DE112008002878T5

DE112008002878T5 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE112008002878T5
Application number: DE112008002878T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Iwata-shi Koike; Masatoshi Iwata-shi Mizutani; Nobuyuki Iwata-shi Suzuki
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-12-09
Also published as: WO2009060583A1; KR20100075578A

Abstract

Lageranordnung, welche umfasst:
eine Vielzahl von in einer Axialrichtung nebeneinander angeordneten Wälzlagereinheiten, wobei jede Wälzlagereinheit Laufbahnringe und einen zwischen diese Laufbahnringe eingefügten Abstandshalter aufweist;
ein in einem Axialabschnitt des Abstandshalters vorgesehenes ringförmiges Formänderungseinleitbauteil zum Einleiten einer Formänderung durch eine zwischen gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkende Axialkraft und ein an einer Vielzahl von Umfangspositionen davon angeordnetes Formänderungseinleitelement, wobei das Formänderungseinleitelement sich leichter elastisch verformt als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitbauteils; und
ein in jedem Formänderungseinleitelement vorgesehenes Ermittlungsmodul zum Ermitteln einer in den jeweiligen Formänderungseinleitelementen eingeleiteten Formänderung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2007-291934 , eingereicht am 09. November 2007, und Nr. 2007-304368 , eingereicht am 26. November 2007, und nimmt deren Übereinkunftsprioritäten in Anspruch, wobei deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen wird und einen Teil derselben bildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft, eine Lageranordnung zur Verwendung beim Abstützen einer Hauptwellenspindel einer Werkzeugmaschine.
Bei einer in einer Werkzeugmaschine eingesetzten Spindelvorrichtung ist die Kontrolle einer Vorspannkraft der Lageranordnung zum Zweck des Erhöhens der Prozessgenauigkeit und Effizienz erforderlich und aus diesem Grund ist die Ermittlung einer Lagervorspannkraft erforderlich. Gemäß dem herkömmlichen Lagervorspannkraftermittlungsverfahren ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, um z. B. einen Formänderungssensor in einem Außenringabstandshalter vorzusehen (siehe das unten aufgelistete Patentdokument 1).
Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat ferner ein Verfahren zum Messen der auf die Lageranordnung wirkenden Vorspannkraft durch Vorsehen eines Formänderungseinleitelements in Form eines Ringbauteils in einem nicht rotierbaren Ringabstandshalter und anschließender Ermittlung der in dem Formänderungseinleitelement auftretenden Formänderung vorgeschlagen. (siehe das unten aufgelistete Patentdokument 2).

[Patentdokument 1] offengelegte JP-Patentpublikation Nr. H02-164241
[Patentdokument 2] JP-Patentanmeldung Nr. 2007-127763 (offengelegte JP-Patentpublikation Nr. 2008-281157 )

Das obige Verfahren des Vorsehens des Formänderungssensors im Außenringabstandshalter bringt das Problem mit sich, dass die Ermittlungsempfindlichkeit eher niedrig ist, da der Abstandshalter eine hohe Steifigkeit aufweist.
Gemäß dem oben diskutierten Verfahren, bei welchem das Formänderungseinleitelement im nicht rotierbaren Ringabstandshalter vorgesehen ist, ist eine Last durch Drücken eines Bauteils mit ringförmiger vorspringender Form, welche in einer Axialrichtung vorspringt, über den gesamten Umfang einer Seitenfläche des Formänderungseinleitelements aufgebracht worden. Aus diesem Grund wird nur eine Zugformänderung in der Seitenfläche des Formänderungseinleitelements eingeleitet, welches die Last aufnimmt, und es kann daher vorkommen, dass die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit niedrig wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lageranordnung bereitzustellen, bei welcher die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit erhöht werden kann, so dass die auf die Lageranordnung wirkende Vorspannkraft mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden kann.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltete Lageranordnung ist eine Lageranordnung, welche eine Vielzahl von in einer Axialrichtung nebeneinander angeordneten Wälzlagereinheiten, wobei jede Wälzlagereinheit Laufbahnringe und einen zwischen diese Laufbahnringe eingefügten Abstandshalter aufweist, ein in einem Axialabschnitt des Abstandshalters vorgesehenes ringförmiges Formänderungseinleitbauteil zum Einlei ten einer Formänderung durch die Wirkung einer zwischen gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkenden Axialkraft und ein an einer Vielzahl von Umfangspositionen davon angeordnetes Formänderungseinleitelement, wobei das Formänderungseinleitelement sich leichter elastisch verformt als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitbauteils, und ein in jedem Formänderungseinleitelement vorgesehenes Ermittlungsmodul zum Ermitteln einer in den jeweiligen Formänderungseinleitelementen eingeleiteten Formänderung enthält.
Gemäß dieser Konstruktion erzeugt das im Axialabschnitt des Abstandshalters vorgesehene ringförmige Formänderungseinleitbauteil eine Formänderung durch die Wirkung der zwischen den gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkenden Axialkraft. Das an der Vielzahl von Umfangspositionen des Formänderungseinleitbauteils vorgesehene Formänderungseinleitelement ist empfänglicher für eine elastische Verformung als jeder andere Abschnitt und daher kann die Empfindlichkeit des Ermittelns der Formänderung auf einen höheren Wert erhöht werden als jener gemäß der herkömmlichen Technik. Dementsprechend kann die auf die Lagereinheit wirkende Vorspannkraft mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden.
Der obige Abstandshalter kann ein lasttragendes Abstandshaltersegment zum Aufbringen einer Last auf das Formänderungseinleitelement enthalten, wobei in diesem Fall ein axial vorspringender Vorsprung, welcher betriebsfähig ist, die Last auf jedes Formänderungseinleitelement aufzubringen, in einer Vielzahl von Umfangspositionen eines Axialendes des lasttragenden Abstandshaltersegments vorzusehen ist. Der an der Vielzahl von Umfangspositionen vorgesehene Vorsprung kann die Last auf jedes Formänderungseinleitelement aufbringen, um die elastische Verformung zu verursachen. Der obige Vorsprung ist ein an der Vielzahl von Umfangspositionen vorgesehener Vorsprung, nicht ein ringförmiges Vorsprungbauteil, wie es in der herkömmlichen Technik eingesetzt wird, und jene Vorsprünge sind korrespondierend zu einer vorgegebenen Umfangsposition jedes Formänderungseinleitelements im Formänderungseinleitbauteil hergestellt, um die elastische Verformung jedes Formänderungseinleitelements zu ermöglichen.
