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Dokumentenidentifikation DE102006027692A1 08.02.2007
Titel Zylinderrollenlager und Käfig für ein Zylinderrollenlager
Anmelder NTN Corp., Osaka, JP
Erfinder Koyama, Mineo, Kuwana, Mie, JP
Vertreter Patentanwälte Eder & Schieschke, 80796 München
DE-Anmeldedatum 14.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006027692
Offenlegungstag 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20061012, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16C 19/26(2006.01)A, L, I, 20061012, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft die Zufuhr eines Schmieröls zu den axialen mitten von zylindrischen Rollen, wo die Schmierung am schwierigsten ist. Ein Käfig für ein Zylinderrollenlager weist ein Paar ringförmiger Bereiche und mehrere Säulenbereiche zur Verbindung der ringförmigen Bereiche miteinander auf sowie Taschen zur Aufnahme der zylindrischen Rollen, welche in Räumen ausgebildet sind, die von den einander gegenüberliegenden, ringförmigen Bereichen und den angrenzenden Säulenbereichen umgeben sind. Bei diesem Käfig sind Schmiermittelauffangbereiche in Führungsflächen der Säulenbereiche zum Führen von diesen gegenüberliegenden Rollenkontaktflächen der zylindrischen Rollen in Umfangsrichtung der Taschen ausgebildet, wobei die Schmiermittelauffangbereiche in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken. Ein Beispiel für die Form der allmählichen Abnahme der Breite bei der radialen Erstreckung nach außen in der axialen Mitte ist eine im Allgemeinen dreieckige Form mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager und einen Käfig für ein Zylinderrollenlager, wie z.B. ein einreihiges Zylinderrollenlager, das ein breites Anwendungsgebiet bei verschiedenen Industriemaschinen findet, zu welchen die Spindeleinheiten von Werkzeugmaschinen zählen, aber auch bei Kraftfahrzeuggetrieben und bei ähnlichen Konstruktionen, bei welchen eine Rotation mit hoher Drehzahl und ein hohes Maß an Präzision erforderlich sind.

So werden beispielsweise Spindeleinheiten derartiger Werkzeugmaschinen, wie z.B. einer Drehmaschine oder eines Bearbeitungszentrums, häufig so betrieben, dass sie mit hoher Drehzahl rotieren, um die Bearbeitungseffizienz, die Präzision und Ähnliches zu verbessern. Insbesondere durch den jüngsten Trend zu hochentwickelten Funktionen und höherer Effizienz müssen Lager zur Verwendung bei Spindeleinheiten eine zusätzliche Erhöhung der Drehzahl und eine längere Lebensdauer bewältigen. Angesichts dieser Forderungen nach höherer Drehzahl und längerer Lebensdauer wurde ein einreihiges Zylinderrollenlager vorgeschlagen, das einen Käfig aufweist, der so geformt ist, dass die Erzeugung von Wärme während der Rotation mit hoher Drehzahl unterdrückt und die Festigkeit verbessert wird, um eine beständige Lagerleistung während der Rotation mit hoher Drehzahl zu gewährleisten (siehe beispielsweise offengelegte japanische Patentveröffentlichungen Nr. 2003-278746 und Nr. 2004-316757).

Wie in 9 dargestellt, besteht dieses einreihige Zylinderrollenlager beispielsweise aus einem Innenring 1 mit einer Laufrille 1a auf seinem Außenumfang, einem Außenring 2 mit einer Laufrille 2a auf seinem Innenumfang, mehreren zylindrischen Rollen 3, die drehbar zwischen der Laufrille 1a des Innenrings 1 und der Laufrille 2a des Außenrings 2 angeordnet sind, und einem Käfig 4, um diese zylindrischen Rollen 3 in Umfangsrichtung in vorherbestimmten Abständen zu halten. An beiden Seiten des Außenumfangs des Innenrings 1 sind Flanschbereiche 5 ausgebildet, um die axiale Bewegung der zylindrischen Rollen 3 einzuschränken.

