des Käfigs mit Außenring-Führung zeigt;
6 ist eine Schnittdarstellung, die ein Schrägkugellager mit einem Käfig mit Innenring-Führung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine schematische Ansicht, welche die Positionsbeziehung zwischen dem Käfig mit Innenring-Führung und dem Innenring zeigt;
8 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verschiebungs-Zustands des Käfigs mit Innenring-Führung zeigt;
9 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des Verschiebungs-Zustands des Käfigs mit Innenring-Führung zeigt;
10 ist ein Graph, der die Größe der Verschiebung des Käfigs in Abhängigkeit von der Umfangsbreite einer Nut in Beispiel 1 zeigt;
11 ist eine Ansicht, die eine Messvorrichtung zur Verwendung in Beispiel 2 zeigt; und
12 ist ein Graph, der die Schwingungskomponenten fc der Käfige in Beispiel 2 zeigt.

Ausführungsweisen der Erfindung
Ausführungsformen von Wälzlagern werden nachstehend auf Grundlage der Zeichnung ausführlich beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Zuerst wird ein Wälzlager gemäß einer ersten Ausführungsform unter Verwendung der 1 bis 5 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist ein Schrägkugellager 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit einem Außenring 2 ausgestattet, der eine Außenring-Laufbahnfläche 2a auf seiner inneren Umfangsfläche aufweist; mit einem Innenring 3, der eine Innenring-Laufbahnfläche 3a auf seiner äußeren Umfangsfläche aufweist; mit einer Vielzahl von Kugeln 4, die zwischen der Außenring-Laufbahnfläche 2a des Außenrings 2 und der Innenring-Laufbahnfläche 3a des Innenrings angeordnet sind; und mit einem Käfig 10 zum Halten der Vielzahl der Kugeln 4 in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung.
Wie in 2 gezeigt, weist der Käfig 10 eine Vielzahl von Fächern 11 auf, die in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Der Käfig 10 ist vom Typ mit Außenring-Führung, bei dem ein Ringabschnitt 12, das heißt einer von einem Paar von Ringabschnitten 12, die an beiden Seiten in Axialrichtung angeordnet sind, durch die innere Umfangsfläche 2b auf der anderen Seite der Senkbohrung der Außenring-Laufbahnfläche 2a des Außenrings 2 geführt wird. Außerdem sind auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs 10 eine Vielzahl von Nuten 13, die sich in Axialrichtung erstrecken, an Positionen ausgebildet, die den Fächern 11 in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung entsprechen. Dank dieser Nuten 13 können die Eigenschaften des Ablaufens von Fett oder Schmieröl verbessert werden, und es ist möglich, Probleme zu lösen, wie ein verlängerter Einlauf-Zeitraum, Festfressen durch selbsterregte Schwingungen des Käfigs und ein abnormer Temperaturanstieg des Lagers während der Drehung und eine Instabilität der Temperatur.
Wie in 3 gezeigt, ist zum Zeitpunkt, wenn sich das Schrägkugellager 1 nicht dreht, ein Abstand ΔLo/2 zwischen der äußeren Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10 und der inneren Umfangsfläche 2b des Außenrings 2 vorhanden, und die Mitte 0' des Käfigs 10 stimmt mit der Mitte O des Außenrings 2 überein. Den Führungs-Abstand ΔLo zwischen dem Außenring 2 und dem Käfig 10 erhält man durch (Führungsdurchmesser des Außenrings 2 (Durchmesser der inneren Umfangsfläche 2b) Dog) - (Außendurchmesser Doc des Käfigs).
Wenn sich das Schrägkugellager 1 dreht, steht in einem Fall, dass der Käfig 10 bezüglich des Außenrings 2 nicht gekippt ist, die äußere Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10 in Linienkontakt zur inneren Umfangsfläche 2b des Außenrings 2, wodurch der Käfig 10 durch den Außenring 2 geführt wird. Außerdem steht in einem Fall, dass der Käfig 10 bezüglich des Außenrings 2 gekippt ist, die äußere Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10 in Punktkontakt zur inneren Umfangsfläche 2b des Außenrings 2, wodurch der Käfig 10 durch den Außenring 2 geführt wird. In einem Fall, dass der Käfig 10 an dem Teil geführt wird (Mittelpunkt der beiden Nuten 13 und 13), der am weitesten entfernt von den Nuten 13 auf der äußeren Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10 liegt, hat die Mitte 0' des Käfigs 10 den Abstand ΔLo von der Mitte O des Außenrings 2 (siehe 4).
