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Technisches Gebiet
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Wälzlager, bei dem ein Innenring in Umfangsrichtung geteilt ist.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise weist ein Wellenzapfen eines Verbrennungsmotors, der für Fahrzeuge wie Automobile oder Außenbordmotoren verwendet wird, einen Wellenzapfen auf, der von einem Gleitlager gelagert wird. Da das Gleitlager jedoch eine große Menge Schmieröl liefern muss und eine spezielle Ölvorrichtung benötigt, erhöht sich das Gewicht des Fahrzeugs. Daher wurden in den letzten Jahren Versuche unternommen, um das Gewicht eines Fahrzeugs zu reduzieren, indem die Notwendigkeit der Ölvorrichtung durch Ändern des Gleitlagers in ein Wälzlager beseitigt wurde.
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Der Wellenzapfen ist in einer Position, die sich in Axialrichtung zwischen den Kurbelarmen befindet. Daher kann ein ringförmiges Wälzlager nicht so montiert werden, wie es ist. Daher werden geteilte Wälzlager, die in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt sind, als die Wälzlager verwendet, welche die Kurbelwelle drehbar lagern (siehe Patentliteratur 1 und 2). Die geteilten halbkreisförmigen Wälzlager sind auf beiden Seiten in Radialrichtung mit den dazwischen angeordneten Wellenzapfen montiert und in dem Gehäuse einteilig befestigt.
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Das in Patentliteratur 1 oder Patentliteratur 2 beschriebene Wälzlager enthält keinen Innenring, und der Wälzkörper rollt auf der Außenumfangsfläche des Wellenzapfens als eine Laufbahnfläche. Um die Wälzlebensdauer zu gewährleisten, muss die Laufbahnfläche des Wälzlagers normalerweise eine Härte von ungefähr 60 HRC oder mehr aufweisen. Da jedoch die durch Heißschmieden hergestellte Kurbelwelle einen relativ niedrigen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% bis 0,5% aufweist, ist es schwierig, die Oberflächenhärte des Wellenzapfens zu erhöhen.
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Daher wurde geforscht, um die Wälzlebensdauer sicherzustellen, indem ein Innenring, der in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt ist, an dem Außenumfang des Wellenzapfens eingebaut wird.
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Literatur des Standes der Technik
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Stand der Technik
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- Patentliteratur 1 JP-A-2007-139153
- Patentliteratur 2 JP-A-2012-225426
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In einem Wälzlager, das in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt ist, kann auf der Laufbahnfläche an einem Anlageabschnitt des Innen- und Außenrings eine Stufe oder ein Spalt auftreten. Wenn der Wälzkörper den Anlageabschnitt passiert, können daher anomale Geräusche auftreten und die Wälzlebensdauer kann aufgrund der Einwirkung abnehmen. Wenn das geteilte Wälzlager zusammengesetzt wird, muss es daher derart zusammengesetzt werden, dass sich eine Richtung des Anlageabschnitts des Innen- und Außenrings und eine Richtung der auf das Wälzlager wirkenden Last nicht überlappen.
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Wenn jedoch der Innenring in Umfangsrichtung geteilt ist, wird, selbst wenn der Bohrungsdurchmesser des Innenrings kleiner als der Außendurchmesser der Welle ist, nur ein Spalt zwischen den geteilten Innenringen erzeugt, und der Innenring kann an den Außenumfang der Welle nicht mit einer Presspassung eingebaut werden. Daher kann sich der Innenring während der Verwendung drehen, und die Richtung des Anlageabschnitts des Innen- und Außenrings kann sich mit der Richtung der auf das Wälzlager wirkenden Last überlappen.
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Wie in 6 gezeigt, kann als Mittel zum Verhindern, dass sich der Innenring 51 um den Wellenzapfen 52 dreht, ein Verfahren zum Einbauen eines Stifts 53, der den Innenring 51 und den Wellenzapfen 52 in Radialrichtung passiert, oder zum Einbauen eines Keils (nicht gezeigt) auf einer Passfläche zwischen dem Innenring 51 und dem Wellenzapfen 52 berücksichtigt werden. In der Kurbelwelle ist es jedoch schwierig, die Keilnut und das Stiftloch 54 groß auszulegen, um die Festigkeit sicherzustellen. Wenn des Weiteren ein kleiner Keil oder Stift 53 verwendet wird, wird der Kontaktflächendruck der Keilnut oder des Stiftlochs 54 hoch und Verschleiß und Verformung können zunehmen. Des Weiteren besteht bei dem Verbrennungsmotor ein starker Bedarf an Gewichtsreduzierung und der Innenring 51 hat eine geringe radiale Plattendicke. Daher kann der Stift 53 oder der Keil zu dem Außenumfang des Innenrings 51 vorstehen. In diesem Fall gibt es Probleme, dass die Laufbahnfläche 56 des Innenrings 51 schrumpft und die Wälzlebensdauer reduziert wird.
