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Die
folgende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager, wie z. B. ein konisches
Wälzlager
und ein zylindrisches Wälzlager
und, im Speziellen, auf ein Wälzlager
in welchem ein Randbereich zum Führen
einer Vielzahl von Rollen in der Umfangsrichtung eines Rings in
dem Endbereich des Rings ausgebildet ist.
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Im
Allgemeinen ist in den meisten Wälzlagern,
wie z. B. einem konischen Wälzlager
und einem zylindrischen Wälzlager,
ein Randbereich zum Führen
einer Vielzahl von Rollen in der Umfangsrichtung eines Rings in
dem Endbereich des Rings ausgebildet, und die Endfläche der
Rolle ist gleitend mit dem Randbereich in Kontakt. In dem Wälzlager
dieser Gattung wird in dem Fall, in dem der Ring bei einer hohen
Geschwindigkeit rotiert wird, eine Reibungswärme zwischen dem Randbereich
und der Rolle erzeugt, wodurch die Möglichkeit erhöht wird,
dass ein Festfressen in dem Randbereich und der Rolle auftreten
kann. Daher ist es notwendig, die Reibungswärme zu reduzieren, die zwischen
dem Randbereich und der Rolle erzeugt wird. In diesem Hinblick sind
herkömmlich
z. B. ein Wälzlager
bekannt, das so aufgebaut ist, dass hier ein ebener Bereich und
ein Talbereich in der Endfläche
der Rolle ausgebildet sind und ein Teil eines Schmieröls kann
in dem Talbereich gespeichert werden kann (JP-A-7-42746), und ein
Wälzlager,
in welchen eine Vielzahl von fein ausgesparten Bereichen in der
Rollenführungsfläche eines
Randbereichs ausgebildet sind, um gleitend mit der Rolle in Kontakt
zu sein (JP-A-6-241235).
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Jedoch
muss in beiden der oben genannten herkömmlichen Wälzlager die Endfläche der
Rolle und der Rollenführungsfläche des
Randbereichs speziell bearbeitet werden, was in einem Anstieg der
Herstellungskosten der Wälzlager
resultiert. Daneben ist hier als eine Maßnahme zum Reduzieren der Reibungswärme ohne
zwingendes spezielles Bearbeiten an der Endfläche der Rolle als auch an der
Rollenführungsfläche des
Randbereichs, eine Maßnahme
bekannt, die in der JP-A-9-236131 offenbart ist. In diesem Fall
variiert jedoch der Bereich der Rolle, der im Randbereich zu kontaktieren
ist, stark in der Form, was eine Erhöhung der Herstellungskosten
des Wälzlagers
bewirkt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Nachteile zu eliminieren,
die in den oben genannten herkömmlichen
Wälzlagern
gefunden wurden. Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Wälzlager
zur Verfügung
zu stellen, welches die Reibungswärme reduzieren kann, die zwischen
der Rolle und dem Randbereich auftritt, ohne zwingendes spezielles
Bearbeiten an der Endfläche
der Rolle oder an der Rollenführungsfläche des
Randbereichs als auch ohne ein starkes Ändern der Form der Rolle.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
ist hier gemäß eines
ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager vorgesehen, das einen
Randbereich umfasst, der in dem Endbereich eines Rings zum Führen einer Vielzahl
von zylindrischen Rollen in der Umfangsrichtung des Rings ausgebildet
ist, wobei ein Durchmesser von jedem der zylindrischen Rollen mit
2R ausgedrückt
wird; eine Position, in welcher eine Endfläche der zylindrischen Rolle
sich mit einer zentralen axialen Linie der zylindrischen Rolle schneidet
als ein Ursprungspunkt ausgedrückt
wird; eine Position, die von dem Ursprungspunkt um 0,65R in einer
Außendurchmesserrichtung der
zylindrischen Rolle entfernt ist, als ein erster Punkt ausgedrückt wird;
eine Position, die von dem ersten Punktum 0,20R in der Außendurchmesserrichtung
der zylindrischen Rolle entfernt ist, als ein zweiter Punkt ausgedrückt wird;
eine Position, die von dem zweiten Punktum 0,0005R in der axialen
Richtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, als eine dritte Position
ausgedrückt
wird; eine Position, die von dem zweiten Punktum 0,003R in der axialen
Richtung der zylindrischen Rolle entfernt ist, als eine vierte Position
ausgedrückt
wird; und der Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle,
die gleitend mit dem Randbereich zu kontaktierten ist, matt geschliffen
ist, um eine durchgehend gebogene Form zu haben, in welcher die äußere Konturlinie des
Bereichs der Endfläche
der zylindrischen Rolle durch den ersten Punkt durchgeht und zwischen
den dritten und vierten Positionen durchgeht.
