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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kugellager und eine zugehörige
Halterungskonstruktion, und spezieller ein Kugellager zum Einsatz
in einem Kraftfahrzeuggetriebe und dergleichen, bei welchem Schmieröl
in Axialrichtung zugeführt wird, um zwangsweise das Kugellager
und dessen Halterungskonstruktion zu schmieren.
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[Technischer Hintergrund]
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Kugellager
sind in ein Kraftfahrzeuggetriebe eingebaut, bei welchem Schmieröl
zur Zwangsschmierung in Axialrichtung zugeführt wird.
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Es
ist bislang ein Kugellager bekannt, das einen Käfig aufweist,
bei welchem vorgesehen sind: ein ringförmiger Abschnitt;
Pfeilerabschnitte, die sich in Axialrichtung von mehreren Orten
in Umfangsrichtung des ringförmigen Abschnitts erstrecken,
und welche Taschenabschnitte zum Haltern von Kugeln als Wälzelemente
dazwischen aufweisen; und ein Schrägabschnitt, der schräg
in Axialrichtung ausgebildet ist, so dass ein kleiner Durchmesser
an dessen in Axialrichtung zentraler Seite auf einer Innenumfangsoberfläche
des ringförmigen Abschnitts vorgesehen ist, und der sich
im Wesentlichen über die gesamte Breite erstreckt (beispielsweise
JP-A-2005-90692 ).
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Weiterhin
ist als das herkömmliche, durch Zwangsschmierung geschmierte
Kugellager auch ein Kugellager bekannt, bei welchem Kugeln in Abständen
zwischen einem äußeren Ring und einem inneren
Ring durch einen Käfig so gehaltert werden, dass sie drehbar
zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring
angeordnet sind, und der Käfig ein spanend bearbeiteter
Käfig ist, der durch Schneidbearbeitung eines Ringmaterials
ausgebildet ist, und bei welchem eine Endoberfläche in
Axialrichtung einen größeren Außendurchmesser
aufweist als die andere Endoberfläche in Axialrichtung,
und eine andere Umfangsoberfläche als eine konisch zulaufende
Oberfläche ausgebildet ist, die nach unten schräg
von der Endoberfläche des einen Endes in Axialrichtung
zu der anderen Endoberfläche in Axialrichtung verläuft (beispielsweise
JP-UM-A-5-96548 ).
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Weiterhin
ist bei den Kugellagern, die in eine Vorrichtung eines Fahrzeugs
wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs eingebaut sind, ein Radialspalt, der
in dem Fall vorhanden ist, in welchem die Kugellager in die Vorrichtung
eingebaut sind, auf 20 μm oder weniger eingestellt, unter
den Gesichtspunkten der Steifigkeit, von Schwingungen und der Lebensdauer
(beispielsweise
JP-A-2003-49837 ).
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Das
Kugellager, das in der voranstehend geschilderten Patentanmeldung
beschrieben wird, ist ein Riemenscheibeneinheits-Kugellager, das
in eine Riemenscheibeneinheit eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist,
wobei eine Drehwelle in einer Riemenscheibe fest in deren inneren
Ring eingepasst ist, und ein Radialspalt, der sich bei einem Fall
ergibt, bei welchem das Kugellager in die Vorrichtung eingebaut
ist, auf einen Bereich von –10 μm auf 7 μm
eingestellt ist.
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Im
Zusammenhang mit der Tendenz seit einiger Zeit, dass Umweltgesichtspunkte
immer stärker beachtet werden, besteht ein zunehmendes
Bedürfnis in Bezug auf die Verringerung des Drehmoments, das
dazu erforderlich ist, ein Kugellager zu drehen, welches in einem
Getriebe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Bei
den Kugellagern, die in den voranstehend geschilderten Patentanmeldungsdokumenten beschrieben
werden, neigt jedoch das Schmieröl dazu, stärker
in das Lager hineinzufließen als erforderlich, da das Schmieröl
glatt in das Lager hineinfließen kann, durch Ausbildung
der Schrägfläche auf der Innenumfangsoberfläche
der Außenumfangsoberfläche des Käfigs.
Dies führt dazu, dass der Drehmomentwiderstand infolge
des Widerstands des Schmieröls erhöht wird, welches
in das Lager fließt, und das dynamische Reibungsdrehmoment
des Lagers durch den so erhöhten Drehmomentwiderstand vergrößert
wird, wodurch eine Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades
des Getriebes des Fahrzeugs verhindert wird.
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Andererseits
besteht in jenem Fall, dass das Ausmaß der Zuführung
von Schmieröl verringert wird, um den Drehmomentwiderstand
zu verringern, der durch den Widerstand des Schmieröls
hervorgerufen wird, die Befürchtung, dass die Dicke eines Schmierölfilms
unzureichend wird, wodurch die Lebensdauer des Lagers verringert
wird, und im schlimmsten Fall die Befürchtung besteht,
dass ein Fressen des Lagers auftritt. Weiterhin wird in jenem Fall,
bei welchem ein Schmieröl-Zufuhrweg gemeinsam von dem Kugellager
und anderen Umfangsteilen genutzt wird, der Effekt infolge der Verringerung
der Zufuhrmenge von Schmieröl, das sich zu den Umfangsteilen
ausbreitet, negativ beeinflusst, so dass die Möglichkeit
hervorgerufen wird, dass die Zufuhr an Schmieröl so unzureichend
wird, dass die Schmierung der Umfangsteile unzureichend ist. Weiterhin
wird in jenem Fall, in welchem ein ballig gedrehter Käfig
als der Käfig eingesetzt wird, das Problem hervorgerufen,
dass das Schmieröl, das dem Lager zugeführt wird,
wesentlich nicht nur durch die Kugeln sondern auch über
Zungen betätigt wird, so dass die Ölbetätigungsverluste
verringert werden.
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Weiterhin
wälzen bei dem Kugellager, welches den ballig gedrehten
Käfig aufweist, Paare von Zungenabschnitten, die auf einer
Endoberfläche in Axialrichtung des ballig gedrehten Käfigs
vorgesehen sind, Öl um, welches in das Lager fließt,
wodurch die Ölumwälzverluste des Lagers vergrößert
werden.
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Die
Erfindung wurde unter dem Gesichtspunkt der Lösung der
Nachteile entwickelt, und ein ihrer Vorteile besteht in der Bereitstellung
eines Kugellagers, welches das dynamische Drehmoment des Lagers
verringern kann, und daher eine Erhöhung des Übertragungskoeffizienten
eines Getriebes eines Fahrzeugs erzielen kann, und eine zugehörige
Halterungskonstruktion zur Verfügung stellt.
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Weiterhin
besteht ein zunehmendes Bedürfnis in Bezug auf die Verringerung
des Kraftstoffverbrauchs von Fahrzeugen wie beispielsweise Kraftfahrzeugen,
und ist im Zusammenhang mit diesem Erfordernis ein zunehmendes Bedürfnis
in Bezug auf die Verringerung des Drehmoments vorhanden, das dazu
benötigt wird, ein Kugellager zu drehen, das in eine Vorrichtung
eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Hierbei besteht die Drehwelle
des Getriebes aus mehreren Wellen, die sich überlappen,
und ist der Bohrungsdurchmesser des Lagers, in welches die Wellen
fest eingeführt sind, vergrößert, und
erreicht typischerweise einen Wert von 100 mm oder mehr.
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Bei
dem Kugellager, dessen Bohrungsdurchmesser 100 mm oder mehr beträgt,
neigt in jenem Fall, in welchem der verbleibende Spalt in Radialrichtung,
der sich in jenem Fall ergibt, bei welchem das Lager in die Vorrichtung
eingebaut ist, auf 20 μm oder weniger eingestellt ist,
das Kugellager, das einen derartig großen Bohrungsdurchmesser
aufweist, speziell dazu, dass bei ihm eine Wärmeaufweitung
auftritt, und besteht in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen
die Befürchtung, dass der Radialspalt zu klein wird, so
dass verhindert wird, dass das Drehmoment zunimmt.
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Weiterhin
werden bei dem Kugellager, dessen Bohrungsdurchmesser gleich 100
mm oder mehr ist, trotz der Tatsache, dass ein wellenförmiger
Pressblechkäfig normalerweise eingesetzt wird, der kugelförmige
Taschen aufweist, deren Form an jene der Kugeln angepasst ist, die
Kugeln und der Käfig in Kontakt miteinander versetzt, so
dass das Bedürfnis besteht, Probleme in der Hinsicht zu
vermeiden, dass eine Reibung und ein Verschleiß hervorgerufen
werden, so dass der Reibungswiderstand erhöht wird, und
darüber hinaus das Drehverhalten bei hohen Drehzahlen verschlechtert
wird, und ein Schlupf hervorgerufen wird.
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Die
Erfindung wurde angesichts der voranstehend geschilderten Probleme
entwickelt, und ihr Vorteil besteht in der Bereitstellung eines
Kugellagers, das einen Bohrungsdurchmesser von 100 mm oder mehr
aufweist, und dazu ausgebildet ist, eine Verringerung des Drehmoments
zu erzielen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kugellager zur Verfügung
gestellt, bei welchem vorgesehen sind:
ein innerer Ring, der
auf eine Drehwelle aufgepasst ist, und einen inneren Laufring auf
einer Außenumfangsoberfläche von dieser aufweist;
ein äußerer
Ring, der einen äußeren Laufring aufweist, auf
einer Innenumfangsoberfläche von diesem;
mehrere Kugeln,
die drehbar zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren
Laufring vorgesehen sind; und
ein ballig gedrehter Käfig
aus Harz, zum Haltern der Kugeln in gleichen Abständen
in Umfangsrichtung; wobei
ein Bohrungsdurchmesser des inneren
Rings 100 mm oder mehr beträgt, und
ein Radialspalt,
der in einem solchen Zustand auftritt, bei welchem der innere Ring
mit der Drehwelle zusammengebaut ist, 20 μm oder mehr beträgt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
Schmieröl
in Axialrichtung zu dem Kugellager zugeführt wird, so dass
eine Zwangsschmierung des Kugellagers erfolgt, und
der ballig
gedrehte Käfig aufweist:
einen ringförmigen
Randabschnitt;
mehrere Pfeilerabschnitte, die auf einer Endoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts in vorbestimmten Abständen
in Umfangsrichtung vorgesehen sind; und
Taschen, die zwischen
den Pfeilerabschnitten vorgesehen sind, um die Kugeln drehbar zu
haltern,
wobei der Randabschnitt des ballig gedrehten Käfigs an
einer Einflussseite vorgesehen ist, von welcher das Schmieröl
dort hineinfließt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
die
andere Endoberfläche in Axialrichtung des Randabschnitts
des ballig gedrehten Käfigs flach ausgebildet ist.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
Schmieröl
in Axialrichtung zu dem Kugellager zugeführt wird, so dass
eine Zwangsschmierung des Kugellagers auftritt,
eine Abschirmplatte
an einer Seite des Kugellagers vorgesehen ist, und zwischen dem
inneren Ring und dem äußeren Ring, und
die
Abschirmplatte an der stromaufwärtigen Seite des Kugellagers
in Schmieröl-Zufuhrrichtung vorgesehen ist.
