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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nadelrollenlager mit einer Haltevorrichtung, mit der verhindert werden kann, dass sich Nadelrollen bei der Montage lösen, wie dies bei einem Nadelrollenlager mit einem Käfig der Fall ist, und mit der außerdem ein Rollenfüllungsgrad erreicht wird, der dem eines vollrolligen Nadelrollenlagers entspricht.
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Stand der Technik
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Ein Nadelrollenlager hat eine kleine Querschnittsfläche und eine große Tragfähigkeit, benötigt aber im Vergleich zu allgemeinen Lagern weniger Platz. Dadurch kann nicht nur das Lager, sondern auch das Lagergehäuse und andere Komponenten verkleinert werden, was zu einer leichten, kompakten Maschine führt und zur Kostensenkung beiträgt. Aus diesem Grund werden Nadelrollenlager zum Beispiel in mechanischen Teilen in der Automobil- und Robotertechnik eingesetzt.
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Versucht man in einem Nadelrollenlager mit Käfig, das Verhältnis der Summe der Durchmesser der Nadelrollen zu einer Umfangslänge auf dem Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen, also einen Rollenfüllungsgrad, zu erhöhen, um eine hohe Tragfähigkeit zu erreichen, so sind die zwischen den Nadelrollen angeordneten Säulenabschnitte des Käfigs ein Hemmnis für diesen Versuch.
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Üblicherweise werden in einem Nadelrollenlager mit einem Käfig Säulenabschnitte des Käfigs auf einer Seite mit einem größeren Außendurchmesser als dem Teilkreisdurchmesser (PCD) der Nadelrollen angeordnet, und die Säulenbreiten werden schmal gemacht, um dadurch den Rollenfüllungsgrad zu erhöhen, wie in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 offenbart.
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Zitierliste
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung No. 2007-46792
- Patentdokument 2: Japanisches Patent No. 6613576
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Auch bei den in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 beschriebenen Nadelrollenlagern war es jedoch nicht möglich, den Rollenfüllungsgrad auf ein gleichwertiges Niveau wie bei einem vollrolligen Nadelrollenlager zu erhöhen, was auf Kosten der Festigkeit der Säulenabschnitte gegen die im Betrieb auftretende Schiefstellung der Nadelrollen ging.
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Andererseits hat ein vollrolliges Nadelrollenlager ohne Käfig eine hohe Tragfähigkeit, während das Lager ein Problem mit der Montierbarkeit hat, weil sich die Nadelrollen bei der Montage lösen.
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Nadelrollenlager bereitzustellen, das einen erhöhten Rollenfüllungsgrad mit einem vollen Komplement von Nadelrollen aufweist und verhindert, dass sich die Nadelrollen bei der Montage lösen.
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Lösung des Problems
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Nadelrollenlager bereit, das Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Nadelrollen; und eine Haltevorrichtung, um zu verhindern, dass die Nadelrollen herausfallen, wobei die Haltevorrichtung ein Paar von Randabschnitten, die an axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und eine Vielzahl von Säulenabschnitten zum Verbinden von radial äußeren Abschnitten des Paars der Randabschnitte in vorbestimmten Abständen in einer Umfangsrichtung umfasst, und das Paar der Randabschnitte und die Vielzahl der Säulenabschnitte Taschen zum Halten der Nadelrollen bilden. In dieser Konfiguration sind die Innendurchmesserflächen der Säulenabschnitte auf einer Seite mit einem größeren Außendurchmesser als ein Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen positioniert, und Zwischenrollenspalten rs, die jeweils zwischen benachbarten Nadelrollen auf dem Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen gebildet werden, sind schmaler als Taschenspalten cs, die jeweils zwischen einem der Säulenabschnitte und einer der Nadelrollen an einer Kontaktposition ausgebildet sind, an der der Säulenabschnitt und die Nadelrolle miteinander in Kontakt kommen.
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Das Verhältnis der Summe der Durchmesser aller Nadelrollen zu einer Umfangslänge auf dem Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen, d.h. ein Rollenfüllungsgrad, wird auf 80 % bis weniger als 100 %, vorzugsweise 93 % bis weniger als 100 %, eingestellt, um dadurch eine hohe Tragfähigkeit zu erreichen, die der eines vollrolligen Nadelrollenlagers entspricht.