Das obige Axialende des lasttragenden Abstandshaltersegments kann mit dem Vorsprung und einer Ausnehmung versehen sein, welche nicht die Last auf jedes Formänderungseinleitelement aufbringt, wobei der Vorsprung und die Ausnehmung entlang eines Umfangs vorgesehen sind. In diesem Fall erscheinen die Fläche, welche durch das lasttragende Abstandshaltersegment gedrückt wird, und die Fläche, welche durch nichts gedrückt wird, im Formänderungseinleitbauteil. Dementsprechend kann die Empfindlichkeit des Ermittelns der Axialrichtung der Formänderung der Formänderungseinleitelemente erhöht werden.
Das obige Formänderungseinleitbauteil kann sowohl eine Druckformänderung als auch eine Zugformänderung auf die gleiche Endfläche jedes Formänderungseinleitelements durch die Wirkung der durch das lasttragende Abstandshaltersegment mit dem Vorsprung und der Ausnehmung aufgebrachten Last einleiten. Diese Druckformänderung und Zugformänderung können ermittelt werden. Da kein Bedarf besteht, das Ermittlungsmodul vorne und hinten vorzusehen, d. h. eine Endfläche und die gegenüberliegende Endfläche des Formänderungseinleitbauteils, kann das Ermittlungsmodul in einem solchen Fall einfach aufgebaut sein. Wenn das Ermittlungsmodul auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements vorzusehen ist, kann die Anzahl der Zusammenbauschritte verglichen mit dem Fall, in welchem das Ermittlungsmodul auf beiden gegenüberliegenden Endseiten vorgesehen ist, reduziert werden. Dementsprechend kann nicht nur die Gestaltungsfreiheit erhöht, sondern es können auch die Fertigungskosten reduziert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung enthält das obige Formänderungseinleitbauteil ein Formänderungseinleitsegment, welches die Formänderungseinleitelemente aufweist, und einen lasttragenden Körper, welcher integral an einem Axialende des Formänderungseinleitsegments zum Aufbringen einer Last auf jedes Formänderungseinleitelement vorgesehen ist.
Gemäß dieser Konstruktion erzeugt das in dem Axialabschnitt des Abstandshalters vorgesehene ringförmige Formänderungseinleitbauteil die Formänderung durch die Wirkung der zwischen den gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkenden Axialkraft. Dieses Formänderungseinleitbauteil enthält das Formänderungseinleitsegment und den am Axialende dieses Formänderungseinleitsegments vorgesehenen lasttragenden Körper, wobei das Formänderungseinleitsegment und der lasttragende Körper integral vorgesehen sind. Das an der Vielzahl von Umfangspositionen des Formänderungseinleitsegments vorgesehene Formänderungseinleitelement ist empfänglicher für die elastische Verformung als jeder andere Abschnitt und daher kann die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit auf einen höheren Wert erhöht werden als jener, welcher durch die herkömmliche Technik erreicht wird.
Da das Formänderungseinleitsegment und der lasttragende Körper integral vorgesehen sind, ist es möglich, deren Verschiebung an den Kontaktbereichen und ferner eine Reibung, welche an den Kontaktbereichen auftreten würde, zu vermeiden, bevor sie tatsächlich auftreten. Ohne durch die Verschiebung und Reibung an den Kontaktbereichen beeinflusst zu werden, kann dementsprechend die in den Formänderungseinleitelementen eingeleitete Formänderung genau mit dem Ermittlungsmodul ermittelt werden. Daher kann die auf die Lagereinheit aufzubringende Vorspannkraft mit hoher Empfindlichkeit genau gemessen werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das obige Formänderungseinleitbauteil vollständig integral aus einem einzelnen Rohmaterial mittels einer Schneid- oder Gusstechnik hergestellt sein. In einem solchen Fall ist das Formänderungseinleitbauteil, nachdem es bearbeitet worden ist, einfach handzuhaben und der Einbau dieses Formänderungseinleitbauteils in die Lageranordnung kann daher erleichtert werden. Obwohl die Steifigkeit des Formänderungseinleitbauteils in seiner Gesamtheit erhöht wird, kann ferner die elastische Verformung des Formänderungseinleitelements erleichtert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Formänderungseinleitbauteil durch integrales Verbinden des Formänderungseinleitsegments und des lasttragenden Körpers, welche aus voneinander getrennten Bauteilen hergestellt sind, erhalten werden. In diesem Fall ist es möglich, ein Formänderungseinleitbauteil mit integrierter Konstruktion durch Verbinden des Formänderungseinleitsegments und eines lasttragenden Körpers, welche aus jeweils voneinander getrennten Bauteilen hergestellt werden, beispielsweise mittels Pressen, Kleben, Schweißen oder Schrauben zu erhalten. In einem solchen Fall ist es möglich, die Anzahl der Fertigungsschritte auf einen kleineren Wert als jenen zu reduzieren, welcher beim integralen Bilden des gesamten Formänderungseinleitbauteils aus einem einzelnen Rohmaterial mittels einer Schneidtechnik erforderlich ist. Da das Formänderungseinleitsegment und der lasttragende Körper aus voneinander getrennten Bauteilen hergestellt sind, ist es möglich, sie so auszubilden, dass sie leicht mehreren Kombinationen mit unterschiedlichen Abstandshalterbreiten genügen. Mit anderen Worten kann die Einstellung der auf die Lagereinheit aufzubringenden Vorspannkraft erleichtert werden.
Ein Vorspannkraftermittlungsmodul kann zum Ermitteln einer Vorspannkraft in der Wälzlagereinheit durch die im Formände rungseinleitelement eingeleitete Formänderung, welche durch das Ermittlungsmodul ermittelt worden ist, vorgesehen sein. Durch die durch das Vorspannkraftermittlungsmodul ermittelte Vorspannkraft kann nicht nur die Hauptwelle der Werkzeugmaschine bei einer gewünschten Rotationsgenauigkeit aufrechterhalten werden, sondern es kann ferner die Steifigkeit der Hauptwelle genau kontrolliert werden.