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In Anbetracht der dargestellten Situation ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, die Drehung eines Innenrings in Bezug auf eine Drehwelle zu verhindern, ohne einen Drehstopper wie einen Stift oder einen Keil in einer Lagerungsstruktur zu verwenden, welche die Drehwelle lagert wie beispielsweise eine Kurbelwelle durch ein Wälzlager, bei dem ein Innenring in Umfangsrichtung geteilt ist.
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Lösung des Problems
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In einem Aspekt der Erfindung weist in einer Lagerungsstruktur, bei der ein um eine Mittelachse rotierendes Wellenelement drehbar von einem Wälzlager gelagert wird, das in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt ist, das Wellenelement einen Passabschnitt auf, in den das Wälzlager extern aufgesetzt ist. Der Passabschnitt weist eine nicht-runde Form in einer Richtung senkrecht zu der Mittelachse auf. Das Wälzlager weist auf: einen Innenring, der in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt ist und extern an dem Passabschnitt aufgesetzt ist und der eine Innenlaufbahnfläche an einem Außenumfang aufweist, einen Außenring, der in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilt und radial außerhalb des Innenrings befestigt ist und der eine Außenlaufbahnfläche aufweist, die an einem Innenumfang koaxial zu der Innenlaufbahnfläche ist, und eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die drehbar zwischen der Innenlaufbahnfläche und der Außenlaufbahnfläche angeordnet sind. Ein Innenumfang des Innenrings weist eine Form auf, die mit einem Außenumfang des Passabschnitts korrespondiert, wobei ein Abschnitt in der Richtung senkrecht zur Mittelachse eine nicht-runde Form aufweist und die radiale Verschiebung des Innenrings begrenzt ist, so dass eine Drehung des Innenrings gegenüber dem Wellenelement verhindert wird.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Drehung eines Innenrings in Bezug auf die Drehwelle ohne Verwendung eines Drehstoppers wie beispielsweise ein Stift oder ein Keil in einer Lagerungsstruktur, welche die Drehwelle wie beispielsweise eine Kurbelwelle lagert, durch ein Wälzlager verhindert werden, bei dem der Innenring in Umfangsrichtung geteilt ist. Da der zusammengesetzte Zustand des Innenrings so aufrechterhalten werden kann, dass sich die Richtung des Anlageabschnitts des Innenrings und die Richtung der auf das Wälzlager wirkenden Last nicht überlappen, kann verhindert werden, dass ein anomales Geräusch über einen langen Zeitraum auftritt, und eine gute Wälzlebensdauer kann sichergestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine axiale Schnittansicht einer Kurbelwelle, in die ein Wälzlager eines ersten Ausführungsbeispiels eingebaut ist.
- 2 ist eine vergrößerte axiale Schnittansicht eines Abschnitts eines Wellenzapfens.
- 3 ist eine Schnittansicht des Wellenzapfens in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse.
- 4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Effekt der Verhinderung der Drehung des Innenrings darstellt.
- 5 (a) ist eine axiale Schnittansicht eines Abschnitts des Wellenzapfens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und 5 (b) ist eine Schnittansicht in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse.
- 6 ist eine axiale Schnittansicht, die einen herkömmlichen Drehstopper zeigt
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele eines Wälzlagers gemäß der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. 1 ist eine axiale Schnittansicht einer Kurbelwelle 30 (Wellenelement), in die ein Wälzlager 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut ist. Die Kurbelwelle 30 ist eine Komponente, die in einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einem Außenbordmotor oder ein Automobil eingebaut ist und das Hin- und Herbewegen eines Kolbens 31 in eine Drehbewegung umwandelt. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung der Mittelachse m der Kurbelwelle 30 als Axialrichtung bezeichnet, die Richtung senkrecht zur Mittelachse m wird als Radialrichtung bezeichnet und die Richtung um die Mittelachse m herum wird als Umfangsrichtung bezeichnet.
