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Die
Erfindung betrifft ein zylindrisches Rollenlager mit einer radial
inneren Laufbahn, einer radial äußeren Laufbahn
und einer Mehrzahl von Rollen, die zwischen den Laufbahnen in einem
Lagerkäfig aufgenommen
sind, wobei zumindest ein mittlerer Abrollbereich des Rollenmantels
zylindrisch ausgebildet ist, und wobei der Lagerkäfig zwischen
den Rollen angeordnete Stützelemente
umfaßt,
deren Seitenoberflächen
gegenüber
einer Mittelachse des zylindrischen Rollenlagers geneigt sind.
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Solche
Zylinderrollenlager sind zur Verwendung in einer gewöhnlichen
Maschine, wie z.B. einem mittelgroßen Elektromotor, einem großen Elektromotor
oder dergleichen vorgesehen.
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Als
Technik zum Reduzieren sowohl von Vibrationen, als auch von Geräuschen von
Zylinderrollenlagern ist bislang eine Technik bekannt, bei welcher
die Kontaktstelle zwischen jedem Rollelement und einem Käfig entsprechend
der Differenz des Führungsverfahrens
(Laufbahnführung
oder Rollelementführung)
des Käfigs
variiert, wie es z.B. in der Veröffentlichung
des japanischen Gebrauchsmusters Nr. Hei. 3-67718 beschrieben ist,
oder eine Technik, bei welcher die Kontaktform verändert wird,
wie dies z.B. in der Veröffentlichung
des japanischen Patents Nr. Hei. 7-127645 beschrieben ist.
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Darüber hinaus
ist bei dem Käfig,
der in der Veröffentlichung
des japanischen Gebrauchsmusters Nr. Hei. 3-67718 beschrieben ist,
insbesondere die Bewegung jedes Rollelements in einem unbelasteten Bereich
begrenzt, um dadurch eine Reduktion von sowohl Vibrationen, als
auch Geräusch
der Lagerung zu erreichen. Das heißt, da das Führungsverfahren dieses
Käfigs
vom Typ des Rollelementführens
ist, ist das Gewicht des Käfigs
auf jedes Rollelement in dem belastungsfreien Bereich aufgebracht.
Die Last wird eine Gegenkraft zu einer Zentrifugalkraft, die auf
das Rollelement wirkt, wenn das Lager sich dreht. Entsprechend ist
der Kontaktdruck zwischen dem Rollelement im belastungsfreien Bereich
und der äußeren Laufbahn
reduziert. Als ein Ergebnis ist die Vibration des Lagers unterdrückt.
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Hier,
in einem Preßkäfig ist
es allgemein so, daß eine
Rollenführungsoberfläche des
Käfigs
durch dem benachbarten eines ringförmigen Abschnittes bereitgestellt
wird, und in einem balligem Abschnitt einer Rolloberfläche jeder
Rolle ausgebildet ist, wie dies z.B. in der Veröffentlichung des japanischen
Gebrauchsmusters Nr. Hei. 6-87723 oder dergleichen beschrieben ist.
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Bei
der Lagerung, die in der Veröffentlichung des
japanischen Gebrauchsmusters Nr. Hei. 3-67718 beschrieben ist, ist,
jedoch, wie in 10 beschrieben,
der Durchmesser des Teilkreises jeder Tasche 50a des Käfigs 50 derart
ausgebildet, daß er
kleiner ist als der Durchmesser des Teilkreises jeder Rolle 51.
Dementsprechend, wenn die Lagerung in solch einer Weise hergestellt
wird, daß die
Differenz zwischen den beiden Durchmessern der Teilkreise nicht ordnungsgemäß ist, wird
die Beschränkung,
die durch den Käfig 50 auf
die Rolle 51 aufgebracht wird, groß. Wenn die Beschränkung zu
groß wird,
gelangen die Rolle 51 und der Käfig 50 stärker miteinander in
Kontakt, als dies notwendig ist, so daß häufig Geräusch aufgrund von Kollision
zwischen dem Käfig 50 und
der Rolle 51 (Käfiggeräusch) erzeugt
wurde.
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Darüber hinaus,
wenn die Beschränkung
des Käfigs 50 groß war, haben
Vibrationen und Geräuschstärken des
Lagers oft variiert, da die Lagerung leicht durch Fehler der individuellen
Produktion des Käfigs 50 beeinflußt wurde.
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Darüber hinaus,
da das Führungsverfahren auf
den Typ des Führens
des Rollelements beschränkt
war, war die Spezifikation der Lagerung unvermeidbar oft beschränkt.
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Im übrigen war
bei konventionellen Zylinderrollenlagern die gesamte Kontur der
Rolloberfläche jeder
Rolle 51 entlang der Richtung einer Achse der Rolle im
wesentlichen wie eine zusammengesetzte kreisbogenförmige ballige
Form (teilweise ballig), mit einem linearen Abschnitt und einem
gebogenen Abschnitt oder, wie eine gebogene vollständige ballige Form,
um die Kantenlast herabzusetzen. Entsprechend wurde jede Rolle 51,
die in den belastungsfreien Bereich bewegt wurde, gegen eine Oberfläche (stützenseitige
Oberfläche)
der Tasche 50a des Käfigs 50,
der der Rolle 51 in Umfangsrichtung gegenüberliegt,
durch Punktkontakt belastet. Die Achse der Rolle 51 hat
leicht variiert, unabhängig
von dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Neigungswinkeln der
stützenseitigen
Oberfläche
der Tasche 50a bezüglich
der Umfangs- und Radialrichtun gen, so daß es keine Funktion gab, die
es der Rolle 50 erlaubte, eine stabile Position einzunehmen.
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Weitere
Zylinderrollenlager sind beispielsweise aus der
DE 24 47 908 A1 , der
DE 12 52 475 B , der
DE 1 268 444 B und
der
EP 0 171 096 A1 bekannt.
Daneben ist ein zylindrisches Rollenlager der eingangs genannten
Art beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nr. 451 825 bekannt.
Anhand der
4 bis
7 dieses Patentes ist ein
Rollenlager beschrieben, dessen Lagerkäfig an einem Ende aufgeweitete
Taschen für
die Aufnahme der Rollen aufweist.
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Bei
allen in der
DE 451 82
5C gezeigten Ausführungsformen
sind die Taschen so ausgebildet, daß sie sich lediglich in einem
Teilbereich der Stege ab einem Punkt „e" trapezförmig erweitern, so daß während des
Betriebs an diesen Punkten „e" bei einer Verkantung
der Rolle bezüglich
ihrer Rollachse Spitzenbelastungen auf ihrer mantelförmigen Rollfläche zwischen
Käfig und
Rolle auftreten können.
Da insofern keine definierte Lagerung der einzelnen Rollkörper vorliegt,
können
diese während
ihres Umlaufs keine stabile Position einnehmen, so daß weiterhin
Vibrationen bei den Rollkörpern
auftreten können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Vibrations-
und Geräuschverhalten
der einzelnen Rollkörper
zu verbessern.
