DE112008000271T5 - Kugellagerkäfig und Verfahren zum Herstellen eines Kugellagerkäfigs - Google Patents

Kugellagerkäfig und Verfahren zum Herstellen eines Kugellagerkäfigs Download PDF

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Abstract

Käfig für eine Kugellagereinrichtung, der ringförmig ausgebildet ist und eine Aufnahme zum Aufnehmen einer Kugel der Kugellagereinrichtung aufweist, wobei Aufnahmen an einer Vielzahl von Stellen in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede der Aufnahmen eine innere Oberfläche mit einer Form aufweist, die eine konkave Oberfläche darstellt, in der ein Bereich an einer inneren diametralen Seite eines Wälzkreises, der durch eine umlaufende Reihe der Kugeln beschrieben ist, in ihrem Durchmesser in Richtung einer innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs schrittweise verringert ist und wobei die innere Oberfläche an jeder Aufnahme einen konkaven Bereich aufweist, der sich von der innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs in Richtung einer äußeren diametralen Seite des Käfigs erstreckt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-019345 , die am 30. Januar 2007 in Japan angemeldet wurde, und deren ausländische Priorität beansprucht wird, wobei auf deren vollständige Lehre hiermit als Teil dieser Anmeldung Bezug genommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugellagerkäfig mit ringförmiger Ausbildung, bei dem eine Aufnahme zum Aufnehmen einer Kugel in einer Kugellagereinrichtung an einer Vielzahl von Stellen in Umfangsrichtung angeordnet ist, und wobei jede dieser Aufnahmen eine innere Oberfläche aufweist, die so geformt ist, dass sie eine konkave Oberflächenform aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kugellagerkäfigs.
  • Verschiedene drehbare Einrichtungen, insbesondere abgeschlossene Kugellagereinrichtungen, die als Einbauteile für Automobile benötigt werden, erfordern eine hohe Wärmebeständigkeit, eine Widerstandsfähigkeit gegen hohe Geschwindigkeiten, einen Widerstand gegen verschmutztes Wasser, Staub, Schmiermittelverlust, eine hohe Lebensdauer und ein niedriges Drehmoment, wobei ein zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring begrenzender Raum bei diesen Lagereinrichtungen gegenüberliegende Seiten aufweist, die entsprechende Kontaktdichtungen haben, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber verschmutzten Wasser und Staub bereitzustellen. Bei der mit dem oben angesprochenen Aufbau versehenen Kugellagereinrichtung nimmt für den Fall, dass die Lagertemperatur ansteigt, wobei gleichzeitig Schmierstoff an einem Dichtlippenabschnitt an einer der Kontaktdichtungen vorhanden ist, der Druck innerhalb der Lagereinrichtung zu. Dies erfolgt als Ergebnis einer Ausdehnung von Luft innerhalb der Kugellagereinrichtung, worauf das Dichtlippensegment der Kontaktdichtung sich öffnet, und der Schmierstoff und/oder die Luft, die sich innerhalb der Kugellagereinrichtung befindet, dementsprechend aus der Kugellagereinrich tung austritt aufgrund der Druckdifferenz gegenüber der Umgebung (dieses Phänomen wird im Folgenden als „Atmen” bezeichnet). (siehe auch unten aufgeführtes Patentdokument 1).
  • Um das oben angesprochene Atmen zu verhindern, wurde vorgeschlagen, einen Belüftungsausschnitt in einem Teil des Dichtlippensegments auszubilden (siehe unten aufgeführtes Patentdokument 1). Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein Austritt des Schmiermittels bei den oben aufgeführten Kugellagereinrichtungen auftritt, wenn sich Schmiermittel am Ausschnitt ansammelt (siehe unten aufgeführtes Patentdokument 2).
  • Obwohl eingewendet werden könnte, dass, wenn man keinen oben diskutierten Belüftungsausschnitt an einer Kugellagereinrichtung vorsieht, die zum Beispiel vom Typ ist, bei der sich der Innenring dreht, ein entsprechender Druck herrscht (im Folgenden als „Spannkraft” bezeichnet), der das Dichtlippensegment gegen die Dichtnut drängt, die an einer äußeren diametralen Oberfläche des Innenrings ausgebildet ist, an der das Dichtlippensegment der Kontaktdichtung anliegt, und daher das Atmen verhindert wird, so würde dieses Vorgehen lediglich in einer Erhöhung des Drehmoments und, im Falle einer beträchtlichen Temperaturerhöhung, zu einem Innendruck führen, der höher ist als die Spannkraft, sodass es keinen Weg gibt, den Verlust von Schmiermittel zu verhindern. Selbst für den Fall, dass die Lagertemperatur abnimmt, da der interne Druck geringer wird aufgrund einer Kontraktion der Luft innerhalb der Kugellagereinrichtung, wird ein Absorptionseffekt auftreten, bei dem zunächst das Dichtlippensegment zerstört wird, woraus ein weiterer Anstieg des Drehmoments resultiert (siehe zum Beispiel unten aufgeführtes Patentdokument 3).
  • Aus den angesprochenen Gründen ist es schwierig, einen Schmiermittelverlust zu vermeiden, sobald sich Schmiermittel an der Dichtnut des Innenrings ansammelt, selbst wenn irgendeine der verschiedenen oben angeführten Ausbildungen für die Kontaktdichtung vorgesehen ist.
  • Anders als bei den oben diskutierten Kugellagereinrichtungen wurde ein Typ vorgeschlagen, bei dem ein Käfig besonders ausgebildet ist, um einen Verlust von Schmiermittel zu vermeiden (siehe zum Beispiel unten aufgeführte Patentdokumente 4 und 5). Der Käfig, der in dem Patentdokument 4 beschrieben ist, ist von dem Typ, bei dem an einer inneren Oberfläche jeder Aufnahme, anstelle an einem äußeren diametralen Endabschnitt, der sich zu einem Durchmesser, der kleiner oder gleich ist wie bei jeder Kugel, einschnürt, ein nach innen gewandter diametraler Abschnitt so ausgebildet ist, dass er eine zylindrische Oberfläche darstellt, deren Durchmesser größer ist als der Kugeldurchmesser. Der Käfig, der in dem Pa tentdokument 5 beschrieben ist, ist von dem Typ, bei dem eine Kugelanlagefläche bei jeder Aufnahme so geformt ist, dass wenigstens vier Nasen vorgesehen sind, mit deren Hilfe jede Kugel ausschließlich in Kontakt mit den Nasen gehalten werden.
    • (Patentdokument 1) Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-257640
    • (Patentdokument 2) Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-308117
    • (Patentdokument 3) Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-069404
    • (Patentdokument 4) Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-116051
    • (Patentdokument 5) Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-239984
  • Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei den in den Patentdokumenten 4 und 5 beschriebenen Kugellagereinrichtungen jede der Kugeln durch punktförmige Anlage oder mittels kleiner Oberflächengebiete gehalten wird, sodass ein hoher Oberflächendruck erzielt wird. Aus diesem Grund tendiert ein Käfig, wenn dieser aus einem Harzmaterial besteht, dazu, aufgrund der Reibung sich schnell abzunutzen. Auch kann eine derartige Anwendung nicht auf einen Käfig übertragen werden, der von der Art ist, bei der dieser aus einem Eisenblech-Stanzverfahren besteht. Das resultiert daraus, dass bei einem Teil der Form, der bei einem Käfig unter Anwendung der Eisenplattenstanztechnik angewandt wird, der Abstand zwischen dem Dichtlippensegment an der inneren diametralen Seite des Käfigs zu gering wird. Daraus resultiert eine Ablagerung von Schmiermittel im Käfig, der das Dichtlippensegment mit Druck beaufschlagt, verbunden mit dem Auftreten des Verlustes von Schiermittel. Außerdem könnte vermutet werden, dass das Drehmoment ansteigt aufgrund des Schmiermittelabrisses. Wie oben diskutiert, besteht eine Methode zur Vermeidung des Verlustes von Schmiermittel in einer Spannkraft auf das Dichtlippensegment, einer Formgebung des Dichtlippensegments, einer Aussparung u. s. w., aber wenn aufgrund der Drehung das Schmiermittel an der Innenringschulter und/oder der Dichtnut anwesend ist, ist die Möglichkeit des Auftreten eines Verlustes von Schmiermittel sehr hoch. Insbesondere dann, wenn ein Außenring sich dreht, da dann keine Zentrifugalkraft auf den Innenring wirkt, sodass ein einmal an der Dichtnut des Innenrings angesammeltes Schmiermittel dort verbleiben wird. Wenn unter diesen Bedingungen die Temperatur der Kugellagereinrichtung steigt, wird es zu einem Verlust von Schmiermittel aufgrund des Atmens kommen. Selbst wenn als Gegenmaßnahme die Form des Käfigs verändert wird, ist mit Problemen hinsichtlich der Festigkeit und der Abriebfestigkeit im Falle der Verwendung eines aus Harz bestehenden Käfigs zu rechnen, und für den Fall, dass der Käfig aus einem ausgestanzten Eisenblech gebildet ist, wird mit Schwierigkeiten zu rechnen sein, diesen herzustellen.
  • Die 23A bis 23C zeigen den Vorgang der Bewegung des Schmiermittels in dem Bereich der Dichtnut des Innenrings. Wie in der 23A dargestellt, bei der die Oberfläche einer der Kugeln 44 in die entsprechende Aufnahme 51 an der inneren diametralen Seite des Käfigs 45 eintritt, wird Schmiermittel G, das an der Oberfläche anhaftet, abgeschält, um sich abzulagern, wobei es an dem inneren diametralen Bereich des Käfigs 45 angelagert bleibt (Schmiermittellache G1). Sobald die Schmiermittellache G2 gebildet ist, wird diese mit der vorangegangenen Schmiermittellache G1 kollidieren und mit dieser zu einer Schmiermittellache G3 verlaufen, wie dies in der 23C dargestellt ist. Diese wird sich dann in der Folge auf der Dichtnut 49 ansammeln und in Richtung des zentralen Bereichs innerhalb der betreffenden Aufnahme 51 anschwellen. Aufgrund der Ablagerung des Schmiermittels in der Dichtnut 49, wie dies eben beschrieben wurde, treten die oben beschriebenen Probleme und Unzulänglichkeiten auf.
  • Auch tendiert der vorhergehend beschriebene, aus Eisen hergestellte Käfig dazu, Reibung zu erzeugen aufgrund von Eisenspänen, die mit den Stahlkugeln während des Betriebs in Gleitverbindung sind, was ggf. zu einer Reduktion der Lebensdauer der Kugellagereinrichtung führt. Für den Fall, dass ein kronenförmiger, aus Harz bestehender Käfig verwendet wird, wird die Lebensdauer sich verlängern, aber es wird zu einer Deformation während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs durch den Einfluss der Zentrifugalkraft kommen, sodass der Käfig mit einer inneren diametralen Oberfläche des Außenrings in Kontakt gerät und/oder die Bewegung der Stahlkugeln hemmen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Käfig für eine Kugellagereinrichtung bereitzustellen, bei der sich kaum Schmiermittel in der Dichtnut, die in einem Lagerlaufring angeordnet ist, der sich relativ zur Dichtung dreht, anlagert, und bei der ein Verlust von Schmiermittel vermieden werden kann. Auch wird ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Käfigs aufgezeigt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Käfig für eine Kugellagereinrichtung aufzuzeigen, bei der die Kugellagereinrichtung eine erhöhte Lebensdauer aufweist, indem die Bildung von Reibung, verursacht durch Eisenspäne an einer inneren Käfigaufnahme vermieden wird.