Zu den Führungssystemen des vorgenannten Käfigs zählen ein Außenring- oder Innenringführungssystem, bei dem der Käfig durch den Innenumfang des Außenrings oder den Außenumfang des Innenrings geführt wird, und ein Rollenführungssystem, bei dem er durch die Rollen geführt wird. Der Käfig 4 des Rollenführungssystems weist ein Paar ringförmiger Bereiche 4a auf, die einander in vorherbestimmten Abständen in axialer Richtung gegenüberliegen, und mehrere Säulenbereiche 4b, um die ringförmigen Bereiche 4a miteinander zu verbinden. In den Räumen, die von den gegenüberliegenden, ringförmigen Bereichen 4a und den angrenzenden Säulenbereichen 4b umgeben sind, sind fensterförmige Taschen 6 zur Aufnahme der zylindrischen Rollen 3 ausgebildet.

Nachfolgend wird das vorgenannte, einreihige Zylinderrollenlager des Innenringflanschtyps am Beispiel der Innenringrotation beschrieben. Im Gehäuse eines Käfigs des Rollenführungssystems rotieren die zylindrischen Rollen auf ihren Achsen mit der Rotation des Innenrings und drehen sich auch herum, um an Führungsflächen der Taschen anzustoßen und damit den Käfig in Drehung zu versetzen. Im Querschnitt sind die Führungsflächen der Taschen wie ein Bogen geformt, der einen Krümmungsradius besitzt, der etwas größer ist als der der zylindrischen Rollen, und die zylindrischen Rollen werden geführt, als ob sie in den bogenförmigen Führungsflächen dieser Taschen aufgenommen wären.

Folglich bildet ein Schmieröl, das durch die Rotation aufgenommen wird, einen Ölfilm zwischen den zylindrischen Rollen und den Führungsflächen der Taschen. Bei einem Überschuss an Schmieröl nimmt der Viskositätswiderstand des Olfilms zu, was zur Erzeugung von Wärme führt. Ist nicht genügend Schmieröl vorhanden, so geht zwischen den zylindrischen Rollen, die mit hoher Geschwindigkeit rotieren, und den Führungsflächen der Taschen der Ölfilm verloren, da sie miteinander in Gleitkontakt stehen. Dies führt zu ungenügender Schmierung der zylindrischen Rollen oder zum Abrieb der Führungsflächen der Taschen.

Wenn das Lager mit hoher Geschwindigkeit in einer Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine o.Ä. betrieben wird, nimmt der Viskositätswiderstand des Ölfilms mit ansteigender Lagertemperatur zu. Dieses Zylinderrollenlager zur Verwendung bei verschiedenen Industriemaschinen, zu welchen Spindeleinheiten von Werkzeugmaschinen zählen, nimmt an Drehzahl und Präzision immer mehr zu. Eine Verringerung des Anstiegs der Lagertemperatur führt zur Erhöhung der Drehzahl der Spindel und zu einer Verringerung der Verschlechterung der Präzision.

Inzwischen wurde ein Käfig vorgeschlagen, bei dem Ausnehmungen zum Auffangen des Schmieröls in den Führungsflächen der Taschen ausgebildet sind, um eine ungenügende Schmierung und den Abrieb der Führungsflächen der Taschen zu vermeiden, die mangelnden Ölfilmen zugeschrieben werden können (beispielsweise offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-147464).

Da dieser Käfig axial längliche Ausnehmungen als Schmiermittelauffangbereiche aufweist, fließt das Schmieröl, sobald es aufgefangen wurde, an beliebigen Stellen aus den Ausnehmungen zu den Führungsflächen der Taschen. Im Besonderen wird das Schmieröl, das aus beiden axialen Enden der Ausnehmungen fließt, zu den beiden Seiten der zylindrischen Rollen hin ausgestoßen, wodurch das Schmieröl, das von den Ausnehmungen bzw. den Schmiermittelauffangbereichen zugeführt wird, fein verteilt wird.

