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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Kegelwälzlager
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Obgleich sie kompakte Abmessungen haben, sind Kegelwälzlager in der Lage, hohe Radial- und Axiallasten aufzunehmen und sind bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen verwendbar. Somit werden Kegelwälzlager für viele Zwecke eingesetzt.
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Wie in
6 gezeigt, enthält ein Kegelwälzlager
90 einen Innenring
99, einen Außenring
98, eine Mehrzahl von kegelförmigen Rollen
96 und einen ringförmigen Käfig
95 (siehe japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nummer 2015-52349 (
JP 2015-52349 A )). Der Innenring
99 enthält eine innere Laufbahnfläche
99a, die so geneigt ist, dass der Außendurchmesser des Innenrings
99 von einer ersten axialen Seite S1 zu einer zweiten axialen Seite S2 zunimmt. Der Außenring
98 enthält eine äußere Laufbahnfläche
98a, die so geneigt ist, dass ein Bohrungsdurchmesser des Außenrings
98 von der ersten axialen Seite S1 zur zweiten axialen Seite S2 zunimmt. Die kegelförmigen Rollen
96 liegen in einem ringförmigen Raum
97, der zwischen der inneren Laufbahnfläche
99a und der äußeren Laufbahnfläche
98a definiert ist. Der Käfig
95 hält die kegelförmigen Rollen
96.
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Eine Drehung des Kegelwälzlagers 90 erzeugt einen Pumpeffekt, durch welchen Schmiermittel durch den Innenraum des Kegelwälzlagers 90 (das heißt den ringförmigen Raum 97) von der ersten axialen Seite S1 zur zweiten axialen Seite S2 fließt (siehe die Pfeile J in 6). In nachteiliger Weise kann ein derartiger Pumpeffekt den Schmiermitteldurchwirbelungswiderstand während der Lagerdrehung erhöhen, was zu einem Anstieg des Drehmoments führt oder kann eine Abgabe des Schmiermittels von der ersten axialen Seite S1 zur zweiten axialen Seite S2 bewirken, was Schmiermittelmangel in einem Abschnitt des Kegelwälzlagers 90 auf der ersten axialen Seite S1 bewirken kann, wo Schmiermittel notwendig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kegelwälzlager zu schaffen, welches einen Schmiermittelfluss von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite durch einen ringförmigen Raum unterdrücken kann, der zwischen einem Innenring und einem Außenring definiert ist oder welches ermöglicht, dass das Schmiermittel von der zweiten axialen Seite zu der ersten axialen Seite durch den ringförmigen Raum fließen kann.
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Ein Kegelwälzlager gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält einen Innenring, einen Außenring, eine Mehrzahl von kegelförmigen Rollen und einen ringförmigen Käfig. Der Innenring ist an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufbahnfläche versehen. Die innere Laufbahnfläche ist so geneigt, dass ein Außendurchmesser des Innenrings von einer ersten axialen Seite zu einer zweiten axialen Seite zunimmt. Der Außenring ist an seinem Innenumfang mit einer äußeren Laufbahnfläche versehen. Die äußere Laufbahnfläche ist so geneigt, dass der Bohrungsdurchmesser des Außenrings von der ersten axialen Seite zur zweiten axialen Seite zunimmt. Die kegelförmigen Rollen liegen in einem ringförmigen Raum, der zwischen dem Innenring und dem Außenring definiert ist. Die kegelförmigen Rollen können entlang der inneren Laufbahnfläche und der äußeren Laufbahnfläche abwälzen. Der ringförmige Käfig hält die kegelförmigen Rollen. Der Käfig enthält einen ringförmigen Abschnitt kleinen Durchmessers, einen ringförmigen Abschnitt großen Durchmessers und eine Mehrzahl von Käfigstäben. Der ringförmige Abschnitt kleinen Durchmessers liegt bezüglich der kegelförmigen Rollen an der ersten axialen Seite. Der ringförmige Abschnitt großen Durchmessers liegt bezüglich der kegelförmigen Rollen an der zweiten axialen Seite. Die Käfigstäbe verbinden den ringförmigen Abschnitt kleinen Durchmessers mit dem ringförmigen Abschnitt großen Durchmessers. Ein äußerer Freiraum ist zwischen dem Außenring und dem Käfig und zwischen umfangsseitig benachbarten kegelförmigen Rollen definiert. Der äußere Freiraum hat eine Querschnittsfläche, welche von der zweiten axialen Seite zur ersten axialen Seite zunimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die voranstehenden und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, wo gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und in der:
