DE112015005204T5

DE112015005204T5 - Halter für Druckrollenlager und Verfahren zur Herstellung des Halters

Info

Publication number: DE112015005204T5
Application number: DE112015005204.6T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Yamamoto; Hisataka Hasegawa
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-07-27
Also published as: CN107110220A; CN107110217B; US20170307007A1; WO2016080207A1; CN107002754B; DE112015005192T5; WO2016080208A1; US10190625B2; US20170321751A1; US20170307018A1; US20170307017A1; WO2016080211A1; US10260555B2; US9939019B2; DE112015005203T5; DE112015005196T5; CN107002754A; CN107110219A; CN107110218A; US9939010B2

Abstract

Ein Druckrollenlagerkäfig (11) nach Maßgabe der Erfindung ist enthalten in einem Druckrollenlager (20) und weist eine Anzahl von Rollen (13) aufnehmende Taschen (21) auf. Der Druckrollenlagerkäfig (11) beinhaltet einen Biegeabschnitt (41) einer radialen Außenzone, der durch Biegen einer Fläche, die radial außerhalb der Taschen (21) angeordnet ist, nach innen in einer radialen Richtung geformt ist; und vorstehende Abschnitte (44), die an einem Spitzenende des Biegeabschnitts (41) der radialen Außenzone geformt sind und nach innen in die Radialrichtung vorstehen, um Stirnflächen (16) der Rollen (13), die in die Taschen (21) aufgenommen sind, zu kontaktieren. Radial äußere Ränder (21a) der Taschen (21) sind radial außenseitig der Basisendteile (44a) der vorstehenden Abschnitte angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Druckrollenlagerkäfige (im Nachfolgenden der Einfachheit halber häufig als die „Käfige” bezeichnet) und Verfahren zur Herstellung derselben und zwar insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Druckrollenlagerkäfig, der unter Verwendung einer Presse und eines Verfahrens zur Herstellung desselben gekennzeichnet ist.
Hintergrund
Derartige Druckrollenlager zur Aufnahme von Axiallasten werden mitunter bei automatischen Getrieben für Kraftfahrzeuge, Kompressoren für Klimaanlagen von Fahrzeugen etc. verwendet, die Drucklasten ausgesetzt sind. Zur Verbesserung des Treibstoffverbrauchs und zur Krafteinsparung ist die Verringerung der betriebsbedingten Drehkraft der Druckrollenlager erwünscht. Ein Druckrollenlager beinhaltet Lagerringe, die in der Richtung der Drehachse des Druckrollenlagers angeordnet sind, eine Anzahl von Nadelrollen, die auf Laufflächen der Lagerringe abwälzen, und eine Käfig, der die Anzahl der Nadelrollen hält. Einige Käfige werden durch Biegen eines Stahlbleches und dann durch Ausstanzen von Taschen, die Rollen aufnehmen, hergestellt.
Eine Technik für derartige Käfige für solche Druckrollenlager ist in der ungeprüftena japanischen Patentanmeldung Nr. H10-220482 (Patentliteratur 1) beschrieben. Der Druckrollenlagerkäfig der Patentliteratur 1 beinhaltet einen ringförmigen Körper, der durch Schneiden, Stanzen und dergleichen gebildet ist, und vorstehende Abschnitte, die in einem radial äußeren Teil des ringförmigen Körpers gebildet sind. Die vorstehenden Abschnitte sind derart geformt, dass solche Teile der radial äußeren Stirnseite des gefalzten Teils des ringförmigen Körpers, die an den Positionen der Taschen angeordnet sind, nach innen in die Radialrichtung vorstehen, und die Kopfenden der vorstehenden Abschnitte im Wesentlichen auf die Mitten der Stirnflächen der Rollen weisen. Das heißt, die vorspringenden Abschnitte der Patentliteratur 1 weisen zur Innenseite der Taschen über die radial äußeren Stirnseiten der Taschen. Patentliteratur 1 offenbart, dass dieser Druckrollenlagerkäfig die betriebsbedingte Drehkraft der Rollen an den Kopfenden der vorstehenden Abschnitte reduziert, die die Rollen an Positionen nahe der zentralen Drehachse der Rollen berühren.
Stand der Technik
Patentliteraturen

Patentliteratur 1: JP-Patentanmeldung Nr. H10-220482

Gegenstand der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings kann im Druckrollenlager der Patentliteratur 1 das Schmiermittel nicht zufriedenstellend strömen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckrollenlagerkäfig zu schaffen, der eine zufriedenstellende Schmiermittelströmung ermöglicht sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Lösung der Aufgabenstellung
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Problem einer unzureichenden Schmiermittelströmung in dem Druckrollenlager der Patentliteratur 1 signifikant in den Bereichen ist, wo die vorstehenden Abschnitte die Rollen kontaktieren. Die Erfinder haben durch sehr intensive Untersuchungen herausgefunden, wie eine zufriedenstellende Schmiermittelströmung erreicht werden kann auch in den Bereichen, wo die vorstehenden Abschnitte die Rollen kontaktieren.
Ein Druckrollenlagerkäfig nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Druckrollenlagerkäfig in einem Druckrollenlager mit einer Anzahl von Taschen, welche Rollen aufnehmen. Der Druckrollenlagerkäfig beinhaltet: einen Biegeabschnitt einer radialen Außenzone, der durch Biegen eines Bereichs radial außerhalb der Taschen nach innen in einer Radialrichtung geformt ist; und vorstehende Abschnitte, die in einem Kopfende des Biegeabschnitts der radialen Außenzone geformt sind und nach innen in die Radialrichtung vorstehen, so dass die Stirnflächen der Rollen kontaktiert werden, die in den Taschen aufgenommen sind. Die radialen Außenränder der Taschen sind radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Druckrollenlagerkäfigs nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Druckrollenkäfigs in einem Druckrollenlager mit einer Anzahl von Taschen, welche Rollen aufnehmen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Bereitstellung eines Käfigmaterials, das später den Käfig bildet; Bildung einer Außenform des Käfigmaterials, so dass die Außenform Abschnitte aufweist, die später die vorstehenden Abschnitte bilden, welche in einer radialen Richtung nach innen vorstehen, um die Stirnflächen der Rollen zu berühren, die in den Taschen aufgenommen sind; Bildung der Taschen im Käfigmaterial, so dass die radialen Außenränder der Taschen radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet sind, sowie Bildung eines Biegeabschnitts einer radialen Außenzone durch Biegen eines Bereichs des Käfigmaterials, welcher radial außerhalb der Taschen angeordnet ist nach innen in der radialen Richtung.
Gemäß dem Druckrollenlagerkäfig der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zur Herstellung desselben sind die radialen Außenränder der Taschen radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet. Der Freiraum zwischen dem radialen Außenrand einer jeden Tasche und dem Basisendteil eines jeden vorstehenden Abschnitts kann deshalb als ein Schmiermittelströmungspfad dienen. Dies gewährleistet, dass ein ausreichender Schmiermittelströmungspfad in den Taschen vorhanden ist, wobei die vorstehenden Abschnitte in Kontakt mit den Stirnseiten der Rollen sind, wodurch eine zufriedenstellende Schmiermittelströmung gewährleistet werden kann. Der Druckrollenlagerkäfig der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung desselben kann auf diese Weise eine zufriedenstellende Schmiermittelströmung gewährleisten.
Im Druckrollenlagerkäfig nach Maßgabe der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Bereiche der vorstehenden Abschnitte, welche die Stirnflächen der Rollen kontaktieren, einer pressbedingten Abflachung unterzogen werden.
Es ist bevorzugt, dass das Verfahren zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs nach Maßgabe der Erfindung ferner den Schritt einer pressenbedingten Abflachung von Bereichen der vorstehenden Abschnitte beinhaltet, welche in Kontakt mit den Stirnflächen der Rollen stehen.
