HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drucklager des
integrierten Typs, wobei ein Lagerring und ein Käfig zum Halten
von Rollen untrennbar eingebaut sind.
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Bei Drucklagern gibt es einen integrierten Typ, wobei die
Lagerringe und der Käfig zum Halten der Rollen untrennbar
voneinander eingebaut sind, so daß das Drucklager einfach in
einem Gehäuse bzw. an einer Welle angebracht werden kann.
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Die Fig. 10A und 10B stellen ein Beispiel eines
derartigen Drucklagers des integrierten Typs dar. Dieses ist ein
dreiteiliger Typ, welcher einen Käfig 2 zum radialen Halten
einer Vielzahl von Rollen 1, einen inneren Ring 3 mit einem
Flansch 3a an der Innendurchmesserseite und einen äußeren Ring
4 mit einem Flansch 4a an der Außendurchmesserseite aufweist.
Die innere und die äußere Kante des Käfigs 2 befinden sich in
Eingriff mit nach außen hervorstehenden Greifhaken 5 und nach
innen hervorstehenden Greifhaken 6, welche durch Prägenieten
an den Enden der Flansche 3a bzw. 4a ausgebildet sind, so daß
der innere und der äußere Ring 3, 4 und der Käfig 2 untrennbar
voneinander sind. Bei Drucklagern des integrierten Typs gibt
es solche des zweiteiligen Typs, welche lediglich entweder
einen inneren oder einen äußeren Ring umfassen, wobei der Käfig
untrennbar von dem inneren bzw. äußeren Ring ist.
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Bei diesen Drucklagern des integrierten Typs erhalten die
Lagerringe, der Käfig und die Rollen zuvor eine individuelle
Wärmebehandlung, und danach werden diese zu einer integrierten
Einheit zusammengesetzt. Normalerweise werden die Lagerringe
und der Käfig nach dem Ausbilden durch Aufkohlen, Härten und
Anlassen behandelt. Die Rollen werden nach der Grobausbildung
gehärtet und angelassen und sodann durch Fertigschleifen
behandelt. Der Käfig wird in manchen Fällen durch Weichnitrieren
anstatt durch Aufkohlen, Härten und Anlassen behandelt.
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Bei einem derartigen Drucklager des integrierten Typs
nehmen aufgrund der Tatsache, daß die Lagerringe, der Käfig und
die Rollen vor dem Zusammensetzen individuell eine
Wärmebehandlung erhalten, die Wärmebehandlungsschritte zu, so daß die
Wärmebehandlungskosten zunehmen. Ferner ist die
Herstellungszeit tendenziell lang, um die Wärmebehandlungsschritte für die
jeweiligen Bauelemente zu regeln.
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Um zu erreichen, daß die Lagerringe und der Käfig selbst
dann, wenn der radiale Spalt in dem Lager größer wird,
untrennbar gemacht werden können, um das Exzentrizitätsspiel
eines Drucklagers des integrierten Typs zu vergrößern, schlug
der Anmelder der vorliegenden Erfindung in der japanischen
Patentanmeldung 2001-272336 vor, die Flansche der Lagerringe
durch Biegen anstatt durch Prägenieten auszubilden, wodurch
die Hervorstehhöhen der Greifhaken vergrößert werden. Um
derartige ausgeprägt hervorstehende Greifhaken durch Biegen
auszubilden, muß ein derartiges Biegen ausgeführt werden, nachdem
der Käfig eingebaut wurde. Somit ist es während der
Wärmebehandlung der Lager notwendig, ein Härten der zu biegenden
Abschnitte zu verhindern bzw. einen Glühbehandlungsschritt der
gebogenen Abschnitte nach der Wärmebehandlung hinzuzufügen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Wärmebehandlungsschritte bei der Herstellung eines Drucklagers des
integrierten Typs zu vermindern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird ein Drucklager geschaffen, welches
einen Käfig, welcher mit Aussparungen zum radialen Halten
einer Vielzahl von Rollen ausgebildet ist, und mindestens
entweder einen inneren Ring mit einem Flansch an dessen
Innendurchmesserseite oder einen äußeren Ring mit einem Flansch an
dessen Außendurchmesserseite umfaßt, wobei der Flansch einen
radialen Spalt in dem Drucklager begrenzt, so daß der Lagerring
und der Käfig untrennbar voneinander gemacht werden, dadurch
gekennzeichnet, daß, nachdem der Lagerring und der Käfig
gemeinsam mit den Rollen zu einem Lager mit ungehärtetem
Lagerring und Käfig zusammengesetzt wurden, das derart
zusammengesetzte Lager durch Aufkohlen, Härten und Anlassen behandelt
wird. Bei diesem Aufbau ist es nicht notwendig, den Lagerring
und den Käfig individuell zu behandeln, so daß die
Wärmebehandlungsschritte des Lagers vermindert werden. Die Rollen
können solche, welche vor dem Zusammensetzen des Lagers
wärmebehandelt wurden, oder solche, welche nicht wärmebehandelt
wurden, sein.