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Auch
ist gemäß eines
zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung hier ein Wälzlager
vorgesehen, das einen Randbereich umfasst, der in dem Endbereich
eines Ringes zum Führen
einer Vielzahl von konischen Rollen in der Umfangsrichtung des Rings
ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser der konischen Rolle als 2R
ausgedrückt
wird; eine Position, in welcher eine Endfläche von jeder der konischen
Rollen sich mit einer zentralen axialen Linie der konischen Rolle
schneidet, als ein Ursprungspunkt ausgedrückt wird; eine Position, die
von dem Ursprungspunkt um 0,65R in einer Außendurchmesserrichtung der
konischen Rolle entfernt ist, als ein erster Punkt ausgedrückt wird;
eine Position, die von dem ersten Punktum 0,20R in der Außendurchmesserrichtung
der konischen Rolle entfernt ist, als ein zweiter Punkt ausgedrückt wird;
eine Position, die im zweiten Punkt um 0,0065R in der axialen Richtung
der konischen Rolle entfernt ist, als eine dritte Position ausgedrückt wird;
eine Position, die von dem zweiten Punktum 0,01R in der axialen
Richtung der konischen Rolle entfernt ist, als eine vierte Position
ausgedrückt
wird; und der Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle, die
gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren ist, matt geschliffen
ist, um eine durchgehend gebogene Form zu haben, in welcher die äußere Konturlinie
des Bereichs der Endfläche
der konischen Rolle durch den ersten Punkt durchgeht und zwischen
den dritten und vierten Positionen durchgeht.
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Weiterhin
wird gemäß eines
dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung in einem Wälzlager
gemäß des ersten
oder zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung der Elastizitätskoeffizient
eines elastischen Schleifsteins zum Endbearbeiten der Endfläche der
Rolle in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgelegt.
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Weiterhin
ist hier gemäß eines
vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager
vorgesehen, das in einem Endbereich eines Rings einen Randbereich
zum Führen
einer Vielzahl von zylindrischen Rollen in der Umfangsrichtung des
Rings umfasst, wobei ein Kontaktbereich einer Endfläche der
zylindrischen Rolle, die gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren
ist, matt geschliffen ist, um eine durchgehend gebogene Form zu
haben, wobei die äußere Konturlinie
des Endflächenkontaktbereichs
an einem Abschnitt sinkt, wenn die äußere Konturlinie in der Radiusrichtung
der Rolle nach außen
geht.
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Gemäß den obigen
Aspekten der vorliegenden Erfindung wird die Endfläche (Rollenführungsoberfläche) des
Randbereichs an ihrer Gleitkontaktseite mit der Rolle im Allgemeinen
offen in einem bestimmten Winkel im Hinblick auf eine Oberfläche senkrecht
zu der Laufringoberfläche
des Rings ausgebildet, um das Einbringen eines Schmieröls zwischen
die Rolle und die Rollenführungsoberfläche des
Randbereichs zu erleichtern. Daher ist ein Schnittpunkt mit einem
Schleifreliefbereich, der in der Rollenführungsfläche des Randbereichs ausgebildet
ist, geometrisch am einfachsten, um die Endfläche der Rolle zu berühren. Da
andererseits die Kontaktseite der Rollenendfläche, die gleitend mit dem Randbereich
zu kontaktieren ist, in rechten Winkeln zu der Außendurchmesseroberfläche der
Rolle ausgebildet ist, ist ein Schnittpunkt zwischen einem Verbindungsbereich
(Fasenbereich), welcher die Außendurchmesseroberfläche der
Rolle mit der Endfläche
der Rolle verbindet, und die Endfläche der Rolle geometrisch am
einfachsten, um den Randbereich zu berühren.
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Da
auch das Schmieröl,
das in einem Bereich vorhanden ist, wo die Endfläche der Rolle und der Randbereich
miteinander in Kontakt sind, in einem kleinen Zwischenraum zwischen
diesen durch ihre Viskosität
gezogen wird, kann die Form des gemeinsamen Kontaktbereichs zwischen
der Rollenendfläche
und dem Randbereich vorzugsweise ausgebildet sein, einen Zwischenraum
vor und hinter dem gemeinsamen Kontaktbereich zu haben. Weil speziell
die Form der Endfläche
der Rolle als eine durchgehend gebogene Form ausgebildet ist, ist
hier die Möglichkeit
eliminiert, dass ein Ölfilm
durch einen hohen Oberflächendruck
abgeschnitten wird, der lokal in dem gemeinsamen Kontaktbereich
auftritt, um hierdurch in der Lage zu sein, den Ölfilm positiv herzustellen.