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1 eine Schnittansicht eines Kegelwälzlagers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
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2 eine Schnittteilansicht des Kegelwälzlagers ist, gesehen entlang der Mittellinien der kegelförmigen Rollen, die zwischen einem Innenring und einem Außenring liegen;
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3 eine schematische Darstellung ist, die zeigt, wie die Form eines äußeren Freiraums gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkt;
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4 eine Schnittansicht eines Kegelwälzlagers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
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5 eine schematische Darstellung ist, welche einen Abschnitt eines Käfigs zeigt, gesehen von einer radial äußeren Position; und
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6 eine Schnittansicht eines Kegelwälzlagers gemäß des Standes der Technik ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht eines Kegelwälzlagers 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Kegelwälzlager 10 wird beispielsweise in einem Fahrzeuggetriebe verwendet. Bei einem solchen Verwendungszweck ist, obgleich nicht dargestellt, eine Welle, welche zusammen mit einem Getriebe dreht, drehbar von dem Kegelwälzlager 10 in einem Getriebegehäuse gelagert. Das Gehäuse bevorratet Schmiermittel (zum Beispiel Öl), welches zur Schmierung des Getriebes verwendet wird. Das Schmiermittel wird auch verwendet, um das Kegelwälzlager 10 zu schmieren. Das Kegelwälzlager 10, welches nachfolgend beschrieben wird, kann auch andersweitig verwendet werden.
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Das Kegelwälzlager 10 enthält einen Innenring 3, einen Außenring 2, eine Mehrzahl von kegelförmigen Rollen 4 und einen Käfig 5. Der Innenring 3, der Außenring 2 und der Käfig 5 sind ringförmig umlaufende Bauteile, welche eine gemeinsame Achse C0 haben, welche als Mittellinie dieser Bauteile dient.
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Der Innenring 3 ist beispielsweise aus Lagerstahl oder Maschinenbaustahl. Der Innenring 3 ist an seinem Außenumfang mit einer inneren Laufbahnfläche 13 versehen, entlang der die kegelförmigen Rollen 4 abwälzen. Die innere Laufbahnfläche 13 ist so geneigt, dass ein Außendurchmesser des Innenrings 3 von einer ersten axialen Seite S1 (welche in 1 die linke Seite ist) zu einer zweiten axialen Seite S2 (welche in 1 die rechte Seite ist) zunimmt. In der nachfolgenden Beschreibung wird die erste axiale Seite S1 einfach als „erste Seite S1” bezeichnet und die zweite axiale Seite S2 wird einfach als „zweite Seite S2” bezeichnet. Der Innenring 3 enthält: Eine Konusfrontflächenrippe 8 (nachfolgend als „kleine Rippe 8” bezeichnet) und eine Konusrückflächenrippe 9 (nachfolgend als „große Rippe 9” bezeichnet). Die kleine Rippe 8 befindet sich relativ zu der inneren Laufbahnfläche 13 an der ersten Seite S1 und steht radial nach außen vor. Die große Rippe 9 liegt relativ zu der inneren Laufbahnfläche 13 an der zweiten Seite S2 und steht radial nach außen vor.
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Der Außenring 2 ist ebenfalls aus beispielsweise Lagerstahl oder Maschinenbaustahl ähnlich zum Innenring 3. Der Außenring 2 ist an seinem Innenumfang mit einer äußeren Laufbahnfläche 12 versehen, entlang der die kegelförmigen Rollen 4 abwälzen. Die äußere Laufbahnfläche 12 zeigt zu der inneren Laufbahnfläche 13. Die äußere Laufbahnfläche 12 ist so geneigt, dass ein Bohrungsdurchmesser des Außenrings 2 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zunimmt.
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Jede der kegelförmigen Rollen 4 ist beispielsweise aus Lagerstahl. Jede kegelförmige Rolle 4 ist in einem ringförmigen Raum K angeordnet, der zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 2 definiert ist, sodass jede kegelförmige Rolle 4 entlang der inneren Laufbahnfläche 13 und der äußeren Laufbahnfläche 12 abwälzen kann. Eine Drehung des Kegelwälzlagers 10 bewirkt, dass jede kegelförmige Rolle 4 um ihre Mittelinie C1 dreht, während sie um die Achse C0 entlang der Laufbahnflächen 12 und 13 umläuft. Jede kegelförmige Rolle 4 weist auf: Eine kleine Endfläche 5a, die auf der ersten Seite S1 liegt und kleinen Durchmesser hat und eine große Endfläche 5b, die an der zweiten Seite S2 liegt und großen Durchmesser hat. Jede große Endfläche 5b ist in Kontakt mit einer Rippenfläche 9a der großen Rippe 9 des Innenrings 3.
