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Technisches Gebiet
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Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen ein Wälzlager und einen Käfig zum Halten von Wälzkörpern eines Wälzlagers.
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Stand der Technik
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Ein Wälzlager wird häufig zum Lagern einer Welle in verschiedenen Bereichen verwendet und weist im Allgemeinen einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring vorgesehen sind, und einen ringförmigen Käfig auf, der die Wälzkörper hält.
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Ein in einem solchen Wälzlager vorgesehener Käfig ist zum Beispiel aus Messing hergestellt und ist mit Nieten 91 zusammengebaut, wie in 8 gezeigt (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines solchen Käfigs 99 zeigt. Der Käfig 99 weist auf: einen Käfigkörper 96, der einen ersten Ringkörper 98 mit einer ringförmigen Form und einer Mehrzahl von Käfigstäben 97 aufweist, die sich in einer Axialrichtung von dem ersten Ringkörper 98 erstrecken; und einen zweiten Ringkörper 95 mit einer ringförmigen Form, der an einer Axialseite der Mehrzahl von Käfigstäben 97 vorgesehen ist. Räume 94 zwischen dem ersten Ringkörper 98 und dem zweiten Ringkörper 95 sowie zwischen in der Umfangsrichtung benachbarten Käfigstäben 97, 97 dienen als Taschen, die Wälzkörper (nicht dargestellt) aufnehmen.
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In dem Käfigkörper 96 sind erste Löcher 93, die jeweils mit Schaftabschnitten 91b der Nieten 91 durchsetzt sind und die in der Axialrichtung länglich sind, jeweils in allen Abschnitten 98a des ersten Ringkörpers 98 ausgebildet, mit denen die Käfigstäbe 97 fortlaufend sind. Das Weitern ist der zweite Ringkörper 95 mit zweiten Löchern 92 ausgebildet, die mit einem Umfangsabstand in der Axialrichtung durchdringend sind, der dem der Käfigstäbe 97 entspricht. Wenn die Schaftabschnitte 91b der Nieten 91 in die ersten Löcher 93 und die zweiten Löcher 92 eingesetzt sind und Nietendabschnitte 91a gequetscht sind, sind der Käfigkörper 96 und der zweite Ringkörper 95 einstückig.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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Patentdokument 1:
JP-A-2001-323934 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Problem, das mit der Erfindung zu lösen ist
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Ein Durchmesser der Schaftabschnitte 91b der Nieten 91 beträgt zum Beispiel ungefähr 2 Millimeter, und ein Durchmesser der ersten Löcher 93, die in dem Käfigkörper 96 ausgebildet sind, und der Durchmesser der zweiten Löcher 92, die in dem zweiten Ringkörper 95 ausgebildet sind, sind geringfügig größer als der Durchmesser der Schaftabschnitte 91b. Um die ersten Löcher 93 in dem Käfigkörper 96 auszubilden, ist es erforderlich, die Käfigstäbe 97 und den ersten Ringkörper 98 in der Axialrichtung mit einem Werkzeug zu durchdringen. Die auszubildenden ersten Löcher 93 haben jedoch einen kleinen Durchmesser und sind in der Axialrichtung länglich und sind daher schwierig zu bearbeiten und können ein dünnes Werkzeug zum Brechen bringen. Darüber hinaus ist die Herstellung des Käfigs 99 schwierig, da eine solche Lochbearbeitung an allen Käfigstäben 97 durchgeführt werden muss. Selbst wenn die zuvor beschriebene Lochbearbeitung beendet ist, muss zusätzlich ein Vorgang des jeweiligen Quetschens der gleichen Anzahl von Nieten 91 wie die Käfigstäbe 97 durch Verwendung eines Hammers oder dergleichen durchgeführt werden, und somit kostet der Zusammenbau Zeit und Mühe.
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Der Käfig 99 ist zum Beispiel mit ungefähr 12 bis 20 Käfigstäben 97 vorgesehen (variiert in Abhängigkeit von der Modellnummer), und wenn die Anzahl der Käfigstäbe 97 zunimmt, sind mehr Arbeitsstunden für die Herstellung (Lochbearbeitung) und Zusammenbau erforderlich.
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Aspekte der Erfindung stellen einen Käfig, der in der Lage ist, den Arbeitsaufwand für die Lochbearbeitung und das Verbinden zum miteinander verbinden eines Käfigkörpers und eines zweiten Ringkörpers zu reduzieren, wodurch die Arbeitsstunden für die Herstellung und den Zusammenbau reduziert werden, und ein Wälzlager bereit, das einen solchen Käfig aufweist.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Käfig einen Käfigkörper, der einen ersten Ringkörper und eine Mehrzahl von Käfigstäben aufweist, die sich von dem ersten Ringkörper in Richtung zu einer Axialseite erstrecken; einen zweiten Ringkörper, der auf der einen Axialseite der Mehrzahl von Käfigstäben vorgesehen ist; und ein Schaftelement auf, dessen Anzahl kleiner als die der Käfigstäbe ist, das konfiguriert ist, um den Käfigkörper und den zweiten Ringkörper in einer Axialrichtung zu durchdringen und zu verbinden, wobei Räume, die sich zwischen dem ersten Ringkörper und dem zweiten Ringkörper befinden und die sich in einer Umfangsrichtung zwischen benachbarten der Käfigstäben befinden, Taschen ausbilden, die zum Halten von Wälzkörpern konfiguriert sind, wobei die Mehrzahl von Käfigstäben aufweist: einen ersten Käfigstab, der mit einem Durchgangsloch ausgebildet ist, in welches das Schaftelement einzusetzen ist; und einen zweiten Käfigstab, der eine Klaue aufweist, die an einem Endabschnitt auf der einen Axialseite vorgesehen ist, und wobei der zweite Ringkörper in einem Abschnitt, der konfiguriert ist, um mit dem zweiten Käfigstab verbunden zu werden, eine Vertiefung aufweist, die konfiguriert ist, um die Klaue aufzunehmen, und ein Teil der Vertiefung mit einem Vorsprung vorgesehen ist, der konfiguriert ist, um mit der Klaue in Eingriff zu gelangen.