Da die Bereiche der vorstehenden Abschnitte, welche die Stirnseiten der Rollen kontaktieren sollen, einem Press-Abflachungsvorgang unterzogen werden, kann dies das Risiko eines Unterbrechens eines Schmiermittelfilms reduzieren, welches während der Drehung des Lagers durch Gleitbewegung der Stirnflächen der Rollen auf den Flächen der vorstehenden Abschnitte bewerkstelligt werden kann, welche die Stirnflächen der Rollen berühren. Dies verbessert die Schmiereigenschaften an den Kontaktflächen und reduziert, was allgemein als Aggression der Rollen gegen die vorstehenden Abschnitte des Käfigs bezeichnet wird. Ein derartiger Druckrollenlagerkäfig kann somit zudem die Laufdrehkraft des Lagers reduzieren.
Der hierin gebrauchte Begriff „Press-Abflachungsvorgang” bedeutet ein Verfahren, bei dem im Schritt der Ausbildung des Biegeabschnitts der radialen Außenzone, die vorstehenden Abschnitte nach außen in die Radialrichtung gepresst werden unter Verwendung einer radialen Außenfläche eines Formstempels, was als ein Stopper zur Kontrollierung des Anteils des Zusammendrückens dient, um die rauen Flächen der vorstehenden Abschnitte vor und nach dem Vorgang zu glätten. Insbesondere der Press-Abflachungsvorgang kann eine durch Pressen abgescherte Oberfläche oder eine Bruchoberfläche glätten, welche bei der Bildung der Außenform geformt wird; und zwar zu einem mittleren arithmetischen Rauhigkeitswert Ra (JIS 0601) von etwa 2 μm oder weniger.
Im Druckrollenlagerkäfig nach der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die vorstehenden Abschnitte geformt werden durch Biegen einer radialen Außenzone des Käfigs schräg nach innen in die radiale Richtung.
im Verfahren zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass im Schritt der Formung des Biegeabschnitts der radialen Außenzone, der Bereich des Käfigmaterials, welcher radial außerhalb der Taschen angeordnet ist, schräg nach innen in die radiale Richtung geformt wird.
Der Biegeabschnitt der radialen Außenzone ist geformt durch Biegen des Bereichs, der radial außerhalb der Taschen angeordnet ist, schräg nach innen in die radiale Richtung. Entsprechend haben die vorstehenden Abschnitte, die im Kopfende des Biegeabschnitts der radialen Außenzone geformt sind, einen kleineren Kontaktbereich mit den Rollen als in dem Fall, wo der radial außerhalb der Taschen angeordnete Bereich nicht gekippt ist (der Kippwinkel beträgt 0°) wie in der Patentliteratur 1. Wenn die Rollen von der mittleren Achse des Käfigs gegen die Außenseite in die radiale Richtung durch eine rotationsbedingte Zentrifugalkraft der Rollen gedrückt werden, wird Reibung zwischen jeder Rolle und dem Teil eines jeden vorstehenden Abschnitts erzeugt, welcher die Rolle kontaktiert. Da allerdings die vorstehenden Abschnitte einen kleineren Kontaktbereich mit den Rollen aufweisen, kann der Drehwiderstand reduziert werden. Die Laufdrehkraft kann deswegen reduziert werden.
Vorteile der Erfindung
Der Druckrollenlagerkäfig der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung desselben gewährleisten einen zufriedenstellenden Schmiermittelstrom.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Teil eines Druckrollenlagerkäfigs nach einer Ausführungsform der Erfindung.
2 eine Schnittansicht des in 1 dargestellten Axiallagerkäfigs.
3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Druckrollenlagerkäfigs gemäß 2.
4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Druckrollenlagerkäfigs gemäß 3.
5 ein Flussdiagramm, welches repräsentative Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs nach Maßgabe einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.
6 eine Schnittansicht eines Käfigmaterials nach einem Verformungsschritt zur Bildung konkaver und konvexer Abschnitte.
7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Käfigmaterials nach einem Verformungsschritt zur Bildung einer Pilotöffnung.
8 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials nach einem Verformungsvorgang zur Bildung der Außenform.
9 einen Teil des Käfigmaterials nach Ausbildung einer Tasche.
10 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials nach Ausbildung der Tasche.
11 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials während eines Biegeschritts für einen radialen Außenbereich.
12 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung, wie der Biegevorgang für die radiale Außenzone durchgeführt wird.
13 eine vergrößerte Schnittansicht zur Illustrierung, wie der Biegevorgang für die radiale Außenzone durchgeführt wird.
14 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil des Käfigmaterials nach dem Biegevorgang für die radiale Außenzone zeigt.
15 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials nach dem Biegevorgang für die radiale Außenzone.
16 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung, wie der Biegevorgang für die radiale Außenzone durchgeführt wird.
17 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung, wie ein Press-Abflachungsvorgang durchgeführt wird.
18 eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung des Spitze eines gebogenen Abschnitts einer radialen Außenzone nach dem Press-Abflachungsschritt.
19 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Teils eines Druckrollenlagerkäfigs nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 zeigt einen Teil eines Druckrollenlagerkäfigs nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind dieselben oder entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, wobei die entsprechende Beschreibung nicht wiederholt wird.
1 zeigt einen Teil eines Druckrollenlagerkäfigs 11 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt den Käfig 11 gesehen in Richtung der Drehachse des Käfigs 11. 2 zeigt eine Schnittansicht des Druckrollenlagerkäfigs 11 gemäß 1. 2 zeigt den Käfig 11, dargestellt gemäß der Linie II-II in 1. Insbesondere ein Abschnitt mit einer Tasche, welche nachfolgend noch beschrieben wird, ist im Schnitt auf der rechten Seite der 2 dargestellt sowie ein Abschnitt mit einer Säule, welche später noch beschrieben wird, ist in Schnittansicht auf der linken Seite der 2 dargestellt. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil des Druckrollenlagerkäfigs 11 gemäß 2 darstellt. Die vergrößerte Schnittansicht in 3 zeigt den in 2 mit III bezeichneten Bereich. In den 2 und 3 ist die Drehachse 12 des Käfigs 11 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Zum besseren Verständnis zeigt 3 eine Nadelrolle 13, die in einer Tasche 21 aufgenommen ist, die später noch beschrieben wird, und ein Teil eines Paars von Lagerringen 14, 15, die auf beiden Seiten des Käfigs 11 in Richtung der Drehachse des Käfigs 11 angeordnet sind. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht zur Darstellung eines Teils des Druckrollenlagerkäfigs 11 gemäß den 1 und 2. Die vergrößerte Draufsicht in 4 zeigt den durch IV in 1 bezeichneten Bereich. Zum besseren Verständnis, 4 zeigt eine Nadelrolle 13, die in einer Tasche 21 aufgenommen ist, die später beschrieben wird. Die Richtung senkrecht zur Ebene des Papiers von 1 und 4 und die vertikale Richtung in den 2 und 3 stellen die Richtung der Drehachse des Käfigs 11 dar. Die Richtung gemäß Pfeil A₁ oder die entgegengesetzte Richtung in 1 ist die Umfangsrichtung. Zum besseren Verständnis ist die Oberseite in den 2 und 3 als die Oberseite in der axialen Richtung definiert. Das heißt, die Richtung gemäß Pfeil A₂ in den 2 und 3 ist die Aufwärtsrichtung. Die seitliche Richtung in den 2 und 3 ist die radiale Richtung. Die Richtung gemäß Pfeil A₃ in 3 ist die radiale Auswärtsrichtung.
Als erstes wird der Aufbau des Druckrollenlagerkäfigs 11 nach Maßgabe der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. Der Druckrollenlagerkäfig 11 gemäß der Ausführungsform der Erfindung liegt in Form einer Scheibe vor und hat eine Durchgangsbohrung 22, die sich gerade durch den zentralen Bereich in Dickenrichtung des Käfigs 11 erstreckt. Eine nicht dargestellte Drehwelle ist durch die Durchgangsbohrung 22 eingesetzt.
Der Käfig 11 beinhaltet ein Paar von ringförmigen Abschnitten 23, 24 mit unterschiedlichen Durchmessern und eine Anzahl von Säulen 25, die in Intervallen in Umfangsrichtung ausgebildet sind, so dass Taschen 21 gebildet werden, die die Nadelrollen 13 darin aufnehmen, und das Paar von ringförmigen Abschnitten 23, 24 verbinden.