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Das Kegelwälzlager 10 ist mit einem Käfig 5 versehen, wobei die kegelförmigen Rollen 4 in dem ringförmigen Raum K angeordnet sind. Der Käfig 5 hält die kegelförmigen Rollen 4 an Ort und Stelle. Der Käfig 5 enthält einen ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers, einen ringförmigen Abschnitt 22 großen Durchmessers und eine Mehrzahl von Käfigstäben 23. Der ringförmige Abschnitt 21 kleinen Durchmessers liegt bezüglich der kegelförmigen Rollen 4 auf der ersten Seite S1. Der ringförmige Abschnitt 22 großen Durchmessers liegt bezüglich der kegelförmigen Rollen 4 auf der zweiten Seite S2. Die Käfigstäbe 23 verbinden den ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers und den ringförmigen Abschnitt 22 großen Durchmessers miteinander. Der ringförmige Abschnitt 22 großen Durchmessers hat größeren Außendurchmesser als der ringförmige Abschnitt 21 kleinen Durchmessers. In der vorliegenden Ausführungsform ist der ringförmige Abschnitt 22 großen Durchmessers auch von größerem Bohrungsdurchmesser als der ringförmige Abschnitt 21 kleinen Durchmessers. Die Käfigstäbe 23 sind voneinander in Umfangsrichtung beabstandet. Zwischen dem ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers und dem ringförmigen Abschnitt 22 großen Durchmessers und zwischen jeweils zwei der Käfigstäbe 23, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind, ist ein Raum definiert. Dieser Raum dient als Tasche 24, um eine der kegelförmigen Rollen 4 zu halten (oder aufzunehmen). Hier bedeutet der Begriff „Umfangsrichtung” die Drehrichtung des Kegelwälzlagers 10 um die Achse C0. Der Käfig 5 kann aus Metall sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Käfig 5 jedoch aus einem Harz (genauer gesagt, einem Kunstharz). Dies bedeutet, dass der Käfig 5 durch Spritzguss hergestellt werden kann. Der Käfig 5 ist problemlos formbar, wenn er aus einem Harz ist.
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2 ist eine Schnittteilansicht des Kegelwälzlagers 10 entlang der Mittellinie C1 der kegelförmigen Rollen 4 gesehen, die zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 2 liegen. Ein äußerer Freiraum 31 ist zwischen der inneren Umfangsfläche (das heißt der äußeren Laufbahnfläche 12) des Außenrings 2 und einer radial äußeren Fläche 23a des Käfigs 5 (d. h. der radial äußeren Fläche 23a eines jeden Käfigstabs 23) und zwischen Paaren von kegelförmigen Rollen 4 definiert, die einander umfangsseitig benachbart sind. Wie in 1 gezeigt, enthält jeder äußere Freiraum 31 einen Abstand Fo zwischen dem Außenring 2 (genauer gesagt der äußeren Laufbahnfläche 12) und dem Käfig 5 (genauer gesagt der radial äußeren Fläche 23a eines jeden Käfigstabs 23). Der Abstand Fo nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu. Wie in 2 gezeigt, hat jede radial äußere Fläche 23a in dem zugehörigen äußeren Freiraum 31 eine Umfangslänge L1. Die Umfangslänge L1 nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ab. Die äußere Laufbahnfläche 12 hat zwischen benachbarten kegelförmigen Rollen 4 eine Umfangslänge 12. Die Umfangslänge 12 nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 hin ab. Der Abstand Fo nimmt jedoch von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 erheblich zu. Folglich nimmt jeder äußere Freiraum 31 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu.
