DE60217941T2

DE60217941T2 - Wälzlager mit strichförmigen Schleifspuren auf den Walzenendflächen und auf die Flanschfürungsfläche

Info

Publication number: DE60217941T2
Application number: DE60217941T
Authority: DE
Inventors: Akiyuki Chuo-Ku Suzuki; Hiroki Chuo-Ku Matsuyama; Yasunari Chuo-Ku Abo
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: CN1385625A; EP1260723A2; US20020181820A1; EP1260723A3; EP1260723B1; US6789949B2; CN1228556C; DE60217941D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Die den am nächsten kommenden Stand der Technik darstellende US 5 967 672 A beschreibt ein abrollendes oder gleitendes Maschinenteil mit verbesserter Ölfilmbildungsfähigkeit. Das Maschinenteil weist eine rollende oder gleitende Berührungsfläche mit diskontinuierlichen Nuten auf, die verteilt angeordnet sind und quer zur Richtung der Roll- oder Gleitbewegung des Maschinenteils verlaufen.
Ein Kegelrollenlager ist so aufgebaut, dass eine Anzahl von Kegelwalzen zwischen einem inneren und einem äußeren Ringelement angeordnet sind, dass ein Flansch mit einer Führungsfläche zur Führung von Endflächen der Walzen in gleitender Berührung in einem Endbereich in axialer Richtung des inneren Ringelements vorgesehen ist und dass diese Teile mit einem Schmiermittel wie Öl, Fett oder dergleichen geschmiert werden. Beim Schleifen der Endflächen der Kegelwalzen und der Führungsfläche des Flanschen des inneren Ringelements verbleibt eine streifenförmige Schleifspur auf diesen Teilen. Es folgt eine Beschreibung dieser streifenförmigen Schleifspur mit Bezug auf 16, wobei die Bezugsziffer 4A eine Endfläche einer Kegelwalze und die Bezugsziffer 8 eine Führungsfläche des Flanschen eines inneren Ringelements bezeichnen. Eine Oberflä chenzeichnung in Form von rautiefen streifenförmigen Schleifspuren T2 befindet sich auf der Endfläche 4A in einer Umfangsrichtung und bilden eine Anzahl konzentrischer Kreise. Rautiefe streifenförmige Schleifspuren T1 liegen in einer Umfangsrichtung auf der Führungsfläche 8 des inneren Ringelements 3.
Werden solche Oberflächenzeichnungen in Form rautiefer streifenförmiger Schleifspuren T1 und T2 in dem vorbeschriebenen Zustand vorgesehen, so ist wegen ungenügender Schmierölmenge im Gleitkontaktbereich A zwischen der Endfläche A und der Führungsfläche 8 des inneren Ringelements bei hoher Belastung oder Drehung mit hoher Geschwindigkeit die Bildung eines Schmierölfilms auf der Endfläche 4A des Kegelrollenlagers kaum zu bewerkstelligen. Weiter besteht das Risiko, dass ein Mangel an Schmieröl oder ein Festfressen im Schmierfilmbereich entsteht
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Wälzlagers, bei dem der Fresswiderstand beim Drehen unter hoher Belastung und mit hoher Geschwindigkeit verbessert ist.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Kurz gesagt handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Wälzlager gemäß Anspruch 1.
Da bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager eine Oberflächenzeichnung in Form von mikroskopischen rautiefen streifenförmigen Schleifspuren mit in mehreren Richtungen auf den in gleitender Berührung mit den Führungsflächen der Flansche in den Walzen stehenden Endflächen vorgesehen sind, wird ein Schmierfilm. auf einfache Weise in dem Gleitkontaktbereich zwischen den Führungsflächen und den Walzen-Endflächen gebildet, der also kaum unterbrochen wird. Da im Gleitkontaktbereich ein Metallkontakt praktisch nicht zu verzeichnen und die Wärmebildung eingeschränkt ist, sind Folgestörungen wie Fressen oder dergleichen Grenzen gesetzt und wird somit der Fresswiderstand verbessert.
Der vorstehende Begrifft "mikroskopisch" bedeutet, dass die Tiefe der Unebenheiten im Bereich der streifenförmigen Schleifspuren in der Größenordnung von unter dem bis in den μm-Bereich liegt. Weiter steht der Begriff "mehrere Richtungen" für zwei oder mehr zur Umfangsrichtung unterschiedliche Ausrichtungen. Außerdem kann die gegenseitige Relation der Richtungen eine Regelmäßigkeit aufweisen oder auch nicht. Weiterhin beinhaltet die streifenförmige Schleifspur eine Streifung in nutenartiger Form und kann diese Streifung in Form einer Krümmung, einer Geraden und in allen sonstigen Streifenformen einzeln oder in der Kombination derselben unabhängig von einer Änderung der Streifenbreite oder Streifenform ausgeführt sein.
Da das Kegelrollenlager mit den Flanschen zur Herstellung eines Gleitkontakts mit den Endflächenflanschen des inneren Ringelements auf der Seite des größeren Durchmessers oft unter Bedingungen eingesetzt wird, bei denen die Flansch-Führungsflächen und die Walzen-Endflächen aufgrund hoher Be lastung in Kontakt miteinander gelangen, ist die Bildung des Schmierölfilms in diesem Kontaktbereich äußerst schwierig und entsteht leicht das Problem des Fressens oder dergleichen. Somit sollten in dem Kegelrollenlager die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren vorzugsweise auf den Kegelwalzen-Endflächen auf der Seite des größeren Durchmessers ausgebildet sein. Da diese streifenförmigen Schleifspuren auf den Kegelwalzen-Endflächen auf der Seite des größeren Durchmessers in mehreren Richtungen verlaufend vorgesehen sind, wodurch sich ein Schmierölfilm zwischen den in einer gleitenden Berührung mit den Führungsflächen der Flanschen stehenden Kontaktflächen problemlos aufbauen kann, wird der Schmierölfilm nicht unterbrochen oder zwischen den Kontaktflächen ausgedünnt. Somit wird durch diese konstruktive Gestaltung das Unterbrechen des Schmierölfilms und das Problem eines Festfressens oder dergleichen ausgeschaltet. Die mikroskopischen rautiefen streifenförmigen Schleifspuren auf den Walzen-Endflächen sind in mehreren Richtungen unter einer Bedingung ausgebildet, die der nachstehenden Formel (1) entspricht: γ = L2/L1 ≤ 2,5 (1)wobei γ ein Parameter für das Oberflächenmuster der Walzen-Endfläche ist sowie L1 eine Korrelationslänge der Rauheit in einer radialen Richtung der Walzen-Endfläche und L2 eine Korrelationslänge der Rauheit in einer Umfangsrichtung der Walzen-Endfläche ausdrücken. Die Oberflächenzeichnungen in Form rautiefer streifenförmiger Schleifspuren weisen eine Mehrfachausrichtung auf, die quantitativ durch die vorstehende Formel definiert ist, wobei wie anhand von Testergebnissen festgestellt die Möglichkeit besteht, Richtungsabweichungen der rautiefen Schleifspuren auf den Walzen-Endflächen bereits in der Schleifbearbeitungsphase einzugrenzen, so dass das Ölfilmbildungsvermögen hoch gehalten werden kann, wenn eine Schmierregion auf der Walzen-Endfläche zerstört wird, und der Fresswiderstand des Wälzlagers einschneidend verbessert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Aufgaben sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine teilweise weggebrochen gezeichnete Perspektivansicht eines Kegelrollenlagers nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Vorderansicht der Endfläche auf der Seite des größeren Durchmessers einer Kegelwalze gemäß 1;