  • Ein Käfig für eine Kugellagereinrichtung gemäß der Erfindung weist einen Käfig für eine Kugellagereinrichtung auf, der ringförmig ausgebildet ist und eine Aufnahme zum Aufnehmen einer Kugel der Kugellagereinrichtung aufweist, wobei Aufnahmen an einer Vielzahl von Stel len in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede der Aufnahmen eine innere Oberfläche mit einer Form aufweist, die eine konkave Oberfläche darstellt, in der ein Bereich an einer inneren diametralen Seite eines Wälzkreises, der durch eine umlaufende Reihe von Kugeln beschrieben ist, in ihrem Durchmesser in Richtung einer innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs schrittweise verringert ist und wobei die innere Oberfläche an jeder Aufnahme einen konkaven Bereich aufweist, der sich von der innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs in Richtung einer äußeren diametralen Seite des Käfigs erstreckt. Die Form der konkaven Oberfläche, deren Durchmesser sich bei Annäherung an die offene Ecke der inneren diametralen Seite des Käfigs verringert, ist so gewählt, dass diese die gesamte innere Oberfläche jeder Aufnahme ist so formt, dass diese eine konkave kugelförmige Oberflächenform aufweist, während ein Teil an einer äußeren diametralen Seite des Kugelwälzdurchmessers dazu tendiert, von konkaver kugelförmiger Gestalt zu sein. Abweichend davon kann dieser äußere diametrale Abschnitt des Kugelwälzkreises zum Beispiel eine zylindrische Oberflächenform aufweisen, wobei in dem Fall der innere diametrale Bereich eine konische Oberflächengestalt hat. Die Querschnittsform der inneren Oberfläche des konkaven Bereichs des Käfigs in Umfangsrichtung betrachtet (das bedeutet, die Querschnittsform, die entlang einer lotrechten Ebene in Richtung der Mittelachse des Käfigs genommen ist) kann bogenförmig mit einem Kurvenradius ausgebildet sein, der kleiner ist als der Radius der Kurve der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche der betreffenden Aufnahme ausbildet.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der konkave Bereich an einer Stelle angeordnet ist, die sich auf beiden Seiten der offenen Ecke jeder Aufnahme in Bezug zu einem Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs erstreckt, dass der konkave Bereich eine Breite aufweist, die größer ist als die Hälfte der Breite jeder Aufnahme in Umfangsrichtung des Käfigs, dass der konkave Bereich eine innere Oberflächenform aufweist, die die Form einer Zylinderoberfläche wiedergibt, die im Wesentlichen einen Teil einer Kontur eines virtuellen Zylinders darstellt, der sich um eine Gerade in radialer Richtung des Käfigs erstreckt und, dass der konkave Bereich sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung einer Stelle nahe des Kugelwälzkreises erstreckt, wobei der konkave Bereich aus Richtung der inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelwälzkreises schrittweise flacher und enger wird.
  • Alternativ hierzu kann in der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der konkave Bereich an einer Vielzahl von Stellen der betreffenden Seiten der offenen Ecken jeder Aufnahme in Bezug auf deren Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs betrachtet vorgesehen ist, dass der konkave Bereich eine innere Oberflächenform aufweist, der einen Teil einer Kontur eines virtuellen Zylinders darstellt, der sich um eine Gerade in radialer Richtung des Käfigs betrachtet erstreckt und, dass der konkave Bereich sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung einer Stelle nahe des Kugelwälzkreises erstreckt, wobei der konkave Bereich aus Richtung der inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelwälzkreises schrittweise flacher und enger wird.
  • Wiederum alternativ hierzu kann es in der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der konkave Bereich an zwei Stellen der betreffenden Seiten der offenen Ecken jeder Aufnahme in Bezug auf deren Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs betrachtet vorgesehen ist, dass sich der konkave Bereich in Richtung einer Stelle nahe einer äußeren diametralen Ecke des Käfigs erstreckt, dass jeder der konkaven Bereiche an den beiden Stellen eine Form aufweist, die im Wesentlichen einen Teil einer Kontur eines virtuellen Rings darstellt, wobei der virtuelle Ring an jeder beliebigen Stelle des Umfangs eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und einen Außenringdurchmesser hat, der groß genug ist, um innerhalb der entsprechenden Aufnahme aufgenommen zu werden, wobei das Zentrum des Rings in Bezug zu einer zentralen Achse des Käfigs gekippt angeordnet ist.
  • In der vorliegenden Erfindung muss die Querschnittsform der inneren Oberfläche des konkaven Abschnitts des Käfigs in umfänglicher Richtung nicht notwendigerweise auf eine bogenförmige Querschnittsform beschränkt sein, wie dies oben beschrieben wurde, sondern kann jede beliebige Querschnittsform aufweisen, z. B. eine mehreckige Querschnittsform.
  • Im Falle, dass die vorliegende Erfindung nach einer der vorher ausgeführten Ausbildungen ausgebildet ist, ist es vorgesehen, dass zwei kreisförmige Käfighälften vorgesehen sind, dass die beiden Käfighälften axial gegenüberliegend sich überlappend angeordnet sind, wobei jede der Käfighälften von einer Ausbildung ist, in der diese eine Vielzahl von kugelförmigen Blechsegmenten aufweist, die jeweils eine innere Oberfläche hat, die die Hälfte der betreffenden Aufnahme ausbildet, sowie mit ebenen Abschnitten zwischen benachbarten Aufnahmen, wobei sich die kugelförmigen Blechsegmente und die ebenen Abschnitte in Umfangsrichtung abwechseln. Jede der kugelschalenförmigen Plattenabschnitte bildet einen Teil der Kugelschale aus und ist repräsentiert durch einen eingeprägten Bereich, der eine innere und eine äußere Oberfläche mit jeweils kugelförmiger Gestalt aufweist.
  • Bei einer Kugellagereinrichtung von dem Typ, bei dem ein konventioneller Käfig mit einer Standardform verwendet wird, bei der die Aufnahmen jeweils eine kugelförmige innere Ober fläche aufweisen, ist die Dicke des Schmiermittels an der Oberfläche des Innenrings symmetrisch in axialer Richtung mit Bezug zu einem Zentrum des Herzkontaktes angeordnet, wobei gleichzeitig die Dicke des Schmiermittels auf den Kugeloberflächen symmetrisch ist aus Richtung des Zentrums des Herzkontaktes in Richtung einer Weite des Innenrings, wenn sich die die Wälzelemente bildenden Kugeln entlang der Oberfläche der Innenringoberfläche abwälzen. Da das Schmiermittel, das an den Kugeloberflächen anhaftet, durch den Effekt der Drehung der Kugeln in den Käfig gelangt, wird das Schmiermittel von dem Käfig abgeschält. Obwohl das so abgeschälte Schmiermittel sich in dem Käfig ansammelt, gelangt ein Teil davon auch an die Schulter des Innenrings, sobald der Betrag des Schmiermittels ansteigt. Je mehr Schmiermittel sich an der Schulter des Innenrings ansammelt, desto mehr Schmiermittel gelangt in Richtung des Zentralabschnitts der Aufnahme des drehenden Käfigs und sammelt sich dort an. Wenn die Menge des sich dann verteilenden Schmiermittels ansteigt, kommt es zu einem Kontakt mit dem Schmiermittel an der Schulter des Innenrings, wobei sich das Schmiermittel dann in Folge dessen an der Dichtnut des Innenrings ansammelt. Dies ist die Bewegung von Schmiermitteln, wie sie unter Verwendung eines ausgestanzten Standardblechkäfigs auftritt. Auch sammelt sich bei einem Käfig mit Standardform das Schmiermittel in dem Zentralbereich der Käfigaufnahme an und haftet an einer inneren Dichtoberfläche. Deshalb ist das Schmiermittel unfähig, sich direkt an der Schmierung zu beteiligen und es wird daher an der inneren Dichtoberfläche verbleiben. Auch tritt eine Verteilung des Schmiermittels im Bereich der Käfigaufnahme und der inneren Dichtoberfläche auf, woraus eine Erhöhung des Drehmoments der Lagereinrichtung resultiert.
  • Da jedoch durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung die innere Oberfläche jeder Aufnahme mit einem konkaven Bereich ausgebildet ist, der sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung der äußeren diametralen Käfigseite erstreckt, sammelt sich kein Schmiermittel im Bereich der Innenschulter an. Mit anderen Worten gesagt, tendiert das Schmiermittel dazu, sich hauptsächlich an den entsprechenden Kugeln anzulagern, sodass das Abschälen des Schmiermittels von der Oberfläche der betreffenden Kugel sich vermindert und der Betrag von Schmiermittel, der sich an der inneren diametralen Oberfläche des Käfigs ansammelt, entsprechend ebenfalls verringert, da ein konkaver Bereich in der offenen Ecke an der inneren diametralen Käfigseite vorgesehen ist. Aus diesem Grund wird sich Schmiermittel kaum an der inneren Dichtnut ansammeln, egal, ob es sich dabei um eine Dichtung des Kontakttyps oder des Nicht-Kontakttyps handelt, sodass ein Austreten von Schmiermittel verhindert werden kann. Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn der Außenring sich dreht. Da es nicht erforderlich ist, eine Dichtung mit einem zusätzlichen Merkmal auszustatten, um das Austreten von Schmiermittel zu vermeiden, ist es möglich, eine Dichtung zu verwenden, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen verschmutztes Wasser und Staub sowie ein geringes Drehmoment (geringer Drehwiderstand) aufweist. Wenn eine solche Dichtung mit geringem Drehmoment und ein Käfig entsprechend der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden, kann eine Lagereinrichtung erhalten werden, die frei von Schmiermittelverlust ist und ein geringes Drehmoment aufweist. Wenn die Querschnittsform der inneren Oberfläche an dem konkaven Abschnitt entlang des Käfigs in umfänglicher Richtung so gewählt ist, dass diese eine bogenförmige Form aufweist, deren Kurvenradius geringer ist als der Radius des konkaven kugelförmigen Oberflächenabschnitts, der an der inneren Oberfläche jeder Aufnahme ausgebildet ist, wird nicht nur kaum Schmiermittel abgeschält, wie dies oben beschrieben wurde, sondern dies ist auch vorteilhaft mit Bezug auf die Festigkeit des Käfigs.
  • In der vorliegenden Erfindung können beide Käfighälften als ein aus einem Metallblech gefertigtes Prägeprodukt ausgebildet sein, für den Fall, dass die beiden Käfighälften den Käfig ausbilden. Mit anderen Worten gesagt, kann ein Käfig des sogenannten ausgestanzten Blechtyps vorgesehen werden. Die Form jeder Aufnahme in dem Käfig gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch ein Stempelwerkzeug ausgebildet sein, das auf eine Metallplatte gedrückt wird, sodass unter Verwendung des Stempelwerkzeugs ein Käfig zu niedrigen Kosten und hoher Festigkeit hergestellt werden kann, im Vergleich zu einem ausgestanzten Standardblechkäfig, wobei sich der Abstand zu der Dichtung nicht ändert. Es wird erwähnt, dass der Kugellagerkäfig gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf einen aus Harz bestehenden Käfig oder auf einen aus zwei Komponenten bestehenden Käfigtyp angewendet werden kann, der anders als der ausgestanzte Blecheisenkäfig ausgebildet ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die innere Oberfläche jeder Aufnahme von kugelförmiger Gestalt ist und der konkave Bereich eine derartige Tiefe aufweist, dass der Abstand von dem Zentrum der konkaven, kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche jeder Aufnahme ausbildet, bis zu einer tiefsten Stelle des konkaven Bereichs gleich oder größer als das 1,05-fache des Radius jeder Kugel beträgt.