Dank dessen kann der Widerstand des Wälzlagers gegenüber einem
Festfressen verbessert werden.
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Da
andererseits der Young'sche
Modul (Längenelastizitätskoeffizient)
eines Schleifsteins, der zum Schleifen der Endfläche der Rolle verwendet wird,
in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgesetzt ist, kann der
Kontaktbereich der Rollenendfläche,
der gleitend mit dem Randbereich zu kontaktieren ist, als eine durchgehend
ebene Bogenoberfläche
und nicht als eine flache Oberfläche
ausgebildet werden. In diesem Fall, z. B., beim Schleifen der Endfläche der
Rolle auf einem horizontalen oder vertikalen Duplexkopfschleifer,
wird der Bogenoberflächen-Rollenendflächen-Kontaktbereich
durch und zwischen zwei Schleifsteinen gehalten, und auch die Stützsteifigkeit
der Körner,
die die Schleifsteine ausbilden, ist gering; und daher kann in dem
Fall, wo die Höhe
der gegenseitigen Beeinflussung zwischen der Rollenendfläche und
dem Schleifstein nicht ansteigt, der Endflächenbereich nicht geschliffen
werden, und er kann daher nicht durch ein Schleifen entfernt werden.
Während
entsprechend der Schleifstein störend
in die Rollenendfläche
eingreift, breitet sich der Beeinflussungsbereich des Schleifsteins
naturgemäß zu dem
Rollenfasenbereich aus. Und bei einer solchen gegenseitigen Beein flussung
zwischen dem Schleifstein und der Rollenendfläche beginnt ein Schleifen in
dem Verbindungsbereich zwischen der Rollenendfläche und dem Fasenbereich, in
welchem der Druck am höchsten
wird, und das Schleifen breitet sich zu dem Kammerbereich und dem
ebenen Bereich der Rollenendfläche allmählich und
durchgehend aus, mit dem Ergebnis, dass die Form der Rollenendfläche, die
schließlich
erhalten wird, eine durchgehend gebogene Form wird. Dank dessen
kann dem Gleitkontaktbereich zwischen der Rolle und dem Randbereich
ein glatter und sicherer Ölfilm
ausgebildet werden, was es ermöglicht,
den Widerstand des Wälzlagers
gegenüber
einem Festfressen zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
eines Wälzlagers
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Kontaktbereichs der Endfläche einer
zylindrischen Rolle, die gleitend mit einem Randbereich, der in 1 gezeigt
ist, zu kontaktieren ist;
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3 ist
eine teilweise Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform
eines Wälzlagers
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Kontaktbereichs der Endfläche einer
konischen Rolle; die gleitend mit einem Randbereich, der in 3 gezeigt
ist, zu kontaktieren ist;
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5 ist
eine grafische Darstellung von Veränderungen der Temperatur eines äußeren Rings,
wenn das zylindrische Wälzlager,
das in 1 gezeigt ist, rotiert wird;
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6 ist
eine grafische Darstellung von Veränderungen der Temperatur eines äußeren Rings,
wenn das zylindrische Wälzlager,
das in 1 gezeigt ist, rotiert wird;
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7 ist
eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins
und der Absenkmenge der Endfläche
einer Rolle;
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8 ist
eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Young'schen Modul eines Schleifsteins
und der Verschleißmenge
des Schleifsteins;
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9 ist
eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Absenkmenge
der Endfläche
konischen Rolle und der Zeit, die für ein Auftreten eines Festfressens
notwendig ist;
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10 ist
eine schematische Ansicht der Form der Endfläche einer zylindrischen Rolle,
die in ein zylindrisches Wälzlager
eingebaut werden soll; und
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11 ist
eine schematische Ansicht der Form der Endfläche einer zylindrischen Rolle,
die in ein zylindrisches Wälzlager
eingebaut werden soll.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
erfolgt unten eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
eines Wälzlagers
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf die zugehörigen Zeichnungen.
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1 zeigt
eine teilweise Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
eines Wälzlagers
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Wälzlager
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen äußeren Ring 11,
einen inneren Ring 12, eine zylindrische Rolle 13 und
eine Aufnahme 14 auf; und, in dem (in 1)
rechten Endbereich des inneren Rings 12 ist hier ein Randbereich 15 ausgebildet.
