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Dokumentenidentifikation DE19914750B4 19.10.2006
Titel Zylindrisches Rollenlager
Anmelder NSK Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Murai, Takashi, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Sorimachi, Morio, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Shoda, Yoshio, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Yamamoto, Takashi, Fujisawa, Kanagawa, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 31.03.1999
DE-Aktenzeichen 19914750
Offenlegungstag 14.10.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.10.2006
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 33/54(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16C 19/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

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.

Solche Zylinderrollenlager sind zur Verwendung in einer gewöhnlichen Maschine, wie z.B. einem mittelgroßen Elektromotor, einem großen Elektromotor oder dergleichen vorgesehen.

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.

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.

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.

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.

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.

Darüber hinaus, da das Führungsverfahren auf den Typ des Führens des Rollelements beschränkt war, war die Spezifikation der Lagerung unvermeidbar oft beschränkt.

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 Radialrichtungen, so daß es keine Funktion gab, die es der Rolle 50 erlaubte, eine stabile Position einzunehmen.

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 bis dieses Patentes ist ein Rollenlager beschrieben, dessen Lagerkäfig an einem Ende aufgeweitete Taschen für die Aufnahme der Rollen aufweist.

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.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Vibrations- und Geräuschverhalten der einzelnen Rollkörper zu verbessern.

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 &Dgr;r die Radialneigung der Stützelemente.

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.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

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).

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 &Dgr;&thgr; 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 &Dgr;r 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Zum Beispiel ist hier ein Fall beschrieben, wo die Taschenoberfläche 4a um &Dgr;r 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 &Dgr;x-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.

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.

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.

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.

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.

Im Folgenden wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin ist:

1 eine Schnittansicht eines Lagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen in Umfangsrichtung;

2 eine teilweise vergrößerte Ansicht des Lagers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen in Axialrichtung;

3 ist eine Ansicht zum Erklären der Kontur einer Rolle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 eine Ansicht zum Erklären der Kontur einer konventionellen Rolle;

5 eine Ansicht in Umfangsrichtung zum Erklären der Neigung in Radialrichtung;

6 eine Ansicht in Radialrichtung zum Erklären der Neigung in Umfangsrichtung;

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;

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;

9 eine Graphik zum Erklären des Effekts basierend auf der Differenz der Länge des Linearabschnittes der Rolloberfläche der Rollen;

10 eine Ansicht zum Erklären eines Nachteils aus dem Stand der Technik;

11 eine Ansicht zum Erklären des Falls der Rollen bezüglich der Taschenoberfläche;

12 eine Graphik, die ein Ergebnis eines anderen Tests mit Bezug auf das erste Beispiel darstellt;

13 eine Ansicht zum Erklären eines vierten Beispiels; und

14 eine Ansicht zum Erklären einer Bewegung gemäß der vorliegenden Erfindung.

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.

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).

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.

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.

Das heißt, angenommen, daß &Dgr;r 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 &Dgr;&thgr; 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 &Dgr;r und &Dgr;&thgr; derart festgelegt ist, um gleich oder weniger als 1,5/1000 mal die Größe der Rollenlänge L zu betragen.

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.

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 Tasche 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 &Dgr;r jeder Stütze, die die Taschenoberfläche 4a bildet, wenn sie sich in Kontakt mit der Rolle 5 befindet.

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.

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.

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 &Dgr;r und &Dgr;&thgr; 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 &mgr;m, Käfige, bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 40 &mgr;m waren, Käfige, bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 25 &mgr;m waren, und Käfige, bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als 10 &mgr;m 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 genannten 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 (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) jeder Stütze 6 des Käfigs 3 von 25 &mgr;m (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/L 0,00125) auf 40 &mgr;m zunahm (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/L) der Neigungsgrößen (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 &Dgr;r und &Dgr;&thgr; 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 &mgr;m betrugen, Käfige, in welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 70 &mgr;m betrugen, Käfige, bei welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 50 &mgr;m betrugen, und Käfige, in welchen jeweils ab und de gleich oder weniger als ungefähr 30 &mgr;m 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 (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) jeder Säule 6 des Käfigs 3 von 50 &mgr;m (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/L 0,0015) auf 70 &mgr;m zunimmt (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r/L, &Dgr;&thgr;/L) der Neigungsstärken (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) 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 (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) jeder Säule 6 des Käfigs 3 gleich oder weniger als ungefähr 10 &mgr;m betrug, wurden bei einem Lager des zweiten Beispiels, bei den jede der Rollen 5 eine teilweise ballige Rolloberfläche aufwies und die Neigungsstärke (&Dgr;r, &Dgr;&thgr;) jeder Stütze 6 des Käfigs 3 gleich oder weniger als ungefähr 30 &mgr;m 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 &mgr;m (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 &mgr;m (Neigung: 20/1000) außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag. Während die anderen Bedingungen gemeinsam waren, wurde der Schalldruckpegel mit jedem Schmieröl gemessen.

13 zeigt ein Ergebnis der Messung.

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 &mgr;m 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 &mgr;m 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 &mgr;m beträgt.

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.


Anspruch[de]
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,

dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenoberflächen (4a) 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 (5) ist und &Dgr;r die Radialneigung der Stützelemente (6).
Zylindrisches Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenoberflächen (4a) der Stützelemente (6) gegenüber der Mittelachse des zylindrischen Rollenlagers sowohl in Radial- wie auch in Umfangsrichtung geneigt sind. Zylindrisches Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenoberflächen (4a) der Stützelemente gegenüber der Mittelachse des zylindrischen Rollenlagers in Umfangsrichtung um einen Winkel geneigt sind, dessen Tangens in einem Bereich von 0 < ≤ 0,0015 ist, wobei L die Länge der Rollen (5) ist, und &Dgr;&thgr; die Umfangsneigung der Stützelemente (6). Zylindrisches Rollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Seitenoberflächen (4a) jeweils zumindest in Umfangsrichtung der Mantelfläche einer Rolle (5) gegenüberliegen. Zylindrisches Rollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Seitenoberflächen (4a) in Radialrichtung linear ausgebildet sind. Zylindrisches Rollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Seitenoberflächen (4a), in Axialrichtung gesehen, kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei sie die Rollen (5), entlang ihrer Radialrichtung gesehen, zumindest teilweise in Axialrichtung umfassen.






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