Andererseits liegt in einem Fall, dass der Käfig 10 an den beiden Teilen nahe an der Nuten 13 auf den äußeren Umfangsflächen der Ringabschnitte 12 des Käfigs 10 geführt wird (siehe 5), der Käfig am nächsten zum Außenring 2. Somit ist die Mitte 0' des Käfigs 10 weiter verschoben, und die Verschiebung der Mitte 0' des Käfigs 10 von der Mitte O des Außenrings 2 wird ΔLo + xo.
Wenn das Schrägkugellager 1 von dem in 4 gezeigten Zustand in den in 5 gezeigten Zustand gedreht wird, wird die Mitte 0' des Käfigs 10 im Bereich von xo verschoben, wie oben beschrieben. Die Verschiebung xo der Mitte 0' des Käfigs 10 wird größer mit steigender Umfangsbreite h der Nut 13 und kann durch folgenden Ausdruck (1) dargestellt werden.
[Mathematischer Ausdruck 5] $x_{o} = \frac{1}{2} (D_{o c} - D_{o g} + \sqrt{D_{o g}^{2} - h^{2}} - \sqrt{D_{o c}^{2} - h^{2}})$
Wenn die Verschiebung xo der Mitte 0' des Käfigs 10 größer wird, wird das Verhalten des Käfigs instabil, und es besteht die Gefahr, dass im Käfig 10 unnormale Schwingungen auftreten. Ferner treten, wenn das Verhalten des Käfigs 10 instabil wird, zwischen jedem Fach 11 des Käfigs 10 und einer Kugel 4 unregelmäßige Beeinflussungen auf, und es besteht die Gefahr, dass Käfiggeräusche erzeugt werden. Zum Zweck des Unterdrückens des instabilen Verhaltens des Käfigs 10 wird angenommen, dass die Verschiebung xo der Mitte 0' des Käfigs 10 und der Abstand ΔP zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 die Beziehung des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen. Den Abstand ΔP zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 erhält man als (Axiale Breite D1 des Fachs 11) - (Durchmesser d1 der Kugel 4) (siehe 1).
[Mathematischer Ausdruck 6] $\frac{Δ L_{g} + 2 x_{o}}{Δ P} < 1$
Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführungsform die Umfangsbreite h der Nut 13 so eingestellt, dass die Verschiebung xo der Mitte 0' des Käfigs 10 die oben erwähnten Ausdrücke (1) und (2) erfüllt, wodurch die Verschiebung des Käfigs 10 in Radialrichtung begrenzt ist. Somit kann das Verhalten des Käfigs 10 stabilisiert sein. Außerdem wird der Abstand zwischen dem Fach 11 des Käfigs 10 und der Kugel 4 sicher erhalten, wodurch die Erzeugung von Käfiggeräuschen verhindert werden kann.
Ferner ist es gewünscht, dass die Verschiebung xo der Mittenposition des Käfigs 10 kleiner sein sollte als die Rundung des Außendurchmessers des Käfigs 10, die durch das Radius-Verfahren erhalten wird. Auf diese Weise kann das Verhalten des Käfigs 10 stabilisiert werden, indem die Verschiebung des Käfigs 10 in Radialrichtung begrenzt wird.