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Gemäß einem
fünften Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
vierten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
der
ballig gedrehte Käfig einen ringförmigen Randabschnitt
und Taschen zum drehbaren Haltern der Kugeln aufweist, und
der
ringförmige Randabschnitt an der stromabwärtigen
Seite in Bezug auf die Kugeln in Schmieröl-Zufuhrrichtung
angeordnet ist.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
erhöhte
Abschnitte zwischen den benachbarten Taschen auf dem ballig gedrehten
Käfig entlang der Umfangsrichtung vorgesehen sind, so dass
sie zu einem Endabschnitt in Axialrichtung des ballig gedrehten
Käfigs vorstehen.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung wird ein Kugellager gemäß dem
fünften Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt,
wobei
erhöhte Abschnitte zwischen den benachbarten
Taschen auf dem ballig gedrehten Käfig entlang der Umfangsrichtung
vorgesehen sind, so dass sie zu einem Endabschnitt in Axialrichtung
des ballig gedrehten Käfigs vorstehen.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
sechsten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
eine
Entfernung zwischen den Kugeln, die in den benachbarten Taschen
gehaltert werden, das Doppelte oder mehr eines Kugeldurchmesser
Da beträgt.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
siebten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
eine
Entfernung zwischen den Kugeln, die in den benachbarten Taschen
gehaltert werden, das Doppelte oder mehr eines Kugeldurchmessers
Da beträgt.
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Gemäß einem
zehnten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
der
ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig ist, der
durch eine Form ausgebildet ist, die mehrere Angüsse aufweist,
und
die Anzahl an Taschenabschnitten, die zwischen den Angüssen
vorhanden sind, eine geradzahlige Zahl ist, oder zumindest beinahe
geradzahlig ist.
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Gemäß einem
elften Aspekt der Erfindung wird ein Kugellager gemäß dem
fünften Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt,
wobei
der ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig
ist, der durch eine Form ausgeformt ist, die mehrere Angüsse
enthält, und
die Anzahl an Taschenabschnitten, die
zwischen den Angüssen vorhanden sind, geradzahlig ist,
oder zumindest beinahe geradzahlig.
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Gemäß einem
zwölften Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
der
ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig ist, der
durch eine Form ausgeformt ist, die mehrere Angüsse und zumindest
ein Reservoir aufweist,
die Gesamtzahl an Taschen eine ungerade
Zahl ist, und die Anzahl an Taschen, die zwischen den Angüssen
angeordnet sind, so weit wie möglich gleich ist, und
das
Reservoir in einem der Pfeilerabschnitte angeordnet ist, die in
beiden Endabschnitten einer Tasche vorgesehen sind, die sich im
Zentrum in Umfangsrichtung zwischen den Angüssen befindet,
zwischen welchen eine ungeradzahlige Anzahl an Taschen vorhanden
ist.
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Gemäß einem
dreizehnten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
fünften Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt,
wobei
der ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig
ist, der durch eine Form ausgeformt ist, die mehrere Angüsse
und zumindest ein Reservoir aufweist,
die Gesamtanzahl an Taschen
eine ungerade Zahl ist, und ermöglicht, dass die Anzahl
an zwischen den Angüssen angeordneten Taschen so weit wie
möglich gleich wird, und
das Reservoir in einem von
Pfeilerabschnitten angeordnet ist, die in beiden Endabschnitten
einer Tasche vorgesehen sind, die im Zentrum in Umfangsrichtung zwischen
den Angüssen angeordnet ist, zwischen welchen eine ungerade
Anzahl an Taschen vorgesehen ist.
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Gemäß einem
vierzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Halterungskonstruktion
zur Verfügung gestellt, bei welcher vorgesehen sind:
ein
Kugellager, welchem Schmieröl in Axialrichtung zugeführt
wird, so dass eine Zwangsschmierung des Kugellagers erfolgt, und
welches eine Drehwelle auf einem Gehäuse haltert, wobei
das
Kugellager aufweist:
einen inneren Ring, der von außen
auf die Drehwelle aufgepasst ist;
einen äußeren
Ring, der innerhalb des Gehäuses befestigt ist;
mehrere
Kugeln, die drehbar zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren
Laufring vorgesehen sind; und
einen ballig gedrehten Harz-Käfig
zum Haltern der Kugeln in gleichen Abständen in Umfangsrichtung, und
wobei
der ballig gedrehte Käfig aufweist:
einen ringförmigen
Randabschnitt;
mehrere Pfeilerabschnitte, die auf einer Endoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts in vorbestimmten Abständen
in Umfangsrichtung vorgesehen sind; und
Taschen, die zwischen
den Pfeilerabschnitten vorgesehen sind, um drehbar die Kugeln zu
haltern;
wobei der Randabschnitt des ballig gedrehten Käfigs an
einer Einflussseite angeordnet ist, von welcher das Schmieröl
dort hineingelangt.
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Gemäß einem
fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Halterungskonstruktion
gemäß dem vierzehnten Aspekt der Erfindung zur
Verfügung gestellt, wobei
erhöhte Abschnitte
zwischen den benachbarten Taschen auf dem ballig gedrehten Käfig
entlang der Umfangsrichtung so vorgesehen sind, dass sie zu einem
Endabschnitt in Axialrichtung des ballig gedrehten Käfigs
vorstehen.
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Gemäß einem
sechzehnten Aspekt der Erfindung wird die Halterungskonstruktion
gemäß dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung
zur Verfügung gestellt, wobei
eine Entfernung zwischen
den Kugeln, die in den benachbarten Taschen gehaltert werden, das
Doppelte oder mehr eines Kugeldurchmessers Da beträgt.
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Gemäß einem
siebzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Halterungskonstruktion
zur Verfügung gestellt, welche aufweist:
ein Kugellager,
welchem Schmieröl in Axialrichtung zugeführt wird,
so dass das Kugellager eine Zwangsschmierung erfährt, und
welches eine Drehwelle auf einem Gehäuse haltert, wobei
das
Kugellager aufweist:
einen inneren Ring, der von außen
auf eine Drehwelle aufgepasst ist;
einen äußeren
Ring, der in ein Gehäuse eingepasst ist;
mehrere Kugeln,
die drehbar zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren
Laufring vorgesehen sind;
einen ballig gedrehten Harz-Käfig
zum Haltern der Kugeln; und
eine Abschirmplatte, die an einer
Seite der Kugel und zwischen dem inneren Ring und dem äußeren
Ring vorgesehen ist, wobei
die Abschirmplatte an einer stromaufwärtigen
Seite der Kugel in einer Schmieröl-Zufuhrrichtung vorgesehen
ist.
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Gemäß einem
achtzehnten Aspekt der Erfindung wird die Halterungskonstruktion
gemäß dem siebzehnten Aspekt der Erfindung zur
Verfügung gestellt, wobei
der ballig gedrehte Käfig
einen kreisförmigen Randabschnitt und Taschen zum drehbaren
Haltern der Kugeln aufweist; und
der kreisförmige
Randabschnitt an einer stromabwärtigen Seite in Bezug auf
die Kugeln in Schmieröl-Zufuhrrichtung angeordnet ist.
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Gemäß einem
neunzehnten Aspekt der Erfindung wird die Halterungskonstruktion
gemäß dem achtzehnten Aspekt der Erfindung zur
Verfügung gestellt, wobei
erhöhte Abschnitte
zwischen den benachbarten Taschen auf dem ballig gedrehten Käfig
entlang der Umfangsrichtung so vorgesehen sind, dass sie zu einem
Endabschnitt in Axialrichtung des ballig gedrehten Käfigs
vorstehen.
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Gemäß einem
zwanzigsten Aspekt der Erfindung wird die Halterungskonstruktion
gemäß dem neunzehnten Aspekt der Erfindung zur
Verfügung gestellt, wobei
eine Entfernung zwischen
den Kugeln, die in den benachbarten Taschen gehaltert werden, das
Doppelte oder mehr eines Kugeldurchmessers Da beträgt.
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Gemäß einem
einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
vierzehnten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
der
ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig ist, der
durch eine Form ausgeformt wird, welche mehrere Angüsse
aufweist, und
die Anzahl an Taschen, die jeweils zwischen den
Angüssen vorhanden sind, gleich einer Zahl ist, welche eine
gerade Zahl ist, und welche gerade wird oder annähernd
gerade wird.
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Gemäß einem
zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird das Kugellager gemäß dem
siebzehnten Aspekt der Erfindung zur Verfügung gestellt, wobei
der
ballig gedrehte Käfig ein Harz-Käfig ist, der
durch eine Form ausgeformt ist, welche mehrere Angüsse und
zumindest ein Reservoir aufweist,
eine Gesamtanzahl an Taschen
gleich einer Zahl ist, die eine ungerade Zahl ist, und welche ermöglicht, dass
die Anzahl an Taschen, die zwischen den Angüssen angeordnet
sind, so gleich wie möglich wird, und
das Reservoir
in einem von Pfeilerabschnitten angeordnet ist, die in beiden Endabschnitten
einer Tasche vorgesehen sind, die sich im Zentrum in Umfangsrichtung
zwischen den Angüssen befinden, zwischen welchen eine ungeradzahlige
Anzahl an Taschen vorhanden ist.
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Bei
dem Kugellager und der Halterungskonstruktion gemäß der
Erfindung weist der ballig gedrehte Käfig den kreisförmigen
Randabschnitt auf, die mehreren Pfeilerabschnitte, die auf der Endoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts in vorbestimmten Abständen
in Umfangsrichtung vorgesehen sind, und die Taschen, die zwischen
den Pfeilerabschnitten vorgesehen sind, um die Kugeln drehbar zu haltern,
und ist der Randabschnitt des ballig gedrehten Käfigs an
dessen Zufuhrseite angeordnet, von welchem aus das Schmieröl
hineinfließt. Daher kann verhindert werden, dass das Schmieröl
stärker in das Lager hineinfließt als erforderlich,
so dass der durch das Schmieröl hervorgerufene Widerstand
verringert werden kann, und der Ölumwälzverlust
des Lagers verringert werden kann. Da der Drehmomentwiderstand des
Lagers verringert werden kann, kann daher das dynamische Reibungsdrehmoment
des Lagers verringert werden, so dass eine Erhöhung des Übertragungswirkungsgrades
eines Getriebes erzielt werden kann.
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Bei
dem Kugellager und der Halterungskonstruktion gemäß der
Erfindung ist die Abschirmplatte, die zwischen dem inneren Ring
und dem äußeren Ring vorgesehen ist, auf der stromaufwärtigen
Seite der Kugel in Schmieröl-Zufuhrrichtung angeordnet. Daher
kann verhindert werden, dass eine große Menge an Schmieröl,
die größer ist als erforderlich, in das Innere
des Kugellagers fließt, und kann der Drehmomentwiderstand,
der dadurch hervorgerufen wird, dass das Schmieröl durch
die Zungenabschnitte des ballig gedrehten Käfigs und die
Kugeln umgewälzt wird, wesentlich verringert werden. Weiterhin
wird in jenem Fall, in welchem der Schmieröl-Zufuhrweg
von dem Kugellager und anderen Umfangsteilen gemeinsam genutzt wird,
die Zufuhrmenge an Schmieröl, die in das Kugellager fließt,
durch die Abschirmplatte begrenzt, damit das Schmieröl
zu den Umfangsteilen geführt wird. Daher wird ermöglicht,
die Umfangsteile ausreichend zu schmieren.