Die Taschen 21 sind im Wesentlichen in axialer Richtung gesehen rechteckförmig. Die Taschen 21 sind radial um die Drehachse 12 des Käfigs 11 angeordnet. Die Taschen 21 haben obere Rollenstopper 26 und untere Rollenstopper 27, 28 an ihren Seitenwandflächen. Die oberen Rollenstopper 26 hindern die in den Taschen 21 aufgenommenen Nadelrollen 13 gegen Herausfallen nach oben in Axialrichtung, wohingegen die unteren Rollenstopper 27, 28 verhindern, dass die in den Taschen 21 aufgenommenen Nadelwalzen 13 nach unten in Axialrichtung herausfallen. Die oberen Rollenstopper 26 sind in den mittleren Teilen in der Radialrichtung der Tasche 21 ausgebildet. Die unteren Rollenstopper 27 sind in den radial inneren Teilen der Taschen 21 ausgebildet und die unteren Rollenstopper 28 sind in den radial äußeren Teilen der Tasche 21 ausgebildet. Die oberen Rollenstopper 26 und die unteren Rollenstopper 27, 28 sind an den Seitenwandflächen ausgebildet, die an beiden Seiten in Umfangsrichtung einer jeden Tasche 21 angeordnet sind und in die Taschen 21 vorstehen.
Die Nadelrollen 13 sind in die Taschen 21 gepresst, so dass sie in die Taschen 21 eingepasst sind. Stirnflächen einer jeden Nadelrolle 13, insbesondere eine äußere Stirnfläche 16 in dem Lager und eine innere Stirnfläche 17 in dem Lager sind flach.
Der Käfig 11 hat konkave und konvexe Abschnitte, die durch einige Biegungen einer Platte in Dickenrichtung einige Male ausgebildet sind. Insbesondere beinhaltet der Käfig 11 vier Scheibenabschnitte 31, 32, 33, 34, die sich in der Radialrichtung erstrecken, sowie vier zylinderförmige Abschnitte 36, 37, 38, 39, die sich in der Axialrichtung erstrecken. Die vier scheibenförmigen Abschnitte 31 bis 34 sind in dieser Reihe von der Innenseite in der Radialrichtung angeordnet, so dass der erste Scheibenabschnitt 31 den kleinsten Innenseitendurchmesser aufweist, gefolgt durch den zweiten scheibenförmigen Abschnitt 32, den dritten Scheibenabschnitt 33 und den vierten Scheibenabschnitt 34 in aufsteigender Reihe. Die vier zylinderförmigen Abschnitte 36 bis 39 sind in der Reihe angeordnet mit dem ersten zylinderförmigen Abschnitt 36, dann dem zweiten zylinderförmigen Abschnitt 37, dem dritten zylinderförmigen Abschnitt 38 und dem vierten zylinderförmigen Abschnitt 39 von der Innenseite in der Radialrichtung her. Der erste zylinderförmige Abschnitt 36 und der zweite zylinderförmige Abschnitt 37 erstrecken sich geradlinig in der axialen Richtung. Der dritte zylinderförmige Abschnitt 38 ist leicht gekippt, so dass sein radial innerer Teil unterhalb seinem radial äußeren Teil in der Axialrichtung angeordnet ist. Der vierte zylinderförmige Abschnitt 39, welcher in der Radialrichtung der äußerste zylinderförmige Abschnitt ist, ist leicht abgewinkelt, so dass sein radial innerer Teil oberhalb seines radial äußeren Teils in der Axialrichtung angeordnet ist.
Insbesondere erstreckt sich der erste zylinderförmige Abschnitt 36 in die axiale Richtung. Der erste Scheibenabschnitt 31 ist so geformt, dass er kontinuierlich mit dem oberen Rand des ersten zylinderförmigen Abschnitts 36 ist und erstreckt sich in die radiale Auswärtsrichtung. Der zweite zylinderförmige Abschnitt 37 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem radialen Außenrand des ersten Scheibenabschnitts 31 ist und sich nach unten in die axiale Richtung erstreckt. Der zweite Scheibenabschnitt 32 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem unteren Rand des zweiten zylinderförmigen Abschnitts 37 ist und sich in die radiale Auswärtsrichtung erstreckt. Der dritte zylinderförmige Abschnitt 38 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem radialen Außenrand des zweiten Scheibenabschnitts 32 ist und sich nach oben in die axiale Richtung erstreckt. Der dritte Scheibenabschnitt 33 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem oberen Rand des dritten zylinderförmigen Abschnitts 38 ist und sich in die radiale Auswärtsrichtung erstreckt. Der vierte zylinderförmige Abschnitt 39 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem radialen Außenrand des dritten zylinderförmigen Abschnitts 33 ist und sich nach unten in die axiale Richtung erstreckt. Der vierte Scheibenabschnitt 34 ist so ausgebildet, dass er kontinuierlich mit dem unteren Rand des vierten zylinderförmigen Abschnitts 39 ist und sich radial in Auswärtsrichtung erstreckt. Der erste Scheibenabschnitt 31 ist im Wesentlichen bundig mit dem dritten Scheibenabschnitt 33. Der zweite Scheibenabschnitt 32 ist im Wesentlichen bundig mit dem vierten Scheibenabschnitt 35.
Die oberen Rollenstopper 26 sind im dritten Scheibenabschnitt ausgebildet. Die unteren Rollenstopper 27 sind in dem zweiten Scheibenabschnitt 32 ausgebildet und die unteren Rollenstopper 28 sind im vierten Scheibenabschnitt 34 ausgebildet.
Der in Radialrichtung innere ringförmige Abschnitt 23 beinhaltet den ersten Scheibenabschnitt 31, einen Teil des zweiten Scheibenabschnitts 32, den ersten zylinderförmigen Abschnitt 36 und den zweiten zylinderförmigen Abschnitt 37. Der in radialer Richtung äußere ringförmige Abschnitt 24 beinhaltet einen Teil des vierten Scheibenabschnitts 34, einen Biegeabschnitt 41 einer radialen Außenzone und vorstehende Abschnitte 44. Der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone und die vorstehenden Abschnitte 44 werden im Nachfolgenden noch beschrieben. Jede Säule 25 beinhaltet einen Teil des zweiten Scheibenabschnitts 32, den dritten Scheibenabschnitt 33, einen Teil des vierten Scheibenabschnitts 34, den dritten zylinderförmigen Abschnitt 38 und den vierten zylinderförmigen Abschnitt 39.
Der Käfig 11 beinhaltet den Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone, das heißt den radialen Außenbereich des Käfigs 11, der durch eine Biegung nach innen in radialer Richtung geformt ist. In anderen Worten, der Käfig 11 weist den Biegeabschnitt 41 des radialen Außenbereichs auf, der durch Biegung eines Bereichs radial außerhalb der Taschen 21 schräg in radialer Richtung nach innen geformt ist. Der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone ist eine stehende Wand, die in die axiale Richtung steht und ausgebildet ist, um sich kontinuierlich in einer Ringform zu erstrecken.
Der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone der vorliegenden Ausführungsform ist geformt durch Biegen des radial außerhalb der Taschen 21 angeordneten Bereichs schräg nach innen in die Radialrichtung. Insbesondere ist der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone durch Biegen des radialen Außenrands des vierten Scheibenabschnitts 34 gebildet, welcher in radialer Richtung der äußerste Scheibenabschnitt ist, und zwar in einer Biegung aufwärts in der axialen Richtung um einen vorbestimmten Winkel.
Der Winkel des Biegeabschnitts der radialen Außenzone, nämlich der Winkel zwischen einer radialen Innenfläche 42 des Biegeabschnitts der radialen Außenzone und einer oberen Fläche 43 des vierten Scheibenabschnitts 34, ist durch einen Winkel B₁ in den 2 und 3 dargestellt. Dieser Winkel kann größer als 0° sein, ist aber vorzugsweise spitzwinklig.