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Für ein zylindrisches
Rollenlager der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Seitenoberflächen
aller Stützelemente
gegenüber
der Mittelachse des zylindrischen Rollenlagers zumindest in Radialrichtung um
einen Winkel geneigt sind, dessen Tangens in einem Bereich von 0 <
≤ 0,0015 ist, wobei L die Länge der
Rollen ist und Δr die
Radialneigung der Stützelemente.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
ein Zylinderrollenlager bereitzustellen, bei welchem jede Rolle, die
sich in einem belastungsfreien Bereich bewegt, aggressiv dazu veranlaßt wird,
in einer geometrisch idealen Weise sich zu bewegen. Insbesondere
wird sowohl die Neigung (Schräglauf)
der Rolle bezüglich ihrer
Umfangsrichtung als auch die Neigung (Verkanten) der Rolle bezüglich ihrer
Radialrichtung unterdrückt,
so daß die
Vibrations- und
Geräuschstärken des
Lagers sicher reduziert werden können.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur
Erläuterung
der Erfindung hinsichtlich der Terminologie wird Folgendes ausgeführt: Ein
Abschnitt jeder Tasche, die der zuvor genannten Rolle in Umfangsrichtung
gegenüberliegt,
wird als Taschenoberfläche
bezeichnet. Dann bedeutet "die
Taschenoberfläche,
die in Umfangsrichtung geneigt ist" einen Zustand, in welchem die zuvor
genannte Taschenoberfläche
in Umfangsrichtung relativ zu einer Linie parallel zur Mittelachse
der Drehung der Lagerung angeordnet ist, wenn dies in Radialrichtung
(siehe 6) gesehen wird. Darüber hinaus, bedeutet "die Taschenoberfläche geneigt
in Radialrichtung",
einen Zustand, in welchem die zuvor genannte Taschenoberfläche in Radialrichtung
relativ zu einer Linie parallel zur Mittelachse der Drehung der
Lagerung geneigt ist, wenn dies in Umfangsrichtung gesehen wird (siehe 5).
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Wie
in 11 dargestellt, wenn eine unbelastete Rolle in
Linearkontakt mit einer Taschenoberfläche über die Axialrichtung gelangt,
so daß die
Position der Rolle durch die Taschenoberfläche in dem Fall begrenzt wird,
wo die zuvor genannte Taschenoberfläche in Umfangsrichtung oder
Radialrichtung geneigt ist, gilt: Es schneiden eine Linie S1, die
durch Drehachse der Rolle gebildet ist, wenn ihre Stellung wie oben
beschrieben begrenzt ist, und eine Linie S2 (parallel zur Mittelachse
der Drehung des Lagers), die durch die Achse der Drehung der Rolle
gebildet ist, wenn das Lager eine geometrisch ideale Bewegung ausführt (in
einem Zustand, in welchem die Achse der Drehung jeder Rolle parallel
mit der Mittelachse der Drehung der Rollen ist (die Mittelachse
der Drehung der Lagerung)) einander, d.h., die Rolle ist von ihrer
idealen Position nach unten gefallen. Bezüglich der Punkte P2 und P3,
welche jeweils entlang der Linien S1 und S2 eingetragen sind, um
von einem Punkt P1 des zuvor genannten Schnittpunkts um eine Rollenlänge (L)
beabstandet zu sein, ist die Größe des Versatzes Δθ gesehen
in Radialrichtung äquivalent
zu der Größe des Falls
der Rolle in Umfangsrichtung, d.h., zur Größe des Falls, das bei der zuvor genannten
Rolle hauptsächlich
durch die Umfangsneigung der Taschenoberfläche relativ zur Rollenlänge hervorgerufen
wird. Darüber
hinaus, bezüglich
der zuvor genannten beiden Punkte P2 und P3 ist die Größe des Versatzes Δr gesehen
in Umfangsrichtung äquivalent
zu der Stärke
des Falls der Rolle in Radialrichtung, d.h., zu der Stärke des
Falls, die bei der zuvor genannten Rolle hauptsächlich durch die Radialneigung
der Taschenoberfläche
relativ zur Rollenlänge
hervorgerufen wird.
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Hier
kann das Einstellen der Umfangs- und Radialneigungen der Taschenoberfläche erreicht werden,
z.B., durch Einstellen der Umfangs- und Radialneigungen (Fall) jeder
Stütze
des Käfigs.
Selbstverständlich
ist das Festlegen nicht auf diese Art und Weise beschränkt, sondern
kann das Festlegen auch ohne jede Neigung der Stütze erreicht werden durch Bearbeiten
der Taschenoberfläche
selbst.
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Vorliegend
ist ein linearer Abschnitt in der Kontur der Rolloberfläche jeder
Rolle vorgesehen. Entsprechend, wenn der gesamte Linearabschnitt gegen
die Tasche gedrückt
wird, d.h., wenn der lineare Abschnitt derart belastet wird, um
in linearen Kontakt mit der Tasche in Axialrichtung zu gelangen, wird
ein unnötiges
Abweichen reduziert, so daß die Stellung
der Rolle im unbelasteten Bereich automatisch auf die gewünschte Position
durch die Taschenoberfläche
eingestellt wird. Das heißt,
die Rolle kann sicher durch die Taschenoberfläche (stützenseitige Oberfläche) der
Käfigtasche
geführt
werden, die der Rolle in Umfangsrichtung gegenüberliegt, so daß die Rotationsstellung
der Rolle stabilisiert wird. Als ein Ergebnis wird die Rolle, die
in dem Käfig
im unbelasteten Bereich geführt
wird, um ihre eigene Achse drehend gehalten und dadurch das Drehen stabilisiert.
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Der
Grund, warum die zuvor genannte Neigung auf einen Wert festgelegt
wird, der gleich oder geringer als 1,5/1000 mal so groß wie die
Rollenlänge
ist, ist der folgende. Wie in den Beispielen erklärt werden
wird, welche nachfolgend beschrieben werden, wurde bestätigt, daß der Schalldruck
unmittelbar verbessert wurde durch Festlegen jeder der Neigungen
auf einen Wert, der gleich oder geringer ist als 1,5/1000 mal die
Größe der Rollenlänge (siehe 7 und 8)
ist.
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Grundsätzlich dreht
sich jede Rolle um ihre eigene Achse und vollführt Umdrehungen in idealer Position,
in welcher die Drehachse jeder Rolle parallel zur Mittelachse der
Umdrehung der Rollen ist (die Mittelachse des Drehens des Lagers).
Man beachte nun die Beziehung zwischen der Rolle und dem Käfig. Dort
besteht eine Beziehung, bei welcher die Rolle im Belastungsbereich
gegen den Käfig
drückt,
wohingegen die Rolle im unbelasteten Bereich im Gegensatz dazu durch
den Käfig
gedrückt
wird.
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Bei
der zuvor genannten Beziehung macht die Rolle im Belastungsbereich
eine Bewegung in einer Position nahe der Idealposition (in welcher
die Achse des Drehens jeder Rolle parallel zur Mittelachse der Umdrehung
der Rollen ist (die Mittelachse der Drehung des Lagers)), so daß die Position
nicht durch die Taschenoberfläche
des Käfigs
basierend auf den Beschränkungen
durch die Laufbahnen begrenzt wird, wohingegen die Stellung des
Käfigs,
der durch die Rolle belastet wird, bestimmt wird, basierend auf
dem geometrischen Kontaktverhältnis
zwischen der Rolloberfläche
der Rolle und der Taschenoberfläche,
die sich in Kontakt mit der Rollenoberfläche der Rolle befindet. Im
Gegensatz dazu, wird die Rolle im unbelasteten Bereich durch die
Taschenoberfläche
des Käfigs
belastet, so daß die
Position der Rolle beschränkt
wird durch die Taschenoberfläche.
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Entsprechend,
sogar in dem Fall, wo ein Linearabschnitt in der Kontur der Rollenoberfläche jeder
Rolle vorgesehen ist, um die Rolloberfläche in Linearkontakt mit der
Taschenoberfläche
zu bringen, um dadurch die Position der Rolle im unbelasteten Bereich
zu stabilisieren, neigt der gesamte Käfig dazu, Umdrehungen zu vollführen, während er
bezüglich
der Mittelachse der Umdrehung geneigt ist (das Zentrum der Drehung
des Lagers), wenn jede Taschenoberfläche des Käfigs in Umfangs- oder Radialrichtung
geneigt ist.