3 eine ideomatische Ansicht zur Veranschaulichung des Schleifverfahrens bei der Bearbeitung einer Kegelwalzen-Endfläche;
4 eine ideomatische Ansicht zur Veranschaulichung eines weiteren Schleifverfahrens bei der Bearbeitung einer Kegelwalzen-Endfläche;
5 eine schematische Umriss-Darstellung einer mit Schleifscheibe arbeitenden Schleifvorrichtung;
6 eine Ansicht der Schleifscheibe von der Endflächenseite aus gesehen;
7 eine Draufsicht auf die Endfläche der Kegelwalze auf der Seite des größeren Durchmessers zur Veranschaulichung des Messens dreidimensionaler Oberflächenrauheit;
8 eine Ansicht, aus welcher das Ergebnis eines schmierstofflosen Fresstests der Endflächen auf der Seite des größeren Durchmessers der in einem Produkt gemäß Ausführungsform und in einem konventionellen Produkt eingesetzten entsprechenden Kegelwalzen ersichtlich ist;
9 eine Ansicht, aus welcher das Ergebnis eines Fresstests mit geringer Schmierstoffmenge der Endflächen auf der Seite des größeren Durchmessers der in einem Produkt gemäß Ausführungsform und in einem konventionellen Produkt eingesetzten entsprechenden Kegelwalzen ersichtlich ist;
10 eine Perspektivansicht eines vergrößert gezeichneten Teils der Endfläche einer Kegelwalze eines in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eingesetzten Kegelrollenlagers;
11 eine im vergrößerten Maßstab gezeichnete Perspektivansicht eines Teils der Kegelwalzen-Endfläche in einem Kegelrollenlager nach dem Stand der Technik;
12 eine Ansicht einer Rauheitskurve auf der Kegelwalzen-Endfläche in einer radialen Richtung auf der Seite des größeren Durchmessers jeweils für das Produkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Produkt nach dem Stand der Technik;
13 eine Ansicht einer Rauheitskurve auf der Kegelwalzen-Endfläche in einer Umfangsrichtung auf der Seite des größeren Durchmessers jeweils für das Produkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Produkt nach dem Stand der Technik;
14 eine Ansicht einer Korrelationslänge in einer radialen Richtung der Kegelwalzen-Endfläche auf der Seite des großen Durchmessers jeweils für das Produkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Produkt nach dem Stand der Technik;
15 eine Ansicht einer Korrelationslänge in einer Umfangsrichtung der Kegelwalzen-Endfläche auf der Seite des größeren Durchmessers jeweils für das Produkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Produkt nach dem Stand der Technik; und
16 eine Vorderansicht der Oberflächenzeichnung in Form rautiefer Schleifspuren jeweils einer Walze und eines Flanschen nach dem Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es folgt eine Beschreibung einzelner Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand einer in den Zeichnungen dargestellten. Ausführungsform.
Wie aus 1 ersichtlich, umfasst ein Kegelrollenlager 1 ein äußeres Ringelement 2, ein inneres Ringelement 3, eine Anzahl von Kegelwalzen 4, die zwischen dem äußeren Ringelement 2 und dem inneren Ringelement 3 angeordnet sind, und einen Käfig 5, der die entsprechenden Kegelwalzen 4 hält.
Die Kegelwalzen 4 und sowohl das innere wie das äußere Element 2, 3 werden mit Öl, Fett oder dergleichen geschmiert.
Das innere Ringelement 3 ist in der Weise konzipiert, dass es einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, dass eine Laufrille 3A für das innere Ringelement auf einer äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist und dass ein Flansch mit kleinerem Durchmesser 6 bzw. einem größeren Durchmesser 7 in einem konischen Endkantenbereich (Seite des kleineren Durchmessers) und einem konisch erweiterten Endkantenbereich (Seite des größeren Durchmessers) auf beiden Seiten in axialer Richtung der Laufrille 3A des inneren Ringelements vorgesehen sind.
Der Flansch 6 kleineren Durchmessers hält eine Kegelwalze 4, während der Flansch größeren Durchmessers 7 der Aufnahme einer von der Kegelwalze 4 erzeugten axialen Last dient und so konzipiert ist, dass eine auf der Seite des größeren Durchmessers gelagerte Endfläche 4A einer jeden der Kegelwalzen 4 in einem Gleitkontaktzustand durch eine Führungsfläche 8 geführt wird. Die Kegelwalze 4 weist einen trapezförmigen Querschnitt mit der Endfläche 4A auf der Seite des größeren und einer Endfläche 4B auf der Seite des kleineren Durchmessers auf.
Wie aus 2 ersichtlich, weist die Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers eine Oberflächenzeichnung in Form einer Anzahl rautiefer streifenförmiger Schleifspuren 9 auf, die in mehrere Richtungen verlaufend ausgebildet sind. Eine umlaufende flache Ausnehmung P wird beim Ausbilden der Außenform der Kegelwalze 4 im Mittenbereich der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmes sers hergestellt. Im Bereich der Ausnehmung P wird keinerlei Schleifbearbeitung vorgenommen.
Da eine Oberflächenzeichnung in Form mikroskopischer rautiefer streifenförmiger Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen verlaufend auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite größeren Durchmessers vorhanden sind, wird verhindert, dass sich die streifenförmigen Schleifspuren in einer Umfangsrichtung des Flanschen 7 und die in mehreren Richtungen verlaufenden Schleifspuren auf der Endfläche 4A der Kegelwalze auf der Seite größeren Durchmessers parallel bzw. im Wesentlichen parallel zueinander innerhalb eines Reibungskontaktbereichs aufeinander reibend berühren, und dies selbst dann, wenn die Schleifspuren auf der Führungsfläche 8 im Flansch 7 des inneren Ringelements 3 in einer Umfangsrichtung verlaufend angeordnet. sind.
Somit schneiden sich die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren auf der Führungsfläche 8 im Flansch 7 des inneren Ringelements 3 und die streifenförmigen Schleifspuren 9 auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers stets im Kontaktbereich. Dies hat zur folge, dass der Schmiermittelfluss in diesem Kontaktbereich eingeschränkt ist, wodurch sich eine verbesserte Ölbevorratung ergibt. Durch diese hohe Ölbevorratung wird das Ölfilmbildungsvermögen selbst im Falle nicht so guter Schmierbedingungen hoch gehalten, so dass die Wärmebildung und die Reibung niedrig und Probleme wie Fressen oder dergleichen eingeschränkt sind.