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In dem in 1 dargestellten Schnitt hat die äußere Laufbahnfläche 12 eine von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 verlaufende geradlinige Form. In dem in 1 dargestellten Schnitt hat die radial äußere Fläche 23a eine von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 verlaufende geradlinige Form. Somit nimmt der Abstand Fo zwischen dem Außenring 2 und dem Käfig 5 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 allmählich (oder kontinuierlich) zu. Folglich nimmt jeder äußere Freiraum 31 in seiner Querschnittsform von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 allmählich (oder kontinuierlich) zu. Die Querschnittsfläche eines jeden äußeren Freiraums 31 ist die Fläche eines Querschnitts senkrecht zu den Mittellinien C1 der zugehörigen kegelförmigen Rollen 4. Der Abstand Fo entspricht der Länge des Querschnitts senkrecht zu den Mittellinien C1 der zugehörigen kegelförmigen Rollen 4. Jede radial äußere Fläche 23a kann in ihrer Form abgewandelt werden oder kann eine andere Form als die geradlinige Form haben, solange der Abstand Fo allmählich zunimmt oder genauer gesagt, jeder äußere Freiraum 31 in seiner Querschnittsfläche auf oben beschriebene Weise allmählich zunimmt.
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Eine Drehung des Kegelwälzlagers 10 (was bei dieser Ausführungsform eine Drehung des Innenrings 3 bedeutet) erzeugt eine Zentrifugalkraft, die bewirkt, dass Schmiermittel in dem ringförmigen Raum K (siehe 1) entlang der äußeren Laufbahnfläche 12 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 fließt. Wie in 2 gezeigt, ist jedoch das Schmiermittel R viskos und zirkuliert daher bei dem Kegelwälzlager 10 gemäß dieser Ausführungsform in Zusammenwirkung mit einer Bewegung der kegelförmigen Rollen 4, welche in Richtung der Pfeile B drehen, während sie in Richtung des Pfeils A umlaufen, durch jeden äußeren Freiraum 31. Wie in 1 gezeigt, nimmt der Abstand Fo zwischen dem Außenring 2 und dem Käfig 5 in jedem äußeren Freiraum 31 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu. Jeder äußere Freiraum 31 nimmt folglich von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 in seiner Querschnittsfläche zu. Dies bewirkt, dass Schmiermittel R, welches durch jeden äußeren Freiraum 31 zirkuliert, von der zweiten Seite S2 zur ersten S1 unter Wirkung der Zentrifugalkraft fließt, wie nachfolgend anhand von 3 beschrieben.
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3 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die Form des äußeren Freiraums 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkt. Die Drehrichtung, welche durch den punktierten Pfeil A in 3 angegeben ist, entspricht der Drehrichtung des Kegelwälzlagers 10. Der Pfeil A in 3 stellt die Umlaufrichtung einer jeden kegelförmigen Rolle 4 (siehe 2) dar. Die sich verjüngende Trapezform, welche durch die Strich-Doppelpunkt-Linien in 3 angegeben ist, sei ein Modell des äußeren Freiraums 31. Genauer gesagt, die sich verjüngende Trapezform von 3 ist ein Modell, das erhalten wird durch Ersetzen des äußeren Freiraums 31 mit einem sich verjüngenden trapezförmigen Raum 31i (oder durch Annähern des äußeren Freiraums 31 an den Raum 31i). Der sich verjüngende trapezförmige Raum 31i in 3 nimmt in seiner Querschnittsfläche von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ähnlich zu dem äußeren Freiraum 31 von 1 zu.
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Bezugnehmend auf das Modell von 3 erläutert die nachfolgende Beschreibung, wie das Schmiermittel R fließt. Eine Drehung des Kegelwälzlagers 10 in Richtung des Pfeils A bewirkt, dass Schmiermittel in dem ringförmigen Raum K (siehe 1) von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 entlang der äußeren Laufbahnfläche 12 fließt, wie voranstehend beschrieben. Dieser Effekt ist ein Pumpeffekt und wird nachfolgend als „erster Effekt” bezeichnet. Das sich in dem sich verjüngenden trapezförmigen Raum 31i befindliche Schmiermittel R ist jedoch viskos und zirkuliert somit in Verbindung mit einer Drehung der kegelförmigen Rollen 4. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft fließt das Schmiermittel R, welches wie soeben beschrieben zirkuliert, entlang der sich verjüngenden trapezförmigen Ebene des Raumes 31i in einer Richtung, in welcher der Raum 31i zunimmt, das heißt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1. Dieser Effekt wird nachfolgend als „zweiter Effekt” bezeichnet. Mit anderen Worten, das Schmiermittel R in dem Raum 31i fließt spiralförmig zur ersten Seite S1. Dies deshalb, als der Raum 31i in seiner Querschnittsfläche von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 auf gleiche Weise zunimmt, wie der äußere Freiraum 31 in dem Kegelwälzlager 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (siehe 1). Dieses Merkmal erzeugt den zweiten Effekt. Somit wird unter Einwirkung der Zentrifugalkraft das Schmiermittel R, welches in jedem der äußeren Freiräume 31 zirkuliert, gegen die äußere Laufbahnfläche 12 und jede radial äußere Fläche 23a gedrückt und fließt entlang der Flächen 12 und 23a von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1.