Wie aus 3 hervorgeht, ist ein Bodenteil 41a des Biegeabschnitts 41 der radialen Außenzone radial außerhalb eines radial äußeren Rands 21a einer jeden Tasche 21 angeordnet. Der Bodenteil 41a des Biegeabschnitts 41 der radialen Außenzone ist die Position, längs der der radial äußere Bereich des Käfigs 11 gebogen ist. In diesem Fall, da der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone und der vierte Scheibenabschnitt 34 ein Schmiermittelreservoir bilden, kann Schmiermittel stabil zu den Kontaktabschnitten zwischen den vorstehenden Abschnitten 44, die später beschrieben werden, und den Stirnflächen 16 der Rollen 13 geführt werden, wodurch der Verschleißwiderstand des Kafigs verbessert werden kann. Darüber hinaus kann die Festigkeit des Biegeabschnitts 41 des radialen Außenbereichs verbessert werden.
Der Bodenteil 41a des Biegeabschnitts 41 der radialen Außenzone kann an derselben Position in der radialen Richtung angeordnet sein wie die radialen äußeren Ränder 21a der Taschen 21. In diesem Fall, da ein großer Schmiermittelströmungspfad geformt werden kann, kann eine zufriedenstellendere Schmiermittelströmung gewährleistet werden.
Der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone hat die vorstehenden Abschnitte 44, die an seinem Spitzende gebildet sind. Die vorstehenden Abschnitte 44 stehen nach innen in die radiale Richtung in die radialen Außenbereiche der Taschen 21 vor, um die Stirnflächen 16 der Nadelrollen 13 zu kontaktieren, die in den Taschen 21 aufgenommen sind. Das heißt, die vorstehenden Abschnitte 44 liegen an den Stirnflächen der Rollen an, die in den Taschen 21 aufgenommen sind, um eine Bewegung der Rollen nach außen hin in die radiale Richtung zu beschränken. Insbesondere sind die vorstehenden Abschnitte 44 ausgebildet, dass sie kontinuierlich sich vom inneren Umfangsrand des Biegeabschnitts 41 der radialen Außenzone zur Innenseite in die Radialrichtung erstrecken. Das heißt, der Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone und die vorstehenden Abschnitte 44 sind als einteiliges Element ausgebildet.
Die vorstehenden Abschnitte 44 sind an Umfangspositionen ausgebildet, so dass die Spitzen der vorstehenden Abschnitte 44 in den mittleren Teilen in Umfangsrichtung der Taschen 21 angeordnet sind. Insbesondere sind die vorstehenden Abschnitte 44 so gebildet, dass ihre Ecken 45 auf der Seite der Oberfläche 42, nämlich die innersten Teile in Radialrichtung der vorstehenden Abschnitte 44 (die innersten Ecken 45 in der Radialrichtung der vorstehenden Abschnitte 44) die Mitten der Stirnflächen 16 der Nadelrollen 13 berühren, die in den Taschen 21 aufgenommen sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Ecken 45 die Ecken der vorstehenden Abschnitte 44, die näher am vierten Scheibenabschnitt 34 angeordnet sind.
Die Ecken 45 sind pressbedingt abgeflacht. Die Ecken 45, die dem Press-Abflachungsprozess unterworfen sind, haben keine scharfzugespitzten Teile und schaffen eine glatte Verbindung zu den die Ecken 45 bildenden Flächen. Dies reduziert die Aggression der Ecken 45 gegen Elemente, die durch die Ecken 45 kontaktiert werden.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, ist ein radial äußeres Basisendteil 44a eines jeden vorstehenden Abschnitts 44 radial innerhalb des radialen Außenrands 21a einer jeden Tasche 21 angeordnet. Das Basisendteil 44a eines jeden vorstehenden Abschnitts 44 ist die Grenze mit dem Biegeabschnitt 41 der radialen Außenzone. In anderen Worten, die radialen Außenränder 21a der Taschen 21 sind radial außerhalb der radialen Außenränder der vorstehenden Abschnitte 44 angeordnet. Das heißt, die radialen Außenbereiche der Taschen 21 überlappen die gesamten vorstehenden Abschnitte 44 und einen radial inneren Bereich des Biegeabschnitts 41 des radialen Außenbereichs. Gemäß 3 dient der Freiraum zwischen der radial äußeren Stirnfläche 16 einer jeden Rolle 13 und dem radial äußeren Rand 21a einer jeden Tasche 21 als ein Schmiermittelströmungspfad, und der radial äußere Rand 21a einer jeden Tasche 21 erstreckt sich zu einer Position, die radial außerhalb des Basisendteils 44a eines jeden vorstehenden Abschnitts 44 angeordnet ist. Ein Schmiermittelströmungspfad ist auf diese Weise um einen Betrag geweitet, der dem Freiraum H gemäß 3 entspricht.
Gemäß den 1 und 2 hat der Käfig 11 drei Pilotöffnungen 51, 52. Die drei Pilotöffnungen 51, 52 dienen als Eingriffsabschnitte zur Ausrichtung. Eine der Pilotöffnungen ist in 1 dargestellt. Die drei Pilotöffnungen 51, 52 sind intervallartig ausgebildet und zwar in Umfangsrichtung und erstrecken sich gradlinig durch den Käfig 11 in Dickenrichtung des Käfigs 11. Die drei Pilotöffnungen 51, 52 öffnen in einer Kreisform. Die drei Pilotöffnungen 51, 52 sind im Wesentlichen in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die drei Pilotöffnungen 51, 52 in Intervallen von 120° um die Rotationsachse 12 des Käfigs 11 angeordnet. Insbesondere sind die Pilotöffnungen 51, 52 im mittleren Teil in der Radialrichtung des innersten ersten Scheibenabschnitts 31 in der radialen Richtung angeordnet. Beispielsweise beträgt der Durchmesser der Pilotöffnungen 51, 52 hier 2,5 mm oder 3 mm im Durchmesser.
Beispielsweise beinhaltet das Axialrollenlager 20 mit einem Käfig 11 eine Anzahl von Nadelrollen 13, den oberen Lagerring 14 und den unteren Lagerring 15. Wenn das Druckrollenlager 20 sich in Betrieb befindet, rollen die in den Taschen 21 aufgenommenen Nadelrollen 30 auf einer Lauffläche 18 des oberen Lagerrings 14 in der axialen Richtung und einer Lauffläche 19 des unteren Lagerrings 15 in der axialen Richtung. Der Käfig 11 dreht um seine Rotationsachse 12. Jede der Nadelrollen 13, die in den Taschen 21 aufgenommen sind, dreht während der Drehung um die Achse. Die Nadelrollen 13 sind einer Zentrifugalkraft in radialer Auswärtsrichtung ausgesetzt. Die Mitten der Stirnflächen 16 der Nadelrollen 13 machen einen Gleitkontakt mit den vorstehenden Abschnitten 44 des Käfigs 11, insbesondere die in Radialrichtung innersten Ecken 45 der vorstehenden Abschnitte 44 des Käfigs 11. Das heißt die Kanten 45 der vorstehenden Abschnitte 44 sind die Bereiche, die die Stirnseiten 16 der Nadelrollen 13 berühren.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs 11 nach Maßgabe der Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Druckrollenlagerkäfig 11 wird unter Verwendung einer Stufen- bzw. Folgepresse hergestellt. Die Stufenpresse ist eine relativ preiswerte Presse mit einem wenig komplizierten Aufbau. 5 zeigt ein Fließdiagramm, welches die typischen Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs 11 nach Maßgabe der Ausführungsform der Erfindung illustriert.
Bezogen auf 5 wird das Käfigmaterial, welches später den Käfig 11 darstellt, zuerst aufbereitet (Käfigmaterialaufbereitungsschritt: Schritt S1). Beispielsweise ist das Käfigmaterial ein dünnes ebenes Stahlblech. An dieser Stufe kann das Käfigmaterial entweder eine Platte sein, die in eine im Wesentlichen rechteckförmige Form geschnitten ist, oder eine kreisförmige Platte, da die Endaußenform des Käfigs in einem Formgebungsschritt (Schritt S4) für die Außenform gebildet wird, welcher später ausgeführt wird.
