DE10210670A1 - Wälzelemente für Wälzlager, Verfahren zu deren Herstellung und Wälzlager - Google Patents
Wälzelemente für Wälzlager, Verfahren zu deren Herstellung und WälzlagerInfo
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für ein Wälzlager umfasst ein Vermischen, um verrundete Elemente aus Stahlkugeln und kugelförmige Wälzelemente mit einem äußeren Durchmesserbereich zu bearbeiten, wobei der Bereich eine Wälzkontaktfläche wird. Die Kontaktfläche hat Krümmungen in einer axialen Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung und hat wenigstens eine Ebene. Die so vermischten Elemente werden in einem Raum zwischen zwei Prozessscheiben platziert und bearbeitet, die einander über den vorbestimmten Raum gegenüber sind. Dadurch werden die Oberflächen der verrundeten Kugeln und der Wälzelemente bearbeitet, um verrundet zu werden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lager, das die Aufnahme einer radialen
Querbelastung, einer radialen Schubbelastung, die in beiden Richtungen ausgeübt wird,
und einer Momentlast ermöglicht, welches z. B. bei Industriemaschinen, Robotern, medi
zinischen Vorrichtungen, Lebensmittelmaschinen, Halbleiter- bzw. Flüssigkristallher
stellungsvorrichtungen, optischen und optoelektronischen Vorrichtungen verwendet
wird.
Als Vorrichtungen, die die Aufnahme einer radialen Querbelastung, einer axialen
Schubbelastung, die in beiden Richtungen ausgeübt wird, und einer Momentlast mittels
eines Lagers ermöglichen, sind ein Schrägwälzlager, das in Fig. 24 gezeigt ist, ein Vier-
Punktkontakt-Kugellager, das in Fig. 25 gezeigt ist, oder ein Drei-Punktkontakt-
Kugellager, das in Fig. 26 gezeigt ist, bekannt.
In dem Schrägwälzlager, das in Fig. 24 gezeigt ist, ist ein Wälzelement 300 eine Walze,
und wenn die Wälzelemente 300 und Lagerringe 100, 200 Linienkontakte an zwei Posi
tionen haben, hat dies den Vorzug einer großen Momentsteifigkeit. In dem Vier-
Punktkontakt-Kugellager, das in Fig. 25 gezeigt ist, oder in dem Drei-Punktkontakt-
Kugellager, das in Fig. 26 gezeigt ist, ist das Wälzelement 400 eine Kugel, und wenn
das Wälzelement 400 und die Lagerringe 100, 200 Punktkontakte an vier oder drei Po
sitionen haben, hat dies den Vorzug eines geringen Drehmomentes und eines ge
räuschlosen Arbeitens.
Jedoch hat das Schrägwälzlager den Vorzug einer großen Momentsteifigkeit, während
im Gegensatz dazu, wenn das Wälzelement 300 und der Lagerring 100 in Linienkontakt
sind, dies auch den Nachteil eines großen Drehmomentes und einer großen Drehmo
mentschwankung hat.
In den Vier- oder Drei-Punktkontakt-Kugellagern gibt es, wenn das Wälzelement 400
eine Kugel ist, den Vorzug eines geringeren Drehmomentes als dem der Schrägwalze
mit gleichen Dimensionen, aber andererseits gibt es auch den Nachteil einer geringen
Momentsteifigkeit. In dem Fall, in dem die radiale Querbelastung größer als die axiale
Schubbelastung ist, oder in dem Fall, in dem eine reine radiale Querbelastung aufge
nommen wird, wenn die jeweiligen Kugeln 400 Vier- oder Drei-Punktkontakte mit den
Lagerringen 100, 200 haben, ist das Eigendrehmoment bzw. der Spin der Kugel 400
groß und ein geringes Spinverschleißverhalten ist nicht vorgesehen. Zum Verbessern
eines gewöhnlichen Spinverschleißverhaltens, auch wenn es ein bisschen ist, wird ein
positiver Abstand des Lagers festgelegt und im Ergebnis wird die Momentsteifigkeit des
Lagers gering.
Zum Lösen dieser Probleme, um ein großes Eigendrehmoment des Vier-Punktkontakt-
Kugellagers auszuschließen, wurde ein neues und nützliches Wälzlager bereits entwic
kelt (japanisches offengelegtes Patent Nr. 50264/2001), das die Aufnahme einer radia
len Querbelastung mit einem geringeren Drehmoment, einer axialen Schubbelastung,
die in beiden Richtungen wirkt, und einer Momentlast ermöglicht.
Dieses Wälzlager hat den folgenden Aufbau. Eine Vielzahl von Wälzelementen ist zwi
schen ein Paar von Lagerringen eingebracht, und die jeweiligen Lagerringe haben
Laufringnuten, die Laufringoberflächen mit einem größeren Durchmesser als der Radius
des Wälzelementes aufweisen. Wenigstens einer der Lagerringe ist aus zwei Laufrin
goberflächen zusammengesetzt, und das Wälzelement hat einen äußeren Durchmes
serbereich, der eine Wälzkontaktoberfläche ist, die nicht nur Krümmungen in der radia
len Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat sondern auch in der axialen Richtung
hat und gleichzeitig wenigstens eine Ebene hat. Die Wälzelemente sind abwechselnd an
dem Umfang der Laufringoberfläche über Kreuz zueinander angeordnet, und die äuße
ren Durchmesserbereiche der Wälzelemente sind immer in Kontakt an zwei Punkten
insgesamt einer nach dem anderen mit der Laufringoberfläche des gegenüberliegenden
Lagerringes auf der einen Seite und mit der Laufringoberfläche des Lagerringes auf der
anderen Seite. Dieses Wälzlager hat die folgenden neuen und nützlichen Wirkungen.
- 1. Wenn die Wälzelemente abwechselnd am Umfang der Laufringoberfläche angeord net sind, so dass sie einander zwischen den inneren und äußeren Ringen kreuzen, ist es möglich, die radiale Querbelastung, die axiale Schubbelastung, die in beiden Richtungen wirkt, und die Momentlast mittels eines Lagers aufzunehmen.
- 2. Wenn die jeweiligen Wälzelemente immer in Kontakt an den nur zwei Positionen mit den inneren und äußeren Lagerringen sind, ist das Gleiten infolge des relativ gro ßen Eigendrehmomentes, das in dem herkömmlichen Vier-Punktkontakt-Kugellager oder dem Drei-Punktkontakt-Kugellager aufgetreten ist, so dass das Anti- Spinverschleißverhalten erhöht werden kann.
- 3. Wenn der Abstand der Lagers klein oder, wenn nötig, negativ festgelegt werden kann, kann eine hohe Momentsteifigkeit realisiert werden.
- 4. Wenn das Wälzelement und der Lagerring einen Punktkontakt haben, ist der Wälzwiderstand gering im Vergleich zu einer Schrägwalze, so dass ein geringes Drehmoment realisiert werden kann.
Das Wälzelement, das in das Wälzlager eingebracht ist, wird mit einem maschinellen
Verfahren hergestellt, wobei eine leere Kugel des Wälzelementes so hergestellt wird,
dass eine Ebene 501 gebildet wird (Fig. 27A). Nach dem Ausbilden der Ebene 501
durch das maschinelle Verfahren hängt der Kugelausbildungsprozess zum Ausbilden
einer Wälzfläche 502 von dem Kugelmassenproduktionsverfahren ab (z. B. beschrieben
in dem japanischen offengelegten Patent Nr 254858/2000, das in den Fig. 27B und 27C
gezeigt ist, wobei sphärische Kugeln 500, die bearbeitet werden (Wälzelemente), zwi
schen wechselseitigen Nuten von zwei Prozessscheiben 600, 700, die mit einem festen
Abstand einander gegenüber sind, hindurchgeführt werden, so dass im Wesentlichen
sphärische Kugeln hergestellt werden).
Wie in Fig. 27 gezeigt ist, wird der kugelförmige Teil des äußeren Durchmesserberei
ches (oder die gegenüberliegende Endfläche), der eine Wälzfläche 502 wird, zum Her
stellen der Ebene 501 mittels eines Schleifwerkzeuges 800 eingespannt und damit ist
die Ebenenherstellungspräzision hoch, aber die Kosten zum Herstellen der Wälzele
mente sind hoch, und die Produkte sind teuer im Vergleich zu gewöhnlichen runden Ku
geln.
In dem herkömmlichen Herstellungsverfahren werden scharte Kanten 900 an einem
Kreuzungspunkt zwischen der Ebene 501 und dem äußeren Durchmesserbereich 502
(der Wälzfläche) mit der Krümmung erzeugt. Entsprechend ist ein Verrundungsverfah
ren an der Kante 900 nach dem Herstellen der kugelförmigen Form der Wälzfläche 502
erforderlich, und die Kosten werden weiter erhöht.
In dieser Situation sind die Einheitskosten des Wälzelementes 500 höher als die der
runden Kugel, und im Ergebnis sind die Kosten des Wälzlagers, das mit dieser Art von
Wälzelementen 500 ausgestattet ist, hoch.
Weiterhin wurde herausgefunden, dass auch in dem vorgeschlagenen Wälzlager (offen
gelegtes Patent Nr. 5026412001) die Kugel als das Wälzelement die Ebene in wenig
stens einem Teil der Kugel hat und immer eine Wechselwirkung zwischen der Laufrin
goberfläche des gegenüberliegenden Lagerringes auf der einen Seite und einer anderen
Laufringoberfläche des Lagerringes der anderen Seite verhindert, und gleichzeitig ver
bleibt hier noch ein Raum zum Verbessern der Gleitfähigkeit zum Vermeiden eines Ab
riebs der Halterung in dem Kontaktbereich (der Kreuzungskantenpunkt zwischen der
Ebene des Wälzelementes und dem äußeren Durchmesserbereich mit der Ebene und
der Krümmung) zwischen dem Wälzelement und der Halterung.
Es ist eine Aufgabe eines ersten Aspektes der Erfindung, die Probleme zu lösen, die
sich in herkömmlichen Techniken ergeben, und Wälzelemente mit wenigstens einer
Ebene zur Verfügung zu stellen, die in einem Hochpräzisionsverfahren hergestellt ist,
sowie ein Verfahren zum Vermischen von hocheffizienzverrundeten Wälzelementen aus
Stahlkugeln, wobei Wälzelemente mit wenigstens einer Ebene einfach mit hoher Effizi
enz hergestellt werden und ein Wälzlager das mit Wälzelementen mit wenigstens einer
Ebene ausgestattet ist, die mit einem Hochpräzisionsverfahren hergestellt ist.
Die obengenannten Aufgaben können gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für Wälzlager, Wäl
zelementen und ein Wälzlager erzielt werden. Im Speziellen kann die Aufgabe durch ein
Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für ein Wälzlager, Wälzelementen, die
durch dieses Verfahren hergestellt werden, oder ein Wälzlager, das die Wälzelemente
beinhaltet, gelöst werden.
Das Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für ein Wälzlager gemäß der vorlie
genden Erfindung weist einen Mischschritt und einen Platzier- und Bearbeitungsschritt
auf. In dem Mischschritt werden verrundete Elemente aus Stahlkugeln und kugelförmi
ger Wälzelemente, von denen jedes Wälzkontaktflächen mit Krümmungen in deren
axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zu der axialen Richtung hat und
wenigstens eine Ebene hat, gemischt. In dem Platzier- und Bearbeitungsschritt werden
die so vermischten Elemente in einem Raum zwischen zwei Prozessscheiben platziert,
die einander gegenüber sind und werden in einer solchen Weise bearbeitet, dass die
Oberflächen der verrundeten Elemente und die kugelförmigen Wälzelemente vergerun
det werden.
Die andere technische Vorrichtung, die durch den ersten Aspekt der Erfindung zum Lö
sen der obengenannten Aufgabe eingeführt wird, ist zum Bereitstellen von Wälzele
menten des Wälzlagers, das die Wälzelemente verwendet, die gemäß dem obenge
nannten Verfahren hergestellt sind, und auch ein Wälzlager, das diese beinhaltet.
Es ist vorteilhaft, dass das obengenannte Wälzlager weiter aufweist:
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflächen definiert ist, die jeweils einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes haben, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig eine der ersten Laufringoberflächen kontaktiert; und
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufrin goberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig eine der we nigstens einen zweiten Laufringoberfläche kontaktiert,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen einge bracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung über Kreuz zueinander ange ordnet sind, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig die ersten und zweiten Lagerringe an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen kontaktie ren.
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflächen definiert ist, die jeweils einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes haben, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig eine der ersten Laufringoberflächen kontaktiert; und
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufrin goberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig eine der we nigstens einen zweiten Laufringoberfläche kontaktiert,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen einge bracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung über Kreuz zueinander ange ordnet sind, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig die ersten und zweiten Lagerringe an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen kontaktie ren.
Zusätzlich ist es bei dem Wälzlager von Vorteil, dass eine Gleitmittel speichernde Aus
sparung in wenigstens einer Ebene ausgebildet ist.
Es ist eine Aufgabe eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung, die Probleme
der herkömmlichen Technik zu lösen und auch die Gleitfähigkeit zu verbessern.