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Diese oben beschriebene Ausgestaltung unterdrückt einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 durch den ringförmigen Raum K zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 2. In einem Beispiel werden der erste Effekt und der zweite Effekt gegeneinander ausbalanciert, um einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 durch den ringförmigen Raum K zu unterdrücken. In einem anderen Beispiel wird der zweite Effekt gegenüber dem ersten Effekt insgesamt größer gemacht, was ermöglicht, dass Schmiermittel von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 fließt.
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Die auf das Schmiermittel einwirkende Zentrifugalkraft nimmt zu, wenn der Drehradius abnimmt und nimmt zu, wenn die Drehzahl zunimmt. Die Einstellung der Größe eines jeden äußeren Freiraums 31 und des Änderungsverhältnisses in dem Abstand Fo ermöglicht somit eine Steuerung über den zweiten Effekt und einen (noch zu beschreibenden) dritten Effekt. Mit anderen Worten, die Richtung des Schmiermittelflusses wird entsprechend der Größe des ersten Effekts, des zweiten Effekts und des (noch zu beschreibenden) dritten Effektes festsetzbar.
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Der Drehradius des Schmiermittels R, welches durch jeden äußeren Freiraum 31 zirkuliert, ist kleiner als der Drehradius des Kegelwälzlagers 10, der durch die gestrichelte Pfeillinie A in 3 angegeben ist. Dies erlaubt, dass der zweite Effekt in jedem äußeren Freiraum 31 gegenüber dem ersten Effekt dominant ist.
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Wie in 1 gezeigt, hat die radial äußere Fläche 23a eines jeden Käfigstabs 23 einen Neigungswinkel Θ1 und die äußere Laufbahnfläche 12 hat einen Neigungswinkel Θ2. Der Neigungswinkel Θ1 wird größer als der Neigungswinkel Θ2 gemacht (das heißt Θ1 > Θ2), um gemäß obiger Beschreibung den äußeren Freiraum 31 zu schaffen. Der Neigungswinkel Θ1 ist ein Winkel, der gebildet wird zwischen der radial äußeren Fläche 23a und einer Referenzlinie H1 parallel zur Achse C0. Der Neigungswinkel Θ2 ist ein Winkel, der gebildet wird zwischen der äußeren Laufbahnfläche 12 und einer Referenzlinie H2 parallel zur Achse C0. Das Festsetzen der Neigungswinkel Θ1 und Θ2 auf diese Weise bewirkt somit, dass der Abstand Fo in jedem äußeren Freiraum 31 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zunimmt. Dies wiederum schafft problemlos den äußeren Freiraum 31, dessen Querschnittsfläche von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zunimmt.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein innerer Freiraum 32 zwischen dem Außenumfang (d. h. der inneren Laufbahnfläche 13) des Innenrings 3 und einer radial inneren Fläche 23b des Käfigs 5 (genauer gesagt, der radial inneren Fläche 23b eines jeden Käfigstabs 23) und zwischen Paaren von kegelförmigen Rollen 4 definiert, die in Umfangsrichtung einander benachbart sind. Wie in 1 gezeigt, enthält jeder innere Freiraum 32 einen Abstand Fi zwischen dem Innenring 3 (genauer gesagt der inneren Laufbahnfläche 13) und jeder radial innerer Fläche 23b des Käfigs 5 (genauer gesagt, der radial inneren Fläche 23b eines jeden Käfigstabs 23). Dieser Abstand Fi nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu. Wie in 2 gezeigt, hat die radial innere Fläche 23b in jedem inneren Freiraum 32 eine Umfangslänge 13. Die Umfangslänge 13 nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ab. Die innere Laufbahnfläche 13 hat eine Umfangslänge 14 zwischen benachbarten kegelförmigen Rollen 4. Die Umfangslänge 14 nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ab. Der Abstand Fi nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 erheblich zu. Folglich nimmt jeder innere Freiraum 32 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu.