Bei typischen Zylinderrollenlagern sind die axialen Mitten der zylindrischen Rollen zylindrische Flächen, die immer mit den Laufrillen in Kontakt sind. Beide Enden der zylindrischen Rollen sind mit balligen Bereichen versehen, die zu den Enden hin im Vergleich zu den Mitten beispielsweise um mehrere Mikrometer kleiner werden. Die Mitten der zylindrischen Rollen bilden einen Linienkontakt mit der Laufrille des Innenrings und der Laufrille des Außenrings und sind für das Schmieröl schwer zu erreichen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den axialen Mitten der zylindrischen Rollen auf einfache Weise Schmieröl dort zuzuführen, wo die Schmierung am schwierigsten ist.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Käfig für ein Zylinderrollenlager, der ein Paar ringförmiger Bereiche und mehrere Säulenbereiche aufweist, um die ringförmigen Bereiche miteinander zu verbinden, Taschen zur Aufnahme zylindrischer Rollen, die in Räumen ausgebildet sind, welche von den gegenüberliegenden ringförmigen Bereichen und den angrenzenden Säulenbereichen umgeben sind, wobei Schmiermittelauffangbereiche in Führungsflächen der Säulenbereiche zum Führen von diesen gegenüberliegenden Rollkontaktflächen der zylindrischen Rollen in Umfangsrichtung der Taschen ausgebildet sind, und wobei die Schmiermittelauffangbereiche in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar bei einem Käfig eines Zylinderrollenlagers, das Folgendes aufweist: einen Innenring, der auf seinem Außenumfang eine Laufrille aufweist, einen Außenring, der auf seinem Innenumfang eine Laufrille aufweist, eine Vielzahl von zylindrischen Rollen, die zwischen der Laufrille des Innenrings und der Laufrille des Außenrings drehbar angeordnet sind, und einen Käfig zum Halten der zylindrischen Rollen in vorherbestimmten Abständen in einer Umfangsrichtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Schmieröl, das in den Taschen des Käfigs gehalten oder diesen zugeführt wird, in den Schmiermittelauffangbereichen aufgenommen, welche in den Führungsflächen der Taschen ausgebildet sind, und bewegt sich aufgrund der Zentrifugalkraft während des Betriebs radial nach außen. Da die vorstehend beschriebenen Schmiermittelauffangbereiche so geformt sind, dass sie in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken, wird hierbei das Schmieröl, das in den Schmiermittelauffangbereichen aufgenommen wird, an den axialen Mitten gesammelt, während es sich radial nach außen bewegt, und kann den axialen Mitten der zylindrischen Rollen auf einfache Weise dort zugeführt werden, wo die Schmierung am schwierigsten ist.

Hierdurch wird es möglich, die Menge des Schmieröls zu verringern, das zugeführt werden muss, und die kleine Menge des Schmieröls wirksam den Mitten der Rollkontaktflächen der zylindrischen Rollen zuzuführen. Folglich ist es aufgrund der reduzierten Schmierölmenge möglich, den Viskositätswiderstand des Ölfilms zu senken, wenn das Zylinderrollenlager mit hoher Drehzahl in einer Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine o.Ä. betrieben wird, und einen Anstieg der Lagertemperatur während des Betriebs zu unterdrücken.

Beispiele für die Form der Schmiermittelauffangbereiche, die in den Führungsflächen der Säulenbereiche auszubilden sind, d.h. die Form der allmählichen Abnahme der axialen Breite, wenn sich die Bereiche in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken, umfassen auch eine im Allgemeinen dreieckige Form mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt. Hierbei ist anzumerken, dass die im Allgemeinen dreieckige Form nicht nur solche Dreiecksformen umfassen soll, die durch drei gerade Linien umschlossen sind, sondern auch Dreiecksformen mit gekrümmten Linien. Der Gipfelpunkt soll auch Gipfelpunkte umfassen, bei welchen benachbarte gerade Linien oder gekrümmte Linien durchgehend miteinander verbunden sind. Die Schmiermittelauffangbereiche sind nicht auf die vorgenannte, im Allgemeinen dreieckige Form beschränkt, sondern können jede Form haben, solange sie in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken.