  • Bei einem Kugellagerkäfig, der nach einer der vorherigen Ausbildungen ausgebildet ist, wobei der Käfig aus einem Metall, beispielsweise aus Eisen oder ähnlichem besteht, kann es vorgesehen sein, dass die innere Oberfläche jeder Aufnahme mit einer Beschichtung versehen sein kann. Diese Beschichtung kann von beliebiger Art sein und dient dazu, die Bildung von Reibung aufgrund von Eisenspänen zu verhindern, die aufgrund eines Kontakts zwischen den Kugeln und dem Käfig resultiert, wenn der Käfig aus Metall besteht. Die Beschich tung kann, als Hauptkomponente, ein Harz enthalten, z. B. PTFE, Nylon oder Polyimid, wobei ein festes Schmiermittelmaterial, z. B. Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und Graphit vorgesehen ist, oder ein Weichmetall, z. B. Kupfer, Silber, Zinn und Aluminium. Diese Beschichtung ist bevorzugt auf der gesamten inneren Oberfläche jeder Aufnahme angeordnet, wo diese in Kontakt mit den Kugeln ist. Diese Beschichtung muss nicht an der inneren Oberfläche des konkaven Abschnitts angeordnet sein. Die Ausbildung der Beschichtung an der inneren Oberfläche der Aufnahme vermeidet einen Metall-zu-Metall-Kontakt zwischen der inneren Oberfläche der Aufnahme und den Stahlkugeln, die die Kugeln bilden, sodass die Bildung von Reibung aufgrund von metallischen Spänen, z. B. aus Eisen oder ähnlichem, vermieden werden kann. Aus diesem Grund weist ein Kugellagerkäfig mit dieser Ausbildung eine erhöhte Lebensdauer auf.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kugellagerkäfigs ist ein Herstellungsverfahren, das auf die verschiedenen Kugellagerkäfige der dargestellten Erfindung angewendet werden kann, wobei der Kugellagerkäfig ein Prägeprodukt aus einer Metallplatte ist. Dieses Herstellverfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines konvexen Stempelwerkzeugs zum Erzeugen einer inneren Oberfläche an jeder der kugelschalenförmigen Blechabschnitte der Käfighälften, ein Bereitstellen eines konkaven Stempelwerkzeugs zum Erzeugen einer äußeren Oberfläche an jeder der kugelschalenförmigen Blechabschnitte der Käfighälften, wobei dem konvexen Stempelwerkzeug eine Formoberfläche mit konvexer kugelförmiger Oberfläche zugeordnet ist, die der inneren Oberfläche jeder Aufnahme entspricht und die auch der Form des konkaven Bereichs entspricht, das Prägen eines ringförmigen Metallbandes, wobei letzteres zwischen dem konvexen Stempelwerkzeug und dem konkaven Stempelwerkzeug angeordnet ist, um dadurch jede der Käfighälften herzustellen und ein Zusammenfügen der entstandenen Käfighälften, um den Kugellagerkäfig fertigzustellen. In dem Fall, bei dem jede der Käfighälften geprägt wird, weist die innere Oberfläche ihrer kugelschalenförmigen Plattenabschnitte eine derartige Form auf, dass ein Teil einer einfachen halbkugelförmigen konkaven Oberfläche den konkaven Abschnitt mit einem kugelförmigen Querschnitt beinhaltet. Beim Prägen einer derartigen zusammengesetzten Form ist es üblich, den konkaven Abschnitt in dem Bereich der halbkugelförmigen konkaven Oberfläche nach dem Prägen der halbkugelförmigen konkaven Oberfläche durch einen Fertigprägeschritt auszubilden, sodass, im Vergleich zum Prägen eines konventionellen ausgestanzten Blechkäfigs, der Fertigungsprozess die Ergänzung eines zusätzlichen Prozessschrittes benötigt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der konkave Abschnitt jedoch gleichzeitig während des Abschlussprägegangs erfolgen, sodass es nicht erforderlich ist, die Anzahl der Produktionsschritte zu erhöhen, da dieser Abschnitt der konvexen kugelförmigen Oberfläche des konve xen Prägewerkzeugs von einer derartigen Gestalt ist, dass dieses einen konkaven Abschnitt aufweist, der den Bereich ausbildet, der dem konkaven Abschnitt in jeder der Aufnahmen entspricht.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Oberfläche des konvexen Stempelwerkzeugs mittels Kugelstrahlen, Schleifen unter Verwendung von Elektronenstrahlen oder Lappen durch Auftragen eines Schleifmittels behandelt wird. Da die Form und die Oberflächenrauigkeit der konvexen kugelförmigen Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs, das während des Schlussprägeschrittes verwendet wird, auf die innere Oberfläche der Käfigaufnahme übertragen wird, und diese innere Oberfläche der Aufnahme mit der entsprechenden Kugel kontaktiert, wenn diese in der Lagereinrichtung angeordnet ist, ist es erforderlich, die Oberflächenrauigkeit der inneren Oberfläche der Aufnahme zu minimieren. Da bei einem konventionellen ausgestanzten Blechkäfig die innere Oberfläche der Aufnahme eine einfache konkave kugelförmige Oberfläche darstellt, ist die konvexe halbkugelförmige Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs unter Verwendung eines konkav geformten Schleifsteins geschliffen, um die Oberflächenrauigkeit zu minimieren. Da jedoch im Falle der vorliegenden Erfindung die konvexe kugelförmige Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs von einer Form ist, bei der ein Teil der des einfachen konvexen kugelförmigen Oberfläche einen konvexen Abschnitt im Prägewerkzeugs aufweist, der dem konkaven Bereich an der inneren Oberfläche der Aufnahme entspricht, wie er zuvor beschrieben wurde, ist es nicht möglich, die Oberflächenrauigkeit zu minimieren, wenn das Werkzeug unter Verwendung eines konkav geformten Schleifsteins nach der konventionellen Art geschliffen wird. Aufgrund des vorher Gesagten ist es vorgesehen, dass die Oberfläche des konvexen Stempelwerkzeugs mittels Kugelstrahlen, Schleifen unter Verwendung von Elektronenstrahlen oder Lappen durch Auftragen eines Schleifmittels behandelt wird, sodass kein manuelles Schleifen erforderlich ist, und die Oberflächenrauigkeit der konvexen kugelförmigen Prägeoberfläche des konvexen Prägewerkzeugs ohne Schwankungen mit reduzierten Kosten minimiert werden kann. In diesem Fall wird das Läppen bevorzugt durch Hinzufügen von Schleifpartikel enthaltendem Wasser durchgeführt, um ein Schleifmittel zu erhalten, das eine Elastizität und Haftung aufweist und das auf die Oberfläche des Prägewerkzeugs aufgebracht wird, das verwendet wird, um den Schleifpartikeln zu erlauben, entlang der Oberfläche des Prägewerkzeugs mit hoher Geschwindigkeit zu gleiten, sodass die Oberfläche ggf. durch den Effekt der Reibkräfte, die aufgrund der Schleifpartikel, die entlang der Oberfläche entlanggleiten, beendet werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In jedem Fall wird die Erfindung aufgrund der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen klarer, wenn diese im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird. Da jedoch die Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen nur zum Zwecke der Darstellung und Erklärung dienen, sollen diese nicht genommen werden, um den Rahmen der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken, wobei der Rahmen der Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche bestimmt ist. In den begleitenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für dieselben Teile in den verschiedenen Ansichten verwendet. Diese zeigen in:
  • 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Kugellagereinrichtung entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung,
  • 2 einen Teilschnitt der Kugellagereinrichtung in vergrößertem Maßstab,
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Kugellagerkäfigs gemäß dem Ausführungsbeispiel,
  • 4 eine perspektivische Ansicht auf eine von zwei Hälften des Kugellagerkäfigs, die ein Teil des Kugellagerkäfigs ist,
  • 5 ein Teil einer der Käfighälften in vergrößerter perspektivischer Ansicht, bei der die Form einer der Aufnahmen vereinfacht dargestellt ist,
  • 6a einen vergrößerten perspektivischen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels, bei dem in übertriebener Form eine innere Oberfläche eines kugelschalenförmigen Plattenabschnitts an einer der Käfighälften dargestellt ist,
  • 6b eine perspektivische Ansicht, bei dem ein virtueller Zylinder der perspektivischen Ansicht hinzugefügt ist,
  • 7a eine vergrößerte perspektivische Ansicht zur Darstellung eines anderen Beispiels in übertriebener Form, mit einer inneren Oberfläche des kugelschalenförmigen Segments, das an einer der Käfighälften verwendet wird,
  • 7b eine perspektivische Ansicht, bei der ein virtueller Zylinder der perspektivischen Ansicht hinzugefügt ist,
  • 8a eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel in übertriebener Form darstellt, mit einer inneren Oberfläche des kugelschalenförmigen Plattenabschnitts, der in einem der beiden Käfighälften ausgebildet ist,
  • 8b eine perspektivische Ansicht, bei der ein virtuelles mehreckiges Prisma der perspektivischen Ansicht hinzugefügt ist,
  • 9a eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in übertriebener Darstellung, mit einer inneren Oberfläche an dem kugelschalenförmigen Plattenabschnitt, der an einer der Käfighälften ausgebildet ist,
  • 9b eine perspektivische Ansicht, in der ein virtueller Ring der perspektivischen Ansicht hinzugefügt ist,
  • 10 eine schematische Darstellung zum Aufzeigen der Beziehung zwischen dem kugelschalenförmigen Plattenabschnitt und dem virtuellen Ring in einer geschnittenen Darstellung,
  • 11a bis 11d schematische Darstellungen zur Darstellung der Herstellungsschritte des Kugellagerkäfigs gemäß dem Ausführungsbeispiel,
  • 12 eine perspektivische Ansicht eines Prägewerkzeugs, das für den Herstellungsprozess in der Praxis verwendet wird,
  • 13 eine Darstellung eines Schmiermittel-Leckagetests, der an einer Kugellagereinrichtung unter Verwendung eines Käfigs gemäß den 6a und 6b ausgeführt wurde,
  • 14 eine Darstellung des Schmiermittel-Leckagetests, der an einer Kugellagereinrichtung mit einem Käfig mit einem Aufbau gemäß der 7a und 7b durchgeführt wurde,
  • 15 eine Darstellung zum Aufzeigen der Ergebnisse eines Schmiermittel-Leckagetests, der an einer Kugellagereinrichtung unter Verwendung eines konventionellen Käfigs durchgeführt wurde, der mittels eines Blechstanzverfahrens hergestellt wurde,
  • 16 eine Explosionszeichnung eines aus Harz bestehenden Käfigs, bei dem ein Kugellagerkäfig gemäß dem Ausführungsbeispiel angewendet ist,
  • 17 einen Schnitt durch den aus Harz bestehenden Käfig,
  • 18 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung, die eine Kugellagereinrichtung aufzeigt, bei der ein Kugellagerkäfig verwendet ist,
  • 19 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein kugelschalenförmiges Segment in einer der Käfighälften zeigt,
  • 20 eine Seitenansicht auf eine Einrichtung, bei der ein Kugellagerkäfig gemäß einem Anwendungsfall in einem Innenring verwendet ist,
  • 21 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer modifizierten Form eines kugelschalenförmigen Plattenabschnitts in einer der Käfighälften,
  • 22 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab, die eine Kugellagereinrichtung mit einem Kugellagerkäfig gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, und
  • 23a bis 23c erläuternde Darstellungen zum Aufzeigen, wie sich das Schmiermittel bei einem konventionellen Käfig anlagert.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Detail anhand der begleitenden Beschreibungen erläutert. 1 und 2 stellen eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht und eine vergrößerte Schnittdarstellung dar, die beide eine Kugellagereinrichtung zeigen, bei der ein Kugellagerkäfig gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Die dargestellte Kugellagereinrichtung 1 ist in Form eines Rillenkugellagers ausgebildet und beinhaltet eine Vielzahl von Kugeln 4, die zwischen gegenüberliegenden Laufflächen 2a und 3a angeordnet sind, die an einem inneren Ring 2 und an einem äußeren Ring 3 ausgebildet sind, einen Käfig 5, um die Kugeln 4 festzuhalten, Kontaktmittel 6, um die einander gegenüberliegenden Enden des ringförmigen Raumes abzudichten, der zwischen den inneren Ringen 2 und den äußeren Ringen 3 begrenzt ist. Jede der Kugeln 4 ist in Form einer Stahlkugel ausgebildet. Jedes der Kontaktmittel 6 beinhaltet einen kreisförmigen Metallkern 7 und ein gummiartiges Element 8, das integral mit dem Metallkern 7 verbunden ist und dessen äußerer Abschnitt eng und sauber in einer Dichtungsmontagenut 9 eingefügt ist, die an einer inneren umlaufenden Oberfläche des Außenrings 3 ausgebildet ist. Der Innenring 2 ist mit einer Dichtungsnut 10 in Form einer sich umfänglich erstreckenden Nut ausgestattet, die an einem Ort angeordnet ist, der einen Innenumfang jeder der Kontaktmittel 6 und einer Dichtlippe 6a entspricht, die an einem nach innen gerichteten Umfang jedes Kontaktmittels 6 angeformt und innerhalb der Dichtungsnut 10 am Innenring 2 angeordnet ist.
  • Wie am besten in der 3 gezeigt ist, ist der Käfig 5 ringförmig ausgebildet und hat eine Aussparung, um eine entsprechende Kugel 4 darin aufzunehmen. Es sind mehrere derartige Aussparungen vorgesehen, die kreisförmig zueinander angeordnet sind, und in denen die entsprechende Aufnahme 11 eine innere Oberfläche aufweist, die geformt ist, um eine kugelförmig konkave Oberfläche wiederzugeben. Der Käfig 5 ist von zwei kreisförmigen Käfighälften 12 gebildet, wie dies am besten in der 5 in perspektivischer Ansicht dargestellt ist, die einander überlappend axial gegenüberliegend angeordnet sind, und die nachträglich mittels Nieten 19, die durch entsprechende Nietlöcher 18 hindurchragen, zu einer integralen Einheit verbunden werden. Jede der Käfighälften 12 weist eine Ausbildung mit einer Vielzahl von kugelförmigen, muschelförmigen Blechsegmenten 11a auf, die jede eine innere Oberfläche aufweist, die die Hälfte der entsprechenden Aussparung 11 ausbildet, und ebene Blechsegmente 12a, die jeweils einen Raum zwischen den benachbarten Aussparungen 11 definieren, in denen die flachen Blechsegmente 12a und die benachbarten kugelförmig geformten Blechsegmente 11a in Umfangsrichtung sich abwechselnd anschließen. Bezug nehmend auf das eben Erwähnte bildet jede der kugelförmig geformten Blechsegmente 11a einen Teil eines kugelförmigen Gehäuses aus und bildet, mit anderen Worten gesagt, einen ausgebeulten Abschnitt eines abgesenkten Gesenks mit einer inneren und äußeren Oberfläche aus, die kugelförmig geformt sind. Jede der Käfighälften 12 bildet in Draufsicht eine ringförmige Form aus, die eine Breite in radialer Richtung aufweist, die über den gesamten Kreisumfang konstant ist.