Es folgt eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer Oberflächenzeichnung in Form mikroskopischer rau tiefer streifenförmiger Schleifspuren 9 auf der Endfläche 4A der vorerwähnten Kegelwalze 4 auf der größeren Durchmesserseite mit Bezug auf 3. Die Kegelwalze 4 wird beispielsweise dadurch geschliffen, dass die Arbeitsfläche 11 eines scheibenförmigen Schleifkörpers innerhalb sehr kurzer Zeitabstände wiederholt in und außer Schleifkontakt mit dem zu schleifenden Bereich gebracht und die Kegelwalze 4 zu diesen Zeitpunkt mit einer festen vorbestimmten Geschwindigkeit rotiert wird.
Im Einzelnen wird die Kegelwalze 4 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht, wobei die Endfläche 4A auf der größeren Durchmesserseite der Kegelwalze 4 gegenüber der Arbeitsfläche 11 des Schleifkörpers 10 positioniert sowie der Letztere bis an die Endfläche vorgeschoben und von dieser zurückgezogen wird (Pendelbewegung entlang der Y-Richtung in 3) und wobei die Kegelwalze 4 in einer Halteeinrichtung (nicht dargestellt) wie eine Spannvorrichtung oder dergleichen eingespannt ist sowie die Halteeinrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit um die Achse der Kegelwalze 4 gedreht wird, ohne die gegenüberliegenden Positionen zu verändern, in welcher die Arbeitsfläche 11 und die Endfläche 4A der größeren Durchmesserseite parallel zueinander sind (Drehen in einer festen Richtung wie der Umfangsrichtung R in 3). Weiter wird die Haltevorrichtung unter Steuerung durch eine Steuereinrichtung in einer Schleifmaschine in der Y-Richtung bewegt, wobei die Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers eine sehr kurze Zeit lang mit dem Schleifkörper 10 in Kontakt gelangt und damit geschliffen wird, wonach ein sofortiger Rückzug der Haltevorrichtung aus der Schleifposition erfolgt. Diese Vorgänge laufen wiederholt ab. Somit wird bei der vorbeschriebenen Drehbewegung der Kegelwalze 4 deren Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmes sers in mehreren Schleifrichtungen durch den Schleifkörper 10 bearbeitet. Hierdurch werden durch die Schleifpulverteilchen des Schleifkörpers 10 eine Anzahl mikroskopischer streifenförmiger Schleifspuren 9 in der Form eines nutenartigen Musters wie in 2 dargestellt in mehreren unterschiedlichen Richtungen verlaufend auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers hergestellt.
Es folgt eine Beschreibung eines weiteren Schleifverfahrens zur Ausbildung rautiefer streifenförmiger Schleifspuren 9 mit Bezug auf 4. Eine Schleifwelle 12 dreht mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 13 um ihre Achse. Eine Endfläche 12a der Schleifwelle 12 bildet eine Schleifarbeitsfläche (Schleifkörperoberfläche), die mit einer vorgegebenen nutenartigen Krümmung versehen ist. Die Kegelwalze 4 wird in Richtung des Pfeils 14 der Zeichnung unter Drehung um ihre eigene Achse weitergetaktet, wobei die Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers in Kontakt mit der Endfläche 12a der Schleifwelle diese Endfläche entlang gedreht wird.
Zunächst wird bei in einer Übergabeposition a befindlicher Kegelwalze 4 die Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers durch die Arbeitsfläche 12a der Schleifwelle 12 geschliffen und durch diese Schleifbearbeitung eine streifenförmige Schleifspur 9₁ in einer ersten Richtung verlaufend hergestellt. Sodann wird bei in einer Übergabeposition b befindlicher Kegelwalze 4 in der gleichen Weise auf der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers eine streifenförmige Schleifspur 9₂ in einer gegenüber der ersten Richtung unterschiedlichen zweiten Richtung ausgebildet. Befindet sich die Kegelwalze 4 in einer dritten Übergabeposition c, so wird in gleicher Weise auf der Endfläche 4A der größeren Durchmesserseite in einer gegenüber der ersten und der zweiten Richtung unterschiedlichen dritten Richtung eine streifenförmige Schleifspur 9₃ hergestellt. Da wie vorerwähnt die Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der größeren Durchmesserseite im Zuge einer Weitertaktung in Richtung des Pfeils 14 geschliffen wird, entsteht durch die Schleifbearbeitung eine Oberflächenzeichnung mit rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 in einer Anzahl mikroskopischer Formen, die in unterschiedlichen Richtungen verlaufen.
In diesem Falle weist die Oberflächenzeichnung rautiefe streifenförmige Schleifspuren auf, die zur Erläuterung den drei Übergabepositionen a, b und c der Kegelwalze 4 entsprechend in drei verschiedenen Richtungen verlaufend ausgebildet sind. Da also sowohl die Kegelwalze 4 als auch die Schleifwelle 12 um ihre eigene entsprechende Achse drehen, schneiden sich diese Anzahl von streifenförmigen Schleifspuren 9 unter Bildung eines im Wesentlichen gleichmäßigen Maschenmusters auf der gesamten Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite größeren Durchmessers in jeweils mehreren Richtungen. Weiter kann eine Fertigbearbeitung zu einer vorgegebenen Rauheit der Walzen-Endfläche durch entsprechende Wahl der Schleifbedingungen wie der Form der Schleifarbeitsfläche, der Art des Schleifkörpers, der Drehgeschwindigkeit für die Eigendrehung der Walze, der Umlaufgeschwindigkeit, des Kontaktdrucks zwischen der Walzen-Endfläche und der Schleifoberfläche usw. vorgenommen werden.
Es folgt eine Beschreibung einer Schleifbearbeitung mittels Schleifscheibe mit Bezug auf 5. Eine Schleifvorrichtung 21 ist für das Schleifen einer großen Endfläche einer Kegelwalze für ein Kegelrollenlager in eine konvex gewölbte Form mit einer sphärischen Oberfläche und zur Herstellung einer im Wesentlichen trapezförmigen Kegelwalze konzipiert. Die Schleifvorrichtung 21 umfasst wie vorerwähnt eine Schleifscheibe 22, die durch eine erste Antriebseinrichtung 211 um eine Mittelachse 22b drehgetrieben wird, und einen Haltekörper 213, der durch eine zweite Antriebseinrichtung 212 um eine die Mittelachse 22b schneidende Drehachse 212a drehend angetrieben wird und der Halterung einer Anzahl von Kegelwalzen 4 dient. Der Haltekörper 213 weist ein Paar Scheiben 214 und 215 auf, die um die Drehachse 212a drehen. Diese Scheiben 214 bzw. 215 haben scheibenförmige Hauptkörperelemente 214d und 215d, Schaftabschnitte 214a und 215b, die von einem Mittenbereich der Elemente 214d und 215d aus entlang der Drehachse 212a verlaufen und antriebsmäßig mit der zweiten Antriebseinrichtung 212 verbunden sind, und ringförmige konvergierende Abschnitte 214b und 215b in den äußeren Umfangskanten der Hauptkörperelemente 214d und 215d, die nach hinten konisch aufeinander zu verlaufen. Die einander gegenüberliegenden Endflächen dieser ringförmigen konvergierenden Abschnitte 214b und 215b bilden Halte- oder Einspannflächen 214c und 215c, die zwischen sich eine Anzahl Kegelwalzen 4 aufnehmen. Die Halteflächen 214c und 215c weisen gegenseitig zueinander geneigte konische Oberflächen auf und stehen in Kontakt mit den Umfangsflächen der konischen Oberfläche der Kegelwalzen 4.
