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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollen-und-Käfig-Anordnung und eine Planetengetriebe-Stützstruktur.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Es ist im Stand der Technik bekannt, bei einer Nadelrollen-und-Käfig-Anordnung die Form des Käfigs so zu gestalten, dass ein Abplatzen an der Rolle infolge eines Ölfilmrisses verhindert wird. Zum Beispiel weist ein Käfig, der in Patentdokument 1 (japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. H8-312650) beschrieben ist, einen Klauenquerschnitt, der in der Draufsicht rechteckig geformt ist, zum Stützen der Rolle auf, wobei offenbart wird, dass die Rolle durch einen flachen Abschnitt des Klauenquerschnitts geführt wird.
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Darüber hinaus wird zum Beispiel in Patentdokument 2 (japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2009-79674) eine Technik zum Verhindern eines Ölfilmrisses durch Schrägstellen beschrieben. Patentdokument 2 offenbart einen Wälzlagerkäfig, dessen Ebene eines Herunterrutschsicherungsvorsprungs, der zum Verhindern des Herunterrutschens der Rolle dient, wobei die Ebene die Rolle berührt, als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Wenn sich die Rolle schräg stellt, so berührt die gekrümmte Fläche die Rolle. Dadurch kann verhindert werden, dass der Ölfilm an einer Außenumfangsfläche der Rolle durch Anschlagen an den Rändern reißt, und es kann ein Abrieb des Käfigs und der Rolle verhindert werden.
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Zitierungsliste
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Dokumente der Patentliteratur
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- [Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. H8-312650
- [Patentdokument 2] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2009-79674
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem Wälzlagerkäfig des Patentdokuments 1 befinden sich im Normalzustand, in dem die Rolle nicht schräg steht, die Rolle und die gekrümmte Oberfläche des Käfigs in ebenem Kontakt, so dass die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass Rolle und Käfig einem Abrieb unterliegen. In einem Zustand, in dem die Rolle schräg steht, berührt die Rolle jedoch einen Kantenbereich der Klauensektion, was einen Abrieb der Rolle und des Käfigs verursachen kann.
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Bei dem Wälzlagerkäfig des Patentdokuments 2 steht die Rolle in dem Zustand, in dem die Rolle schräg steht, in Kontakt mit einer gekrümmten Oberfläche, so dass die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass die Rolle und der Käfig einem Abrieb unterliegen. In einem normalen Kontaktzustand jedoch, in dem die Rolle nicht schräg steht, stehen die Rolle und die gekrümmte Oberfläche des Käfigs in Punktkontakt, was somit dazu führen kann, dass die Rolle und der Käfig an der Stelle des Punktkontakts einem Abrieb unterliegen, was ein Abplatzen an der Rolle verursachen kann.
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Darüber hinaus gab es in den letzten Jahren, zum Beispiel im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen, neben der Reduzierung der im Getriebe verwendeten Schmierölmenge auch Fälle, in denen Schmieröl mit niedriger kinetischer Viskosität verwendet wurde. In diesen Fällen wird die Menge des Schmieröls in der Rollen-und-Käfig-Anordnung reduziert, was die Bildung eines Ölfilms erschwert. Dies führt dazu, dass der Käfig und die Rolle direkt miteinander in Kontakt kommen, ohne dass ein Ölfilm dazwischen liegt, so dass sowohl der Käfig als auch die Rolle einem Abrieb unterliegen können.
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Hintergrund dieser Erfindung ist die Lösung von Problemen wie zum Beispiel den oben dargelegten, und eine Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Rollen-und-Käfig-Anordnung und einer Planetengetriebe-Stützstruktur, die es ermöglichen, deren Lebensdauer zu verlängern, indem ein Abplatzen verhindert wird.
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Lösung des Problems
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Die Rollen-und-Käfig-Anordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rolle und einen Käfig, wobei der Käfig mehrere ringförmige Abschnitte, mehrere Käfigstangen, welche die mehreren ringförmigen Abschnitte koppeln, und eine Tasche aufweist, die zwischen benachbarten Käfigstangen ausgebildet ist, die Käfigstangen einen Vorsprung aufweisen, der von einer Seitenwandfläche in Richtung der Tasche vorsteht und die Rolle berührt, wobei die Seitenwandfläche die Tasche bildet, innerhalb des Vorsprungs eine Ebene, die der Rolle in einer Umfangsrichtung zugewandt ist, eine erste Ebene aufweist, und eine zweite Ebene aufweist, die mit der ersten Ebene verbunden ist, die erste Ebene eine flache Ebene ist, und die zweite Ebene eine gekrümmte Ebene oder eine flache Ebene ist, die gegen die erste Ebene geneigt ist.
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Bevorzugt weist eine Grenzsektion, in der die erste Ebene und die zweite Ebene aufeinandertreffen, eine glatte Bogenform auf.