  • Die 6a und 6b sind perspektivische Ansichten eines Teilbereichs jeder Käfighälfte 12 in vergrößertem Maßstab. 5 ist eine Darstellung, die einen Teil entsprechend der 6a und 6b zeigt, wobei jedoch eine innere Aufnahmefläche durch eine einfache kugelförmige Oberfläche repräsentiert ist. Mit Bezug auf die 5 gibt eine Region A, die mit der doppelt gepunkteten Linie dargestellt ist, eine Umfangsregion der entsprechenden Käfighälfte 12 wieder, in der die flachen Blechsegmente 12a in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die kugelgehäuseförmig ausgebildeten Blechsegmente 11a, die jeweils die Hälfte einer entsprechenden Aussparung 11 definieren, sind in Bereichen eingeformt, in denen keine flachen Blechabschnitte 12a in der Kreisumfangsregion A angeordnet sind. Eine Seite jedes gezeigten kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11a bildet einen inneren diametralen Seitenabschnitt 11Ai des Käfigs 5 aus, während die gegenüberliegende Seite jedes kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11a einen äußeren diametrischen Seitenabschnitt 11Ao des Käfigs 5 ausbildet.
  • Jede der nunmehr diskutierten Aufnahmen 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11a) des Käfigs 5 hat eine innere Oberfläche, die so geformt und so angeordnet ist, wie dies in den 6a und 6b dargestellt ist, wobei in dem oben beschriebenen inneren diametralen Seitenabschnitt 11Ai des Käfigs 5 ein konkaver Abschnitt (ein Aufnahmeabschnitt) 13 vorgesehen ist, der sich von einer offenen Ecke einer inneren diametralen Käfigseite in Richtung einer äußeren diametralen Käfigseite erstreckt und der eine Querschnittsform aufweist, die entlang einer inneren Oberfläche des konkaven Abschnitts 13 in einer umfänglichen Käfigrichtung (das bedeutet: einen Schnitt entlang einer lotrechten Ebene zur zentralen Achse des Käfigs) verläuft, deren Form durch eine bogenförmige Form mit einem Radius der Krümmung Rb repräsentiert ist, der schmaler ist als der Radius des Bogens Ra einer konkaven kuppelförmigen Oberfläche, die eine innere Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 ausbildet.
  • Der oben beschriebene konkave Abschnitt 13 breitet sich von einem Zentrum OW11 der offenen Ecke der betreffenden Aufnahme 11 in beide Richtungen kreisförmig aus und hat eine Breite W13, die im Wesentlichen die Gesamtheit der Breite W11 der betreffenden Aufnahme 11 in kreisförmiger Richtung des Käfigs 5 umfasst. Diese Breite W13 des konkaven Abschnitts 13 ist bevorzugt größer als die Hälfte der Breite W11 der betreffenden Aufnahme 11 und ist bevorzugt gleich oder größer als zwei Drittel oder drei Viertel der Breite W11. Wie am besten in der 6b gezeigt ist, ist die innere Oberfläche des konkaven Abschnitts 13 durch eine zylindrische Oberfläche repräsentiert, die im Wesentlichen einen Teil der Kontur des virtuellen Zylinders V formt, dessen Symmetrieachse L sich radial von dem Käfig 5 er streckt. Der oben erwähnte virtuelle Zylinder V kann von der Oberfäche eines zum Schleifen verwendeten Mahlsteins gebildet sein oder in anderer Weise zum Bilden des konkaven Abschnitts 13. Dieser konkave Abschnitt 13 weist in radialer Käfigrichtung betrachtet eine Form auf, die sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Seite des Käfigs 5 in Richtung eines beabstandeten Kreisdurchmessers PCD erstreckt, der von einer kreisförmigen Reihe von Kugeln beschrieben wird, und von einer inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelkreisdurchmessers PCD stufenweise in der Tiefe flacher und in der Weite enger wird. In dem nunmehr beschriebenen Ausführungsbeispiel dehnt sich dieser konkave Abschnitt 13 exakt in Richtung des Kugelkreisdurchmessers PCD aus, aber er könnte sich auch in Richtung des Käfigaußendurchmessers etwas unterhalb des Kugelkreisdurchmessers PCD erstrecken oder kurz vor dem Kugelkreisdurchmesser PCD enden. Es wird erwähnt, dass der Kugelkreisdurchmesser PCD, auf den Bezug genommen wird, auch als PCD-Aufnahme bezeichnet wird.
  • Der konkave Abschnitt 13 hat eine Tiefe, die so gewählt ist, dass der Abstand Rc vom Zentrum O11 des Bereichs, der einen Teil der kugelförmigen Oberfläche bildet, die die innere Aufnahmeoberfläche bis zur tiefsten Stelle des konkaven Abschnitts 13 definiert, größer als 1,05 mal dem Radius jeder Kugel 4 ist (oder auch exakt 1,05 mal dem Radius jeder Kugel 4). Der Radius des Bogens Ra der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche jeder Aufnahme 11 repräsentiert, ist derart gewählt, dass sie etwas größer ist als der Radius der Kugel 4 und kleiner als 1,05 mal dem Radius der Kugel 4.
  • Die 7a und 7b zeigen ein anderes Beispiel der Form der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11a) des Käfigs 5. Bei diesem Beispiel ist ein konkaver Abschnitt 13a, der in dem inneren Kreisabschnitt 11Ai der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 ausgebildet ist (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11a), an zwei Orten angeordnet. Diese beiden Orte sind jeweils an einer gegenüberliegenden Seite der offenen Ecke der Aufnahme 11 mit Bezug auf das Zentrum OW11 des Käfigs in umfänglicher Richtung. Jeder dieser konkaven Abschnitte 13a weist eine Querschnittsform entlang der Käfigumfangsrichtung (das bedeutet, eine Querschnittsform, die entlang einer Ebene senkrecht zur zentrischen Achse des Käfigs genommen wurde) auf, deren Form durch eine bogenförmige Gestalt mit einem Radius des Bogens von RAb gezeigt ist, der kleiner ist als der Radius des Bogens Ra einer konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 definiert, und, noch genauer, durch eine Zylinderoberflächenform, die im Allgemeinen einen Teil der Kontur des virtuellen Zylinders VL formt, der sich einer Geraden L, die in radialer Richtung des Käfigs 5 verläuft, wie in der 7b dargestellt, angleicht. Der betreffende konkave Abschnitt 13a ist von solcher Form, dass er sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung der Umgebung eines Abstandskreisdurchmessers PCD erstreckt. Der Abstandskreisdurchmesser PCD wird von einer kreisförmigen Reihe von Kugeln beschrieben, und wird aus Richtung einer inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelabstandsdurchmessers PCD kleiner, das bedeutet, dass er nach und nach flacher in der Tiefe und länger in der Breite wird. Die beiden konkaven Abschnitte 13a sind an zwei zueinander symmetrisch in einem Winkel von 40° ± 5° angeordneten Orten angeordnet, der sich in kreisumfänglicher Richtung um das Zentrum OW11 orientiert, das an der offenen Ecke der betreffenden Aufnahme 11 in umfänglicher Richtung des Käfigs 5 angeordnet ist. Auch ist in dem dargestellten Beispiel gezeigt, dass die betreffenden konkaven Abschnitte 13a mit einer derartigen Tiefe ausgewählt sind, dass der Abstand RAc von dem Zentrum O11 des Bereichs, der einen Teil der konkaven Umfangsoberfläche repräsentiert, die die innere Oberfläche der Aufnahme bis zum tiefsten Ort des betreffenden konkaven Abschnitts 13a bildet, größer als 1,05 mal dem Radius jeder Kugel 4 ist (oder auch exakt 1,05 mal dem Radius jeder Kugel 4 betragen kann).
  • Es wird erwähnt, dass, obwohl wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben wurde, der konkave Abschnitt 13a an zwei Orten angeordnet ist, dieser auch alternativ hierzu an drei oder mehr Orten vorgesehen sein kann.
  • Die 8a und 8b stellen ein weiteres Beispiel der Form der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11a) in dem Käfig 5 dar. Dieses Beispiel ist ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel, das insbesondere mit Bezug auf die 7a und 7b gezeigt wurde, unterscheidet sich jedoch von diesem dadurch, dass anstatt bogenförmiger Formen (der Querschnittsform, die entlang der kreisförmigen Richtung des Käfigs 5 genommen ist) der betreffenden konkaven Abschnitte 13C (13A) mehreckige Querschnittsformen verwendet werden. Genauer, wie dies am besten in der 8b dargestellt ist, nimmt der betreffende konkave Abschnitt 13C eine mehreckige Form an, die ein Teil der Kontur eines mehreckigen Prismas VC ist (zum Beispiel ein zehneckiges Prisma, das in dem Beispiel dargestellt ist) und mit der Geraden L fluchtet, die sich in radialer Richtung des Käfigs 5 erstreckt. Der betreffende konkave Abschnitt 13c erstreckt sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung der Umgebung des Kreisabstandsdurchmessers PCD, der von der kreisförmigen Reihe von Kugeln beschrieben wird, wobei dieser von der inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelkreisdurchmessers PCD schrittweise kleiner wird, das bedeutet, in seiner Tiefe schrittweise flacher und in seiner Breite enger. Die anderen strukturellen Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sind mit Ausnahme der oben beschriebenen ähnlich der in den 7a und 7b gezeigten und beschriebenen Merkmale.
  • Die 9a und 9b zeigen ein weiteres Beispiel der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11A) des Käfigs 5. Dieses Beispiel ist ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel, das mit Bezug auf die 7a und 7b gezeigt und beschrieben wurde, wobei ein konkaver Abschnitt 13B, der an dem inneren diametralen Seitenabschnitt 11Ai der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 ausgebildet ist (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11a) an zwei Orten vorgesehen ist, jeder davon an einander gegenüberliegenden Seiten der offenen Ecken der Aufnahme 11 in Bezug auf das Zentrum OW11 in Richtung des Käfigumfangs. Das weitere Beispiel unterscheidet sich jedoch darin, dass der betreffende konkave Abschnitt 13b sich in die Umgebung der äußeren diametralen Ecke des Käfigs 5 erstreckt. Der betreffende konkave Abschnitt 13b hat eine innere Oberfläche, die so geformt und so ausgebildet ist, dass sie in Richtung der Käfigumfangsrichtung einen Querschnitt ausbildet, der einen bogenförmigen Querschnitt aufweist, mit einem Kurvenradius RBb, der kleiner ist als der Radius des Bogens Ra der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 ausbildet, und die, genauer, eine Form darstellt, die ein Teil der Kontur des virtuellen Ringes VB bildet, wie er in der 8b dargestellt ist. Dieser virtuelle Ring VB, der gerade erwähnt wurde, kann die Oberfläche eines Mahlsteins repräsentieren, der zum Schleifen oder zu einem anderen Prozess verwendet wurde, um den konkaven Abschnitt 13 zu bilden. Der virtuelle Ring VB, auf den Bezug genommen wird, hat einen äußeren Ringdurchmesser, der groß genug ist, um die betreffende Aufnahme 11 zu umfassen, und hat eine derartige kreisförmige Gestalt mit einem Querschnitt an jedem seiner kreisumfänglichen Stellen, dass dieser eine runde Form aufweist und auch eine Ringachse OVB hat, die in Bezug auf die Käfigzentrumsachse A geneigt angeordnet ist, wie dies in der 10 dargestellt ist.