Die Mittelachsen W der zwischen die Halteflächen 214c und 215c eingespannten Anzahl von Kegelwalzen 4 sind radial um einen Schnittpunkt P zwischen einer zur Drehachse 212a orthogonalen Ebene A und der Drehachse 212a innerhalb der Ebene A herum angeordnet. Die Anzahl der Kegelwalzen 4 sind in ihrem Zwischenabstand in der Umfangsrichtung auf einem Kreisbogen in der Ebene A um den vorerwähnten Schnittpunkt P herum beispielsweise durch einen Käfig 216 beschränkt, der aus einem durch eine Mittenöffnung verlaufenden Schaft besteht, und werden beispielsweise in umfangsmäßig gleichmäßigen Abständen gehalten.
Die großen Endflächen der Kegelwalzen 4 sind in radialer Richtung der Scheiben 214 und 215 nach außen gekehrt und in vorgegebenen radialen Positionen angeordnet. Ein durch die radialen Positionen gehender und in der Ebene A um den Schnittpunkt P eingeschlossener Kreis verläuft im Wesentlichen entlang der Endfläche 22a der Schleifscheibe 22, und zwar genauer gesagt durch einen inneren Umfangskantenbereich einer Endfläche 222a. Die Mittelachse 22b der Schleifscheibe 22 kreuzt den Schnittpunkt P. Ein Paar zweiter Antriebseinrichtungen 212 ist vorgesehen, um ein Scheibenpaar 214 bzw. 215 anzutreiben. Das Scheibenpaar 214, 215 hält eine Anzahl von Kegelwalzen 4 auf ihrer eigenen Achse frei um eine Mittelachse WC der Kegelwalze 4 drehbar und erfährt eine relative Drehung, wodurch die Anzahl der Kegelwalzen 4 aufgrund einer erzeugten Umfangsgeschwindigkeits-Differenz zwischen den Halteflächen 214c und 215c um ihre eigene Achse rotieren. Diese erwähnte Umfangsgeschwindigkeits-Differenz ist so gewählt, dass die Kegelwalzen 4 um die Drehachse 212a gedreht werden. Jede der Kegelwalzen 4 wird in einer Richtung F auf einer durch eine Umlaufenbahn der Kegelwalze gebildete kreisrunde Zufuhrbahn 218 vorgeschoben.
Wie aus 6 ersichtlich, wird die Kegelwalze entlang der Endfläche 22a der Schleifscheibe 22 vorgeschoben, so dass die große Endfläche der Kegelwalze in einem Teilabschnitt der Zufuhrbahn 218 (die gemäß 6 senkrecht zu einer kegeligen Oberfläche gekrümmt ist) geschliffen und in einem Restabschnitt der Zufuhrbahn 218 durch eine Kegelwalzenführung 217 geführt wird. Die Kegelwalzenführung 217 ist so beschaffen, dass ein Teil einer Ringform gekerbt ist, eine innere Umfangsfläche derselben in der Nähe eines äußeren Umfangsabschnitts des Haltekörpers 213 liegt und die große Endfläche der Kegelwalze 4 entlang der inneren Umfangsfläche derselben angeordnet ist.
Das Scheibenpaar 214, 215 wird durch eine Vorspanneinrichtung 219 eng gegeneinander zugestellt und presst über die kegeligen Abschnitte der Halteflächen 214c und 215c die große Endfläche der Kegelwalze gegen die Endfläche 22a der Schleifscheibe 22 sowie die konische Walzenführung 217. Bei der Drehung der Schleifscheibe 22 werden bei dieser Schleifvorrichtung 21 ein Schleifscheiben-Hauptkörper 221, eine innere Führung 222 und eine äußere Führung 223 gemeinsam rotiert. Die Kegelwalze wird um ihre eigene Achse drehend die Zufuhrbahn 218 entlang geführt. Hierbei wird die Kegelwalze gegen die Endfläche 22a der Schleifscheibe 22 gepresst und durch die Schleifarheitsfläche 221a mit einer konvex gewölbten Oberfläche versehen.
Ein Produkt gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Kegelwalze 4, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 versehen wurde, und ein Produkt nach dem Stand der Technik wurden einem Fresstest ohne Schmierstoff entsprechend einem Betriebszustand mit ungenügender Schmierung sowie einem Test mit einer geringen Schmierstoffmenge unterzogen. Die Testbedingungen sind nachfolgend beschrieben.
Bei sowohl dem konventionellen Produkt als auch dem Produkt gemäß Ausführungsform wurde ein Kegelrollenlager mit einem inneren Durchmesser von 45 mm, einem äußeren Durchmesser von 100 mm und einer Breite von 38,25 mm eingesetzt.
Die Spezifikation des konventionellen Produkts ist wie folgt
Die Führungsfläche 8 im Flanschen 6 des inneren Ringelements 3 auf der Seite des größeren Durchmessers wurde durch eine Schleifbearbeitung mit einer Oberflächenzeichnung in Form von rautiefen konzentrischen streifenartigen Schleifspuren versehen, die im Zehnpunktemittel eine Rauhigkeit Rz von 0,44 μm aufwiesen. Was die Oberflächenrauheit der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers anbetrifft, so wurden die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren mittels einer Durchlaufmaschine in konzentrischen Ringen und mit einem Parameter γ für die Ausrichtung der Rauheit von 14 ausgebildet.
Die Spezifikation des Produkts gemäß Ausführungsform ist wie folgt:
Die Rauheit der Führungsfläche 8 im Flanschen 6 des inneren Ringelements 3 auf der Seite des größeren Durchmessers wurde gleich der für das vorerwähnte konventionelle Produkt gewählt.