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Gemäß diesem Käfig weist die Mehrzahl von Käfigstäben den ersten Käfigstab, der mittels dem Schaftelement durchdrungen ist, um mit dem zweiten Ringkörper verbunden zu sein, und den zweiten Käfigstab auf, der mit dem zweiten Ringkörper aufgrund des Eingriffs der Klaue und des Vorsprungs verbunden ist. Das heißt, um den Käfigkörper und den zweiten Ringkörper miteinander zu verbinden, ist es nicht erforderlich, Schaftelemente in alle Käfigstäbe einzusetzen, und es ist akzeptabel, das Schaftelement in den ersten Käfigstab einzusetzen, der ein Teil der Mehrzahl von Käfigstäben ist, und die Klaue und den Vorsprung in einem anderen Käfigstab in Eingriff zu bringen, d.h. der zweite Käfigstab. Daher ist es nicht erforderlich, in allen Käfigstäben und Abschnitten des ersten Ringkörpers und des zweiten Ringkörpers, die allen Käfigstäben entsprechen, Durchgangslöcher auszubilden, in die das Schaftelement einzusetzen ist. Daher ist es möglich, den Arbeitsaufwand für die Lochbearbeitung und das Verbinden, das mit dem Schaftelement durchgeführt wird, um den Käfigkörper und den zweiten Ringkörper aufgrund des Schaftelements miteinander zu verbinden, zu reduzieren, wodurch die Arbeitszeit für die Herstellung und den Zusammenbau des Käfigs reduziert wird. Beispiele für das „Verbinden mit dem Schaftelement“ beinhalten das Quetschen, wenn das Schaftelement ein Niet ist.
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Die Mehrzahl von Käfigstäben weist vorzugsweise des Weiteren ein dritter Käfigstab auf, dessen Endfläche auf der einen Axialseite eine Oberfläche auf der anderen Axialseite des zweiten Ringkörpers berühren kann und in einem nicht-verbundenen Zustand mit dem zweiten Ringkörper ist. Gemäß dieser Konfiguration ist des dritten Käfigstabs zusätzlich zu dem ersten Käfigstab und dem zweiten Käfigstab enthalten, und Positionen, an denen der Käfigkörper und der zweite Ringkörper durch Verwendung des Schaftelements verbunden sind, können weiter reduziert werden, was die Arbeitsstunden für die Herstellung und Zusammenbau des Käfigs weiter reduzieren kann.
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Die Vertiefung weist vorzugsweise einen Raum auf, der benachbart zu dem Vorsprung auf einer Umfangsseite vorgesehen ist und in den die Klaue in der Axialrichtung einsetzbar ist. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zu erhalten, bei der, wenn der Käfigkörper und der zweite Ringkörper zu verbinden sind, die Klaue des zweiten Käfigstabs des Käfigkörpers in der Axialrichtung in den Raum, der in der Vertiefung des zweiten Ringkörpers vorgesehen ist, eingesetzt wird, und dann, indem der zweite Ringkörper in Bezug auf den Käfigkörper in Richtung zu einer Umfangsseite gedreht wird, kann die Klaue mit dem Vorsprung in Eingriff gebracht werden. Solange des Weiteren der Käfigkörper und der zweite Ringkörper dadurch verbunden sind, dass das Schaftelement des ersten Käfigstabs in einem Zustand durchdringt, in dem die Klaue und der Vorsprung in Eingriff sind, können sich der Käfigkörper und der zweite Ringkörper nicht in der Umfangsrichtung drehen und der Eingriff zwischen der Klaue und dem Vorsprung kann nicht gelöst werden. Daher kann gemäß dieser Konfiguration der Käfig aufgrund des Eingriffs der Klaue und des Vorsprungs mühelos zusammengebaut werden, und wenn der Zusammenbau abgeschlossen ist, werden der Käfigkörper und der zweite Ringkörper aufgrund des Eingriffs zwischen der Klaue und dem Vorsprung mechanisch verbunden, was die Steifigkeit des Käfigs erhöht.