  • Es wird erwähnt, dass in der Praxis der vorgesehenen Erfindung die Querschnittsform des konkaven Abschnitts 13a bis 13c entlang des Umfangs des Käfigs 5 nicht nur limitiert ist auf das, was insbesondere mit Bezug auf die betreffenden Beispiele der 7a bis 9b gezeigt und beschrieben ist, sondern dass die Querschnittsform auch teilweise eine ovale Gestalt, eine rechteckige nutförmige Gestalt, eine trapezförmige Nutgestalt oder jede andere beliebige Gestalt aufweisen kann. Auch kann die Querschnittsform des konkaven Abschnitts 13a bis 13c asymmetrisch mit Bezug auf dessen Zentrum ausgebildet sein. Die Gestalt der inneren Oberfläche der betreffenden Aufnahme 11 ist nicht auf eine kugelförmige Gestalt limitiert, sondern kann mit jeder beliebigen Gestalt versehen sein, solange ein Teil der nach innen gewandten diametralen Seite des Kugelkreisdurchmessers PCD einen Durchmesser aufweist, der sich allmählich in Richtung der offenen Ecke der inneren diametralen Seite verringert. Zum Beispiel könnte ein Abschnitt der äußeren diametralen Seite des Kugelkreisdurchmessers PCD durch eine zylindrische Form repräsentiert sein, während ein Abschnitt der betreffenden inneren diametralen Seite durch eine konische Form repräsentiert ist.
  • Die 11a bis 11d zeigen eine Methode zum Fertigen eines Käfigs 5 der betreffenden oben beschriebenen Art. Diese Fertigungsmethode ist eine Methode des Fertigens des ausgestanzten Blechkäfigs, wobei zu Beginn eine Blechplatte zu einem ringförmigen Metallband 20 gepresst ist, um ausgestanzt werden zu können. Anschließend wird, wie dies in der 11a dargestellt ist, unter Verwendung eines Prägewerkzeugs 14 mit einem konvexen Stempel 15 die innere Oberfläche jedes kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11a der Käfighälfte 12 gebildet. Das Prägewerkzeug 14 weist eine konkav geformte Stempelaufnahme 16 auf, um die äußere Oberfläche jedes kugelschalenförmig geformten Plattenabschnitts 11a zu definieren, wobei das ringförmig geformte Metallband 20, auf das gerade Bezug genommen wird, zwischen dem konvexen Stempel 15 und der konkaven Stempelaufnahme 16 eingebettet ist, sodass die Käfighälfte 12, wie in der 11b dargestellt ist, durch Prägen gebildet werden kann. Dieses Prägen kann auch in zwei aufeinander folgenden Schritten ausgeführt werden, beinhaltend eine Grobprägung und eine Feinprägung, oder könnte auch in einem einzigen Schritt ausgeübt sein.
  • Es wird erwähnt, dass, obwohl die Figuren einen einzigen konvexen Stempel 15 und eine einzige konkave Stempelaufnahme 16 zeigen, die auch gezeigt und beschrieben wurden, es auch möglich ist, dass ein Prägewerkzeug vorgesehen sein kann, bei dem eine Vielzahl von konvexen Prägestempeln 15 und eine entsprechende Anzahl von konkaven Stempelaufnahmen 16 vorhanden sind. Die Prägestempel 15 und die Stempelaufnahmen 16, die beide entsprechend der Zahl der kugelschalenförmigen Plattenabschnitte 11a an der Käfighälfte 12 vorgesehen sind, sind in kreisförmiger Anordnung in Form einer Stempeleinheit ausgebildet, sodass die Vielzahl der kugelschalenförmigen Plattenabschnitte 11a in einem Schritt gleichzeitig gebildet werden können.
  • Zwei Käfighälften 12, die durch die oben beschriebene Art und Weise erhalten wurden, werden einander überlappend entsprechend der 11c angeordnet und danach mittels Nieten 19 zusammengefügt, die die flachen Plattenabschnitte 12a der betreffenden Käfighälften 12 miteinander verbinden, um den Käfig 5 zu vervollständigen, wie dieser in der 11D dargestellt ist.
  • Die 12 stellt ein konvexes Prägewerkzeug 15 und ein konkaves Prägewerkzeug 16 zur Verwendung in einem Feinprägeschritt des Prägewerkzeugs dar, die speziell ausgebildet sind, um für die Käfighälften 12, die insbesondere mit Bezug auf die 7a und 7b gezeigt und beschrieben wurden, verwendet zu werden. Das konvexe Prägewerkzeug 15 hat eine konvexe kugelförmige Oberfläche, die zum Teil mit konkaven Abschnitten geformt sind, die Segmente 15A ausbilden, die die entsprechenden inneren Oberflächen der konkaven Abschnitte 13A der betreffenden Aufnahme 11 formen (kugelschalenförmige Plattenabschnitte 11A). Demgegenüber ist das konkave Prägewerkzeug 16 teilweise mit einer konkaven rückseitigen Oberfläche geformt, die den Stempelabschnitt 16A definiert, um die äußere Oberfläche des entsprechenden konkaven Abschnitts 13A in der entsprechenden Aufnahme 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11A) zu formen. Obwohl dies bedeutet, dass ein Buckel an der äußeren Oberfläche der Käfigaufnahme geformt ist, sollte dies kein funktionelles Problem darstellen, sodass es die Dichtung nicht kontaktiert. Das konvexe Prägewerkzeug 15 und das konkave Prägewerkzeug 16, die in diesem Fall benutzt werden, sind ebenfalls in einer Vielzahl von konvexen Prägewerkzeugen 15 und einer entsprechenden Anzahl von konkaven Prägewerkzeugen 16 vorgesehen, die beide entsprechend der Zahl der kugelschalenförmigen Plattenabschnitte 11, die in den Käfighälften 12 angeordnet sind, und die in kreisförmiger Anordnung zu einem Prägestempelwerkzeug angeordnet sind, sodass die Vielzahl der kugelschalenförmigen Abschnitte 11A in einem Schritt gebildet werden können.
  • Um die Käfighälfte 12, die in den 7a und 7b gezeigt ist, zu formen, benötigt die Fertigungsmethode einen zusätzlichen Prozessschritt im Vergleich zu dem konventionellen Formen des plattenförmigen Standardblechkäfigs. Für den Fall, dass eine einfache kugelförmig konkave Oberfläche während des Feinprägeschrittes geformt wurde, sind die konkaven Abschnitte 13A zusätzlich als Teil der konkaven kugelförmigen Oberfläche eingeformt, da die innere Oberfläche des kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11A von einer Form ist, in der ein Teil der einfachen konkaven kugelförmigen Oberfläche die konkaven Abschnitte 13A aufweist.
  • In dem Ausführungsbeispiel jedoch, das jetzt diskutiert wird, ist der konkave Abschnitt, der den Bereich 15A definiert, der die innere Oberfläche des entsprechenden konkaven Abschnitts 13 in der entsprechenden Aufnahme 11 (kugelschalenförmiger Plattenabschnitt 11A) ausbildet, als Teil der konvexen kugelförmigen Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs 15 geformt, das in dem Feinprägeschritt benutzt wird der vorher beschrieben wurde. Deshalb können die konkaven Abschnitte 13A gleichzeitig während des Feinprägeschrittes gebildet werden, wobei daher nicht die Notwendigkeit besteht, die Anzahl der Prozessschritte zu erhöhen, sodass der Käfig 5 effizient gefertigt werden kann.
  • Da die Form und die Oberflächenrauigkeit der konvexen halbkugelförmigen Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs 15, das während des Feinprägeschrittes benutzt wird, auf die innere Oberfläche der Käfigaufnahme 11 übertragen wird, und diese innere Oberfläche der Aufnahme mit den entsprechenden Kugeln 4 in Berührung steht (1), wenn diese in Wirkverbindung in der Lagereinrichtung angeordnet sind, ist es erforderlich, die Oberflächenrauigkeit der inneren Aufnahmeoberfläche zu minimieren. Da in einem herkömmlichen Blechkäfig die innere Oberfläche der Aufnahme eine einfache konkave Oberfläche widerspiegelt, wird die konvexe halbkugelförmige Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs durch den Gebrauch eines konkav geformten Mahlsteines eingeschliffen, um die Oberflächenrauigkeit zu minimieren. Jedoch ist in dem Fall des Ausführungsbeispiels, das jetzt diskutiert wird, die konvexe halbkugelförmige Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs 15 von einer derartigen Form, in der ein Teil der einfachen konvexen halbkugelförmigen Oberfläche einen konkaven Abschnitt aufweist, der vom Prägewerkzeug 15A definiert ist, der dem konkaven Abschnitt 13A in der inneren Oberfläche der Aufnahme entspricht, wie er vorher beschrieben wurde, sodass es deshalb nicht möglich ist, die Oberflächenrauigkeit durch Schleifen mittels eines konkav geformten Mahlsteins, wie er in der konventionellen Art praktiziert ist, zu minimieren.
  • Mit Blick auf das Gesagte wird bei dem nunmehr zur Diskussion stehenden Ausführungsbeispiel die konvexe kugelförmige Oberfläche des konvexen Stempelwerkzeugs 15 in der Praxis mit einem Beendigungsschritt vorgesehen, der die Behandlung der Oberfläche mittels Kugelstrahlen, Elektronenstrahlschleifen oder Lappen durch Aufsprühen eines Schleifmittels vorsieht. Das Lappen wird in diesem Fall bevorzugt durch Hinzufügen von Wasser zu Schleifpartikeln ausgeführt, um ein Schleifmittel zu erhalten, das eine Elastizität und eine Haftung aufweist, und durch Übertragen des Schleifmittels auf eine Oberfläche des Stempelwerkzeugs 15, um den Schleifpartikeln zu erlauben, entlang der Stempeloberfläche zu gleiten, sodass die Oberfläche ggf. durch den Effekt einer Reibkraft in Folge der Schleifpartikel, die entlang der Oberfläche gleiten, gebildet werden kann. Ein derartiges Lappen kann auch mittels Luftläppen erfolgen (verfügbar von Kabushiki Kaisha Yamashita Works), welches auf dem Markt als eine Hochglanzvorrichtung für Werkzeuge verfügbar ist. Wie oben beschrieben, wird durch die Verwendung der Läpptechnik, in der Kugelstrahlen, Elektronenstrahlen oder Aufbringen des Schleifmaterials verwendet wird, um die konvexe kugelförmige Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs 15 auszubilden, kein manuelles Abschleifen be nötigt, und die Oberflächenrauhigkeit der konvexen kugelförmigen Oberfläche des konvexen Prägewerkzeugs 15 kann bei gleichzeitig reduzierten Kosten minimiert werden, ohne dass diese schwankt.
  • Es wird erwähnt, dass in jedem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele Bezug genommen wird auf einen Käfig 5, der aus einem Blechabschnitt, z. B. einer Blechplatte, hergestellt wurde, wobei dieser Käfig 5 eine innere Oberfläche für jede Aufnahme 11 haben kann, die einen Harzüberzug (aufgebracht mit einer Harzbeschichtung) 39 aufweist, wie dies z. B. in der 22 dargestellt ist. Das dort gezeigte Beispiel ist von einer Ausgestaltung, bei der in jedem der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die 1 bis 6b der Harzüberzug 39 auf die innere Oberfläche jeder Aufnahme 11 aufgetragen ist.
  • Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Ausbildung des Harzüberzugs 39 auf der inneren Oberfläche jeder Aufnahme 11 wirksam, um Reibung zu vermeiden, die durch Eisenspäne (Eisenstaub) herbeigeführt wird in Folge des Kontakts zwischen der inneren Oberfläche der Aufnahme 11 und der Oberfläche der entsprechenden Kugel 4 in Form einer Stahlkugel, die in Kontakt ist zwischen dem Harz und dem Metall, wie z. B. Eisen. Deshalb ist der Gebrauch eines Kugellagerkäfigs 5 der oben beschriebenen Ausbildung nützlich und resultiert in einer Kugellagereinrichtung 1 mit einer langen Lebensdauer.