Der Randbereich 15 wird verwendet, um die zylindrische
Rolle 13 in der Umfangsrichtung des äußeren Rings 11 und inneren
Rings 12 zu führen.
In dem Fall, in dem der Durchmesser der zylindrischen Rolle 13 2R
(= 19 mm) ist, wird die Höhe
h der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 zu dem Führungsende des Randbereichs 15 so
festgesetzt, dass h = 0,38R (3,65 mm). Auch hat der Randbereich 15 eine
Rollenführungsoberfläche 15a,
die sich fast im rechten Winkel zu der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 erstreckt. Die zylindrische Rolle 13 ist
so aufgebaut, dass, während
ihre Endfläche 13a gleitend
mit der Rollenführungsoberfläche 15a des
Randbereichs 15 in Kontakt ist, sie auf der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 rollt.
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Nun
zeigt 2 den Kontaktbereich der Endfläche der zylindrischen Rolle 13,
die gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist.
Wie in 2 gezeigt ist, wird der Kontaktbereich der Endfläche der
zylindrischen Rolle 13, welche gleitend mit dem Randbereich 15 kontaktiert
werden kann, in eine konvexe runde Form durch einen elastischen
Schleifstein (nicht gezeigt) geschliffen. Auch wird in dem Fall,
wo der Durchmesser der zylindrischen Rolle 13 als 2R ausgedrückt wird,
eine Position, in welcher die Endfläche 13a der zylindrischen
Rolle 13 die zentrale axiale Linie CL der zylindrischen
Rolle 13 schneidet, als ein Ursprungspunkt Po ausgedrückt; eine
Position, die von dem Ursprungspunkt Po um 0,65R in der Außendurchmesserrichtung
der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird als ein erster
Punkt PA ausgedrückt; eine Position, die von
dem ersten Punkt PA um 0,20R in der radialen
Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt ist, wird
als ein zweiter Punkt PB ausgedrückt; eine
Position, die von dem zweiten Punkt PB um
0,0005R in der axialen Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt
ist, wird als eine dritte Position PC ausgedrückt; eine
Position, die von dem zweiten Punkt PB um
0,003R in der axialen Richtung der zylindrischen Rolle 13 entfernt
ist, wird als eine vierte Position PD ausgedrückt; der
Kontaktbereich der Endfläche
der zylindrischen Rolle 13, die gleitend mit dem Randbereich
zu kontaktieren ist, ist durch einen elastischen Schleifstein so
geschliffen, dass er eine durchgehend gebogene Form hat, in welcher
die äußere Konturlinie 13d des
Querschnitts der Endfläche
der zylindrischen Rolle 13 durch den ersten Punkt PA durchgeht, als auch zwischen der dritten
Position PC und der vierten Position PD durchgeht. Auch ist die vorliegende Endfläche so geschliffen,
dass sie eine durchgehend gebogene Form hat, welche in dem Krümmungsradius
sinkt, wenn es in deren radialer Richtung nach außen geht
(z. B. in dem Fall, wo die Radien der Punkte PA,
PD und PE als RA, RD bzw. RE, RA > RD > RE ausgedrückt werden). Übrigens wird
die Endfläche 13a der
zylindrischen Rolle 13 auf einem horizontalen oder vertikalen
Duplexkopfschleifer geschliffen, der einen elastischen Schleifstein
verwendet, der einen Young'schen
Modul hat, der in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgesetzt
ist.
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Als
nächstes
zeigt 3 eine teilweise Querschnittsansicht einer zweiten
Ausführungsform
eines Wälzlagers
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, weist ein Wälzlager
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen äußeren Ring 11,
einen inneren Ring 12, eine konische Rolle 16 und
eine Aufnahme 14 auf; und in dem (in 3)
rechten Endbereich des inneren Rings ist hier ein Randbereich 15 ausgebildet. Der
Randbereich 15 wird verwendet, um die konische Rolle 13 in
der Umfangsrichtung des äußeren Rings 11 und
inneren Rings 12 zu führen.
In dem Fall, wo der maximale Durchmesser der konischen Rolle 16 2R
ist, wird die Höhe
h von der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 zu dem Führungsende des Randbereichs 15 so
festgelegt, dass h = ungefähr
0,6R ist. Auch hat der Randbereich 15 eine Rollenführungsoberfläche 15a,
die sich fast im rechten Winkel zu der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 erstreckt. Die konische Rolle 16 ist
so aufgebaut, dass, während
ihre Endfläche 16a mit
der Rollenführungsoberfläche 15a des
Randbereichs 15 in Kontakt ist, sie auf der Laufringoberfläche 12a des
inneren Rings 12 rollt.