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Bevorzugt umfassen die Käfigstangen einen Käfigstangen-Mittelabschnitt, der in einer mittigen Region in einer axialen Richtung und relativ auf einer Innenseite in einer radialen Richtung angeordnet ist, ein Paar Käfigstangen-Endabschnitte, die an Endregionen in der axialen Richtung und relativ auf einer Außenseite in der radialen Richtung angeordnet sind, und ein Paar Käfigstangen-Neigungsabschnitte, die zwischen dem Käfigstangen-Mittelabschnitt und dem Paar Käfigstangen-Endabschnitte angeordnet sind, wobei die Käfigstangen-Endabschnitte eine Nut aufweisen, die in ihrer äußeren radialen Ebene ausgebildet ist und dafür eingerichtet ist, Schmieröl zu dem Vorsprung zu leiten.
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Bevorzugt befinden sich ein seitlicher Endabschnitt auf der äußeren radialen Ebene des Vorsprungs und die Nut in einer Positionsbeziehung, in der sie sich gegenseitig schneiden.
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Bevorzugt ist die Rolle an jedem ihrer Enden in der axialen Richtung mit einem Balligkeitsabschnitt ausgebildet, der Vorsprung ist mit Intervallen dazwischen in der axialen Richtung ausgebildet, und der Balligkeitsabschnitt wird durch eine geneigte flache Ebene der ersten Ebene oder der zweiten Ebene gestützt.
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Eine Planetengetriebe-Stützstruktur gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Innenzahnrad; ein Sonnenrad, das in einer Mitte des Innenzahnrades angeordnet ist; mehrere Planetenräder, die dafür eingerichtet sind, sich mit dem Innenzahnrad und dem Sonnenrad zu verzahnen; und einen Träger, der dafür eingerichtet ist, das Planetenrad zu stützen, wobei in der Planetengetriebe-Stützstruktur eines Planetengetriebemechanismus das Planetenrad frei drehbar auf einer Ritzelwelle gelagert ist, die über ein Wälzlager an dem Träger ausgebildet ist, wobei das Wälzlager eine Rollen-und-Käfig-Anordnung der oben beschriebenen Art ist.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Rollen-und-Käfig-Anordnung und eine Planetengetriebe-Stützstruktur bereitzustellen, die es ermöglichen, deren Lebensdauer zu verlängern, indem ein Abplatzen verhindert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht, die einen Zustand einer Rollen-und-Käfig-Anordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, die in einem Planetengetriebemechanismus verwendet wird; (A) ist eine schematische Ansicht des Planetengetriebemechanismus, und (B) ist eine Querschnittsansicht der Getriebeteile.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Rollen-und-Käfig-Anordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine Draufsicht, welche die Rollen-und-Käfig-Anordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3, und ist eine Ansicht, die nur den Käfig in Ausführungsform 1 zeigt, wobei die Rolle entfernt wurde.
- 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, von dem Pfeil V in 4 aus gesehen.
- 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, von dem Pfeil VI in 4 aus gesehen.
- 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche die Rollen-und-Käfig-Anordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die in 7 gezeigte Rolle schief liegt.
- 9 ist eine Ansicht, die einen Käfig in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 5 entspricht.
- 10 ist eine Ansicht, die den Käfig in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 6 entspricht.
- 11 ist eine Ansicht, die den Käfig gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 7 entspricht.
- 12 ist eine Ansicht, die den Käfig gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 8 entspricht.
- 13 ist eine Ansicht, die einen Käfig in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 5 entspricht.
- 14 ist eine Ansicht, die den Käfig in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 6 entspricht.
- 15 ist eine Ansicht, die den Käfig gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, und ist eine Ansicht, die 7 entspricht.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Identische oder gleichwertige Abschnitte innerhalb der Zeichnungen werden mit identischen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibungen werden nicht wiederholt.
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(Überblick über den Planetengetriebemechanismus)
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Zunächst wird eine Übersicht über einen Planetengetriebemechanismus (Planetengetriebe) 100, in dem eine Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Der Planetengetriebemechanismus 100 wird zum Beispiel in einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet, und die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 wird als Wälzlager verwendet, um ein Ritzel (eine Ritzelwelle) 103 in dem Planetengetriebemechanismus 100 drehbar zu lagern. Und zwar ist die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Rollen-und-Käfig-Anordnung für Kraftfahrzeuge.
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Der Planetengetriebemechanismus 100 umfasst einen Zahnkranz (Innenzahnrad) 101, der eine Innenverzahnung aufweist und der einen Außenumfang umschreibt, ein Sonnenrad 102, das eine Außenverzahnung aufweist und das in der Mitte des Zahnkranzes 101 angeordnet ist, und mehrere Ritzel (Planetenräder) 103, die eine Außenverzahnung aufweisen und die zwischen dem Zahnkranz 101 und dem Sonnenrad 102 angeordnet sind. Die Ritzel 103 verzahnen sich mit dem Zahnkranz 101 und dem Sonnenrad 102 und werden auf einer Ritzelwelle 105, die in ein Eingriffsloch eingesetzt ist, durch die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 drehbar gelagert. Jede der Ritzelwellen 105 ist an einem Träger 104 angeordnet (gekoppelt), und Rotationen, die der Umdrehung der Ritzel 103 entsprechen, werden an den Träger 104 angelegt und von diesem abgegeben.