  • Der Bereich, auf dem der Harzfilm 39 aufgebracht ist, ist entweder auf die innere Oberfläche jeder Aufnahme 11 beschränkt. Er kann auch auf der gesamten Oberfläche der Aufnahme 11, oder auf die Gesamtheit der gegenüberliegenden Oberflächen der betreffenden zwei Käfighälften 12 aufgebracht sein, das bedeutet, sowohl auf den inneren Oberflächen jeder Aufnahme 11 als auch auf den überlappenden Oberflächen der flachen Plattenabschnitte 12A. Das Material für den Harzfilm 39 kann insbesondere in Form eines Polyimid-Harzes bereitgestellt werden, da dieses einen hervorragenden Reibungswiderstand und Schälwiderstand aufweist. Der Harzfilm 39 kann an dem gegenüberliegenden Oberflächen der Käfighälften 12 angeordnet sein, während letztere in einem voneinander getrennten Zustand sind, z. B. indem ein geschmolzenes Harz auf die gegenüberliegenden Oberflächen der Käfighälften 12 mittels einer Sprühpistole gesprüht wird, oder der Käfig 5 eingetaucht wird, während die Käfighälften 12 in vereinzeltem Zustand oder in miteinander verbundenen Zustand vorhanden sind unter Verwendung eines Harzbades, sodass der Harzfilm nach Entfernen des eingetauchten Käfigs 5 aus dem Harzbad aushärten kann. Wenn der Käfig 5 in dem Harzbad eingetaucht ist, kann, obwohl das geschmolzene Harz sich innerhalb des konkaven Abschnitts 13 in beträchtlichem Ausmaß ansammeln kann, ein Gefäß verwendet werden, das den Käfig 5 oder die Käfighälften 12 aufnimmt, bevor der Harzfilm aushärtet und in Drehung versetzt wird, sodass das geschmolzene Harz, das sich in dem konkaven Abschnitt 13 angesammelt hat, nach außen wird durch den Effekt der Zentrifugalkraft gelangt. Dadurch ist es möglich, jede unerwünschte Reduktion im Schutzeffekt durch Schmiermittelanlagerung zu vermeiden in Folge der Ausbildung der konkaven Abschnitte 13, die ansonsten in der Ausbildung eines Harzfilms 39 einer beträchtlichen Dicke in den konkaven Abschnitt 13 resultieren könnte.
  • Es wird erwähnt, dass die 22 den Fall darstellt, in dem das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel insbesondere mit Bezug auf die 1 bis 6B ist, wobei der Harzfilm 39 verwendet wird, aber für den Fall, in dem ein Harzfilm in jeder der Aufnahmen in jedem der anderen Ausführungsbeispiele, das gezeigt und beschrieben wurde, gebildet ist, und der Käfig aus Metall, z. B. aus Eisen, besteht, die Lebensdauer der Lagereinrichtung verlängert werden kann, als Folge einer Vermeidung der Bildung von Reibung hervorgerufen durch Eisenspäne in ähnlicher Weise, wie es oben beschrieben wurde.
  • Während sich das vorher Beschriebene auf den Fall richtet, bei dem der auf der Aufnahmeoberfläche gebildete Film aus einem Harzsystem ist, kann ein ähnlicher Effekt, der gezeigt wird, durch einen Film des Harzsystems erhalten werden, solange eine Ausbildung einer Eisen-zu-Eisen-Reibung, hervorgerufen durch Späne von Metall, vermieden wird, weshalb ähnliche Effekte erzielt werden in dem Fall, dass der Film von der Art ist, dass er als Hauptkomponente einen Festschmierstoff, z. B. in Form von Molybdändisulfid oder Graphit oder ein Weichmetall, z. B. in Form von Kupfer oder Silber, enthält. Mit einem Film des Festschmierstoffes ist es möglich, die Bildung von Reibung, hervorgerufen durch Späne des Metalls, zu vermeiden, da der Film selektiver abnützt als die Kugel. Mit einem Film aus Weichmetall nimmt die Oberflächenrauigkeit des Filmes über die Lebensdauer, in der die Lagervorrichtung betrieben wird, ab und ein dünner Schmierölfilm, der zwischen der Kugel und dem Weichmetallfilm angeordnet ist, arbeitet effektiv, sodass die Bildung von Reibung, hervorgerufen durch Späne des Metalls, vermieden wird. Um einen Festschmierfilm, der in der Aufnahme gebildet wird, zu bilden, ist es empfohlen, z. B. ein wärmeaushärtendes Harz in flüssiger Form, gemischt mit einer hohen Konzentration des Festschmierstoffes anzuwenden, und es dann zum Härten zu sintern. Um den Film aus dem Weichmetall in der Aufnahme zu bilden, ist es empfohlen, z. B. die Galvanisierungsmethode anzuwenden.
  • Die 13 bis 15 stellen die Ergebnisse von Tests dar, die ausgeführt wurden, um die Bedingungen für die Anlagerung des Schmiermittels sicherzustellen. In den durchgeführten Tests weist die Kugellagereinrichtung, die darin verwendet wurde, einen Käfig 5 gemäß einer Struktur entsprechend diesem Ausführungsbeispiel (das Ausführungsbeispiel, das in den
  • 6A und 6B und dem Ausführungsbeispiel in den 7A und 7B gezeigt ist) auf. Ferner wurde eine Kugellagereinrichtung mit einem Standardeisenmetallkäfig verwendet. Beide wurden unter den in der Tabelle 1 zum Vergleich dargestellten Bedingungen betrieben. Die
  • 13 und 14 stellen die Bedingungen der Anlagerung von Schmiermittel in der Kugellagereinrichtung unter Verwendung des Käfigs 5 mit einer Struktur gemäß diesem Ausführungsbeispiel (das in der 6A und 6B gezeigte Ausführungsbeispiel und das entsprechend in den 7A und 7B gezeigte Ausführungsbeispiel) dar, während 15 den Zustand der Ablagerung von Schmierstoff in einer Kugellagereinrichtung unter Verwendung eines Standardblechkäfigs darstellt. Tabelle 1
    Lagernummer 6203
    Dichtung nicht verwendet
    Drehender Ring Außenring
    Drehzahl (min–1) 3600
    Axiallast (N) 39
    Betriebsdauer (s) 5
    Menge des Schmiermittels (mg) 900
    Schmiermittelkonsistenz 265
  • Die Resultate der Tests, die in den 13 bis 15 dargestellt sind, machen klar, dass bei einer Kugellagereinrichtung (15) unter Verwendung eines ausgestanzten Standardeisenkäfigs das Schmiermittel an der Dichtungsnut des Innenrings angelagert ist, während bei einer Kugellagereinrichtung mit einem Käfig 5, der eine Struktur entsprechend diesem Ausführungsbeispiel (entsprechende Beispiele der 13 und 14) aufweist, sich kein Schmierstoff ablagert.
  • Zusätzlich wurde eine Reihe von Tests mit Kontaktdichtungen („LU-Dichtungen”, hergestellt von NTN), die in jeder der Kugellagereinrichtungen verbaut waren, durchgeführt, um die Häufigkeit des Auftretens des Schmiermittelverlustes zu bestätigen. Diese Tests wurden unter Verwendung der Bedingungen gemäß der Tabelle 1 durchgeführt, wobei lediglich die Betriebsdauer auf 15 Minuten abgewandelt wurde. Die Resultate dieser Test sind in der Ta belle 2 dargestellt. Der Schmiermittelverlust in diesem Fall ist definiert als ein Verlust von Schmiermittel aus der Lagereinrichtung mit einer Quantität von 30 bis 100 mg, welche mittels optischer Beobachtung bestätigt werden kann. Tabelle 2
    Käfig Häufigkeit des Auftretens von Verlust
    Konventionell 9/10
    Vorliegende Erfindung 0/4
  • Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass neun von zehn Kugellagereinrichtungen, die einen Standardkäfig verwenden, einen Verlust von Schmiermittel aufzeigen, während keine der vier Kugellagereinrichtungen, die einen Käfig 5 mit einer Struktur entsprechend diesem Ausführungsbeispiel aufweisen, einen Verlust von Schmiermittel aufweisen.
  • Wie man anhand dieser Resultate der Tests leicht verstehen kann, weisen die Kugellagerkäfige 5 gemäß diesem Ausführungsbeispiel Aufnahmen 11 auf, deren Form sich von denen konventioneller Kugellagerkäfige unterscheidet, sodass die Anlagerung von Schmiermittel an der Innenringschulter vermieden werden kann. Mit anderen Worten gesagt ist das Abschälen von Schmiermittel von den Kugeloberflächen, welches auftritt, sobald Schmiermittel während des oben in Verbindung mit den 23A bis 23C beschriebenen Prozesses auftritt, durch die Verwendung von konkaven Abschnitten, welche an der inneren Ecke der inneren diametralen Seite des Käfigs 5 bereitgestellt werden, reduziert. Aus diesem Grund setzt sich kein Schmiermittel an der Dichtungsnut des Innenrings ab, und, selbst wenn eine Dichtung des Kontakttyps oder Nicht-Kontakttyps verwendet wird, tritt kein Verlust von Schmiermittel auf. Dieser Effekt tritt insbesondere auf, wenn der Außenring sich dreht. Da es nicht erforderlich ist, die Dichtung mit irgendeinem zusätzlichen Merkmal auszustatten, um den Verlust von Schmiermittel zu vermeiden, ist es auch möglich, eine Dichtung zu verwenden, die einen Widerstand gegen verschmutztes Wasser und eine Widerstandsfähigkeit gegen Staub aufweist und so angepasst ist, dass ein niedriges Drehmoment erzielt werden kann. Wenn solch eine Niedrigdrehmomentdichtung und ein Käfig 5 gemäß der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden, kann eine Lagereinrichtung erhalten werden, die frei von Schmiermittelverlust ist und ein niedriges Drehmoment aufweist. Da ein Kugellagerkäfig 5 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Prägen bearbeitet werden kann, lässt sich ein Käfig mit einer hohen Festigkeit zu geringen Kosten herstellen, wobei der Abstand zwischen der Dichtung im Vergleich zu einem gestanzten Standardblechkäfig im Wesentlichen derselbe ist.
  • Es wird erwähnt, dass, obwohl jedes der vorangegangenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem ausgestanzten Blechkäfig beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung auch genauso auf einen Käfig 25 angewendet werden kann, der aus Harzmaterial besteht, wie dies in den 16 und 17 dargestellt ist. Dieser aus Harz bestehende Käfig 25 beinhaltet zwei ringförmige Körper 32, wobei jeder ein aus Harz geformtes Produkt ist. Jeder der ringförmig geformten Körper 32 hat eine Seitenoberfläche, die in Anlagekontakt mit der Seitenoberfläche des anderen ringförmigen Körpers angeordnet ist, wobei eine Vielzahl von in gleichmäßigen Winkelabständen angeordneten, halbkugelförmigen Aufnahmen 31A geformt werden, die jeweils mit der Außenform jeder Kugel korrespondiert. Zwischen benachbarten Aufnahmen 31A sind Befestigungslöcher 33 und Befestigungszähne 34 angeordnet, die miteinander eine entsprechende Verbindung eingehen, sodass, wenn die Befestigungszähne 34 in einem der ringförmigen Körper 32 mit den entsprechenden Befestigungslöchern 33 des anderen ringförmigen Körpers 32 zusammenwirken, die ringförmigen Körper 32 verbunden werden können, um den Käfig 25 zu vervollständigen.
  • Im nachfolgenden werden die Resultate von Tests diskutiert, die ausgeführt wurden, um die Effekte unter Verwendung eines Harzfilms 39 in dem Fall, der im Beispiel mit besonderem Bezug zu der 22 gezeigt und beschrieben wurde, zu bestätigen. Die darin verwendete Lagereinrichtung weist einen ausgestanzten Blechkäfig 5 mit einer darin verwendeten Lagereinrichtung des Typs auf, bei der die innere Oberfläche jeder Aufnahme 11 mit einem Film 39 (15 μm durchschnittliche Beschichtungsdicke), bestehend aus einer Polyimidbeschichtung, ausgestattet ist, und die unter den in der Tabelle 3 dargestellten Bedingungen getestet wurde. Die Resultate dieser Test sind in der Tabelle 4 dargestellt. Wie man aus der Tabelle 4 leicht entnehmen kann, beträgt die Lebensdauer einer Lagereinrichtung unter Verwendung einer Polyimidbeschichtung 39, die an der inneren Oberfläche der Aufnahmen ausgebildet ist, das 3,1-fache einer Lagereinrichtung unter Verwendung eines Käfigs, die keine derartige Beschichtung aufweist. Obwohl das vorher Gesagte auf den Fall gerichtet ist, bei dem der Film auf der Oberfläche der Aufnahme durch ein Harzsystem gebildet ist, lässt sich ein ähnlicher Effekt zu dem Film des Harzsystems aufzeigen, solange die Bildung einer Eisen-zu-Eisen-Reibung, durch Metallspäne verursacht vermieden werden kann, sodass ähnliche Effekte erzielt werden können, wenn der Film von der Art ist, dass er als Hauptkomponente ein festes Schmiermittel, z. B. Molybdändisulfid oder Graphit oder Weicheisen, z. B. Kupfer oder Silber, enthält. Tabelle 3
    Getestete Lagereinrichtung 6204ZZC3
    Käfig mit/ohne Beschichtung
    Schmiermittel MULTEMP PS Nr. 2
    Füllgrad % 15% des Totalvolumens
    Drehzahl min–1 10.000
    Last, N Fr = Fa = 67
    Test-Temperatur, °C 120
    Tabelle 4
    Käfig Mit Beschichtung Ohne Beschichtung
    Lebensdauer, h 126 332
    157 254
    113 649
    Durchschnittswert, h 132 412
    Lebensdauerverhältnis 1.0 3.1
  • In der Beschreibung, die folgt, wird ein Beispiel einer Anwendung der vorliegenden Erfindung diskutiert. Obwohl dieses Anwendungsbeispiel darauf abzielt, einen Kugellagerkäfig für eine Kugellagereinrichtung vorzusehen, bei der die Ablagerung von Schmiermittel in der Dichtungsnut des drehbaren Lagerrings kaum vorkommt, um dadurch Schmiermittelverlust zu vermeiden, und auch eine Fertigungsmethode eines derartigen Kugellagerkäfigs bereitzustellen, ist die Verwendung eines konkaven Abschnitts 13, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung, wie vorher beschrieben, vorgesehen ist, nicht wesentlich für das Beispiel der Anwendung. Ein Kugellagerkäfig 5 gemäß diesem Anwendungsbeispiel ist ähnlich zu dem Kugellagerkäfig 5, welcher insbesondere mit Bezug zu den 1 bis 6A gezeigt und beschrieben wurde, mit Ausnahme der Merkmale, die nachfolgend genauer beschrieben werden.