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Daher
kann das dynamische Reibungsdrehmoment des Kugellagers verringert
werden, so dass der Gesamtwirkungsgrad einer Vorrichtung wie beispielsweise
eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs verbessert wird, in welches
das Kugellager eingebaut ist, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert
werden kann. Die Verringerung des Drehmomentverlustes ist nicht
nur bei einem kleinen Kugellager wirksam, sondern auch bei einem
großen Kugellager, beispielsweise einem solchen, dessen
Bohrungsdurchmesser 100 mm erreicht oder überschreitet.
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Bei
dem Kugellager gemäß der Erfindung kann das Drehmoment
des Lagers verringert werden, da der Radialspalt für das
Kugellager, dessen Bohrungsdurchmesser 100 mm erreicht oder überschreitet,
gleich 20 μm oder mehr in einem Zustand ausgebildet ist,
in welchem das Kugellager in die Vorrichtung eingesetzt ist.
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Weiterhin
können in jenem Fall, in welchem der Käfig als
der ballig gedrehte Käfig ausgebildet ist, der aus einem
Kunstharz hergestellt ist, welches bessere Selbstschmiereigenschaften
aufweist, die Erzeugung von Reibung und Verschleiß infolge
des Kontakts zwischen den Kugeln und dem Käfig verhindert
werden, so dass das Drehmoment des Kugellagers verringert wird.
Weiterhin kann die Drehleistung bei hohen Drehzahlen vorzugsweise
sichergestellt werden, was es ermöglicht, das Problem eines
Aufrauens der Oberfläche oder eines Rutschens zu lösen.
Weiterhin ist das Kugellager mit der voranstehend geschilderten
Konfiguration geeignet zum Haltern der Welle des Getriebes des Fahrzeugs.
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Weiterhin
sind bei dem Kugellager gemäß der Erfindung die
erhöhten Abschnitte zwischen den benachbarten Taschen auf
dem ballig gedrehten Käfig entlang der Umfangsrichtung
so vorgesehen, dass sie zu dem einen Endabschnitt in Axialrichtung des
ballig gedrehten Käfigs vorstehen. Daher kann im Vergleich
zu dem herkömmlichen Lager, welches die ausgenommenen Abschnitte
aufweist, die sich jeweils über den gesamten Bereich zwischen
den Taschen erstrecken, der Schmieröl-Umwälzverlust durch
die Zungen wesentlich verringert werden, wodurch ermöglicht
wird, wesentlich den Schmieröl-Umwälzverlust durch
den gesamten Käfig zu verringern.
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Weiterhin
ist bei dem Kugellager gemäß der Erfindung, da
der Bereich, der durch den erhöhten Abschnitt zwischen
den Taschen eingenommen wird, größer ist als der
Bereich, der durch die Tasche in der Umfangsrichtung eingenommen
wird, infolge der Tatsache, dass die Entfernung L zwischen den Kugeln das
Doppelte oder mehr des Kugeldurchmessers Da beträgt, die
Vergleichmäßigungswirkung von Schmieröl
durch die erhöhten Abschnitte größer
als die Umwälzwirkung des Schmieröls durch die
Zungen, wodurch ermöglicht wird, wesentlich den Schmieröl-Umwälzverlust
durch den gesamten Käfig zu verringern.
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Bei
dem Kugellager gemäß der Erfindung kann infolge
der Tatsache, dass der Schmieröl-Umwälzverlust
durch die Zungen des Käfigs wesentlich verringert werden
kann, falls der Kugeldurchmesser verkleinert ist, oder die Anzahl
an Kugeln verringert wird, das Drehmoment des Lagers verringert
werden.
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Die
Ausbildung gemäß der Erfindung ist wirksam, wenn
der PCD (Teilkreisdurchmesser) des Lagers groß ist, und
die Anzahl an Kugeln klein ist.
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Weiterhin
ist das Kugellager gemäß der Erfindung beispielsweise
in einem Getriebe für ein Fahrzeug wirksam in Bezug auf
die Verringerung der Reibung und die Erhöhung der Drehzahl,
und wird vorzugsweise bei Hybridfahrzeugen eingesetzt.
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Bei
dem Harz-Käfig gemäß der Erfindung wird
infolge der Tatsache, dass die Anzahl an Taschen, die zwischen den
Angüssen angeordnet sind, gleich einer Zahl ist, welche
eine gerade Zahl ist, und welche gerade oder annähernd
gerade wird, selbst in jenem Fall, in welchem der Käfig
einen großen Durchmesser aufweist, eine Schweißlinie,
die in dem Bereich zwischen den Angüssen ausgebildet wird,
an einer Position ausgebildet, welche gegenüber einem unteren
Abschnitt der Tasche in Umfangsrichtung versetzt ist, wodurch die
Steifigkeit des Käfigs erhöht werden kann, und
die Festigkeit des Käfigs erhöht werden kann.
Da Bereiche, die zwischen den Angüssen ausgebildet werden,
im Wesentlichen gleichmäßig ausgeglichen werden
können, kann darüber hinaus die Exaktheit des
Ausformens des Käfigs erhöht werden.
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Bei
dem Harz-Käfig gemäß der Erfindung kann
infolge der Tatsache, dass die Gesamtanzahl an Taschen gleich einer
Zahl ausgebildet wird, welche eine ungerade Zahl ist, und welche
es ermöglicht, dass die Anzahl an Taschen, die zwischen
den Angüssen vorhanden sind, annähernd gleich
wird, und das Reservoir in einem der Pfeilerabschnitte angeordnet
ist, die an beiden Endabschnitten der Tasche vorgesehen sind, die
sich in Umfangsrichtung zwischen den Angüssen befinden,
zwischen welchen die ungeradzahlige Anzahl an Taschen vorgesehen ist, selbst
in jenem Fall, in welchem der Käfig ein Käfig
ist, bei welchem die Gesamtanzahl an Taschen eine ungerade Zahl
ist, und welcher einen großen Durchmesser aufweist, die
Festigkeit und die Exaktheit des Ausformens des Käfigs
verbessert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, welche ein Hauptteil eines Kugellagers gemäß der
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Perspektivansicht, die einen in 1 gezeigten,
ballig gedrehten Käfig erläutert;
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3 ist
eine Schnittansicht, welche ein Hauptteil eines Kugellagers erläutert,
gemäß einem Vergleichsbeispiel, das in einem Drehversuch
eingesetzt wurde;
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4 ist
ein Diagramm, das Beziehungen zwischen der Ölzufuhrmenge
und dem dynamischen Reibungsdrehmoment gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung und dem Vergleichsbeispiel
zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht einer Hälfte eines Kugellagers gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung;
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6 ist
eine Perspektivansicht eines in 5 gezeigten
ballig gedrehten Harz-Käfigs;
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7 ist
eine Vertikalschnittansicht eines Kugellagers gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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8 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Spalt und dem Reibungsdrehmoment
des Kugellagers in einem Zustand zeigt, in welchem das Kugellager
in eine Vorrichtung eingebaut ist;
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9 ist
eine Vertikalschnittansicht eines Kugellagers gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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10 ist
eine Perspektivansicht eines in 9 gezeigten
ballig gedrehten Käfigs;
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11 ist
eine Perspektivansicht eines Käfigs gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung;
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12 ist
eine Teilabwicklung des Käfigs gemäß der
Ausführungsform;
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13 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils des
Käfigs in 12;
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14 ist
eine Perspektivansicht eines Käfigs gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
-
15 ist
eine Teilabwicklung des Käfigs gemäß der
Ausführungsform;
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16 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils des
Käfigs in 15;
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17 ist
eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform eines
Harz-Käfigs gemäß der Erfindung erläutert;
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18 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht, welche Schweißlinien
erläutert, die in Bereichen ausgebildet werden, die zwischen
den Angüssen festgelegt werden;
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19 ist
eine Perspektivansicht, welche eine andere Ausführungsform
eines Harz-Käfigs gemäß der Erfindung
erläutert; und
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20 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht, welche einen
Taschenabschnitt erläutert, der sich in einem Zentrum in
Umfangsrichtung zwischen den Angüssen befindet, die zwischen
einer ungeraden Anzahl an Taschenabschnitten vorhanden sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform des Kugellagers gemäß der
Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Schnittansicht, die ein Hauptteil eines Kugellagers gemäß der
Erfindung darstellt, und 2 ist eine Perspektivansicht,
die einen ballig gedrehten Käfig darstellt, der in 1 gezeigt
ist.
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Wie
in 1 gezeigt, weist ein Kugellager 10 gemäß dieser
Ausführungsform einen äußeren Ring 11 auf,
der einen äußeren Laufring 11a auf seiner
Innenumfangsoberfläche aufweist, einen inneren Ring 12,
der einen inneren Laufring 12a auf seiner Außenumfangsoberfläche
aufweist, mehrere Kugeln 13, die drehbar zwischen dem äußeren
Laufring 11a und dem inneren Laufring 12a vorgesehen
sind, und einen ballig gedrehten Käfig 14, der
die Kugeln 12 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung
haltert.
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Der
ballig gedrehte Käfig 14 ist einstückig aus
Kunstharz durch Spritzgießen hergestellt. Der ballig gedrehte
Käfig 14 weist, wie in 2 gezeigt, einen
kreisförmigen Randabschnitt 15 auf, mehrere Pfeilerabschnitte 16,
die auf einer Endoberfläche in Axialrichtung des Randabschnitts 15 in
vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung des Randabschnitts 15 vorgesehen
sind, Taschenabschnitte, die jeweils zwischen den Pfeilerabschnitten 16 so
vorgesehen sind, dass sie einander benachbart liegen, zur drehbaren
Halterung der mehreren Kugeln 13 in vorbestimmten Abständen
in Umfangsrichtung des Randabschnitts 15, Paare von Zungenabschnitten 18,
die in Endabschnitten in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche
jedes Taschenabschnitts 17 vorgesehen sind, und Öffnungen 19, die
jeweils zwischen distalen Enden eines Paares von Zungenabschnitten 18 vorgesehen
sind. Weiterhin wird durch Kraftbeaufschlagung der Kugel in dem Taschenabschnitt 17 von
der Öffnung 19, während zwangsweise ein
Raum zwischen den beiden Zungenabschnitten 18 erweitert
wird, die Kugel 13 innerhalb des Taschenabschnitts 17 über
einen kleinen Spalt gehaltert, der dazwischen ausgebildet wird. Weiterhin
ist bei dieser Ausführungsform die andere Endoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts 15 des ballig gedrehten
Käfigs 14 flach ausgebildet, und ist auf der betreffenden
Endfläche überhaupt keine Unregelmäßigkeit
vorhanden.