Als nächstes werden die konkaven und konvexen Abschnitte im Käfigmaterial in Dickenrichtung des Käfigmaterials geformt (Formgebungsschritt für die konkaven und konvexen Abschnitte: Schritt S2). Dies stellt sicher, dass der Käfig 11 eine große Längsabmessung in Richtung seiner Rotationsachse aufweist, sogar falls der Käfig 11 in Form einer dünnen Platte vorliegt, wodurch der Käfig 11 geeignet die Roller halten kann.
Speziell in diesem Schritt wird das Käfigmaterial einem Ziehvorgang unterworfen. Hierdurch können die konkaven und konvexen Abschnitte auf diese Weise effizienter geformt werden. 6 ist eine Schnittansicht des Käfigmaterials nach dem Formgebungsschritt für die konkaven und konvexen Abschnitte. Der in 6 gezeigte Schnitt entspricht dem Schnitt gemäß 2. Gemäß 6 wird insbesondere ein ebenes plattenartiges Käfigmaterial 56 einem Ziehprozess unterworfen, um die ersten bis vierten Scheibenabschnitte 61 bis 64 und die ersten bis vierten zylinderförmigen Abschnitte 66 bis 69 zu formen. Eine kreisförmige Durchgangsbohrung 57 ist in dem mittleren Teil des Käfigmaterials 56 ausgebildet und erstreckt sich in Dickenrichtung durch das Käfigmaterial. Das heißt in diesem Fall weist das Käfigmaterial 56 eine sogenannte Berg-und-Tal-Form auf, die durch Biegung des Käfigmaterials 56 mehrere Male in Axialrichtung erzeugt wurde.
Anschließend werden die Pilotöffnungen, die als Eingriffsabschnitte dienen, ausgebildet (Pilotöffnungs-Formgebungsschritt: Schritt S3). 7 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Käfigmaterials 56 nach dem Pilotöffnung-Formgebungsschritt. Der Schnitt gemäß 6 entspricht dem Bereich VI in 2. Eine Pilotöffnung 71, die als Eingriffsabschnitt dient, ist in dem mittleren Teil in Radialrichtung des ersten Scheibenabschnitts 61 ausgebildet und erstreckt sich durch den ersten Scheibenabschnitt 61 in Richtung dessen Dicke. Drei dieser Pilotöffnungen 71 sind insgesamt ausgebildet und zwar in im Wesentlichen gleichmäßigem Abstand zueinander in Intervallen von 120° in Umfangsrichtung.
Nachfolgend wird die Außenform des Käfigmaterials 56 geformt (Formgebungsschritt für die Außenform: Schritt S4). In diesem Schritt wird die Außenform des Käfigmaterials 56 geformt, so dass die Außenform Abschnitte aufweist, die später dann die vorstehenden Abschnitte werden, die nach innen in die radiale Richtung vorstehen, um die Stirnflächen der Rollen zu kontaktieren, die in den Taschen aufgenommen sind, wobei die Taschen im Taschen-Formgebungsschritt (Schritt S5) geformt werden. Der Taschen-Formgebungsschritt wird später beschrieben.
8 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials 56 nach dem Formgebungsschritt für die Außenform. Der Schnitt gemäß 8 entspricht dem Bereich VI gemäß 2 und ist längs einer Linie VIII-VIII in 9 genommen. Insbesondere ist das Käfigmaterial 56 in Dickenrichtung geradlinig gestanzt, so dass der Kä11 in seine endgültige Außenform durch einen Biegeschritt für die radiale Außenzone (Schritt S7) geformt werden kann und so weiter, was später durchgeführt wird. In diesem Fall kann die Außenform des Käfigmaterials 56 relativ leicht und genau geformt werden. Ein radialer Außenrand 72 des Käfigs 11, insbesondere ein radialer Außenrand 72 des vierten Scheibenabschnitts 64 wird auf diese Weise geformt.
Bei der Formung der Außenform wird das Käfigmaterial 56 derart gestanzt, dass Abschnitte gebildet werden, die später die vorstehenden Abschnitte 70 darstellen. Das heißt, in diesem Fall ist der Formgebungsschritt für die Außenform auch ein Formgebungsschritt für die vorstehenden Abschnitte, das heißt, der Schritt der Formung der vorstehenden Abschnitte. 9 zeigt einen Teil des Käfigmaterials 56 nach einem Formgebungsschritt für die Tasche, welcher dem Formgebungsschritt für die Außenform folgt. 9 entspricht 1. Beim Stanzen des Käfigmaterials 56 zur Bildung der vorstehenden Abschnitte 70 wird das Käfigmaterial 56 in Umfangsrichtung ausgerichtet und zwar unter Verwendung einer Anzahl der Pilotöffnungen 71. Insbesondere werden eine Anzahl von Führungsstiften (die nicht dargestellt sind) bereitgestellt, welche als sogenannte stiftartige Ausrichtglieder mit einem spitzen Ende und einer verjüngenden Form, bei der der Durchmesser graduell vom spitzen Ende her anwächst, und werden diese Ausrichtglieder graduell in eine Anzahl der Pilotöffnungen 71 von einer Seite in Dickenrichtung eingeführt. Das Käfigmaterial 56 wird auf diese Weise unter Verwendung der Anzahl von Führungsstiften ausgerichtet und in die Gesamt-Außenform durch eine Stanzmaschine (die nicht dargestellt ist) mit Blickpunkt auf die Positionen, die Form, etc. der vorstehenden Abschnitte 70 gestanzt. Entsprechend kann sogar dann, falls das Käfigmaterial 56 leicht außerhalb der Ausrichtung mit der Stanzmaschine bezüglich der genauen Positionen ist, wo die vorstehenden Abschnitte 70 geformt werden sollen, jedenfalls das Käfigmaterial 56 mit der Stanzmaschine bezüglich der genauen Positionen ausgerichtet werden, wo die vorstehenden Abschnitte 70 geformt werden sollen, da die stiftartigen Führungsstifte mit ihrem spitzen Ende graduell in die Pilotöffnungen 71 einsetzbar sind. Der Stanzvorgang kann auf diese Weise durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Drehung etc. des Käfigmaterials 56 während der Ausrichtung verhindert, da das Käfigmaterial 56 die drei Pilotöffnungen 71 aufweist. Das Käfigmaterial 56 kann auf diese Weise exakter ausgerichtet werden.
Daraufhin werden die Taschen geformt (Taschen-Formgebungsschritt: Schritt S5). In diesem Schritt werden die Taschen ausgebildet, so dass die radialen äußeren Ränder der Taschen radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet werden, mit der Spitze (die gegenüberliegende Seite vom Bodenteil) eines Biegeabschnitts einer radialen Außenzone (Schritt S7), was später beschrieben wird, die nach innen in die radiale Richtung gerichtet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Taschen so ausgebildet, dass die radialen äußeren Ränder der Taschen radial innerhalb des Bodenteils des Biegeabschnitts der radialen Außenzone angeordnet sind, der im Biegeschritt für die radiale Außenzone (Schritt S7) geformt wird, was später beschrieben wird.
10 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht die einen Teil des Käfigmaterials nach dem Taschen-Formgebungsschritt darstellt. Der Schnitt nach 10 entspricht dem Bereich III gemäß 2 und ist ein Schnitt, der längs der Linie X-X in 9 genommen wurde. In diesem Beispiel wird jede Tasche 73 längs eines Teils des zweiten Scheibenabschnitts 62, des dritten Scheibenabschnitts 63 und eines Teils des vierten Scheibenabschnitts 64 und auch längs des dritten zylinderförmigen Abschnitts 68 und des vierten zylinderförmigen Abschnitts 69 gestanzt, wobei sich die Stanzung gerade durch das Käfigmaterial 56 in Dickenrichtung erstreckt. Obgleich in 10 nicht dargestellt, werden die oberen Rollenstopper und die unteren Rollenstopper, welche so geformt werden, dass sie in die Taschen 73 in Umfangsrichtung vorstehen, gleichzeitig mit den Taschen 73 geformt. Das heißt, die Taschen 73 werden mit Blickpunkt auf die Form der oberen Rollerstopper und der unteren Rollerstopper ausgestanzt, sodass sie der Außenform der Nadelrollen 13 entsprechen, die in den Taschen 73 aufzunehmen sind. Die Anzahl der Taschen 73 kann entweder insgesamt oder nacheinander gestanzt werden.