Wie oben beschrieben kann in dem Schrägkugellager 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Verhalten des Käfigs 10 stabilisiert sein, indem die Verschiebung des Käfigs 10 in Radialrichtung begrenzt wird. Wenn der Innenring und der Außenring eines Kugellagers sich ohne Kippen drehen, ist der Lastausgleich zwischen jeder Kugel und dem Innen- und Außenring normalerweise gleichmäßig, wodurch die Bahngeschwindigkeiten der jeweiligen Wälzkörper innerhalb des Lagers theoretisch gleich werden. In einem Fall, dass die jeweiligen Kugeln in Umfangsrichtung nicht gleich verteilt sind, zum Beispiel im Anfangsstadium der Drehung, können Beeinflussungen zwischen jeder von einigen Kugeln und dem Fach auftreten. Die Kugel wird jedoch durch den Einlauf-Effekt wegen der Beeinflussung allmählich zur Mitte des Fachs bewegt; als Folge davon werden die Kugeln in einem Zustand stabil, in dem die Kugeln gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind. Auf diese Weise drehen sich die Kugeln normalerweise leichtgängig, ohne in den Fächern behindert zu sein. In einem Fall, dass das Lager sich mit hoher Drehzahl dreht, wird der Käfig durch die Zentrifugalkraft zur Führungsfläche des Außenrings (die innere Umfangsfläche des Außenrings) geschoben; wenn die Verschiebung zwischen der Mitte der Bahn der Kugeln (die Mitte des Lagers) und der Bahnmitte des Käfigs zu diesem Zeitpunkt groß ist, treten jedoch Beeinflussungen zwischen der Kugel und der Fläche des Fachs auf, bevor der Käfig in Kontakt zur Führungsfläche des Außenrings kommt. In diesem Fall stößt die Kugel unregelmäßig an das Fach, und es werden letztendlich Käfiggeräusche erzeugt. Da das Schrägkugellager 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Ausdruck (2) erfüllt, wird ein Abstand zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 sicher erhalten, wodurch ein unregelmäßiges Zusammenstoßen zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 unterdrückt wird und die Erzeugung von Käfiggeräuschen verhindert werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Als Nächstes wird ein Wälzlager gemäß einer zweiten Ausführungsform auf Grundlage der 6 bis 9 beschrieben. 6 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die die Hauptkomponenten eines Schrägkugellagers 1' gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Da das Schrägkugellager 1' gemäß der zweiten Ausführungsform gleich dem Schrägkugellager 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist, mit der Ausnahme, dass der Käfig vom Typ mit Innenring-Führung ist, werden gleiche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Bezugsziffern oder Symbolen bezeichnet und ihre Beschreibungen sind vereinfacht oder weggelassen.
Wie in 6 gezeigt, ist der Käfig 10' des Schrägkugellagers 1' gemäß der zweiten Ausführungsform vom Typ mit Innenring-Führung, wobei ein Ringabschnitt 12, das heißt einer von einem Paar von Ringabschnitten 12, die auf beiden Seiten in Axialrichtung angeordnet sind, durch die äußere Umfangsfläche 3b des Innenrings 3 geführt wird. Auf der inneren Umfangsfläche des Käfigs 10' sind eine Vielzahl von Nuten 13, die sich in Axialrichtung erstrecken, an Positionen ausgebildet, die den Fächern 11 in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung entsprechen.
Wie in 7 gezeigt, ist zum Zeitpunkt, wenn sich das Schrägkugellager 1' nicht dreht, ein Abstand ΔLi/2 zwischen der inneren Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10' und der äußeren Umfangsfläche 3b des Innenrings 3 vorhanden, und die Mitte 0 des Innenrings 3 stimmt mit der Mitte 0' des Käfigs 10' überein. Den Führungs-Abstand ΔLi zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 10' erhält man durch (Innendurchmesser Die des Käfigs 10') - (Führungsdurchmesser des Innenrings 3 (Durchmesser der äußeren Umfangsfläche 3b) Dig).
Wenn sich das Schrägkugellager 1' dreht, steht in einem Fall, dass der Käfig 10' bezüglich des Innenrings 3 nicht gekippt ist, die innere Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10' in Linienkontakt zur äußeren Umfangsfläche 3b des Innenrings 3, wodurch der Käfig 10' durch den Innenring 3 geführt wird. Außerdem steht in einem Fall, dass der Käfig 10' bezüglich des Innenrings 3 gekippt ist, die innere Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10' in Punktkontakt zur äußeren Umfangsfläche 3b des Innenrings 3, wodurch der Käfig 10' durch den Innenring 3 geführt wird. In einem Fall, dass der Käfig 10' an dem Teil geführt wird (Mittelpunkt der beiden Nuten 13 und 13), der am weitesten entfernt von den Nuten 13 auf der inneren Umfangsfläche des Ringabschnitts 12 des Käfigs 10' liegt, hat die Mitte 0' des Käfigs 10' den Abstand ΔLi von der Mitte O des Innenrings 3 (siehe 8).
Andererseits liegt in einem Fall, dass der Käfig 10' an den beiden Teilen nahe an den Nuten 13 auf den inneren Umfangsflächen der Ringabschnitte 12 des Käfigs 10' geführt wird (siehe 9), der Käfig 10' am nächsten zum Innenring 3. Somit ist die Mitte 0' des Käfigs 10' weiter verschoben, und die Verschiebung der Mitte 0' des Käfigs 10' von der Mitte 0 des Innenrings 3 wird ΔLi + xi.