Die Aufgabe kann durch ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst wer
den. Das Wälzlager weist einen ersten Lagerring, einen zweiten Lagerring und eine
Vielzahl von kugelförmigen Wälzelementen auf, die rotierbar dazwischen eingebracht
sind. Jedes der Vielzahl von kugelförmigen Wälzelementen hat eine Wälzkontaktfläche
mit Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur
axialen Richtung und hat wenigstens eine Ebene. Der erste Lagerring hat eine Laufring
nut, die durch zwei erste Laufringoberflächen definiert ist, die jeweils einen größeren
Durchmesser als der Radius des Wälzelementes haben, und ein äußerer Durchmesser
bereich von jedem Wälzelement kontaktiert ständig eine der ersten Laufringoberflächen.
Der zweite Lagerring hat eine Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufringoberflä
che, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, und ein
äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement kontaktiert ständig eine der we
nigstens einen zweiten Laufringoberfläche, wodurch die äußeren Durchmesserbereiche
der Wälzelemente ständig an zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen kontak
tieren. In dem Wälzlager ist eine Gleitmittel speichernde Aussparung an wenigstens ei
ner Ebene ausgebildet. Die Wälzelemente sind rotierbar zwischen den ersten und
zweiten Lagerringen eingebracht und abwechselnd in deren Umfangsrichtung über
Kreuz zueinander angeordnet. Die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente
sind ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an den zwei Punkten
insgesamt einer nach dem anderen.
In dem Wälzlager ist vorzugsweise ein Verbindungsbereich vorgesehen, der sich zwi
schen der Wälzkontaktfläche und einer der wenigstens einen Ebene befindet und einen
vorbestimmten Krümmungsradius hat.
Das Ausbilden von Formen des Verbindungsbereiches kann von dem Schneide-Schleif-
oder dem Formprozess abhängig sein.
Weiterhin ist es eine Aufgabe des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung, die Ko
sten des Wälzelementes des Wälzlagers gering zu halten, das den äußeren Durchmes
serbereich hat, der eine Wälzkontaktfläche wird, die die Krümmungen nicht nur in der
radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung sondern auch in der axialen Richtung
hat und die Ebene in wenigstens in einem Bereich hat, und die Kosten des gesamten
Wälzlagers zu reduzieren, das diese Art von Wälzelement beinhaltet.
Die technische Vorrichtung des dritten Aspektes, der durch die Erfindung zum Lösen der
obengenannten Aufgabe eingeführt wird, ist folgendermaßen aufgebaut. Drahtmaterial
einer gewünschten Länge wird in einer Form eines Kopfstückes eingebracht, das in ei
ner gewünschten Form aufgebaut ist. Das Formen wird an der leeren Kugel des Wälze
lementes ausgeführt, die den äußeren Durchmesserbereich hat, der die Wälzkontaktflä
che wird, die Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen
Richtung sondern auch in der axialen Richtung hat und die Ebene in wenigstens einem
Bereich hat, und ein Zusatzkörper wird von dem äußeren Durchmesserbereich der lee
ren Kugel entfernt, wodurch das Wälzelement für das Wälzlager hergestellt wird.
Zusätzlich hat ein Verbindungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmes
serbereich einen vorbestimmten Krümmungsradius.
Das Verfahren zum Herstellen des Wälzelementes weist auf: Ein Einbringen des Draht
materials gewünschter Länger in die Form des Kopfstückes, das in der gewünschten
Form aufgebaut ist; ein Ausführen des Formens an der leeren Kugel mit dem äußeren
Durchmesserbereich, der die Wälzkontaktfläche wird, die Krümmungen nicht nur in der
radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung sondern auch in der axialen Richtung
hat und die Ebene in wenigstens einem Bereich hat; und ein Entfernen des Zusatzkör
pers von dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Kugel.
Beim Formen der leeren Kugeln von Wälzelementen wird zusätzlich ein Verbindungs
punkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich, der die Krümmung
hat, durch die willkürliche Krümmung R verbunden, und die leere Kugel des Wälzele
mentes kann hergestellt werden.
In dem Wälzlager, in das die Wälzelemente eingebracht werden, wobei eine Vielzahl
von Wälzelementen zwischen ein Paar von Lagerringen eingebracht ist, haben die je
weiligen Lagerringe Laufringnuten, die Laufringoberflächen aufweisen, die einen größe
ren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes haben, zwischen denen wenig
stens einer der Lagerringe aus zwei Laufringoberflächen aufgebaut ist, und das Wälze
lement hat den äußeren Durchmesserbereich, der die Wälzkontaktoberfläche wird, die
Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung sondern
auch in der axialen Richtung hat, wobei die jeweiligen Wälzelemente abwechselnd an
den Umfang der Laufringoberfläche über Kreuz zueinander angeordnet sind, und die
äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig an den zwei Punkten insge
samt einer nach dem anderen mit der Laufringoberfläche des gegenüberliegenden La
gerringes auf der einen Seite und mit der Laufringoberfläche des Laufringes der ande
ren Seite in Kontakt sind,
wobei das Wälzelement dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drahtmaterialien ge wünschter Länge in die Form des Kopfstückes eingebracht werden, das in einer ge wünschten Form aufgebaut ist, das Formen an der leeren Kugel des Wälzelementes ausgeführt wird, die den äußeren Durchmesserbereich hat, der die Wälzkontaktfläche wird, die die Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung sondern auch in der axialen Richtung hat und die Ebene in wenigstens einem Bereich hat, und ein Zusatzkörper von dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Kugel entfernt wird, wodurch das Wälzelement für das Wälzlager hergestellt wird. Beim Formen der leeren Kugeln der Wälzelemente wird der Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich mit der Krümmung durch die willkürliche Krümmung R verbunden.
wobei das Wälzelement dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drahtmaterialien ge wünschter Länge in die Form des Kopfstückes eingebracht werden, das in einer ge wünschten Form aufgebaut ist, das Formen an der leeren Kugel des Wälzelementes ausgeführt wird, die den äußeren Durchmesserbereich hat, der die Wälzkontaktfläche wird, die die Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung sondern auch in der axialen Richtung hat und die Ebene in wenigstens einem Bereich hat, und ein Zusatzkörper von dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Kugel entfernt wird, wodurch das Wälzelement für das Wälzlager hergestellt wird. Beim Formen der leeren Kugeln der Wälzelemente wird der Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich mit der Krümmung durch die willkürliche Krümmung R verbunden.
In Abhängigkeit vom Formen kann das Wälzlager mit geringen Kosten hergestellt wer
den, obwohl es eine komplizierte Ebenenform hat.
Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung ein "verrundetes Element" ein im Wesent
lichen wirklich gerundetes Element mit einer großen Kugelgleichförmigkeit ist.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die eine erste Ausführungsform des
Wälzelementes mit zwei Ebenen zeigt;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die eine zweite Ausführungsform des
Wälzelementes mit zwei Ebenen zeigt;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht des Wälzelementes mit einer Ebene;
Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, die einen elementaren Aufbau der Kugelherstel
lungsvorrichtung zum Durchführen eines Bearbeitungsverfahrens der Wäl
zelemente zeigt;
Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht von beiden Prozessschei
ben in der Kugelherstellungsvorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen dem Mischverhältnis der
Stahlkugeln und der Wälzelemente, der Prozesszeit und der wechselseitigen
Differenz zeigt, die in den hergestellten Kugeln zu erwarten ist;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Wälzlagers zeigt;
Fig. 8 ist eine Perspektivdarstellung, die eine Ausführungsform einer Halterung
zeigt;
Fig. 9 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform einer Trennvorrichtung
zeigt;
Fig. 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Wälzelementes
zeigt;
Fig. 12 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der Halterung des Wäl
zelementes zeigt, das in Fig. 11 gezeigt ist;
Fig. 13 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der Trennvorrichtung
zeigt;
Fig. 14 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Erfindung, in die das Wälzelement
einer anderen Ausführungsform eingebracht ist;
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die das Wälzelement zeigt, das in das Wälzla
ger von Fig. 14 eingebracht ist;
Fig. 16 ist eine Draufsicht, die teilweise im Querschnitt die Ausführungsform der
Halterung für das Wälzelement zeigt, das in Fig. 15 gezeigt ist;
Fig. 17A
und 17B sind Draufsichten, die teilweise im Querschnitt eine andere Ausführungsform
der Halterung für das Wälzelement zeigen, das in Fig. 15 gezeigt ist;
Fig. 18 ist eine Draufsicht, die teilweise im Querschnitt die andere Ausführungsform
der Halterung für das Wälzelement zeigt, das in Fig. 15 gezeigt ist;
Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht der Halterung, die in Fig. 18 gezeigt ist;
Fig. 20 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der Trennvorrichtung für
das Wälzelement zeigt, das in Fig. 15 gezeigt ist;
Fig. 21 ist eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform des Wälzelementes für das
Wälzlager (eine Ausführungsform mit zwei Ebenen) des dritten Aspektes der
Erfindung zeigt;
Fig. 22 ist eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform des Wälzelementes des
Wälzlagers (eine Ausführungsform mit einer Ebene) des dritten Aspektes der
Erfindung zeigt;
Fig. 23 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform des Verfahrens
zum Herstellen des Wälzelementes für das Wälzlager des dritten Aspektes
der Erfindung zeigt;
Fig. 24 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Beispiels eines herkömmlichen
Schrägwälzlagers;
Fig. 25 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines herkömmlichen Vier-
Punktkontakt-Kugellagers;
Fig. 26 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Beispiels eines herkömmlichen
Drei-Punktkontakt-Kugellagers; und
Fig. 27 ist das Verfahren zum Herstellen dieser Art von herkömmlichen Wälzlagern,
Fig. 27A zeigt ein Ebenenschneideverfahren für die leere Kugel des Wälzla
gers mit den zwei Ebenen, die Fig. 27B und 27C zeigen das Ebenenschleif
verfahren zum Herstellen der Kugelform der Wälzfläche, nachdem das Ebe
nenschleifverfahren durchgeführt wurde.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die
angefügten Zeichnungen beschrieben.
Diese Ausführungsform ist nur zum Erklären der Erfindung offenbart und sollte nicht als
beschränkend interpretiert werden, sondern kann willkürlich innerhalb des Schutzberei
ches der Erfindung modifiziert werden.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Wälzelementes eines ersten Aspektes der
Erfindung, und ein Kugelformverfahren wird mittels einer Kugelherstellungsvorrichtung
ausgeführt, die in Fig. 4 gezeigt ist.
Das Wälzelement 6 ist z. B. aus einem Stahlmaterial wie SUJ-2 (ein vergütetes und ge
tempertes Produkt) aufgebaut, wobei der äußere Durchmesserbereich 6a zur Wälzkon
taktfläche wird, die Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axia
len Richtung sondern auch in der axialen Richtung hat und in kugelförmiger Form mit
wenigstens einer Ebene 6b ausgebildet ist, und die kugelförmige Oberfläche 6e (außer
der Ebene) des Wälzelementes 6 wird bearbeitet, um verrundet zu werden. Das Be
zugszeichen 6c bezeichnet eine zentrale Rotationsachse.
Beispielsweise ist das Wälzelement 6 ausgebildet, dass es eine an den oberen und un
teren Bereichen abgeschnittene Kugel ist, um ein Paar von Ebenen 6b, 6b (die gegen
überliegenden Flächen) zu definieren (es wird Bezug auf eine solche Struktur genom
men, die durch die gegenüberliegenden Flächen 6b, 6b durch Schneiden der oberen
und unteren Bereiche der Kugel definiert ist, und diese wird in der folgenden Beschrei
bung verwendet), und der Verrundungsprozess wird an der kugelförmigen Oberfläche
mit der Verrundungsprozessvorrichtung ausgeführt.
Das Wälzelement ist nicht auf die Schnittbreite der oberen und unteren Bereiche be
schränkt, die Schneiderate kann willkürlich gleich oder ungleich sein, wenn sie innerhalb
des Bereiches der Erfindung liegt. Das heißt, die gegenüberliegenden Flächen 6b, 6b
der Wälzelemente 6 können innerhalb des Erfindungsbereiches symmetrisch oder
asymmetrisch sein.
Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des Wälzelementes des ersten Aspektes der Er
findung mit zwei asymmetrischen Ebenen, wobei das Wälzelement dieser Ausfüh
rungsform speziell bei einer starken Rotation nützlich ist.
Das Wälzelement 6 der Ausführungsform besitzt die asymmetrischen Ebenen 6b, 6d
(die gegenüberliegenden Flächen), und wenn die große Seite 6d der Ebenen 6b, 6d (der
Relativbereiche) gegenüber einem inneren Ring 2 des Lagers, das in Fig. 7 gezeigt ist,
angeordnet ist, ist die Rotation des Wälzelementes 6 stabil, so dass ein geringeres
Drehmoment realisiert werden kann.
Weiterhin kann das Wälzelement 6, wie in Fig. 3 zu sehen ist, eine kugelähnliche Form
haben, die mit einer Ebene nur durch ein Schneiden entweder nur des oberen oder des
unteren Bereiches ausgebildet ist.
Die gesamte Form des Wälzelementes 6, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
der Ebenen 6b, 6b (6d), und die Größen der Krümmung in der axialen Richtung des äu
ßeren Durchmesserbereichs 6a sind nicht auf die obengenannten Formen im Ganzen
beschränkt, und können optional innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches modifi
ziert werden. Zum Beispiel ist es ausreichend, dass das Wälzelement 6 zwei nicht pa
rallele Flächen anstelle der gegenüberliegenden Flächen 6b, 6b hat und die zentrale
Rotationsachse 6c senkrecht im Hinblick auf beide Flächen ist.