Darüber hinaus weisen die Schmiermittelauffangbereiche der vorgenannten Ausführung an ihren radial innersten Seiten vorzugsweise eine axiale Breite auf, die auf 50% bis 70% der axialen Länge der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Hierdurch wird es möglich, eine optimale Menge von Schmieröl an den axialen Mitten zu sammeln. Wenn die axiale Breite an den radial innersten Seiten der Schmiermittelauffangbereiche kleiner ist als 50% der axialen Länge der zylindrischen Rollen, wird nur eine ungenügende Menge an Schmieröl an den axialen Mitten gesammelt. Bei einem Wert über 70% werden die verbleibenden Bereiche der Führungsflächen der Taschen in Bezug auf die axiale Länge der zylindrischen Rollen zu klein, so dass die Bereiche eine ungenügende Schmierung oder einen Abrieb der Führungsflächen aufgrund mangelnder Ölfilme verursachen können.

Darüber hinaus haben die Schmiermittelauffangbereiche der vorgenannten Ausführung vorzugsweise eine maximale Tiefe, die auf 3% bis 10% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Hierdurch wird ein zuverlässiges Halten des Schmieröls in den Schmiermittelauffangbereichen vereinfacht, während das Lager mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Haben diese Schmiermittelauffangbereiche eine maximale Tiefe von weniger als 3% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen, so wird es für die Schmiermittelauffangbereiche schwierig, das Schmieröl zu halten, während das Lager mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Bei einem Wert von mehr als 10% wird es schwierig, die Formteile aus den Schmiermittelauffangbereichen problemlos herauszuziehen, wenn der Käfig – vorausgesetzt, er besteht aus einem Harz – von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite aus der Form gelöst wird. Darüber hinaus haben Bereiche der Führungsflächen, die radial außerhalb der Schmiermittelauffangbereiche der vorgenannten Ausführung liegen, vorzugsweise eine radiale Abmessung, die auf 5% bis 15% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Schmiermittelauffangbereiche das Schmieröl zuverlässig halten. Wenn diese Bereiche der Führungsflächen eine radiale Abmessung haben, die kleiner ist als 5% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen, wird es für die Schmiermittelauffangbereiche schwierig, das Schmieröl zu halten. Bei einem Wert von mehr als 15% wird es schwierig, das Volumen der Schmiermittelauffangbereiche sicherzustellen, wodurch die Fähigkeit, das Schmieröl zu halten, verringert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In der Zeichnung zeigen:

1 einen Schnitt durch einen Käfig gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A in 3;

2 eine Teildarstellung eines einreihigen Zylinderrollenlagers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;

3 eine Draufsicht auf den Käfig in 1, von radial außerhalb gesehen;

4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 3;

5 einen Schnitt entlang der Linie C-C in 3;

6 eine Draufsicht auf den Käfig gemäß 1, von radial innerhalb gesehen;

7 einen vergrößerten Schnitt durch wichtige Teile einer Führungsfläche eines Säulenbereichs in 4;

8 eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine; und

9 eine Teildarstellung eines herkömmlichen Beispiels eines einreihigen Zylinderrollenlagers im Schnitt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

8 zeigt ein Beispiel für die Struktur einer Spindeleinheit in einer Werkzeugmaschine, wie z.B. einem Bearbeitungszentrum und einer Schleifmaschine. Diese Spindeleinheit ist eine sogenannte eingebaute Spindeleinheit, mit einem Motor 11, der in der axialen Mitte der Spindeleinheit angeordnet ist. Der Motor besteht aus einem Rotor 13, der am Außenumfang einer Spindel 12 angeordnet ist, und einem Stator 15, der am Innenumfang eines Gehäuses 14 angeordnet ist. Wenn elektrischer Strom am Stator 15 angelegt wird, tritt zwischen dem Stator 15 und dem Rotor 13 eine Erregungskraft auf, und durch die Erregungskraft wird die Spindel 12 in Drehung versetzt. Die Spindel 12 wird über den Motor 11 hinweg jeweils durch Wälzlager gestützt, die an der Vorderseite (Werkzeugseite) und an der Rückseite (werkzeugfreie Seite) angeordnet sind, so dass sie relativ zum Gehäuse 14 drehbar ist. Der Rückseite wird typischerweise eine Struktur gegeben, die das axiale Versetzen der Spindel 12 (freie Seite) erlaubt, um axiale Ausdehnungen der Spindel 12, die auf die Wärme während des Betriebs zurückgeführt werden können, zu absorbieren oder abzuschwächen. Bei diesem Beispiel wird auf der Vorderseite ein zusammengesetztes Schrägkugellager 16 (ein Paar von Schrägkugellagern) verwendet, und auf der Rückseite wird ein einreihiges Zylinderrollenlager 17 verwendet.