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Die Vertiefung ist vorzugsweise offen in Richtung zu einer radial äußeren Seite oder inneren Seite und in Richtung zu einer anderen Axialseite, wobei der Vorsprung eine erste Oberfläche, die der einen Axialseite zugewandt ist, eine zweite Oberfläche, die einer Radialrichtung zugewandt ist, und eine dritte Oberfläche aufweist, die der anderen Axialseite zugewandt ist, wobei die Klaue vorzugsweise eine vierte Oberfläche, die so konfiguriert ist, um der ersten Oberfläche zugewandt zu sein, und eine fünfte Oberfläche aufweist, die konfiguriert ist, um der zweiten Oberfläche zugewandt zu sein, und wobei eine Endfläche des zweiten Käfigstabs auf der einen Axialseite vorzugsweise konfiguriert ist, um der dritten Oberfläche zugewandt zu sein, und die Klaue steht vorzugsweise von der Endfläche des zweiten Käfigstabs vor. Da gemäß dieser Konfiguration die Oberflächen des Vorsprungs jeweils den Oberflächen des Vorsprungs zugewandt sind, sind der Vorsprung und die Klaue in Eingriff, und der Käfigkörper und der zweite Ringkörper können nicht in der Axialrichtung getrennt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Wälzlager auf: einen Innenring; einen Außenring; eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring vorgesehen sind; und einen ringförmigen Käfig, der die Mehrzahl von Wälzkörpern hält, und der Käfig weist die zuvor beschriebenen Konfigurationen auf.
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Gemäß diesem Wälzlager ist es bei der Herstellung und Zusammenbau des Käfigs möglich, den Arbeitsaufwand für die Lochbearbeitung und das Verbinden, das mit dem Schaftelement durchgeführt wird, um den Käfigkörper und den zweiten Ringkörper aufgrund des Schaftelements miteinander zu verbinden, zu reduzieren, wodurch die Arbeitszeit reduziert wird.
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Vorteile der Erfindung
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Gemäß Aspekten dieser Erfindung ist es bei der Herstellung und Zusammenbau des Käfigs möglich, den Arbeitsaufwand für die Lochbearbeitung und das Verbinden, das mit dem Schaftelement durchgeführt wird, um den Käfigkörper und den zweiten Ringkörper aufgrund des Schaftelements miteinander zu verbinden, zu reduzieren, wodurch die Arbeitszeit reduziert wird. Infolgedessen ist es möglich, zur Kostenreduktion des Käfigs (Kostenreduktion eines Wälzlagers) beizutragen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht eines Wälzlagers.
- 2 ist eine Ansicht eines ringförmigen Käfigs, der flächig erstellt ist, und ist eine Ansicht von einer radial äußeren Seite aus betrachtet.
- 3 ist eine Ansicht eines Käfigkörpers, von einer Axialseite aus betrachtet.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines zweiten Käfigstabs und eines zweiten Ringkörpers zeigt.
- 5 (A) und 5 (B) sind Querschnittsansichten eines Teils des Käfigs, betrachtet entlang einer Umfangsrichtung, wobei 5 (A) einen Zustand zeigt, bevor eine Klaue und ein Vorsprung in Eingriff sind (ein gelöster Zustand), und 5 (B) einen Zustand zeigt, in dem die Klaue und der Vorsprung in Eingriff sind.
- 6 ist eine Ansicht eines Teils des Käfigs, von der einen Axialseite aus betrachtet.
- 7 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung der Klaue des zweiten Käfigstabs und des Vorsprungs einer Vertiefung des zweiten Ringkörpers zeigt.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Käfigs aus dem Stand der Technik zeigt.
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Ausführungsart der Erfindung
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Wälzlagers. Das Wälzlager 10 weist einen Innenring 11, einen Außenring 12, eine Mehrzahl von Wälzkörper, die zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 vorgesehen sind, und einen ringförmigen Käfig 14 auf, der die Mehrzahl von Wälzkörper hält. Die Wälzkörper dieses Ausführungsbeispiels sind Zylinderrollen 13 und das Wälzlager 10 ist ein Zylinderrollenlager.
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Der Innenring 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist einen zylindrischen Innenringkörper 15 und eine ringförmige lose Rippe 16 auf. Der Innenring 11 ist durch Anordnen der losen Rippe 16 auf einer Axialseite des Innenringkörpers 15 und Kombinieren der losen Rippe 16 und des Innenringkörpers 15 konfiguriert. Eine Innenringlaufbahnfläche 17, mit der die Zylinderrollen 13 in Rollkontakt stehen, ist an einer Außenumfangsseite des Innenringkörpers 15 ausgebildet, und eine Innenrippe 18, die radial nach außen vorsteht, ist auf der anderen Axialseite des Innenringkörper 15 vorgesehen. Der Außenring 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat eine zylindrische Form, und eine Außenringlaufbahnfläche 19, mit der die Zylinderrollen 13 in Rollkontakt stehen, ist an einer Innenumfangsseite des Außenrings 12 ausgebildet. Außenrippen 19a, 19b, die radial nach innen vorstehen, sind jeweils auf der einen Axialseite und der anderen Axialseite des Außenrings 12 vorgesehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zylinderrollen 13 in zwei Reihen in einer Axialrichtung angeordnet. Die zwei Reihen der Zylinderrollen 13 werden von dem einen Käfig 14 gehalten. Der Innenring 11, der Außenring 12 und die Zylinderrollen 13 sind beispielsweise aus Lagerstahl hergestellt. Das in 1 gezeigte Wälzlager 10 wird als Lager für Arbeitswalzenschub in einem Stahlwalzwerk verwendet.