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Mit Bezug auf 1(B) ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedes Ritzel 103 über die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 drehbar auf der Ritzelwelle 105 gelagert. Das heißt, die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 stützt das Ritzel 103 drehbar auf der Ritzelwelle 105, und eine Planetengetriebe-Stützstruktur umfasst das Ritzel 103, die Ritzelwelle 105 und die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1. Genauer gesagt, wird die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 zum Beispiel durch mehrere Rollen 2 und Käfige 3 gebildet, wobei eine Außenumfangsfläche der Ritzelwelle 105 als innere Laufbahnfläche dient und eine Innenumfangsfläche des Ritzels 103 als äußere Laufbahnfläche dient. Der Käfig 3 der vorliegenden Ausführungsform wird in einer Außenringführungsform verwendet.
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Im Inneren der Ritzelwelle 105 ist ein Öldurchgangsloch 106 für die Zufuhr von Schmieröl ausgebildet. Durch Leiten des Schmieröls zur Außenumfangsfläche der Ritzelwelle 105 über das Öldurchgangsloch 106, das im Inneren der Ritzelwelle 105 als solches ausgebildet ist, wird die Rolle 2 geschmiert. Genauer gesagt, umfasst das Öldurchgangsloch 106 ein erstes Öldurchgangsloch 106a, die sich in einer axialen Richtung von der in 1 gezeigten rechten Seite aus erstreckt, und ein zweites Öldurchgangsloch 106b, das mit der Außenumfangsfläche etwa in der Mitte in einer axialen Richtung der Ritzelwelle 105 in Verbindung steht. Das von den Öldurchgangslöchern 106a, 106b der Ritzelwelle 105 zugeführte Schmieröl fließt, wie durch die Pfeile F1 in 1(B) gezeigt, in der axialen Richtung des Käfigs 3 zu beiden Seiten nach außen durch einen Raum zwischen einem Innenumfang eines ringförmigen Abschnitts 30 des Käfigs 3 und dem Außenumfang der Ritzelwelle 105. Des Weiteren fließt das Schmieröl, das von den Öldurchgangslöchern 106a, 106b der Ritzelwelle 105 zugeführt wird, in ähnlicher Weise durch einen Spalt zwischen einer Käfigstange 31 und der Rolle 2 und schmiert die Außenumfangsfläche der Rolle 2, wie durch die Pfeile F2 in 1(B) gezeigt.
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Wenn der Planetengetriebemechanismus 100 in einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, das mit mehr Schaltstufen versehen wird, so kann die Menge an Schmieröl, die der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 zugeführt wird, reduziert werden, oder es kann Schmieröl mit niedriger Viskosität zugeführt werden, um den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs weiter zu senken. Die kinematische Viskosität des Schmieröls beträgt zum Beispiel 2 Centistokes (cSt) bis 8 Centistokes (cSt) bei 100 °C.
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(Ausführungsform 1)
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Als Nächstes wird die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben. Die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 umfasst mehrere Rollen 2 und einen Käfig 3 aus Metall zur Lagerung der Rollen 2. Die Rollen 2 der vorliegenden Ausführungsform sind Nadelrollen. Der Käfig 3 weist mehrere ringförmige Abschnitte 30 und mehrere Käfigstangen 31 auf, welche die mehreren ringförmigen Abschnitte 30 miteinander koppeln. Die mehreren ringförmigen Abschnitte 30 sind koaxial angeordnet. Die mehreren ringförmigen Abschnitte 30 und die Käfigstangen 31 sind über Taillenabschnitte 11 gekoppelt, die in einer Umfangsrichtung schmaler als eine Länge der Käfigstangen 31 sind. Zwischen benachbarten Käfigstangen 31 ist eine Tasche 40 zur Aufnahme der Rollen 2 ausgebildet. Mehrere der Taschen 40 sind entlang der Umfangsrichtung mit Intervallen dazwischen angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung entlang einer Mittelachse der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 als „axiale Richtung“ bezeichnet, eine Richtung senkrecht zur Mittelachse wird als „radiale Richtung“ bezeichnet, und eine Umfangsrichtung um die Mittelachse wird als „Umfangsrichtung“ bezeichnet.