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Entsprechend
ist die Rolle im unbelasteten Bereich durch den geneigten Käfig geführt, so
daß die
Rolle dazu gezwungen wird, eine Schrägstellung oder eine Kippung
aufzuweisen. Als ein Ergebnis macht die Rolle eine unstabile Bewegung.
Dies ist Ursache für
sowohl Vibrationen, als auch Geräusche. Von
den schlechten Einflüssen
ist der Einfluß der Umfangsneigung
stärker.
Es ist offensichtlich von der obigen Beschreibung, daß die Neigung
der Taschenoberfläche
in Umfangsrichtung und Radialrichtung nicht immer genau gleich der
Größe des Umfangs- oder
Radialfalls der Rolle ist, deren Position durch den Käfig begrenzt
wird.
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Von
dem obigen Standpunkt aus wird vorliegend das Wissen erhalten, daß die Stärke des Schalldrucks
unmittelbar verbessert wird, wenn jede der Neigungen der Taschenoberfläche in Umfangs- und
Radialrichtungen unterdrückt
wird. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Neigung derart unterdrückt wird,
daß sie
gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge beträgt. Entsprechend
soll jede der Neigungen der Taschenoberfläche in Umfangs- und Radialrichtungen
so beschränkt sein,
daß sie
gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge ist.
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In
diesem Fall ist die Neigung der Taschenoberfläche in Umfangsrichtung nur
eine direkte Ursache des Umfangsfalls der Positioin der Rolle, die durch
den Käfig
im unbelasteten Bereich geführt wird.
Entsprechend, wie beschrieben, ist insbesondere das Unterdrücken der
Neigung in zumindest Umfangsrichtung, von der Umfangs- und Radialrichtungen,
ungefähr
auf gleich oder auf weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge, effizient,
um die Schrägstellung
oder dergleichen der Rolle zu unterdrücken.
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Nicht
betrachtet wird hier der Fall, wo die Kontur der Taschenoberfläche entlang
der Radialrichtung linear ausgebildet ist, so daß die Neigung in Radialrichtung
Null wird.
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Hierbei
wäre das
Lager so konstruiert, daß die
Neigung der Taschenoberfläche
nur in Umfangsrichtung unterdrückt
wird, derart, um gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge zu betragen.
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Darüber hinaus,
im Fall, wo die Kontur der Taschenoberfläche entlang der Radialrichtung
wie ein kreisförmiger
Bogen ausgebildet ist, ist es schwierig, die Kontaktstellung zwischen
der Taschenoberfläche
und der Rollenoberfläche
der Rolle zu bestimmen, ob etwas Neigung in Radialrichtung in der
Taschenoberfläche
präsent
ist. Unter der Annahme des Typs der Rollenführung, gelangt jedoch die Rolle
im unbelasteten Bereich immer sicher in Kontakt mit der Außenumfangsseite
der Tasche. Das heißt,
es wird angenommen, daß die
Rolle im unbelasteten Zustand geführt wird, während sie im unbelasteten Zustand
gehalten wird, wenn die Neigung in ihrer Radialrichtung in diesem
Abschnitt präsent
ist. Entsprechend, wird angenommen, daß die Neigung in Radialrichtung
auch einen schlechten Einfluß auf das
Verhalten der Rolle im unbelasteten Bereich hat, obwohl der schlechte
Einfluß der
Neigung in Radialrichtung geringer ist als der schlechte Einfluß der Neigung
in Umfangsrichtung.
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Entsprechend,
in dem Fall, wo nicht nur die Neigung in Umfangsrichtung, sondern
auch die Neigung in Radialrichtung darauf beschränkt ist, gleich zu sein oder
weniger zu sein, als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge, wie
dies beim dritten Aspekt der Erfindung beschrieben ist, kann das
Unterdrücken
des Schrägstellens
oder dergleichen effizienter durchgeführt werden.
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Mit
einer Linie, die parallel zur Zentrumsachse der Drehung des Lagers
als Referenz ist, ist die Neigung festgelegt darauf, gleich zu sein
oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Länge der Rolle zu betragen.
Bei dieser Struktur wird der gleiche Effekt wie im Fall erreicht,
daß die
beiden Neigungen in Umfangs- und Radialrichtungen festgelegt sind
auf gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe einer Länge der Rolle.
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Darüber hinaus
kann im Fall, wo die Kontur der Taschenoberfläche in Radialrichtung wie ein kreisförmiger Bogen
ausgebildet ist, angenommen werden, daß der Einfluß auf das
Fallen der Rolle durch die Differenz der Krümmungsradien des kreisförmigen Bogens
auftritt. Jedoch, ist die Neigung der Taschenoberfläche festgelegt
auf gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Länge der Rolle, wobei der Einfluß des kreisbogenförmigen Bogens berücksichtigt
wird.
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Zum
Beispiel ist hier ein Fall beschrieben, wo die Taschenoberfläche 4a um Δr nur in
Radialrichtung mit Bezug auf 14 geneigt
ist, die ein Beispiel darstellt, wo keine Neigung in Radialrichtung vorgesehen
ist. Angenommen, die Taschenoberfläche 4a liegt einer
Linie gegenüber,
die parallel zur Mittelachse der Drehung des Lagers an der Stelle
P1 an einem Endabschnitt in Axialrichtung ist, liegt die Taschenoberfläche 4a der
Linie an einer Stelle P2 an einer Stelle weit entfernt vom Endabschnitt
um die Rollenlänge
in Axialrichtung gegenüber.
Das heißt, eine
erhebliche Δx-Neigung
in Umfangsrichtung bezüglich
der Taschenoberfläche 4a ist
entsprechend dem Biegeradius in Radialrichtung der Taschenoberfläche 4a erzeugt.
Im ersten Aspekt der Erfindung ist die Neigung der Taschenoberfläche 4a im
wesentlichen gleich oder weniger als 1,5/1000 mal so groß wie die
Länge der
Rolle, während
eine erhebliche Neigung in Umfangsrichtung berücksichtigt wird.
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Das
heißt,
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, wird der zuvor genannte Einfluß durch
den Krümmungsradius
des kreisförmigen
Bogens in Radialrichtung berücksichtigt,
so daß die
Neigung der Taschenoberfläche 4a gleich
oder weniger als 1,5/1000 mal die Länge der Länge der Rolle sein kann.
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Im übrigen,
in dem Fall, wenn bezüglich
des Rollens der Rolle nicht nur der Mittelabschnitt, sondern auch
die gesamte Auflagefläche
der Rolloberfläche
entlang der Axialrichtung linear ausgebildet ist, wird die zuvor
genannte Funktion nicht nur verbessert, so daß jede Rolle sicherer durch
die stützenseitige
Oberfläche
der Käfigtasche
sicherer geführt
wird, sondern auch, daß die
Rolle selbst kaum durch eine Kraft beeinflußt wird, die erzeugt wird durch
ein Schmiermittel (Öl,
Schmiere, oder dergleichen) auf den Laufbahnoberflächen, das
die Position der Rolle stört.
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Das
heißt,
wenn die Kontur der gesamten Rolloberfläche der Rolle linear ausgebildet
ist, wird ein Ölfilm
gleichmäßig auf
der Rolle in Axialrichtung ausgebildet und der Effekt des Unterdrückens der Schrägstellung,
etc., wird verbessert, so daß sich jede
Rolle um ihre eigene Achse drehen kann und Umdrehungen in einer
stabileren Position durchführen
kann.