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2 ist eine Ansicht des ringförmigen Käfigs 14, die flächig erstellt ist, und ist eine Ansicht von einer radial äußeren Seite aus betrachtet. Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat der Käfig 14 eine zweiteilige Struktur. Das heißt, der Käfig 14 weist auf: einen Käfigkörper 20, der einen ersten Ringkörper (ersten Ringabschnitt) 21 und eine Mehrzahl von Käfigstäben (Käfigstababschnitte) 22 aufweist, die sich von dem ersten Ringkörper 21 in Richtung zu der einen Axialseite erstrecken; und einen zweiten Ringkörper 30, der auf der einen Axialseite der Mehrzahl von Käfigstäben 22 vorgesehen ist. Der erste Ringkörper 21 hat eine ringförmige Form und die Käfigstäbe 22 erstrecken sich linear von der einen Axialseite des ersten Ringkörpers 21 weiter in Richtung zu der einen Axialseite. Der zweite Ringkörper 30 ist ein ringförmiges Element. Der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind aus einer Kupferlegierung (Messing) hergestellt, können aber auch aus einem anderen Metallmaterial hergestellt sein. Der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 sind zu getrennten Elementen ausgebildet und sind aufgrund eines Niets 23 (siehe 2) und des Eingriffs einer Klaue 31 und eines Vorsprungs 34, die später beschrieben werden, verbunden und einstückig.
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In 2 weist der Käfig 14 den Niet 23 als ein Schaftelement zum Verbinden des Käfigkörpers 20 und des zweiten Ringkörpers 30 in der Axialrichtung auf. Der Niet 23 weist einen linearen Schaftabschnitt 24 und einen Kopfabschnitt 25 auf, der auf der einen Axialseite des Schaftabschnitts 24 vorgesehen ist und der einen vergrößerten Durchmesser hat. Durch Einsetzen des Schaftabschnitts 24 in ein Durchgangsloch 28, das in dem zweiten Ringkörper 30 vorgesehen ist, und ein Durchgangsloch 27, das in dem Käfigkörper 20 vorgesehen ist, und Quetschen (plastisches Verformen) eines Endabschnitts des Schaftabschnitts 24 auf der anderen Axialseite, ist ein gequetschter Abschnitt 26 mit einem vergrößerten Durchmesser so ausgebildet, dass der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 nicht getrennt werden können. Anstelle des Niets 23 kann, obwohl nicht gezeigt, eine längliche Schraube als ein anderes Schaftelement verwendet werden, und durch Einsetzen dieser Schraube in die Durchgangslöcher 27, 28 können der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 durch einen Schraubenkopf auf der einen Axialseite und eine Mutter verbunden werden, die auf der anderen Axialseite mit der Schraube verschraubt ist.
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Das erste Durchgangsloch 27 des Käfigkörpers 20 durchdringt den ersten Ringkörper 21 und eine der Käfigstäbe 22 in der Axialrichtung. Wie später beschrieben wird, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die ersten Durchgangslöcher 27 an drei Positionen vorgesehen, was der Anzahl der Nieten 23 entspricht (siehe 3).
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Das zweite Durchgangsloch 28 durchdringt den zweiten Ringkörper 30 in der Axialrichtung. In dem zweiten Ringkörper 30 haben die zweiten Durchgangslöcher 28 die gleiche Anzahl wie die ersten Durchgangslöcher 27 und sind an den gleichen Positionen in der Umfangsrichtung wie die ersten Durchgangslöcher 27 vorgesehen.
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Die Durchgangslöcher 27, 28 sind Löcher mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser der Schaftabschnitte 24 der Nieten 23 ist. Der Käfigstab 22, durch welchen die Schaftabschnitte 24 der Nieten 23 dringt, wird als erster Käfigstab 22a bezeichnet. Wie in 2 gezeigt, hat der Käfig 14 einen zweiten Käfigstab 22b und einen dritten Käfigstab 22c, die von dem ersten Käfigstab 22a verschieden sind. Konfigurationen des zweiten Käfigstabs 22b und des dritten Käfigstabs 22c werden später beschrieben.
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3 ist eine Ansicht des Käfigkörpers 20 von einer Axialseite aus betrachtet. Der Käfigkörper 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat fünfzehn Käfigstäbe 22, von denen die Anzahl der ersten Käfigstäbe 22a, in denen die Durchgangslöcher 27 ausgebildet sind, drei beträgt. Die ersten Käfigstäbe 22a sind gleichmäßig entlang der Umfangsrichtung angeordnet (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 120 Grad voneinander entfernt). Sechs der fünfzehn Käfigstäbe 22 sind die zweiten Käfigstäbe 22b und die übrigen sechs Käfigstäbe 22c sind die dritten Käfigstäbe 22c. Eine der zweiten Käfigstäbe 22b und eine der dritten Käfigstäbe 22c sind zwischen einem ersten Käfigstab 22a und einem anderen ersten Käfigstab 22a vorgesehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei zweite Käfigstäbe 22b und zwei dritte Käfigstäbe 22c zwischen einem ersten Käfigstab 22a und einem anderen ersten Käfigstab 22a vorgesehen. Die Anzahl der Käfigstäbe 22 variiert abhängig von der Modellnummer (Größe) des Wälzlagers 10, und die Anzahl und Umfangsanordnung der ersten Käfigstäbe 22a, der zweiten Käfigstäbe 22b und der dritten Käfigstäbe 22c kann sich von denen in 3 gezeigten unterscheiden. Der erste Käfigstab 22a und der zweite Käfigstab 22b sind jedoch vorzugsweise in der Umfangsrichtung verteilt (gleich angeordnet), und wie in der in 3 gezeigten Form mit einer Mehrzahl von (zwei) zweiten Käfigstäben 22b als ein Satz, wobei die Sätze in der Umfangsrichtung verteilt sein können (gleich angeordnet sein können).