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Als
das Harzmaterial des ballig gedrehten Käfigs 14 können
Harze auf Polyamidgrundlage eingesetzt werden, beispielsweise Nylon 46 und
Nylon 66, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid (PPS),
Polyamid (PAI), thermoplastisches Polyimid, Polyetheretherketon
(PEEK), Polyethernitril (PEN), und dergleichen. Weiterhin können
die Steifigkeit und die Exaktheit der Abmessungen des ballig gedrehten Käfigs 14 dadurch
verbessert werden, dass je nach Erfordernis 10 bis 50 Gewichts-%
eines phasenförmigen Füllmaterials (beispielsweise
Glasfasern, Kohlenstofffasern und dergleichen) diesen Harzen hinzugefügt
werden. Da er aus Kunstharz besteht, weist darüber hinaus
der ballig gedrehte Käfig 14 eine bessere Selbstschmierfähigkeit
und die Eigenschaft einer geringen Reibung auf, so dass der betreffende Käfig
dazu wirksam ist, den Reibungsdrehmomentverlust zu verringern. Weiterhin
wird kein Abrieb infolge von Verschleiß hervorgerufen,
der anderenfalls entstände, infolge der Gleitberührung
zwischen dem Käfig und den Kugeln 13, wie dies
bei einem Metallkäfig wie beispielsweise einem wellenförmigen
Käfig auftreten würde, so dass das Schmiervermögen
niemals verringert wird.
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Weiterhin
ist bei dieser Ausführungsform, wie in 1 gezeigt,
das Kugellager 10 in eine Vorrichtung wie beispielsweise
ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingebaut, durch Einpassen des äußeren Rings 11 in
ein Gehäuse 20 und Aufpassen des inneren Rings 12 auf
eine Drehwelle 21, so dass der Randabschnitt 15 des
ballig gedrehten Käfigs 14 an einer Seite des
Lagers 10 angeordnet ist, von welcher aus Schmieröl
hineinfließt. Wenn dies auftritt, bildet ein Raum zwischen
dem Gehäuse 20 und der Drehwelle 21 einen
Zufuhrweg 22 und einen Auslassweg 23, und wird
Schmieröl in das Kugellager 10 in Axialrichtung
zur Zwangsschmierung eingeführt.
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Bei
dem Kugellager 10 mit der voranstehend geschilderten Konstruktion
wird, wenn Schmieröl einer Seite in Axialrichtung (der
rechten Seite in 1) zugeführt wird,
trotz der Tatsache, dass das Schmieröl in das Kugellager 10 von
dem Raum zwischen dem äußeren Ring 11 und
dem inneren Ring 12 hineinfließt, wenn dies geschieht,
infolge der Tatsache, dass der Randabschnitt 15 des ballig
gedrehten Käfigs 14 verhindert, dass das Schmieröl
stärker in das Kugellager 10 hineinfließt
als erforderlich, der Widerstand durch das Schmieröl verringert,
und wird die Menge an Schmieröl, die umgewälzt
wird, durch die Paare der Zungenabschnitte 18 des ballig
gedrehten Käfigs 14 und die Kugeln 13,
begrenzt. Daher wird der Ölumwälzverlust des Lagers 10 verringert.
Da der Drehmomentwiderstand des Lagers 10 verringert wird,
wird daher das dynamische Reibungsdrehmoment des Lagers 10 verringert.
Weiterhin ist die Verringerung des dynamischen Reibungsdrehmoments nicht
nur bei einem kleinen Kugellager wirksam, sondern auch bei einem
großen Kugellager, beispielsweise einem solchen, dessen
Bohrungsdurchmesser 100 mm überschreitet.
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Weiterhin
wird in dem Kugellager 10 infolge der Tatsache, dass die
andere Endoberfläche in Axialrichtung des Randabschnitts 15 des
ballig gedrehten Käfigs 14 flach ausgebildet ist,
obwohl das Schmieröl in Kontakt mit dem Randabschnitt 15 gelangt,
wenn es in das Kugellager 10 hineinfließt, das Schmieröl
keinesfalls umgewälzt, so dass kein Fall auftritt, bei
welchem der Ölumwälzverlust des Lagers 10 erhöht
wird.
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Wie
voranstehend geschildert weist bei dem Kugellager 10 gemäß der
Ausführungsform der ballig gedrehte Käfig 14 den
kreisförmigen Randabschnitt 15 auf, die mehreren
Pfeilerabschnitte 16, die auf der Endoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts 15 in vorbestimmten
Abständen in Umfangsrichtung des Randabschnitts 15 vorgesehen
sind, und die Taschenabschnitte 17, die zwischen den Pfeilerabschnitten 16 zum
drehbaren Haltern der mehreren Kugeln 13 vorgesehen sind.
Weiterhin ist der Randabschnitt 15 des ballig gedrehten
Käfigs 14 an der Einflussseite des Lagers 10 angeordnet,
von welcher aus das Schmieröl dort hineinfließt.
Daher kann verhindert werden, dass das Schmieröl in das
Lager 10 stärker als erforderlich hineinfließt,
wodurch nicht nur der Widerstand durch das Schmieröl verringert werden
kann, sondern auch der Ölumwälzverlust des Lagers 10 verringert
werden kann. Da der Drehmomentwiderstand des Lagers 10 verringert
werden kann, kann daher das dynamische Reibungsdrehmoment des Lagers 10 verringert
werden, so dass eine Erhöhung des Übertragungswirkungsgrads
des Getriebes erreicht werden kann.
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Weiterhin
wird bei dem Kugellager 10 gemäß der
Ausführungsform, da die andere Endoberfläche in
Axialrichtung des Randabschnitts 15 des ballig gedrehten
Käfigs 14 flach ausgebildet ist, trotz der Tatsache,
dass das Schmieröl, das in den Randabschnitt geflossen
ist, wenn sich das Lager dreht, in Kontakt mit dem Randabschnitt 15 gelangt, der Ölumwälzverlust
des Lagers 10 nicht erhöht. Daher kann das dynamische
Reibungsdrehmoment des Lagers 10 weiter verringert werden,
da eine Erhöhung des Drehmomentwiderstands des Lagers 10 verringert
werden kann.
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[Beispiel]
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Nachstehend
wird ein Drehversuch beschrieben, der durchgeführt wurde,
um die Funktionsweise und den Vorteil des Kugellagers 10 gemäß der
Erfindung zu bestätigen (der Ausführungsform der
Erfindung).
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Ein
Standard-Rillenkugellager (JIS-Lagernummer 6826, Bohrungsdurchmesser
130 mm × Außendurchmesser 165 mm × Breite
18 mm, PCD gleich 147,5 mm) wurde als Kugellager der Ausführungsform
und eines Vergleichsbeispiels eingesetzt, die in dem Versuch verwendet
wurden, und bei dem Kugellager gemäß der Ausführungsform
der Erfindung war, wie in 1 gezeigt,
ein Randabschnitt 15 eines ballig gedrehten Käfigs 14 an
einer Zuflussseite des Lagers angeordnet, in welche Schmieröl
hineinfließt, und war bei dem Vergleichsbeispiel, wie in 3 gezeigt,
ein Randabschnitt 15 an einer Ausflussseite angeordnet,
von welcher Schmieröl herausfließt.
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Bei
diesem Versuch wurden ein Kugellager gemäß der
Ausführungsform der Erfindung und ein Kugellager gemäß dem
Vergleichsbeispiel vorbereitet, und wurden die Kugellager unter
den folgenden Versuchsbedingungen zur Messung einer Beziehung zwischen
dem Ausmaß der Ölzufuhr und dem dynamischen Reibungsdrehmoment
gedreht. Die Versuchsergebnisse sind in 4 dargestellt.
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Die
Versuchsbedingungen waren folgendermaßen:
Drehzahl:
3000 Drehungen pro Minute
Belastungen: Radialbelastung 300
N, Axialbelastung 300 N
Schmieröl: Kraftfahrzeug-ATF
(ATF: Automatikgetriebefluid)
Schmierverfahren: Zwangsweise
Schmierölzuführung
Temperatur des zugeführten Öls:
50°C
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Wie
aus 1 hervorgeht, hat sich herausgestellt, dass bei
dem Kugellager gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ein kleineres dynamisches Reibungsdrehmoment auftrat
als bei dem Kugellager gemäß dem Vergleichsbeispiel,
bei sämtlichen Ölfüllmengen. Aufgrund
dieser Tatsache stellte sich heraus, dass bei dem Kugellager gemäß der
Ausführungsform der Erfindung der Drehmomentwiderstand verringert
werden konnte, so dass das dynamische Reibungsdrehmoment des Lagers
verkleinert werden konnte, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel,
bei welchem der Randabschnitt an der Seite des Lagers angeordnet
war, von welcher das Schmieröl herausfließt.
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Da
der Randabschnitt des ballig gedrehten Käfigs an der stromaufwärtigen
Seite relativ zu den Kugeln angeordnet ist, bei Betrachtung in Schmieröl-Einfüllrichtung,
kann darüber hinaus der Drehmomentverlust infolge des Umwälzens
des Schmieröls weiter verringert werden.
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Als
nächstes wird eine andere Ausführungsform eines
Kugellagers gemäß der Erfindung im Einzelnen auf
Grundlage der Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 5 gezeigt, weist ein Kugellager 110 einen äußeren
Ring 111 auf, der einen äußeren Laufring 111a an
seiner Innenumfangsoberfläche aufweist, einen inneren Ring 112,
der einen inneren Laufring 112a an seiner Außenumfangsoberfläche aufweist,
mehrere Kugeln 113, die drehbar zwischen dem äußeren
Laufring 111a und dem inneren Laufring 112a vorgesehen
sind, einen ballig gedrehten Käfig 120 aus Kunstharz,
der durch die Kugeln 113 geführt wird, und zwischen
der Innenumfangsoberfläche des äußeren
Rings 111 und der Außenumfangsoberfläche
des inneren Rings 112 vorgesehen ist, um drehbar die mehreren
Kugeln 113 zu haltern, sowie eine Abschirmplatte 114 aus
Metall, die in einer Rille 111b befestigt ist, die auf
der Innenumfangsoberfläche des äußeren
Rings 111 an dessen Endabschnitt in Axialrichtung vorgesehen
ist.
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Der
ballig gedrehte Käfig 120 weist, wie in 6 gezeigt,
einen kreisförmigen Randabschnitt 121 und mehrere
Zungenabschnitte 122a, 122b auf, die auf dem Randabschnitt 121 in
Abständen in Umfangsrichtung des Randabschnitts 121 so
vorgesehen sind, dass sie von dort aus zu dessen Seite in Axialrichtung
von mehreren Orten vorstehen. Gegenüberliegende Oberflächen
der Zungenabschnitte 122a, 122b, die nebeneinander
in der Umfangsrichtung liegen, und eine Seitenoberfläche
in Axialrichtung des Randabschnitts 121, die zwischen den
gegenüberliegenden Oberflächen liegt, arbeiten
miteinander so zusammen, dass eine Tasche 123 ausgebildet
wird, damit die Kugel 113 darin drehbar gehaltert wird.
Die Kugeln 113 werden in die Taschen 123 gedrückt,
die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen
sind, von einer Öffnungsseite der beiden Zungenabschnitte 122a, 122b aus,
wobei die Zungenabschnitte 122a, 122b elastisch
verformt werden, und werden schließlich jeweils in eine
der Taschen 123 eingepasst.