Ferner kann ein Berechnungsmodul zum Addieren jeweiliger in jedem Formänderungseinleitelement eingeleiteter Absolutwerte der Druckformänderung und der Zugformänderung, welche durch das Ermittlungsmodul ermittelt worden sind, vorgesehen sein. Da das Berechnungsmodul die jeweiligen Absolutwerte der Druckformänderung und der Zugformänderung addiert, ist es somit möglich, die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit sicher zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In jedem Fall wird die vorliegende Erfindung deutlicher aus der folgenden Beschreibung deren bevorzugter Ausgestaltungen verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird. Die Ausgestaltungen und die Zeichnungen sind jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung angegeben, und sind nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung, in welcher Weise auch immer beschränkend anzusehen, wobei der Umfang durch die anhängenden Ansprüche zu bestimmen ist. In den begleitenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Teile durchgehend in den mehreren Ansichten verwendet, und:
1 ist eine Längsschnittansicht, welche beispielsweise eine Lageranordnung nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht eines Abschnitts der Lageranordnung;
3 ist eine Vorderansicht, welche ein in der Lageranordnung verwendetes Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit einer Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
4 ist eine Längsschnittansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil zeigt;
5 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauelement von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
6 ist eine Vorderansicht, welche ein in der Lageranordnung eingesetztes lasttragendes Abstandshaltersegment von einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
7 ist eine Seitenansicht, welche das lasttragende Abstandshaltersegment zeigt;
8 ist eine Rückansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem das Formänderungseinleitbauteil und das lasttragende Abstandshaltersegment in Kontakt miteinander gehalten sind;
9 ist eine Längsschnittansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem das Formänderungseinleitbauteil und das lasttragende Abstandshaltersegment in Kontakt miteinander gehalten sind;
10 ist eine teilweise perspektivische Ansicht des Formänderungseinleitbauteils, welche einen Zustand zeigt, in welchem ein druckbelasteter Bereich und ein zugbelasteter Bereich auf der gleichen Fläche des Formänderungseinleitelements im Formänderungseinleitbauteil auftreten;
11 ist ein Diagramm, welches die Konstruktion einer Brückenschaltung zeigt;
12 ist ein Blockschaltbild, welches eine Sensorschaltung zeigt;
13 ist eine Vorderansicht, welche das in der Lageranordnung nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
14 ist eine Längsschnittansicht des Formänderungseinleitbauteils;
15 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
16 ist eine Rückansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem das Formänderungseinleitbauteil und das lasttragende Abstandshaltersegment in Kontakt miteinander gehalten sind;
17 ist eine Längsschnittansicht, welche den Zustand zeigt, in welchem das Formänderungseinleitbauteil und das lasttragende Abstandshaltersegment in Kontakt miteinander gehalten sind;
18 ist eine Längsschnittansicht, welche die Lageranordnung nach einer dritten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Abschnitt der Lageranordnung zeigt;
20 ist eine Längsschnittansicht, welche die Lageranordnung nach einer vierten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist eine Längsschnittansicht, welche einen Abschnitt der Lageranordnung zeigt;
22 ist eine Vorderansicht, welche das in der Lageranordnung eingesetzte Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
23 ist eine Seitenansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil zeigt;
24 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
25 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXV-XXV in 23;
26 ist eine Vorderansicht, welche den Abschnitt von 22 in vergrößertem Maßstab zeigt;
27 ist eine Rückansicht, welche den Abschnitt von 25 in vergrößertem Maßstab zeigt;
28 ist eine Vorderansicht, welche das in der Wälzlageranordnung nach einer fünften bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
29 ist eine Seitenansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil zeigt;
30 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
31 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXI-XXXI in 29;
32 ist eine Vorderansicht, welche das in der Wälzlageranordnung nach einer sechsten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
33 ist eine Seitenansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil zeigt;
34 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
35 ist eine Frontansicht, welche das in der Lageranordnung nach einer siebten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Formänderungseinleitbauteil von einer Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt;
36 ist eine Seitenansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil zeigt;
37 ist eine Rückansicht, welche das Formänderungseinleitbauteil von der gegenüberliegenden Seite in einer mit der Axialrichtung übereinstimmenden Richtung aus betrachtet zeigt; und
38 ist eine Seitenansicht, welche zum Erläutern der Art und Weise verwendet wird, in welcher bei der Lageranordnung nach einer achten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Formänderungseinleitsegment und der lasttragende Körper, welche aus voneinander getrennten Bauteilen hergestellt werden, miteinander verbunden werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit besonderem Bezug auf die 1 bis 10 beschrieben.
Mit Bezug auf 1 ist eine Lageranordnung nach der ersten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Typ, bei welchem eine Welle 2 rotierbar durch ein Gehäuse 1 durch eine Vielzahl von Lagereinheiten 3 abgestützt wird. Diese Lageranordnung wird z. B. für eine Spindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine angewandt, und in einem solchen Fall dient die Welle 2 als eine Hauptwelle 2 der Spindelvorrichtung.
Die Vielzahl von Lagereinheiten 3 ist auf der Hauptwelle 2 unter Presssitz in einer axial beabstandeten Beziehung zueinander angebracht, und ein Innenringabstandshalter 4 ist zwi schen Innenringen 3i und 3i angeordnet, während ein Außenringabstandshalter 5 zwischen Außenringe 3g und 3g eingefügt ist. Jede Lagereinheit 3 ist in Form eines Wälzlagers mit einer Vielzahl von Wälzelementen T ausgebildet, welche zwischen dem jeweiligen Innenring 3i und dem jeweiligen Außenring 3g angeordnet sind, und die Wälzelemente T werden durch einen Käfig Rt gehalten. Jede Lagereinheit 3 ist ein Typ, welcher eine axial wirkende Vorspannkraft aufbringen kann und wird in Form eines Schrägkugellagers, eines Rillenkugellagers oder eines Kegelrollenlagers verwendet. Im gezeigten Fall wird dafür das Schrägkugellager verwendet und die zwei Lagereinheiten 3 und 3 sind in einer Rücken-an-Rücken-Beziehung zueinander angeordnet.