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der zweite Käfigstab 22b die Klaue 31 an einem Endabschnitt auf der einen Axialseite auf. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil der zweiten Käfigstäbe 22b und des zweiten Ringkörpers 30 zeigt. Die Vertiefungen 33, welche die Klauen 31 aufnehmen, sind in Abschnitten 32 ausgebildet, die mit den zweiten Käfigstäben 22b des zweiten Ringkörpers 30 verbunden sind, und ein Teil jeder Vertiefung 33 ist mit dem Vorsprung 34 vorgesehen, der in die Klaue 31 eingreift. Die Vertiefungen 33 (und die Vorsprünge 34) haben die gleiche Anzahl wie die zweiten Käfigstäbe 22b und sind an gleichen Positionen in der Umfangsrichtung wie die zweiten Käfigstäbe 22b vorgesehen. Wenn die Klauen 31 der zweiten Käfigstäbe 22b des Käfigkörpers 20 mit den Vorsprüngen 34 in Eingriff sind, die in den Vertiefungen 33 des zweiten Ringkörpers 30 ausgebildet sind, sind der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 miteinander verbunden und können in der Axialrichtung nicht getrennt werden.
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Wie in 4 gezeigt, sind in dem zweiten Ringkörper 30 die Vertiefungen 33 zumindest in Richtung zu der radial äußeren Seite und der anderen Axialseite hin offen, und sind des Weiteren in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Richtung zu der einen Axialseite hin offen. Das heißt, die Vertiefungen 33 durchdringen den zweiten Ringkörper 30 in der Axialrichtung mit Ausnahme seiner Innenumfangsseite. Ein Vorsprung 34 ist in einem Teil jeder Vertiefung 33 in der Umfangsrichtung vorgesehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in jeder Vertiefung 33 auf einer Umfangsseite ein Raum (Raumabschnitt) 35 vorgesehen, der in der Axialrichtung durchdringend ist, und auf der anderen Umfangsseite ist der Vorsprung 34 vorgesehen, der als Barriere in der Axialrichtung fungiert.
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5 (A) und 5 (B) sind vergrößerte Querschnittsansichten eines Teils des Käfigs 14 (ein zweiter Käfigstab 22b und dessen Umgebung), betrachtet entlang der Umfangsrichtung, wobei 5 (A) einen Zustand zeigt, bevor die Klaue 31 und der Vorsprung 34 in Eingriff sind (ein gelöster Zustand), und 5 (B) einen Zustand zeigt, in dem die Klaue 31 und der Vorsprung 34 in Eingriff sind.
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Der Vorsprung 34 hat eine rechteckige Parallelepipedform oder eine kubische Form und weist eine erste Oberfläche 36, die der einen Axialseite zugewandt ist, eine zweite Oberfläche 37, die der radial äußeren Seite zugewandt ist, und eine dritte Oberfläche 38 auf, die der anderen Axialseite zugewandt ist.
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Dagegen weist die Klaue 31 einen axialen Vorsprung 42, der in Richtung zu der einen Axialseite von einer Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b vorsteht, und einen radialen Vorsprung 43 auf, der radial nach innen von einem Spitzenabschnitt auf der einen Axialseite des axialen Vorsprungs 42 vorsteht. Somit weist in einem Zustand, in dem die Klaue 31 mit dem Vorsprung 34 in Eingriff ist (siehe 5 (B)), die Klaue 31 eine vierte Oberfläche 39, die der ersten Oberfläche 36 zugewandt ist, und eine fünfte Oberfläche 40 auf, die der zweiten Oberfläche 37 zugewandt ist. Die Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b ist der dritten Oberfläche 38 zugewandt. Die vierte Oberfläche 39 ist eine Oberfläche auf der anderen Axialseite des radialen Vorsprungs 43 und die fünfte Oberfläche 40 ist eine Oberfläche radial innerhalb des axialen Vorsprungs 42.
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Wie in 5 (B) gezeigt, können in einem Zustand, in dem die Klaue 31 mit dem Vorsprung 34 in Eingriff ist, die erste Oberfläche 36 und die vierte Oberfläche 39 in Flächenkontakt gebracht werden, und die zweite Oberfläche 37 und die fünfte Oberfläche 40 können in Flächenkontakt gebracht werden, und die Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b und die dritte Oberfläche 38 können in Flächenkontakt gebracht werden. Da der Vorsprung 34 zwischen der vierten Oberfläche 39 und der Endfläche 41 des zweiten Käfigstabs 22b angeordnet ist, sind der zweite Käfigstab 22b und der zweite Ringkörper 30 verbunden und können in der Axialrichtung nicht getrennt werden, und werden die fünfte Oberfläche 40 und die die zweite Oberfläche 37 miteinander in Kontakt gebracht, wodurch der Käfigstab 22b und der zweite Ringkörper 30 in der Radialrichtung in Bezug zueinander positioniert werden.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die dritten Käfigstäbe 22c nicht mit den Klauen 31 der zweiten Käfigstäbe 22b auf der einen Axialseite vorgesehen und sind nicht mit den Durchgangslöchern 27 für die Nieten 22 wie die ersten Käfigstäbe 22a vorgesehen, und die Endflächen 44 an den einen Axialseiten der dritten Käfigstäbe 22c sind gleichmäßige Oberflächen entlang einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse C1 des ringförmigen Käfigs 14 (siehe 3). Unter einer Seitenfläche auf der anderen Axialseite des zweiten Ringkörpers 30 sind die Oberflächen 45 (siehe 2), die jeweils den Endflächen 44 der dritten Käfigstäbe 22c zugewandt sind, ebenfalls gleichmäßige Oberflächen entlang der Ebene senkrecht zu der Mittelachse C1. In einem Zustand, in dem der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 aufgrund der Nieten 23 und des Eingriffs zwischen den Klauen 31 und den Vorsprüngen 34 verbunden sind, sind die Endflächen 44 auf der einen Axialseite der dritten Käfigstäbe 22c und der Oberflächen 45 auf der anderen Axialseite des zweiten Ringkörpers 30 miteinander in Kontakt und die dritten Käfigstäbe 22c und der zweite Ringkörper 30 sind nicht verbunden. Die dritten Käfigstäbe 22c haben eine Auslegerform, die sich von dem ersten Ringkörper 21 zu der einen Axialseite erstreckt. Eine Steifigkeit der dritten Käfigstäbe 22c und des ersten Ringkörpers 21 ist hoch und kann, selbst wenn die Zylinderrollen 13 in Kontakt mit den dritten Käfigstäben 22c sind, einer Kraft aufgrund des Kontakts widerstehen.