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Nun
zeigt 4 den Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle 16,
weicher ein Bereich ist, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu
kontaktieren ist. Wie in 4 gezeigt ist, wird der Kontaktbereich
der Endfläche
der konischen Rolle 16, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu
kontaktieren ist, in eine konvexe runde Form durch einen elastischen
Schleifstein (nicht gezeigt) geschliffen. Auch wird in dem Fall,
wo der Durchmesser der konischen Rolle 16 als 2R ausgedrückt wird,
eine Position, in welcher die Endfläche 16a der konischen Rolle 16 die
zentrale axiale Linie CL der konischen Rolle 16 schneidet,
als ein Ursprungspunkt PO ausgedrückt; eine
Position, die von dem Ursprungspunkt PO um
0,65R in der Außendurchmesserrichtung
der konischen Rolle 16 entfernt ist, wird als ein erster
Punkt PA ausgedruckt; eine Position, die
von dem ersten Punkt PO um 0,85R in der
radialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt ist,
wird als ein zweiter Punkt PB ausgedrückt; eine
Position, die von dem zweiten Punkt PB um
0,0065R in der axialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt
ist, wird als eine dritte Position PC ausgedrückt; eine
Position die von dem zweiten Punkt PB um
0,01R in der axialen Richtung der konischen Rolle 16 entfernt
ist, wird als eine vierte Position PD ausgedrückt; der
Kontaktbereich der Endfläche
der konischen Rolle 15, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu
kontaktieren ist, ist durch einen elastischen Schleifstein so geschliffen,
so dass er eine durchgehend gebogene Form hat, in welcher die äußere Konturlinie 16b des
Querschnitts der Endfläche
der konischen Rolle 16 durch den ersten Punkt PA durchgeht, als auch zwischen der dritten
Position PC und der vierten Position PD durchgeht. Übrigens wird die Endfläche 16a der
konischen Rolle 16 auf einem horizontalen oder vertikalen
Duplexkopfschleifer geschliffen, der einen elastischen Schleif stein
verwendet, der einen Young'schen
Modul hat, der in dem Bereich von 10 MPa bis 500 MPa festgesetzt
ist.
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Rotationsauswertungstest
1
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Ein
Rotationsauswertungstest wurde an dem zylindrischen Lager (Rollendurchmesser:
19 mm, Randbereichshöhe
h: 3,65 mm), das in
1 gezeigt ist, unter den folgenden
Bedingungen durchgeführt,
während die
Temperaturen des äußeren Rings
in dem Test gemessen wurden.
5 zeigt
die Ergebnisse der gemessenen Temperaturen des äußeren Rings. Hier zeigen die
10(a) bis
10(c) jeweils
die Formen der Endflächen
der Rollen, die in dem vorliegenden Rotationsauswertungstest verwendet
wurden. Testbedingungen
| Testlager: | NJ218E |
| maximale
Rotationsanzahl: | 4300
min–1 |
| axiale
Last: | 5880N |
| radiale
Last: | 9800N |
| Ölbadschmierung: | VG68 |
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In 5 zeigen
die durchgezogenen Linien a1 und a2 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines
zylindrischen Wälzlagers
(welches im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet ist)
in einem Fall, wo eine Absenkmenge G (siehe 2) an einer
Position, die um 0,85R von dem Punkt PO in
der Außendurchmesserrichtung
des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,00011 R
ist (Rollendurchmesser: 19 mm, 9,5 × 0,00011 = etwa 1 μm), was zwischen
den zwei Punkten PB und PC in 2 ist.
Auch zeigen die gestrichelten Linien b1 und b2 jeweils die Temperaturen
des äußeren Rings
eines zylindrischen Wälzlagers
(welches im Folgenden als eine Ausführungsform 1 bezeichnet ist)
in einem Fall, wo eine Absenkmenge G an einer Position, die um 0,85R
von dem Punkt PO in der Außendurchmesserrichtung
des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,0005R ist
(Rollendurchmesser: 19 mm, 9,5 × 0,0005
= etwa 5 μm),
was an dem PC in 2 ist. Weiter
zeigen die durchgezogenen Linien c1 und c2 jeweils die Temperaturen
des äußeren Rings
eines zylindrischen Wälzlagers
(welches im Folgenden als eine Ausführungsform 2 bezeichnet ist)
in einem Fall, wo ei ne Abtragmenge G an einer Position PD, die um 0,85R von dem Punkt PO in
der Außendurchmesserrichtung des
Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,003R ist (Rollendurchmesser:
19 mm, 9,5 × 0,003
= etwa 24 μm),
was an dem PD in 2 ist.