Wie am besten in den 1 und 2 gezeigt ist, enthält der Außenringabstandshalter 5 einen ringförmigen Abstandshalterkörper 6 und ein Formänderungseinleitbauteil 7 und der Abstandshalterkörper 6 ist aus einem ersten Teilabstandshalterkörper 6a, einem zweiten Teilabstandhalterkörper 6b und einem lasttragenden Abstandshaltersegment 6c aufgebaut. Das Formänderungseinleitbauteil 7 in Form eines ringförmigen Bauteils und das lasttragende Abstandshaltersegment 6c zum Aufbringen einer Last auf das Formänderungseinleitbauteil 7 sind zwischen den ersten Teilabstandshalterkörper 6a, welcher auf einer Seite in einer Axialrichtung vorgesehen ist, und den zweiten Teilabstandshalterkörper 6b, welcher auf der anderen Seite in der Axialrichtung vorgesehen ist, eingelegt. Wie am besten in 1 gezeigt ist, unterscheidet sich die Breitendimension des ersten und zweiten Teilabstandshalterkörpers 6a und 6b, des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c und des Formänderungseinleitbauteils 7, d. h. die Breitendimension H1 (in der Axialrichtung gemessene Länge) des Außenringabstandshalters 5, von der Breitendimension H2 des Innenringabstandshalters 4, und eine vom Unterschied in der Breitendimension zwischen dem Außenringabstandshalter 5 und dem Innenringab standshalter 4 abhängige Vorspannkraft wird mit einer an einer Innenringendfläche durch ein Rohrbauteil 8 in Kontakt damit angebrachte Mutter 9 auf die Lagereinheit aufgebracht.
Wie am besten in 2 gezeigt ist, ist beim ersten Teilabstandshalterkörper 6a des Abstandshalterkörpers 6 auf der rechten Seite das axial rechte Ende in Kontakt mit einer Außenringrückfläche 3ga einer der Lagereinheiten 3 gehalten und ferner ist das axial linke Ende in Kontakt mit dem lasttragenden Abstandshaltersegment 6c gehalten. Das axial rechte Ende dieses ersten Teilabstandshalterkörpers 6a weist eine Grenzfläche 6aa, welche auf einer äußeren Diametralseite definiert und in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga gehalten ist, und eine Nicht-Grenzfläche 6ac auf, welche die Lagereinheit 3 nicht berührt und durch eine Stufe 6ab zur Grenzfläche 6aa auf einer inneren Diametralseite fortläuft.
Das axial linke Ende des ersten Teilabstandshalterkörpers 6a ist in einer flachen Form entlang einer sogenannten Radialebene gebildet. Ein Abschnitt 6ad des axial linken Endes, außer einem inneren Diametralseitenabschnitt, ist in Kontakt mit einer gesamten rechten Endfläche des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c gehalten.
Wie ferner am besten in 1 gezeigt ist, ist das axial linke Ende des zweiten Teilabstandshalterkörpers 6b in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga der anderen Lagereinheit 3 gehalten, und ferner bildet dessen axial rechtes Ende eine Radialebene und ist in Kontakt mit dem Formänderungseinleitbauteil 7 gehalten. Das axial linke Ende dieses zweiten Teilabstandshalterkörpers 6b weist eine Grenzfläche 6ba, welche in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga auf einer äußeren Diametralseite gehalten ist, und eine Nicht-Grenzfläche 6bb auf, welche die Lagereinheit 3 nicht berührt und zur Grenz fläche 6ba auf einer inneren Diametralseite durch eine Stufe 6bc fortläuft.
Jetzt werden die Details des Formänderungseinleitbauteils 7 beschrieben.
Das Formänderungseinleitbauteil 7 ist ein ringförmiges Bauteil, in welches durch eine zwischen den gegenüberliegenden Enden des Außenringabstandshalters 5 wirkende Axialkraft eine Formänderung eingeleitet werden kann. Wie am besten in den 2 und 3 gezeigt ist, weist das Formänderungseinleitbauteil 7 eine einteilige Struktur auf, welche einen dickwandigen Abschnitt 10 an einem radial äußeren Peripherieabschnitt und einen dünnwandigen Abschnitt 12 in einer inneren Diametralseite enthält, welcher integral mit dem dickwandigen Abschnitt 10 durch eine Stufe 11 verbunden ist. Der dünnwandige Abschnitt 12 weist eine kleinere Wanddicke als jene des dickwandigen Abschnitts 10 auf, und der Schnitt (2) des Formänderungseinleitbauteils 7, wenn entlang einer Axialebene betrachtet, bildet eine Form, in welcher der dünnwandige Abschnitt 12 ein freies Ende annimmt. Eine Vielzahl von Formänderungseinleitelementen 12a ist in diesem dünnwandigen Abschnitt 12 vorgesehen. Mit anderen Worten weist das Formänderungseinleitbauteil 7 eine Vielzahl von, z. B. sechs in der veranschaulichten Ausgestaltung, Umfangspositionen auf, in welchen die jeweiligen Formänderungseinleitelemente 12a vorgesehen sind, wie am besten in den 2 bis 5, insbesondere in 3, gezeigt ist, und jedes dieser Formänderungseinleitelemente 12a kann leichter elastisch verformt werden als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitbauteils 7. Wie am besten in den 3 und 5 gezeigt ist, sind diese Formänderungseinleitelemente 12a gleich weit, insbesondere in einem vorgegebenen Winkel α, welcher 60° beträgt, voneinander beabstandet in einer Umfangsrichtung des Formänderungseinleitbauteils 7 vorgesehen.
Wie am besten in den 3, 5 und 10 gezeigt ist, ist jedes dieser Formänderungseinleitelemente 12a hauptsächlich durch eine Kombination eines Ausnehmungsbereichs 13 und eines Durchgangslochs 14 ausgeführt. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungsbereiche 13 durch Gegenbohren jeweiliger Abschnitte auf einer dem zweiten Teilabstandshalterkörper 6b gegenüberstehenden Fläche 7a des Formänderungseinleitbauteils 7 gebildet, welche in Intervallen von 60° beabstandet sind. Jeder dieser Ausnehmungsbereiche 13 ist radial nach innen von z. B. einer Position nahe einem radialen Zwischenpunkt, geöffnet. Eine Plattendicke t1, welche einen Bodenflächenabschnitt jedes Ausnehmungsbereichs 13 bildet, ist kleiner gebildet als die Plattendicke t2 jedes anderen Abschnitts des dünnwandigen Abschnitts 12, d. h. welche kein Formänderungseinleitelement 12a sind. Ferner ist jedes der Durchgangslöcher 14 mit einer rechteckigen Lochform an einer radial äußeren Position einer Umfangsposition gebildet, in welcher der benachbarte Ausnehmungsbereich 13 gebildet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass jedes Durchgangsloch 14 nicht notwendigerweise auf eine rechteckige Lochform beschränkt ist.
Der Bodenflächenabschnitt jedes Ausnehmungsbereichs 13 stellt eine Brückenform dar, welche überbrückt worden ist, wie am besten in 10 gezeigt ist. Durch die Ausnehmungsbereiche 13 und die Durchgangslöcher 14 sind die Formänderungseinleitelemente 12a so konstruiert, um eine Steifigkeit aufzuweisen, welche vergleichsweise niedriger ist als jene jedes anderen Abschnitts des Formänderungseinleitbauteils 7. Dementsprechend sind die Formänderungseinleitelemente 12a empfänglicher für das Auftreten einer elastischer Verformung als jeder andere Abschnitt, und daher kann die Formänderungsempfindlichkeit erhöht werden, was später im Detail beschrieben wird.