2 zeigt ein einreihiges Zylinderrollenlager des Innenring-Flanschtyps (N-Typ) als Beispiel für das Zylinderrollenlager 17, das auf der Rückseite der Spindeleinheit der vorgenannten Werkzeugmaschine anzuordnen ist (siehe 8). Dieses Zylinderrollenlager setzt sich hauptsächlich zusammen aus: einem Innenring 21 mit einer Laufrille 21a auf seinem Außenumfang, einem Außenring 22 mit einer Laufrille 22a auf seinem Innenumfang, einer Vielzahl von zylindrischen Rollen 23, die drehbar zwischen der Laufrille 21a des Innenrings 21 und der Laufrille 22a des Außenrings 22 angeordnet sind, und einem Käfig 24 zum Halten dieser zylindrischen Rollen 23 in vorherbestimmten Abständen in Umfangsrichtung, der beispielsweise aus einem Harz gefertigt ist. Flanschbereiche 25 zur Einschränkung der axialen Bewegungen der zylindrischen Rollen 23 sind an beiden Seiten des Außenumfangs des Innenrings 21 ausgebildet.

Obwohl sich diese Ausführungsform mit einem aus Harz bestehenden Käfig 24 befasst, kann der Käfig anstatt aus Harzmaterialien auch aus Metallmaterialien bestehen, zu welchen hochbelastbare Messinggussstücke und Aluminiummaterialien zählen. Zu den Beispielen für Harzmaterialien zählen Polyetheretherketon (PEEK), PA 66, PA 46 und PPS gemischt mit 20 Gew.% bis 40 Gew.% Glasfasern oder Kohlenstofffasern.

Wie in 1 bis 6 dargestellt, weist der Käfig 24 ein Paar ringförmiger Bereiche 27 auf, die einander in vorherbestimmtem Abstand in axialer Richtung gegenüberliegen, und mehrere Säulenbereiche 28 zur Verbindung der ringförmigen Bereiche 27 miteinander. In den Räumen, die von den einander gegenüberliegenden, ringförmigen Bereichen 27 und den angrenzenden Säulenbereichen 28 umgeben sind, sind Taschen 26 zur Aufnahme der zylindrischen Rollen 23 ausgebildet. Kontaktflächen 29, oder leicht ausgesparte Rollenenden-Führungsbereiche zum Führen der Enden der zylindrischen Rollen 23 sind auf den Innenseiten der ringförmigen Bereiche 27 ausgebildet, welche die Umfangswände der Taschen 26 darstellen. Darüber hinaus ist jeder Säulenbereich 28 mit einem Paar Zungen 31 versehen, die sich in zwei Schenkeln von einem Basisbereich 30 in im Allgemeinen radialen Richtungen erstrecken.