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Die Kurbelwelle 30 wird durch Heißschmieden eines Kohlenstoffstahls oder legierten Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% bis 0,5% hergestellt und ist einteilig mit einer Mehrzahl von Wellenzapfen 32 (Passabschnitten), einer Mehrzahl von Hubzapfen 33 und 33 und einer Mehrzahl von Kurbelarmen 34 ausgebildet, die jeden Wellenzapfen 32 und jeden Hubzapfen 33 verbinden. In der Kurbelwelle 30 in 1 sind die Wellenzapfen 32 an fünf Positionen in Axialrichtung ausgebildet, und die Hubzapfen 33 sind an vier Positionen in Axialrichtung ausgebildet.
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Die Konfiguration des Wellenzapfens 32 wird in Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Da die Konfigurationen der Wellenzapfen 32 gleich sind, wird der in 1 mit J bezeichnete Wellenzapfen 32 als ein Beispiel beschrieben.
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2 ist eine axiale Schnittansicht des Wellenzapfens 32, in dem das Wälzlager 10 in dessen Außenumfang eingebaut ist. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m in 2.
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Jeder der Wellenzapfen 32 hat eine Säulenform und sind koaxial zueinander entlang der Mittelachse m ausgebildet. Der zur Mittelachse m senkrechte Querschnitt ist in Axialrichtung einheitlich und hat eine elliptische Form. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 einem Schleifprozess unterzogen, nachdem die Härte durch Induktionshärten oder dergleichen erhöht wird.
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Die Wälzlager 10 sind extern am Außenumfang des Wellenzapfens 32 aufgesetzt, und die Kurbelwelle 30 dreht sich um die Wellenzapfen 32.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 hat jeder Hubzapfen 33 eine kreisförmige Säulenform und ist parallel zur Mittelachse m an einer Position vorgesehen, die in Radialrichtung von dem Wellenzapfen 32 exzentrisch ist. Die Außenumfangsfläche des Hubzapfens 33 wird einem Schleifprozess unterzogen, nachdem die Härte durch Induktionshärten oder dergleichen erhöht wird. Jeder Hubzapfen 33 ist über eine Pleuelstange 41 mit einem Kolben 31 verbunden.
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In dem Verbrennungsmotor werden durch periodisches explosionsartiges Verbrennen von Kraftstoff wie beispielsweise Benzin die Kolben 31 in 1 in vertikaler Richtung verschoben, und die Hubzapfen 33 drehen sich um die Wellenzapfen 32. Da der Kraftstoff gezündet wird, wenn die Kolben 31 nach oben verschoben werden, wird die auf die Wellenzapfen 32 ausgeübte Last unmittelbar nach dem Zünden des Kraftstoffs am größten, d.h. wenn sich die Hubzapfen 33 um einen vorgegebenen Winkel β in der Drehrichtung der Kurbelwelle 30 in Bezug auf Positionen über den Wellenzapfen 32 drehen. Der Winkel β beträgt ungefähr 30° (20°<β<40°).
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Als nächstes wird eine Konfiguration des Wälzlagers 10 in Bezug auf 2 beschrieben. Das Wälzlager 10 ist ein Nadelrollenlager und weist einen Außenring 11, einen Innenring 13, eine Mehrzahl von Nadelrollen 15 als Wälzkörper und einen Käfig 16 auf. Der Außenring 11, der Innenring 13 und der Käfig 16 sind in Umfangsrichtung geteilt.
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Der Außenring 11 besteht aus kohlenstoffreichem Stahl wie beispielsweise Lagerstahl. Wenn der in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilte Außenring 11 (nachstehend als „Außenringstück 11a“ bezeichnet) zusammengesetzt wird, wird eine Außenumfangsfläche 17 aus einer einzelnen zylindrischen Fläche ausgebildet. Eine Außenlaufbahnfläche 12 ist in der Mitte des Innenumfangs in Axialrichtung über den gesamten Umfang ausgebildet, und Flansche 18, 18 mit kleinem Durchmesser sind an beiden Außenseiten der Außenlaufbahnfläche 12 in Axialrichtung ausgebildet. Die Außenlaufbahnfläche 12 hat eine zylindrische Form, die koaxial zu der Außenumfangsfläche 17 ist, und ist eine Oberfläche, auf der die Nadelrollen 15 rollen.