Die Rauheit auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der größeren Durchmesserseite wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren in Form von in mehreren Richtungen verlaufenden Schleifspuren hergestellt, wobei der Parameter γ für die Ausrichtung der Rauheit mit 0,62 gewählt wurde. Als besondere Bedingungen für diesen Fall gelten: Durchmesser 2:50 mm für die innere Führung 222 der Schleifscheibe, Durchmesser 2:130 mm für die äußere Führung 223 der Schleifscheibe, Beaufschlagungsdruck 350 kg für die Vorspanneinrichtung 219, Drehgeschwindigkeit 4 Upm für die Kegelwalze, 2500 Upm für die erste Antriebseinrichtung, 280 Upm (190 mm Durchmesser) für die zweite Antriebseinrichtung 212 (obere Einrichtung in 5), und 270 Upm (190 mm Durchmesser) für die zweite Antriebseinrichtung (untere Einrichtung in 5). Als Schleifmittel wurde ein allgemein übliches eingesetzt wie beispielsweise Schleifkorn auf Aluminiumoxidbasis oder dergleichen und als Bindemittel ein ebenfalls allgemein übliches wie ein Binder auf Harzbasis oder dergleichen.
In diesem Falle wurde die vorerwähnte Rauheit mittels eines Messgeräts TALYSCAN 150 Fabrikat Tayler Hobson entsprechend einer dreidimensionalen Oberflächenrauheits-Messvorrichtung wie in 7 dargestellt gemessen. 7 zeigt die Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers.
Messposition war die in 7 dargestellte Position auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite größeren Durchmessers, wobei die Kegelrolle mittels einer Spannvorrichtung wie einer Aufnahme auf einem Prüftisch befestigt war.
Messgröße: 0,8 mm in radialer Richtung × 0,8 mm in Umfangsrichtung bzw. 0,5 mm × 0,5 mm, wenn die Kegelwalze 4 für eine Messung in der vorgenannten Größe zu klein ist.
Messintervall: 5 μm sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung. Abtastgeschwindigkeit: 1000 mm/s. Rauheitsfilter: Gauß-Filter. Abschnittslänge: 0,25 mm.
Bei der vorerwähnten Messung: (1) bewegt sich der Prüftisch in einer X-Richtung (entsprechend einer radialen Richtung), wobei ein Taster (Abtaststift) parallel zur X-Richtung abtastet, (2) bewegt sich der Prüftisch bei jedem Abtasten in der X-Richtung in einer Y-Richtung (entsprechend einer Umfangsrichtung), (3) wird die Datenerfassung durch Wiederholen der vorbeschriebenen Vorgänge (1) und (2) komplettiert, (4) werden die Rohdaten abgeglichen und sphärische Formen beseitigt, und (5) wird eine Quellkomponente entfernt sowie eine Rauheitskomponente extrahiert.
Der vorerwähnte Parameter γ wird nach dem folgenden Verfahren berechnet:

– Es wird eine Autokorrelations-Funktion auf der Basis der nach dem vorbeschriebenen Verfahren ermittelten Oberflächenrauheit bestimmt (Durchführung der Autokorrelation mittels einer Analysen-Software (Talymap)).
– Es wird ein Profil in einer radialen Richtung auf der Basis der erhaltenen Autokorrelations-Oberfläche extrahiert. Hierbei wird ein Startpunkt des Profils in der Mitte der Messfläche platziert. Es wird die Autokorrelations-Kurve der Rauheit in radialer Richtung erhalten.
– Da ein Wert (d.h. ein maximaler Wert) der Autokorrelations-Funktion an einem Ausgangspunkt Eins ist, wird der Wert der Autokorrelations-Funktion bei einer Tiefe von 0,5 zu 0,5, indem die Senkrechtachse eines Diagramms auf eine Tiefe von der maximalen Höhe gesetzt wird. Sodann wird eine Länge vom Ausgangspunkt bis zu einem Autokorrelations-Koeffizienten = 0,5 abgelesen und auf L1 gesetzt.
– In gleicher Weise wird eine Autokorrelations-Kurve in einer Umfangsrichtung eingebracht und eine Korrelationslänge L2 in Umfangsrichtung abgelesen.
– γ = L2/L1 wird bestimmt.

Was den Fresstest ohne Schmierung anbetrifft, so wird dieser an drei konventionellen Produkten und zwei Produkten gemäß Ausführungsform durchgeführt, während entsprechend zwei konventionelle Produkte und zwei Produkte gemäß Ausführungsform dem Test mit geringer Schmierstoffmenge unterzogen werden. Die Ausführung des Tests erfolgt, indem ein Kegelrollenlagerpaar Rücken an Rücken in eine Prüfmaschine (nicht dargestellt) eingesetzt wird. Weiter wird in beiden Kegelrollenlagern das innere Ringelement 3 durch die Prüfmaschine rotiert.
Fresstest ohne Schmierung:
Die Drehgeschwindigkeit des inneren Ringelements 3 ist mit 3800 Upm gewählt. Diese Geschwindigkeit wird innerhalb von 15 Sekunden erreicht. Dem äußeren Ringelement 3 wird eine Axiallast Fa von 8 KN beaufschlagt. In der Prüfmaschine wird eine Schmierung eingerichtet durch Auftragen von Getriebeöl (SAE85W-90) auf die Innenringanordnung wie die Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers, die Führungsfläche 8 des Flanschen 6 des inneren Ringelements 3 auf der Saite des größeren Durchmessers und dergleichen, wobei nach 10-minütigem Einwirken des Öls die Maschine in Betrieb gesetzt wird. Es werden sowohl die Temperatur des Getriebeöls als auch die Raumtemperatur auf 18°C bis 19°C eingestellt.
Wird die Drehung des inneren Ringelements 3 blockiert oder wird Funkenbildung festgestellt, so kann davon ausgegangen werden, dass ein Fressen eingetreten ist. Die Ergebnisse des Fresstests ohne Schmierung sind in 8 dargestellt. Die senkrechte Achse in 8 stellt die Zeit (Einheit: Minuten oder Sekunden) bis zum Eintreten des Fressens dar. Wie aus 8 ersichtlich, tritt das Fressen bei gleicher Drehgeschwindigkeit, gleicher Axiallast Fa und gleichen Schmierbedingungen in sämtlichen drei konventionellen Produkten innerhalb einiger Minuten, in beiden Produkten gemäß Ausführungsform jedoch erst nach 40 Minuten oder später auf. Das heißt, dass das Produkt gemäß Ausführungsform einen Fresswiderstand aufweist, der im Wesentlichen zehn Mal größer ist als der des konventionellen Produkts oder darüber.