Eine Grenze 6f zwischen der Ebene 6b und der kugelförmigen Oberfläche 6e (dem äu
ßeren Durchmesserbereich 6a) ist ausreichend, um eine Kante übrigzulassen oder um
einen glatten kontinuierlichen Boden ohne eine Kante auszubilden.
Im Hinblick auf Fig. 4 erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform des Kugelher
stellungsverfahrens (des Wälzelementherstellungsverfahrens) der kugelförmigen Ober
fläche des Wälzelementes 6.
In dieser Ausführungsform sind die Wälzelemente mit der Ebene 6b (die im Folgenden
"Wälzelement" oder "Wälzelemente" genannt werden) zusammen mit den gerundeten
Elementen der Stahlkugeln 15 (im Folgenden "Stahlkugel(n)" oder "gerundete(s) Ele
ment(e)" genannt) zwischen den zwei Prozessscheiben C1, C2, die über einen vorbe
stimmten Abstand einander gegenüber sind vermischt, um das Verfahren (Polieren oder
Schleifen) auszuführen, wobei die kugelförmige Oberfläche 6e des Wälzelementes 6
bearbeitet wird, um verrundet zu werden.
Gemäß der Ausführungsform kann der Oberflächenverrundungsprozess der Stahlkugeln
15 auch von dem Mischen und dem gemeinsamen Bearbeiten mit den Wälzelementen 6
abhängen.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer bekannten Kugelherstellungsvorrichtung
(einer Läppmaschine) zum Bearbeiten der Wälzelemente 6 zeigt, die zu verrunden sind.
C1 und C2 kennzeichnen kreisförmige Prozessscheiben (Läppscheiben), die über einen
vorbestimmten Abstand einander gegenüber sind.
Beide Prozessscheiben C1, C2 sind mit koaxialen und kreisförmigen Nuten C3 an den
willkürlich gegenüberliegenden Flächen ausgebildet. C4 kennzeichnet eine Scheibe, die
wie ein Förderband an einer senkrechten Position rotiert und viele Wälzelemente 6 und
Stahlkugeln 15 bereithält.
Der Rotation des Förderbandes C4 folgend werden die Wälzelemente 6 und die Stahl
kugeln 15 aufeinanderfolgend zwischen die beiden Prozessscheiben C1, C2 geschickt,
wobei sie sich in einer Schlange aufreihen.
Während die Wälzelemente 6 und die Stahlkugeln 15 zwischen den beiden Prozess
scheiben C1, C2 gehalten werden und ein Druck auf die Prozessscheiben in der axialen
Richtung ausgeübt wird, wenn wenigstens eine der Prozessscheiben C1 oder C2 rotiert,
werden die Wälzelemente 6 und die Stahlkugeln 15 an den Oberflächen bearbeitet, um
verrundet zu werden.
Während dem Bearbeiten werden, wie in Fig. 5 gezeigt, die Wälzelemente 6 und die
Stahlkugeln 15 in den Nuten C3 der Prozessscheiben C1, C2 geführt und bearbeitet
(poliert oder geschliffen), wenn sie gerollt werden.
Es ist bereits bekannt, dass dabei eine Feinkorn-Abtragsgeschwindigkeit an der Ober
fläche des kugelförmigen Elementes einen Einfluss auf die schließlich erreichte Kugel
förmigkeit besitzt, und je langsamer das Bearbeiten um so höher ist die Endpräzision.
Übrigens braucht man im Allgemeinen zum Bearbeiten der kugelförmigen Elemente viel
Zeit, wobei es nicht ungewöhnlich ist, einige Tage dafür zu benötigen. Wenn die Pro
zessgeschwindigkeit verringert wird, wird die Zeit weiter ausgedehnt und schließlich wird
der Prozessdruck durch eine Deformation der Läppvorrichtung infolge der Änderung der
Lufttemperatur geändert, und die Gleichförmigkeit leidet beträchtlich, so dass die Kugel
gleichförmigkeit auf etwa einige 10 nm beschränkt ist.
Natürlich kann man unter diese Grenze kommen, indem nur die Wälzelemente 6 mit der
Ebene in der Vorrichtung C geformt werden.
Damit prozessiert diese Ausführungsform die Wälzelemente 6 und die Stahlkugeln 15,
die an der Oberfläche zu verrunden sind, durch ein Mixen (Polieren oder Schleifen) der
Wälzelemente 6 und der Stahlkugeln 15 miteinander.
Aus der Sicht des Wälzelementes 6 wird die Prozesslast zwischen den Prozessscheiben
C1, C2 fast nur durch die Stahlkugeln 15 gestützt, so dass die Prozesslast zwischen den
Prozessscheiben C1, C2, die auf die Wälzelemente 6 verteilt wird, verringert wird.
Damit kann der Feinkorn-Abtragsprozess an der Oberfläche der Wälzelemente 6 aus
geführt werden.
Wenn weiterhin die Stahlkugeln 15 die Prozesslast zwischen den Prozessscheiben C1,
C2 stützen und die relative Position dazwischen beschränken, und sogar wenn die Ku
gelherstellungsvorrichtung einen Einfluss darauf hat, dass der Abstand dazwischen
mehr oder weniger deformiert ist, wird die relative Größe stabilisiert, und die Wälzele
mente 6 können mit einem feinen Abtrag von der Oberfläche hergestellt werden, so
dass nur geringe ungünstige Einflüsse auf die Wälzelemente 6 ausgeübt werden.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen dem Mischverhältnis der Stahl
kugeln 15 und der Wälzelemente 6, der Prozesszeit, und der wechselseitigen Differenz
zeigt, die bei den bearbeiteten Kugeln 15 und den Wälzelementen 6 zu erwarten ist.
Dieses Diagramm wurde unter den folgenden Bedingungen ermittelt.
Die Stahlkugeln und die Wälzelemente: SUJ-2 (vergütete und getemperte Pro
dukte) und HRC61 bis 62
Diamantschleifstein + Metallbindung
200 gr/Stück
Die Prozessgeschwindigkeit (Prozesszeit) folgt dem Mischverhältnis der Stahlkugeln 15
und der Wälzelemente 6, wie es mit der durchgezogenen Linie in Fig. 6 gezeigt ist. Aber
im Hinblick auf die wechselseitige Differenz zwischen der schließlich erhaltenen Kugel
förmigkeit und den bearbeiteten Kugeln ist folgendes ersichtlich: je kleiner die Abtrags
menge der Kugeloberfläche, die zwischen den Prozessscheiben C1, C2 durchgeführt
wurde, um so besser. Speziell ist die wechselseitige Differenz bei den bearbeiteten Ku
geln nicht geringer als die Abtragsmenge, ist aber, wie es mit der gestrichelten Linie
gezeigt ist, gleich groß.
Fig. 6 geht von der Kugelherstellungsvorrichtung aus, die es ermöglicht, die Wälzele
mente mit einer wechselseitigen Differenz bei den bearbeiteten Kugeln von 30 nm für 24
Stunden herzustellen, wobei als ein Beispiel das Wälzelement 100% ist.
Damit ist es, indem eine Balance der Prozesszeit und der erforderlichen Präzision in
Betracht gezogen wird, ausreichend, den Prozess durch ein Ändern des Mischverhält
nisses der Stahlkugeln 15 und der Wälzelemente 6 auszuführen, und in dem Fall, in
dem die Stahlkugeln 15 75% und die Wälzelemente 25% sind, benötigt man
150 Stunden Prozesszeit, aber es kann eine wechselseitige Differenz bei den bearbei
teten Kugeln von weniger als 90 nm erwartet werden.
Wie im Detail ausgeführt, sind gemäß dem Verfahren zum Herstellen kugelförmiger
Wälzelemente dieser Ausführungsform die Wälzelemente 6 mit einem Mischverhältnis
von 1/3 mit Stahlkugeln 15 gemischt und bearbeitet (poliert oder geschliffen), und im
Vergleich mit dem Bearbeiten von nur Wälzelementen schreitet der stabile Prozess
Stück für Stück fort, und die Störung ist kleiner um beeinflusst zu sein, so dass der Pro
zess mit hoher Präzision durchgeführt werden kann.
Wird das Verfahren dieser Ausführungsform durchgeführt, kann die Grenze 6f zwischen
der Ebene 6b und der kugelförmigen Oberfläche 6e (dem äußeren Durchmesserbereich
6a) als ein kontinuierlicher und glatter Bogen ausgebildet werden, und eine Nachbe
handlung ist nicht erforderlich.
In der Läppvorrichtung C ist es, wenn die Kugelherstellungsvorrichtung in der Praxis
verwendet wird, notwendig, die Prozesslast, die auf ein Stück der bearbeiteten Kugel
ausgeübt wird, zum Bereitstellen einer hohen Prozesspräzision konstant aufrecht zu
erhalten, und es ist effektiv, die Kugelanzahl zwischen den Prozessscheiben zu erhö
hen, wobei es wünschenswert ist, ein Los großzumachen, aber gemäß dem Verfahren
zum Bearbeiten der Kugeln dieser Ausführungsform ist der Hochpräzisionsprozess nur
bei einem kleinen Los möglich.
In der obengenannten Ausführungsform ist das Mischverhältnis der Wälzelemente 6 zu
den Stahlkugeln 15 1/3, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und das Misch
verhältnis der Wälzelemente 6 zu den Stahlkugeln 15 kann passend aus dem Bereich
von 10 bis 100%, vorzugsweise 10 bis 95%, und vorteilhafterweise 10 bis 75% aus
gewählt werden.
Im Hinblick auf Fig. 7 erfolgt nun eine Beschreibung einer Ausführungsform des Wälzla
gers, das die Wälzelemente 6 beinhaltet.
Das Wälzlager ist durch ein Einbringen einer Vielzahl von Wälzelementen 6, 6 . . . in die
Laufringnuten 3 aufgebaut, die zwischen dem inneren Durchmesserbereich des Lager
ringes (des äußeren Ringes) 1 und dem äußeren Durchmesserbereich des Lagerringes
(des inneren Ringes) 2 definiert sind.
Ein oder beide Lagerringe 1, 2 sind in der axialen Richtung an einer willkürlichen Positi
on in der Breitenrichtung geteilt und mit Bolzen, Nieten und dergleichen aufgebaut. In
der Ausführungsform ist der äußere Ring 1 in zwei Stücke geteilt.
Die Laufringnuten 3 sind in den Laufringoberflächen 4, 5 definiert, welche größere Radi
en als der Radius des Wälzelementes 6 haben. Diese Ausführungsform hat einen Auf
bau, dass die Laufringoberfläche 4 des Lagerringes (äußeren Ringes) 1 zwei Laufrin
goberflächen 4a, 4b aufweist, welche größere Radien als der Radius des Wälzelemen
tes 6 haben.
Die Laufringoberflächen 4a, 4b haben Formen, die für ein Rollen der Wälzelemente 6
geeignet sind, und können irgendwelche Bögen- oder V-Querschnittsformen haben, kur
venförmig oder linear, wobei keine Beschränkung vorgesehen ist. Z. B. könnte ein Spitz
bogen möglich sein.
Die Ausführungsform hat weiterhin so einen Aufbau, dass ein Schleifrand an dem Kreu
zungspunkt der Laufringoberflächen 4a, 4b des äußeren Ringes ausgebildet wird, um
Schleifprozess leicht zu machen. Aber eine Laufringnut mit einer kontinuierlichen ellipti
schen Form ohne den Schleifrand ist auch möglich.
Die Ausführungsform hat so einen Aufbau, dass die Laufringoberfläche 4 des Lagerrin
ges (des äußeren Ringes) 1 die zwei Laufringoberflächen 4a, 4b aufweist, die größere
Radien als der Radius des Wälzelementes 6 haben. Aber im Gegensatz zu dieser Aus
führungsform sind solche Strukturen möglich, in denen die Laufringoberfläche 5 des
Lagerringes (des inneren Ringes) 2 die zwei Laufringoberflächen mit größerem Radius
als der Radius des Wälzelementes 6 aufweist, oder dass die Laufringoberflächen 4, 5
des Lagerringes (des äußeren Ringes) 1 und des Lagerringes (des inneren Ringes) 2
die zwei Laufringoberflächen mit den größeren Radien als der Radius des Wälzele
mentes 6 aufweisen. Das heißt, es ist keine Beschränkung vorgesehen, wenn die
Laufringoberfläche 4 oder 5 von wenigstens einem der Lagerringe (des äußeren Ringes)
1 und des Lagerringes (des inneren Ringes) 2 die zwei Laufringoberflächen mit größe
ren Radien als der Radius des Wälzelementes 6 aufweist.
Der Schleifrand kann ähnlich zu dem Obengenannten ausgebildet werden, wenn der
Lagerring (der innere Ring) 2 die zwei Laufringoberflächen aufweist.