Wie vergrößert in 7 dargestellt, setzen sich die Seiten der Säulenbereiche 28, die die axialen Wände der Taschen 26 darstellen, jeweils aus einer geraden Fläche 32a auf der radial inneren Seite und einer Bogenfläche 32b auf der radial äußeren Seite zusammen, welche fließend ineinander übergehen. Die gerade Fläche 32a besteht hauptsächlich aus einer der Seiten des Basisbereichs 30, und die Bogenfläche 32b besteht hauptsächlich aus der Seite einer der Zungen 31. Die Bogenfläche 32b verläuft in einem Bogen mit einem Krümmungradius, der etwas größer ist als der der Rollkontaktflächen 23a der zylindrischen Rollen 23. Wenn sich die zylindrischen Rollen 23 um einen vorherbestimmten Betrag innerhalb der Taschen 26 und relativ zu diesen radial nach außen bewegen, werden sie mit den Bogenflächen 32b in Eingriff gebracht. Dies hält die zylindrischen Rollen 23 davon ab, radial nach außen abzuheben. Dieser Käfig 24 ist ein Käfig, dessen Rotation von den zylindrischen Rollen 23 geführt wird, d.h. ein Käfig eines sogenannten Rollenführungssystems. Die geraden Flächen 32a und die Bogenflächen 32b bilden Führungsflächen 32 zum Führen der Rollkontaktflächen 23a der zylindrischen Rollen 23. Es ist anzumerken, dass konkave Aussparungsbereiche 33 zwischen den anderen Seiten der Zungen 31 ausgebildet sind.

In dem Käfig 24 der vorgenannten Ausführung sind Schmiermittelauffangbereiche 34 mit konkaver Form, die in ihrer axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken, in den Führungsflächen 32 der Säulenbereiche 28 zum Führen von diesen gegenüberliegenden Rollkontaktflächen 23a der zylindrischen Rollen 23 in Umfangsrichtung der Taschen 26 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind die Schmiermittelauffangbereiche 34 im Allgemeinen dreieckig, mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt, in den axialen Mitten der Führungsflächen 32 von den geraden Flächen 32a zu den unteren Bereichen der Bogenflächen 32b ausgebildet.

Wie in 1 dargestellt, ist die Form der Schmiermittelauffangbereiche 34 der Führungsflächen 32, d.h. die im Allgemeinen dreieckige Form mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt, so, dass zwei Seiten durch eine fließend in diese übergehende Kurve mit der axialen Breite W an der radial innersten Seite als Basis verbunden sind. Es ist anzumerken, dass, obwohl diese Ausführungsform die Schmiermittelauffangbereiche 34 mit im Allgemeinen dreieckiger Form zeigt, die Schmiermittelauffangbereiche 34 nicht auf die im Allgemeinen dreieckige Form beschränkt sind, sondern auch andere Formen haben können, solange sie in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken.

Das Schmieröl, das in den Taschen 26 des Käfigs 24 gehalten oder diesen zugeführt wird, wird in den Schmiermittelauffangbereichen 34 mit konkaver Form aufgenommen, die in den Führungsflächen 32 der Taschen 26 ausgebildet sind, und bewegt sich aufgrund der Zentrifugalkraft während des Betriebs radial nach außen. Da die vorstehend beschriebenen Schmiermittelauffangbereiche 34 die im Allgemeinen dreieckige Form haben, so dass sie in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken, wird hier das Schmieröl, das in den Schmiermittelauffangbereichen 34 aufgenommen wird, in den axialen Mitten gesammelt, während es sich radial nach außen bewegt. Folglich kann das Schmieröl den axialen Mitten der zylindrischen Rollen 23 auf einfache Weise dort zugeführt werden, wo die Schmierung am schwierigsten ist.

Die axiale Breite W an den radial innersten Seiten der vorgenannten Schmiermittelauffangbereiche 34 ist auf 50% bis 70% der axialen Länge der zylindrischen Rollen 23 festgelegt, wie in 1 dargestellt. Hierdurch wird es möglich, eine optimale Menge an Schmieröl in den axialen Mitten zu sammeln. Wenn die radial innersten Seiten der Schmiermittelauffangbereiche 34 eine axiale Breite W haben, die kleiner ist als 50% der axialen Länge der zylindrischen Rollen 23, so wird nur eine ungenügende Menge an Schmieröl in den axialen Mitten gesammelt. Bei einem Wert über 70% werden die verbleibenden Bereiche der Führungsflächen der Taschen 26 in Bezug auf die axiale Länge der zylindrischen Rollen 23 zu klein, so dass die Bereiche eine ungenügende Schmierung oder einen Abrieb der Führungsflächen 32 aufgrund mangelnder Ölfilme verursachen können.