Fresstest mit geringer Schmierstoffmenge:
Die Drehgeschwindigkeit des inneren Ringelements 3 wird auf 3800 Upm eingestellt. Dem äußeren Ringelement 2 wird in Stufen von jeweils 1 KN eine Axiallast Fa von 10 KN beaufschlagt, wobei die Verweilzeit pro Stufe fünf Minuten beträgt. Eine Schmierung tropft Getriebeöl (SAE85W-90) in einer Menge von 3 ml pro Minute auf den Flanschen 7 des inneren Ringelements 3 auf der größeren Durchmesserseite. Die Temperatur des Getriebeöls wird für die Prüfphase auf 18°C bis 19°C eingestellt. Wird die Drehung blockiert, tritt eine Funkenbildung auf oder steigt die Temperatur des Lagers übermäßig (200°C) an, so kann auf Fressen geschlossen werden. Die Ergebnisse des Fresstests mit geringer Schmierstoffmenge sind in 9 dargestellt. Die senkrechte Achse in 9 stellt die Axiallast Fa (Einheit: KN) beim Eintreten des Fressens dar. 9 zeigt, dass bei gleicher Drehgeschwindigkeit und gleichen Schmierbedingungen das Fressen im Falle sämtlicher drei konventionellen Produkte bei Erhöhung der Axiallast auf etwa 14 bis 21 KN, im Falle der beiden Produkte gemäß Ausführungsform dagegen erst bei Erhöhung der Axiallast Fa auf 31 bis 36 KN oder mehr eintritt. Das bedeutet, dass der Fresswiderstand des Produkts gemäß Ausführungsform im Großen und Ganzen 1,9 Mal höher ist als der des konventionellen Produkts.
Wie aus den vorstehenden Testergebnissen ersichtlich, kann bei dem Produkt gemäß Ausführungsform ein Festfressen der Endfläche 4A auf der größeren Durchmesserseite der Kegelwalze und der Führungsfläche des inneren Ringelements gegenüber dem konventionellen Produkt sowohl bei Nichtschmierung als auch bei Schmierung mit geringer Schmierstoffmenge weitgehend reduziert werden.
Durch Ausbilden einer Oberflächenzeichnung in Form von rautiefen mikroskopischen streifenartigen Schleifspuren 9 in mehreren Ausrichtungen auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers in der vorbeschriebenen Art und Weise lässt sich ein Fressen dieser Endfläche 4A auf der größeren Durchmesserseite begrenzen. Es folgt eine Beschreibung dieser unterschiedlichen Ausrichtungen mit Bezug auf 10 bis 15.
10 zeigt einen Teil der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers der Kegelwalze nach der vorliegenden Ausführungsform (Produkt gemäß Ausführungsform), auf der in der vorbeschriebenen Art und Weise ein Oberflächenmuster in der Form von in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden rau tiefen streifenartigen Schleifspuren 9 hergestellt wurde. Das Produkt gemäß Ausführungsform in 10 wurde ermittelt durch eine dreidimensionale Messung der Oberflächenrauheit auf einer Fläche von 0,8 × 0,8 mm der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers, Beseitigen der sphärischen Form und anschließendes dreidimensionales Anzeigen der Oberflächenrauheit nach Entfernen der Quellkomponente mittels eines Gauß-Filters (Abschnitt 0,25 mm). 11 zeigt die Endfläche 4A einer konventionellen Kegelwalze 4 (konventionelles Produkt) auf der Seite des größeren Durchmessers mit einer Oberflächenzeichnung in Form einer Anzahl mikroskopischer rautiefer streifenartiger Schleifspuren zum Zwecke des Vergleichs mit dem Produkt gemäß Ausführungsform.
Das konventionelle Produkt gemäß 11 wurde ebenfalls ermittelt durch dreidimensionale Messung der Oberflächenrauheit auf einer Fläche von 0,8 × 0,8 mm der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers, Beseitigen der sphärischen Form und anschließendes dreidimensionales Anzeigen der Oberflächenrauheit nach Entfernen der Quellkomponente mittels eines Gauß-Filters (Abschnitt 0,25 mm). Ein Vergleich von 10 mit 11 zeigt, dass bei dem Produkt gemäß Ausführungsform die Endfläche 4A auf der Seite größeren Durchmessers eine Oberflächenzeichnung in Form einer Anzahl von in mehreren unterschiedlichen Richtungen verlaufenden rautiefen mikroskopischen streifenartigen Schleifspuren 9 vorhanden ist, während bei dem konventionellen Produkt diese Anzahl von mikroskopischen streifenförmigen Schleifspuren 9 auf der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers konzentrisch und im Wesentlichen nur in Umfangsrichtung verlaufend vorhanden sind. In diesem Falle ist für die streifenförmigen Schleifspuren in 10 und 11 die Bezugsziffer 9 nicht angegeben.
In 12 zeigt die durchgezogene Linie eine Rauheitskurve in radialer Richtung für die Endfläche 4A der Kegelwalze auf der Seite des größeren Durchmessers in dem Produkt gemäß Ausführungsform und die unterbrochene Linie ebenfalls eine Rauheitskurve in radialer Richtung, jedoch für die Endfläche 4A der Kegelwalze auf der Seite des größeren Durchmessers des konventionellen Produkts. Die senkrechte Achse in 12 steht für eine Rauheit (μm) und die horizontale Achse für eine Distanz (mm) in radialer Richtung. In 12 besteht eine geringe Differenz in der Rauheitskurve zwischen dem Produkt gemäß Ausführungsform, bei welcher die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen verlaufend angeordnet sind, und dem konventionellen Produkt, dessen rautiefe streifenförmige Schleifspuren 9 im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung verlaufen.
Demgegenüber zeigen in 13 die durchgezogene Linie eine Rauheitskurve der Endfläche 4A der größeren Durchmesserseite in Umfangsrichtung für das Produkt gemäß Ausführungsform und die unterbrochene Linie eine Rauheitskurve der Endfläche 4A der großeren Durchmesserseite in Umfangsrichtung für das konventionelle Produkt. Die senkrechte Achse in 13 steht für eine Rauheit (μm) und die horizontale Achse für eine Distanz (mm) in Umfangsrichtung. In 13 besteht eine große Differenz in den Rauheitskurven zwischen dem Produkt gemäß Ausführungsform, bei welcher die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen verlaufend angeordnet sind, und dem konventionellen Produkt, dessen rautiefe streifenförmige Schleifspuren 9 im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung verlaufen. Bei dem Produkt gemäß Ausführungsform ist die Taltiefe in Umfangsrichtung in der gleichen Weise verändert wie die in radialer Richtung, während bei dem konventio nellen Produkt praktisch keinerlei Veränderung der Taltiefe in Umfangsrichtung zu verzeichnen ist.
Wie der Vergleich zwischen 12 und 13 zeigt, ist im Falle des Produkts gemäß Ausführungsform aufgrund der Tatsache, dass die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers in mehreren unterschiedlichen Richtungen ausgebildet sind, die Amplitudendifferenz zwischen den Spitzen und Tälern in beiden Rauheitskurven sowohl in der radialen Richtung als auch der Umfangsrichtung groß. Andererseits ist beim konventionellen Produkt die Amplitudendifferenz zwischen den Spitzen und Tälern der Rauheitskurve in der radialen Richtung groß, diejenige der Rauheitskurve in der Umfangsrichtung jedoch klein, weil die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 auf der Endfläche 4A der größeren Durchmesserseite im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung verlaufen.