Das Wälzelement 6 ist wie oben beschrieben aufgebaut, und die Wälzelemente 6, 6 . . .,
die in der Umfangsrichtung benachbart sind, sind abwechselnd eingebaut, so dass sie
einander so kreuzen, dass sich die zentralen Rotationsachsen 6c senkrecht im Hinblick
auf die Ebenen 6b, 6b der jeweiligen Wälzelemente 6 kreuzen, während die äußeren
Durchmesserbereiche 6a der Wälzelemente 6 ständig an den zwei Punkten insgesamt
einer nach dem anderen mit der Laufringoberfläche 4 (4a, 4b) des gegenüberliegenden
Lagerringes 1 auf der einen Seite und mit der Laufringoberfläche 5 (5a, 5b) des Laufrin
ges 2 auf der anderen Seite in Kontakt sind.
Die Kreuzung der zentralen Achsen (Eigenrotationsachsen) 6c der Wälzelemente 6
kann orthogonal oder nicht orthogonal sein.
Das Kreuzen der Wälzelemente 6 ist nicht speziell eingeschränkt, wenn die Anzahl in
beiden Laufringnuten die gleiche ist. Es ist nämlich ausreichend, dass die Wälzelemente
6 mit je einem Stück kreuzen, und wenn sie nicht mit je einem Stück kreuzen und die
Anzahl in beiden Laufringnuten die gleiche ist, kreuzen die Wälzelemente je zwei Stücke
oder kreuzen zwei, ein, ein, zwei Stücke, und jede der Möglichkeiten ist innerhalb des
erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Die Bewegung der Wälzelemente 6, 6 wird durch die Halterung 7 (vergleiche Fig. 8)
oder die Trennvorrichtung (Abstandshalter) 9 (vergleiche Fig. 9) geführt.
Wenn die Halterung 7 und die Trennvorrichtung (Abstandshalter) 9 so ausgebildet sind,
dass sie Taschen 8 . . . zum Halten und Führen der Wälzelemente 6 oder Nuten 10, 10
haben, ist keine Beschränkung vorgesehen und eine willkürliche Auswahl oder ein
Wechsel sind möglich innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Das Führen durch die Halterung 7 ist nicht speziell eingeschränkt, und die Halterung ist
ausreichend, um den inneren Ring, den äußeren Ring oder das Wälzelement zu betrei
ben.
Weiterhin wird keine Beschränkung gemacht hinsichtlich des Aufbaus oder der Form der
Halterung 7, beispielsweise sind ein Ein-Körpertyp oder ein Typ mit verschiedenen Tei
len möglich.
Zum Beispiel hat die Halterung 7 die Taschen 8 . . ., die es ermöglichen, die benachbar
ten Wälzelemente 6, 6 so einzubauen, dass sich die zentralen Rotationsachsen 6c, 6c
miteinander im gleichen Abstand an dem Umfang eines ringförmigen Elementes mit der
gleichen Anzahl wie der der Wälzelemente 6 . . . kreuzen.
Beide Seiten 8a, 8b in der axialen Richtung der jeweiligen Taschen 8 . . . sind abwech
selnd parallel, und weder vertikal noch parallel im Hinblick auf Rotationsachse des La
gers, aber beide Seiten sind in einem festen Winkel (schräg) auf dem gleichen Niveau
zu einem Kontaktwinkel des Wälzelementes 6.
Der Abstand zwischen beiden Seiten 8a, 8b in der axialen Richtung der jeweiligen Ta
schen 8 . . . ist etwas größer als die Breite des Wälzelementes 6.
Im Hinblick auf die Form der Tasche, wenn die Tasche 8 beide Seiten 8a, 8b mit paral
leler Schieflage hat und der Abstand zwischen beiden Seiten 8a, 8b in der axialen
Richtung der jeweiligen Taschen 8 . . . etwas größer als die Breite des Wälzelementes 6
ist, ist die gesamte Form der Tasche nicht als eingeschränkt zu verstehen, und Ände
rungen sind innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches möglich.
In dieser Ausführungsform kreuzen sich die Taschen 8 . . . mit der gleichen Anzahl wie
die der Wälzelemente 6 . . . abwechselnd im gleichen Abstand auf dem Umfang eines
Ringkörpers, aber nicht speziell beschränkt, und es ist ausreichend, dass die Wälzele
mente 6 mit je einem Stück kreuzen, und wenn sie nicht mit je einem Stück kreuzen und
die Anzahl in beiden Laufringnuten die gleiche ist, kreuzen die Wälzelemente je zwei
Stücke oder kreuzen in einer Weise von zwei, ein, ein, zwei Stücken, und jegliche Aus
führungen fallen in den erfindungsgemäßen Schutzbereich.
Infolge des Einflusses von verschiedenen Faktoren kann das Rotieren der Wälzele
mente mit einem Eigendrehmoment oder einer Asymmetrie erzeugt werden, und wenn
nicht eine Stellung des Wälzelementes erwünscht gesteuert wird, tritt hier die Möglich
keit auf, dass der Rotationswiderstand des Lagers groß ist oder keine glatte Rotation
stattfindet.
Damit hat gemäß der Ausführungsform die Tasche 8 der Halterung 7 beide parallelen
Seiten 8a, 8b fast den gleichen festen Winkel auf einem gleichen Niveau zu dem Kon
taktwinkel des Wälzelementes 6, und beide parallelen Seiten 8a, 8b der Tasche können
Änderungen in der Stellung des Wälzelementes 6 durch ein Eigendrehmoment oder
eine Asymmetrie des Wälzelements 6 steuern, und das Lager hat eine gleichbleibende
Stellung, so dass ein geringes Drehmoment des Lagers realisiert werden kann.
Die Trennvorrichtung 9 hat einen geringeren Durchmesser als das Wälzelement 6 und
ist mit den benachbarten konkaven Bogennuten 10, 10 ausgebildet, die so ausgebildet
sind, dass sie die gegenüberliegenden Flächen 11, 11 kreuzen, wobei die Nuten die
jeweiligen Wälzelemente 6, 6 so halten, dass die zentralen Achsen 6c, 6c einander wie
oben genannt kreuzen.
Der Krümmungsradius der Bogennut 10 ist etwa der gleiche wie der des äußeren
Durchmesserbereiches 6a des Wälzelementes oder kann willkürlich größer sein.
Das ganze Lager kann durch die Verwendung der Trennvorrichtung 9 kompakt gemacht
werden.
Das Belasten mit einer Vorlast zwischen dem Wälzelement und der Laufringoberfläche
ist nicht speziell eingeschränkt, und ob eine Vorlast während der Produktion verwendet
wird oder nicht, fällt innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Die Materialien der Lagerringe 1, 2 und der Wälzelemente 6 des Lagers sind aus ge
wöhnlichem Kugellagerstahl, und bei erhöhtem Korrosionswiderstand oder Hitzebestän
digkeit in Reaktion auf die jeweiligen Umstände, wird eine korrosionsresistente Schicht,
ein Edelstahl, ein hitzeresistenter Stahl (z. B. M50) oder eine Keramik passend ohne
spezielle Beschränkungen ausgewählt.
Die Materialien der Halterung 7 werden optional aus einem maschinell hergestellten
Käfig, einem Druckkäfig oder einem Harzkäfig ausgewählt und z. B. Metalle wie Messing
oder Eisen, oder synthetische Harze wie Polyamid 66 (Nylon 66), Polyphenylensulfid
(PPS) werden innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches ohne Definition einer
Beschränkung ausgewählt.
Der innere Raum des Lagers wird als klein oder wenn nötig negativ (minus) festgelegt,
so dass eine hohe Momentsteifigkeit des Lagers realisiert werden kann.
In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 14 eine Dichtplatte, an welche irgendeine Kon
taktdichtung, eine Nichtkontaktdichtung oder ein Nichtkontaktschutzschild angelegt wer
den kann, ohne die Formen innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches einzu
schränken.
14a kennzeichnet eine Dichtungsfläche der Dichtungsplatte 14, die eine Dichtungsfläche
durch ein Schließen an einen inneren Boden der Dichtungsnut des inneren Ringes ist.
Die Positionieranordnung der Dichtplatte 14 ist nicht speziell beschränkt, und wenn er
forderlich, kann sie an beiden Seiten oder einer Seite positioniert sein, und jede Anord
nung ist innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches. Innerhalb des erfindungs
gemäßen Schutzbereiches sind die Dichtflächen für den äußeren Ring und den inneren
Ring vorhanden.
Die Formen der Dichtung, z. B. eine Lippenform oder andere sind nicht speziell definiert
und irgendein Linienkontakt oder ein Flächenkontakt mit der Dichtfläche ist in dem erfin
dungsgemäßen Schutzbereich vorgesehen.
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kernmetalls ist auch optional, und je
nach Erfordernis kann ein Typ mit oder ohne Kernmetall ausgewählt werden, ohne dass
dies beschränkend zu verstehen ist.
Die Strukturen der Dichtungsnuten des inneren Ringes 1 und des äußeren Ringes 2
sind nicht beschränkt, jeweils innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Dichtplatte 14 ist auch optional, und je
nach Erfordernis ist beides innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Damit sind gemäß der Ausführungsform die äußeren Durchmesserbereiche 6a der Wäl
zelemente 6 ständig die zwei Punkte insgesamt einer nach dem anderen mit der
Laufringoberfläche 4a des gegenüberliegenden äußeren Ringes 1 und mit der Laufrin
goberfläche 5 des inneren Ringes 2 in Kontakt (die Kontaktpunkte sind mit 12, 12 ge
zeigt), und die benachbarten Wälzelemente 6 kontaktieren die Laufringoberfläche 4b
des äußeren Ringes 1 und die Laufringoberfläche 5 des inneren Ringes 2 an den zwei
Punkten insgesamt einer nach dem anderen (die Kontaktpunkte sind mit 13, 13 gezeigt).
Wenn die Wälzelemente 6, 6 einander an dem Kontaktwinkel kreuzen, können die ra
diale Querbelastung, die axiale Schubbelastung in beiden Richtungen und die Moment
last durch ein Lager aufgenommen werden.
Zusätzlich kontaktiert das Wälzelement 6 die Laufringoberflächen 4a und 5 an jeweils
einem Punkt, während das andere Wälzelement 6 die Laufringoberflächen 4b und 5 an
jeweils einem Punkt kontaktiert, und wenn die Kontaktpunkte die Kontaktpunkte (12.
12, und 13.13) an nur zwei Punkten (den zwei Positionen) sind, ist es möglich, ein
großes Eigendrehmoment zu vermeiden, das in dem existierenden Vier-Punktkontakt-
Lager auftritt.
Wenn das Kontaktieren zwischen den Wälzelementen 6, 6 und den äußeren und inne
ren Ringen 1, 2 das gleiche wie in allgemeinen Kugellagern ist, ist der Wälzwiderstand
gering im Vergleich zu einer Schrägwälzvorrichtung, so dass ein geringes Drehmoment
realisiert werden kann.
Nun noch folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform des zweiten Aspektes der
Erfindung im Hinblick auf die angefügten Zeichnungen.
Diese Ausführungsform ist nur offenbart, um die Erfindung zu erläutern und soll nicht
beschränkend interpretiert werden, kann aber willkürlich innerhalb des Schutzbereiches
der Erfindung modifiziert werden.
Das Kugellager des zweiten Aspektes der Erfindung wird z. B. bei Industriemaschinen,
Robotern, medizinischen Vorrichtungen, Lebensmittelmaschinen, Halbleiter-
/Flüssigkristall-Herstellungsvorrichtungen, optischen und optoelektronischen Vorrichtun
gen verwendet.
Das Kugellager ist durch ein Einbringen einer Vielzahl von Wälzelementen 26, 26 . . . in
die Laufringnuten 23 aufgebaut, die zwischen dem inneren Durchmesserbereich des
Lagerringes (des äußeren Ringes) 21 und dem äußeren Durchmesserbereich des La
gerringes (des inneren Ringes) 22 definiert sind.
Ein oder beide Lagerringe 21, 22 sind in der axialen Richtung an einer willkürlichen Po
sition in der Breitenrichtung geteilt und mit Bolzen, Nieten und dergleichen aufgebaut. Im
Falle des Teilens in zwei Teile und wenn ein Flansch vorliegt, kann eine Befestigung an
dem Flansch zum Absichern des geteilten Lagerringes dienen. In diesem Fall ist die
Form des Flansches nicht einer speziellen Beschränkung unterlegen, und die Größen
des Flansches in der axialen Richtung können willkürlich symmetrisch oder asymme
trisch sein, und das Design kann innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches
modifiziert werden. Zum Erhöhen der Präzision der Befestigungspositionen zwischen
dem Flansch und der gegenüberliegenden Teile, die zu befestigen sind, kann ein Zap
fen an dem Flansch angebracht werden.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist die Laufringnut 23 mit den Laufringoberflächen 24, 25 aus
gebildet, die größere Radien als der Radius des Wälzelementes 26 haben. Wenigstens
eine der Laufringoberflächen 24, 25 der Laufringnuten 23 der Lagerringe 21, 22 ist aus
den zwei Laufringoberflächen 24a, 24b oder 25a, 25b mit größeren Radien als der Ra
dius des Wälzelementes 26 aufgebaut.
Die Laufringoberflächen 24 (oder 24a, 24b), 25 (oder 25a, 25b) haben für das Rollen der
Wälzelemente 26 geeignete Formen und können irgendwelche Bogen- oder V-
Querschnittsformen haben, kurvenförmig oder linear, und es ist keine Beschränkung
vorgesehen, z. B. kann ein Spitzbogen verwendet werden.