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Es
gibt keine spezielle Einschränkung für das Material
für den ballig gedrehten Käfig 120, und es
können beispielsweise verschiedene Arten von Kunstharzen
eingesetzt werden, welche Polyamid-Kunstharze, thermoplastische
Kunstharze und dergleichen umfassen. Weiterhin können Verstärkungsfasern,
beispielsweise Glasfasern oder Kohlenstofffasern, je nach Erfordernis
den Harzen hinzugefügt sein, um die Festigkeit des betreffenden
Käfigs zu erhöhen, wobei dessen Verformung und
dessen Beschädigung verhindert wird, die andererseits bei
hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen auftreten könnten.
Da der ballig gedrehte Käfig 120 eine bessere
Selbstschmierfähigkeit und die Eigenschaft einer geringen
Reibung aufweist, ist der ballig gedrehte Käfig 120 dazu
wirksam, Reibungsdrehmomentverluste zu verringern.
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Die
Abschirmplatte 114 ist so ausgebildet, dass sie beispielsweise
durch Ausformen einer dünnen Metallplatte in eine im Wesentlichen
ringförmige Form ausgeformt wird. Ein Außenumfangsabschnitt 114a der
Abschirmplatte 114 sitzt im Drucksitz in der Rille 111b ein,
die auf der Innenumfangsoberfläche des äußeren
Rings 114 im Endabschnitt in Axialrichtung vorgesehen ist,
zur Befestigung an dem Ort in der Rille. Ein Innenumfangsabschnitt 114b der
Abschirmplatte 114 ist in Axialrichtung gebogen, damit er
in der Nähe einer Rille 112b angeordnet ist, die
in einem Endabschnitt in Axialrichtung auf der Außenumfangsoberfläche
des inneren Rings 112 vorgegeben ist, um dazwischen einen
Labyrinthspalt C auszubilden. Infolge dieser Konstruktion wird der
Innenumfangsabschnitt 114b der Abschirmplatte 114 dazu veranlasst,
dass er in Radialrichtung weiter innen liegt als ein Schulterabschnitt 12c des
inneren Rings 12. Es wird darauf hingewiesen, dass die
Abschirmplatte 114 insgesamt kreisförmig ausgebildet
sein kann, durch Beschichten eines Metallkerns mit einem elastischen
Material wie beispielsweise Gummi, Kunstharz und dergleichen.
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Wie
in 5 gezeigt, ist das Kugellager 110 so
eingebaut, dass die Abschirmplatte 114 und der Randabschnitt 121 des
ballig gedrehten Käfigs 120 einander zugewandt
angeordnet sind, wobei die Kugeln 113 dazwischen gehaltert
werden. Der äußere Ring 111 ist nämlich
in ein Gehäuse 101 eingepasst, und der innere
Ring 112 ist auf eine Drehwelle 102 aufgepasst,
so dass die Abschirmplatte 114 an der stromaufwärtigen
Seite in Bezug auf die Kugeln 113 in Schmieröl-Zufuhrrichtung
(einer durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung) angeordnet ist.
Der Randabschnitt 121 des ballig gedrehten Käfigs 120 ist
an der stromabwärtigen Seite relativ zu den Kugeln 113 in
der Schmieröl-Zufuhrrichtung angeordnet, wodurch das Kugellager 110 in
eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingebaut
ist. Hierbei dient ein Raum, der zwischen dem Gehäuse 101 und
der Drehwelle 102 ausgebildet ist, als ein Zufuhrweg 116 bzw.
ein Auslassweg 117 zum Zuführen bzw. Auslassen
von Schmieröl in das Lager bzw. aus diesem heraus.
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Weiterhin
fließt, wenn Schmieröl von einem Schmieröltank
(nicht gezeigt) von einer Seite dem Kugellager 110 (in
einer durch den Pfeil A angedeuteten Richtung) über den
Zufuhrweg 116 zugeführt wird, das Schmieröl
in das Innere des Kugellagers 110 von dem Spalt C zwischen
dem Innenumfangsabschnitt 114b der Abschirmplatte 114 und
der Rille 112b. Das so zugeführte Schmieröl
wird dann durch die Zungenabschnitte 112a, 112b des
ballig gedrehten Käfigs 120 umgewälzt,
und die Kugeln 113, bei der Drehung des Kugellagers 110.
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Wenn
dies erfolgt, ist infolge der Tatsache, dass die Abschirmplatte 114 den
Fluss einer großen Menge an Schmieröl verhindert,
die größer als erforderlich ist, in das Innere
des Kugellagers 110, die Menge an Schmieröl, die
durch die Zungenabschnitte 122a, 122b des ballig
gedrehten Käfigs 120 und die Kugeln umgewälzt
wird, begrenzt, und wird nur allgemein ein geringer Drehmomentwiderstand
beim Umwälzen des Schmieröls hervorgerufen.
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Nach
dem Schmieren des äußeren Rings 111,
des inneren Rings 112, der Kugeln 113 und der Gleitoberfläche
des ballig gedrehten Käfigs 120 wird das Schmieröl
in den Auslassweg 117 abgegeben. Allerdings wird praktisch
keine Umwälzwirkung des Schmieröls durch den Randabschnitt 121 des
ballig gedrehten Käfigs 120 hervorgerufen, der
an der stromabwärtigen Seite des Lagers in der Schmieröl-Zufuhrrichtung
angeordnet ist, und wird der Drehmomentverlust infolge einer derartigen
Umwälzungswirkung gering.
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Darüber
hinaus ist infolge der Tatsache, dass der ballig gedrehte Käfig 120,
der aus Kunstharz besteht, eine bessere Selbstschmiereigenschaft
und ein geringes Reibungsvermögen aufweist, der Reibungswiderstand
gering, der durch seinen Kontakt mit den Kugeln 113 hervorgerufen
wird, und wird der Reibungsdrehmomentverlust gering.
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Wie
voranstehend geschildert, werden der Drehmomentwiderstand, der entsprechend
dem Umwälzen des Schmieröls hervorgerufen wird,
und das Reibungsdrehmoment an den jeweiligen Abschnitten klein ausgebildet,
so dass das dynamische Reibungsdrehmoment des Kugellagers 110 verringert wird,
wodurch ermöglicht wird, den Wirkungsgrad einer mechanischen
Vorrichtung wie beispielsweise eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs
zu erhöhen, in welches das Kugellager 110 eingebaut
ist.
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Weiterhin
kann in jenem Fall, dass der Zufuhrweg 116 auch als ein
Zufuhrweg zu anderen Umfangsteilen (nicht gezeigt) zum Zuführen
von Schmieröl zu diesen Umfangsteilen verwendet wird, infolge
der Tatsache, dass das Ausmaß der Zuführung an
Schmieröl, welches in das Innere des Kugellagers 110 fließt,
durch die Abschirmplatte 114 eingeschränkt wird,
ein ausreichendes Ausmaß an Schmieröl den Umfangsteilen
zugeführt werden, wodurch ermöglicht wird, ein
gutes Schmiervermögen aufrechtzuerhalten.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die voranstehend
geschilderten Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern je nach Erfordernis abgeändert und auf verschiedene
Arten und Weisen verbessert werden kann.
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Zwar
wurde bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen
der ballig gedrehte Käfig so beschrieben, dass er das Kugelführungsverfahren einsetzt,
jedoch kann auch entweder eine äußere Ringführung
oder eine innere Ringführung eingesetzt werden. Darüber
hinaus können die Form und die Abmessungen der Abschirmplatte
je nach Erfordernis entsprechend dem Ausmaß der Zuführung
an Schmieröl ausgelegt werden.
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Als
nächstes wird auf Grundlage der Zeichnungen eine weitere
Ausführungsform eines Kugellagers gemäß der
Erfindung im Einzelnen beschrieben.
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7 ist
eine Vertikalschnittansicht eines Kugellagers gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung, und 8 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Spalt des Kugellagers und
dem Reibungsdrehmoment in einem Zustand zeigt, bei welchem das Kugellager
in eine Vorrichtung eingebaut ist.
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Wie
aus 7 hervorgeht, besteht ein Kugellager 200 im
Wesentlichen aus einem äußeren Ring 211,
der einen äußeren Laufring 211a aufweist, auf
seiner Innenumfangsoberfläche, einem inneren Ring 212,
der einen inneren Laufring 212a auf seiner Außenumfangsoberfläche
aufweist, mehreren Kugeln 213, welche Abwälzelemente
sind, die drehbar zwischen dem äußeren Ring 211a und
dem inneren Laufring 212a vorgesehen sind, und einem Käfig 215, der
zwischen der Innenumfangsoberfläche des äußeren
Rings 211 und der Außenumfangsoberfläche des
inneren Rings 212 vorgesehen ist, um die mehreren Kugeln 213 drehbar
in Taschen zu haltern. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform
der Käfig 212 als wellenförmiger Pressblechkäfig
ausgebildet, der kugelförmige Taschen hat, welche in der
Form jener der Kugeln gleichen.
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Dieses
Kugellager 200 weist einen Bohrungsdurchmesser d von 100
mm oder mehr auf, das Kugellager 200 haltert beispielsweise
eine Getriebezahnradwelle oder eine Motorwelle (beide nicht dargestellt),
und diese Wellen sind eingepasst durch den inneren Ring 212 hindurchgeführt,
wobei der innere Ring 212 als ein Drehring dient.
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Weiterhin
ist das Kugellager 200 so eingestellt, dass ein Radialspalt
gleich 20 μm oder mehr in einem Zustand wird, in welchem
das Kugellager in eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Getriebe
eingebaut ist. Das Drehmoment des Kugellagers 200 kann
wesentlich dadurch verringert werden, dass der Radialspalt auf 20 μm
oder mehr eingestellt wird, in einem Zustand, in welchem das Kugellager
in die Vorrichtung eingebaut ist. Es wird darauf hingewiesen, dass
in jenem Fall, bei welchem der Radialspalt, der zu einem Zustand
führt, dass das Kugellager, das in die Vorrichtung eingebaut
ist, übermäßig groß ist, die
Standzeit des Kugellagers 200 verringert wird, oder die
Unrundheit der Welle beim Drehen erhöht wird, wodurch anomale
Geräusche oder anomale Schwingungen erzeugt werden, so
dass es vorzuziehen ist, den Radialspalt, der sich in den Zustand
ergibt, bei welchem das Kugellager in die Vorrichtung eingebaut
ist, in der Größenordnung von 60 μm oder weniger
einzustellen.
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8 zeigt
eine Beziehung zwischen einem Radialspalt δ und einem Reibungsdrehmoment
T, wenn als Beispiel ein Rillenkugellager mit der JIS-Lagernummer
6826 verwendet wird (wobei die Bohrung, der Außendurchmesser
und die Breite gleich 130 mm, gleich 165 mm bzw. 18 mm sind), welches gemäß JIS
B 1513 festgelegt ist. Die Messbedingungen für das Reibungsdrehmoment
T waren folgende:
[Drehzahl]: 3000 Umdrehungen pro Minute
[Belastung]:
Radialbelastung 300 N, Axialbelastung 300 N
[Schmierverfahren]: Ölbadschmierung
[Temperatur]:
50°C
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Wie
in 8 gezeigt, nimmt das Reibungsdrehmoment T des
Kugellagers allmählich mit wachsendem Radialspalt δ ab,
und wird der Wert des Radialspalts δ im Wesentlichen konstant,
wenn er 20 μm erreicht oder diesen Wert überschreitet.