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Erfindungsgemäß werden Greifhaken durch Prägenieten bzw.
Biegen an dem Ende des Flansches des inneren bzw. äußeren
Rings derart ausgebildet, daß diese in Richtung des Käfigs
hervorstehen und mit der Innen- bzw. Außenumfangskante des
Käfigs ineinandergreifen und der Lagerring und der Käfig durch
die Greifhaken untrennbar voneinander gemacht werden.
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Der Käfig kann aus einer dünnen Stahlplatte hergestellt
werden, und der Radialrichtungsquerschnitt der Aussparungen
zum Halten der Rollen kann in der Gestalt eines W bzw. eines
umgekehrten V ausgebildet werden, um den Käfig kostengünstig
zu machen.
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Wird der Käfig mit Aussparungen, welche einen
Radialrichtungsquerschnitt in der Gestalt eines umgekehrten V aufweisen,
ausgebildet, so wird im wesentlichen das
Radialrichtungszentrum der Rollenführungsflächen auf beiden Seiten der umgekehrt
V-förmigen Aussparungen komprimiert, um durch ein
Fließpreßverfahren Rollensperrgreifhaken auszubilden, welche von den
jeweiligen Rollenführungsflächen in die Aussparungen hinein
verlaufend hervorstehen. Die Rollensperrgreifhaken dienen zum
Verhindern, daß die Rollen beim Zusammensetzen des Lagers
herausfallen. Insbesondere sind diese bei einem Drucklager des
zweiteiligen Typs auch beim Verhindern, daß die Rollen beim
Aufkohlen, Härten und Anlassen nach dem Zusammensetzen des
Lagers herausfallen, wirksam.
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Durch Ausbilden von Vertiefungen zum Aufnehmen
überschüssigen Käfigmaterials, welches durch Komprimieren auf beiden
Seiten des Abschnitts der Rollenführungsfläche, wo der
Rollensperrgreifhaken ausgebildet werden soll, plastisch fließt, ist
es möglich, einen lokalen Verschleiß der Rollen durch
Ausräumen eines Aufbaus überschüssigen Materials an den
Rollenführungsflächen durch plastisches Fließen zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die
beigefügte Zeichnung ersichtlich, wobei:
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Fig. 1A eine Draufsicht ist, welche ein Drucklager eines
ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
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Fig. 1B eine Längsschnittsansicht davon ist;
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Fig. 1C eine Vorderansicht ist, welche Greifhaken des
äußeren Rings des Drucklagers von Fig. 1A vor dem Biegen
darstellt;
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Fig. 2A eine Draufsicht des Käfigs des Drucklagers von
Fig. 1 ist;
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Fig. 2B eine Längsschnittsansicht des Käfigs von Fig. 2A
ist;
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Fig. 3A eine teilweise vergrößerte untere Ansicht des
Käfigs von Fig. 2A ist;
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Fig. 3B eine Querschnittsansicht gemäß der Linie IIIb-IIIb
von Fig. 3A ist;
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Fig. 3C eine Schnittansicht gemäß der Linie IIIc-IIIc von
Fig. 3A ist;
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Fig. 4 eine Längsschnittansicht ist, welche ein
abgewandeltes Beispiel des Drucklagers von Fig. 1 darstellt;
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Fig. 5A eine Draufsicht ist, welche das Drucklager eines
zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
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Fig. 5B eine Längsschnittsansicht davon ist;
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Fig. 6A eine Draufsicht ist, welche das Drucklager eines
dritten Ausführungsbeispiels darstellt;
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Fig. 6b eine Längsschnittsansicht davon ist;
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Fig. 7 eine Längsschnittsansicht ist, welche ein
abgewandeltes Beispiel des Drucklagers von Fig. 6 darstellt;
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Fig. 8A eine Draufsicht ist, welche das Drucklager eines
vierten Ausführungsbeispiels darstellt;
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Fig. 8B eine Längsschnittsansicht davon ist;
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Fig. 9A eine Draufsicht ist, welche das Drucklager eines
fünften Ausführungsbeispiels darstellt;
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Fig. 9B eine Längsschnittsansicht davon ist;
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Fig. 10A eine Draufsicht ist, welche ein herkömmliches
Drucklager darstellt; und
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Fig. 10B eine Längsschnittsansicht davon ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im folgenden werden die Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 1-9 beschrieben.
Die Fig. 1-3 stellen das erste Ausführungsbeispiel dar.
Dieses Drucklager ist, wie in den Fig. 1A und 1B
dargestellt, ein dreiteiliger Typ, welcher einen Käfig 2 zum Halten
einer Vielzahl von Rollen 1, einen inneren Ring 3 mit einem
Flansch 3a an dessen Innendurchmesserseite und einen äußeren
Ring 4 mit einem Flansch 4a an dessen Außendurchmesserseite
aufweist. Ein radialer Spalt in dem Lager ist mit einem hohen
Größenwert eingerichtet, so daß die Innen- und die
Außenumfangsfläche des Käfigs 2 die Flansche 3a bzw. 4a nicht
berühren, selbst wenn eine ausgeprägt exzentrische Drehung erfolgt.
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Die jeweiligen Flansche 3a und 4a des inneren Rings 3 und
des äußeren Rings 4 werden durch Pressen dünner Stahlplatten
(SPC bzw. SCM) ausgebildet. An dem Ende des Flansches 4a des
äußeren Rings 4 wird eine Vielzahl von Greifhaken 6 durch
Biegen derart ausgebildet, daß diese über eine Entfernung nach
innen hervorstehen, welche größer als der Lagerinnenspalt ist.
Diese Greifhaken 6 greifen mit der Außenumfangskante des
Käfigs 2 ineinander, so daß der Käfig 2 und der äußere Ring 4
untrennbar voneinander sind. Die Dicke jedes Greifhakens 6
wird vorher durch Ausbilden eines Absatzes vermindert, um das
Biegen einfach zu machen. Wie in Fig. 1C dargestellt, sind auf
beiden Seiten der Basis jedes Greifhakens 6 Ausschnitte
ausgebildet. Der Käfig 2 und der innere Ring 3 werden durch nach
außen weisende Greifhaken 5, welche durch Prägenieten an dem
Ende des Flansches 3a ausgebildet werden, untrennbar gemacht.
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Der Käfig 2 wird durch Pressen einer dünnen Stahlplatte
(SPC) ausgebildet. Wie in den Fig. 2A und 2B dargestellt,
weisen Aussparungen 7 des Käfigs 2 zum radialen Halten der
Rollen 1 einen umgekehrt V-förmigen Radialrichtungsquerschnitt
auf, und die Innen- und die Außenumfangskante des Käfigs 2,
welche mit den jeweiligen Greifhaken 5 und 6
ineinandergreifen, sind flach ausgebildet.