Die Ausführungsform hat weiterhin so einen Aufbau, dass ein Schleifrand an dem Kreu
zungspunkt der Laufringoberflächen 24a, 24b des äußeren Ringes ausgebildet ist, um
den Schleifprozess einfach zu machen, aber eine Laufringnut mit einer kontinuierlichen
elliptischen Form ohne den Schleifrand ist auch möglich.
Das Wälzelement 26 hat einen äußeren Durchmesserbereich 26a, der die Wälzkontakt
fläche wird, die die Krümmung in der axialen Richtung hat und eine willkürliche Form mit
einem kleineren Radius als die Radien der Laufringoberflächen 24 (24a, 24b), 25 (25a,
25b) hat, und die benachbarten Wälzelemente 26 sind so eingebracht, dass sie einan
der kreuzen, und der äußere Durchmesserbereich 26a des Wälzelementes 26 kontak
tiert ständig an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen die Laufringober
fläche 24 (24a, 24b) des gegenüberliegenden Lagerringes 21 auf der einen Seite und
die Laufringoberfläche 25 (25a, 25b) des Laufringes 22 auf der anderen Seite.
Zum Beispiel ist das Wälzelement 26, das in Fig. 11 gezeigt ist, als eine an den oberen
und unteren Teilen abgeschnittene Kugel ausgebildet, um ein Paar von Ebenen 26b,
26b (die relativen Flächen) zu definieren (es wird auf eine solche Struktur Bezug ge
nommen, die mit relativen Flächen 26b, 26b durch ein Schneiden der oberen und unte
ren Teile der Kugel definiert ist, und diese wird in der folgenden Beschreibung verwen
det), und die Ebenen 26b, 26b sind an den zentralen Bereichen mit Aussparungen 26d
in Kegelform vorgesehen (in dieser Ausführungsform sich zu dem Zentrum der Kugel
verjüngend) als Gleitmittelreservoir, und der Kreuzungspunkt C ist zwischen den Ebe
nen 26b, 26b und den äußeren Durchmesserbereichen 26a, 26a, die die Krümmung
haben, mit einer willkürlichen Krümmung R verbunden.
Die jeweiligen Wälzelemente 26 sind so eingebracht, dass die zentrale Rotationsachse
26c senkrecht im Hinblick auf die Ebenen 26b, 26b ist, und der äußere Durchmesserbe
reich 26a des Wälzelementes 26 kontaktiert ständig an den zwei Punkten insgesamt
einer nach dem andern die Laufringoberfläche 24 (24a, 24b) des gegenüberliegenden
Lagerringes 21 auf der einen Seite und die Laufringoberfläche 25 (25a, 25b) des Lager
ringes 22 auf der anderen Seite.
Der Aussparungsbereich 26d ist nicht auf die dargestellte Form beschränkt, z. B. ist im
Gegensatz zu dem dargestellten Beispiel eine kegelförmige-trapezförmige Form mög
lich, die sich zu dem Zentrum der Kugel ausdehnt. Weiterhin sind je nach Bedarf For
men wie halbkugelförmige, zylindrische oder rechteckige Formen ausreichend, anderer
seits ist eine schlitzähnliche Nut (ein einzelnes oder mehrere Stücke) längs einer
Durchmesserrichtung auch genügend. Die Aussparungsbereiche können in einer oder
mehreren Positionen ausgebildet werden. Im Falle des Ausbildens der Aussparungsbe
reiche in mehreren Positionen können diese kontinuierlich oder unabhängig sein, und
nicht nur die gleiche Form sondern optionale Formen können ausgewählt werden. In der
Aussparung 26d wird ein Gleitmittel je nach Bedarf (Fett oder Öl) G aufbewahrt oder
abgedichtet.
Es ist ausreichend, dass das Wälzelement 26, wie in Fig. 15 gezeigt, an je einem obe
ren Bereich und einem unteren Bereich geschnitten ist, um eine einseitig geschnittene
Kugel zur Verfügung zu stellen, die mit einer Ebene 26e ausgebildet ist, und auch in
diesem Fall ist die Ebene 26e mit einer etwas vertieften Aussparung 26d als Gleitmittel
reservoir wie oben beschrieben definiert, und der Kreuzungspunkt C zwischen den Ebe
nen 26b, 26b und den äußeren Durchmesserbereichen 26a, 26a mit der Krümmung ist
mit einer willkürlichen Krümmung R verbunden. Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, wo
die Wälzelemente (einseitig geschnittene Kugel), die in Fig. 15 gezeigt sind, zwischen
den äußeren und inneren Ringen 21, 22 eingebracht sind. Die äußeren und inneren
Ringe 21, 22 sind wie oben beschrieben aufgebaut. In dieser Ausführungsform ist auf
diese Weise die einzige Laufringoberfläche 24 des äußeren Ringes 21 aus den zwei
Laufringoberflächen 24a, 24b aufgebaut, die größere Radien als der Radius des Wäl
zelementes 26 haben, während die Laufringoberfläche 25 des inneren Ringes 22 eine
einzelne Laufringoberfläche ist.
Ein Beispiel des spezifischen Aufbaus des Wälzelementes 26, das in Fig. 11 gezeigt ist,
ist das folgende.
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm,
Abstand W zwischen den Ebenen: 4,5 mm
Aussparungsteil: etwa 1,5 mm, Tiefe: etwa 0,2 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: verbunden bei R von 1 mm
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm,
Abstand W zwischen den Ebenen: 4,5 mm
Aussparungsteil: etwa 1,5 mm, Tiefe: etwa 0,2 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: verbunden bei R von 1 mm
Ein Beispiel des spezifischen Aufbaus des Wälzelementes 26, das in Fig. 15 gezeigt ist,
ist das folgende.
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm,
Abstand W zwischen den Ebenen: 5,425 mm
Aussparungsteil: etwa 1,5 mm, Tiefe: etwa 0,2 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: verbunden bei R von 1 mm
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm,
Abstand W zwischen den Ebenen: 5,425 mm
Aussparungsteil: etwa 1,5 mm, Tiefe: etwa 0,2 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: verbunden bei R von 1 mm
Wie in den Fig. 10 und 14 gezeigt, wird das Wälzelement 26 durch die Halterung 27
geführt und im Speziellen, im Hinblick auf die Schwankungen zu dem Kontaktwinkel des
Wälzelementes 26, wird die Ebene 26b (26e) des Wälzelementes 26 durch die Ta
schenbreitenfläche der Halterung 27 geführt, und somit wird gewöhnlich die Schwan
kung um diesen Kontaktbereich als ein Problem angesehen. Wenn jedoch gemäß der
Erfindung die Aussparung 26d als ein Gleitmittelreservoir in der Ebene 26b (26e) des
Wälzelementes 26 vorgesehen ist, trägt der Kontaktbereich zwischen der Halterung 27
und der Ebene 26b (26e) des Wälzelementes immer zu einer guten Bildung einer
Ölschicht durch ein Basisöl bei, eines Fettes G (wenn ein Fett geschmiert wird) oder
eines Öls (wenn das Öl geschmiert wird), und kein abnormaler Abrieb tritt in der Halte
rung 27 auf.
Auch wenn das Wälzelement 26 in die Tasche der Halterung 27 hinabfällt, tritt, wenn der
Kreuzungspunkt C zwischen der Ebene 26b (26e) und dem äußeren Durchmesserbe
reich 26a, der die Krümmung hat, bei einer willkürlichen Krümmung R verbunden ist,
kein abnormaler Abtrieb durch den Kantenbereich in der Halterung 27 auf.
Bisher wurde eine scharfe Kante an dem Kreuzungspunkt C zwischen der Ebene 26b
(26e) und dem äußeren Durchmesserbereich 26a mit der Krümmung erzeugt, und der
Kantenbereich wurde abgerundet, nachdem der Verrundungsprozess der Wälzfläche
(des äußeren Durchmesserbereiches 26a) durchgeführt wurde. Aber in der Erfindung ist
der Kantenbereich vorteilhafterweise bei der willkürlichen Krümmung R verbunden, so
dass der Verrundungsprozess an dem Kantenbereich nicht erforderlich ist, nachdem der
Verrundungsprozess der Wälzfläche ausgeführt worden ist, und ein abnormaler Abrieb
tritt bei der Halterung 27 nicht auf.
Das Wälzelement 26 ist nicht speziell auf dessen obere und untere Schnittbreiten be
schränkt, und das Schneideverhältnis kann willkürlich gleich oder ungleich innerhalb des
Schutzbereiches der Erfindung sein. Das heißt, die Relativflächen 26b, 26b des Wälze
lementes 26 können symmetrisch oder asymmetrisch innerhalb des erfindungsgemäßen
Schutzbereiches sein. Das Wälzelement, das die asymmetrischen zwei Ebenen hat,
wird speziell bei einer starken Rotation genutzt. Wenn ein großes Ende 26d der asym
metrischen Ebenen (der Relativbereiche) so angeordnet ist, dass es dem inneren Ring
des Lagers gegenüber ist, wird die Rotation des Wälzelementes 6 stabil, so dass ein
geringeres Drehmoment realisiert werden kann.
Die gesamte Form des Wälzelementes 26, das Vorliegen oder Nichtvorliegen der relati
ven Ebenen 26b, 26b und die Größen der Krümmung in der axialen Richtung des äuße
ren Durchmesserbereiches 26a sind nicht auf die obengenannten Formen im Ganzen
beschränkt, und können optional innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches
modifiziert werden. Zum Beispiel ist es möglich, dass das Wälzelement 26 zwei nicht
parallele Flächen anstelle der Relativflächen 26b, 26b hat, und die zentrale Rotati
onsachse 26c senkrecht im Hinblick auf beide Flächen hat.
Die Wälzelemente 26, 26 . . . sind so eingebracht, dass die zentralen Rotationsachsen
26c, 26c senkrecht im Hinblick auf die jeweiligen Relativflächen 26b, 26b, 26b, 26b der
benachbarten Wälzelemente 26, 26 einander kreuzen, und die Kreuzung kann orthogo
nal oder nicht orthogonal sein.
Das Kreuzen der Wälzelemente 26 ist nicht speziell eingeschränkt, wenn die Anzahl in
beiden Laufringnuten die gleiche ist. Es ist nämlich ausreichend, dass die Wälzelemente
26 mit je einem Stück kreuzen, und wenn sie nicht mit je einem Stück kreuzen und die
Anzahl in den Laufringnuten die gleiche ist, kreuzen die Wälzelemente je zwei Stücke
oder kreuzen als zwei, ein, ein, zwei Stücke, und jede der Ausführungsformen fällt in
nerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Die Bewegung der jeweiligen Wälzelemente 26 wird durch die Halterung 27 oder die
Trennvorrichtung (Abstandshalter) 29 geführt. Fig. 12 zeigt die Halterung für das Wäl
zelement, das in Fig. 11 gezeigt ist, Fig. 13 zeigt die Trennvorrichtung für das Wälzele
ment, das in Fig. 11 gezeigt ist, die Fig. 16 und 17 zeigen die Halterungen für die Wäl
zelemente, die in Fig. 15 gezeigt sind, und Fig. 20 zeigt ein Beispiel einer Trennvorrich
tung für das Wälzelement, das in Fig. 15 gezeigt ist.
Wenn die Halterung 27 und die Trennvorrichtung (Abstandshalter) 29 so ausgebildet
sind, dass sie Taschen 28 . . . zum Halten und Führen der Wälzelemente 26 oder Nuten
30 oder der Aussparung 32 haben, ist keine Beschränkung vorgesehen und eine will
kürliche Auswahl oder ein Wechsel innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches
ist möglich.
Das Führen durch die Halterung 27 ist nicht speziell eingeschränkt, und die Halterung ist
ausreichend, um den inneren Ring, den äußeren Ring oder Wälzelement zu betreiben.
Weiterhin ist keine Beschränkung der Struktur oder der Form Halterung 27 vorgesehen,
z. B. ist ein Ein-Körpertyp oder ein Typ mit verschiedenen Teilen möglich.
Zum Beispiel hat die Halterung 27, die in Fig. 12 gezeigt ist, die Taschen 28 . . ., die es
ermöglichen, die benachbarten Wälzelemente 26, 26 so einzubringen, dass die zentra
len Rotationsachsen 26c, 26c sich im gleichen Abstand auf dem Umfang des ringförmi
gen Elementes mit der gleichen Anzahl wie der der Wälzelemente 26 . . . kreuzen.
Beide Seiten 28a, 28b sind in der axialen Richtung der jeweiligen Taschen 28 . . . ab
wechselnd parallel, und weder vertikal noch parallel im Hinblick auf die Rotationsachse
des Lagers, aber beide Seiten sind in einem festen Winkel (schräg) von gleichem Ni
veau zu einem Kontaktwinkel des Wälzelementes 26.
Der Abstand zwischen beiden Seiten 28a, 28b in der axialen Richtung der jeweiligen
Taschen 28 . . . ist etwas größer als die Breite des Wälzelementes 26.