In 14 steht die durchgezogene Linie für eine Autokorrelations-Kurve in der radialen Richtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers des Produkts gemäß Ausführungsform und die unterbrochene Linie für eine Autokorrelations-Kurve in der radialen Richtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers des konventionellen Produkts. Die senkrechte Achse in 14 stellt einen Autokorrelations-Koeffizienten und die horizontale Achse eine Wellenlänge (mm) dar. In 14 bezeichnet das Bezugszeichen L1 einen Autokorrelations-Koeffizienten des Produkts gemäß Ausführungsform und das Bezugszeichen L1' einen Autokorrelations-Koeffizienten des konventionellen Produkts. Gemäß 14 besteht eine kleine Differenz zwischen dem Produkt gemäß Ausführungsform mit den in mehreren unterschiedlichen Richtungen verlaufenden rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 und dem konventionellen Produkt, bei dem die streifenförmigen Schleifspuren 9 im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung vorhanden sind. Somit ist die Differenz zwischen L1 und L1' gering.
Es folgt eine Erläuterung der Korrelationslänge. Das heißt, dass der Mittelwert R(λ) eines Produkts mit der Rauheitskurve f(x) und einem durch Verschieben einer Distanz λ erhaltenen Wert f(x + λ) durch die folgende Formel ausgedrückt wird: (Formel 1)
Die Formel 1 wird als Autokorrelations-Funktion bezeichnet. Weiter ist eine Distanz bis zu einem Wert dieser Autokorrelations-Funktion R(λ) auf 1/e einer Größe R(0) reduziert. Dieser Wert ist als Intervall zwischen Projektionen oder als Parameter der Form des oberen Bereichs einer Projektion einsetzbar. Außerdem wird der durch Normieren von R(λ) mit R(0) = σ₂ = R₂rms (rms = quadratisches Mittel) erhaltene Wert X(λ) = R(λ)/(0) als Autokorrelations-Koeffizient bezeichnet (Tribology, gemeinsame Verfasser Yuji Yamamoto und Sadahiro Kamata, Science and Engineering Co., Ltd. (1998)). "X" in der Formel ist ein "kai" ausgesprochener Buchstabe.
Da der in der Japanischen Industrienorm JIS definierte konventionelle Rauheitsparameter nur für eine eindimensionale Eigenschaft einer Oberfläche steht, ist es zur quantitativen Bestimmung der für die vorliegende Erfindung wichtigen Mehr fachausrichtung unvermeidlich, einen Parameter einzusetzen, welcher die Ausrichtung der mikroskopischen Form der Oberfläche mit zweidimensionaler Ausdehnung definiert. Allgemein werden als die Ausrichtung von Rauheit ausweisende Parameter die von Peklenik (Peklenik, J.: "New Developments in Surface Characterization und Measurements by Means of Random Process Analysis", Proc. Instn. Mech.Engrs., Band 182, Punkt 3K (1967–68), S. 108–126) definierten folgenden Parameter benutzt: γ = λ0.5x/λ0.5y
Hierbei sind λ_0,5x und λ_0,5y entsprechende Längen, bei denen die den Rauheitskurven in X- und Y-Richtung entnommene Autokorrelations-Funktion X(λ) auf eine Hälfte, d.h. eine mittlere Wellenlange entsprechend X(λ) = 0,5, reduziert ist und die als Korrelationslängen bezeichnet sind. Beim Setzen von x in die Ölströmungsrichtung sowie von y in eine hierzu orthogonale Richtung wird die Ausrichtung der Rauheit wie folgt bewertet:
bei γ > 1(λ_0,5x > λ_0,5y) liegt die Ausrichtung der Rauheit parallel zur Ölströmungsrichtung (parallele Rauheit) und bei γ > 1(λ_0,5x < λ_0,5y) orthogonal zur Ölströmungsrichtung (orthogonale Rauheit), während bei γ = 1(λ_0,5x = λ_0,5y) keine Ausrichtung der Rauheit ausgewiesen ist.
Somit kann der die Ausrichtung der Rauheit der Walzen-Endfläche ausdrückende Parameter in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise gegeben werden:
In diesem Falle ist L1 eine Korrelationslänge der Rauheit in der radialen Richtung und L2 eine Korrelationslänge der Rauheit in der Umfangsrichtung.
In 15 steht die durchgezogene Linie für eine Autokorrelations-Kurve in der Umfangsrichtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers des Produkts gemäß Ausführungsform und die unterbrochene Linie für eine Autokorrelations-Kurve in der Umfangsrichtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers des konventionellen Produkts. Die senkrechte Achse in 15 stellt einen Autokorrelations-Koeffizienten für das Produkt gemäß Ausführungsform und die horizontale Achse eine Wellenlänge (mm) dar. In 15 bezeichnet das Bezugszeichen L2 einen Autokorrelations-Koeffizienten des Produkts gemäß Ausführungsform und das Bezugszeichen L2' einen Autokorrelations-Koeffizienten des konventionellen Produkts. Gemäß 15 besteht eine große Differenz zwischen dem Produkt gemäß Ausführungsform mit den in mehreren unterschiedlichen Richtungen verlaufenden rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 und dem konventionellen Produkt, bei dem die streifenförmigen Schleifspuren 9 im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung vorhanden sind. Genauer gesagt ist die Differenz zwischen L2 und L2' groß, was sich absolut von der Relation zwischen L1 und L1' unterscheidet.
Wie der Vergleich zwischen 14 und 15 zeigt, sind im Falle des Produkts gemäß Ausführungsform aufgrund der Tatsache, dass die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers in mehreren unterschiedlichen Richtungen ausgebildet sind, die Rauheitskurven in der radialen Richtung und in der Umfangsrichtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers auf im Wesentlichen gleiche Art und Weise bezüglich der Wellenlänge verändert. Da andererseits im Falle des konventionellen Produkts die rautiefen Schleifspuren 9 der Endfläche 4A auf der Seite größeren Durchmessers im Wesentlichen nur in der Umfangsrichtung verlaufen, ist die Autokorrelations-Kurve in der radialen Richtung der Endfläche 4A von derjenigen in der Umfangsrichtung stark verschieden.
Auf der Basis der Prüfergebnisse wird der Parameter x, der unter Anwendung von L1, L1', L2 und L2' wie vorerwähnt definiert ist, als Verfahren benutzt, um die Differenz der mikroskopischen Form zwischen den beiden Oberflächen quantitativ auszudrücken.
Weiter konnte als Ergebnis der Durchführung des vorbeschriebenen Versuchs mit unterschiedlicher Änderung des Parameters γ für die Ausrichtung der Rauheit nachgewiesen werden, dass der Fresswiderstand wirksam verbessert ist, wenn die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen ausgebildet. sind, was der folgenden Formel (1) entspricht: γ = L2/L1 ≤ 2,5 (1)
Hierbei ist L1 eine Korrelationslänge der Rauheit in der radialen Richtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers und L2 eine Korrelationslänge der Rauheit in der Umfangsrichtung der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers. Hier ist die Korrelationslänge eine Länge bis der Autokorrelations-Koeffizient x(λ) der Rauheit in den entsprechenden Richtungen 0,5 wird.