Wie in den 6 bis 9 gezeigt ist, weist das lasttragende Abstandshaltersegment 6c, auf welches zuvor Bezug genommen worden ist, eine Vielzahl von (z. B. drei) Vorsprüngen 15 und eine Vielzahl von (z. B. drei) Ausnehmungen 16 auf. Es ist jedoch zu beachten, dass die Anzahl der Vorsprünge 15 und der Ausnehmungen 16 nicht notwendigerweise auf drei beschränkt ist. Wie am besten in 6 gezeigt ist, springen die Vorsprünge 15 etwas axial an den jeweiligen drei Umfangspositionen des Axialendes des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c vor und bringen eine Last auf die Formänderungseinleitelemente 12a auf, wie in 9 gezeigt ist. Wie in 6 gezeigt ist, ist jeder der Vorsprünge 15 zum Darstellen einer Bogenform, wenn von der Axialrichtung aus betrachtet, gebildet und stellt in der Nähe einer radial inneren Peripherie des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c eine Bogenform von einer Position benachbart zum vorgegebenen Durchgangsloch 14 des zugehörigen Formänderungseinleitelements 12a zu einer Position benachbart zum in Umfangsrichtung benachbarten Durchgangsloch 14 dieses Durchgangslochs 14 dar. Wie am besten in 6 gezeigt ist, sind die drei Vorsprünge 15 gleichweit voneinander entfernt in der Umfangsrichtung vorgesehen und ferner sind die drei Ausnehmungen 16 gleichweit voneinander entfernt in der Umfangsrichtung vorgesehen.
Das Formänderungseinleitbauteil 7 und das lasttragende Abstandshaltersegment 6c sind durch drei Kontaktbereiche 17 in Kontakt miteinander gehalten, wie in den 8 und 9 gezeigt ist. Wegen dieses Kontakts weist das Formänderungseinleitbauteil 7 einen Bereich, welcher durch das lasttragende Abstandshaltersegment 6c gedrückt wird, und einen Bereich, welcher nicht gedrückt wird, auf. Die obigen drei Kontaktbereiche 17 nehmen jeweilige gleich weit voneinander beabstandete Positionen in der Umfangsrichtung ein, welche jeweils zu den Umfangspositionen der drei Vorsprünge 15 korrespondieren. Jeder dieser Kontaktbereiche 17 ist ein Kon taktbereich in Bogenform, welche sich in einem Winkel von weniger als 60° von einer Position in der Nähe des vorgegebenen Durchgangslochs 14 im Formänderungseinleitelement 12a zu einer Position in der Nähe des Durchgangslochs 14, welches das nächste zu dieser Position in der Umfangsrichtung ist, erstreckt. Diese drei Kontaktbereiche 17 nehmen jeweils 120° in der Umfangsrichtung voneinander beabstandete Positionen ein, wie am besten in 8 gezeigt ist.
Wie in 9 gezeigt ist, weist das Formänderungseinleitbauteil 7 den durch den Vorsprung 15 des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c gedrückten Bereich auf, welcher axial verschoben wird, aber der Bereich des Formänderungseinleitbauteils 7, welcher nicht gedrückt wird, verschiebt sich fast nicht axial. Das Formänderungseinleitbauteil 7 weist somit den durch den Vorsprung 15 gedrückten Bereich und den nicht gedrückten Bereich auf jeweiligen Seiten einer durch eine Umfangszwischenposition jedes Formänderungseinleitelements 12a dargestellten Grenze auf. Wie am besten in 10 gezeigt ist, treten aus diesem Grund auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a ein Druckbereich 18, in welchem eine Druckformänderung eingeleitet wird, und ein Zugbereich 19, in welchem eine Zugformänderung eingeleitet wird, auf. Damit ist das Formänderungseinleitbauteil 7 so ausgebildet, dass durch die Wirkung der Last F, welche durch das die Vorsprünge 15 und die Ausnehmungen 16 aufweisende lasttragenden Abstandshaltersegment 6c aufgebracht wird, sowohl die Druckformänderung als auch die Zugformänderung auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a auftreten.
Nachstehend werden die Formänderungssensoren 20 detailliert beschrieben.
Mit Bezug auf die 2 und 5 sind an einer rechten Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a zwei Formänderungssensoren 20 und 20 zum Ermitteln der in jedem Formänderungseinleitelement 12a auftretenden Formänderung vorgesehen. Jeder Formänderungssensor 20 als Ermittlungsmodul ist z. B. in Form eines Formänderungsmessstreifens aufgebaut. Wie am besten in 5 gezeigt ist, sind die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 in jedem Formänderungseinleitelement 12a an in einem vorgebebenen kleinen Abstand voneinander relativ zur imaginären Linie L1, welche durch die Umfangsmittelposition jedes Formänderungseinleitelements 12a und eine Axialmitte des Formänderungseinleitbauteils 7 verläuft, beabstandet an symmetrischen Positionen angeordnet. Von den zwei Formänderungssensoren 20 und 20 kann einer der Formänderungssensoren 20 die Druckformänderung ermitteln, während der andere der Formänderungssensoren 20 die Zugformänderung ermitteln kann. Mit anderen Worten sind die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 so auf der gleichen Endfläche (die obige rechte Endfläche) angeordnet, dass die Druckformänderung und die Zugformänderung, welche in jedes Formänderungseinleitelement 12a eingeleitet werden, durch die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 ermittelt werden können. In der jetzt diskutierten veranschaulichten Ausgestaltung, wie am besten in den 2 und 5 gezeigt ist, ist die rechte Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a mit einem Gegenbohrungsabschnitt 12aa gebildet, und die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 sind in diesem Gegenbohrungsabschnitt 12aa vorgesehen. Es ist jedoch zu beachten, dass die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 ohne Ausbildung des Gegenbohrungsabschnitts 12aa vorgesehen sein können. Sogar in einem solchen Fall können Funktionen und Wirkungen erhalten werden, welche ähnlich zu jenen in der jetzt diskutierten Ausgestaltung sind.