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Die Flansche 18, 18 stehen radial von der Außenlaufbahnfläche 12 nach innen vor, und die Nadelrollen 15 werden von den Flanschen 18, 18 geführt, um in Umfangsrichtung zu rollen. Die Nadelrollen 15 können durch die Kurbelarme 34 geführt werden, um in der Umfangsrichtung zu rollen. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Flansche 18, 18 an dem Außenring 11 vorzusehen. Die Außenumfangsfläche 17 und die Außenlaufbahnfläche 12 werden durch einen Schleifvorgang fertiggestellt, nachdem der Außenring 11 abgeschreckt wird.
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Der Innenring 13 besteht aus kohlenstoffreichem Stahl wie beispielsweise Lagerstahl. Wenn der in Umfangsrichtung in zwei Abschnitte geteilte Innenring 13 (nachstehend als „Innenringstück 13a“ bezeichnet) zusammengesetzt wird, hat der Innenring insgesamt eine im Wesentlichen zylindrische Form.
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Eine Innenlaufbahnfläche 14 ist in der Mitte des Außenumfangs des Innenrings 13 in Axialrichtung über den gesamten Umfang ausgebildet. Die Innenlaufbahnfläche 14 ist eine Oberfläche, auf der die Nadelrollen 15 rollen, und die Innenlaufbahnfläche 14 ist, wenn die Innenringstücke 13a, 13a zusammengesetzt sind, durch eine einzelne zylindrische Oberfläche ausgebildet.
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Der Innenumfang des Innenrings 13 hat eine Form, die mit dem Außenumfang des Wellenzapfens 32 korrespondiert. Das heißt, die Innenumfangsfläche 19 hat eine elliptische Form, deren Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m gleich dem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m des Wellenzapfens 32 ist.
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Die Innenlaufbahnfläche 14 und die Innenumfangsfläche 19 werden durch einen Schleifvorgang fertiggestellt, nachdem der Innenring 13 abgeschreckt wird. In dem Wälzlager 10 ist der Außenring 11 in Radialrichtung koaxial außerhalb des Innenrings 13 angeordnet.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Innenring 13 durch eine Teilungsebene 20, die eine Mittelachse m enthält, in zwei Abschnitte geteilt und erstreckt sich in Radialrichtung an einer Position, an der die radiale Dicke minimal ist. Die Richtung der Teilungsebene 20 ist nicht auf das erste Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Teilungsebene eine Mittelachse m enthalten und senkrecht zur Teilungsebene 20 des ersten Ausführungsbeispiels sein (d.h. eine Richtung, in der die radiale Dicke maximal ist).
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Beide axialen Endabschnitte der Innenumfangsfläche 19 und der Außenumfangsfläche 21 des Innenrings 13 sind durch Endflächen 22, 22 miteinander verbunden, die aus Ebenen senkrecht zur Mittelachse m ausgebildet sind. Die axiale Abmessung zwischen den Endflächen 22, 22 ist geringfügig kleiner als die axiale Innenbreite der Kurbelarme 34, 34 auf beiden axialen Seiten des Wellenzapfens 32.
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Die Nadelrolle 15 hat eine kreisförmige Säulenform, die in Axialrichtung relativ lang in Bezug auf den Durchmesser ist, und besteht aus einem Stahlmaterial wie beispielsweise Lagerstahl. In dem Wälzlager 10 sind eine Mehrzahl von Nadelrollen 15 zwischen dem Außenring 11 und dem Innenring 13 angeordnet, wobei deren Achsen in der gleichen Richtung wie die Mittelachse m ausgerichtet sind.
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Der Käfig 16 hat eine dünne zylindrische Form und besteht aus einem Harzmaterial wie beispielsweise Polyamid oder einer dünnen Kohlenstoffstahlplatte. Der Käfig 16 weist eine Mehrzahl von Löchern auf (nicht gezeigt), welche in Radialrichtung vordringen bzw. verlaufen und als „Taschen“ bezeichnet werden. Die Taschen sind in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen, und die Nadelrollen 15 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet, indem sie in den jeweiligen Taschen aufgenommen sind.
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Zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel kann das Wälzlager 10 ein sogenanntes Vollrollen-Wälzlager sein, bei dem der Käfig 16 nicht vorgesehen ist und die Nadelrollen 15 in Umfangsrichtung dicht beieinander angeordnet sind.
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Als nächstes wird der zusammengesetzte Zustand des Wälzlagers 10 in Bezug auf 3 beschrieben.