Im Hinblick auf die Form der Tasche ist, wenn die Tasche 28 beide Seiten 28a, 28b mit
einer parallelen Schräglage hat und der Abstand zwischen beiden Seiten 28a, 28b in
der axialen Richtung der jeweiligen Taschen 28 . . . etwas größer als die Breite des Wälz
elementes 26 ist, die gesamte Form der Tasche nicht als beschränkt zu verstehen, und
Veränderungen sind möglich innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
In dieser Ausführungsform kreuzen die Taschen 28 . . . mit der gleichen Anzahl der Wälz
elemente 26 . . . abwechselnd im gleichen Abstand auf dem Umfang des Ringkörpers,
aber nicht speziell darauf beschränkt, und es ist ausreichend, dass die Wälzelemente 26
mit je einem Stück kreuzen, und wenn sie nicht mit je einem Stück kreuzen und die An
zahl in beiden Laufringsnuten die gleiche ist, kreuzen die Wälzelemente je zwei Stücke
oder kreuzen in einer Weise von zwei, ein, ein, zwei Stücken, und jede Ausführungsform
fällt in den erfindungsgemäßen Schutzbereich.
Infolge der Einflüsse von verschiedenen Faktoren kann das rotierende Wälzelement mit
einem Eigendrehmoment oder einer Asymmetrie erzeugt werden, und wenn nicht eine
Stellung des Wälzelementes erwünscht gesteuert wird, tritt hier die Möglichkeit auf, dass
der Rotationswiderstand des Lagers groß ist oder keine glatte Rotation möglich ist.
Daher hat gemäß der Ausführungsform die Tasche 28 der Halterung 27 beide parallelen
Seiten 28a, 28b fast im gleichen festen Winkel auf einem gleichen Niveau zu dem Kon
taktwinkel des Wälzelementes 26, und beide parallelen Seiten 28a, 28b der Tasche
können Änderungen in der Stellung des Wälzelementes 26 durch ein Eigendrehmoment
oder eine Asymmetrie des Wälzelementes 26 steuern, und das Lager kann die Stellung
so aufrechterhalten, dass ein geringes Drehmoment des Lagers realisiert werden kann.
Die Trennvorrichtung 29, die in Fig. 13 gezeigt ist, hat einen geringeren Durchmesser
als das Wälzelement 26 und ist mit den benachbarten konkaven Bogennuten 30, 30
ausgebildet, die so ausgebildet sind, dass sie einander in den gegenüberliegenden Flä
chen 31, 31 kreuzen, wobei die Nuten die jeweiligen Wälzelemente 26, 26 so halten,
dass die zentralen Achsen 26c, 26c einander wie oben beschrieben kreuzen.
Der Krümmungsradius der Bogennut 30 ist fast der gleiche wie der des äußeren Durch
messerbereiches 26a des Wälzelementes oder kann willkürlich größer sein.
Das gesamte Lager kann durch die Verwendung der Trennvorrichtung 29 kompakt ge
macht werden.
Die Halterung 27, die in Fig. 16 gezeigt ist, hat die Taschen 28, 28 . . ., die es ermögli
chen, die benachbarten Wälzelemente 26, 26 so einzubringen, dass die zentralen Rota
tionsachsen 26c, 26c senkrecht im Hinblick die Ebenen 26e, 26e miteinander im glei
chen Abstand auf der Umfangsrichtung kreuzen.
Die Tasche 28 ist aus der Draufsicht in einer Kuppelform aufgebaut, mit einer Bogenflä
che 28c, die etwas größer als das Wälzelement 26 ist, und der flachen Fläche 28d, die
die Enden der Bogenfläche 28c verbindet. Eine Seite 28e des äußeren Durchmesserbe
reiches 27a und eine Seite 28f des inneren Durchmesserbereiches 27b kommunizieren
miteinander an einer schrägen Fläche 28g von dem äußeren Durchmesserbereich 27a
zu dem inneren Durchmesserbereich 27b, und eine Öffnungsbreite W2 des inneren
Durchmesserbereiches 27b ist größer gemacht als eine Öffnungsbreite W1 des äuße
ren Durchmesserbereiches 27a (Fig. 16 und 17A).
Die Zentren der Bogenflächen 28c der Taschen, die in der Umfangsrichtung benachbart
sind, sind auf dem gleichen Umfang angeordnet, und die Positionen auf einer Seite 28e
des äußeren Durchmesserbereiches 27a ist aus der Draufsicht weglaufend zu der Brei
te. Das heißt, die jeweiligen Taschen 28, die in der Umfangsrichtung benachbart sind,
haben die schrägen Flächen 28g, die abwechselnd rechts und links angeordnet sind
(siehe Fig. 16).
Wenn die Halterung 27, die in dieser Ausführungsform gezeigt ist, verwendet wird, wer
den damit die Wälzelemente 26, die in den jeweiligen Taschen 28 angeordnet sind, so
gehalten, dass die jeweiligen Schnittflächen 26e, 26e zu dem äußeren Durchmesserbe
reich 27a zeigen, d. h., zu dem äußeren Ring 21, in einer solchen Weise, dass die zen
tralen Rotationsachsen 26c, 26c der benachbarten Wälzelemente 26, 26 einander kreu
zen.
Wie in Fig. 17B gezeigt, ist es möglich, eine Struktur mit einem das Fallen auf einer
Seite verhindernden Stück 28h zu verwenden, das mit einer Auskragung an dem äuße
ren Durchmesserbereich 27a in einer Erweiterung einer schrägen Fläche 28g ausgebil
det ist. Das das Fallen auf einer Seite verhindernde Stück 28h ist nicht auf die gezeigte
Form beschränkt, und wenn kein Einfluss auf die Rotation des Wälzelementes 26 er
folgt, sind beliebige Formen innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung möglich.
Im Folgenden wird die Halterung 27, die in Fig. 18 gezeigt ist, beschrieben. Die Tasche
28 der Halterung 27 ist aus der Draufsicht rechteckig aufgebaut. Eine Seite 28e, die sich
in der Umfangsrichtung des äußeren Durchmesserbereiches 27a erstreckt, und eine
Seite 28f des inneren Durchmesserbereiches 27b darunter kommunizieren miteinander
an der schrägen Fläche 28g von dem äußeren Durchmesserbereich 27a zu dem inneren
Durchmesserbereich 27b, und die Öffnungsbreite W2 des inneren Durchmesserberei
ches 27b ist größer als die Öffnungsbreite W1 des äußeren Durchmesserbereiches 27a
(Fig. 18 und 19).
Die Taschen, die an dem Umfang angeordnet sind, fallen aus der Draufsicht zu der
Breite hin ab.
Das heißt, die jeweiligen Taschen 28, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, ha
ben die schrägen Flächen 28g, die abwechselnd rechts und links angeordnet sind (siehe
Fig. 18).
In Abhängigkeit von der Halterung 27 dieser Ausführungsform kann ein Fett tragender
Bereich größer als die Halterung von Fig. 16 gemacht werden. Andere Wirkeffekte sind
die gleichen wie in Fig. 16.
Die Trennvorrichtung (Abstandshalter) 29 mit den Aussparungen 32, die in Fig. 20 ge
zeigt ist, hat einen geringeren Durchmesser als das Wälzelement 26 und ist mit den be
nachbarten Aushöhlungen 32, 32 ausgebildet, die so ausgebildet sind, dass sie sich in
den gegenüberliegenden Flächen 31, 31 kreuzen, wobei die Aushöhlungen die jeweili
gen Wälzelemente 26, 26 halten, so dass die zentralen Achsen 26c, 26c miteinander
wie oben beschrieben kreuzen. Das heißt, die Ebene 26e des Wälzelementes wird ge
genüber einer Stufe 32a einer Aussparung 32 gehalten. Die Form der Trennvorrichtung,
die in der Ausführungsform gezeigt ist, ist nur eine Ausführungsform und kann willkürlich
ausgestaltet oder ohne Vorsehen irgendeiner Beschränkung modifiziert werden.
Das Belasten mit einer Vorlast zwischen dem Wälzelement und der Laufringoberfläche
ist nicht speziell beschränkt, und ob eine Vorlast während der Produktion daraufgege
ben wird oder nicht, fällt innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Der Innenraum des Lagers ist als klein oder, wenn nötig, negativ (minus) festgelegt, so
dass eine hohe Momentsteifigkeit des Lagers realisiert werden kann.
In Fig. 14 kennzeichnet das Bezugszeichen 33 eine Dichtplatte, an welche irgendeine
Kontaktdichtung, eine Nichtkontaktdichtung oder ein Nichtkontaktschutzschild ange
bracht wird, ohne beschränkende Formen innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbe
reiches.
Das Positionieren der Dichtplatte 33 ist nicht speziell beschränkt, und wenn erforderlich,
kann sie an beiden Seiten oder an einer Seite positioniert werden, und beides ist inner
halb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches. Die Dichtflächen des äußeren Ringes 21
und des inneren Ringes 22 sind im erfindungsgemäßen Schutzbereich. Die Formen der
Dichtung, z. B. eine Lippenform und andere sind nicht speziell definiert, und irgendein
Linienkontakt oder ein Flächenkontakt mit der Dichtfläche ist im erfindungsgemäßen
Schutzbereich. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kernmetalls ist auch
optional, und je nach Erfordernis kann ein Typ mit oder ohne Kernmetall ausgewählt
werden, ohne dies beschränkend auszulegen.
Die Strukturen der Dichtnuten des inneren Ringes 21 und des äußeren Ringes 22 sind
nicht beschränkt und sind jeweils innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches.
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Dichtplatte 33 ist auch optional und je
nach Erfordernis ist beides innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches. In der
Ausführungsform von Fig. 16 ist die Dichtplatte nicht speziell gezeigt, aber wenn es nö
tig, kann sie wie oben beschrieben eingebracht werden.
Nun erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform des dritten Aspektes der Erfin
dung im Hinblick auf die angefügten Zeichnungen.
Diese Ausführungsform ist nur zum Erklären der Erfindung offenbart und sollte nicht
beschränkend interpretiert werden, sondern kann willkürlich innerhalb des Schutzberei
ches der Erfindung modifiziert werden.
Im Hinblick auf die Fig. 21 bis 23 erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform des
Wälzelementes für das Wälzlager gemäß des dritten Aspektes der Erfindung. In den
Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 46 das Wälzelement.
Das Wälzelement 46 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtmaterialien gewünsch
ter Länge in die Form 54 des Kopfteils eingebracht sind, das in einer gewünschten Form
aufgebaut ist, wobei das Formen an der leeren Kugel 46' des Wälzelementes ausgeführt
wird, das einen äußeren Durchmesserbereich hat, der die Wälzkontaktfläche wird, die
die Krümmung nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung son
dern auch in der axialen Richtung hat, und die Ebene in wenigstens einem Bereich 46b
hat, und ein Zusatzkörper F wird von dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Ku
gel 46' entfernt, wodurch das Wälzelement für das Wälzlager hergestellt wird (siehe das
Produktionsverfahren in Fig. 23) und z. B. umfasst das Wälzelement 46 eine Form (auch
DD-Kugel genannt) mit zwei Ebenen 46b, 46b und eine Form (auch D-Kugel genannt)
mit einer Ebene 46a.
Zum Beispiel hat das Wälzelement 46 (DD-Kugel), das in Fig. 21 gezeigt ist, den äuße
ren Durchmesserbereich 46a, der die Wälzkontaktfläche wird und die Krümmungen
nicht nur in der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung, sondern auch in der
axialen Richtung hat, und hat einen geringeren Radius als die Radien der Laufringober
flächen 44, 45 der Lagerringe 41, 42, in die die Wälzelemente 46 eingebracht sind, und
ist ein Schnitt an den oberen und unteren Bereichen einer Kugel zum Definieren eines
Paars von Ebenen 46b, 46b (den gegenüberliegenden Flächen) (es wird Bezug auf
solch eine Struktur genommen, deren gegenüberliegende Flächen 46b, 46b durch ein
Schneiden der oberen und unteren Bereiche der Kugel definiert sind, und diese wird in
der folgenden Beschreibung verwendet). In dieser Ausführungsform ist, wenn die leere
Kugel des Wälzelementes 46' geformt ist, der Kreuzungspunkt C zwischen den Ebenen
46b, 46b und dem äußeren Durchmesserbereich 46a, der die Krümmung hat, an einer
willkürlichen Krümmung R verbunden.
Das Wälzelement 46 kann, wie in Fig. 22 gezeigt, eine einseitig geschnittene Kugel
(D-Kugel) durch ein Schneiden entweder des oberen oder unteren Bereichs sein und
eine Ebene 46e ausbilden, und in dieser Ausführungsform ist, wenn die leere Kugel des
Wälzelementes 46' geformt ist, der Kreuzungspunkt C zwischen den Ebenen 46b, 46b
und dem äußeren Durchmesserbereich 46a, der Krümmung hat, an einer willkürlichen
Krümmung R verbunden.
Die Ebene 46b (46e) kann gleichzeitig mit dem Formen der leeren Kugel des Wälzele
mentes ausgebildet werden, und so entstehen keine Kosten für das Ausbilden der Ebe
nen. Im Hinblick auf die Formen und Abmessungen der leeren Kugeln werden Ränder in
Betracht gezogen, so dass erforderliche Formen ausgebildet werden (Fig. 21 und 22)
wie die schließlichen Wälzelemente 46. Auch ist gemäß der vorliegenden Erfindung,
wenn die leere Kugel des Wälzelementes 46' geformt ist, der Kreuzungspunkt C zwi
schen den Ebenen 46b (46e) und dem äußeren Durchmesserbereich 46a, der die
Krümmung hat, an einer willkürlichen Krümmung R verbunden, und somit entstehen
keine Kosten für das Verrunden der Kanten.