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Die Käfigstangen 31 der vorliegenden Ausführungsform umfassen einen Käfigstangen-Mittelteil 32, der relativ auf einer Innenseite in der radialen Richtung seiner mittigen Region in der axialen Richtung angeordnet ist, ein Paar Käfigstangen-Endabschnitte 33, die relativ auf Außenseiten in der radialen Richtung seiner Endregionen in der axialen Richtung angeordnet sind, und ein Paar Käfigstangen-Neigungsabschnitte 34, die zwischen dem Käfigstangen-Mittelteil 32 und jedem des Paares von Käfigstangen-Endabschnitten 33 angeordnet sind. Das Paar Käfigstangen-Endabschnitte 33 ist in der axialen Richtung mit Intervallen dazwischen für die Anzahl der Käfigstangen-Mittelabschnitte 32 und des Paares von Käfigstangen-Neigungsabschnitten 34 ausgebildet. Die Breite in der Umfangsrichtung des Käfigstangen-Neigungsabschnitts 34 ist kleiner als die Breite in der Umfangsrichtung des Käfigstangen-Mittelabschnitts 32.
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Wie insbesondere in den 3 und 4 gezeigt, ragen die Käfigstangen-Endabschnitte 33 von Endabschnitten in Richtung der Tasche 40 in der Umfangsrichtung vor, wobei sich diese Endabschnitte auf beiden Seiten in der axialen Richtung der Seitenwände 31a befinden, welche die Tasche 40 der Käfigstangen 31 bilden. Die Käfigstangen-Endabschnitte 33 sind so geneigt, dass ihre Länge in der Umfangsrichtung in dem Maße zunimmt, wie sie sich von der Ebene ihres Innendurchmessers zur Ebene ihres Außendurchmessers nähert. Genauer gesagt, ist die Abmessung in der Umfangsrichtung der Käfigstangen-Endabschnitte 33 der Außendurchmesserebene der Käfigstangen 31 größer als die Abmessung in der Umfangsrichtung des Käfigstangen-Mittelabschnitts 32 und der Käfigstangen-Neigungsabschnitte 34. Die Käfigstangen-Endabschnitte 33 sind über die Taillenabschnitte 11 mit den ringförmigen Abschnitten 30 gekoppelt.
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Unter speziellem Bezug auf die 2 und 3 ist jeder des Paares Käfigstangen-Endabschnitte 33 mit einem Vorsprung 35 versehen, der von der Seitenwandfläche, welche die Tasche 40 bildet, in Richtung der Tasche 40 vorsteht. Der Vorsprung 35 berührt die Rollen 2. Der Vorsprung 35 ist auf einer Außendurchmesserseite relativ zu einem Teilkreisdurchmesser (Pitch Circle Diameter, PKD) der Rolle 2 angeordnet. Der Vorsprung 35 dient als Rollenanschlagabschnitt (Klauensektion) auf der Außendurchmesserseite, um zu verhindern, dass die Rolle 2 auf die Außendurchmesserseite fällt. Wie oben beschrieben, ist das Paar Käfigstangen-Endabschnitte 33 mit in der axialen Richtung ausgebildeten Abständen Intervallen; daher ist auch das Paar Vorsprünge 35 mit in der axialen Richtung ausgebildeten Intervallen ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Käfigstangen 31, obgleich in der Figur weggelassen, auf der Innendurchmesserseite einen Rollenanschlagabschnitt auf, wobei der Rollenanschlagabschnitt auf der Innendurchmesserseite relativ zu dem Teilkreisdurchmesser PCD der Rolle 2 angeordnet ist.
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Mit weiterem Bezug auf 5 weist, im Zusammenhang mit dem Vorsprung 35, eine Ebene 35a, die der Rolle 2 in der Umfangsrichtung zugewandt ist, eine erste Ebene 36 und eine zweite Ebene 37, die sich von der ersten Ebene 36 aus erstreckt, auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Ebene 36 eine flache Ebene, und die zweite Ebene 37 ist eine gekrümmte Ebene. Genauer gesagt, ist ein einzelnes Paar der gekrümmten Ebenen 37 vorhanden, und die flache Ebene 36 wird zwischen dem Paar gekrümmter Ebenen 37 aufgenommen. Das Paar der gekrümmten Ebenen 37 erstreckt sich jeweils in der axialen Richtung in einer solchen Weise zu jedem Endabschnitt hin, dass ihre Vorstehlänge verringert wird. Darüber hinaus sind Grenzsektionen, in denen die flache Ebene 36 und das Paar gekrümmter Ebenen 37 zusammentreffen, sanfte Bogenformen. Das heißt, die Grenzsektionen 39, in denen die flache Ebene 36 und das Paar gekrümmter Ebenen 37 zusammentreffen, weisen keine Kanten auf und sind rund. Zum leichteren Verständnis sind in 6 die Grenzsektionen 39 veranschaulicht worden.