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Übrigens
wurde beim Schleifen der Rollenendflächen, ähnlich wie im Stand der Technik,
hier ein horizontaler Duplexkopfschleifer verwendet; und, in den
Ausführungsformen
1 und 2 wurde als ein Schleifstein zum Schleifen der Endflächen der
zylindrischen Rollen hier ein elastischer Schleifstein mit einem
Young'schen Modul
von 16 MPa verwendet (normalerweise hat ein Schleifstein, der eine
künstliche
Bindung aufweist, einen Young'schen
Modul von etwa 50000 bis 100000 MPa, und ein Schleifstein, der eine
Harzbindung aufweist, hat einen Young'schen Modul von etwa 5000 bis 20000
MPa). Auch im Hinblick auf die Querschnittsformen der Endflächen der
Rollen, die in 10 gezeigt sind, können sie
die Bedingung erfüllen,
dass z. B., wenn sie durch eine horizontale Lineartypformmaschine
mit einer vertikalen Verstärkung
von etwa 500 bis 2000 (einer horizontalen Verstärkung von etwa 5 bis 20) gezogen
werden, die Kontinuität
und deren Absenkmengen an den jeweiligen Punkten bestätigt werden.
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Wie
in 5 in dem Vergleichsbeispiel gezeigt ist, übersteigt
in dem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit des Lagers 1720 min–1 erreicht,
die Temperatur des äußeren Rings
100°C, und
andererseits übersteigt in
den Ausführungsformen
1 und 2 der vorliegenden Erfindung, gerade in dem Fall, wo die Rotationsgeschwindigkeit
des Lagers 1720 min–1 erreicht, die Temperatur
des äußeren Rings
nicht 80°C.
Der Grund dafür
ist folgender: d. h. in dem Vergleichsbeispiel steigt der Oberflächendruck
der Randbereichsendfläche,
die gleitend mit einem Schnittpunktbereich zwischen der Endfläche der
zylindrischen Rolle und dem Fasenbereich der zylindrischen Rolle
zu kontaktieren ist, auf einen sehr hohen Wert, um hierdurch zu
bewirken, dass die äußere Ringtemperatur
ansteigt (beide der durchgezogenen Linien a1 und a2 zeigen, dass
die äußere Ringtemperatur bis
etwa 100°C
ansteigt, bevor die Rotationsgeschwindigkeit 1720 min–1 erreicht;
und, andererseits steigt in den Ausführungsformen 1 und 2, da hier
solch ein Kantenbereich wie in dem Vergleichsbeispiel vorliegt,
der Oberflächendruck
nicht so hoch wie im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel.
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Auch
wenn die Ausführungsformen
1 und 2 miteinander verglichen werden, hat die Ausführungsform 2
einen geringeren Anstieg der Temperatur des äußeren Rings als die Ausführungsform
1. Dies kann sein, weil die Menge an Schmieröl, das zwischen die Endfläche der
zylindrischen Rolle und den Randbereich eingebracht wird, entsprechend
der Absenkmengen variiert.
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Übrigens,
obwohl nicht gezeigt, wurden in dem Fall eines Wälzlagers, dessen Abtragmenge
an einer Position, die um 0,85R von dem Punkt PO entfernt
ist, größer als
an dem Punkt PD in 2 (etwa
40 bis 50 μm)
ist, hier Testergebnisse erzielt, welche beinahe ähnlich zu
der Ausführungsform
2 sind. Jedoch steigt in diesem Fall die Schleifzeit unter Verwendung
eines elastischen Schleifsteins über
die der Ausführungsform
2.
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Rotationsauswertungstest
2
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Ein
anderer Rotationsauswertungstest 2 wurde an Wälzlagern, wovon jedes eine
zylindrische Rolle mit einem Durchmesser von 14 mm verwendet, unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die Temperaturen des äußeren Rings
wurden gemessen.