Weiterhin wird der Wert (im Wesentlichen 0,09 Nm) des Reibungsdrehmoments
T dann, wenn der Radialspalt δ gleich 20 μm ist,
im Wesentlichen zu 60% des Wertes (im Wesentlichen 0,15 Nm) des
Reibungsdrehmoments, wenn der Radialspalt δ gleich –10 μm
ist. Durch Einstellung des Radialspalts δ auf den Optimalwert
kann daher das Reibungsdrehmoment T wesentlich verringert werden.
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Wie
voranstehend geschildert, kann das Drehmoment des Lagers dadurch
wesentlich verringert werden, dass der Radialspalt des Kugellagers, dessen
Bohrungsdurchmesser des Innenrings gleich 100 mm oder mehr beträgt,
gleich 20 μm oder weniger gewählt wird, in einem
Zustand, bei welchem das Kugellager in die Vorrichtung eingebaut
ist.
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Als
nächstes wird eine Ausführungsform eines Kugellagers
gemäß der Erfindung beschrieben.
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9 ist
eine Vertikalschnittansicht eines Kugellagers gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, welches einen ballig gedrehten
Käfig aufweist, der aus Kunstharz besteht, und 10 ist
eine Perspektivansicht des ballig gedrehten Käfigs, der
in 9 gezeigt ist. Da das Kugellager 210 gemäß dieser
Ausführungsform dem Kugellager 200 ähnelt, das
bereits anhand der 7 und 8 beschrieben wurde,
mit Ausnahme der Tatsache, dass dessen Käfig ein ballig
gedrehter Käfig ist, der aus Kunstharz besteht, werden
gleiche Bezugszeichen bei gleichen Abschnitten wie bei jenen des
Kugellagers 200 verwendet, und wird auf deren Beschreibung
verzichtet.
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Wie
in 10 gezeigt, weist ein ballig gedrehter Käfig 210,
der aus Kunstharz besteht, einen ringförmigen Hauptabschnitt 221 auf,
Zungenabschnitte 222a, 222b, die an mehreren Orten
auf dem Hauptabschnitt 221 an Abständen in dessen Umfangsrichtung
so vorgesehen sind, dass sie von dort aus gegenüber der
Seite in Axialrichtung vorstehen, und Kugelaufnahmetaschen 223,
die zwischen den Zungenabschnitten 222a, 222b vorgesehen
sind, die einander benachbart in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Seitenoberflächen der Zungenabschnitte 222a, 222b,
die einander zugewandt sin, sind als gekrümmte Oberflächen
ausgebildet, die im Wesentlichen denselben Krümmungsradius
wie den Krümmungsradius der Kugeln 213 aufweisen,
um so abwälzend die Kugeln 213 zu haltern.
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Die
Kugeln 213 werden jeweils in die Taschen 223 eingedrückt,
die in gleichen Abständen auf dem Hauptabschnitt 221 von
einer Öffnungsseite (einer Oberseite bei der Betrachtung
in 10) der Zungenabschnitte 222a, 222b vorgesehen
sind, wobei die Kugeln 213 drehbar in den Taschen 223 aufgenommen
sind, während sie elastisch die Paare der Führungsabschnitte 222a, 222b verformen.
-
Obwohl
es keine spezielle Beschränkung für die Materialien
des ballig gedrehten Käfigs 220 gibt, der aus
Kunstharz besteht, ist beispielsweise ein Material, bei welchem
25 bis 30 Gewichts-% von Glasfasern in einem Polyamidharz enthalten
sind, beispielsweise Nylon 46, dazu wirksam, eine Verformung
und eine Beschädigung bei hohen Temperaturen und hohen
Drehzahlen zu verhindern. Weiterhin kann als ein Harzmaterial, abhängig
von den Drehbedingungen, ein Polyamidharz, beispielsweise Nylon 46,
das 10 bis 25 Gewichts-% Glasfaser enthält, eingesetzt werden,
oder ein Polyamidharz wie beispielsweise Nylon 66. Weiterhin
kann es möglich sein, als ein thermoplastisches Harz Polyetheretherketon (PEEK),
einzusetzen, Polyetherketon (PEK), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid
(PEI), Polyamidimid (PAI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyallylethernitril (PEN)
und thermoplastisches Polyamidharz (TPI), und ist es möglich,
als wärmebeständiges Harz Polybenzimidasol (PBI)
zu verwenden. Weiterhin können als Verstärkungsfaser
beispielsweise eine Kohlenstofffaser, eine Glasfaser, eine Borfaser,
eine Aramidfaser, Whiskers, und derartige Gegenstände eingesetzt
werden, die als Faser aus einem anorganischen Material (Siliziumoxid,
Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid und dergleichen) oder
einem organischen Material (Polyethylen, Polyarylat und dergleichen)
bestehen.
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Da
der ballig gedrehte Käfig 220 aus Kunstharz bessere
Selbstschmiereigenschaften und einen niedrigen Reibungswiderstand
in Bezug auf die Kugeln 213 aufweist, ist der ballig gedrehte
Käfig 220 dazu wirksam, das Drehmoment des Kugellagers 210 zu
verringern. Darüber hinaus wird ein geringer Abrieb hervorgerufen,
der anderenfalls infolge des Gleitkontakts zwischen dem Käfig
und den Kugeln erzeugt würde, was bei einem wellenförmigen
Pressblechkäfig auftreten würde, und wird das
Drehverhalten bei hohen Drehzahlen sichergestellt, und wird das
Problem einer Aufrauung oder eines Rutschens kaum hervorgerufen.
Da die übrigen Funktionsweisen und Vorteile dieser Ausführungsform ähnlich
wie bei dem Kugellager 200 sind, das in den 7 und 8 gezeigt
ist, wird insoweit auf eine Beschreibung verzichtet.
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11 ist
eine Perspektivansicht eines ballig gedrehten Käfigs eines
Kugellagers gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, 12 ist eine Teilabwicklung des
Käfigs gemäß der Erfindung, und 13 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 12.
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Ein
Käfig 302 weist eine Ausbildung auf, bei welcher
Taschen 312 und erhöhte Abschnitte 313 einstückig
oder vereinigt auf einem ringförmigen Käfighauptkörper 311 vorgesehen
sind, der in 11 gezeigt ist, in vorbestimmten
Abständen, wobei jeweils Kugeln 314 in die Taschen 312 durch
ein Einschnappverfahren eingepasst sind. Die Taschen 312 sind
auf dem Käfighauptkörper 311 an vorbestimmten,
gleichen Intervallen vorgesehen. Weiterhin kann die Anzahl an Taschen 312 je
nach Erfordernis frei abgeändert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform sind zwar nur insgesamt fünf
Taschen 312 in der Figur dargestellt, aber weil die Ausbildung
der jeweiligen Taschen 312 gleich ist, werden gleiche Bezugszeichen
bei den Taschen zur Erläuterung verwendet. Ein Öffnungsende der
Tasche 312 wird durch ein Paar von Zungenteilen 316a, 316b festgelegt,
und gegenüberliegende Seitenoberflächen der Zungenteile 316a, 316b sind
als gekrümmte Oberflächen ausgebildet, so dass
sie drehbar die Kugeln 314 haltern.
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Wie
in 13 in vergrößertem Maßstab
dargestellt, sind obere Endabschnitte der Paare der Zungenteile 316a, 316b so
ausgebildet, dass sie zwischen sich eine geringere Breite W als
einen Durchmesser Da der Kugel festlegen. Wie durch eine gestrichelte
Linie in 13 dargestellt, wird daher dann,
wenn die Kugel 314 von einer Öffnung der Tasche 312 hineingedrückt
wird, das Paar der Zungenteile 316a, 316b geringfügig
geöffnet, wie mit einer gestrichelten Linie angedeutet
ist. Durch weiteres Eindrücken der Kugel 314 gelangt
daher die Kugel 314 in die Tasche 312 gegen die
elastische Kraft hinein, die durch das Paar der Zungenteile 316a, 316b einwirkt,
so dass sie darin drehbar aufgenommen wird.
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Obwohl
die Kugel 314 im Inneren der Tasche 312 durch
das Einschnappverfahren zum drehbaren Haltern aufgenommen ist, wie
durch eine durchgezogene Linie in 13 gezeigt,
kehren die beiden Zungenteile 316a, 316b zu ihrer
Ausgangsform zurück, um so die Kugel 314 in einem
Zustand zu haltern, in welchem die Kugel 314 in der Tasche 312 aufgenommen
ist. Daher tritt niemals eine Fehlausrichtung der Kugel 314 in
Bezug auf die Tasche auf, wodurch die Kugel sich in der Tasche 312 stabil
abwälzen kann.
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Erhöhte
Abschnitte 313 sind außerhalb des Paars der Zungenteile 316a, 316b entlang
der Umfangsrichtung des ballig gedrehten Käfigs 311 über beabstandete
Abschnitte 318a, 318b ausgebildet. Weiterhin stehen
Umfangsendoberflächen des erhöhten Abschnitts 313 in
der Größenordnung von 1° bis 5° schräg,
so dass der erhöhte Abschnitt 313 verjüngt
ausgebildet ist, und ein oberer Abschnitt des erhöhten
Abschnitts 313 flach ausgebildet ist.
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Die
Höhe H des erhöhten Abschnitts 313 gegenüber
einer Unterseite des beabstandeten Abschnitts 318a, 318b ist
ebenso wie die Höhe des Zungenteils 316a, 316b,
und die Höhe H ist auf einen Radius (Da/2) der Kugel oder
weniger eingestellt. Wenn man nämlich annimmt, dass der
Durchmesser der Kugel gleich Da ist, so ist die Höhe H
auf eine Beziehung in Bezug auf den Durchmesser eingestellt, die ausgedrückt
wird als H ≤ Da/2. Diese Höhe H wird je nach Wunsch
durch Änderung der Tiefe der beabstandeten Abschnitte 318a, 318b eingestellt.
Weiterhin weisen innere Eckenabschnitte an der Unterseite der beabstandeten
Abschnitte 318a, 318b und äußere
Eckenabschnitte der erhöhten Abschnitte 313 jeweils
einzeln einen Radius in der Größenordnung von
0,2 R auf.
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Die
erhöhten Abschnitte 313 sind jeweils zwischen
den Taschen vorgesehen, und sind jeweils bogenförmig ausgebildet,
bei Betrachtung in Axialrichtung. Wenn eine Entfernung zwischen
den Zentren der Taschen 313 mit L bezeichnet wird, und
der Durchmesser der Kugel 314 mit Da, so ist, wie in 12 gezeigt,
die Entfernung L auf die Größenordnung von 2 Da
bis 5 Da eingestellt. Weiterhin erhöht sich der erhöhte
Abschnitt 313 von jeder Tasche 312 verjüngt über
den beabstandeten Abschnitt 318a, 318b, und ist
dessen Endabschnitt in Axialrichtung flach ausgebildet.
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Weiterhin
ist die Höhe H der erhöhten Abschnitte 313 ebenso
wie die Höhe der Zungenteile 316a, 316b ausgebildet,
und ist deren Breite in Radialrichtung so ausgebildet, dass sie
ebenso groß ist wie die Breite in Radialrichtung der Zungenteile 316a, 316b.