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Wie in den Fig. 3A, 3B und 3C dargestellt, sind bei im
wesentlichen bezüglich der Radialrichtung mittleren
Abschnitten der Rollenführungsflächen 8 auf beiden Seiten jeder der
umgekehrt V-förmigen Aussparungen 7 Rollensperrgreifhaken 9,
welche von den Rollenführungsflächen 8 nach innen
hervorstehen, durch ein Fließpreßverfahren durch Komprimieren dieser
Abschnitte ausgebildet. Auf beiden Seiten davon sind
Vertiefungen 10 ausgebildet, um überschüssiges Material aufzunehmen,
welches durch Kompression plastisch fließt. Somit wird durch
die Rollensperrgreifhaken 9 auf beiden Seiten verhindert, daß
die Rollen 1, welche in den jeweiligen Aussparungen 7 gehalten
werden, herausfallen, und diese werden durch die glatten
Rollenführungsflächen 8 geführt, welche frei von Ausbauchungen
sind, welche durch überschüssiges Material gebildet werden.
Somit wird deren Lebensdauer nicht aufgrund lokalen
Verschleißes verkürzt.
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Nach dem Zusammensetzen zu einer integrierten Einheit, wie
in den Fig. 1A und 1B dargestellt, wird das Drucklager in
einer Aufkohlungsatmosphäre aufgekohlt, in Öl gehärtet und
durch Anlassen behandelt. Die Rollen 1, welche aus einem
Lagerstahl (SUJ2) ausgebildet sind, werden durch Härten und
Anlassen behandelt, bevor das Lager zusammengesetzt wird.
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Die Drucklager der unten beschriebenen
Ausführungsbeispiele und abgewandelten Beispiele werden wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel nach dem Zusammensetzen aufgekohlt, gehärtet
und angelassen, und die Materialien der Bauelemente sind die
gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Fig. 4 stellt eine Abwandlung des ersten
Ausführungsbeispiels dar. Diese unterscheidet sich dadurch davon, daß der
Käfig durch Pressen in der Gestalt eines W in
Radialrichtungsquerschnitt ausgebildet wird. Die Gestalten der Rollen 1, des
inneren und des äußeren Rings 3, 4 sind die gleichen wie bei
dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Fig. 5A und 5B stellen das zweite
Ausführungsbeispiel dar. Dieses ist gleichfalls ein dreiteiliger Typ und
unterscheidet sich dadurch, daß Greifhaken 5 und 6 an den Enden
der Flansche 3a und 4a des inneren und des äußeren Rings 3, 4
beide durch Prägenieten ausgebildet werden. Ansonsten ist es
das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.
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Die Fig. 6A und 6B stellen das dritte
Ausführungsbeispiel dar. Dieses ist ein zweiteiliger Typ, welcher einen
Käfig 2 zum radialen Halten einer Vielzahl von Rollen 1 und
einen inneren Ring 3 mit einem Flansch 3a an dessen
Innendurchmesserende aufweist. An dem Ende des Flansches 3a des inneren
Rings 3 ist ein nach außen hervorstehender Greifhaken 5 um den
gesamten Umfang herum ausgebildet. Der Greifhaken 5 greift mit
dem Innenumfangsabschnitt des Käfigs 2 ineinander, so daß der
Käfig 2 und der innere Ring 3 untrennbar voneinander sind. Die
Dicke der Greifhaken 5 wird zuvor durch Ausbilden eines
Absatzes vermindert, um das Biegen einfach zu machen.