Bei der Bildung der Taschen im Käfigmaterial 56 werden die Pilotöffnungen 71 auch verwendet, um das Käfigmaterial auszurichten, welches mit einer Stanzmaschine, die nicht dargestellt ist, zum Ausstanzen der Taschen gestanzt wird. Das heißt, die Taschen 73 werden bezüglich der Positionen der Pilotöffnungen 71 geformt. Wie im Falle des Formgebungsschritts für die Außenform, wird die Ausrichtung in Umfangsrichtung unter Verwendung der Anzahl der Pilotöffnungen 71 durchgeführt. Insbesondere eine Anzahl von Führungsstifte, die als spitze stiftartige Ausrichteglieder dienen, werden bereitgestellt und die spitzen Enden der Führungsstifte werden graduell in die Anzahl der Pilotöffnungen 71 von einer Seite in der Dickenrichtung her eingeführt, wie bereits oben beschrieben wurde. Das Käfigmaterial 56 wird auf diese Weise unter Verwendung der Anzahl von Führungsstiften ausgerichtet und die Taschen 73 werden durch die Stanzmaschine in Bezug auf die Positionen, die Form, etc. der Taschen 73 ausgestanzt. Die Taschen 73 werden auf diese Weise in Phase mit den vorstehenden Abschnitten 70 in Umfangsrichtung geformt, so dass ein geeignet positionales Verhältnis zwischen den Taschen 73 und den vorstehenden Abschnitten 70 bewerkstelligt wird. Entsprechend können die vorstehenden Abschnitte 70 akkurat und effizient in Bezug auf die Positionierung mit den vorstehenden Abschnitten 70 mit den Taschen 73 geformt worden. Da die vorstehenden Abschnitte 74 exakt an den geeigneten Positionen geformt werden, können die Stirnseiten 60 der Nadelrollen 30 geeignet die vorstehenden Abschnitte 44 berühren, wenn das Lager in Betrieb ist. Die Anzahl der Taschen 73 kann entweder auf einmal oder nach und nach geformt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Pilotöffnungen 71 in einem Bereich geformt, der radial innerhalb der Taschen 73 angeordnet ist. In diesem Fall können die Pilotöffnungen 71 durch effektive Verwendung des verfügbaren Bereichs des Käfigs 11 geformt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Pilotöffnungen 71 so geformt, dass sich die Taschen 73 in Umfangsrichtung nicht überlappen. Dadurch kann eine örtliche Festigkeitsreduzierung in Umfangsrichtung des Käfigs 11 vermieden werden. Das positionale Verhältnis der Taschen 73 gegenüber den Pilotöffnungen 71 kann nach Wunsch bestimmt werden. Insbesondere im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der Taschen 73 so gebildet, dass jede der Pilotöffnungen 71 an einer Position angeordnet ist, welche mit der Mitte in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Taschen 73 entspricht.
Darauffolgend wird gemäß den 9 und 10 eine ringförmige Nut 79 an einer Position radial außerhalb der Taschen in das Käfigmaterial geformt (Nut-Formgebungsschritt: Schritt S6). In diesem Schritt (Schritt S6) wird die Nut 79 an solch einer Position geformt, dass das Käfigmaterial längs der Nut 79 gebogen wird, wenn ein Biegeabschnitt 41 in der radialen Außenzone beim Biegeschritt (Schritt S7) für die radiale Außenzone geformt wird, was unten noch beschrieben wird. Die Ausführung des Nut-Formgebungsschritt (Schritt S6) macht es leichter, eine radiale Außenzone des Käfigmaterials 56 nach innen im Biegeschritt (Schritt S7) für die radiale Außenzone zu biegen, wie unten beschrieben wird, wobei der Nut-Formgebungsschritt (Schritt S6) ausgelassen werden kann. Die Schritte S4 bis S6 können in jeder Reihenfolge durchgeführt werden.
Darauffolgend wird ein Bereich des Käfigmaterials 56, welcher radial außerhalb der Taschen 73 angeordnet ist, nach innen in Radialrichtung gebogen, um einen Biegeabschnitt einer radialen Außenzone zu bilden (Biegeschritt für die radiale Außenzone) (Schritt S7). In diesem Schritt ist es bevorzugt, dass der Bereich des Käfigmaterials 56, welcher radial außerhalb der Taschen 73 angeordnet ist, schräg nach innen in einem spitzen Winkel in die radiale Richtung gebogen wird, um den Biegeabschnitt der radialen Außenzone zu bilden. In diesem Fall, wo der Nut-Formgebungsschritt (Schritt S6) durchgeführt wird, wird eine radiale Außenzone des Käfigmaterials 56 längs der Nut 79 gebogen, um den Biegeabschnitt der radialen Außenzone zu bilden.
11 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials während des Biegeschritts für die radiale Außenzone. 11 und 12 sind vergrößerte Schnittansichten, die illustrieren, wie der Biegeschritt für die radiale Außenzone durchgeführt wird. 14 und 15 sind vergrößerte Schnittansichten zur Darstellung eines Teils des Käfigmaterials 56 nach dem Biegeschritt für die radiale Außenzone. Die Schnitte in den 11 und 14 entsprechen dem Bereich VII in 2. Der Schnitt in 15 entspricht dem Bereich III in 2. Die Schnitte in den 12 und 13 zeigen das positionale Verhältnis eines Bereichs des Käfigmaterials 56, welches radial außerhalb des Abschnitts entsprechend des Bereichs VII in 2 mit Haltegliedern 101, 102 und einem Pressenelement 103 angeordnet ist. In diesem Beispiel, wie 11 zeigt, wird der ringfbrrnige radiale Außenrand 72 des Käfigmaterials 56 zuerst längs der gesamten Umfangsachtung gebogen, so dass er sich geradlinig in die Dickenrichtung erstreckt. Das heißt, der Winkel B₂ zwischen einer radialen Innenfläche 75 des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone und einer oberen Fläche 76 des vierten Scheibenabschnitts 64 ist im Wesentlichen rechtwinklig. Als Beispiel wird der radiale Außenrand 72 unter einem rechten Winkel nach folgendem Verfahren gebogen, obgleich die Erfindung insbesondere nicht auf dieses Verfahren eingeschränkt ist. Wie aus 12 hervorgeht, wird das gesamte Käfigmaterial 56 mit Ausnahme einer radialen Außenzone des vierten Scheibenabschnitts 64 sandwichartig zwischen den Haltegliedern 101, 102 in der vertikalen Richtung angeordnet und zwischen diesen gehalten und das Pressenelement 103 wird unter die radiale Außenzone des vierten Scheibenabschnitts 64 angeordnet. Wie aus 13 hervorgeht, wird das Pressenelement 103 dann nach oben bewegt. Auf diese Weise kann der Biegeabschnitt 74 der radialen Außenzone unter einem rechten Winkel bezüglich des vierten Scheibenabschnitts 64 geformt werden.
Nachfolgend wird, wie in den 14 und 15 dargestellt ist, der Biegeabschnitt 74 der radialen Außenzone noch weiter nach innen gebogen und zwar in radialer Richtung, wodurch der Biegeabschnitt 74 für die radiale Außenzone geformt wird. Der Biegewinkel (Kippwinkel), das heißt, der Winkel zwischen der radialen Innenfläche 75 des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone und der oberen Fläche 76 des vierten Scheibenabschnitts 64, ist durch einen Winkel B₃ in den 14 und 15 dargestellt. Der Winkel B₃ entspricht dem Winkel B₁, der oben beschrieben ist. In anderen Worten, ist der Winkel B₁ gleich dem Winkel B₃. Die Winkel B₁, B₃ sind vorzugsweise spitzwinklig.