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In einem Zustand, in dem der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 aufgrund der Nieten 23 und des Eingriffs zwischen den Klauen 31 und den Vorsprüngen 34 verbunden sind, dienen Räume 29 zwischen dem ersten Ringkörper 21 und dem zweiten Ringkörper 30 und zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten Käfigstäben 22 als Taschen 22, welche die Zylinderrollen 13 halten (siehe 1), welche die Wälzkörper sind.
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Wie zuvor beschrieben, ist in dem Käfig 14 die Anzahl (Gesamtanzahl) der Nieten 23 zum Verbinden des Käfigkörpers 20 und des zweiten Ringkörpers 30 kleiner als die Anzahl (Gesamtanzahl) der Käfigstäbe 22, und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der Käfigstäbe 22 fünfzehn, während die Anzahl der Nieten 23 drei beträgt. Die fünfzehn Käfigstäbe 22 weisen die ersten Käfigstäbe 22a, die mit den ersten Durchgangslöchern 27 ausgebildet sind, in welche die Schaftabschnitte 24 der Nieten 23 einzusetzen sind, und die zweiten Käfigstäbe 22b auf, deren Endabschnitte auf der einen Axialseite die Klauen 31 aufweisen. Des Weiteren weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Käfigstäbe 22, deren Gesamtzahl fünfzehn ist, die dritten Käfigstäbe 22c auf, deren Endflächen 44 auf der einen Axialseite die Oberflächen 45 auf der anderen Axialseite des zweiten Ringkörpers 30 berühren können, jedoch in einem nicht-verbundenen Zustand mit dem zweiten Ringkörper 30 sind.
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Auf diese Weise weisen die fünfzehn Käfigstäbe 22 des Käfigs 14 die ersten Käfigstäbe 22a, die von den Nieten 23 durchdrungen sind, um mit dem zweiten Ringkörper 30 verbunden zu sein, und die zweiten Käfigstäbe 22b auf, die mit dem zweiten Ringkörper 30 aufgrund des Eingriffs der Krallen 31 und der Vorsprünge 34 verbunden sind. Das heißt, um den Käfigkörper 20 und den zweiten Ringkörper 30 miteinander zu verbinden, ist es nicht erforderlich, die Nieten 23 in alle fünfzehn Käfigstäbe 22 einzusetzen, und es ist akzeptabel, die Nieten 23 in die ersten Käfigstäbe 22a einzusetzen, die ein Teil der fünfzehn Käfigstäbe 22 sind, und die Klauen 31 und die Vorsprünge 34 in anderen Käfigstäben in Eingriff zu bringen, d.h. die zweiten Käfigstäbe 22b.
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Daher ist es nicht erforderlich, die Durchgangslöcher 27, 28, in welche die Nieten 23 einzusetzen sind, in allen fünfzehn Käfigstäben 22 und Abschnitten des ersten Ringkörpers 21 und des zweiten Ringkörpers 30 auszubilden, die allen Käfigstäben entsprechen, und es ist akzeptabel, die Durchgangslöcher 27, 28 nur in den drei ersten Käfigstäben 22a und den Abschnitten des ersten Ringkörpers 21 und des zweiten Ringkörpers 30 auszubilden, die in der Axialrichtung benachbart zu den drei ersten Käfigstäben 22a angeordnet sind. Die Nieten 23 werden nur an drei Positionen verwendet, die den drei ersten Käfigstäben 22a entsprechen. Dadurch ist es möglich, den Arbeitsaufwand für die Lochbearbeitung und das Quetschen zum Verbinden des Käfigkörpers 20 und des zweiten Ringkörpers 30 aufgrund der Nieten 23 zu reduzieren, wodurch die Arbeitsstunden für die Herstellung und den Zusammenbau des Käfigkörpers 14 reduziert werden. Infolgedessen ist es möglich, zur Kostensenkung des Käfigs 14 und des Weiteren zur Kostensenkung des Wälzlagers 10 beizutragen, das den Käfig 14 aufweist.