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Durch
diese Funktionen können
sowohl Vibrationen, als auch Geräusche
des Lagers, die durch die Änderung
der Rollenstellung erzeugt werden, unterdrückt werden, wenn jede Rolle
sich dreht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten anhand bevorzugter
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Darin ist:
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1 eine
Schnittansicht eines Lagers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gesehen in Umfangsrichtung;
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2 eine
teilweise vergrößerte Ansicht
des Lagers gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gesehen in Axialrichtung;
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3 ist
eine Ansicht zum Erklären
der Kontur einer Rolle gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Ansicht zum Erklären
der Kontur einer konventionellen Rolle;
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5 eine
Ansicht in Umfangsrichtung zum Erklären der Neigung in Radialrichtung;
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6 eine
Ansicht in Radialrichtung zum Erklären der Neigung in Umfangsrichtung;
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7 eine
Graphik, die den Schalldruckpegel des Lagers basierend auf dem Verhältnis der
Neigungsstärke
jeder Stütze
des Käfigs
im Verhältnis
zur Rollenlänge
in einem ersten Beispiel darstellt;
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8 eine
Graphik, die dem Schalldruckpegel des Lagers basierend auf dem Verhältnis der
Neigungsstärke
jeder Stütze
des Käfigs
zur Rollenlänge in
einem zweiten Beispiel darstellt;
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9 eine
Graphik zum Erklären
des Effekts basierend auf der Differenz der Länge des Linearabschnittes der
Rolloberfläche
der Rollen;
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10 eine
Ansicht zum Erklären
eines Nachteils aus dem Stand der Technik;
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11 eine
Ansicht zum Erklären
des Falls der Rollen bezüglich
der Taschenoberfläche;
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12 eine
Graphik, die ein Ergebnis eines anderen Tests mit Bezug auf das
erste Beispiel darstellt;
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13 eine
Ansicht zum Erklären
eines vierten Beispiels; und
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14 eine
Ansicht zum Erklären
einer Bewegung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Gemäß einer
im Folgenden beschriebenen Ausführungsform
ist das Zylinderrollenlager wie folgt aufgebaut:
Wie in 1 dargestellt,
die eine Schnittansicht gesehen in Umfangsrichtung ist, und wie
in 2 dargestellt, die eine teilweise vergrößerte Ansicht
in Axialrichtung ist, ist ein ringförmiger Käfig 3 zwischen einer
inneren Laufbahn 1 und einer äußeren Laufbahn 2 angeordnet.
Taschen 4 sind in dem Käfig 3 an
vorher bestimmten Intervallen in Umfangsrichtung vorgesehen. Zylindrische
Rollen 5 sind in den Taschen 4 jeweils aufgenommen.
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Zum
Beispiel ist der Käfig 3 ein
aus Messing herausgearbeiteter Käfig.
In den zuvor genannten Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 6 Stützen des
Käfigs,
das Bezugszeichen 7 Seitenplatten, die sich in Umfangsrichtung
erstrecken; und 4a Oberflächen der Taschen 4,
welche den Rollen 5 in Umfangsrichtung gegenüberliegen
(Oberfläche
der Seiten der Stützen 6).
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Die
Kontur der Rolloberfläche
jeder der zylindrischen Rollen 5 ist derart ausgestaltet,
so daß ihr Mittelabschnitt
linear und parallel zur Achse ausgebildet ist, um einen geraden
Abschnitt 5a zu bilden, und jeder ihrer linken und rechten
Seiten 5b ist wie eine ballige Form (oder sich verjüngend) ausgebildet,
wie dies in 3 dargestellt ist. Das heißt, die
Kontur der Oberfläche
jeder der zylindrischen Rollen 5 bei dieser Ausführungsform
ist so ausgebildet, daß der
Mittelabschnitt der vollständig
balligen Form, wie in 4 dargestellt, derart geschnitten
ist, um flach zu sein.
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Darüber hinaus,
die Neigung jeder der Stützen 6 ist
so eingestellt, daß relativ
zu den Umfangs- und Radialrichtungen die Neigung eines Abschnittes jeder
Tasche 4 des Käfigs 3 den
Rollen 5 in Umfangsrichtung gegenüberliegt, d.h., die Neigung
jeder Oberfläche 4a (auf
der Seite der Stütze 6),
gegen die die Rolle gedrückt
wird, ist derart festgelegt, um gleich oder geringer als 1,5/1000
mal so groß wie
die Rollenlänge
L zu sein.
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Das
heißt,
angenommen, daß Δr die Größe der Radialneigung
jeder der Stützen 6 (die
Länge eines
Segments ab, welches die Größe des radialen Versatzes
der Position der Rollenlänge
L jeder Tasche 4 von einem Bezugspunkt c auf der Käfigseitenplatten 7 in
der Käfigtasche 4 darstellt),
wie dies in 5 dargestellt ist, die eine
typische Ansicht in Umfangsrichtung ist, und daß Δθ die Umfangsneigungsgröße jeder
der Stützen 6 (die
Länge eines
Segments de, welches die Größe des Versatzes
in Umfangsrichtung der Position der Rollenlänge L jeder Tasche 4 von
einem Bezugspunkt f auf einer der Käfigseitenplatten 7 in
der Käfigtasche 4 darstellt),
wie dies in 6 dargestellt ist, welche eine
Vergrößerungsdraufsicht
in Umfangsrichtung gesehen ist. Dann, wird das maschinelle Bearbeiten
so durchgeführt, daß jede der
Größen der
Radial- und Umfangsneigungen Δr
und Δθ derart
festgelegt ist, um gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge L zu
betragen.
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Hier,
können
die obigen Radial- und Umfangsneigungen bestätigt werden, z.B. durch Messen jedes
relativen Versatzes in Radialrichtung und in Umfangsrichtung zwischen
rechten und linken Seitenplatten 7, 7, die in
Axialrichtung einander gegenüberliegen.
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Wie
in 3 dargestellt, ist bei dem zuvor genannten Zylinderrollenlager
der gesamte gerade Abschnitt 5a der Rollenoberfläche jeder
der zylindrischen Rollen 5 relativ derart belastet, um
in Kontakt mit der Oberfläche 4a der
Tasche 4 auf der Seite der Stütze 6 in Kontakt zu
gelangen, so daß die
Rolle 5 sich dreht, während
die Position der Rolle 5 automatisch eingestellt wird,
so daß sie
eine Position entlang der Oberfläche 4a der
Ta sche 4 einnimmt, gegen die die Rolle 5 gedrückt wird.
Darüber
hinaus, da die Neigung der Oberfläche 4a der Tasche 4,
gegen die die Rolle 5 gedrückt wird, unterdrückt wird,
um gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge L, wie
oben beschrieben, zu sein, ist die Rolle 5 immer unter
Kontrolle, um die Neigung zu reduzieren. Entsprechend, bewegt sich
die Rolle 5 im unbelasteten Bereich in einer stabilen Rollposition.
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Als
ein Ergebnis können
sowohl Vibrationen, als auch Geräusche
des Lagers, die durch das Ändern
der Rollenposition erzeugt werden, unterdrückt werden, wenn die Rolle
sich dreht.
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Hier,
da die Länge
des geraden Abschnittes 5a zunimmt, vergrößert sich
der Rollenoberflächenabschnitt
der Rolle 5, welcher geführt wird, während er in Kontakt mit der
Tasche 4 gebracht wird, so daß die Drehstellung der Rolle 5 stabiler
wird.