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Das zweigeteilte Wälzlager 10 ist von beiden Seiten in Radialrichtung mit dem Wellenzapfen 32 zusammengesetzt und ist innerhalb der Gehäuse 44, 45 einteilig zusammengesetzt.
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Wenn das Wälzlager 10 zusammengesetzt wird, werden zuerst die zweigeteilten Innenringstücke 13a, 13a angebracht. Jedes der Innenringstücke 13a, 13a ist von seiner radialen Außenseite so zusammengesetzt, dass die Richtung der elliptischen Form der Innenumfangsfläche 19 mit der Richtung der elliptischen Form der Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 übereinstimmt. Als nächstes werden die Außenringstücke 11a, 11a zusammengesetzt, die mit den Nadelrollen 15 und dem Käfig 16 zusammengesetzt werden.
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Das geteilte Wälzlager 10, das an dem Außenumfang des Wellenzapfens 32 angebracht ist, ist an einem Motorblock befestigt, indem es in Radialrichtung zwischen dem oberen Gehäuse 44, das einteilig mit dem Motorblock ausgebildet ist (nicht gezeigt), und dem unteren Gehäuse 45 angeordnet ist, das auf einer Seite einer Ölwanne vorgesehen ist (nicht gezeigt).
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Das obere Gehäuse 44 und das untere Gehäuse 45 haben jeweils eine halbkreisförmige Innenumfangsfläche 46, und wenn sie wie in 3 gezeigt zusammengesetzt sind, sind deren Innenumfangsfläche 46 eine einzelne zylindrische Fläche mit einem Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Außenrings 11 des Wälzlagers 10 ist. Durch Befestigen des unteren Gehäuses 45 und des oberen Gehäuses 44 mit Schrauben 47, 47 wird der Außenring 11 in einem Presspassungszustand am Innenumfang jedes der Gehäuse 44, 45 befestigt.
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Somit ist die Kurbelwelle 30 über die Wälzlager 10 an dem Motorblock angebracht und kann sich um die Wellenzapfen 32 als eine Drehachse drehen. Wenn sich die Kurbelwelle 30 dreht, umlaufen die Nadelrollen 15 die Mittelachse m, während sie zwischen der Außenlaufbahnfläche 12 und der Innenlaufbahnfläche 14 rollen.
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Als nächstes wird die Betriebsweise und der Effekt des Verhinderns der Drehung des Innenrings 13 durch die Lagerungsstruktur des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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4 ist eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Betriebsweise und des Effekts des ersten Ausführungsbeispiels und zeigt schematisch einen Zustand, in dem der Innenring 13 um den Wellenzapfen 32 gedreht wird. Um eine Verkomplizierung der Zeichnung zu vermeiden, wird in 4 die Situation gezeigt, dass der Innenring 13 und der Wellenzapfen 32 relativ gedreht werden, indem der Innenring 13 in Umfangsrichtung fixiert und die Phase des Wellenzapfens 32 in Umfangsrichtung verändert wird.
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In 4 ist der Wellenzapfen 32, bevor der Innenring 13 und der Wellenzapfen 32 relativ verschoben sind (nachstehend als „vor dem Drehen“ bezeichnet), d.h. in dem in 3 gezeigten Zustand, durch eine gestrichelte Linie dargestellt, und der Wellenzapfen 32 ist, wenn er um einen Winkel θ in Umfangsrichtung in Bezug auf den Innenring 13 (nachstehend als „nach dem Drehen“ bezeichnet) verschoben ist, durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Vor dem Drehen sind, wie in 3 gezeigt, der Außenumfang des Wellenzapfens 32 und der Innenumfang des Innenrings 13 über den gesamten Umfang miteinander in Kontakt.
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In 4 ist eine Situation gezeigt, in welcher der Außenring 11 nicht durch ein Gehäuse oder dergleichen befestigt ist und sich der Innenring 13 und der Wellenzapfen 32 relativ zueinander drehen, so dass die geteilten Wälzlager 10 voneinander in Radialrichtung verschoben sind.
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Der Wellenzapfen 32 hat eine elliptische Querschnittsform in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m und hat eine unrunde Form. Somit ist die Abmessung L von der Mittelachse m zu der Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 gemäß der Umfangsrichtung voneinander verschieden. Wenn der Mittelpunkt der Ellipse auf O festgelegt ist, der Punkt auf der Außenumfangsfläche 36 in der Hauptachsenrichtung auf A festgelegt ist, und der Punkt auf der Außenumfangsfläche 36, der in Umfangsrichtung um einen Winkel θ geneigt ist, auf B festgelegt ist, ist der Abstand Lb zwischen dem Mittelpunkt O und dem Punkt B kleiner als der Abstand La zwischen dem Mittelpunkt O und dem Punkt A.