In diesem Falle erfüllt der vorgenannte Parameter λ die Bedingung 0,4 = γ = L2/L1 ≤ 2,5. Ist γ größer als 2,5, so geht die Ausrichtung der Rauheit nahe gegen parallel zur Ölströmungsrichtung, so dass der vorgenannte Effekt nicht ausgeprägt ist. Ist γ kleiner als 0,4, so entsteht theoretisch zwar kein Problem, doch ist kein eigentlicher Effekt erkennbar. Vorzugsweise ergibt sich 0,4 ≤ γ = L2/L1 ≤ 1,2.
In diesem Falle ist ein Bereich des Parameters γ der Rauheit, welcher die Mehrfachausrichtung der rautiefen streifenförmigen Schleifspuren definiert, als Formel (1) auf der Basis der Prüfergebnisse bestimmt, doch sei nachfolgend erläutert, warum sich durch die Mehrfachausrichtung der rautiefen streifenförmigen Schleifspuren 9 ein Fressen weitgehend ausschalten lässt.
Bei der Drehung der Kegelwalze 4 wird das Öl in dem Kontaktbereich zwischen der Endfläche 4A auf der Seite des größeren Durchmessers und der Führungsfläche 8 des inneren Ringelements 3 in Umfangsrichtung der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers bewegt. Wenn in diesem Falle der Parameter γ für die Ausrichtung der Rauheit wie bei der vorliegenden Erfindung kleiner als 1 ist und die Richtung der Rauheit die Ölströmungsrichtung schneidet, wird das Öl problemlos innerhalb des Kontaktbereichs gehalten, weil eine starke Wirkung in Richtung auf eine Beschränkung des Ölflusses durch die Unebenheit ausgeübt wird, so dass ein Ölfilm von größerer Dicke zwischen der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers und der Flanschführungsfläche 8 des inneren Ringelements 3 gebildet wird. Ein direkter Metallkontakt der Kontaktfläche wird aufgrund des verbesserten Ölfilmbildungsvermögens reduziert und es werden eine Zunahme der Reibung und die Wärmebildung eingeschränkt, wodurch der Fresswiderstand weitgehend verbessert wird. Ist andererseits γ größer als 1 und liegt die Ausrichtung der Rauheit parallel zur Ölströmungsrichtung, so fließt das Öl langsam und wird die im Kontaktbereich vorhandene Ölmenge relativ kleiner, so dass die Dicke des innerhalb des Kontaktbereichs gebildeten Olfilms geringer wird. Wird γ weiterhin über den durch die Formel (1) ausgewiesenen Bereich hinaus größer, wie dies bei dem konventionellen Produkt der Fall ist, so tritt durch eine Reduzierung der Ölfilmdicke infolge mangelnden Ölzurückhalts leicht eine Schmierstörung wie stellenweises Unterbrechen des Ölfilms oder dergleichen ein, so dass sich hier der Fall eines teilweisen Fressens einstellt. Hiernach ist der durch die vorstehende Formel (1) ausgewiesene Bereich durch den Versuch als bevorzugter Bereich definiert.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, wird erfindungsgemäß eine Oberflächenzeichnung in Form einer Anzahl rautiefer streifenartiger Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen verlaufend auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers ausgebildet, wodurch eine weitgehende Reduzierung der Fresswahrscheinlichkeit erreichbar ist.
Es sind die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar:
In der vorerwähnten Ausführungsform ist eine Schleifstruktur dahingehend beschrieben, dass rautiefe streifenförmige Schleifspuren 9 in mehreren Richtungen verlaufend auf der Endfläche 4A der Kegelwalze 4 auf der Seite des größeren Durchmessers ausgebildet werden und die Schleifbearbeitung in der Weise erfolgt, dass sich die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren auf der Führungsfläche 8 des Flanschen 7 in Umfangsrichtung erstrecken.
Im Rahmen der vorerwähnten Ausführungsform wird eine Anordnung beschrieben, in welcher das innere Ringelement in den Laufring eingesetzt und der Flansch am Endabschnitt desselben angeordnet ist, wohingegen die vorliegende Erfindung aber auch anwendbar ist auf ein Wälzlager, in dem das äußere Ringelement im Laufring und der Flansch im Endbereich desselben sitzt.
Die vorbeschriebene Ausführungsform ist auf ein Kegelrollenlager bezogen, doch ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Wälzlager anwendbar, bei dem eine säulenartige Walze oder eine Tonnenrolle zwischen dem inneren und dem äußeren Ringelement eingesetzt ist.
In diesem Falle kann die Ausführung in der Weise erfolgen, dass die rautiefen streifenförmigen Schleifspuren auf den Endflächen an beiden Walzen- bzw. Rollenenden oder nur auf der Endfläche der Seite mit starker Lastbeaufschlagung in axialer Richtung in mehreren unterschiedlichen Ausrichtungen vorgesehen sind.

Claims

Wälzlager, umfassend: ein inneres Ringelement (3); ein äußeres Ringelement (2), das konzentrisch an einer äußeren Seite in einer Durchmesserrichtung des inneren Ringelements (3) angeordnet ist; und eine Anzahl von Walzen (4), die zwischen dem inneren Ringelement (3) und dem äußeren Ringelement (2) frei rollend angeordnet sind, wobei ein Flansch (7) mit einer Führungsfläche (8) zur Führung von Endflächen (4A) der Walzen (4) in gleitender Berührung an einem Endbereich in einer axialen Richtung zumindest entweder des inneren Ringelements (3) oder des äußeren Ringelements (2) angeordnet ist, wobei eine Anzahl mikroskopischer streifenförmiger Schleifspuren (9) in unterschiedlichen Richtungen auf den Endflächen (4A) der Walzen (4) vorhanden ist, welche auf den Walzen-Endflächen (4A) vorhandenen mikroskopischen streifenförmigen Schleifspuren (9) in unterschiedlichen Richtungen unter einer Bedingung vorhanden sind, die der folgenden Formel (1) genügt: γ = L2/L1 ≤ 2.5 (1)wobei γ ein Parameter ist, welcher die Ausrichtung der Rauheit der Walzen-Endfläche (4A) ausdrückt, L1 eine Korrelationslänge der Rauheit in einer radialen Richtung der Walzen-Endfläche (4A) ausdrückt, und L2 eine Korrelationslänge der Rauheit in einer Umfangsrichtung auf der Walzen-Endfläche (4A) ausdrückt, wobei jede Korrelationslänge L1 und L2 einen Wert der Länge l ist, bei welchem der jeweilige Autokorrelationseffizient X (1) 0,5 wird, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Schleifspuren (9) auf der Führungsfläche (8) des Flansches (7) in einer Umfangsrichtung vorhanden sind.
Wälzlager gemäß Anspruch 1, bei welchem die Walze (4) eine kegelförmige Walze ist.