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Darüber hinaus,
in dem geraden Abschnitt 5a in der Rollenoberfläche der
Rolle 5 wird ein Ölfilm entlang
der Axialrichtung dazu gebracht, einheitlich zu sein. Entsprechend
ist der Einfluß der
Kraft, welche auf die Rolle 5 selbst durch das Schmiermittel (Öl, Schmierfett
oder dergleichen) auf die Laufbahnoberflächen aufgebracht wird, und
welcher die Stellung der Rolle 5 stören könnte, reduziert.
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Durch
diese Effekte können
sowohl Vibrationen, als auch Geräusche
des Lagers, die durch das Ändern
der Stellung der Rolle 5 erzeugt werden, unterdrückt werden,
wenn die Rolle 5 sich dreht.
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Darüber hinaus,
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Beschränkung
durch den Käfig 3 auf die
Rolle 5 sicher und sanft übertragen. Entsprechend, ist
es selbstverständlich,
daß sowohl
eine Zunahme des Drehmoments des Lagers, als auch abnormale Abnutzung
des Käfigs 3 verhindert
werden. Darüber
hinaus, kann die vorliegende Erfindung auf vielfältige Lagerungsspezifikationen
angewendet werden, da es keine Beschränkung gibt, die durch das Führungsverfahren
des Käfigs 3 auferlegt
wird.
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Obwohl
die zuvor genannte Ausführungsform
den Fall darstellt, wo ein maschinell aus Messing bearbeiteter Käfig als
Käfig 3 verwendet
wird, ist es selbstverständlich,
daß ein Plastikkäfig, ein
durch Preßbearbeitung
hergestellter Käfig
oder dergleichen verwendet werden kann. Das Material und die Form des
Käfigs
sind nicht speziell beschränkt.
Darüber
hinaus, ist die Form des Käfigs
nicht auf den integrierten oder getrennten Typ beschränkt. Der
Effekt niedriger Vibrationen und niedrigen Geräusches kann im Rahmen der vorliegenden
Erfindung erhalten werden.
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Obwohl
der Querschnitt jeder der Stützen 6 in
dem Käfig 3 bei
dieser Ausführungsform
gesehen in Axialrichtung derart ausgebildet ist, um kreisbogenförmig zu
sein, um die Rolle 5 entlang ihrer Radialrichtung zu umfassen,
ist es selbstverständlich, daß die Querschnittsform
nicht auf eine solche Form speziell beschränkt ist, und der gleiche Effekt
erhalten werden kann durch jede andere Gestaltung.
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Insbesondere
in dem Fall, wo der stützenseitige
Abschnitt der Käfigtasche 4,
die sich in Kontakt mit der Rolle 5 befindet, linear in
Radialrichtung ausgebildet ist, wird die erhebliche radiale Neigung
der Taschenoberfläche 4a eliminiert
(wird Null) unabhängig
von der Größe der Radialneigung Δr jeder Stütze, die
die Taschenoberfläche 4a bildet,
wenn sie sich in Kontakt mit der Rolle 5 befindet.
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Darüber hinaus,
in dem Fall, wo die Querschnittsform jeder Stütze 6 des Käfigs 3 dieser
Ausführungsform
gleich einem kreisbogenförmigen
Bogen ist, der die Rolle 5 entlang ihrer Radialrichtung gesehen
in Axialrichtung umfaßt,
kann die Neigung eines Abschnittes der Käfigtasche 4, die sich
in Kontakt mit der Rolle 5 befindet, auf 1,5/1000 mit Bezug auf
eine Linie parallel zur Mittelachse der Drehung des Lagers eingestellt
werden.
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In
diesem Fall wird die erhebliche Neigung berechnet durch Abnehmen
der Krümmungsradien an
einem Abschnitt (Taschenoberfläche)
der Käfigtasche 4,
die sich in Kontakt mit der Rolle 5 befindet. Diese wesentliche
Neigung ist gleich oder geringer als 1,5/1000.
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In
diesem Fall hat die Neigung in Umfangsrichtung sicherer einen schlechten
Einfluß auf
den Fall der Rolle 5. Entsprechend, in dem Fall, wo nur eine
der Umfangs- und Radialneigungen unterdrückt werden soll, wird die Umfangsneigung
vorzugsweise unterdrückt.
-
Im übrigen,
in dem Fall, wo die Querschnittsform jeder Stütze 6 des Käfigs 3 gleich
einem kreisförmigen
Bogen ist, der die Rolle 5 entlang ihrer Radialrichtung
gesehen in Axialrichtung umfaßt,
kann vorgesehen sein, daß ein
Abschnitt der Tasche 4 des Käfigs 3, der der Rolle 5 in
Umfangsrichtung gegenüberliegt,
d.h., die Oberfläche 4a (Oberfläche der Seite
der Stütze 6),
gegen die die Rolle 5 gedrückt wird, aggressiv in Umfangsrichtung
und Radialrichtungen geneigt ist, und das Verhältnis zwischen der Stärke der
Neigung in Umfangsrichtung und Radialrichtung so eingestellt ist,
daß die
Neigung in Umfangsrichtung der Kontur entlang der Axialrichtung
in einem Abschnitt sich in Kontakt mit der Rollenoberfläche der
Rolle befindet, die so gestaltet ist, daß sie gleich oder weniger als
1,5/1000 mal so groß wie
die Rollenlänge
ist, um dabei die gleiche Funktion wie in der vorliegenden Erfindung
zu erreichen. Es besteht jedoch ein Problem, daß die Umdrehungsrichtung des
Lagers auf eine Richtung beschränkt
ist, oder daß ein
Bearbeiten des Käfigs
schwierig ist.
-
Im übrigen kann
die Erfindung gemäß der Veröffentlichung
des japanischen Patents Nr. Hei. 9-291942 in Kombination mit jeder
oder aller Ausführungsformen
wie folgt verwendet werden. Angenommen, D ist der Durchmesser einer
Käfigumfangsoberfläche, die
eine der inneren und äußeren Umfangsoberflächen eines
axialen Endabschnittes des Käfigs 3 ist.
Angenommen, H ist eine ringförmige
Lücke,
zwischen der zuvor genannten Käfigumfangsoberfläche und
einer Laufbahnumfangsoberfläche, welche
eine der Innenranddurchmesseroberfläche der äußeren Laufbahn 2 und
der Außenranddurchmesseroberfläche der
inneren Laufbahn 1 ist. Angenommen, A sei die axiale Länge der
zuvor genannten Käfigumfangsoberfläche. Angenommen,
B sei die Axiallänge
der zuvor genannten Laufbahnumfangsoberfläche. Dann, kann der Käfig 3 derart
konfiguriert werden, um die Bedingung 1,5 × 10–3·D ≤ H ≤ 9,0 × 10–3·D und
0,6 ≤ A/B ≤ 1,0 zu befriedigen,
um dabei sowohl ein Unterdrücken
des Quitschgeräusches,
als auch der Reduktion des Schalldruckpegels des Käfiggeräusches stärker zu
unterdrücken.
-
Als
erstes Beispiel wird ein Test zum Feststellen des Rotationsgeräusches,
der durchgeführt wurde,
um den Betrieb und den Effekt der vorliegenden Rollenlager zu bestätigen, nachfolgend
beschrieben.
-
In
dem ersten Beispiel wurde der Test an einem Zylinderrollenlager
NU218 durchgeführt.
Hier, betrugen bei einer Hauptgröße des Lagers
der (Innenlaufbahn) innere Durchmesser, der (äußere Laufbahn) äußere Durchmesser
und die Breite des Lagers jeweils ⌀90 mm, ⌀160 mm und ⌀30 mm.