Darüber hinaus ist die maximale Tiefe D dieser Schmiermittelauffangbereiche 34 auf 3% bis 10% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen 23 festgelegt, wie in 7 dargestellt. Dies vereinfacht das Halten des Schmieröls in den Schmiermittelauffangbereichen 34 zuverlässig, wenn das Lager mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Wenn die Schmiermittelauffangbereiche 34 eine maximale Breite D unter 3% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen 23 haben, wird es für die Schmiermittelauffangbereiche 34 schwierig, das Schmieröl zu halten, wenn das Lager mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Bei einem Wert von mehr als 10% wird es schwierig, die Formteile aus den Schmiermittelauffangbereichen 34 problemlos herauszuziehen, wenn der Käfig 24 – vorausgesetzt, er besteht aus einem Harz – von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite aus der Form gelöst wird.

Darüber hinaus haben die Bereiche der Führungsflächen, die radial außerhalb der Schmiermittelauffangbereiche 34 liegen, d.h. die oberen Bereiche der Bogenflächen 32b der Führungsflächen 32, eine radiale Abmessung L, die auf 5% bis 15% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen 23 festgelegt ist, wie in 7 dargestellt. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Schmiermittelauffangbereiche 34 das Schmieröl zuverlässig halten. Wenn die oberen Bereiche der Bogenflächen 32b eine radiale Abmessung L haben, die kleiner ist als 5% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen 23, wird es für die Schmiermittelauffangbereiche 34 schwierig, das Schmieröl zu halten. Bei einem Wert von mehr als 15% wird es schwierig, das Volumen der Schmiermittelauffangbereiche 34 sicherzustellen, wodurch die Fähigkeit, das Schmieröl zu halten, verringert wird.

Wenn beispielsweise der Innenring 21 die Flansche 25 aufweist, sind die Zungen 31, mit denen verhindert wird, dass die zylindrischen Rollen 23 abheben, und mit denen die zylindrischen Rollen 23 und die Taschen 26 des Käfigs 24 sich radial positionieren, auf der radial äußeren Seite des Käfigs 24 ausgebildet. In einem Formwerkzeug sind die Zungen 31 kleiner geformt als die Tasche 26. Wenn das Taschenformwerkzeug unter Krafteinwirkung radial nach außen herausgezogen wird, verformen sich die Zungen 31 elastisch, um das kraftvolle Herausziehen zu ermöglichen. Da die zylindrischen Rollen 23 von radial außerhalb eingesetzt werden, verformen sich die Zungen 31 ebenso elastisch, wenn die zylindrischen Rollen 23 daran vorbei bewegt werden. Um diese elastische Verformung der Zungen 31 zu vereinfachen, sind die Aussparungsbereiche 33 in den Mitten der Säulenbereiche 28 ausgebildet.

Wie in 8 dargestellt, ist das Zylinderrollenlager dieser Ausführungsform so angebracht, dass der Innenring 21 am Außenumfang der Spindel 12 befestigt ist und der Außenring 22 am Innenumfang des Gehäuses 14 befestigt ist. Das radiale innere Spiel für den Betrieb ist auf ein negatives Spiel festgelegt (Vorspannzustand). Das Innere des Lagers wird durch ein Schmierverfahren wie Luft/Öl-Schmierung, Ölnebelschmierung, Strahlschmierung und Fettschmierung geschmiert. Wenn die Spindel 12 durch den Motor 11, der in die Spindeleinheit eingebaut ist, mit hoher Geschwindigkeit drehbar angetrieben wird, wird die Spindel 12 durch die Schrägkugellager 16 an der Vorderseite und das Zylinderrollenlager 17 an der Rückseite gestützt, so dass sie relativ zu dem Gehäuse 14 drehbar ist. Wenn die Spindel 12 sich aufgrund eines Temperaturanstiegs während des Betriebs in axialer Richtung thermisch ausdehnt, wird der Betrag der axialen thermischen Ausdehnung durch gleitende Versetzung zwischen dem Außenring 22 und den zylindrischen Rollen 23 des Zylinderrollenlagers 17 absorbiert oder abgeschwächt.