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Mit weiterem Bezug auf 6 ist die Außendurchmesserfläche der Käfigstangen-Endabschnitte 33 mit einer Nut 38 zum Leiten des Schmieröls zu dem Vorsprung 35 versehen. Die Querschnittsform der Nut 38 ist als eine im Wesentlichen halb-elliptische Form ausgebildet. Die seitlichen Enden der Außendurchmesserfläche des Vorsprungs 35 und der Nut 38 befinden sich in einer solchen Positionsbeziehung, dass sie sich gegenseitig schneiden. Oder anders ausgedrückt: die flache Ebene 36 und die gekrümmten Ebenen 37 des Vorsprungs 35 sind mit der Nut 38 verbunden. Die Länge der Nut 38 in der axialen Richtung ist länger als die Länge der flachen Ebene 36 in der axialen Richtung. Darüber hinaus ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, ein einzelnes Paar der Nut 38 auf der Außendurchmesserfläche der Käfigstangen-Endabschnitte 33 in der Umfangsrichtung in aufeinander ausgerichteter Weise ausgebildet. Indem die Nut 38 mit dem Vorsprung 35 verbunden wird, ist es möglich, das Schmieröl effizient zu dem Vorsprung 35 zu leiten.
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Als Nächstes wird unter Bezug auf die 7 und 8 die Funktionsweise der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 beschrieben. Wie in 7 gezeigt, wird die Rolle 2 in einem normalen Zustand, in dem die Rolle 2 den Vorsprung 35 berührt (wenn die Rolle 2 nicht schräg steht), durch die flache Ebene 36 gestützt. Wenn die Rolle nicht schräg steht, so stehen die Rolle und der Käfig in einem Punktkontakt, wenn die Rolle in der gekrümmten Ebene gestützt wird; dies führt zu einem Abrieb bei der Rolle und dem Käfig und kann somit ein Abplatzen an der Rolle verursachen. Im Vergleich dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform die Rolle 2 durch die flache Ebene 36 gestützt. Dadurch wird die Rolle 2 in Oberflächenkontakt mit der flachen Ebene 36 gebracht, wodurch ein Abrieb der Rolle 2 und des Käfigs 3 verhindert wird.
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Darüber hinaus wird, wie in 8 gezeigt, bei einer Schrägstellung der Rolle 2 (wenn sich die Rolle 2 gegen eine zylindrische Ebene der Ritzelwelle 105 mit Bezug auf die axiale Richtung neigt) die Rolle 2 durch die gekrümmte Ebene 37, die sich auf der Seite des ringförmigen Abschnitts 30 befindet, gestützt. Wenn sich die Rolle schräg stellt und wenn die Rolle durch die flache Ebene gestützt wird, so berührt die Rolle einen Kantenabschnitt. Dies führt zum Abrieb der Rolle und des Käfigs und kann somit ein Abplatzen an der Rolle verursachen. Im Vergleich dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform kein Kantenabschnitt gebildet; daher wird die Rolle 2 durch die gekrümmte Ebene 37 gestützt, wodurch ein Abrieb an der Rolle 2 und dem Käfig 3 verhindert wird.
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Somit kann, gemäß dem Käfig 3 der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Rolle 2 im Normalzustand (dem Zustand, in dem die Rolle 2 nicht schräg steht) durch die flache Ebene 36 gestützt werden, und die Rolle 2 kann in dem Zustand, in dem die Rolle 2 schräg steht, durch die gekrümmte Ebene 37 gestützt werden; es ist somit möglich, sowohl im Normalzustand als auch im schräg stehenden Zustand einen Abrieb der Rolle 2 und des Käfigs 3 zu verhindern. Dadurch ist es möglich, die Lebensdauer der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 zu verlängern.
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In den letzten Jahren haben die Getriebe für Kraftfahrzeuge im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge mehr Schaltstufen bekommen, und solche Getriebe werden allgemein als Planetengetriebemechanismen ausgelegt. Darüber hinaus werden die Getriebe für Kraftfahrzeuge nicht nur im Hinblick auf weitere Kraftstoffeinsparungen mit mehr Schaltstufen versehen, sondern wird auch die Menge des Schmieröls reduziert, und es wird ein Schmieröl mit niedriger Viskosität verwendet. Daher ist es bei Verwendung der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sogar in Planetengetriebemechanismen für Getriebe in einer Umgebung, in der sich nur schwer ein Ölfilm bildet, möglich, die Lebensdauer der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 zu verlängern.
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Außerdem kann durch die Bildung der Nut 38 das Schmieröl, das sich auf einer Region befindet, die von dem Außenumfang des Käfigs 3 und der Außenumfangsfläche der Ritzelwelle 105 des Ritzels 103 umgeben ist, effizient zu den Vorsprüngen 35 geleitet werden; dies ermöglicht eine effiziente Zufuhr des Schmieröls zu der Rolle 2. So kann dementsprechend verhindert werden, dass der Ölfilm auf der Außenumfangsfläche der Rolle 2 reißt, selbst wenn die zugeführte Menge des Schmieröls reduziert wird oder die kinematische Viskosität des Schmieröls verringert wird, um Kraftstoff zu sparen.