Die Ebene 46b (46e) ist optional, und optimale Formen und Abmessungen sind ausrei
chend.
Die Ebene 46b (46e) kann an einer zentralen Position mit einer etwas vertieften Ausspa
rung ausgebildet werden, um einen Gleitmittelspeicher gleichzeitig mit dem Formen der
leeren Kugeln auszubilden. In der Aussparung wird ein gewünschtes Gleitmittel (Fett
oder Öl) aufbewahrt. Der Aussparungsbereich 26d kann z. B. eine kegelförmige-trapez
förmige Form haben (die sich zu dem Zentrum der Kugel hin zuspitzt oder erstreckt),
eine Halbkreisform, eine zylindrische oder rechteckige Form haben, andererseits ist
auch eine schlitzähnliche Nut (ein einzelnes oder mehrere Stücke) längs in einer Durch
messerrichtung ausreichend. Die Aussparungsbereiche 46b (46e) können in einer oder
mehreren Positionen ausgebildet werden. Wenn die Aussparungsbereiche in mehreren
Positionen ausgebildet werden, können sie kontinuierlich oder unabhängig sein, und
nicht nur die gleiche Form, sondern optionale Formen können ausgewählt werden.
Ein Beispiel des spezifischen Aufbaus des Wälzelementes 46, das in Fig. 21 gezeigt ist,
ist das folgende.
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm
Abstand W zwischen den Ebenen: 4,5 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: ver bunden bei R von 1 mm
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm
Abstand W zwischen den Ebenen: 4,5 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: ver bunden bei R von 1 mm
Ein Beispiel des spezifischen Aufbaus des Wälzelementes 46, das in Fig. 22 gezeigt ist,
ist das folgende.
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm
Abstand W zwischen den Ebenen: 5,425 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: ver bunden bei R von 1 mm
Kugeldurchmesser D: 6,35 mm
Abstand W zwischen den Ebenen: 5,425 mm
Kreuzungspunkt zwischen dem äußeren Durchmesserbereich und der Ebene: ver bunden bei R von 1 mm
Das Wälzelement 46 ist speziell hinsichtlich des Abstandes W zwischen den Ebenen
beschränkt, und das Verhältnis dazwischen kann willkürlich gleich oder ungleich inner
halb des Schutzbereiches der Erfindung sein. Das heißt, die Ebenen 46b, 46b des Wälz
elementes 46 können innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches symmetrisch
oder asymmetrisch sein. Das Wälzelement 46, das die asymmetrischen zwei Ebenen
hat, wird speziell bei einer starken Rotation verwendet. Wenn ein großes Ende 46d der
asymmetrischen Ebenen gegenüber dem inneren Ring des Lagers angeordnet wird,
wird die Rotation des Wälzelementes 46 stabil, so dass ein geringeres Drehmoment
realisiert werden kann.
Die gesamte Form des Wälzelementes 46, die zwei Ebenen oder eine Ebene 46b (46e)
und die Krümmungsgrößen in der axialen Richtung des äußeren Durchmesserbereiches
46a sind nicht insgesamt auf die oben genannten Formen beschränkt und können op
tional innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereiches modifiziert werden. Zum Bei
spiel ist es ausreichend, dass das Wälzelement 46 zwei nicht parallele Ebenen anstelle
der Ebenen 46b, 46b hat und die zentrale Rotationsachse 46c senkrecht im Hinblick auf
beide Flächen hat.
Eine Ausführungsform der Herstellungsverfahrens des Wälzelementes wird im Hinblick
auf Fig. 23 beschrieben. Das Verfahren wird umrissen als 1. der Prozess des Einbrin
gens des Drahtmaterials in die Form → 2. der Prozess des Formens der leeren Kugeln
der Wälzelemente → 3. der Prozess des Herauspressens der leeren Kugeln → 4. der
Prozess des Entfernens des Zusatzkörpers.
Zuerst werden die Drahtmaterialien M, die in gewünschter Länge geschnitten sind, in die
Form 54 des Kopfteils eingebracht, das in der gewünschten Form aufgebaut ist (1. Pro
zess). Die Form 54 hat eine Form, die es ermöglicht, Formen und Abmessungen von
leeren Kugeln zu erzielen, wobei der Rand in Betracht gezogen wird, und ist in eine obe
re und eine untere Form 54a, 54b geteilt, so dass die Formen, die für die Wälzelemente
46 gefordert sind, schließlich hergestellt werden (Fig. 21 oder Fig. 22). Das heißt, bei
einem Beispiel der Form 54 zum Herstellen des Wälzelementes 46, das in Fig. 21 ge
zeigt ist, ist eine solche Form ausgebildet, die die oberen und unteren Formen 54a, 54b
des Kopfstückes hat, die zwei Ebenen 46b, 46b der kugelförmigen Wälzfläche 46a (des
äußeren Durchmesserbereiches mit Krümmungen nicht nur in der radialen Richtung
senkrecht zur axialen Richtung, sondern auch in der axialen Richtung), und dem Kreu
zungspunkt C des äußeren Durchmesserbereichs 46a und der Ebene 46b hat, die an
der Krümmung R verbunden sind. Beim Herstellen des Wälzelementes 46, das in Fig.
22 gezeigt ist, ist es ausreichend, das jede der Formen 54a (54b) mit einer Form ent
sprechend der Ebene 46b prozessiert wird.
Als nächstes hat mittels der oberen und unteren Formen 54a, 54b des Kopfstückes, in
das die Drahtmaterialien M wie oben beschrieben eingebracht worden sind, der äußere
Durchmesserbereich 46, der die Wälzkontaktfläche wird, die Krümmungen nicht nur in
der radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung, sondern auch in der axialen
Richtung und die leere Kugel 46' des Wälzelementes, die wenigstens eine Ebene 46b
hat (2. Prozess). Die Bedingungen, wie die Druckkraft, die Druckzeit und die Formtem
peratur sind verantwortungsvoll anpassbar.
Im Folgenden wird die geformte leere Kugel 46' des Wälzelementes aus der Form 54
durch Injektorstifte 55, 55, die beiden Seiten angebracht sind, herausgepresst
(3. Prozess). In Abhängigkeit von den Bedingungen können die Injektorstifte 55, 55
weggelassen werden.
Wenn der Zusatzkörper F an dem äußeren Durchmesserbereich 46a der herausge
pressten leeren Kugel 46' des Wälzelementes verbleibt, wird er entfernt.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Ebene 46b an der leeren Kugel des Wälzele
mentes ausgebildet sein. Beim Formen durch eine solche Form 54 sind komplizierte
Formen möglich, wobei die Kosten nicht steigen.
Gemäß des Produktionsverfahrens dieser Ausführungsform ist, wenn die leere Kugel
des Wälzelementes gebildet ist, der Kreuzungspunkt C des äußeren Durchmesserberei
ches 46a und der Ebene 46b an der Krümmung R verbunden.
Es ist zu beachten, dass das Wälzelement 46 gemäß des dritten Aspektes der vorlie
genden Erfindung bei relativen Ausführungsformen gemäß der oben beschriebenen 1.
und 2. Aspekte der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
Wie es in den Fig. 10 und 14 gezeigt ist, kann das Wälzelement 46 durch eine Halterung
27 geführt werden, und auch wenn das Wälzelement 46 in eine Tasche der Halterung
27 hinabfällt, tritt, wenn der Kreuzungspunkt C zwischen der Ebene 46b (46e) und dem
äußeren Durchmesserbereich 46a, der die Krümmung hat, an einer willkürlichen Krüm
mung R verbunden ist, kein abnormaler Abrieb durch den Kantenbereich in der Halte
rung 27 auf.
Bisher wurde eine scharte Kante an dem Kreuzungspunkt C zwischen der Ebene 46b
(46e) und dem äußeren Durchmesserbereich 46a, der die Krümmung hat, erzeugt, und
der Kantenbereich wurde abgerundet, nachdem der Verrundungsprozess der Wälzflä
che (des äußeren Durchmesserbereiches 46a) durchgeführt wurde, aber in der Erfin
dung ist der Kantenbereich vorteilhafterweise an der willkürlichen Krümmung R verbun
den, so dass der Verrundungsprozess an dem Kantenbereich nicht erforderlich ist,
nachdem der Verrundungsprozess der Wälzfläche durchgeführt wurde, und ein abnor
maler Abrieb tritt nicht in der Halterung 27 auf.
Es ist zu beachten, dass es für einen Fachmann auf diesem Gebiet möglich ist, einige
Eigenschaften der ersten bis dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung in und mit dem
anderen Aspekt verwenden und kombinieren.
Während hier die Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben wurde, ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich,
dass verschiedene Änderung und Modifikationen hierbei gemacht werden können, ohne
vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, und es ist daher beabsichtigt, dass mit
den abhängigen Ansprüchen all die Änderungen und Modifikationen abgedeckt werden,
die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
Der erste Aspekt der Erfindung ist wie oben beschrieben aufgebaut, und wenn die ver
rundeten Kugeln, die aus Stahlkugeln hergestellt sind, und die Wälzelemente mit einem
vorbestimmten Mischverhältnis gemischt werden, um den Prozess auszuführen (Polie
ren oder Schleifen), kann gleichzeitig der Prozess mit einer beträchtlichen Menge aus
geführt werden, so dass es möglich ist, die Wälzelemente mit wenigstens einer Ebene
des hoch präzisen Prozesses unter geringen Kosten bereitzustellen.
Im V 04694 00070 552 001000280000000200012000285910458300040 0002010210670 00004 04575ergleich zum Bearbeiten mit nur Wälzelementen, schreitet der stabile Prozess
Stück für Stück fort, und die Störung ist gering, um beeinflusst zu sein, so dass der Pro
zess mit hoher Präzision durchgeführt werden kann.
In der Läppvorrichtung, wie der Kugelherstellungsvorrichtung zum Verwenden der Erfin
dung in der Praxis, ist es notwendig, die Prozesslast, die auf ein Stück der bearbeiteten
Kugel ausgeübt wird, konstant aufrecht zu erhalten, um eine hohe Prozesspräzision zur
Verfügung zu stellen, aber gemäß dem Verfahren zum Herstellen der Kugeln dieser
Ausführungsform, ist der Prozess mit hoher Präzision gerade bei einem kleinen Los
möglich.
Weiterhin ist es durch die Erfindung nicht länger notwendig, eine neue Ebene durch ei
nen zusätzlichen Prozess herzustellen, wodurch eine große Kostensenkung erreicht
wird und keine Fehler an der Kugeloberfläche erzeugt werden.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Ebene bei dem Schritt zum Herstellen der lee
ren Kugel des Wälzelementes ausgebildet, so dass die Grenze zwischen der Ebene und
der kugelförmigen Oberfläche ohne irgendwelche Kanten abgerundet hergestellt werden
kann, und natürlich ist eine Nachbehandlung nicht erforderlich.
In Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren der Erfindung können die verrundeten
Stahlkugeln vermischt und effizient prozessiert werden.
Der zweite Aspekt der Erfindung hat die Ebene von der wenigstens einen Ebene, wel
che mit der Aussparung des Gleitmittelreservoirs vorgesehen ist, und beinhaltet die
Wälzelemente zwischen den inneren und äußeren Ringen über die Halterung, wobei
das Wälzelement vorteilhafterweise den Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem
äußeren Durchmesserbereich, der die Krümmung hat, an einer Tangente R verbindet,
und welcher damit die folgenden speziellen Wirkeffekte zusammen mit denen des japa
nischen offengelegten Patents Nr. 50264/2001 zeigt.
- 1. Der Kontaktbereich zwischen der Halterung und der Ebene des Wälzelementes trägt immer zu einer guten Bildung einer Ölschicht durch das Basisöl bei, des Fettes (wenn mit Fett geschmiert wird) oder des Öles (wenn mit Öl geschmiert wird), und kein abnormaler Abrieb tritt in der Halterung 27 auf.
- 2. Wenn das Wälzelement in die Tasche der Halterung hinabfällt, tritt, wenn der Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich, der die Krümmung hat, an einer willkürlichen Krümmung R verbunden ist, kein abnormaler Ab rieb durch den Kantenbereich in der Halterung auf.
- 3. Bisher wurde eine scharfe Kante an dem Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich, der die Krümmung hat, erzeugt, und der Kan tenbereich wurde abgerundet, nachdem der Verrundungsprozess der Wälzfläche durch geführt wurde, aber gemäß der Erfindung ist der Kantenbereich vorteilhafterweise an der willkürlichen Krümmung R verbunden, so dass der Verrundungsprozess an dem Kantenbereich nicht erforderlich ist, nachdem der Verrundungsprozess an der Wälzflä che durchgeführt wurde, was die Kosten verringert.
- 4. Im Ergebnis der Kostenreduzierung werden auch die Kosten der gesamten Vor richtung verringert.
Der dritte Aspekt der Erfindung hat den obengenannten Aufbau, und das Wälzelement
hat wenigstens eine Ebene, und zum Ausbilden dieser Ebene wird das Formen durch
das Kopfstück aus Drahtmaterialien genutzt, um eine Kugel des Wälzelementes zu bil
den, wobei die folgenden Effekte erzielt werden können.