-
Jede
Rolle 5, die ein Rollelement war, hatte einen Durchmesser
von ⌀19
mm und eine Länge
L von 20 mm. In Bezug auf die Form der Rolloberfläche wurden
zwei Typen von Rolloberflächen
wie folgt vorbereitet. Ein Typ A (auf dem sich als teilweise ballige Form
bezogen wird) wird ausgebildet, so daß der axiale Mittelabschnitt
der Rolle 5 mit einem geraden Abschnitt 5a ausgebildet
war (ungefähr
die Hälfte
der Rollenlänge)
und eine ballige Krümmung
auf die beiden einander gegenüberliegenden
Seiten 5b aufgebracht wurde. Der andere Typ B wurde in
einer Form mit vollständig
balliger Form ausgebildet, bei welcher die ballige Form auf die
gesamte Rollenlänge
aufgebracht wurde.
-
Käfig 3 war
einer vom Typ des maschinell hergestellten Käfigs (Kugelführungsverfahren)
aus Messing. Mit Bezug auf die Größen der Radial- und Umfangsneigungen Δr und Δθ der Seitenoberfläche 4a der
Stütze 6 jeder
der Taschen 4 in dem Käfig 3, wurden
vier Typen von Käfigen
vorbereitet, d.h., Käfige,
bei welchen jede von ab und de in 5 und 6 gleich
war oder weniger als ungefähr
60 μm, Käfige, bei
welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 40 μm waren,
Käfige,
bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 25 μm waren,
und Käfige,
bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als 10 μm waren,
wurden vorbereitet. Hier wurden die Stärke der Neigungen der Stützen 6 mit
einem dreidimensionalen Meßinstrument
gemessen.
-
In
dem Test wurden ein und dieselbe Innenlaufbahn 1 und ein
und dieselbe Außenlaufbahn 2 einheitlich
für alle
Lager verwendet. Während
die zuvor genannten beiden Typen von Rollen 5, deren Rolloberflächenform
unterschiedlich war, und die zuvor ge nannten vier Typen von Käfigen 3 in
Kombination miteinander verwendet wurden, wurde der Test zweimal
pro Kombination durchgeführt
(16 mal insgesamt).
-
Die
Testbedingungen waren wie folgt. Die Bewertung des Geräusches basierte
auf dem Wert für
den Schalldruckpegel, der erhalten wurde durch Verwendung eines
Frequenzanalysers (FFT), als das Geräusch, das zum Zeitpunkt des
Drehens der Rollen durch ein Mikrophon aufgenommen wurde.
-
Bedingungen
-
- Drehzahl: 1200 U/min
- Schmierung: Fettschmierung
- Radiallast: 150 kgf
- Messung Frequenzbereich: 0–10
kHz
-
Die
Ergebnisse des Tests sind in 7 dargestellt.
Die horizontale Achse zeigt die Verhältnisse (Δr/L, Δθ/L) der Neigungsgröße der Käfigstütze 6 zur Rollenlänge L. Die
vertikale Achse zeigt den gemittelten Schalldruckpegel zu dem Zeitpunkt
des Testens im Vergleich zu dem Fall, wo der Rollentyp A verwendet
wurde im Vergleich zu dem Fall, wo Rollentyp B verwendet wurde.
-
Es
ist von 7 offensichtlich, daß in dem Fall,
wo die Rollen 5 vom A-förmigen
Typ (teilweise ballig) waren, der Schalldruckpegel schnell zunahm, wenn
die Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder
Stütze 6 des Käfigs 3 von
25 μm (Δr/L, Δθ/L 0,00125)
auf 40 μm zunahm
(Δr/L, Δθ/L 0,002).
-
Auf
der anderen Seite ist es offensichtlich, daß in dem Fall, wo die Rollen 5 vom
B-förmigen Typ waren
(vollständig
ballig) der Schalldruckpegel sich nicht so stark verändert hat
entsprechend der Neigungsgröße (Δr, Δθ) jeder
Stütze 6 des
Käfigs,
d.h., der Schalldruckpegel war immer noch hoch, sogar wenn die Größe der Neigung
der Stütze 6 so
festgelegt wurde, daß sie
so klein war wie vorliegend beansprucht.
-
Darüber hinaus,
in dem Fall, wo die Rollen 5 des B-förmigen Typs montiert wurden,
hat der Schalldruckpegel zum Zeitpunkt des Testens stark fluktuiert (nicht
dargestellt).
-
Wie
oben beschrieben, ist es bei den Zylinderrollenlagern, bei welchen
Rollen 5 jeweils einen geraden Abschnitt 5a als
einen Abschnitt der Rolloberfläche
in der Rolle aufweisen, ist es offensichtlich, daß der Pegel
des erzeugten Schalldrucks reduziert werden kann mit der Stärke der
Neigung (Δr, Δθ) jeder
Stütze 6 des
Käfigs 3.
-
Darüber hinaus
ist es offensichtlich von diesem Test, daß der Effekt des Reduzierens
des Schalldruckpegels insbesondere erhalten werden kann, wenn sowohl
die Verhältnisse
(Δr/L, Δθ/L) der Neigungsgrößen (Δr, Δθ) jeder
Stütze 6 des
Käfigs zur
Rollenlänge
L auf einen Wert festgelegt werden, der gleich oder weniger ungefähr 0,0015
beträgt
(experimentell ist der Schalldruckpegel stark reduziert, wenn jedes
der Verhältnisse
0,00125 beträgt).
-
Der
Grund für
die zuvor genannte Tatsache kann wie folgt betrachtet werden. Bei
den Lagern, in denen Rollen 5, die jeweils einen geraden
Abschnitt 5a in ihrer Rolloberfläche aufwiesen, montiert wurden,
konnte sowohl die Schrägstellung
jeder Rolle 5 bezüglich
der Umfangsrichtung als auch das Kippen der Rolle 5 bezüglich der
Radialrichtung unterdrückt werden.
Entsprechend könnten
die Rollen 5, die durch den Käfig 3 im unbelasteten
Bereich geführt werden,
sich um ihre eigenen Achsen drehen und Umdrehungen in einer stabilen
Position durchführen, so
daß der
Schalldruckpegel der Lager reduziert wurde.
-
Im
Gegensatz dazu, bei Rollen 5, die jeweils eine vollständige ballige
Form in ihrer Rolloberfläche aufweisen,
konnten die Rollen 5 im unbelasteten Bereich sich kaum
um ihre eigenen Achsen drehen und kaum Umdrehungen in einer stabilen
Position durchführen,
da es keinen geraden Abschnitt sogar in dem Fall gab, wo die Stärke der
Neigung (Δr, Δθ) jeder Stütze 6 des
Käfigs 3,
die die Rollen führen,
kleiner ausgeführt
wurden. Es kann daher festgestellt werden, daß der Schalldruckpegel der
Lager nicht reduziert wurde. Es kann weiterhin festgestellt werden, daß der Schalldruckpegel
zum Zeitpunkt des Testens stark fluktuierte.
-
Darüber hinaus,
wurde ein anderer Test unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, die
oben beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß Schmieröl verwendet wurde zum Schmieren
anstellen von Fettschmierung. 12 zeigt
sein Ergebnis.
-
Es
wird festgestellt aus 12, daß das gleiche Testergebnis
(Abnahme des Schalldruckpegels oder dergleichen) erreicht werden
kann durch Lager, die einen Käfig
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwenden, nicht von der Art der Schmierung abhängt, z.B.,
sogar wenn Schmieröl
für das
Schmieren verwendet wurde.