In diesem Beispiel, in Bezug auf das positionale Verhältnis in Umfangsrichtung, werden die vorstehenden Abschnitte 70 an den Positionen geformt, die den in Umfangsrichtung mittleren Teilen der Taschen 73 entsprechen. Die vorstehenden Abschnitte 70 werden auf diese Weise an den korrekten Positionen geformt. Insbesondere liegen die vorstehenden Abschnitte 70 an den Mitten der Stirnseiten 60 der Nadelrollen 13 an ihren Ecken 77 an, die näher zum vierten Scheibenabschnitt 64 angeordnet sind. Schließlich werden die Bereiche der vorstehenden Abschnitte 70, welche in Kontakt mit den Stirnseiten 16 der Nadelrollen 13 gelangen sollen, einem Press-Abflachungs-Verfahren unterworfen. Der Druckrollenlagerkäfig 11, wie er in den 1 und 4 dargestellt ist, wird auf diese Weise hergestellt.
Der Schritt des Abwinkelns des radialen Außenrands 72 des Käfigmaterials 56 nach innen in die radiale Richtung nach dem der ringförmige radiale Außenrand 72 gebogen ist, so dass dieser sich gerade in Dickenrichtung erstreckt, und der Pressen-Abflachungsvorgang können aufeinanderfolgend ausgeführt werden. 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Illustrierung, wie der Biegeschritt für die radiale Außenzone durchgeführt wird. 17 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht zur Illustrierung wie der Press-Abflachungsschritt durchgeführt wird. 18 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung der Spitze des Biegeabschnitts für die radiale Außenzone nach dem Press-Abflachungsschritt. Speziell, wie in den 16 dargestellt, nachdem das Käfigmaterial so gebogen wurde, dass sich der Biegeabschnitt 74 für die radiale Außenzone unter einem rechten Winkel gegenüber dem vierten Scheibenabschnitt 64 erstreckt, wird ein Bereich des Käfigmaterials 56, welcher radial innerhalb des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone gelegen ist, sandwichartig zwischen Formstempeln 104, 105 in vertikaler Richtung aufgenommen und zwischen diesen gehalten. Zu diesem Zeitpunkt, ist der radiale Außenrand des oberen Formstempels 104 radial innerhalb des radialen Außenrands des unteren Formstempels 105 angeordnet. Ein Formstempel 106 der den Biegeabschnitt 74 der radialen Außenzone von oben nach unten presst, ist auch so angeordnet, dass er eine radiale Außenfläche 78 des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone kontaktiert. Der Formstempel 106 beinhaltet eine radial innere Stirnfläche 106a, die auf den oberen Formstempel 104 weist und sich in vertikaler Richtung erstreckt, eine horizontale Fläche 106b, die mit der radial inneren Stirnfläche 106a kontinuierlich ist und sich nach außen in radialer Richtung erstreckt, und eine radial innere Fläche 106c, die auf die radiale Außenfläche 78 des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone weist und sich in vertikaler Richtung erstreckt. Ein Teil 106d des Formstempels 106, wo die horizontale Fläche 106b und die radiale Innenfläche 106c zusammentreffen, hat eine gerundete Form (R). Wenn der Formstempel 106 nach unten bewegt wird, so dass sich die radiale innere Stirnfläche 106a entlang einer radial äußeren Stirnfläche 104a des Formstempels 104 bewegt, kann der Biegeabschnitt 74 der radialen Außenzone nach innen in Radialrichtung gekippt werden, geführt durch den gerundeten Teil 106d. Darauffolgend, wie aus 17 hervorgeht, wird der Formstempel 104 weiter nach unten bewegt, so dass die radial innere Ecke des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone durch die radial äußere Stirnfläche 104a des Formstempels 104 geglättet und die radiale Außenecke des Biegeabschnitts 74 der radialen Außenzone durch die horizontale Fläche 106b des Formstempels 106 geglättet wird. Wie in 18 dargestellt ist, können die vorstehenden Abschnitte 70 die dem Press-Abflachungsschritt in den Bereichen der vorstehenden Abschnitte 70 unterzogen sind, welche die Stirnflächen der Rollen kontaktieren sollen, können auf diese Weise geformt werden.
Wie oben beschrieben, sind im Druckrollenlagerkäfig 11 der vorliegenden Erfindung und im Verfahren zur Herstellung desselben die radial äußeren Ränder 21a der Rollen 21, 73 radial außerhalb der Basisendteile 44a der vorstehenden Abschnitte 44, 70 angeordnet. Da die Taschen 21, 73 sich radial nach außen von den Basisendteilen 44a der vorstehenden Abschnitte 44, 70 erstrecken, kann ein Freiraum zwischen dem radial äußeren Rand 21a einer jeden Tasche 21, 73 und dem Basisendteil 44a eines jeden vorstehenden Abschnitts 44, 70 (Freiraum H in 3) als ein Schmiermittelströmungspfad dienen. In der Patentliteratur 1 ist der Freiraum H in 3 nicht vorgesehen, da die radial äußeren Basisendteile der vorstehenden Abschnitte auf derselben Position in der radialen Richtung wie die radial äußeren Ränder der Taschen angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sichergestellt, dass ein ausreichender Schmiermittelströmungspfad in den Taschen 21, 73 mit den vorstehenden Abschnitten 44, 70 vorhanden ist, die in Kontakt mit den Stirnflächen 16 der Rollen 13 sind, wodurch ein zufriedenstellender Schmiermittelströmung erreicht werden kann. Eine zufriedenstellende Zirkulation des Schmiermittels kann deswegen gewährleistet werden, und zwar mit einer geringen Menge an Schmiermittel (sparsame Schmiermittelbedingung), nämlich ohne Erhöhung der Menge an Schmiermittel. Eine ausreichende Menge an Schmiermittel kann somit zu den Kontaktbereichen zwischen den vorstehenden Abschnitten 44, 70 und den Rollen 13 zugeführt werden, wodurch die Laufdrehkraft reduziert werden kann.
Sogar dann, falls jene Teile der vorstehenden Abschnitte, welche die Rollen kontaktieren, verschleißen aufgrund Verwendung des Druckrollenlagerkäfigs 11 der vorliegenden Erfindung, kann der Freiraum zwischen dem radial äußeren Rand 21a einer jeden Tasche 21, 73 und der radial äußeren Stirnfläche 16 einer jeden Rolle 13, der als Schmiermittelströmungspfad dient, aufrechterhalten werden, da die Taschen 21 auf eine Position ausgedehnt sind radial außerhalb der Basisendteile 44a der vorstehenden Abschnitte 44. Somit sogar dann, falls die radial inneren Spitzen (Ränder an der gegenüberliegenden Seite von den Basisendteilen 44a) der vorstehenden Abschnitte 44, 70 aufgrund Langzeitverwendung des Druckrollenlagerkäfigs 11 verschlissen sind, wird ein zufriedenstellender Schmiermittelstrom in dieser sparsamen Schmiermittelkondition erreicht, wodurch eine reduzierte Laufdrehkraft aufrechterhalten werden kann.
Beim Druckrollenlagerkäfig 11 der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zur Herstellung desselben ist es bevorzugt, dass der Bodenteil 41a des Biegeabschnitts 41, 74 der radialen Außenzone radial außerhalb der radial äußeren Ränder 21a der Taschen 21 angeordnet ist. In diesem Fall kann ein Bereich, in dem Schmiermittel gespeichert wird, im ringförmigen Abschnitt 24 gebildet werden, nämlich dem äußeren Ringabschnitt in der radialen Richtung, durch den Biegeabschnitt 41, 74 der radialen Außenzone und dem vierten Scheibenabschnitt 34, 64. Eine ausreichende Schmiermittelmenge kann auf diese Weise zu den Kontaktabschnitten zwischen den vorstehenden Abschnitten 44, 70 und den Stirnflächen 16 der Rollen 13 geführt werden, wodurch der Verschleißwiderstand des Käfigs 11 verbessert werden kann.