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Wenn
daher der Käfig 302 in das Lager eingebaut ist,
und mit hoher Drehzahl gedreht wird, setzen sich die flachen Oberflächen
der erhöhten Abschnitte 313 in der Umfangsrichtung
in derselben Höhe wie jener der Zungenteile 316a, 316b fort,
wodurch kein spezieller Ölumwälzverlust nur in
den Zungenteilen 316a, 316b hervorgerufen wird,
so dass der Fluss des Schmieröls vergleichmäßigt
werden kann, wodurch ermöglicht wird, in wesentlichem Ausmaß den
Drehmomentverlust zu verringern.
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Falls
die Anzahl an Kugeln und Taschen verringert wird, um eine Drehmomentverringerung
zu erzielen, obwohl die Abstände, in welchen die Taschen 312 vorgesehen
sind, verlängert sind, tritt infolge der Tatsache, dass
kein ausgenommener Abschnitt zwischen den Taschen 312 wie
herkömmlich vorgesehen ist, sondern der erhöhte
Abschnitt 313 zwischen den Taschen 312 vorhanden
ist, kein Umwälzen von Schmieröl in der Nähe
der Zungenteile 316a, 316b auf, wodurch ermöglicht
wird, in wesentlichem Ausmaß den Drehmomentverlust zu verringern.
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Die
beiden Zungenteile 316a, 316b müssen elastisch
geöffnet werden, damit die Kugel 314 in der Tasche 312 durch
das Einschnappverfahren aufgenommen werden kann. Andererseits besteht
der Käfig 311 aus Kunststoff, und sind nicht nur
die Zungenteile 316a, 316b, sondern auch die beabstandeten Abschnitte 318a, 318b und
die erhöhten Abschnitte 313 einstückig
ausgeformt. Daher muss bei den Zungenteilen 316a, 316b verhindert
werden, dass sie nach innen in Radialrichtung zusammenfallen, infolge
einer Schrumpfung, die bei einem Kühlungsschritt auftritt,
welcher sich an einen Formgebungsschritt anschließt.
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Wenn
die Zungenteile 316a, 316b sich radial nach innen
des Käfigs 302 verkippen, kann die Exaktheit der
Abmessung nicht mehr erzielt werden, wodurch nicht nur die Kugel 314 nicht
in die Tasche 312 durch das Einschnappverfahren eingedrückt werden
kann, sondern auch die Befürchtung besteht, dass die Steifigkeit
des Käfigs 302 unzureichend wird, wenn sich das
Lager mit hoher Drehzahl dreht, und auf den Käfig 302 eine
derartige Verformung einwirkt, dass der Käfig 302 nach
außen geöffnet wird, wodurch der Käfig 302 ausfallen
kann.
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Daher
wird bei dieser Ausführungsform, um das Auftreten eines
derartigen Problems zu verhindern, und eine Störung in
Bezug auf die elastische Verformung der Zungenteile 316a, 316b zum
Zeitpunkt des Zusammenbaus, eine minimale Breite in dem unteren
Abschnitt der beabstandeten Abschnitte 318a, 318b so
eingestellt, dass sie größer oder gleich dem Ausmaß einer
elastischen Verformung ((Da – W)/2) der Zungenteile 316a, 316b ist.
Bei dieser Ausbildung kann das Auftreten eines Problems zum Zeitpunkt
des Zusammenbaus verhindert werden.
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Als
nächstes wird eine weitere Ausführungsform der
Erfindung beschrieben. 14 ist eine Perspektivansicht
eines Käfigs gemäß dieser weiteren Ausführungsform, 15 ist
eine Teilabwicklung des Käfigs der Ausführungsform,
und 16 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptteils des in 15 gezeigten
Käfigs.
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Diese
Ausführungsform unterscheidet sich von der voranstehend
geschilderten Ausführungsform in der Hinsicht, dass die
Ausbildung der beabstandeten Abschnitte 320a, 320b anders
ist. Wie voranstehend geschildert, ist die minimale Breite in dem unteren
Abschnitt der beabstandeten Abschnitte 318a, 318b so
eingestellt, dass sie größer oder gleich dem Ausmaß der
elastischen Verformung der Zungenteile 316a, 316b ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite der
beabstandeten Abschnitte 320a, 320b kleiner ausgebildet
als die Breite, die bei der vorherigen Ausführungsform
beschrieben wurde. Da die übrige Konstruktion dieser Ausführungsform ähnlich
jener der vorherigen Ausführungsform ist, werden gleiche
Bezugszeichen bei gleichen Abschnitten wie bei der vorherigen Ausführungsform gemäß den 14 bis 16 eingesetzt,
und erfolgt insoweit keine Beschreibung. Die Funktionsweise und
die Vorteile, die durch die entsprechende Konfiguration zur Verfügung
gestellt werden, sind jedoch ebenso wie bei der vorherigen Ausführungsform.
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Auf
diese Art und Weise arbeiten, da die Breite zwischen den beabstandeten
Abschnitten 320a, 320b gering ist, und sich die
Zungenteile 316a, 316b nahe an den erhöhten
Abschnitten 313 befinden, die Zungenteile 316a, 316b mit
dem erhöhten Abschnitt 313 so zusammen, dass der
Fluss des Schmieröls vergleichmäßigt
wird, und keine Umwälzwirkung von Schmieröl durch
die Zungenteile 316a, 316b hervorgerufen wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Breite der beabstandeten Abschnitte 320a, 320b vorzugsweise
so gering wie möglich ausgebildet wird, ohne die elastische
Verformung der Zungenteile 316a, 316b zu unterbrechen,
und die Vergleichmäßigungswirkung des Schmieröls
durch die erhöhten Abschnitte 313 bei dieser Ausführungsform
besser ist als bei der vorherigen Ausführungsform.
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform eines Harz-Käfigs gemäß der
Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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17 ist
eine Perspektivansicht, welche einen Harz-Käfig gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 18 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht, welche eine
Schweißlinie erläutert, die in einem Bereich zwischen
Angüssen ausgebildet wird.
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Wie
aus 17 hervorgeht, weist ein Harz-Käfig 410 gemäß dieser
Ausführungsform Taschenabschnitte 411 zum drehbaren
Haltern mehrerer Kugeln (nicht gezeigt) auf, welche Abwälzelemente
darstellen, in im Wesentlichen gleichen Abständen in deren
Umfangsrichtung, und ist ein Paar von Zungenabschnitten 412 in
Endabschnitten in Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche
jedes der Taschenabschnitte 411 so vorgesehen, dass diese
in deren Axialrichtung vorstehen. Weiterhin ist ein Öffnungsabschnitt 413 zwischen
distalen Enden der beiden Zungenabschnitte 412 vorgesehen,
und wird durch Drücken der Kugel in den Taschenabschnitt 411 von
diesem Öffnungsabschnitt 413 aus, während zwangsweise
die beiden Zungenabschnitte 412 zum Öffnen veranlasst
werden, die Kugel drehbar in dem Taschenabschnitt 411 über
einen kleinen Spalt gehaltert.
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Weiterhin
ist der Harz-Käfig 410 so ausgebildet, dass er
durch Spritzgießen durch eine Form ausgebildet wird, welche mehrere
Angüsse 414 aufweist (die an fünf Orten
vorgesehen sind, wie in 17 gezeigt),
und wird vorzugsweise als Harzmaterial für den Käfig
Nylon 46, PPS und PEEK eingesetzt, welche 20 bis 40 Gewichts
Kohlenstofffasern oder Glasfasern enthalten. Zusätzlich
ist speziell der Harz-Käfig 410 so ausgebildet,
dass der PCD gleich 120 mm oder mehr und 200 mm oder weniger im
Durchmesser annimmt.
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Weiterhin
ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Harz-Käfig 410 in
Bereiche A, B, C, D, E durch die Angüsse 414 unterteilt,
die an den fünf Orten vorgesehen sind, und ist die Anzahl
an Taschenabschnitten 411, welche jeweils in einem der Bereiche
A bis E vorhanden sind, so ausgebildet, dass sie eine gerade Zahl
ist, und gleich einer geraden Zahl oder nahe dieser ausgebildet
ist (Zahlen, die sich so wenig wie möglich ändern).
Weiterhin sind die Längen in Umfangsrichtung der jeweiligen
Bereiche A bis E auf 60 mm oder mehr und 120 mm oder weniger eingestellt.
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Im
einzelnen ist bei fünf Angüssen 414 und sechsundvierzig
Taschenabschnitten 411 insgesamt die Anzahl an Taschenabschnitten 411,
die jeweils in einem der Bereiche A, B, C, D, E vorgesehen sind, auf
eine gerade Zahl eingestellt, und ist die Anzahl an Taschenabschnitten 411 in
den Bereichen A, B, C jeweils auf "zehn" eingestellt, und ist die
Anzahl an Taschenabschnitten 411, die in den Bereichen
D, E vorgesehen sind, jeweils auf "acht" eingestellt.
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Bei
dem Harz-Käfig 410 mit der voranstehend geschilderten
Ausbildung werden infolge der Tatsache, dass die Anzahl an Taschenabschnitten 411,
die jeweils in einem der Bereiche A bis E vorhanden sind, eine Anzahl
ist, die eine gerade Zahl ist, und die geradzahlig oder nahezu geradzahlig
werden, wie in 18 gezeigt, Schweißlinien 417,
die jeweils in den Bereichen A bis E ausgebildet werden, an Positionen
vorgesehen, die in Umfangsrichtung gegenüber Unterseiten
der Taschenabschnitte 411 versetzt sind.
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Wie
voranstehend geschildert, sind bei dem Harz-Käfig 410 gemäß der
Ausführungsform infolge der Tatsache, dass die Anzahl an
Taschenabschnitten 411, die jeweils in den Bereichen A
bis E vorhanden sind, die zwischen den Angüssen 414 vorgesehen
sind, in einer Anzahl vorgesehen ist, welche gerade Zahlen sind,
und welche gerade Zahlen sind, und geradzahlig werden oder annähernd
geradzahlig werden, selbst bei einem Käfig mit großem
Durchmesser, die Schweißlinien 417 jeweils in
den Bereichen A bis E ausgebildet, an den Orten, die in Umfangsrichtung
gegenüber den Unterseiten der Taschenabschnitte 411 versetzt
sind. Daher kann die Steifigkeit des Käfigs 410 erhöht
wird, wodurch ermöglicht wird, die Festigkeit des Käfigs 410 zu
vergrößern. Da die Bereiche A bis E, die zwischen
den Angüssen 414 ausgebildet werden, im Wesentlichen ausgeglichen
werden können, kann darüber hinaus die Exaktheit
der Formgebung des Käfigs 410 vergrößert
werden.
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Weiterhin
kann infolge der Tatsache, dass der Harz-Käfig 410 gemäß der
Ausführungsform eine Einstellung der Umfangslänge
der jeweiligen Bereiche A bis E auf 60 mm oder mehr und 120 mm oder weniger
aufweist, ein Ausfall infolge einer verkürzten Ausformung
beim Spritzgießen verhindert werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die voranstehend
geschilderte Ausführungsform beschränkt ist, sondern
je nach Erfordernis abgeändert oder verbessert werden kann.