Wie gezeigt, ist ein Kabel 20a, welches eine Ausgabeeinheit jedes Formänderungssensors 20 ist, nach außen zur Außenseite des Gehäuses durch ein im Gehäuse 1 definiertes Loch (hier nicht gezeigt) verlegt und ist dann elektrisch mit einem Vorspannkraftermittlungsmodul 21 zum Ermitteln der Vorspannkraft auf die Wälzlagereinheit verbunden. Das Vorspannkraftermittlungsmodul 21 ist aus einer elektronischen Schaltung oder dergleichen zum Berechnen der Größe der Vorspannkraft, welche proportional zu einem durch das Kabel 20a eingegebenen elektrischen Signal ist, aufgebaut. Dieses Vorspannkrafterfassungsmodul 21 enthält ein Verhältniseinstellmodul (nicht gezeigt), in welchem das Verhältnis zwischen dem obigen elektrischen Signal und der Größe der Vorspannkraft mittels einer Berechnungsformel oder einer Tabelle eingestellt wird, und ist betriebsfähig, die Größe der Vorspannkraft durch Prüfen des elektrischen Signals auf Grundlage der ermittelten Formänderung gegen das Verhältniseinstellmodul zu berechnen.
Dieses Verhältniseinstellmodul enthält ein Berechnungsmodul 21a und das Berechnungsmodul 21 addiert jeweilige Absolutwerte der Druckformänderung und der Zugformänderung, welche in jedem Formänderungseinleitelement 12a eingeleitet und ermittelt worden sind.
Ein Verfahren des Ermittelns mittels einer Brückenschaltung als Berechnungsmodul 21a, wie in 1 gezeigt, wird jetzt mit besonderem Bezug auf die 11 und 12 beschrieben. Die zueinander in der Umfangsrichtung benachbarten zwei Formänderungseinleitelemente 12a und 12a bilden ein Paar, und eine solche Brückenschaltung, wie in 11 gezeigt, ist durch vier Formänderungsmessstreifen 20A gestaltet, welche damit verbunden worden sind. In der veranschaulichten Ausgestaltung sind, wie am besten in 5 gezeigt ist, drei Brückenschaltungen konstruiert, da die Formänderungseinleitelemente 12a an sechs Umfangspositionen vorgesehen sind. Wie in 12 gezeigt ist, sind diese Brückenschaltungen elektrisch mit einer Addierschaltung 21ab durch jeweilige Verstärkerschaltun gen 21aa verbunden. Dementsprechend werden jeweilige Ausgangsspannungen dieser Brückenschaltungen, nachdem sie durch die korrespondierenden Verstärkungsschaltungen 21aa verstärkt worden sind, durch die Addierschaltung 21ab addiert. Danach werden Sensorausgaben erhalten.
Das in 1 gezeigte Vorspannkraftermittlungsmodul 21 kann ferner so ausgestaltet sein, dass eine Peak-Spannung des elektrischen Signals, auf welches vorher Bezug genommen worden ist, z. B. mittels eines Peak-Haltevorgangs gemessen werden kann, und wenn diese Peak-Spannung einen Wert außerhalb eines vorgegebenen Grenzwerts erreicht, kann bestimmt werden, dass die Lagervorspannkraft keine gewünschte Vorspannkraft ist. Das Vorspannkraftermittlungsmodul 21 kann eine unabhängig vorgesehene elektronische Schaltung oder ein Teil einer Steuervorrichtung zum Steuern der Spindelvorrichtung sein. Ferner kann eine Anordnung so gestaltet werden, dass das Berechnungsmodul 21a, auf welches zuvor Bezug genommen worden ist, unabhängig vom Vorspannkraftermittlungsmodul 21 vorgesehen, aber elektrisch damit verbunden ist.
Die Funktion und die dadurch erreichten Wirkungen der oben beschriebenen Konstruktion werden jetzt diskutiert.
Wenn die Hauptwelle durch eine externe Antriebsquelle (nicht gezeigt) der in 1 gezeigten Spindelvorrichtung angetrieben wird, nimmt die Temperatur der Lagereinheit 3 zu, was durch eine Ausdehnung des Innenrings 3i begleitet wird und die Vorspannkraft erhöht sich auf einen höheren Wert als der anfänglich voreingestellte Wert, wobei sich die zwischen den gegenüberliegenden Enden des Außenringabstandshalters 5 wirkende Axialkraft erhöht. Wenn die Axialkraft auf jedes Formänderungseinleitelement 12a des Außenringabstandshalters 5 durch den Vorsprung 15 des lasttragenden Abstandshaltersegment 6c wirkt, wie in 10 gezeigt ist, wirkt die Druck spannung auf einen zum Kontaktbereich benachbarten Abschnitt des jeweiligen Formänderungseinleitelements 12a. Zur gleichen Zeit wirkt die Zugspannung auf einen anderen Abschnitt jedes Formänderungseinleitelements 12a entfernt vom Kontaktbereich 17. Durch einen (in 10 durch P1 bezeichnet) der Formänderungssensoren 20, welcher auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a vorgesehen ist, welches benachbart zum Kontaktbereich 17 angeordnet. ist, wird die Druckformänderung ermittelt. Durch einen anderen (in 10 durch P2 bezeichnet) der Formänderungssensoren 20, welcher entfernt vom Kontaktbereich 17 ist, wird die Zugformänderung ermittelt.
Das Vorspannkraftermittlungsmodul berechnet die Größe der Vorspannkraft durch Prüfen des elektrischen Signals auf Grundlage der ermittelten Formänderung gegen das Verhältniseinstellmodul, auf welches zuvor Bezug genommen worden ist. Falls Verhältnisse zwischen der auf die Formänderungseinleitelemente 12a aufgebrachten Last und dem elektrischen Signal im Voraus untersucht werden, können die Anfangsvorspannkraft der in die Lageranordnung eingebauten Lagereinheit 3 und die während des Betriebs erhöhte Vorspannkraft festgestellt werden.
Insbesondere erzeugt das in einem Axialabschnitt des Außenringabstandshalters 5 vorgesehene ringförmige Formänderungseinleitbauteil 7 durch die Wirkung der zwischen den gegenüberliegenden Enden dieses Abstandshalters wirkenden Axialkraft eine Formänderung. Die an der Vielzahl von Positionen auf dem Umfang dieses Formänderungseinleitbauteils 7 vorgesehenen Formänderungseinleitelemente 12a sind empfänglicher für eine elastische Verformung als jeder andere Abschnitt, und daher kann die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit auf einen höheren Wert als jener gemäß der herkömmlichen Technik erhöht werden. Dementsprechend kann die auf die Lagereinheit wirkende Vorspannkraft mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden.