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Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Käfig 2 mit
Aussparungen 7 ausgebildet, deren Radialrichtungsquerschnitt
durch Pressen in der Gestalt eines umgekehrten V ausgebildet
wird. Obgleich dies nicht dargestellt ist, sind bei im
wesentlichen bezüglich der Radialrichtung mittleren Abschnitten der
Rollenführungsflächen 8 auf beiden Seiten jeder Aussparung 7
nach innen hervorstehende Greifhaken ausgebildet. Auf beiden
Seiten davon sind Vertiefungen 10 zum Aufnehmen überschüssigen
Materials ausgebildet. Fig. 7 stellt eine Variante des dritten
Ausführungsbeispiels dar. Dieses unterscheidet sich dadurch,
daß die Radialrichtungsquerschnittsgestalt des Käfigs 2 durch
Pressen in der Gestalt eines W ausgebildet wird. Die Gestalten
der Rollen 1, des inneren und des äußeren Rings 3, 4 sind die
gleichen wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Die Fig. 8A und 8B stellen das vierte
Ausführungsbeispiel dar. Dieses ist ein zweiteiliger Typ, welcher einen
Käfig 2 zum radialen Halten einer Vielzahl von Rollen 1 und
einen äußeren Ring 4 mit einem Flansch 4a an dessen
Außendurchmesserseite aufweist. Nach innen hervorstehende Greifhaken 6
sind teilweise an dem Ende des Flansches 4a ausgebildet. Die
Greifhaken 6 greifen mit der Außenumfangskante des Käfigs 2
ineinander, so daß der Käfig 2 und der äußere Ring 4
untrennbar voneinander sind. Der Käfig 2 ist der gleiche wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel, und der Radialrichtungsquerschnitt
jeder Aussparung 7 wird durch Pressen in einer umgekehrten V-
Gestalt ausgebildet.
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Die Fig. 9A und 9B stellen das fünfte
Ausführungsbeispiel dar. Dieses ist gleichfalls ein zweiteiliger Typ und
unterscheidet sich dadurch von dem dritten Ausführungsbeispiel,
daß Greifhaken 5 an dem Ende eines Flansches 3a, welche an der
Innendurchmesserseite des inneren Rings 3 vorgesehen sind,
durch Prägenieten ausgebildet werden. Ansonsten ist es das
gleiche wie das dritte Ausführungsbeispiel.
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Bei den oben beschriebenen Drucklagern der
Ausführungsbeispiele werden sowohl der Lagerring bzw. die Lagerringe als
auch der Käfig durch Pressen dünner Stahlplatten ausgebildet.
Allerdings können einer oder beide davon durch maschinelle
Bearbeitung von Stahlmaterial ausgebildet werden.
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Das folgende ist eine Beschreibung des Beispiels und des
Vergleichsbeispiels.
Beispiel
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Es wurden Drucklager eines dreiteiligen Typs hergestellt,
dargestellt in Fig. 1, welche nach dem Zusammensetzen durch
Aufkohlen/Härten/Anlassen behandelt wurden. Im Hinblick auf
die Wärmebehandlungsbedingungen wurden diese durch 35 Minuten
langes Halten auf 850°C in einer Aufkohlungsatmosphäre
aufgekohlt, ölgehärtet und sodann durch 60 Minuten langes Anlassen
bei 165°C behandelt. Es wurden die Rollen 1 verwendet, welche
zuvor 30 Minuten lang bei 840°C ölgehärtet wurden und sodann
90 Minuten lang bei 180°C durch Anlassen behandelt wurden. Die
Maße des Lagers waren folgende: Innendurchmesser: 56 mm,
Außendurchmesser: 76 mm, und Dicke: 4,8 mm.
Vergleichsbeispiel
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Es wurden Drucklager eines dreiteiligen Typs hergestellt,
dargestellt in Fig. 10, wobei die jeweiligen Bauelemente vor
dem Zusammensetzen eine individuelle Wärmebehandlung
erhielten. Im Hinblick auf die Wärmebehandlungsbedingungen wurden
die Rollen 1 30 Minuten lang bei 840°C ölgehärtet und sodann
90 Minuten lang durch Anlassen bei 180°C behandelt. Der Käfig
2 wurde 35 Minuten lang durch Weichnitrieren bei 580°C
behandelt. Der innere und der äußere Ring 3, 4 wurden durch 60
Minuten langes Halten auf 850°C in einer Aufkohlungsatmosphäre
aufgekohlt, ölgehärtet und sodann 60 Minuten lang durch
Anlassen bei 165°C behandelt. Die Maße des Lagers und die Anzahl
der Rollen 1 waren die gleichen wie bei dem Beispiel.