6 zeigt die Ergebnisse des Rotationsauswertungstests
2. Hier sind die Formen der Endflächen der Rollen, die in dem
Test verwendet wurden, in den
11(a) und
11(b) gezeigt. Testbedingungen
| Testlager: | NJ308E
(Rollendurchmesser: 14 mm, L = 15 mm, Randbereichshöhe h = 2,80
mm) |
| maximale
Rotationsanzahl: | 8000
min–1 |
| axiale
Last: | 392N |
| radiale
Last: | 9800N |
| Ölbadschmierung: | VG68 |
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In 6 zeigen
die durchgezogenen Linien a3 und a4 jeweils die Temperaturen des äußeren Rings eines
zylindrischen Wälzlagers
(welches im Folgenden als ein Vergleichsbeispiel bezeichnet ist)
in einem Fall, wo eine Absenkmenge G (siehe 2) an einer
Position, die um 0,85R von dem Punkt PO in
der Außendurchmesserrichtung
des Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,00014R ist
(Rollendurchmesser: 14 mm, 7 × 0,00014
= etwa 1 μm),
was zwischen den zwei Punkten PB und PC in 2 ist. Auch
zeigen die gestrichelten Linien b3 und b4 jeweils die Temperaturen
des äußeren Rings
eines zylindrischen Wälzlagers
(welches im Folgenden als eine Ausführungsform 3 bezeichnet ist)
in einem Fall, wo eine Absenkmenge G an einer Position, die um 0,858
von Punkt PO in der Außendurchmesserrichtung des
Lagers entfernt ist, so festgesetzt ist, dass G = 0,00148 ist (Rollendurchmesser:
14 mm, 7 × 0,0014
= etwa 10 μm),
was zwischen den PC und PD in 2 ist.
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Wie
in 6 in dem Vergleichsbeispiel gezeigt ist, übersteigt
in einem Fall, wo die Rotationsanzahl 3000 min–1 erreicht,
die Temperatur des äußeren Rings
70° und
in der Ausführungsform
3, gerade in dem Fall, wo die Rotationsanzahl 3000 min–1 erreicht, übersteigt
die Temperatur des äußeren Rings
nicht 70°.
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Wie
es deutlich von den Testergebnissen gesehen werden kann, die in
den 5 und 6 gezeigt sind, kann, da der
Kontaktbereich der Endfläche
der zylindrischen Rolle 13, welcher ein Bereich ist, der
gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren ist, so
geschliffen ist, dass die äußere Konturlinie
von dessen Querschnitt eine durchgehend gebogene Form hat, welche
wenigstens nicht nur den ersten Punkt PA sondern auch
zwischen der dritten Position PC und der
vierten Position PD durchgeht, ein Schmieröl einfach
zwischen die Endfläche 13a der
zylindrischen Rolle 13 und den Randbereich 15 eingebracht
werden. Dank dessen kann die Reibungswärme, die zwischen der zylindrischen
Rolle 13 und dem Randbereich 15 auftritt, reduziert
werden, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche 13a der
zylindrischen Rolle 13 und der Rollenführungsoberfläche des
Randbereichs 15 vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle
stark zu ändern.
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Als
nächstes überprüften die
Erfinder das Verhältnis
zwischen dem Young'schen
Modul eines Schleifsteins und der Absenkmenge des 0,85R-Punktes
der Rollenendfläche
im Hinblick auf den 0,65R-Punkt der Rollenendfläche. 7 zeigt
die Ergebnisse dieser Überprüfung. Und
die Erfinder überprüften auch
das Verhältnis
zwischen dem Young'schen
Modul eines Schleifsteins, der verwendet wird, um die Endfläche einer
Rolle zu schleifen und die Reibungsmenge des Schleifsteins. 8 zeigt
die Ergebnisse dieser Überprüfung.
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Wie
in 7 gezeigt ist, kann in dem Fall eines Schleifsteins
mit einem Young'schen
Modul von 5000 MPa oder mehr, da die Stützsteifigkeit eines Abtragkorns
hoch ist, in dem Fall, wo die gegenseitige Beeinflussung zwischen
der Rollenendfläche
und dem Schleifstein einen bestimmten Wert überschreitet, ein Abtrag durch
Schleifen begonnen werden. Dank dessen tritt keine gegenseitige
Beeinflussung bis zu dem Fasenbereich der Rolle auf, aber hier wird
eine flache Endfläche
ausgebildet, so dass hier eine stabile Länge der Rolle erhalten wird.