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Da die Vorsprünge 35 die erste Ebene (flache Ebene) 36 und die zweiten Ebenen (gekrümmten Ebenen) 37 aufweisen, und da die Rille 38 auf den Außendurchmesserebenen der Käfigstangen 31 ausgebildet ist, ist es somit möglich, dem Abrieb des Vorsprungs 35 des Käfigs 3 und der Rolle 2 zusätzlich entgegenzuwirken, und die Oberflächenrauigkeit der Rolle 2 in einem normalen Zustand kann beibehalten werden. Auf diese Weise entsteht kein Kontakt an winzigen Vorsprüngen der Oberflächenrauigkeitsformen zwischen der Rolle 2 und dem Vorsprung 35, wodurch winzige Abplatzer an der Rolle 2 und größerer Abplatzer infolge der winzigen Abplatzer verhindert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Lebensdauer der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 zu verlängern.
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Es wird ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Zuerst wird eine Stahlplatte in Streifenform hergestellt. Als das Material für die Stahlplatte in Streifenform kann zum Beispiel kohlenstoffarmer Stahl, niedriglegierter Stahl oder aufgekohlter Stahl verwendet werden, um die Festigkeit des Käfigs 3 zu gewährleisten. Die Stahlplatte in Streifenform wird durch Presswalzen so geformt, dass ihre Querschnittsform M-förmig wird, und wird einer Taschenöffnungsbearbeitung unterzogen, um die Tasche 40 zu bilden, welche die Rolle 2 stützt. Als Nächstes wird an den Käfigstangen-Endabschnitten 33 der Käfigstangen 31 der Vorsprung 35, der die flache Ebene 36 und das Paar gekrümmter Ebenen 37 aufweist, sowie die Nut 38 gebildet. Diese Bearbeitungen werden durchgeführt, indem die Außendurchmesserfläche der Käfigstangen-Endabschnitte 33 der Käfigstangen 31 fixiert und durch Pressen von der Seite der Innendurchmesserfläche her entgratet wird.
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Danach wird die Stahlplatte in Streifenform auf eine Länge des Umfangs des Käfigs 3 geschnitten, und die geschnittene Stahlplatte in Streifenform wird zu einer Ringform gerundet. Danach wird das gerundete Stahlblech in Streifenform an seinen beiden Enden verschweißt, um den Käfig 3 herzustellen. Dieses Schweißen erfolgt zum Beispiel durch Kohlenstoffgas-Lichtbogenschweißen, Argongas-Lichtbogenschweißen oder elektrisches Widerstandsschweißen. In die auf diese Weise hergestellte Tasche 40 des Käfigs 3 werden mehrere der Rollen 2 eingesetzt, um die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 herzustellen.
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Dementsprechend können für die Bearbeitung der flachen Ebene 36 und der gekrümmten Ebenen 37 des Vorsprungs 35 die gleichen herkömmlichen Einrichtungen verwendet werden, und es kann im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie bisher gearbeitet werden; es besteht also keine Notwendigkeit, neue Einrichtungen einzuführen, und es können die gleichen Herstellungskosten wie bei den traditionellen Metallkäfigen angesetzt werden. Darüber hinaus ist es durch die Herstellung des Käfigs 3 aus Metall möglich, die Herstellungskosten im Vergleich zu einem Käfig aus Harz, der eine langsamere Produktionsgeschwindigkeit hat, zu senken.
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(Ausführungsform 2)
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Mit Bezug auf die 9 und 10 wird eine Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A gemäß Ausführungsform 2 beschrieben. Die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A gemäß Ausführungsform 2 umfasst im Wesentlichen die gleichen Ausgestaltungen wie die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 von Ausführungsform 1, unterscheidet sich jedoch hauptsächlich in den Formen des Vorsprungs 35A und der Nut 38A. Darüber hinaus unterscheidet sich auch die Form einer Rolle 2A, die in einem Käfig 3A gelagert ist.
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Die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A der vorliegenden Ausführungsform ist eine, die ähnlich wie Ausführungsform 1 in dem Planetengetriebemechanismus 100 verwendet wird. Insbesondere verwendet die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A ein Schrägzahnrad als das Ritzel 103. Durch die Verwendung des Schrägzahnrades wirkt auf die Rollen-und-Käfig-Anordnung ein Kräftepaar, wodurch die Rolle sich in einer Umgebung befindet, in der sie sich schnell schräg stellen kann.