  • Ein Kugellagerkäfig 5 gemäß diesem Anwendungsbeispiel ist ein Käfig, der in Verbindung mit einer Kugellagereinrichtung 1 verwendet wird, wie dieser insbesondere mit Bezug auf die 1 und 2 gezeigt und beschrieben wurde. Dieser weist eine ringförmige Ausbildung mit Aufnahmen 11 auf, die eine Vielzahl von kreisbogenförmig angeordneten Orten haben, um entsprechende Kugeln 4 aufzunehmen, und besteht aus zwei kreisförmigen Käfighälften 12, die in axial gegenüberliegender Art überlappend angeordnet sind. Jeder dieser Käfighälften 12 weist eine Vielzahl von kugelschalenförmigen Plattenabschnitten 11A auf, die jede eine innere Oberfläche hat, die eine entsprechende Hälfte einer Aufnahme ausbildet, sowie flache Plattenabschnitte 12A, die jeweils einen Bereich zwischen den benachbarten Aufnahmen 11 ausbilden, wobei die flachen Plattenabschnitte 12A und die benachbarten kugelschalenförmigen Plattenabschnitte 11A einander abwechselnd auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Die eben beschriebenen Käfighälften 12 sind jeweils in Form eines geformten Produkts aus einer Blechplatte ausgebildet (z. B. ein ausgestanztes Blechplattenprodukt), die mittels Nieten 19 verbunden sind, welche durch entsprechende Nietlöcher 18, die in den entsprechenden flachen Plattenabschnitten 12A ausgebildet sind, hindurchgeführt wurden. Die soweit oben beschriebene Struktur ist ähnlich zu der in den 1 bis 6 dargestellten und beschriebenen Struktur.
  • Gemäß den 18 und 20 weist der Käfig 5 Regionen auf, die die betreffenden äußeren diametralen Oberflächenabschnitte 2b bis in Höhe der gegenüberliegenden Seiten der Laufflächenoberfläche 2a des Innenrings 2 überdecken.
  • Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion weist der Kugellagerkäfig 5 gemäß diesem Anwendungsbeispiel einen Innenwandabschnitt 11Aa auf, der in einem radial nach innen gewandten Bereich des Kreisbogendurchmessers PCD angeordnet ist, welcher der Kreisbogendurchmesser ist, der von der kreisartigen Reihe von Kugeln in dem kugelschalenförmigen Plattenabschnitt 11A definiert ist. Dieser dünne wandartige Abschnitt 11Aa ist von einer Gestalt, bei der die Plattendicke t1 an dem äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b, der eine Schulterhöhe an den entsprechenden Seiten der Laufbahnoberfläche 2a des Innenrings 2 repräsentiert, so gewählt ist, dass diese geringer ist als die Plattendicke t0 des flachen Plattenabschnitts 12A. Der äußere diametrale Oberflächenabschnitt 2, der die Schulterhöhe repräsentiert, ist, noch genauer, der äußere diametrale Oberflächenabschnitt, der sich in Höhe einer Schulter an der Laufbahnoberfläche 2 des Innenrings fortsetzt, und der an dem Ort, an dem die Dichtnut 10 vorgesehen ist, einen äußeren diametralen Oberflächenabschnitt außerhalb der Laufbahnoberfläche 2a und der Dichtnut 10 bildet. Das kugelschalförmige Plattensegment 11A hat eine reduzierte Plattendicke t1, die innerhalb einer axialen Weite W des äußeren diametralen Oberflächenabschnitts 2 angeordnet ist. Es wird angemerkt, dass in der 18, die einen Querschnitt durch den kugelschalenförmigen Plattenabschnitt 11A darstellt und diesbezüglich der Wandstärke nicht reduziert ist, was durch die angedeutete Linie dargestellt ist.
  • Die Verringerung der Plattendicke t1 kann entweder über die gesamte Region, die von einem Ort entsprechend dem Kugelkreisdurchmesser PCD bis zu einer inneren diametralen Seite des Käfigs in radialer Richtung reicht ausgebildet sein, oder alternativ, innerhalb eines Bereichs von einem Ort zwischen dem Kugelkreisdurchmesser PCD und der inneren diametralen Ecke des Käfigs bis zu der inneren diametralen Ecke. In diesen Fällen kann die Plattendicke t1 in Richtung der inneren diametralen Seite des Käfigs in radialer Richtung schrittweise verringert sein, sodass die innere diametrale Ecke ein Minimum bezüglich der Plattendicke aufweist, oder sie kann im Wesentlichen über den gesamten Bereich, auf dem die Reduktion auftritt, gleichmäßig reduziert werden. Es ist auch möglich, dass die Plattendicke reduziert werden kann, um die Form der äußeren Aufnahmeoberfläche zu ändern, während die innere Oberfläche der Aufnahme in der Form der kugelschalenförmigen Plattenabschnitte 11A unverändert bleibt. Oder aber die Plattendicke wird reduziert, um die Form der inneren Oberfläche der Aufnahme zu ändern, während die äußere Oberflächenform der kugelschalenförmigen Plattensegmente 11A unverändert bleibt.
  • Zusätzlich wird erwähnt, dass, obwohl in diesem Ausführungsbeispiel der im Wesentlichen gesamte Bereich des kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11A mit Ausnahme seiner gegenüberliegenden Enden verdünnt ausgebildet ist, der verdünnte Wandabschnitt 11Aa, der in seiner Wanddicke reduziert ist, auf zwei Orte auf entsprechenden Seiten des gebogenen Bereichs der inneren diametralen Ecke in dem kugelschalenförmigen Plattenabschnitt 11A aufgeteilt sein kann, abhängig vom Verhältnis zwischen dem äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b, der die Schulterhöhe des Innenrings 2 repräsentiert, und der Breite des Käfigs 5, mit Ausnahme eines mittleren Abschnitts eines derartigen gebogenen Bereichs, wie dies in der 21 dargestellt ist.
  • Dieser Käfig 5 ist von der Art, bei dem der verdünnte Wandabschnitt 11Aa an einem inneren diametralen Abschnitt des kugelschalenförmigen Plattenabschnitts 11A ausgebildet ist, und bei der jede der Aufnahmen 11, die oben beschrieben wurde, in diesem verdünnten Wandabschnitt 11Aa einen Bereich darstellt, an dem er den äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b auf Höhe der Schulter des Innenrings axial überdeckt, und wo das Schmiermittel, das an der Oberfläche der betreffenden Kugel 4 anhaftet, von dem Käfig 5 abgeschält werden kann, oder wo das abgeschälte Schmiermittel hineingebracht werden kann. Da die Blechdicke t1 dieses Bereichs 11Aa gering ist, ist die Menge des darin angesammelten Schmiermittels reduziert. Auch ist die Häufigkeit, mit der Schmiermittel den äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b des Innenrings 2 erreicht, und der Betrag des Schmiermittels, der den äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b des Innenrings 2 erreicht, reduziert, sodass in Folge dessen ein Verlust von Schmiermittel in dem Außenbereich der Lagereinrichtung verhindert werden kann. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass eine Verlagerung von Schmiermittel in Richtung der äußeren diametralen Seite des Käfigs 5 erleichtert werden kann und der Betrag von Schmiermittel, der sich an der inneren diametralen Seite ansammelt, entsprechend verringert wird.
  • Jedoch führt eine Reduktion der Blechstärke des Käfigs 5 in seiner Gesamtheit zu einer Reduktion der Festigkeit des Käfigs 5, sodass es dementsprechend schwierig ist, die Reduktion zu erreichen, weil der Käfig 5 für Beschädigungen anfällig ist, insbesondere wenn wiederholte Spannungen auf den Käfig 5 aufgrund einer fehlerhaften Anordnung oder aufgrund externer Vibrationen einwirken. Mit Blick auf das oben Gesagte ist die Blechstärke des inneren diametralen Abschnitts des Käfigs 5 nur innerhalb des Bereichs W reduziert, wo er den äußeren diametralen Oberflächenabschnitt 2b, der die Schulter des Innenrings 2 repräsentiert, überdeckt, sodass ein Kugellagerkäfig 5 produziert werden kann, welcher im Wesentlichen in seiner Festigkeit nicht reduziert ist, und bei dem ein Schmiermittelverlust vermieden werden kann.
  • Es wird erwähnt, dass aufgrund der Reduktion der Blechstärke t1, wie oben erwähnt, das Prägewerkzeug beeinflusst werden könnte, da nur die innere diametrale Seite des ausgestanzten flachen Blechs in Form eines umlaufenden Rings vor dem Stempelformen in seiner Dicke reduziert ist. Auch kann die Lückenverteilung zwischen einem Paar von Werkzeugen verändert werden, sodass in dem Prägewerkzeug, das verwendet wird, um den Käfig aus dem kreisförmigen flachen Ring mit gleichmäßiger Dicke zu bilden, durch den Einsatz einer Presse die Dicke des Blechs nur in der Region, die in der 19 oder 21 dargestellt ist, reduziert wird.
  • Dennoch, obwohl das vorangegangene Anwendungsbeispiel auf einen gestanzten plattenförmigen Blechkäfig bezogen war, der für eine tiefgezogene Kugellagereinrichtung verwendet wird, kann dieses Anwendungsbeispiel in gleiche Weise angewendet werden für einen aus Harz bestehenden Käfig, welcher aus zwei Komponenten besteht, welche vorher mit Bezug besonders auf die 16 und 17 beschrieben wurde.
  • Das vorher vollständig beschriebene Beispiel der Anwendung beinhaltet folgende Anwendungsfälle.
  • [Anwendungsfall 1]
  • Der innerhalb des Anwendungsfalls 1 verwendete Kugellagerkäfig ist ein Käfig für eine Kugellagereinrichtung, die ringförmig ausgebildet ist, und eine Aufnahme für eine Kugel der Kugellagereinrichtung hat, die an einer Vielzahl von Orten an einem Kreisumfang angeordnet sind. Weiterhin sind zwei kreisförmige Käfighälften vorgesehen, die einander überlappend angeordnet sind, und die sich axial gegenüber befinden, wobei jede dieser Käfighälften von einer Ausbildung ist, bei der diese eine Vielzahl von halbkugelförmigen Plattenabschnitten, die jeweils eine innere Oberfläche zur Bildung einer Hälfte der entsprechenden Aufnahme ausbildet, und flache Blechabschnitte, die jeweils einen Bereich zwischen den benachbarten Aufnahmen bilden, aufweisen, wobei die flachen Blechabschnitte und die benachbarten halbkugelförmigen Blechabschnitte in Umfangsrichtung einander abwechseln und wobei zumindest die Blechdicke eines radial nach innen ragenden Abschnitts eines Kugelumfangkreises in dem halbkugelförmigen Plattensegment, das an einem äußeren diametralen Oberflächenabschnitt in Schulterhöhe der betreffenden Seite der Laufbahnoberfläche des Innenrings angeordnet ist, geringer ist als die Blechstärke jedes der flachen Blechabschnitte.
  • Es wird erwähnt, dass der axiale Bereich jenes Abschnitts, wo die Blechstärke reduziert ist, zu seiner Gänze im halbkugelförmig geformten Blechabschnitt oder eines Teils hiervon sein kann, und zumindest der Bereich, der an der äußeren diametralen Oberfläche der betreffenden Seiten der Laufbahnoberfläche des Innenrings angeordnet ist, in seiner Dicke reduziert ist.