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Die Breite jedes der Säulenabschnitte nimmt von der Seite des Innendurchmessers zur Seite des Außendurchmessers hin zu, so dass die Festigkeit des Säulenabschnitts verbessert werden kann.
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Auf der Seite des Innendurchmessers der Nadelrollen ist eine Kunststoffhülse angebracht, die verhindern kann, dass sich die Nadelrollen beim Einbau in eine Vorrichtung auf der Seite des Innendurchmessers lösen.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Wie oben beschrieben, sind in dem Nadelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung die Innendurchmesserflächen der Säulenabschnitte auf einer Seite mit größerem Außendurchmesser als der Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen positioniert, und die Zwischenrollenspalte rs, die jeweils zwischen benachbarten Nadelrollen auf dem Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen gebildet werden, sind schmaler eingestellt als die Taschenspalte cs, die jeweils zwischen einem der Säulenabschnitte und einer der Nadelrollen in einer Kontaktposition gebildet werden, in der der Säulenabschnitt und die Nadelrolle miteinander in Kontakt kommen. Selbst wenn sich eine Nadelrolle während des Betriebs verkantet, berührt die Nadelrolle daher eine benachbarte Nadelrolle, bevor sie einen Säulenabschnitt berührt.
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Diese Konfiguration verringert somit die Belastung der Säulenabschnitte und kann daher die Breite jedes Säulenabschnitts verringern, um die Anordnung der Nadelrollen auf dem Teilkreisdurchmesser auch im vollbesetzten Zustand zu ermöglichen. Der Rollenfüllungsgrad kann beispielsweise auf 80 % bis weniger als 100 %, vorzugsweise 93 % bis weniger als 100 %, erhöht werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Nadelrollenlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Seitenansicht des Nadelrollenlagers in 1.
- 3 ist eine Querschnittsansicht des Nadelrollenlagers in 1 in einer Ebene orthogonal zur Wellenmitte.
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Säulenabschnitt und einer Nadelrolle in dem Nadelrollenlagers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst ein Nadelrollenlager 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Nadelrollen 2 und eine Haltevorrichtung 3 zur Verhinderung des Herausfallens der Nadelrollen 2. Eine Kunststoffhülse 4, die verhindert, dass sich die Nadelrollen 2 während des Zusammenbaus lösen, ist an einer Seite des Innendurchmessers der Nadelrollen 2 in Umfangsrichtung angeordnet.
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Die Kunststoffhülse 4 ist an mehreren Stellen in Umfangsrichtung mit Schlitzen 4a versehen, um sie leicht auf die Innendurchmesserseite der Nadelrollen 2 aufsetzen zu können.
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Die Haltevorrichtung 3 hat ein Paar von Randabschnitten 3a, die an axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und eine Vielzahl von Säulenabschnitten 3b zum Verbinden radial äußerer Abschnitte des Paares von Randabschnitten 3a in vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung, und das Paar von Randabschnitten 3a und die Vielzahl von Säulenabschnitten 3b bilden eine Vielzahl von Taschen zum Halten der Nadelrollen 2.
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Die Innendurchmesserflächen der Säulenabschnitte 3b sind auf einer Seite mit einem größeren Außendurchmesser als dem Teilkreisdurchmesser (PCD) der in Umfangsrichtung angeordneten Nadelrollen 2 angeordnet.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind, wie in 4 gezeigt, die Rollenspalte rs, die jeweils zwischen benachbarten Nadelrollen 2 auf dem Teilkreisdurchmesser gebildet werden, schmaler eingestellt als die Taschenspalte cs, die jeweils zwischen einem Säulenabschnitt 3b und einer Nadelrolle 2 in einer Kontaktposition gebildet werden, in der der Säulenabschnitt 3b und die Nadelrolle 2 miteinander in Kontakt kommen, d.h. rs < cs.
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Der Zwischenrollenspalt rs ist ein Spalt, der zwischen jeweils zwei benachbarten Nadelrollen 2 gebildet wird, die gleichmäßig auf dem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind. Den Zwischenrollenspalt rs erhält man, indem man die Gesamtlänge der Durchmesser D aller Nadelrollen 2 von einer Umfangslänge auf dem Teilkreisdurchmesser subtrahiert und dann den resultierenden Wert durch die Gesamtzahl der Nadelrollen 2 teilt.