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Wenn daher angenommen wird, dass der Wellenzapfen 32 relativ um den Innenring 13 um den Winkel θ gedreht wird, ist der Punkt A auf der Außenumfangsfläche 36 nach dem Drehen von dem Punkt B auf der Außenumfangsfläche 36 vor dem Drehen radial nach außen verschoben. Das heißt, in dem Bereich K, der durch eine Schraffur in 4 angegeben ist, befindet sich der Außenumfang des Wellenzapfens 32 nach dem Drehen radial außerhalb des Außenumfangs des Wellenzapfens 32 vor dem Drehen.
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Daher sind, wie in 4 gezeigt, wenn der Außenring 11 nicht an dem Gehäuse oder dergleichen befestigt ist, die geteilten Wälzlager 10 in einer Richtung in Radialrichtung voneinander weg verschoben (in vertikaler Richtung in 4), indem diese durch die Wellenzapfen 32 vorgespannt werden. Zu diesem Zeitpunkt nimmt in vertikaler Richtung von 4 die radiale Abmessung der Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 und die radiale Abmessung der Außenumfangsfläche 17 des Außenrings 11 zu.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Außenring 11 jedoch an dem Innenumfang der Gehäuse 44, 45 befestigt und nicht in Radialrichtung verschoben. In dem Wälzlager 10 ist der radiale Spalt extrem klein und der Unterschied zwischen dem Beschriftungsdurchmesser der Nadelrolle 15 und dem Durchmesser der Innenlaufbahnfläche 14 beträgt etwa einige zehn µm. Der Maßdifferenz zwischen den Durchmessern entspricht dem Radialspalt des Wälzlagers 10. Wenn daher der Innenring 13 und der Wellenzapfen 32 in Umfangsrichtung relativ verschoben sind, kommen die Innenlaufbahnfläche 14 und die Außenlaufbahnfläche 12 über die Nadelrollen 15 sofort miteinander in Kontakt und die radiale Verschiebung des Innenrings 13 wird beschränkt. Da sich daher die radiale Abmessung der Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 kaum ändert, kann der Wellenzapfen 32 nicht relativ in Umfangsrichtung in Bezug zu dem Innenring 13 verschoben werden. Somit kann die Lagerungsstruktur des ersten Ausführungsbeispiels verhindern, dass sich der Innenring 13 in Umfangsrichtung in Bezug auf den Wellenzapfen 32 dreht.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel haben die Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 und die Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 Formen, die einander korrespondieren, und die Querschnittsformen in der Richtung senkrecht zur Mittelachse m haben die gleiche elliptische Form. Daher sind die Krümmungsradien um die Mittelachse m an der Kontaktposition zwischen der Außenumfangsfläche 36 und der Innenumfangsfläche 19 einander gleich. Da daher der Innenring 13 und der Wellenzapfen 32 in Umfangsrichtung miteinander in Kontakt sind, kann der Kontaktflächendruck reduziert werden. Daher kann der Verschleiß der Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 und der Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 unterbunden werden.
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Des Weiteren ist in dem ersten Ausführungsbeispiel, da die Drehung des Innenrings 13 nur durch Passung der Außenumfangsfläche 36 des Wellenzapfens 32 und der Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 aneinander verhindert werden kann, die axiale Länge des Innenrings 13 nicht begrenzt. Da des Weiteren die Keile und die Stifte nicht verwendet werden, stehen diese nicht zum Außenumfang des Innenrings 13 hervor. Daher nimmt in der Lagerungsstruktur des ersten Ausführungsbeispiels, da die axiale Länge der Innenlaufbahnfläche 14 nicht begrenzt ist, die Belastbarkeit des Wälzlagers 10 nicht ab und es kann eine gute Wälzlebensdauer sichergestellt werden. Da es nicht erforderlich ist, eine Keilnut, ein Stiftloch oder dergleichen vorzusehen, kann zudem die Festigkeit des Wellenzapfens 32 sichergestellt werden.