Der Außenringabstandshalter 5 enthält das lasttragende Abstandshaltersegment 6c zum Aufbringen der Last auf das Formänderungseinleitbauteil 7 und die axial vorspringenden Vorsprünge 15, welche betriebsfähig sind, die Last auf jedes Formänderungseinleitelement 12a aufzubringen, sind an der Vielzahl von Umfangspositionen im Axialende jedes lasttragenden Abstandshaltersegments 6c vorgesehen. Die derart an der Vielzahl von Umfangspositionen vorgesehenen Vorsprünge 15 können die Last auf jedes Formänderungseinleitelement 12a aufbringen, um zu verursachen, dass letztere einer elastischen Verformung unterliegen. Jeder der obigen Vorsprünge 15 ist ein an der Vielzahl von Umfangspositionen vorgesehener Vorsprung, er ist kein Element einer ringförmigen Vorsprungsform, wie sie in der herkömmlichen Technik eingesetzt wird, und dementsprechend ist es mit der Vielzahl von Vorsprüngen 15, welche mit den vorgegebenen Umfangspositionen der Formänderungseinleitelemente 12a im Formänderungseinleitbauteil 7 ausgerichtet sind, möglich zu verursachen, dass die Formänderungseinleitelemente 12a der plastischen Verformung unterliegen.
Da die Vorsprünge 15 und die Ausnehmungen 16, welche nicht die Last auf die Formänderungseinleitelemente 12a aufbringen, im Axialende des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c so vorgesehen sind, um sich entlang dessen Umfangs zu erstrecken, sind der Bereich, welcher durch das lasttragende Abstandshaltersegment 6c gedrückt wird, und der Bereich, welcher nicht durch das lasttragende Abstandshalterelement 6 gedrückt wird, im Formänderungseinleitbauteil 7 gebildet. Dementsprechend kann die Axialverschiebung in der Nähe der Formänderungseinleitelemente 12a erhöht werden, und dann kann die axiale Ermittlungsempfindlichkeit des Ermittelns der in den Formänderungseinleitelementen 12a eingeleiteten Formänderung erhöht werden.
Wie in 10 gezeigt ist, ist das Formänderungseinleitbauteil 7 so ausgestaltet, um sowohl der Druck- als auch der Zugformänderung auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a durch die Wirkung der durch das die Vorsprünge und die Ausnehmungen 16 aufweisenden lasttragenden Abstandshaltersegments 6c aufgebrachten Last F zu unterliegen, wie in 6 gezeigt ist. Die Druckformänderung und die Zugformänderung können durch die Formänderungssensoren 20 und 20 ermittelt werden. Da kein Bedarf zum Vorsehen des Formänderungssensors vorne und hinten besteht, d. h. eine Endfläche und die gegenüberliegende Endfläche des Formänderungseinleitbauteils 7, können in einem solchen Fall die Formänderungssensoren 20 in der Lageranordnung einfach strukturiert sein. Wenn die Formänderungssensoren 20 auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a vorzusehen sind, kann die Anzahl der Zusammenbauschritte verglichen mit dem Fall, in welchem die Formänderungssensoren auf beiden gegenüberliegenden Endflächen vorgesehen sind, reduziert werden. Dementsprechend kann nicht nur die Gestaltungsfreiheit erhöht werden, sondern es können auch die Herstellungskosten reduziert werden.
Da, wie in 1 gezeigt ist, das Vorspannkraftermittlungsmodul 21 zum Ermitteln der Vorspannkraft auf die Wälzlagereinheit durch die Formänderung der Formänderungseinleitelemente 12a, welche durch die Formänderungssensoren 20 ermittelt wird, eingesetzt wird, ermöglicht es die so ermittelte Vorspannkraft, die Hauptwelle 2 bei einer gewünschten Rotationsgenauigkeit aufrecht zu erhalten und erlaubt ferner, die Steifigkeit der Hauptwelle 2 genau zu kontrollieren.
Da das Berechnungsmodul 21a zum Summieren jeweiliger Absolutwerte der ermittelten Druckformänderung und der ermittelten Zugformänderung, welche in den Formänderungseinleitelementen 12a auftreten, verwendet wird, kann die Formänderungsermittlungsempfindlichkeit sicher erhöht werden. In einem solchen Fall kann die Rotationsgenauigkeit der Hauptwelle 2 mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden.
In der folgenden Beschreibung wird eine zweite bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit besonderem Bezug auf die 13 bis 17 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung sind Komponententeile, welche ähnlich zu jenen hierin zuvor in Verbindung mit der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschriebenen sind, mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt, und daher können deren Details der Kürze wegen nicht wiederholt werden. Wenn nur ein Teil der Struktur beschrieben ist, sind andere Strukturen als identisch mit jenen in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen zu verstehen. In jeder Ausgestaltung ist nicht nur eine Kombination von Elementen spezifisch beschrieben, sondern es können, sofern kein Problem auftritt, auch Elemente der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden.
Wie in 13 gezeigt ist, welche eine Vorderansicht von einer Seite in der Axialrichtung zeigt, weist ein Formänderungseinleitbauteil 7A, welches gemäß der zweiten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, eine Vielzahl von, z. B. drei, Nuten 22 auf, welche an drei Positionen in der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Abschnitt 10 und dem dünnwandigen Abschnitt 12 vorgesehen sind. Diese Nuten 22 werden zum Erhöhen der Verschiebung der Formänderungseinleitelemente 12a in der Axialrichtung eingesetzt. Die Nuten 22 an den drei Positionen nehmen jeweils in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Positionen ein, welche je weils zu jenen der im lasttragenden Abstandshaltersegment 6c vorgesehenen drei Vorsprünge 15 korrespondieren, wie in 6 gezeigt ist. Mit anderen Worten wird die relative Umfangsposition des Formänderungseinleitbauteils 7A und des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c so reguliert, dass die Nuten 22 an den drei Positionen jeweils zu den in Umfangsrichtung gleichweit beabstandeten Positionen der Vorsprünge 15 korrespondieren können. Jede der Nuten 22 ist eine Bogennut, welche sich in einem Winkel α (α = etwa 60°) von einem vorgegebenen Durchgangsloch 14 zum nächsten in Umfangsrichtung dazu benachbarten Durchgangsloch 14 erstreckt. Ferner ist jede Nut 22 eine Nut, welche dem zweiten Teilabstandshalterkörper 6b zugewandt ist, und ist kein Durchgangsloch. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben sind.