Wenn das Schrägkugellager 1' von dem in 8 gezeigten Zustand in den in 9 gezeigten Zustand gedreht wird, wird die Mitte 0' des Käfigs 10' im Bereich von xi verschoben, wie oben beschrieben. Die Verschiebung xi der Mitte 0' des Käfigs 10' wird größer mit steigender Umfangsbreite h der Nut 13 und kann durch folgenden Ausdruck (3) dargestellt werden.
[Mathematischer Ausdruck 7] $x_{i} = \frac{1}{2} (D_{i c} - D_{i g} + \sqrt{D_{i c}^{2} - h^{2}} - \sqrt{D_{i g}^{2} - h^{2}})$
Wenn die Verschiebung xi der Mitte 0' des Käfigs 10' größer wird, wird das Verhalten des Käfigs 10' instabil, und es besteht die Gefahr, dass im Käfig 10' unnormale Schwingungen auftreten. Ferner treten, wenn das Verhalten des Käfigs 10' instabil wird, zwischen jedem Fach 11 des Käfigs 10' und der Kugel 4 unregelmäßige Beeinflussungen auf, und es besteht die Gefahr, dass Käfiggeräusche erzeugt werden. Zum Zweck des Unterdrückens des instabilen Verhaltens des Käfigs 10' wird angenommen, dass die Verschiebung xi der Mitte 0' des Käfigs 10' und der Abstand ΔP zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 die Beziehung des folgenden Ausdrucks (4) erfüllen. Den Abstand ΔP zwischen dem Fach 11 und der Kugel 4 erhält man als (Axiale Breite D1 des Fachs 11) - (Durchmesser d1 der Kugel 4) (siehe 6).
[Mathematischer Ausdruck 8] $\frac{Δ L_{i} + 2 x_{i}}{Δ P} < 1$
Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführungsform die Umfangsbreite h der Nut 13 so eingestellt, dass die Verschiebung xi der Mitte 0' des Käfigs 10' die oben erwähnten Ausdrücke (3) und (4) erfüllt, wodurch die Verschiebung des Käfigs 10' in Radialrichtung begrenzt ist. Somit kann das Verhalten des Käfigs 10' stabilisiert sein. Außerdem wird der Abstand zwischen dem Fach 11 des Käfigs 10' und der Kugel 4 sicher erhalten, wodurch die Erzeugung von Käfiggeräuschen verhindert werden kann.
Ferner ist es gewünscht, dass die Verschiebung xi der Mittenposition des Käfigs 10' kleiner sein sollte als die Rundung des Innendurchmessers des Käfigs 10', die durch das Radius-Verfahren erhalten wird. Auf diese Weise kann das Verhalten des Käfigs 10' stabilisiert sein, indem die Verschiebung des Käfigs 10' in Radialrichtung begrenzt wird.
Wie oben beschrieben kann in dem Schrägkugellager 1' gemäß der zweiten Ausführungsform das Verhalten des Käfigs 10' stabilisiert sein, indem die Verschiebung des Käfigs 10' in Radialrichtung begrenzt wird. Ferner kann die Erzeugung von Käfiggeräuschen verhindert werden, indem der Abstand zwischen dem Fach 11 des Käfigs 10' und der Kugel sicher erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann geeignet geändert, verbessert, usw. werden. Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft nicht nur für Schrägkugellager verwendet werden, sondern auch für Zylinderrollenlager und dergleichen.
Beispiel 1

In Beispiel 1 wurden drei Schrägkugellager mit Käfigen mit Außenring-Führung bezüglich der Beziehung zwischen der Umfangsbreite einer Nut, die auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs ausgebildet ist und sich in Axialrichtung erstreckt, und der Verschiebung der Mitte des Käfigs getestet. Tabelle 1 zeigt den Innendurchmesser des Lagers, den Außendurchmesser des Lagers, den Führungs-Abstand ΔLo und den Fach-Abstand ΔP in jedem der Lager A (Schrägkugellager (40BNR10H)), Lager B (Schrägkugellager (70BNR10H)) und Lager C (Schrägkugellager (100BNR10H)), die mit einem Käfig mit Außenring-Führung ausgestattet sind. Außerdem zeigt Tabelle 1 den oberen Grenzwert der Verschiebung Δxo, der durch Ausdruck (2) erhalten wird, auf der Grundlage des Führungs-Abstands ΔLo und des Fach-Abstands ΔP. [Tabelle 1]

	Innendurchmesser des Lagers (mm)	Außendurchmesser des Lagers (mm)	Führungs-Abstand ΔLo (mm)	Fach-Abstand ΔP (mm)	Obergrenze der Verschiebung Δxo (mm)	Außendurchmesser des Käfigs Doc (mm)	Innendurchmesser der Außenring-Führung Dog (mm)
Lager A	40	68	0.5	0.52	0.01	56	56.5
Lager B	70	110	0.54	0.58	0.015	93.46	94
Lager C	100	150	0.65	0.7	0.02	130.35	131

Ferner zeigt 10 die durch Ausdruck (1) erhaltene Verschiebung xo der Mitte des Käfigs abhängig von der Umfangsbreite h der Nut, die auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs jedes der Lager A, Lager B und Lager C ausgebildet ist. Entsprechend dem Graphen von 10 und dem oberen Grenzwert der Verschiebung Δxo wird gefunden, dass der Käfig durch den Außenring stabil geführt wird, vorausgesetzt, dass die Umfangsbreite h der Axialnut, die auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs ausgebildet ist, im Fall von Lager A 15,5 mm oder weniger, im Fall von Lager B 30,0 mm oder weniger oder im Fall von Lager C 43,5 mm oder weniger beträgt.