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Insbesondere können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel (siehe 2 und 3) in den dritten Käfigstäben 22c die Endflächen 44 auf der einen Axialseite die Oberflächen 45 auf der anderen Axialseite des zweiten Ringkörpers 30 berühren, befinden sich jedoch in einem nicht-verbundenen Zustand mit dem zweiten Ringkörper 30. Auf diese Weise sind unter den fünfzehn Käfigstäben 22 die dritten Käfigstäbe 22c zusätzlich zu den ersten Käfigstäben 22a und den zweiten Käfigstäben 22b enthalten, und Positionen an denen der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 durch Verwendung der Nieten 23 verbunden werden, werden weiter reduziert. Das heißt, im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein Teil (sechs) der fünfzehn Käfigstäbe 22 die zweiten Käfigstäbe 22b sind, die mit dem zweiten Ringkörper 30 durch die Klauen 31 und die Vorsprünge 34 verbunden sind, und alle übrigen (neun) die ersten Käfigstäbe sind, in denen die Nieten 23 verwendet werden, dadurch, dass weiterhin die dritten Käfigstäbe 22c (drei) wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthalten sind, kann die Anzahl der ersten Käfigstäbe 22a, in denen die Nieten 23 verwendet werden, reduziert werden. Daher ist es möglich, die Arbeitszeit für die Herstellung und den Zusammenbau des Käfigs 14 weiter zu reduzieren.
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Hier wird der Zusammenbau des Käfigs 14 und der Zylinderrollen 13 beschrieben.
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Zunächst sind in dem Käfigkörper 20 die Zylinderrollen 13 zwischen den Käfigstäben 22, 22 angeordnet, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat, wie in 3 gezeigt, eine Seitenfläche 47, die der Umfangsrichtung jedes Käfigstabs 22 zugewandt ist, eine bogenartige Oberflächenform, deren Radius geringfügig größer als der der Zylinderrollen 13 ist, und die Zylinderrollen 13, die zwischen den Käfigstäben 22 und 22 vorgesehen sind, können nicht in der Radialrichtung gelöst werden.
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In einem Zustand, in dem der Käfigkörper 20 und die Zylinderrollen 13 auf diese Weise kombiniert werden, ist der zweite Ringkörper 30 auf der einen Axialseite des Käfigkörpers 20 positioniert. Zu diesem Zeitpunkt werden, wie in 6 gezeigt, die Klauen 31 der zweiten Käfigstäbe 22b in die Räume 35 eingesetzt, die auf der einen Umfangsseite in den Vertiefungen 33 des zweiten Ringkörpers 30 benachbart zu den Vorsprüngen 34 vorgesehen sind. 6 ist eine Ansicht eines Teils des Käfigs 14, von der einen Axialseite aus betrachtet. Wenn der zweite Ringkörper 30 relativ zum Käfigkörper 20 (den zweiten Käfigstababschnitten 22b) in Richtung zu der einen Umfangsseite (Richtung eines Pfeils R in 6) gedreht wird, können die Klauen 31 und die Vorsprünge 34 in Eingriff gebracht werden.
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In diesem Zustand (siehe 2) befinden sich die ersten Durchgangslöcher 27, die auf der Seite des Käfigkörpers 20 ausgebildet sind, und die zweiten Durchgangslöcher 28, die auf der Seite des zweiten Ringkörpers 30 ausgebildet sind, in den gleichen Phasen (den gleichen Positionen in der Umfangsrichtung), und die Nieten 23 werden in die Durchgangslöcher 27, 28 eingesetzt und die Endabschnitte der Nieten 23 werden gequetscht, um zu verhindern, dass sich die Nieten 23 lösen. Infolgedessen können sich der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 nicht relativ zueinander drehen, und der Eingriff zwischen den Klauen 31 und den Vorsprüngen 34 kann nicht gelöst werden.
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Wie zuvor beschrieben, kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die Räume 35, die den Klauen 31 ermöglichen, in der Axialrichtung eingesetzt zu werden, benachbart zu den Vorsprüngen 34 auf der einen Umfangsseite in den Vertiefungen 33 vorgesehen sind, der Käfig 14 mühelos aufgrund des Eingriffs der Klauen 31 und der Vorsprünge 34 zusammengebaut werden, und wenn der Zusammenbau abgeschlossen ist, werden der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 aufgrund des Eingriffs zwischen den Klauen 31 und dem Vorsprung 34 mechanisch verbunden, was die Steifigkeit des Käfigs 14 erhöht.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel (siehe 4) sind die Vertiefungen 33, die in dem zweiten Ringkörper 30 ausgebildet sind, in Richtung zu der radial äußeren Seite hin offen, können aber auch in Richtung einer radialen inneren Seite hin offen sein. In diesem Fall kann 2 als eine Ansicht betrachtet werden, wenn der Käfig 14 von der radial inneren Seite aus betrachtet wird, und in diesem Fall kann auch die gleiche Funktion wie die des Ausführungsbeispiels vorgesehen sein.