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Für die Drucklager des Beispiels und des
Vergleichsbeispiels wurde ein Roll-Lebensdauertest durchgeführt. Bei dem
Roll-Lebensdauertest, wobei der innere Ring 3 an der Drehseite
und der äußere Ring 4 an der festen Seite angebracht waren,
wurden diese an einer Druckdrehtestvorrichtung angebracht, und
der Test wurde für zwei Fälle, wobei in einem davon eine
Achsenexzentrizität vorlag und diese in dem anderen nicht vorlag,
unter den folgenden Bedingungen durchgeführt. Sowohl bei dem
Beispiel als auch dem Vergleichsbeispiel betrug die Anzahl der
Prüfstücke zehn, und die Roll-Lebensdauer wurde, ausgedrückt
durch die L10-Lebensdauer (wobei 90% der Prüfstücke unzerstört
verwendet werden können), ausgewertet.
Axiallast: 4300 N
Drehzahl: 3000 U/min
Achsenexzentrizität: 0,0 mm, 0,5 mm
Schmieröl: ATF (Automatikgetriebefluid)
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Roll-
Lebensdauern des Beispiels und des Vergleichsbeispiels sind,
ausgedrückt durch das Lebensdauerverhältnis im Vergleich zu
der L10-Lebensdauer des Vergleichsbeispiels, wenn keine
Achsenexzentrizität der Drehung vorlag, dargestellt. In Tabelle 1
sind ferner die Vickershärten Hv an der Oberfläche und im
Inneren der Lagerbauelemente dargestellt. Die Härten Hv der
jeweiligen Bauelemente des Beispiels sind nicht sehr verschieden
von denen des Vergleichsbeispiels, bei welchem die Bauelemente
eine individuelle Wärmebehandlung erhielten. Die Härten Hv der
Bauelemente des Beispiels sind die Werte, welche zu diesem
Zeitpunkt tatsächlich gemessen wurden. Die Härten Hv der
Bauelemente des Vergleichsbeispiels, welches ein herkömmlicher
Artikel ist, sind die vorher erhaltenen Werte.
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Die Testergebnisse zeigen, daß die Roll-Lebensdauern der
Drucklager des Beispiels im wesentlichen gleich der Roll-
Lebensdauer des Vergleichsbeispiels sind, unabhängig davon, ob
eine axiale Exzentrizität vorlag oder nicht. Somit wurde
bestätigt, daß eine Roll-Lebensdauer, welche äquivalent zu denen
herkömmlicher Artikel ist, erreicht werden kann, selbst wenn
die Wärmebehandlungsschritte durch Aufkohlen, Härten und
Anlassen nach dem Zusammensetzen vermindert werden. Der Grund
dafür, daß bei dem Vergleichsbeispiel, wenn eine
Achsenexzentrizität vorlag, die Lebensdauer auf die Hälfte abfiel, ist,
daß, wie oben beschrieben, bei herkömmlichen Artikeln der
Käfig durch die Greifhaken, welche durch Prägenieten ausgebildet
wurden, untrennbar gemacht wurde, so daß der radiale Spalt in
dem Lager klein war.
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Wie oben beschrieben, wird bei dem Drucklager der
vorliegenden Erfindung, nachdem die Lagerringe und der Käfig
gemeinsam mit den Rollen zu einem Lager zusammengesetzt wurden,
wobei die Lagerringe und der Käfig nicht gehärtet waren, das
derart zusammengesetzte Lager durch Aufkohlen, Härten und
Anlassen behandelt. Somit ist es nicht notwendig, daß die
Lagerringe und der Käfig eine individuelle Wärmebehandlung
erhalten, und es ist möglich, die Wärmebehandlungsschritte des
Lagers zu vermindern und somit die Herstellungskosten
signifikant zu vermindern. Ferner werden die Herstellungsschritte
vereinfacht, so daß es möglich ist, die Herstellungszeit zu
verkürzen.