Beispiel 2

In Beispiel 2 wurde eine Vorbelastung (Axiallast: 150 N) an ein Schrägkugellager (70BNR10H) mit einem Innendurchmesser von 70 mm angelegt, wozu die in 11 gezeigte Vorrichtung verwendet wurde, wobei der Außenring an einem Gehäuse 31 befestigt war und der Außenring (das Gehäuse 31) in Radialrichtung frei beweglich war. Dann wurde der Innenring mit 3600 bis 12600 min^-1 unter Verwendung einer Druckluftspindel hoher Genauigkeit 30 gedreht, und die Verschiebung des Außenrings (des Gehäuses 31) in Radialrichtung wurde unter Verwendung eines kontaktlosen Abstandssensors 32 gemessen. Es wurden ein Käfig a, der auf seiner äußeren Umfangsfläche entsprechend einer herkömmlichen Ausführungsform keine Nut aufwies, und Käfige b bis e mit Nuten auf ihren äußeren Umfangsflächen entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei alle Käfige vom Typ mit Außenring-Führung waren. Tabelle 2 zeigt den Führungs-Abstand ΔLo, den Fach-Abstand ΔP und ΔLo/ΔP für jeden der Käfige a bis e. [Tabelle 2]

Käfig	Fach-Abstand ΔP (mm)	Führungs-Abstand ΔLo (mm)	ΔLo/ΔP	Schwingungskomponente (nm) abhängig von der Drehzahl (min^-1)
Käfig	Fach-Abstand ΔP (mm)	Führungs-Abstand ΔLo (mm)	ΔLo/ΔP	3600 min^-1	5400 min^-1	7200 min^-1	9000 min^-1	10800 min^-1	12600 min^-1
a	0.55	0.55	1	22	35	71	106	191	319
b	0.3	0.25	0.83	11	14	29	72	114	206
c	0.4	0.25	0.63	22	21	36	79	104	164
d	0.15	0.15	0.5	16	17	35	56	86	133
e	0.25	0.25	0.45	8	15	26	50	0	115

Ferner wurden die Schwingungskomponenten (fc) der Käfige a bis e unter Verwendung von FFT-Analyse aus der radialen Verschiebung des Außenrings (des Gehäuses 31) erhalten, gemessen mit dem kontaktlosen Abstandssensor 32, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und 12 gezeigt. Aus den Ergebnissen wird gefunden, dass die Schwingungskomponente (fc) des Käfigs a, in dem der Fach-Abstand ΔP fast gleich dem Führungs-Abstand ΔLo ist, in einem Fall groß ist, dass die Umdrehungszahl 9000 min^-1 oder mehr beträgt.
In dem Käfig a, der keine Nut auf seiner äußeren Umfangsfläche aufweist, ist der Betrag der radialen Bewegung des Käfigs fast gleich dem Führungs-Abstand ΔLo. Andererseits ist bei den Käfigen b bis e, die Nuten auf deren äußeren Umfangsflächen aufweisen, der wesentliche Führungs-Abstand, das heißt der Betrag der radialen Bewegung jedes Käfigs ΔLo + 2xo. Daher erfüllen in einem Fall, dass die Nuten auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs ausgebildet sind, der Führungs-Abstand ΔLo, der Fach-Abstand ΔP und die Verschiebung xo der Mitte des Käfigs den folgenden Ausdruck (2) und erfüllen ferner vorzugsweise den folgenden Ausdruck (5), wodurch herausgefunden wird, dass die Schwingungen des Käfigs unterdrückt werden können.