-
Darüber hinaus,
kann von den beiden Graphiken auf der rechten Seite (vorliegende
Erfindung) jeweils in den 7 und 12 festgestellt
werden, daß es
möglich
ist, die Differenz der Schalldruckpegel zu reduzieren, die aufgetreten
ist durch den Unterschied der Art des Schmierens in einem Zustand, in
dem zumindest ein gerader Abschnitt 5a in der Rolloberfläche der
Rolle 5 basierend auf der vorliegenden Erfindung vorgesehen
ist.
-
Im übrigen,
obwohl dies hier nicht detailliert beschrieben ist, kann dieses
Beispiel wie folgt ausgeführt
werden. Angenommen, D sei der Durchmesser der Käfigumfangsoberfläche, die
eine der inneren und äußeren Umfangsoberflächen eines
axialen Endabschnittes des Käfigs
ist. Angenommen, H sei die ringförmige
Lücke zwischen
der zuvor genannten Käfigumfangsoberfläche und
einer Laufbahnumfangsoberfläche,
welche einer Innenranddurchmesseroberfläche der Außenlaufbahn und der Außenranddurchmesseroberfläche der
Innenlaufbahn entspricht. Angenommen, A sei die axiale Länge der
zuvor genannten Käfigumfangsoberfläche. Angenommen,
B sei die axiale Länge
der zuvor genannten Laufbahnumfangsoberfläche. Dann sind die Beziehungen
H = 5,0 × 10–3 und
A/B = 0,9 erfüllt.
-
Darüber hinaus,
obwohl nicht dargestellt, wurde ein Vergleich durchgeführt mit
einem Käfig (konventionell
maschinell bearbeiteter Käfig),
bei welchem die Werte für
H und A/B nicht innerhalb des Bereichs der Ansprüche lagen. Als ein Ergebnis
wurde der Effekt des Reduzierens des Schalldruckpegels (inklusive
des Käfiggeräusches)
um ungefähr
3 dB im Durchschnitt reduziert.
-
Nebenbei
gesagt war der Käfig,
der für
den Bestätigungstest
diesmal verwendet wurde vom Typ des integralen Rollenführens, der
in der Lage war, derart hergestellt zu werden, so daß die Genauigkeit des
Falls jeder Stütze
des Käfigs
relativ optimal war.
-
Ein
zweites Beispiel wird nachfolgend beschrieben.
-
In
dem zweiten Beispiel wurde ein Test an einem Zylinderrollenlager
NU322 durchgeführt,
das eine relativ große
Größe hatte.
-
Die
Hauptgröße des Lagers,
der (Innenlaufbahn) Innendurchmesser, der (Außenlaufbahn) äußere Durchmesser
und die Breite des Lagers waren jeweils ⌀110 mm, ⌀240 mm und 50 mm.
-
Jede
zylindrische Rolle 5 wies einen Durchmesser von ⌀32 mm
und eine Länge
L von 32 mm in der gleichen Weise wie beim ersten Beispiel auf.
Bezüglich
der Form der Rolloberfläche,
wurden zwei Typen von Rolloberflächenformen
vorbereitet wie folgt. Ein Typ A (auf den Bezug genommen wird als
teilweise ballige Form) wurde derart ausgestaltet, so daß eine ballige
Form auf den einander gegenüberliegenden
Endseiten jeder Rolle aufgebracht wurde, während ein gerader Abschnitt
(ungefähr
die Hälfte
der Rollenlänge)
im axialen Mittelabschnitt der Rolle verblieb. Der andere Typ B
wurde mit einer vollständig Balligen
Form ausgebildet, bei welcher die ballige Form auf die gesamte Rollenlänge aufgebracht
wurde.
-
Der
Käfig 3 war
ein maschinell hergestellter Käfig
(Außenlaufbahn 2 Führungsverfahren)
aus Messing. Bezüglich
der Radial- und Umfangsneigungsstärken Δr und Δθ der Oberfläche 4a auf der Seite
der Stütze 6 jeder
Tasche 4 in Käfig 3,
wurden vier Typen von Käfigen 3 vorbereitet,
d.h., Käfige,
in welchen jeweils ab und de in den 5 und 6 gleich
waren oder weniger als ungefähr
90 μm betrugen,
Käfige,
in welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 70 μm betrugen,
Käfige,
bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 50 μm betrugen,
und Käfige,
in welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 30 μm betrugen,
wurden vorbereitet. Hier wurden die Neigungsstärken der Stütze 6 mit einem dreidimensionalen
Meßinstrument
gemessen.
-
In
dem Test wurden ein und die gleiche Innenlaufbahn 1 und
ein und die gleiche Außenlaufbahn 2 gemeinsam
für alle
Lager verwendet. Während
die zuvor genannten zwei Typen von Rollen 5, die unterschiedliche
Rolloberflächenformen
aufweisen, und die zuvor genannten vier Typen von Käfigen 3 in
Kombination verwendet wurden, wurde der Test zweifach pro Kombination
durchgeführt
(16 mal insgesamt). Die Testbedingungen waren wie folgt. Im übrigen wurde
die Geräuschbewertung
in der gleichen Weise wie im ersten Beispiel ausgeführt.
-
Bedingungen
-
- Drehzahl: 1000 U/min
- Schmierung: Fettschmierung
- Radialbelastung: 150 kgf
- Meßfrequenzbereich:
0–10 kHz
-
Die
Ergebnisse des Tests sind in 8 dargestellt.
Die horizontale Achse zeigt die Verhältnisse (Δr/L, Δθ/L) der Neigungsstärken jeder
Stütze 6 des Käfigs 3 zur
Rollenlänge
L. Die vertikale Achse zeigt den gemittelten Schalldruckpegel zu
dem Zeitpunkt des Testens im Vergleich mit dem Fall, wo die Rolle vom
Typ A verwendet wurde im Vergleich, mit dem Fall, wo die Rolle vom
Typ B verwendet wurde.
-
Es
ist von
8 offensichtlich, daß in dem Fall,
wo die Rollen
5 vom A-förmigen
Typ teilweise ballig waren, der Schalldruckpegel schnell zunimmt, wenn
die Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder
Säule
6 des Käfigs
3 von
50 μm (Δr/L, Δθ/L
0,0015)
auf 70 μm zunimmt
(Δr/L, Δθ/L
0,0022).
-
Auf
der anderen Seite, in dem Fall, wo die B-förmigen Rollen 5 (vollständig ballig)
montiert werden, wird der Schalldruckpegel nicht so stark geändert entsprechend
der Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder Säule 6 des
Käfigs 3,
d.h., der Schalldruckpegel ist hoch, sogar wenn die Neigungsstärke der
Säule 6 klein
ist. Darüber
hinaus, in dem Fall, wo die Rollen vom Typ der B-Form 5 montiert
werden, hat der Schalldruckpegel zum Zeitpunkt des Testens stark fluktuiert
(nicht dargestellt).
-
Wie
oben beschrieben, wurde auch bei den relativ großen Zylinderrollenlagern, in
welchen Rollen 5 jeweils einen geraden Abschnitt 5a zumindest
in ihrer Rolloberfläche
aufweisen, montiert wurden, bestätigt,
daß der
Pegel des Schalldrucks, der erzeugt wurde, reduziert werden kann
mit der Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder
Säule 6 des
Käfigs 3.