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Wie in 9 gezeigt, sind in dem Vorsprung 35A der vorliegenden Ausführungsform erste Ebenen 36A flache Ebenen, die geneigt sind, das heißt geneigte flache Ebenen, und eine zweite Ebene 37A ist eine gekrümmte Ebene. Die geneigten flachen Ebenen 36A sind als ein Paar angeordnet, und die gekrümmte Ebene 37A ist zwischen dem Paar geneigter flacher Ebenen 36A aufgenommen. Die gekrümmte Ebene 37A ist an ihren beiden Enden in der axialen Richtung mit den geneigten flachen Ebenen 36A verbunden, und die Vorstehlänge des Paares geneigter flacher Ebenen 36A wird in dem Maße kürzer, wie sie sich jedem Ende in der axialen Richtung nähern. Die Länge der geneigten flachen Ebenen 36A in der axialen Richtung ist im Wesentlichen die gleiche wie die Länge der gekrümmten Ebene 37A in der axialen Richtung. Obwohl die Grenzsektionen 39A, an denen sich das Paar der geneigten flachen Ebenen 36A und die gekrümmten Ebenen 37A treffen, keine Kanten aufweisen und rund sind, wurden die Grenzsektionen 39A in 10 zum besseren Verständnis gezeigt. Außerdem sind die Nut 38A und die gekrümmte Ebene 37A des Vorsprungs 35A verbunden, und die Länge in der axialen Richtung der Nut 38A und die Länge in der axialen Richtung der gekrümmten Ebene 37A sind im Wesentlichen die gleichen.
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Die Rolle 2A der vorliegenden Ausführungsform wurde, wie in 11 gezeigt, ballig ausgelegt, und an beiden Enden sind in ihrer axialen Richtung Balligkeitsabschnitte 21A ausgebildet.
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Als Nächstes wird die Funktionsweise der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A unter Bezug auf die 11 und 12 beschrieben. Wie in 11 gezeigt, wird in einem normalen Zustand, in dem die Rolle 2A durch den Vorsprung 35A gestützt wird, der Balligkeitsabschnitt 21A der Rolle 2A durch die geneigte flache Ebene 36A gestützt, die sich auf der Seite des Käfigstangen-Neigungsabschnitts 34 befindet. Darüber hinaus wird, wie in 12 gezeigt, wenn die sich die Rolle 2A schräg stellt, die Rolle 2A durch die gekrümmte Ebene 37A gestützt. Somit kann gemäß dem Käfig 3A in der vorliegenden Ausführungsform die Rolle 2A in einem normalen Zustand durch die geneigte flache Ebene 36A gestützt werden, und im schrägen Zustand kann die Rolle 2A durch die gekrümmte Ebene 37A gestützt werden. Daher ist es sowohl im normalen Zustand als auch im schrägen Zustand möglich, einen Abrieb der Rolle 2A und des Käfigs 3A zu verhindern. Infolge dessen ist es möglich, die Lebensdauer der Rollen-und-Käfig-Anordnung 1A zu verlängern.
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(Ausführungsform 3)
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Eine Rollen-und-Käfig-Anordnung 1B gemäß Ausführungsform 2 wird unter Bezug auf die 13 und 14 beschrieben. Wie im Fall von Ausführungsform 2 hat auch die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1B gemäß Ausführungsform 3 im Grunde die gleiche Ausgestaltung wie die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1 von Ausführungsform 1, unterscheidet sich jedoch hauptsächlich durch die Formen eines Vorsprungs 35B und einer Nut 38B. Darüber hinaus ist die Form der Rolle 2A, die durch einen Käfig 3B gestützt wird, wie bei der Ausführungsform 2.
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Die Rollen-und-Käfig-Anordnung 1B der vorliegenden Ausführungsform ist eine, die in dem Planetengetriebemechanismus 100 wie bei Ausführungsform 1 verwendet wird, und verwendet insbesondere ein Stirnrad als das Ritzel 103 zum Beispiel in einem Planetengetriebemechanismus für Baumaschinen. Durch die Verwendung des Stirnrades wirkt kein Kräftepaar auf die Rollen-und-Käfig-Anordnung, so dass sich die Rolle 2A nur schwer schräg stellen kann.
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Wie in 13 gezeigt, ist in dem Vorsprung 35B der vorliegenden Ausführungsform eine erste Ebene 36B eine flache Ebene, und eine zweite Ebene 37B ist eine flache Ebene, die sich gegen die erste Ebene 36B neigt, das heißt, sie ist eine geneigte flache Ebene. Die flache Ebene 36B befindet sich auf der Seite des ringförmigen Abschnitts 30, und die geneigte flache Ebene 37B befindet sich auf der Seite des Käfigstangen-Neigungsabschnitts 34. Die flache Ebene 36B ist mit der geneigten flachen Ebene 37B verbunden, und die geneigte flache Ebene 37B erstreckt sich von einem Rand der flachen Ebene 36B und nähert sich dem Käfigstangen-Neigungsabschnitt 34. Die Länge in der axialen Richtung der flachen Ebene 36B ist länger als die Länge in der axialen Richtung der geneigten flachen Ebene 37B. Obwohl eine Grenzsektion 39B, an der sich die flache Ebene 36B und die geneigte Ebene 37B treffen, keine Kante aufweist und rund ist, wurde zum besseren Verständnis die Grenzsektion 39B in 14 gezeigt.