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In der in 1 gezeigten Schnittdarstellung hat die innere Laufbahnfläche 13 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 eine geradlinige Form. In der in 1 dargestellten Schnittansicht hat die radial innere Fläche 23b von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 eine geradlinige Form. Somit nimmt der Abstand Fi zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 5 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 allmählich (oder kontinuierlich) zu. Ein jeder innere Freiraum 32 hat eine Querschnittsfläche, welche von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 allmählich (oder kontinuierlich) zunimmt. Die Querschnittsfläche eines jeden inneren Freiraums 32 ist die Fläche des Querschnitts senkrecht zu den Mittellinien C1 der zugehörigen kegelförmigen Rollen 4. Der Abstand Fi entspricht der Länge des Querschnitts senkrecht zu den Mittellinien C1 der zugehörigen kegelförmigen Rollen 4. Jede radial innere Fläche 23b kann in ihrer Form abgewandelt werden oder kann eine Form anders als eine geradlinige Form haben, solange der Abstand Fi allmählich zunimmt oder genauer gesagt, solange jeder innere Freiraum 32 auf oben beschriebene Weise in seiner Querschnittsfläche allmählich zunimmt.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Schmiermittel viskos und zirkuliert somit durch jeden inneren Freiraum 32 zusammen mit einer Drehung der kegelförmigen Rollen 4. Wie in 1 gezeigt, nimmt der Abstand Fi zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 5 in jedem inneren Freiraum 32 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu. Jeder innere Freiraum 32 nimmt von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 folglich in seiner Querschnittsfläche zu. Dieses Merkmal erzeugt den dritten Effekt, der bewirkt, dass Schmiermittel, welches in jedem inneren Freiraum 32 zirkuliert, von der zweiten Seite S2 unter Zentrifugalkrafteinfluss zur ersten Seite S1 fließt. Dies bedeutet, dass das Schmiermittel, welches durch jeden inneren Freiraum 32 zirkuliert, ähnlich zu dem Schmiermittel fließt, welches durch jeden äußeren Freiraum 31 zirkuliert (siehe 3). Mit anderen Worten, das durch jeden inneren Freiraum 32 zirkulierende Schmiermittel wird gegen die innere Laufbahnfläche 13 und jede radial innere Fläche 23b gedrückt und fließt unter Zentrifugalkrafteinfluss entlang der Flächen 13 und 23b, um den dritten Effekt zu erzeugen. Dies unterdrückt einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur der zweiten Seite S2 durch den ringförmigen Raum K, der zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 2 definiert ist, oder genauer gesagt, durch einen Abschnitt des ringförmigen Raums K, der zwischen dem Käfig 5 und dem Innenring 3 definiert ist. In einem Beispiel wird der erste Effekt mit dem zweiten Effekt und dem dritten Effekt zusammen ausbalanciert, um einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 durch den ringförmigen Raum K zu unterdrücken. In einem anderen Beispiel werden der zweite Effekt und der dritte Effekt zusammen größer als der erste Effekt gemacht, sodass ein Schmiermittelfluss von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ermöglicht ist.
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Wie in 1 gezeigt, hat die radial innere Fläche 23b eines jeden Käfigstabs 23 einen Neigungswinkel Θ3 und die innere Laufbahnfläche 13 hat einen Neigungswinkel Θ4. Der Neigungswinkel Θ3 wird kleiner als der Neigungswinkel Θ4 gemacht (das heißt Θ3 < Θ4), um den inneren Freiraum 32 gemäß obiger Beschreibung zu schaffen. Der Neigungswinkel Θ3 ist ein Winkel, der zwischen der radial inneren Fläche 23b und einer Referenzlinie A3 parallel zur Achse C0 gebildet ist. Der Neigungswinkel Θ4 ist der Winkel, der zwischen der inneren Laufbahnfläche 13 und einer Referenzlinie H4 parallel zur Achse C0 gebildet ist. Ein Festsetzen der Neigungswinkel Θ3 und Θ4 auf diese Weise bewirkt, dass der Abstand Fi in jedem inneren Freiraum 32 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zunimmt. Dies wiederum schafft problemlos den inneren Freiraum 32, dessen Querschnittsfläche von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 hin zunimmt.