Es ist offensichtlich von diesem Test, daß der Effekt des Reduzierens
des Schalldruckpegels insbesondere erreicht werden kann, wenn die
beiden Verhältnisse
(Δr/L, Δθ/L) der
Nei gungsstärken
(Δr, Δθ) jeder
Säule 6 des Käfigs zur
Rollenlänge
L derart festgelegt ist, um gleich oder weniger als ungefähr 0,0015
zu betragen.
-
Im übrigen kann
die Funktion und dergleichen ausgelassen werden, da angenommen wird, daß die Funktion,
oder dergleichen, die gleich ist, wie in dem Test für das erste
Beispiel.
-
Ein
drittes Beispiel wird nachfolgend beschrieben.
-
Der
Test des dritten Beispiels wurde vorgesehen, um den Effekt in dem
Fall, wo jede der Rolloberflächen
linear über
die gesamte Länge
der Rolloberfläche
linear bei den effektivsten Kombinationen der Tests der ersten und
zweiten Beispiele ausgebildet ist, zu bestätigen.
-
Das
heißt,
in einem Lager des ersten Beispiels, in welchem jede der Rollen 5 eine
teilweise ballige Rolloberfläche
aufwies und die Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder
Säule 6 des
Käfigs 3 gleich
oder weniger als ungefähr
10 μm betrug,
wurden bei einem Lager des zweiten Beispiels, bei den jede der Rollen 5 eine
teilweise ballige Rolloberfläche
aufwies und die Neigungsstärke
(Δr, Δθ) jeder
Stütze 6 des
Käfigs 3 gleich
oder weniger als ungefähr
30 μm betrug,
die Rollen 5 durch Rollen 5 ausgetauscht, die
jeweils eine Rolloberfläche
aufwiesen, die linear über
die gesamte Länge
der Rolloberfläche
ausgebildet war (auf die als vollständig gerade Form Bezug genommen wird).
Dann wurde der Test durchgeführt.
Im übrigen wurden
die gleichen inneren und äußeren Laufbahnen
wie die montiert, die in jedem Test verwendet wurden.
-
9 zeigt
die Ergebnisse des Test im Vergleich des Lagers, das den Typ Rollen
mit vollständig gerader
Form verwendet, zu dem Lager, das die Rollen vom teilweise balligen
Typ verwendet.
-
Im übrigen wurden
die Testbedingungen und die Schallermittlung so festgelegt, um die
gleiche zu sein, wie die bei den ersten und zweiten Beispielen.
-
Es
ist offensichtlich von 9, daß in jedem Lager der Schalldruckpegel
im Fall, wo die Rolloberfläche
der Rolle 5 eine vollständig
gerade Form aufweist, reduziert ist, um einen Grad von ungefähr 3 dB bis
ungefähr
4 dB im Vergleich mit dem Fall, wo die Rolloberfläche der
Rolle 5 eine teilweise ballige Form aufweist.
-
Der
Grund für
dieses kann wie folgt erachtet werden. Zusätzlich zur Funktion (das Erhalten
des sicheren Führens
durch den Käfig 3)
in den Tests der ersten und zweiten Beispiele, können die Rollen sich um ihre
eigenen Achsen drehen und Umdrehungen in einer stabileren Position
ausführen,
sogar gegen den Einfluß des
Schmiermittels (Öl,
Schmierfett oder dergleichen) auf jeder Rolle selbst, da, z.B.,
ein Ölfilm dazu
neigt, gleichmäßig auf
jeder Rolle 5 in Axialrichtung aufgebracht zu werden, so
daß der
Effekt des Unterdrückens
des Schrägstellens
oder dergleichen hoch ist.
-
Von
den zuvor genannten Ergebnissen ist es offensichtlich, daß der Schalldruckpegel
des Lagers stärker
reduziert wird, wenn der Linearabschnitt länglich ist, so daß eine vollständig gerade
Form erreicht wird, im Vergleich zu dem Fall der teilweise balligen Form.
-
Ein
viertes Beispiel wird nachfolgend beschrieben.
-
Dieses
Beispiels ist vorgesehen zum Bewerten des Einflusses der Viskosität des Schmieröls auf den
Schalldruckpegel.
-
Unter
den nachfolgenden Testbedingungen wurde ein Käfig vorbereitet, der derart
maschinell bearbeitet war, daß die
Stärke
des Falls jeder Säule
ungefähr
10 μm (Neigung:
0,5/1000) gemäß der vorliegenden
Erfindung betrug, und ein Käfig,
der derart maschinell bearbeitet wurde, daß die Stärke des Falls jeder Säule ungefähr 40 μm (Neigung:
20/1000) außerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag. Während die anderen Bedingungen
gemeinsam waren, wurde der Schalldruckpegel mit jedem Schmieröl gemessen.
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13 zeigt
ein Ergebnis der Messung.
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Die
Testbedingung war wie folgt. NU218 wurde als Testlager verwendet.
Eine Rolle, die einen Durchmesser von ⌀19 mm und eine Länge L von
20 mm aufwies, wurde als Rolle 5 verwendet, die die Rollelemente
waren. Die teilweise gekronte Form, bei welcher der axiale Mittelabschnitt
der Rolle 5 als gerader Abschnitt 5a (ungefähr 1/2 mal
die Länge
der Rollenlänge),
und bei welcher die ballige Form auf jede der gegenüberliegenden
Endseiten 5b angebracht wurde, wurde als Form der Rolloberfläche der Rolle
verwendet.
-
Darüber hinaus
wurde die Drehzahl des Lagers auf 1500 U/min festgelegt und die
radiale Last auf 150 Kgf.
-
Bei
diesem Ergebnis ist es offensichtlich, daß der Geräuschreduzierungseffekt gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht durch die Viskosität des Schmieröls beeinflußt wurde.
Darüber
hinaus ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung,
bei welcher die Stärke
des Falls jeder Käfigstütze ungefähr 10 μm beträgt, eine
Geräuschreduzierung
um einen Wert von ungefähr
9 dB bis ungefähr
10 dB erreichen kann, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel, bei
welchem die Stärke
des Falls jeder Käfigstütze ungefähr 40 μm beträgt.
-
Im übrigen,
obwohl nicht dargestellt, wird bestätigt, daß der Vibrationspegel die gleiche
Tendenz wie der Geräuschpegel
aufweist, d.h., niedrigere Vibrationen werden in dem Fall erhalten,
wo die Stärke des
Falls jeder Käfigstütze ungefähr 10 μm beträgt.
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Wie
vorliegend beschrieben, können
Rollen, die durch den Käfig
in einem unbelasteten Bereich so geführt werden, daß sie sich
um ihre eigenen Achsen drehen, die Umdrehungen stabiler machen.
Das heißt,
jede Rolle, die in einem Lager benutzt wird, wird geführt, sich
in einer geometrisch idealen Position zu bewegen. Entsprechend können sowohl
die Neigung (Schrägstellung)
der Rolle bezüglich
der Umfangsrichtung und die Neigung (Kippen) der Rolle mit Bezug
auf die Radialrichtung unterdrückt
werden.
-
Entsprechend
gibt es einen Effekt, daß sowohl
die Vibration und das Geräusch
des Lagers, das durch das Verändern
der Rollenstellung hervorgerufen wird, wenn die Rolle sich dreht,
unterdrückt
werden kann.
-
Hier
werden sowohl eine Zunahme des Drehmoments des Lagers, als auch
abnormale Abnutzung des Käfigs
verhindert, da die Begrenzung durch den Käfig auf die Rollen sicher und
sanft erfolgt. Darüber
hinaus, kann dies auf Lager mit einer breiten Spezifikation angewendet
werden, da es keine Begrenzung gemäß des Führungsverfahrens des Käfigs gibt.