- 1. Wenn das Drahtmaterial zu der leeren Kugel bewegt wird, können eine Ebene oder zwei Ebenen in Abhängigkeit von den Formen durch das Kopfstück ausgebildet werden, und es ist in der Praxis eine große Kostenreduzierung möglich.
- 2. Bisher wurde eine scharfe Kante an dem Kreuzungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich, der die Krümmung hat, erzeugt, und der Kan tenbereich wurde gerundet, nachdem der Verrundungsprozess der Wälzfläche ausge führt wurde. Gemäß der Erfindung ist, abhängig von den Formen in der Form, der Kan tenbereich vorteilhafterweise an der willkürlichen Krümmung R verbunden, so dass der Verrundungsprozess an dem Kantenbereich nicht erforderlich ist, nachdem der Verrun dungsprozess der Wälzfläche durchgeführt wurde, was in einer Kostenreduzierung re sultiert.
- 3. Wie oben erwähnt, kann in der Praxis eine Kostenreduzierung erreicht werden, und das gesamte Wälzlager kann billig angeboten werden, so dass die Kosten der Vor richtung auch gering sind.
Claims (32)
1. Ein Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für ein Wälzlager, welches auf
weist:
Vermischen verrundeter Elemente, die aus Stahlkugeln hergestellt sind, und kugel förmiger Wälzelemente, von denen jedes Wälzkontaktflächen mit Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und wenigstens eine Ebene hat; und
Platzieren und Bearbeiten der so vermischten Elemente in einem Raum zwischen zwei Prozessscheiben, die einander gegenüber sind, wodurch die Oberflächen der verrundeten Elemente und der kugelförmigen Wälzelemente bearbeitet werden, um verrundet zu werden.
Vermischen verrundeter Elemente, die aus Stahlkugeln hergestellt sind, und kugel förmiger Wälzelemente, von denen jedes Wälzkontaktflächen mit Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und wenigstens eine Ebene hat; und
Platzieren und Bearbeiten der so vermischten Elemente in einem Raum zwischen zwei Prozessscheiben, die einander gegenüber sind, wodurch die Oberflächen der verrundeten Elemente und der kugelförmigen Wälzelemente bearbeitet werden, um verrundet zu werden.
2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in dem Mischschritt ein Mischverhältnis
der kugelförmigen Wälzelemente relativ zu den verrundeten Elementen in einem
Bereich von 10 bis 95% festgelegt ist.
3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in dem Mischschritt ein Mischverhältnis
von den kugelförmigen Wälzelementen relativ zu den verrundeten Elementen in
einem Bereich 10 bis 75% festgelegt ist.
4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jedes der kugelförmigen Wälzelemente
zwei gegenüberliegende Ebenen hat.
5. Wälzelemente für ein Lager, die durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 herge
stellt sind.
6. Wälzelemente gemäß Anspruch 5, wobei jedes der kugelförmigen Wälzelemente
zwei gegenüberliegende Ebenen hat.
7. Ein Wälzlager, das eine Vielzahl von Wälzelementen umfasst, die durch ein Ver
fahren gemäß Anspruch 1 hergestellt sind.
8. Das Wälzlager gemäß Anspruch 7, welches weiter aufweist:
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflä chen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzele ment ständig mit einem der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist,
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufringoberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzele mentes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen ersten und zweiten Lagerringen ein gebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflä chen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzele ment ständig mit einem der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist,
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufringoberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzele mentes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen ersten und zweiten Lagerringen ein gebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
9. Das Wälzlager gemäß Anspruch 8, wobei eine Gleitmittel aufbewahrende Ausspa
rung an wenigstens einer Ebene ausgebildet ist.
10. Ein Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen für ein Wälzlager, welches auf
weist:
Platzieren eines Drahtmaterials von vorbestimmter Länge in einem Raum, der durch wenigstens erste und zweite Formen definiert ist und eine vorbestimmte Form hat;
Formen des Drahtmaterials zu einer leeren Kugel für jedes Wälzelement, wobei die leere Kugel einen äußeren Durchmesserbereich umfasst, der eine Wälzkon taktfläche wird, die Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und die wenigstens eine Ebene um fasst; und
Entfernen eines Zusatzkörpers in dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Kugel, um hierdurch jedes der Wälzelemente herzustellen.
Platzieren eines Drahtmaterials von vorbestimmter Länge in einem Raum, der durch wenigstens erste und zweite Formen definiert ist und eine vorbestimmte Form hat;
Formen des Drahtmaterials zu einer leeren Kugel für jedes Wälzelement, wobei die leere Kugel einen äußeren Durchmesserbereich umfasst, der eine Wälzkon taktfläche wird, die Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und die wenigstens eine Ebene um fasst; und
Entfernen eines Zusatzkörpers in dem äußeren Durchmesserbereich der leeren Kugel, um hierdurch jedes der Wälzelemente herzustellen.
11. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, welches weiter umfasst:
Freigeben der leeren Kugel, die so geformt wurde, aus dem Raum, bevor der Schritt des Entfernens ausgeführt wird.
Freigeben der leeren Kugel, die so geformt wurde, aus dem Raum, bevor der Schritt des Entfernens ausgeführt wird.
12. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die leere Kugel, die so geformt wurde,
einen Verbindungsbereich hat, der sich zwischen der Wälzkontaktfläche und einer
der wenigstens einen Ebene befindet und einen vorbestimmten Krümmungsradius
hat.
13. Wälzelemente für ein Lager, die durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 herge
stellt sind.
14. Wälzelemente gemäß Anspruch 13, wobei jedes der kugelförmigen Wälzelemente
zwei gegenüberliegende Ebenen hat.
15. Ein Wälzlager, das eine Vielzahl von Wälzelementen umfasst, die durch das Ver
fahren gemäß Anspruch 10 hergestellt sind.
16. Das Wälzlager gemäß Anspruch 15, wobei das Wälzlager aufweist:
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflä chen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzele ment ständig mit einer der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist; und
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufringoberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzele mentes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement stän dig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen eingebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut, die durch zwei erste Laufringoberflä chen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzele ment ständig mit einer der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist; und
einen zweiten Lagerring mit einer Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufringoberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzele mentes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement stän dig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen eingebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, so dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
17. Das Wälzlager gemäß Anspruch 16, wobei die leere Kugel, die so geformt ist, ei
nen Verbindungsbereich hat, der sich zwischen der Wälzkontaktfläche und einer
der wenigstens einen Ebene befindet und einen vorbestimmten Krümmungsradius
hat.
18. Das Wälzlager gemäß Anspruch 16, wobei eine Gleitmittel aufbewahrende Aus
sparung an der wenigstens einen Ebene ausgebildet ist.
19. Ein Wälzlager, welches aufweist:
eine Vielzahl von kugelförmigen Wälzelementen, von den jedes eine Wälzkontakt fläche hat, die Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und wenigstens eine Ebene hat; und
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut hat, die durch zwei erste Laufrin goberflächen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von je dem Wälzelement ständig mit einer der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist;
einen zweiten Lagerring mit eine Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufrin goberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist, wodurch die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen in Kontakt sind;
eine Gleitmittel aufbewahrende Aussparung, die an wenigstens einer Ebene der wenigstens einen Ebene ausgebildet ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen eingebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
eine Vielzahl von kugelförmigen Wälzelementen, von den jedes eine Wälzkontakt fläche hat, die Krümmungen in deren axialer Richtung und einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung hat und wenigstens eine Ebene hat; und
einen ersten Lagerring mit einer Laufringnut hat, die durch zwei erste Laufrin goberflächen definiert ist, von denen jede einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von je dem Wälzelement ständig mit einer der ersten Laufringoberflächen in Kontakt ist;
einen zweiten Lagerring mit eine Laufringnut mit wenigstens einer zweiten Laufrin goberfläche, die einen größeren Durchmesser als der Radius des Wälzelementes hat, wobei ein äußerer Durchmesserbereich von jedem Wälzelement ständig mit einer der wenigstens einen zweiten Laufringoberfläche in Kontakt ist, wodurch die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen in Kontakt sind;
eine Gleitmittel aufbewahrende Aussparung, die an wenigstens einer Ebene der wenigstens einen Ebene ausgebildet ist,
wobei die Wälzelemente rotierbar zwischen den ersten und zweiten Lagerringen eingebracht sind und abwechselnd in deren Umfangsrichtung angeordnet sind, dass sie einander kreuzen, und
wobei die äußeren Durchmesserbereiche der Wälzelemente ständig in Kontakt mit den ersten und zweiten Lagerringen an den zwei Punkten insgesamt einer nach dem anderen sind.
20. Das Wälzlager gemäß Anspruch 19, wobei in jedem der Wälzelemente ein Verbin
dungspunkt zwischen der Ebene und dem äußeren Durchmesserbereich einen
vorbestimmten Krümmungsradius hat.
21. Das Wälzlager gemäß Anspruch 20, welches weiter aufweist:
eine Halterung mit einer Führungsfläche, die die wenigstens eine Ebene des Wäl zelementes führt und sich in einer Richtung weder senkrecht noch parallel zu einer Rotationsachse des Lagers erstreckt.
eine Halterung mit einer Führungsfläche, die die wenigstens eine Ebene des Wäl zelementes führt und sich in einer Richtung weder senkrecht noch parallel zu einer Rotationsachse des Lagers erstreckt.
22. Das Wälzlager gemäß Anspruch 21, das eine Halterung mit Umfangstaschen auf
weist, die die Wälzelemente rotierbar in einer solchen Weise halten und führen, so
dass die zentralen Rotationsachsen der Wälzelemente miteinander in deren Um
fangsrichtung kreuzen.
23. Das Wälzlager gemäß Anspruch 22, wobei jedes Wälzelement mit zwei Ebenen
von der wenigstens einen Ebene ausgebildet ist, und jede der Taschen mit paral
lelen Führungsflächen zum Führen der zwei Ebenen ausgebildet ist, wobei die pa
rallelen Führungsflächen in einem Winkel mit gleichem Niveau zu einem Kontakt
winkel des Wälzelementes geneigt sind.
24. Das Wälzlager gemäß Anspruch 19, welches weiter aufweist:
eine Halterung zum rotierbaren Halten der Wälzelemente,
wobei jedes Wälzelement mit zwei Ebenen ausgebildet ist, und die Halterung eine Trennvorrichtung ist, die zwischen den Wälzelementen angeordnet ist und gegen überliegende ausgesparte Bogennuten hat, die den Wälzelementen gegenüber stehen.
eine Halterung zum rotierbaren Halten der Wälzelemente,
wobei jedes Wälzelement mit zwei Ebenen ausgebildet ist, und die Halterung eine Trennvorrichtung ist, die zwischen den Wälzelementen angeordnet ist und gegen überliegende ausgesparte Bogennuten hat, die den Wälzelementen gegenüber stehen.
25. Das Wälzlager gemäß Anspruch 24, wobei die Trennvorrichtung einen geringeren
Durchmesser als das Wälzelement hat, und ausgesparte Bogennuten in einer sol
chen Weise vorgesehen sind, dass deren Längsrichtungen miteinander gekreuzt
sind.
26. Das Wälzlager gemäß Anspruch 25, wobei der Krümmungsradius von jeder aus
gesparten Bogennut im Wesentlichen gleich oder größer als der äußere Durch
messerbereich des Wälzelementes ist.
27. Das Wälzlager gemäß Anspruch 22, wobei jedes Wälzelement mit einer Ebene
von der wenigstens einen Ebene ausgebildet ist, und die Tasche in der Halterung
zu einer Kuppelform mit einer Bogenfläche mit einem etwas größerem Durchmes
ser als dem des Wälzelementes und einer ebenen Fläche ausgebildet ist, die die
Enden der Bogenfläche verbindet.
28. Das Wälzlager gemäß Anspruch 27, wobei die ebene Fläche eine schräge Füh
rungsfläche umfasst, die sich von einer äußeren Durchmesserseite zu einer inne
ren Durchmesserseite erstreckt, und eine Öffnungsbreite W2 in einer axialen
Richtung des Lagers an der inneren Durchmesserseite der Tasche größer als eine
Öffnungsbreite W1 in einer axialen Richtung des Lagers an dessen äußerer
Durchmesserseite ist.
29. Das Wälzlager gemäß Anspruch 28, wobei ein ein Fallen verhinderndes Stück an
der äußeren Durchmesserseite der schrägen Fläche ausgebildet ist.
30. Das Wälzlager gemäß Anspruch 21, wobei die wenigstens eine Ebene des Wäl
zelementes eine einzelne Ebene ist, und jede Tasche, die in der Halterung ausge
bildet ist, eine rechteckige Form hat.
31. Das Wälzlager gemäß Anspruch 22, wobei die wenigstens eine Ebene des Wäl
zelementes eine einzelne Ebene ist, wobei die Halterung eine Trennvorrichtung ist,
die zwischen den Wälzelementen vorgesehen ist, und die Trennvorrichtung mit der
ausgesparten Fläche gegenüber dem Wälzelement ausgebildet ist, wobei die aus
gesparte Fläche eine Stufe als Führungsfläche für die eine Ebene hat.
32. Das Wälzlager gemäß Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Ebene des Wälze
lementes zwei Ebenen mit verschiedener Größe aufweist, und eine der ebenen
Flächen mit einer größeren Größe zu einem der ersten und zweiten Lagerringe
ausgerichtet ist, der innen eingebracht ist.
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