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Da des Weiteren die Keile oder die Stifte nicht verwendet werden, kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden, und es ist nicht erforderlich, eine Keilnut, ein Stiftloch oder dergleichen in dem Wellenzapfen 32 vorzusehen, womit die Anzahl der Bearbeitungsschritte reduziert werden kann und die Kurbelwelle 30 zu geringen Kosten hergestellt werden kann.
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Wie zuvor beschrieben, kann in der Lagerungsstruktur des ersten Ausführungsbeispiels, selbst wenn das geteilte Wälzlager 10 verwendet wird, bei dem der Innenring 13 in Umfangsrichtung geteilt ist, die Drehung des Innenrings 13 ohne Verwendung eines Drehstoppers wie beispielsweise ein Stift oder ein Keil verhindert werden. Daher kann durch Zusammensetzen, so dass sich die Richtung des Anlageabschnitts des Innenrings 13 und die Richtung der auf das Wälzlager 10 wirkenden Last nicht im Voraus überlappen, der zusammengebaute Zustand aufrechterhalten werden, das Auftreten eines anomalen Geräusches über einen langen Zeitraum verhindert werden, und die Lebensdauer sichergestellt werden.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Wellenzapfen 32 eine elliptische Querschnittsform in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Obwohl dies zum Beispiel nicht gezeigt ist, kann die gleiche Betriebsweise und Effekt erhalten werden, selbst wenn der Querschnitt in der Richtung senkrecht zur Mittelachse m eine polygonale Form wie beispielsweise ein Quadrat ist.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde der Fall beschrieben, in dem der Wellenzapfen 32 eine Säulenform mit einem einheitlichen Querschnitt in Axialrichtung aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und ein Teil des Wellenzapfens 32 in Axialrichtung kann eine elliptische Querschnittsform in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m aufweisen.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der Drehstopperabschnitte 37, 37 mit einer elliptischen Querschnittsform in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse m in einem Teil des Wellenzapfens 32 in Axialrichtung ausgebildet sind. 5 (a) ist eine axiale Schnittansicht, und 5 (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie Z-Z in 5 (a). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Drehstopperabschnitte 37, 37 an beiden axialen Endabschnitten des Wellenzapfens 32 koaxial zueinander ausgebildet, und ein zylindrischer Abschnitt 38 mit einem runden Querschnitt ist in der Mitte in Axialrichtung vorgesehen. Die Innenumfangsfläche 19 des Innenrings 13 hat eine Form, die mit dem Außenumfang der Drehstopperabschnitte 37, 37 korrespondiert, und hat eine elliptische Form, die analog zu derjenigen der Drehstopperabschnitte 37, 37 ist. Der Innenring 13 hat einen in Axialrichtung einheitlichen Querschnitt, und seine Innenumfangsfläche 19 ist nicht in Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 38.
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Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn der Innenring 13 in Umfangsrichtung in zwei Teile geteilt ist und sich der Wellenzapfen 32 in Umfangsrichtung dreht, der Innenring 13 radial nach außen (in vertikaler Richtung in 5) auf beiden Seiten in Axialrichtung durch die Drehstopperabschnitte 37, 37 vorgespannt. Da in dem ersten Ausführungsbeispiel verhindert wird, dass sich der Innenring 13 in Radialrichtung bewegt, kann die Drehung des Innenrings 13 entlang des Außenumfangs des Wellenzapfens 32 verhindert werden.
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden zuvor beschrieben. Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sind jedoch lediglich Beispiele zur Implementierung der vorliegenden Erfindung. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann durch geeignetes Abwandeln der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele implementiert werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung (japanische Patentanmeldung Nr.
2018-053371 ), die am 20. März 2018 eingereicht wurde; auf den dortigen Inhalt wird hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wälzlager
- 11
- Außenring
- 11a
- Außenringstück
- 12
- Außenlaufbahnfläche
- 13
- Innenring
- 13a
- Innenringstück
- 14
- Innenlaufbahnfläche
- 15
- Nadelrolle
- 16
- Käfig
- 17
- Außenumfangsfläche
- 18
- Flansch
- 19
- Innenumfangsfläche
- 20
- Teilungsebene
- 30
- Kurbelwelle
- 31
- Kolben
- 32
- Wellenzapfen
- 33
- Hubzapfen
- 34
- Kurbelarm
- 36
- Außenumfangsfläche (Wellenzapfen)
- 51
- Innenring
- 52
- Wellenzapfen
- 53
- Stift
- 54
- Stiftloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007139153 A [0005]
- JP 2012225426 A [0005]
- JP 2018053371 [0055]