-
Beispielsweise
wurde bei der voranstehenden Ausführungsform der Harz-Käfig
so beschrieben, dass er durch eine Form ausgeformt wird, welche
fünf Angüsse aufweist, und insgesamt sechsundvierzig
Taschenabschnitte aufweist, jedoch ist die Anzahl der Angüsse
und der Taschenabschnitte nicht hierauf beschränkt, so
dass beispielsweise ein Harz-Käfig eingesetzt werden kann,
der durch eine Form ausgeformt wird, welche drei Angüsse
und zwölf Taschenabschnitte aufweist. Wenn dies geschieht,
kann die Anzahl an Taschenabschnitten, die in Bereichen vorgesehen
sind, die jeweils zwischen den drei Angüssen vorhanden
sind, jeweils auf eine gerade Anzahl eingestellt werden, beispielsweise "vier".
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Nachstehend
wird eine andere Ausführungsform eines Harz-Käfigs
gemäß der Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen geschildert.
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19 ist
eine Perspektivansicht, die einen Harz-Käfig gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 20 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht, die einen
Taschenabschnitt erläutert, der sich im Zentrum in Umfangsrichtung
einer ungeradzahligen Anzahl an Taschenabschnitten befindet, die
in einem Bereich vorgesehen sind, der zwischen Angüssen
festgelegt ist.
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Wie
in 19 gezeigt, weist ein Harz-Käfig 510 gemäß dieser
Ausführungsform Taschenabschnitte 511 zum drehbaren
Haltern mehrerer Kugeln (nicht gezeigt) auf, welche Abwälzelemente
darstellen, in im Wesentlichen gleichen Abständen in seiner Umfangsrichtung,
und sind zwei Zungenabschnitte 512 an Endabschnitten in
Umfangsrichtung einer Innenumfangsoberfläche jedes der
Taschenabschnitte 511 so vorgesehen, dass sie in Axialrichtung
vorstehen. Weiterhin ist eine Öffnung 513 zwischen
distalen Enden der beiden Zungenabschnitte 512 vorgesehen,
und wird durch Hineindrücken der Kugel in den Taschenabschnitt 511 von
dieser Öffnung 513, während die beiden
Zungenabschnitte 512 dazu gezwungen werden, sich zu öffnen,
die Kugel drehbar in dem Taschenabschnitt 511 über
einen kleinen Spalt gehaltert.
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Weiterhin
wird der Harz-Käfig 510 durch Spritzgießen
durch eine Form ausgeformt, welche mehrere Angüsse 414 (die
wie in 19 gezeigt an fünf
Orten vorgesehen sind) und ein einziges Reservoir 516 aufweist.
Als Harzmaterial für den Käfig werden vorzugsweise
Nylon 46, PPS und PEEK eingesetzt, welche 20 bis 40 Gewichts-%
Kohlenstofffaser oder Glasfaser enthalten. Weiterhin wird speziell
der Harz-Käfig 410 so ausgebildet, dass der PCD
einen Durchmesser von 120 mm oder mehr und einen Durchmesser von
200 mm oder weniger aufweist.
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Weiterhin
ist bei dieser Ausführungsform der Harz-Käfig 510 so
ausgebildet, dass er insgesamt eine ungeradzahlige Anzahl an Taschenabschnitten 511 aufweist.
Weiterhin ist der Harz-Käfig 510 auf Bereiche
A, B, C, D und E unterteilt, durch die Angüsse 514,
die an den fünf Orten vorgesehen sind. Die Anzahl an Taschenabschnitten 511,
die jeweils in einem der Bereiche A bis E vorgesehen sind, ist auf
eine Zahl eingestellt, die sich möglichst nahe an eine
gerade Zahl annähert (eine Zahl, die sich so wenig wie möglich ändert).
Weiterhin ist die Anzahl an Taschenabschnitten in dem Bereich E
auf kleiner eingestellt als die Anzahl an Taschenabschnitten 511 in
den Bereichen A bis D. Darüber hinaus sind die Umfangslängen
der jeweiligen Bereiche A bis E auf 60 mm oder mehr und 120 mm oder
weniger eingestellt.
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Im
einzelnen ist, bei fünf Angüssen 514 und fünfundvierzig
Taschenabschnitten 511 insgesamt, die Anzahl an Taschenabschnitten 511,
die jeweils in den Bereichen A, B, C, D vorhanden sind, auf eine gerade
Zahl eingestellt, und ist die Anzahl von Taschenabschnitten 511 in
den Bereichen A, B, C jeweils auf "10" eingestellt, und ist die
Anzahl an Taschenabschnitten 511, die in dem Bereich D
vorhanden sind, auf "8" eingestellt. Die Anzahl an Taschenabschnitten 511 in
dem übrigen Bereich ist auf "7" eingestellt, nämlich
eine ungerade Zahl, und ist auch kleiner als die Anzahl der Taschenabschnitte 511 in den
Bereichen A, B, C und D.
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Weiterhin
sind Pfeilerabschnitte 515 an beiden Endabschnitten jedes
der Taschenabschnitte 511 des Harz-Käfigs 510 vorgesehen.
Das Reservoir 516 ist in einem der Pfeilerabschnitte 515 des
Taschenabschnitts 511 angeordnet, der sich im Zentrum in
Umfangsrichtung des Bereichs E befindet. Daher ist, wie in 20 gezeigt,
eine Schweißlinie 517, die in dem Bereich E vorgesehen
ist, zwischen einer Unterseite des Taschenabschnitts 511,
der sich im Zentrum in Umfangsrichtung des Bereichs E befindet,
und dem Reservoir 516 angeordnet, und ist an einem Ort
angeordnet, an welchem eine Radialschnittfläche der Schweißlinie 517 gleich
dem Doppelten einer Radialschnittfläche der Unterseite
des unteren Abschnitts 511 wird.
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Wie
voranstehend geschildert ist bei dem Harz-Käfig 510 gemäß der
Ausführungsform die Gesamtanzahl der Taschenabschnitte 511 eine
ungerade Zahl; ist die Anzahl an Taschenabschnitten, die in den
Bereichen A bis E angeordnet sind, die jeweils zwischen den Angüssen 514 angeordnet
sind, eine Zahl, die sich am nächsten an eine gerade Zahl
annähert; und ist das Reservoir 516 in einem der
Pfeilerabschnitte 515 angeordnet, die an den Endabschnitten
des Taschenabschnitts 511 vorgesehen sind, der sich im
Zentrum im Umfangsrichtung des Bereichs E befindet, der zwischen
den Angüssen festgelegt ist, zwischen denen die ungeradzahlige Anzahl
an Taschenabschnitten angeordnet ist. Trotz eines Käfigs,
bei welchem die gesamte Anzahl an Taschenabschnitten 511 eine
ungerade Zahl ist, und der einen großen Durchmesser aufweist,
kann infolge der Tatsache, dass die Schweißlinie 517 in
dem Bereich E des Käfigs 510 an dem Ort vorgesehen
ist, der gegenüber dem Boden des Taschenabschnitts 511 in
Umfangsrichtung versetzt ist, die Steifigkeit des Käfigs 510 vergrößert
werden, wodurch ermöglicht wird, die Festigkeit des Käfigs 510 zu
erhöhen. Weiterhin kann, da die Bereiche A bis E, die zwischen den
Angüssen 514 ausgebildet werden, im Wesentlichen
gleichmäßig ausbalanciert werden können,
die Exaktheit der Formgebung für den Käfig 510 erhöht werden.
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Weiterhin
kann infolge der Tatsache, bei dem Harz-Käfig 510 gemäß der
Ausführungsform, da die Schweißlinie 517,
die in dem Bereich E ausgebildet wird, zwischen der Unterseite des
Taschenabschnitts 511, der sich im Zentrum in Umfangsrichtung
des Bereichs E befindet, und dem Reservoir 516 ausgebildet
ist, und an dem Ort angeordnet ist, an welchem die Schnittfläche
der Schweißlinie 517 das Doppelte der Schnittfläche
der Unterseite des Taschenabschnitts 511 beträgt,
die Steifigkeit des Käfigs 510 weiter erhöht
werden, wodurch ermöglicht wird, die Festigkeit des Käfigs 510 weiter
zu erhöhen.
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Weiterhin
kann bei dem Harz-Käfig 510 gemäß der
Ausführungsform infolge der Tatsache, dass die Umfangslängen
der jeweiligen Bereiche A bis E auf 60 mm oder mehr und 120 mm oder
weniger eingestellt sind, ein Ausfall infolge einer unzureichenden Ausformung
beim Spritzgießen verhindert werden.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die voranstehend
geschilderte Ausführungsform beschränkt ist, sondern
je nach Erfordernis abgeändert oder verbessert werden kann.
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So
wurde beispielsweise bei der voranstehenden Ausführungsform
der Harz-Käfig so beschrieben, dass er durch eine Form
ausgeformt wird, die insgesamt fünf Angüsse und
fünfundvierzig Taschenabschnitte aufweist, jedoch ist die
Anzahl an Angüssen und Taschenabschnitten nicht hierauf
beschränkt. Beispielsweise kann ein Harz-Käfig
eingesetzt werden, der durch eine Form ausgeformt wird, welche drei
Angüsse und siebzehn Taschenabschnitte aufweist. Wenn dies
erfolgt, ist die Anzahl an Taschenabschnitten, die in Bereichen
vorgesehen sind, die jeweils zwischen den beiden Angüssen
vorgesehen sind, auf eine gerade Zahl eingestellt, nämlich "sechs",
und ist die Anzahl an Taschenabschnitten in einem Bereich, der zwischen
den übrigen Angüssen ausgebildet wird, auf eine
ungerade Zahl eingestellt, die kleiner ist als die Anzahl an Taschenabschnitten in
den Bereichen, bei welchen eine gerade Anzahl an Taschenabschnitten
vorhanden ist, wobei die ungerade Zahl gleich "fünf" ist.
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Weiterhin
wird bei der Ausführungsform das Reservoir so beschrieben,
dass es in einem der Pfeilerabschnitte des Taschenabschnitts vorhanden
ist, die im Zentrum in Umfangsrichtung des Bereichs E vorhanden
sind, der zwischen den Angüssen vorgesehen ist, zwischen
welchen eine ungeradzahlige Anzahl an Taschenabschnitten vorhanden
ist, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Das Reservoir kann in dem zentralen Pfeilerabschnitt in Umfangsrichtung
jedes der Bereiche A, B, C und D vorgesehen sein, die jeweils zwischen
den Angüssen vorhanden sind, zwischen denen eine geradzahlige Anzahl
an Taschenabschnitten vorhanden ist, als Vorsorgemaßnahme
gegen einen unzureichenden Ausstoß an Harzmaterial.
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Weiterhin
kann bei der Ausführungsform der Bereich, der zwischen
den Angüssen vorhanden ist, zwischen welchen die ungeradzahlige
Anzahl an Taschenabschnitten vorhanden ist, an drei Orten oder einer
größeren, ungeradzahligen Anzahl an Orten vorhanden
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-90692
A [0003]
- - JP 5-96548 A [0004]
- - JP 2003-49837 A [0005]