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4 ist eine Schnittansicht eines Kegelwälzlagers 10 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Kegelwälzlager 10 gemäß 4 ist ähnlich zum Kegelwälzlager 10 gemäß 1 mit Ausnahme der Form eines jeden Käfigstabs 23 im Käfig 5 (genauer gesagt, der Form der radial inneren Fläche 23b eines jeden Käfigstabs 23). Es sei insbesondere hervorzuheben, dass der Abstand Fo zwischen dem Außenring 2 und dem Käfig 5 in der Ausführungsform von 4 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 ebenfalls zunimmt. Jeder äußere Freiraum 31 nimmt folglich von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 hin in seiner Querschnittsfläche zu. Somit erzeugt diese andere Ausführungsform den zweiten Effekt.
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Wie soeben erwähnt nimmt der Abstand Fo in jedem äußeren Freiraum 31 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 bei der Ausführungsform von 4 (und der Ausführungsform von 1) zu. Bei dieser Ausführungsform nimmt unter der Annahme, dass eine radiale Länge t eines jeden Käfigstabs 23 im Käfig 5 in Längsrichtung (das heißt Axialrichtung) des Käfigstabs 23 gemäß 4 konstant ist, der Abstand Fi zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 5 in jedem inneren Freiraum 32 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zu. Obgleich somit das Schmiermittel durch jeden äußeren Freiraum 31 auf die voranstehend beschriebene Weise zirkuliert, bewirkt diese Ausführungsform, dass das Schmiermittel in jedem inneren Freiraum 32 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 unter Einfluss der Zentrifugalkraft fließt, das heißt in einer Richtung entgegengesetzt zum Schmiermittelfluss durch jeden äußeren Freiraum 31. Folglich ist bei dem Kegelwälzlager 10 insgesamt eine leichte Verringerung des Effekts vorhanden, einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zu unterdrücken.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform nimmt jedoch die radiale Länge t eines jeden Käfigstabs 23 des Käfigs 5 in Längsrichtung des Käfigstabs 23 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zu. Bezugnehmend auf 1 nimmt in jedem inneren Freiraum 32 der Abstand Fi zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 5 von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 zu. Alternativ kann der Abstand Fi konstant sein oder er kann von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zunehmen, solange die radiale Länge t eines jeden Käfigstabs 23 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zunimmt. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 4 (bei der die radiale Länge t eines jeden Käfigstabs 23 konstant ist), verringert die Ausführungsform von 1 (bei der die radiale Länge t eines jeden Käfigstabs 23 von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 zunimmt) den Effekt, einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 durch den inneren Freiraum 32 zu verursachen.
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Die Ausführungsform von 4 bedarf einer Verringerung des Effekts, in das das Schmiermittel durch jeden inneren Freiraum 32 zirkuliert, um von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 unter Zentrifugalkrafteinfluss zu fließen. Um dies zu ermöglichen, wird ein Labyrinthraum 27 zwischen dem Innenring 3 und dem ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers des Käfigs 5 definiert. Genauer gesagt, der Labyrinthraum 27 dient dazu, Schmiermittel, welches außerhalb eines Abschnitts des Kegelwälzlagers 10 auf der ersten Seite S1 liegt, an einem Eintritt in den ringförmigen Raum K (das heißt den Innenraum des Kegelwälzlagers 10) durch einen Spalt zwischen dem Innenring 3 und dem Käfig 5 (das heißt dem ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers) zu hindern. Im Ergebnis betont die Ausführungsform von 4 den Effekt, einen Schmiermittelfluss von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 durch den äußeren Freiraum 31 zu bewirken.
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In jeder der Ausführungsformen der 1 und 4 liegt jede radial äußere Fläche 23a des Käfigs 5 (das heißt die radial äußere Fläche 23a eines jeden Käfigstabs 23) vollständig radial außerhalb einer virtuellen konischen Ebene, welche durch die Mittellinie C1 der kegelförmigen Rollen 4 verläuft. Die radial äußeren Flächen vom ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers der Käfigstäbe 23 und vom ringförmigen Abschnitt 22 großen Durchmessers liegen radial außerhalb der virtuellen konischen Ebene. Bei einer solchen Ausführungsform kann gemäß 5 jede in dem Käfig 5 definierte Tasche 24 eine Trapezform haben, welche an die Außenform (oder die Längsquerschnittsform) der zugehörigen kegelförmigen Rolle 4 angepasst ist (oder ähnlich hierzu ist), gesehen von einer Position radial außerhalb des Kegelwälzlagers 10. Dies erleichtert den Zusammenbau des Kegelwälzlagers 10, bei dem das Einsetzen der kegelförmigen Rollen 4 in die Taschen 24 erfolgt.