[Mathematischer Ausdruck 9] $\frac{Δ L_{o} + 2 x_{o}}{Δ P} < 1$
[Mathematischer Ausdruck 10] $\frac{Δ L_{o} + 2 x_{o}}{Δ P} \leq 0.5$
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise zum Beispiel für Spindellager von Werkzeugmaschinen verwendet.
Obwohl Ausführungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann verschiedenartig geändert und innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche verkörpert werden.
Bezugszeichenliste

1 ,1': Schrägkugellager
2: Außenring
3: Innenring
4: Kugel
10, 10': Käfig
11: Fach
13, 13': Nut
0: Mitte des Außenrings
0': Mitte des Käfigs
xo, xi: Verschiebung der Mitte des Käfigs
Doc: Außendurchmesser des Käfigs
Dic: Innendurchmesser des Käfigs
Dog: Führungs-Durchmesser des Außenrings
Dig: Führungs-Durchmesser des Innenrings
h: Umfangsbreite des Axialnut
ΔLo: Führungs-Abstand zwischen Außenring und Käfig
ΔLi: Führungs-Abstand zwischen Innenring und Käfig
ΔP: Fach-Abstand

Claims

Ein Verfahren zur Bestimmung von Spezifikationen eines Wälzlagers (1), umfassend: einen Außenring (2); einen Innenring (3); eine Vielzahl von Wälzkörpern (4), die zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (3) angeordnet sind; und einen Käfig (10) mit Außenring-Führung, der eine Vielzahl von Fächern (11) aufweist, um die Vielzahl von Wälzkörpern (4) in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung zu halten, wobei sich in Axialrichtung erstreckende Nuten (13) auf der äußeren Umfangsfläche des Käfigs (10) ausgebildet sind; wobei das Verfahren die folgende Bestimmung aufweist: in einem Fall, dass die Verschiebung der Mittenposition (O') des Käfigs xo ist, der Außendurchmesser des Käfigs Doc ist, der Führungsdurchmesser des Außenrings (2) Dog ist, die Umfangsbreite der Nut h ist, der Führungs-Abstand zwischen dem Außenring (2) und dem Käfig (10) ΔLo ist und der Abstand zwischen dem Fach (11) und dem Wälzkörper (4) ΔP ist, die folgenden mathematischen Ausdrücke: [Mathematischer Ausdruck 1] $x_{o} = \frac{1}{2} (D_{o c} - D_{o g} + \sqrt{D_{o g}^{2} - h^{2}} - \sqrt{D_{o c}^{2} - h^{2}})$
[Mathematischer Ausdruck 2] $\frac{Δ L_{o} + 2 x_{o}}{Δ P} < 1$
erfüllt sind.
Ein Verfahren zur Bestimmung von Spezifikationen eines Wälzlagers (1'), umfassend: einen Außenring (2); einen Innenring (3); eine Vielzahl von Wälzkörpern (4), die zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (3) angeordnet sind; und einen Käfig (10') mit Innenring-Führung, der eine Vielzahl von Fächern (11) aufweist, um die Vielzahl von Wälzkörpern (4) in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung zu halten, wobei sich in Axialrichtung erstreckende Nuten (13') auf der inneren Umfangsfläche des Käfigs (10) ausgebildet sind; wobei das Verfahren die folgende Bestimmung aufweist: in einem Fall, dass die Verschiebung der Mittenposition des Käfigs (10') xi ist, der Innendurchmesser des Käfigs (10') Dic ist, der Führungsdurchmesser des Innenrings (3) Dig ist, die Umfangsbreite der Nut (13') h ist, der Führungs-Abstand zwischen dem Innenring (3) und dem Käfig (10') ΔLi ist und der Abstand zwischen dem Fach (11) und dem Wälzkörper (4) ΔP ist, die folgenden mathematischen Ausdrücke: [Mathematischer Ausdruck 3] $x_{i} = \frac{1}{2} (D_{i g} - D_{i c} + \sqrt{D_{i c}^{2} - h^{2}} - \sqrt{D_{i g}^{2} - h^{2}})$
[Mathematischer Ausdruck 4] $\frac{Δ L_{i} + 2 x_{i}}{Δ P} < 1$
(4) erfüllt sind.