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Andererseits
kann in dem Fall eines Schleifsteins mit einem Young'schen Modul von 500
MPa oder weniger die Rollenendfläche
allmählich
in eine durchgehend gebogene Form geschliffen werden, und, wie in 7 gezeigt,
die Absenkmenge der Rollenendfläche
steigt. Weiterhin steigt in einem Fall, wo ein Schleifstein mit
einem geringen Young'schen
Modul verwendet wird, die Absenkmenge. Jedoch in dem Fall eines
Schleifsteins mit einem Young'schen
Modul von 10 MPa oder weniger wird im Gegensatz zu einem Schleifstein
mit einem hohen Young'schen
Modul die Längendimension
der Rolle instabil und die Schleifzeit steigt auch. Wie in 8 gezeigt
ist, welche das Verhältnis
zwischen dem Schleifsteinverschleiß (die Verschleißmenge wird, wenn
1000 Stücke
von Rollen geschliffen werden, die jeweils einen Durchmesser von
7,5 mm haben, als die durchschnittliche Verschleißmenge betrachtet)
und dem Young'schen
Modul in dem Fall zeigt, wo der Young'sche Modul des Schleifsteins gering
ist, neigt der Schleifsteinverschleiß dazu zu steigen, und im Speziellen
in dem Fall von 15 MPa oder weniger steigt der Schleifsteinverschleiß. Wenn
die oben genannten Bedingungen in Betracht gezogen werden, kann
vorzugsweise der Young'sche
Modul in dem Bereich von 150 MPa bis 15 MPa festgesetzt werden.
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Rotationsauswertungstest
3
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Die
Erfinder haben einen dritten Rotationsauswertungstest an dem konischen
Wälzlager
unter den folgenden Bedingungen durchgeführt und das Verhältnis zwischen
der Absenkmenge G der konischen Rollenendfläche und der Zeit überprüft, die
bis zu einem Auftreten eines Festfressens aufgenommen wurde, nachdem
eine Versorgung mit Schmieröl
gestoppt wurde.
9 zeigt die Ergebnisse dieser Überprüfung. Testbedingungen
| Testlager: | HR30306C |
| maximale
Rotationsanzahl: | 6000
min–1 |
| axiale
Last: | 4000N |
| Schmieröl: | Getriebeöl |
| Menge
des zugeführten Öls: | 480
cc/min. |
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In 9 bezeichnet
ein Δ ein
konventionelles konisches Wälzlager
und ein O steht für
ein konisches Wälzlager
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 9 gezeigt ist, tritt in einem Fall, wo ein Verhältnis G/R
(welches im Folgenden als ein Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis bezeichnet
ist) der Absenkmenge G der Rollenendfläche zu dem Radius R der konischen
Rolle 16 0,0065 (was zwischen PB und
PC in 4 ist) oder
geringer ist, ein Festfressen in einem relativ frühen Stadium
auf; aber in einem Fall, wo das Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis G/R
gleich oder größer als
0,0065 ist, was größer als
PC in 4 ist, wird
ein Festfressen schwerlich auftreten. Auch gerade in einem Fall,
wo das Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis G/R
0,01 übersteigt,
was größer als
PD in 4 ist, ist
die Wirkung hiervon nicht so sehr verschieden von dem Rollenendflächenabsenkmengenverhältnis G/R
von 0,01, sondern nur die Schleifzeit steigt. Daher kann vorzugsweise
das Absenkmengenverhältnis
der konischen Rollenendfläche
G/R in dem Bereich von 0,0065 bis 0,01 festgesetzt werden.
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Wie
es klar aus den Testergebnissen verständlich ist, die in 9 gezeigt
sind, kann, da der Kontaktbereich der Endfläche der konischen Rolle, welcher
ein Bereich ist, der gleitend mit dem Randbereich 15 zu kontaktieren
ist, so geschliffen ist, dass die äußere Konturlinie von dessen
Querschnitt eine durchgehend gebogene Linie hat, welche durch wenigstens
nicht nur ersten Punkt PA sondern auch zwischen
der dritten Position PC und der vierten
Position PD durchgeht, ein Schmieröl leicht
zwischen die Endfläche 16a der
konischen Rolle 16 und den Randbereich 15 eingebracht
werden. Dank dessen kann die Reibungswärme, die zwischen der konischen
Rolle 16 und dem Randbereich 15 auftritt, reduziert
werden, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche der
koni schen Rolle 16 und der Rollenführungsoberfläche des
Randbereichs 15 vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle
stark zu ändern.
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Wie
oben gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben wurde, kann hier ein Wälzlager zur Verfügung gestellt
werden, welches die Reibungswärme
reduzieren kann, die zwischen der Rolle und dem Randbereich erzeugt
wird, ohne eine spezielle Bearbeitung an der Endfläche der
Rolle und der Rollenführungsoberfläche des
Randbereichs vorzunehmen oder ohne die Form der Rolle stark zu ändern.