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Der Taschenspalt cs ist ein Abstand von einem Kontaktpunkt eines Säulenabschnitts 3b zu einem Kontaktpunkt einer Nadelrolle 2 an einer Kontaktposition, an der die Nadelrolle 2 und der Säulenabschnitt 3b miteinander in Kontakt kommen. In einem Zustand, in dem die Nadelrollen 2 gleichmäßig auf dem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind, kann der Taschenspalt cs erhalten werden, indem eine Sehnenlänge A einer Nadelrolle 2 an Kontaktpositionen, an denen die Nadelrolle 2 mit Säulenabschnitten 3b in Kontakt kommt, von einem Abstand B zwischen den Säulen an den Kontaktpositionen, an denen die Nadelrolle 2 mit den Säulenabschnitten 3b in Kontakt kommt, subtrahiert und dann die resultierende Länge halbiert wird.
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Wenn der Zwischenrollenspalt rs wie oben beschrieben schmaler als der Taschenspalt cs eingestellt ist, berührt die Nadelrolle 2 eine benachbarte Nadelrolle 2, bevor sie einen Säulenabschnitt 3b berührt, selbst wenn sich eine Nadelrolle 2 während des Betriebs schräg stellt. Dadurch kann die Belastung des Säulenabschnitts 3b verringert werden. So ist es möglich, die Breite jedes Säulenabschnitts 3b zu verringern und dadurch die Nadelrollen 2 auch im vollbesetzten Zustand auf dem Teilkreisdurchmesser anzuordnen. Beispielsweise kann der Rollenfüllungsgrad auf 80 % bis unter 100 %, vorzugsweise 93 % bis unter 100 %, erhöht werden.
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Unter dem Rollenfüllungsgrad versteht man hier das Verhältnis der Summe der Durchmesser D aller auf dem Teilkreisdurchmesser angeordneten Nadelrollen 2 zu einer Umfangslänge auf dem Teilkreisdurchmesser der Nadelrollen. Der Rollenfüllungsgrad beträgt 100%, wenn die Nadelrollen 2 lückenlos auf dem Teilkreisdurchmesser angeordnet sind.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die Innendurchmesserflächen der Säulenabschnitte 3b auf einer Seite mit einem größeren Außendurchmesser als der Teilkreisdurchmesser angeordnet, so dass die Haltevorrichtung 3 eine Führung mit einem Außendurchmesser ist.
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Daher kann die Festigkeit und Steifigkeit der Haltevorrichtung 3 auf einem hohen Niveau gehalten werden.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, hat jeder der Säulenabschnitte 3b eine konische Form, wobei seine beiden Seitenflächen von der Seite des inneren Durchmessers zur Seite des äußeren Durchmessers hin abfallen. Insbesondere hat jeder der Säulenabschnitte 3b eine größere Breite auf der Außendurchmesserseite als eine Breite auf der Innendurchmesserseite, um dadurch eine Querschnittsfläche des Säulenabschnitts 3b zu vergrößern und die Festigkeit des Säulenabschnitts 3b zu gewährleisten.
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Die Haltevorrichtung 3 ist aus Kunststoff oder einer Stahlplatte hergestellt. Die Säulenabschnitte 3b der Haltevorrichtung 3 können durch Fräsen der Seitenflächen verjüngt werden oder alternativ unter Kostengesichtspunkten durch Flächenpressen in einem Nachbearbeitungsschritt nach der Pressbearbeitung verjüngt werden.
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Wie oben beschrieben, kann das Nadelrollenlager 1 der vorliegenden Erfindung auch mit der Haltevorrichtung 3 den Rollenfüllungsgrad auf 80 % bis weniger als 100 %, vorzugsweise 93 % bis weniger als 100 %, erhöhen. Daher eignet sich das Nadelrollenlager 1 für Anwendungen in mehrreihiger Anordnung und für Anwendungen, die eine hochpräzise Rotation erfordern.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bisher beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es liegt auf der Hand, dass die Erfindung im Rahmen des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung auf viele andere Arten modifiziert werden kann. Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert und schließt alle Äquivalente dazu und alle Variationen darin ein.
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- 1
- Lager
- 2
- Nadelrollen
- 3
- Haltevorrichtung
- 3a
- Randabschnitten
- 3b
- Säulenabschnitt
- 4
- Kunststoffhülse
- cs
- Taschenspalten
- rs
- Zwischenrollenspalten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 200746792 [0004]
- JP 6613576 [0004]