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7 ist eine Ansicht, die eine Abwandlung der Klauen 31 der zweiten Käfigstäbe 22b und der Vorsprünge 34 der Vertiefungen 33 des zweiten Ringkörpers 30 zeigt, und ist eine Ansicht eines Teils des Käfigs 14, betrachtet von der radial äußeren Seite aus. In der ebenfalls in 7 gezeigten Form ist der Vorsprung 34 in einem Teil jeder Vertiefung 33 in der Umfangsrichtung vorgesehen. In der Vertiefung 33 ist der Raum 35, der in der Axialrichtung durchdringend ist, auf der einen Umfangsseite vorgesehen, und der Vorsprung 34, der als Sperre in der Axialrichtung dient, ist auf der anderen Umfangsseite vorgesehen. Der Vorsprung 34 hat eine rechteckige Parallelepipedform oder eine kubische Form und weist die erste Oberfläche 36, die der einen Axialseite zugewandt ist, die zweite Oberfläche 37, die der einen Umfangsseite zugewandt ist, und die dritte Oberfläche 38 auf, die der anderen axialen Seite zugewandt ist. Dagegen weist die Klaue 31 einen axialen Vorsprung 42, der weiter in Richtung zu der einen Axialseite von der Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b vorsteht, und einen Umfangsvorsprung 46 auf, der in Richtung zu der anderen Umfangsseite von dem Spitzenabschnitt auf der einen Axialseite des axialen Vorsprungs 42 vorsteht. Somit weist die Klaue 31 die vierte Oberfläche 39, die der ersten Oberfläche 36 zugewandt ist, und die fünfte Oberfläche 40 auf, die der zweiten Oberfläche 37 zugewandt ist. Die Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b ist der dritten Oberfläche 38 zugewandt.
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In einem Zustand, in dem die Klaue 31 mit dem Vorsprung 34 in Eingriff ist, können die erste Oberfläche 36 und die vierte Oberfläche 39 in Flächenkontakt gebracht werden, und die zweite Oberfläche 37 und die fünfte Oberfläche 40 können in Flächenkontakt gebracht werden, und die Endfläche 41 auf der einen Axialseite des zweiten Käfigstabs 22b und die dritte Oberfläche 38 können in Flächenkontakt gebracht werden. Da der Vorsprung 34 zwischen der vierten Oberfläche 39 und der Endfläche 41 des zweiten Käfigstabs 22b angeordnet ist, sind der zweite Käfigstab 22b und der zweite Ringkörper 30 verbunden und können nicht in der Axialrichtung getrennt werden. Da des Weiteren der Raum 35, der das Einsetzen der Klaue 31 in der Axialrichtung ermöglicht, benachbart zu dem Vorsprung 34 auf der einen Umfangsseite in der Vertiefung 33 vorgesehen ist, ähnlich wie die in den 5 (A), 5 (B), und 6 gezeigte Form, wird die Zusammenbau einfach, und wenn der Käfigkörper 20 und der zweite Ringkörper 30 aufgrund des Niets 23 verbunden sind, können die Klaue 31 und der Vorsprung 34 nicht gelöst werden.
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Die Ausführungsbeispiele und ihre abgewandelten Beispiele, die bisher offenbart wurden, sollen die Erfindung in jedem Punkt veranschaulichen und sollen die Erfindung nicht einschränken. Der Käfig und das Wälzlager der vorliegenden Erfindung sind nämlich nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Formen beschränkt, sondern können in anderen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können sich die Klauen 31 und die Vorsprünge 34 von den dargestellten Formen unterscheiden (rechteckige Parallelepipedform und kubische Form in Bezug auf die Vorsprünge 34).
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Der Käfig 14 des Ausführungsbeispiels weist die dritten Käfigstäbe 22c zusätzlich zu den ersten Käfigstäben 22a und den zweiten Käfigstäben 22b auf, während die dritten Käfigstäbe 22c weggelassen werden können. Das heißt, ein Teil der Mehrzahl von Käfigstäben 22 kann die ersten Käfigstäbe 22a sein, und der Rest kann die zweiten Käfigstäbe 22b sein.
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In der in 1 gezeigten Form sind die Zylinderrollen 13, welche die Wälzkörper sind, in Axialrichtung in zwei Reihen angeordnet, können aber auch in einer Reihe angeordnet sein. Der Innenring 11 und der Außenring 12 können andere Formen haben. Der Käfig 14 kann Kegelrollen, Nadelrollen oder dergleichen anstelle der Zylinderrollen 13 halten und kann ein Käfig für ein Pendelrollenlager sein.
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Das Wälzlager mit dem Käfig der vorliegenden Erfindung kann ein anderes als ein Arbeitswalzenschub in einem Stahlwalzwerk sein.
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 3. August 2017 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-150922 , auf deren Inhalt hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wälzlager
- 11
- Innenring
- 12
- Außenring
- 13
- Zylinderrolle (Wälzkörper)
- 14
- Käfig
- 20
- Käfigkörper
- 21
- erster Ringkörper
- 22
- Käfigstab
- 22a
- erster Käfigstab
- 22b
- zweiter Käfigstab
- 22c
- dritter Käfigstab
- 23
- Niet (Schaftelement)
- 27
- erstes Durchgangsloch
- 28
- zweites Durchgangsloch
- 29
- Raum
- 30
- zweiter Ringkörper
- 31
- Klaue
- 32
- Teil, der mit dem zweiten Ringkörper verbunden ist
- 33
- Vertiefung
- 34
- Vorsprung
- 35
- Raum
- 36
- erste Oberfläche
- 37
- zweite Oberfläche
- 38
- dritte Oberfläche
- 39
- vierte Oberfläche
- 40
- fünfte Oberfläche
- 41
- Endfläche
- 45
- Oberfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2001323934 A [0005]
- JP 2017150922 [0049]