  • Entsprechend dem oben beschriebenen Anwendungsfall 1 wird sich kein Schmiermittel an der Innenringschulter ansammeln, da die Blechdicke zumindest des Bereichs, der an der äußeren diametralen Oberfläche der betreffenden Seiten der Laufbahnoberfläche des Lagerinnenrings in Schulterhöhe angeordnet ist, auf einen Wert reduziert ist, der geringer ist als die Blechstärke jedes der flachen Blechsegmente. Aus diesem Grund wird sich Schmiermittel kaum an der Dichtnut des Innenrings anlagern und, selbst wenn die Dichtung von dem Kontakttyp oder dem Nicht-Kontakttyp ist, kann ein Verlust von Schmiermittel vermieden werden. Dieses kann charakteristischerweise besonders während der Drehung des Außenrings beobachtet werden. Da es nicht erforderlich ist, eine Dichtung mit zusätzlichen Merkmalen bereitzustellen, um einen Verlust von Schmiermittel zu vermeiden, kann die Dichtung derart gestaltet sein, dass diese eine Widerstandsfähigkeit gegen verschmutztes Wasser, einen Widerstand gegen Staub und ein geringes Drehmoment aufweist. Wenn eine derartige Dichtung mit geringem Drehmoment in Kombination mit einem Käfig entsprechend der vor liegenden Erfindung verwendet wird, kann eine Lagereinrichtung erhalten werden, die frei von Dichtmittelverlust ist und ein geringes Drehmoment aufweist. Auch kann unter Verwendung einer Standardblechdicke, die die Blechdicke der flachen Blechsegmente jeder Käfighälfte und des äußeren diametralen Seitenabschnitts des Kugelumfangkreises jedes halbkugelförmigen Blechsegments repräsentiert, und gleich groß ist wie eine, welche bei der konventionellen Art verwendet wird, ein Verlust von Schmiermittel vermieden werden, ohne dass es dabei zu einer Reduktion der Festigkeit des Käfigs kommt. Darüber hinaus ist mit Blick darauf, dass die Form jeder Aufnahme, die die betreffende Kugel kontaktiert gleich ist zu der, welche bei der konventionellen Art verwendet wird, keine Zunahme der zwischen den Käfigen wirkenden Kräften feststellbar, die aufgrund einer Zunahme des Betrags der Bewegung der Käfig resultieren würde.
  • [Anwendungsfall 2]
  • Der Anwendungsfall 2 entspricht dem oben beschriebenen Anwendungsfall 1, wobei der Käfig mittels zweier Käfighälften ausgebildet ist, und wobei jede dieser beiden Käfighälften aus einer Blechplatte als Prägeprodukt ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt, handelt es sich dabei um einen so genannten Blechstanzkäfig.
  • Die oben beschriebene Form der Aufnahme in dem Käfig entsprechend dem Anwendungsfall 2 kann mittels eines Prägevorgangs bewirkt werden, der auf die metallische Platte angewendet wird, wobei durch die Anwendung des Prägewerkzeugs die Kosten reduziert und eine hohe Festigkeit erhalten werden kann, und zusätzlich der Abstand der Dichtung im Vergleich zu einem Standard Blechstanzkäfig gleich ist.
  • Es wird erwähnt, dass der Kugellagerkäfig entsprechend dem Anwendungsfall 2 nicht nur auf den Blechstanzkäfig angewendet werden kann, sondern auch auf den aus Harz ausgebildeten Käfig entsprechend dem 2-Komponenten-Typ.
  • [Anwendungsfall 3]
  • Das Prägewerkzeug, das innerhalb des Anwendungsfalls 3 verwendet wird, ist ein Prägewerkzeug, das verwendet wird, um den Kugellagerkäfig gemäß dem Anwendungsfall 1 zu fertigen, welcher oben beschrieben wurde, und beinhaltet einen konvexen Stempel, der die innere Oberfläche jeder halbkugelförmigen Blechabschnitte der Käfighälften definiert, und ein konkaves Prägewerkzeug, um die äußere Oberfläche jeder betreffenden halbkugelförmigen Blechabschnitte zu definieren. Eine Formoberfläche des konvexen Prägewerkzeugs, auf das oben Bezug genommen wurde, gibt eine konvexe halbkugelförmige Oberfläche wieder, die dem konkaven Abschnitt folgt, der die innere Oberfläche jeder Aufnahme bildet, und die von derartiger Gestalt ist, dass ein Teil der Gestalt einen konkaven Bereich hat, der den Bereich ausbildet, der dem konkaven Abschnitt folgt.
  • Aufgrund des vorher Gesagten kann ein Käfig effizient hergestellt werden, ohne dass hierzu die Anzahl der erforderlichen Prozessschritte zum Herstellen des Käfigs erhöht werden muss.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die lediglich zum Zwecke der Darstellung verwendet wurden, beschrieben wurde, wird der Fachmann eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der Offensichtlichkeit nach Lesen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung vornehmen können. Das bedeutet, dass derartige Änderungen und Modifikationen, solange sie nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abweichen als von der Erfindung umfasst angesehen sollen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Käfig (5) für eine Kugellagereinrichtung hat eine Aufnahme (11) zum Aufnehmen einer der Kugeln, die an einer Vielzahl von Orten in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede der Aufnahmen eine innere Oberfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass diese eine konkave kugelförmige Oberfläche darstellt. Ein konkaver Abschnitt (13), der sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung der äußeren diametralen Käfigseite erstreckt, ist in jeder inneren Oberfläche jeder Aufnahme (11) vorgesehen. Die Querschnittsform der inneren Oberfläche dieses konkaven Abschnitts (13) in einem Käfig ist als bogenförmige Form mit einem Radius (Rd) ausgebildet, der kleiner ist als der Kurvenradius (Ra) der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche der betreffenden Aufnahme (11) ausbildet. Die innere Oberfläche jeder Aufnahme (11) kann mit einer Beschichtung versehen sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2007-019345 [0001]
    • - JP 2000-257640 [0007]
    • - JP 2005-308117 [0007]
    • - JP 2005-069404 [0007]
    • - JP 2001-116051 [0007]
    • - JP 2003-239984 [0007]

Claims (13)

  1. Käfig für eine Kugellagereinrichtung, der ringförmig ausgebildet ist und eine Aufnahme zum Aufnehmen einer Kugel der Kugellagereinrichtung aufweist, wobei Aufnahmen an einer Vielzahl von Stellen in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei jede der Aufnahmen eine innere Oberfläche mit einer Form aufweist, die eine konkave Oberfläche darstellt, in der ein Bereich an einer inneren diametralen Seite eines Wälzkreises, der durch eine umlaufende Reihe der Kugeln beschrieben ist, in ihrem Durchmesser in Richtung einer innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs schrittweise verringert ist und wobei die innere Oberfläche an jeder Aufnahme einen konkaven Bereich aufweist, der sich von der innenliegenden diametralen offenen Ecke des Käfigs in Richtung einer äußeren diametralen Seite des Käfigs erstreckt.
  2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahme eine innere Oberfläche mit einer kugelförmigen Form aufweist und, dass eine innere Oberfläche des konkaven Bereichs eine Querschnittsform in Umfangsrichtung entlang des Käfigs aufweist, die bogenförmig ist und einen Kurvenradius hat, der geringer ist als der der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche jeder Aufnahme bildet.
  3. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich an einer Stelle angeordnet ist, die sich auf beiden Seiten der offenen Ecke jeder Aufnahme in Bezug zu einem Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs erstreckt, dass der konkave Bereich eine Breite aufweist, die größer ist als die Hälfte der Breite jeder Aufnahme in Umfangsrichtung des Käfigs, dass der konkave Bereich eine innere Oberflächenform aufweist, die die Form einer Zylinderoberfläche wiedergibt, die im Wesentlichen einen Teil einer Kontur eines virtuellen Zylinders darstellt, der sich um eine Gerade in radialer Richtung des Käfigs erstreckt und, dass der konkave Bereich sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung einer Stelle nahe des Kugelwälzkreises erstreckt, wobei der konkave Bereich aus Richtung der inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelwälzkreises schrittweise flacher und enger wird.
  4. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich an einer Vielzahl von Stellen der betreffenden Seiten der offenen Ecken jeder Aufnahme in Bezug auf deren Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs betrachtet vorgesehen ist, dass der konkave Bereich eine innere Oberflächenform aufweist, der einen Teil einer Kontur eines virtuellen Zylinders darstellt, der sich um eine Gerade in radialer Richtung des Käfigs erstreckt und, dass der konkave Bereich sich von der offenen Ecke der inneren diametralen Käfigseite in Richtung einer Stelle nahe des Kugelwälzkreises erstreckt, wobei der konkave Bereich aus Richtung der inneren diametralen Käfigecke in Richtung des Kugelwälzkreises schrittweise flacher und enger wird.
  5. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich an zwei Stellen der betreffenden Seiten der offenen Ecken jeder Aufnahme in Bezug auf deren Zentrum in Umfangsrichtung des Käfigs betrachtet vorgesehen ist, dass sich der konkave Bereich in Richtung einer Stelle nahe einer äußeren diametralen Ecke des Käfigs erstreckt, dass jeder der konkaven Bereiche an den beiden Stellen eine Form aufweist, die im Wesentlichen einen Teil einer Kontur eines virtuellen Rings darstellt, wobei der virtuelle Ring an jeder beliebigen Stelle des Umfangs eine kreisförmige Querschnittsform aufweist und einen Außenringdurchmesser hat, der groß genug ist, um innerhalb der entsprechenden Aufnahme aufgenommen zu werden, wobei das Zentrum des Rings in Bezug zu einer zentralen Achse des Käfigs gekippt angeordnet ist.
  6. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Oberfläche des konkaven Bereichs in Umfangsrichtung des Käfigs betrachtet eine mehreckige Querschnittsform aufweist.
  7. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei kreisförmige Käfighälften vorgesehen sind, dass die beiden Käfighälften axial gegenüberliegend sich überlappend angeordnet sind, wobei jede der Käfighälften von einer Ausbildung ist, in der diese eine Vielzahl von kugelförmigen Blechsegmenten aufweist, die jeweils eine innere Oberfläche hat, die die Hälfte der betreffenden Aufnahme ausbildet sowie mit ebenen Abschnitten zwischen den benachbarten Aufnahmen, wobei sich die kugelförmigen Blechsegmente und die ebenen Abschnitte in Umfangsrichtung abwechseln.
  8. Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Käfighälften jeweils als ein aus einer Metallplatte hergestelltes Formpressprodukt sind.
  9. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche jeder Aufnahme von kugelförmiger Gestalt ist und der konkave Bereich eine derartige Tiefe aufweist, dass der Abstand von dem Zentrum der konkaven kugelförmigen Oberfläche, die die innere Oberfläche jeder Aufnahme ausbildet, bis zu einer tiefsten Stelle des konkaven Bereichs gleich oder größer als das 1,05-fache des Radius jeder Kugel beträgt.
  10. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig aus Metall besteht und, dass die innere Oberfläche jeder Aufnahme mit einer Beschichtung beschichtet ist.
  11. Käfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der inneren Oberfläche in jeder Aufnahme als Hauptkomponente ein Harz, ein Weichmetall, einen Schmierstoff oder eine Kombination der erwähnten Komponenten enthält.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Kugellagerkäfigs nach Anspruch 8, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen eines konvexen Stempelwerkzeugs zum Erzeugen einer inneren Oberfläche an jeder der kugelschalenförmigen Blechabschnitte der Käfighälften – Bereitstellen eines konkaven Stempelwerkzeugs zum Erzeugen einer äußeren Oberfläche an jeder der kugelschalenförmigen Blechabschnitte der Käfighälften, wobei das konvexe Stempelwerkzeug eine Formoberfläche mit konvexer kugelförmiger Oberflächenform aufweist, die der konkaven kugelförmigen Oberfläche zugeordnet ist, die der inneren Oberfläche jeder Aufnahme entspricht und die auch der Form des konkaven Bereichs entspricht – Prägen eines ringförmigen Metallbandes, wobei letzteres zwischen dem konvexen Stempelwerkzeug und dem konkaven Stempelwerkzeug angeordnet ist, um dadurch jede der Käfighälften herzustellen und – Zusammenfügen der entstandenen Käfighälften, um den Kugellagerkäfig fertigzustellen.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Kugellagerkäfigs nach Anspruch 12, wobei die Oberfläche des konvexen Stempelwerkzeugs mittels Kugelstrahlen, Schleifen unter Verwendung von Elektronenstrahlen oder Lappen durch Auftragen eines Schleifmittels behandelt wird.
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