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Wie in 14 gezeigt, setzt sich die Nut 38B der vorliegenden Ausführungsform von einer mittleren Position der flachen Ebene 36B des Käfigstangen-Endabschnitts 33B bis zum Käfigstangen-Neigungsabschnitt 34 in der axialen Richtung fort und ist relativ zu dem Käfigstangen-Endabschnitt 33B konkav geformt. Dies ermöglicht es, die Nut 38B in einer relativ breiten Region anzuordnen. Außerdem ist zwischen der Nut 38B und dem Käfigstangen-Endabschnitt 33B eine senkrechte Ebene 380B ausgebildet, die sich in der Richtung senkrecht zur axialen Richtung erstreckt. Dadurch können die Öldurchflusseigenschaften des von dem ringförmigen Abschnitt 30 zugeführten Schmieröls verbessert werden.
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Wie in 15 gezeigt, wird in einem normalen Zustand, in dem die Rolle 2A durch den Vorsprung 35B gestützt wird, der Balligkeitsabschnitt 21A der Rolle 2A durch die geneigte flache Ebene 37B gestützt. Dementsprechend wird die Rolle 2A im normalen Zustand durch die geneigte flache Ebene 37B gestützt. Dadurch kommt die Rolle 2A in Oberflächenkontakt mit der geneigten flachen Ebene 37B, wodurch der Abrieb der Rolle 2A und des Käfigs 3B verhindert werden kann. Da das Stirnradgetriebe in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist, wie oben beschrieben, die Wahrscheinlichkeit gering, dass sich die Rolle 2A schräg stellt, und es ist nicht notwendig, eine gekrümmte Ebene auf dem Vorsprung 35 zu bilden. Es ist daher möglich, die Bearbeitung des Vorsprungs 35B zu vereinfachen.
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In der obigen Ausführungsform sind die Nuten 38, 38A, 38B zur Erleichterung des Leitens des Schmieröls zu den Vorsprüngen 35, 35A, 35B ausgebildet; jedoch sind diese nicht auf die Form in den obigen Ausführungen beschränkt. Die Nuten sind ausreichend, solange mindestens ein Abschnitt davon bis zu den Käfigstangen-Endabschnitten 33, 33A, 33B reicht und nicht die gesamte Nut innerhalb der Käfigstangen-Endabschnitte 33, 33A, 33B angeordnet werden muss.
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Darüber hinaus werden in der obigen Ausführungsform die Rollen-und-Käfig-Anordnungn 1, 1A, 1B als einreihige Rollen-und-Käfig-Anordnung beschrieben. Es kann aber auch eine mehrreihige Rollen-und-Käfig-Anordnung sein.
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Darüber hinaus werden in der obigen Ausführungsform Nadelrollen als die Rollen 2, 2A verwendet, die in der Tasche 40 aufgenommen sind. Sie sind jedoch nicht darauf beschränkt; und sie können zum Beispiel auch Zylinderrollen, Stabrollen oder dergleichen sein.
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Darüber hinaus sind die Käfige 3, 3A, 3B in der obigen Ausführungsform sogenannte M-förmige Käfige, die mehrere ringförmige Abschnitte aufweisen. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt; und es können auch sogenannte V-förmige Käfige sein, die nicht die mehreren ringförmigen Abschnitte 30 aufweisen.
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Die in der vorliegenden Spezifikation offenbarten Ausführungsformen sind in allen Aspekten nur beispielhaft und dürfen nicht als einschränkend angesehen werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obigen Beschreibungen, sondern durch die Ansprüche definiert und soll Bedeutungen, die dem Schutzumfang der Ansprüche äquivalent sind, sowie alle Modifizierungen innerhalb des Schutzumfangs umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1A, 1B
- Rollen-und-Käfig-Anordnung
- 2, 2A
- Rolle
- 3, 3A, 3A
- Käfig
- 21, 21A
- Balligkeitsabschnitt
- 30
- Ringförmiger Abschnitt
- 31
- Käfigstange
- 32
- Käfigstangen-Mittelteil
- 33, 33B
- Käfigstangen-Endteil
- 34
- Käfigstangen-Neigungsteil
- 35, 35A, 35B
- Vorsprung
- 36, 36B
- Flache Ebene (Erste Ebene)
- 36A
- Geneigte flache Ebene (Erste Ebene)
- 37, 37A
- Gekrümmte Ebene (Zweite Ebene)
- 37B
- Geneigte flache Ebene (Zweite Ebene)
- 38, 38A, 38B
- Nut
- 39, 39A, 39B
- Grenzsektion
- 40
- Tasche
- 100
- Planetengetriebemechanismus
- 102
- Sonnenrad
- 103
- Ritzel (Planetengetriebe)
- 104
- Träger
- 105
- Ritzelwelle