Im oberen Ausführungsbeispiel berühren die Ecken bzw. Kanten der vorstehenden Abschnitte, die näher an dem vierten Scheibenabschnitt angeordnet sind, die Mitten der Stirnflächen der Nadelrollen, die in den Taschen aufgenommen sind. Allerdings kann die Erfindung auch in folgender Konfiguration vorliegen. 19 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung eines Teils eines Käfigs mit dieser Konfiguration. 19 entspricht dem Schnitt gemäß 3.
Gemäß 19 hat ein Druckrollenlagerkäfig 81 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Biegeabschnitt 62 der radialen Außenzone mit vorstehenden Abschnitten 83, die an Positionen entsprechend den Positionen der Taschen 85 geformt sind. Die vorstehenden Abschnitte 83 kontaktieren die Mitten der Stirnflächen 16 der Nadelrollen 13, die in den Taschen 85 aufgenommen sind, an Ecken 84, die auf der gegenüberliegenden Seite der vorstehenden Abschnitte 83 von einem vierten Scheibenabschnitt 86 angeordnet sind. Die Ecken 84 sind pressabgeflacht. Dieser Aufbau kann durch maschinelle Bearbeitung der Kanten 84 mit einem Winkelstück gemacht werden, entsprechend der Ecke 84 im Biegeschritt für die radiale Außenzone.
Eine Pilotöffnung kann an einer Position angeordnet sein, wo eine Tasche ausgebildet werden soll. In anderen Worten, eine der Anzahl der Taschen kann als Pilotöffnung verwendet werden. 20 zeigt einen Teil eines Käfigs mit diesem Aufbau. Bezogen auf 20 beinhaltet ein Druckrollenlagerkäfig 91 nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl von Taschen 92 und Säulen 93, die jeweils zwischen zwei badjungierten Taschen 92 angeordnet sind. Eine Pilotöffnung 95 ist an einer Position ausgebildet, wo eine Tasche 92 in eine Säule 94 geformt werden soll, die zwischen den Taschen 92 angeordnet ist. Bei diesem Aufbau wird eine der Anzahl der Taschen 92, die in gleichmäßigem Abstand zueinander in Umfangsrichtung geformt sind, mit dieser Pilotöffnung 95 ersetzt.
Im oberen Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Pilotöffnungen gerade durch den Käfig in Dickenrichtung. Allerdings ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise können die Pilotöffnungen, die sich durch den Käfig erstrecken, eine sich verjüngende Wandfläche aufweisen. Die Pilotöffnungen sind nicht auf kreisförmige Öffnungen beschränkt und können vierseitige Öffnungen, dreiseitige Öffnungen und dergleichen sein. Die Pilotöffnungen sind als Eingriffsabschnitte ausgebildet. Allerdings ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Die Eingriffsabschnitte können auch andere Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können die Eingriffsabschnitte durch Ausschnitte gebildet sein.
Im obigen Ausführungsbeispiel wird ein Ziehverfahren im Formgebungsschritt für die konkaven und konvexen Abschnitte verwendet. Allerdings ist die Erfindung auch hierauf nicht beschränkt. Ein Verfahren anders als ein Ziehverfahren, wie etwa ein Biegeverfahren, kann zur Bildung der konkaven und konvexen Abschnitte verwendet werden.
Im obigen Ausführungsbeispiel hat der Käfig konkave und konvexe Abschnitte, die in Dickenrichtung geformt sind. Allerdings ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Der Käfig muss nicht konkave und konvexe Abschnitte haben, die in Dickenrichtung geformt sind, und ein Käfig in der Form, der als Laminat von zwei Platten bezeichnet wird, kann verwendet werden.
Im obigen Ausführungsbeispiel muss das die Druckrollenlager mit solch einem oben beschriebenen Käfig nicht Lagerringe aufweisen. Auch andere Rollen als Nadelrollen, wie etwa lange Rollen etc. können verwendet werden.
Die Ausführungsformen, die hierin alleine beispielhaft in jeder Hinsicht beschrieben worden sind, sind in keiner Weise einschränkend. Der Rahmen der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert denn durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispielen und die Erfindung ist beabsichtigt, alle Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens und des Umfangs der Erfindung abzudecken, wie sie durch die Ansprüche definiert ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der Druckrollenlagerkäfig nach Maßgabe der Erfindung und das Verfahren zur Herstellung desselben werden effektiv verwendet, um Anforderungen an Druckrollenlagerkäfige mit ausgezeichneter Performance und effizienterem Herstellverfahren derartiger Druckrollenlagerkäfige gerecht zu werden.
Bezugszeichenliste

11, 81, 91: Käfig
12: Rotationsachse
13: Rolle
14, 15: Lagerring
16, 17: Stirnfläche
18, 19: Lauffläche
20: Druckrollenlager
21, 73, 85, 82: Tasche
21a: Rand
22, 57: Durchgangsbohrung
23, 24: ringförmiger Abschnitt
25, 93, 94: Säule
26, 27, 28: Rollenstopper
31, 32, 33, 34, 61, 62, 63, 64, 86: Scheibenabschnitt
36, 37, 38, 39, 66, 67, 68, 69: zylinderförmiger Abschnitt
41, 74, 82: Biegeabschnitt radiale Außenzone
41a: Bodenteil
44a: Basisendteil
42, 43, 75, 76, 78: Oberfläche
44, 70, 83: vorstehender Abschnitt
45, 77, 84: Ecke
51, 52, 71, 95: Pilotöffnung
56: Käfigmaterial
72: Rand
79: Nut
101, 102: Halteglied
103: Pressenelement
104, 105, 106: Formstempel
104a: radial äußere Stirnfläche
106a: radial innere Stirnfläche
106b: horizontale Fläche
106c: radiale Innenfläche
106d: Teil

Claims

Druckrollenlagerkäfig eines Druckrollenlagers mit einer Anzahl von Rollen aufnehmenden Taschen, umfassend: einen Biegeabschnitt einer radialen Außenzone, der durch Biegen eines Bereichs radial außerhalb der Taschen nach innen in einer radialen Richtung geformt ist; und vorstehende Abschnitte, die an einem Spitzenende des Biegeabschnitts der radialen Außenzone geformt sind und nach innen in die radiale Richtung vorstehen, um Stirnflächen der Rollen zu kontaktieren, die innerhalb der Taschen aufgenommen sind, wobei radial äußere Ränder der Taschen radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet sind.
Druckrollenlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der vorstehenden Abschnitte, welche die Stirnflächen der Rollen kontaktieren, einem Press-Abflachungsprozess unterzogen sind.
Druckrollenlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehenden Abschnitte durch Biegen eines radial äußeren Bereichs des Käfigs schräg nach innen in die radiale Richtung gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Druckrollenlagerkäfigs in einem Druckrollenlager mit einer Anzahl von Rollen aufnehmenden Taschen, umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Käfigmaterials, welches später der Käfig wird; Bildung einer Außenform des Käfigmaterials, so dass die Außenform Abschnitte aufweist, die später vorstehende Abschnitte werden, die nach innen in eine radiale Richtung vorstehen, um Stirnflächen der Rollen zu kontaktieren, die in Taschen aufgenommen sind; Bildung der Taschen in dem Käfigmaterial, so dass radial äußere Ränder der Taschen radial außerhalb der Basisendteile der vorstehenden Abschnitte angeordnet sind; und Bildung eines Biegeabschnitts einer radialen Außenzone durch Biegen eines Bereichs des Käfigmaterials, welcher radial außerhalb der Taschen einwärts in der Radialrichtung angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs nach Anspruch 4, umfassend ferner den Schritt: pressenbedingte Abflachung von Bereichen der vorstehenden Abschnitte, welche die Stirnflächen der Rollen berühren sollen.
Verfahren zur Herstellung des Druckrollenlagerkäfigs nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt der Bildung des Biegeabschnitts der radialen Außenzone der Bereich des Käfigmaterials, welcher radial außerhalb der Taschen angeordnet ist, schräg nach innen in die radiale Richtung gebogen wird.