Obwohl sich die vorstehende Ausführungsform mit dem Fall befasst hat, bei dem die Säulenbereiche 28 der Taschen 26 jeweils mit einem einzigen Paar von Zungen 31 in den axialen Mitten versehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch bei einer Struktur angewendet werden, bei der mehrere (beispielsweise zwei) Paare von Zungen axial an jedem der Säulenbereiche der Taschen angeordnet sind. In diesem Fall können zwei Schmiermittelauffangbereiche in jeder der Führungsflächen der Taschen axial angeordnet sein. Selbst bei dem vorgenannten Fall eines einzigen Paars von Zungen können zwei oder mehr Schmiermittelauffangbereiche in axialer Richtung angeordnet sein.


Anspruch[de]
Zylinderrollenlager, das Folgendes aufweist: einen Innenring, der auf einem Außenumfang eine Laufrille aufweist, einen Außenring, der auf einem Innenumfang eine Laufrille aufweist, eine Vielzahl von zylindrischen Rollen, die zwischen der Laufrille des Innenrings und der Laufrille des Außenrings drehbar angeordnet sind, und einen Käfig zum Halten der zylindrischen Rollen in vorherbestimmten Abständen in einer Umfangsrichtung,

wobei

der Käfig sich zusammensetzt aus einem Paar ringförmiger Bereiche und einer Vielzahl von Säulenbereichen, um die ringförmigen Bereiche miteinander zu verbinden,

Taschen zur Aufnahme der zylindrischen Rollen in Räumen ausgebildet sind, die von den einander gegenüberliegenden ringförmigen Bereichen und den angrenzenden Säulenbereichen umgeben sind, und

Schmiermittelauffangbereiche in Führungsflächen der Säulenbereiche zum Führen von diesen gegenüberliegenden Rollkontaktflächen der zylindrischen Rollen in Umfangsrichtung der Taschen ausgebildet sind, wobei die Schmiermittelauffangbereiche in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche in einer im Allgemeinen dreieckigen Form mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt in den Führungsflächen der Säulenbereiche ausgebildet sind. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche an ihren radial innersten Seiten eine axiale Breite haben, die auf 50% bis 70% der axialen Länge der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche eine maximale Tiefe haben, die auf 3% bis 10% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Bereiche der Führungsflächen, die radial außerhalb der Schmiermittelauffangbereiche liegen, eine radiale Abmessung haben, die auf 5% bis 15% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Käfig für ein Zylinderrollenlager, mit einem Paar ringförmiger Bereiche und einer Vielzahl von Säulenbereichen, um die ringförmigen Bereiche miteinander zu verbinden, und mit Taschen zur Aufnahme von zylindrischen Rollen, die in Räumen ausgebildet sind, die von den einander gegenüberliegenden ringförmigen Bereichen und den angrenzenden Säulenbereichen umgeben sind, wobei Schmiermittelauffangbereiche in Führungsflächen der Säulenbereiche zum Führen von diesen gegenüberliegenden Rollkontaktflächen der zylindrischen Rollen in Umfangsrichtung der Taschen ausgebildet sind, und wobei die Schmiermittelauffangbereiche in der axialen Breite allmählich abnehmen, wenn sie sich in den axialen Mitten radial nach außen erstrecken. Käfig für ein Zylinderrollenlager nach Anspruch 6, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche in einer im Allgemeinen dreieckigen Form mit einem radial außen liegenden Gipfelpunkt in den Führungsflächen der Säulenbereiche ausgebildet sind. Käfig für ein Zylinderrollenlager nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche an ihren radial innersten Seiten eine axiale Breite haben, die auf 50% bis 70% der axialen Länge der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Käfig für ein Zylinderrollenlager nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Schmiermittelauffangbereiche eine maximale Tiefe haben, die auf 3% bis 10% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist. Käfig für ein Zylinderrollenlager nach Anspruch 6 oder 7, bei dem Bereiche der Führungsflächen, die radial außerhalb der Schmiermittelauffangbereiche liegen, eine radiale Abmessung haben, die auf 5% bis 15% des Außendurchmessers der zylindrischen Rollen festgelegt ist.






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