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Wie voranstehend beschrieben, liegt jede radial äußere Fläche 23a vollständig radial außerhalb der virtuellen konischen Ebene. Dies verringert einen Freiraum d, der zwischen dem gesamten Innenumfang einer jeden Tasche 24 und dem gesamten Außenumfang der zugehörigen kegelförmigen Rolle 4 definiert ist. Somit sind die äußeren Freiräume 31 und die inneren Freiräume 32 durch den Käfig 5 (genauer gesagt durch die Käfigstäbe 23) definiert. Dies führt zu einer Verringerung von Faktoren, die zu einer Störung des Flusses von Schmiermittel durch jeden der äußeren Freiräume 31 und inneren Freiräume 32 beitragen. Dieser Vorteil verhindert insbesondere eine Verringerung des Effekts, der eine Zirkulation des Schmiermittels R durch jeden äußeren Freiraum 31 (siehe 2) für einen Fluss von der zweiten Seite S2 zur ersten Seite S1 bewirkt. Es sei angenommen, dass, obgleich nicht dargestellt, ein Abschnitt einer jeden radial äußeren Fläche 23a (zum Beispiel ein Abschnitt einer jeden radial äußeren Fläche 23a benachbart dem ringförmigen Abschnitt 21 kleinen Durchmessers) radial innerhalb der virtuellen konischen Ebene entgegengesetzt zur oben beschriebenen Ausführungsform liegt. In diesem Fall ist unter der Annahme, dass jede Tasche 24 von einer radial äußeren Position her gesehen trapezförmig ist, ein großer Freiraum (oder eine Durchgangsöffnung) zwischen jeder kegelförmigen Rolle 4 und einem Abschnitt der zugehörigen Tasche 24 benachbart dem Abschnitt der radial äußeren Fläche 23a vorhanden, der radial innerhalb der virtuellen konischen Ebene liegt. Somit kann das Schmiermittel frei zwischen den äußeren Freiräumen 31 und inneren Freiräumen 32 fließen. Dies wiederum macht es schwierig, einen stabilen zirkulierenden Fluss gemäß dem voranstehend Beschriebenen zu erzeugen, was den Effekt verringert, dass das Schmiermittel zu der ersten Seite S1 fließt (zweiter Effekt).
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Das Kegelwälzlager 10 gemäß jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen unterdrückt den Schmiermittelfluss von der ersten Seite S1 zur zweiten Seite S2 durch den ringförmigen Raum K, der zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 2 definiert ist. Somit wird der erste Effekt (oder Pumpeffekt) in dem gesamten Kegelwälzlager 10 verringert, sodass der Schmiermitteldurchwirbelungswiderstand in dem Kegelwälzlager verringert ist und Schmiermittelmangel in einem Abschnitt des Kegelwälzlagers 10 auf der ersten Seite S1 vermieden wird, wo das Schmiermittel notwendig ist.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht einschränkend zu verstehen. Folglich ist das erfindungsgemäße Kegelwälzlager nicht auf die hier dargestellte Ausgestaltungen und Auslegungen beschränkt, sondern kann andere Ausgestaltungen und Auslegungen im Rahmen der Erfindung haben. Obgleich das Kegelwälzlager 10 gemäß jeder der voranstehenden Ausführungsformen zur Verwendung in einem Kraftfahrzeuggetriebe beschrieben worden ist, kann das Kegelwälzlager 10 in anderen Anwendungsfällen verwendet werden, beispielsweise bei Umlaufmaschinen.
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Das erfindungsgemäße Kegelwälzlager unterdrückt einen Schmiermittelfluss von der ersten Seite zur zweiten Seite durch den ringförmigen Raum, der zwischen dem Innenring und dem Außenring definiert ist. Somit wird beispielsweise der voranstehend beschriebene Pumpeffekt verringert, um den Schmiermitteldurchwirbelungswiderstand zu verringern und um einen Schmiermittelmangel in einem Abschnitt des Kegelwälzlagers auf der ersten axialen Seite zu verhindern, wo das Schmiermittel notwendig ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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