Da gemäß dieser zweiten Ausgestaltung im Formänderungseinleitbauteil 7A der oben beschriebenen Struktur die Vielzahl von Nuten 22 in der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Abschnitt 10 und dem dünnwandigen Abschnitt 12 so vorgesehen sind, um jeweils zu den in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Positionen der drei Vorsprünge 15 zu korrespondieren, wie in 17 gezeigt ist, können die Größe der axialen Verschiebung des Bereichs, welcher durch die Vorsprünge 15 des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c gedrückt wird, und die des Bereichs, welcher nicht gedrückt wird, auf einen Wert erhöht werden, welcher größer ist als jener, welcher in der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Dementsprechend ist es möglich, die Ermittlungsempfindlichkeit des Ermittelns der in den Formänderungseinleitelementen 12a in der Axialrichtung eingeleiteten Formänderung zu erhöhen. Andere Funktionen und Wirkungen sind ähnlich zu jenen, welche durch die erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wie hierin zuvor beschrieben, erreicht werden.
Eine dritte bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit besonderem Bezug auf die 18 und 19 beschrieben.
Mit Bezug auf 18 ist gemäß der dritten Ausgestaltung das lasttragende Abstandshaltersegment 6c integral in einem ersten Teilabstandshalterkörper 6Aa vorgesehen und die Verwendung des zweiten Teilabstandshalterkörpers 6b entfällt. Ein Außenringabstandshalter 5A enthält den ersten Teilabstandshalterkörper 6Aa mit dem lasttragenden Abstandshaltersegment 6c und ein Formänderungseinleitbauteil 7B. Ein axial linkes Ende des dickwandigen Abschnitts 10 des Formänderungseinleitbauteils 7B ist in direktem Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga, der Lagereinheit 3 gehalten. 19 ist eine Schnittdarstellung eines in 18 gezeigten Abschnitts, und die Formänderungseinleitelemente 12a, die Formänderungssensoren 20 und andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in einer der ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und angewandt sind.
Gemäß der dritten Ausgestaltung ist es möglich, die Anzahl der zum Bilden des Außenringabstandshalters 5A verwendeten Anzahl von Komponententeilen zu reduzieren und ferner die Struktur der Lageranordnung zu vereinfachen. Dementsprechend ist es möglich, die Länge der erforderlichen Zusammenbauzeit zu reduzieren und ferner die Kosten der Herstellung der gesamten Lageranordnung zu reduzieren. Andere Funktionen und Wirkungen sind ähnlich zu jenen, welche durch eine der ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, wie hierin zuvor beschrieben, erreicht werden.
Das lasttragende Abstandshaltersegment 6c enthält die Vorsprünge 15, welche, wie am besten in 6 gezeigt ist, an jeweiligen Positionen in der Nähe und radial nach innen zur inneren Peripherie des Abstandshaltersegments 6c vorgesehen sind, aber die vorliegende Erfindung ist nicht immer darauf beschränkt. Die Vorsprünge 15 können beispielsweise an jeweiligen Positionen in der Nähe zur und radial zwischenliegend auf der linken Endfläche des Abstandshaltersegments 6c vorgesehen sein. In einem solchen Fall wird es möglich, die Vorsprünge 15 einfach mittels Schmieden zu bilden.
Die in 13 gezeigten und gemäß der zweiten Ausgestaltung angewandten Nuten 22 können irgendwo im Formänderungseinleitbauteil 7A, anders als in der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Abschnitt 10 und dem dünnwandigen Abschnitt 12, gebildet sein. Ferner kann die rechte Endfläche des Formänderungseinleitbauteils 7A, welche in 15 gezeigt ist, mit Bogennuten an jeweiligen Positionen, welche zu Umfangspositionen der Vorsprünge korrespondieren und welche nicht die Grenzpositionen der Vorsprünge beeinflussen, gebildet sein. Diese Bogennuten können als Ersatzmodul der korrespondierenden Nuten 22 verwendet werden, welche mit Bezug auf 13 gezeigt und beschrieben sind. Wegen der Verwendung der Bogennuten können somit die Größe der Axialverschiebung des Bereichs, welcher durch die Vorsprünge 15 des lasttragenden Abstandshaltersegments 6c gedrückt wird, und die des Bereichs, welcher nicht gedrückt wird, auf einen Wert erhöht werden, welcher größer ist als jener, welcher durch eine der ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Positionen der Vielzahl von Formänderungseinleitelementen nicht notwendigerweise auf, wie beschrieben und gezeigt ist, sechs beschränkt ist. Es ist auch möglich, das Durchgangsloch 14 im Formänderungseinleitbauteil 7A als Nicht-Durchgangsloch auszuführen.
Als nächstes werden vierte bis achte bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleiteten Zeichnungen beschrieben. Diese vierten bis achten Ausgestal tungen der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen ersten bis dritten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung darin, dass ein Formänderungseinleitsegment des Formänderungseinleitbauteils integral mit einem lasttragenden Körper zum Aufbringen der Last auf die Formänderungseinleitelemente gebildet ist. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen der vorhergehenden Ausgestaltungen. Dementsprechend werden in den folgenden vierten bis achten Ausgestaltungen gleiche Komponententeile, welche ähnlich zu jenen in Verbindung mit einer der voranstehenden Ausgestaltungen beschrieben sind, durch gleiche Bezugszeichen gezeigt und deren Details können der Kürze wegen nicht wiederholt sein. Wenn nur ein Teil der Struktur beschrieben ist, sind andere Strukturen als identisch mit jenen in der vorhergehenden Ausgestaltung beschriebenen zu verstehen. In jeder Ausgestaltung ist nicht nur eine Kombination von Elementen spezifisch beschrieben, sondern es können, sofern kein Problem auftritt, auch Elemente der verschiedenen Ausgestaltungen kombiniert werden.
Die vierte bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit besonderem Bezug auf die 20 bis 27 zusammen mit den 11 und 12 beschrieben.
Mit Bezug zunächst auf die 20 und 21 ist der Außenringabstandshalter 5 aus dem ringförmigen Abstandshalterkörper 6 und einem ringförmigen Formänderungseinleitbauteil 7C aufgebaut. Der obige Abstandshalterkörper 6 ist aus dem ersten Teilabstandshalterkörper 6a und dem zweiten Teilabstandshalterkörper 6b aufgebaut. Das obige ringförmige Formänderungseinleitbauteil 7C ist zwischen den ersten Teilabstandshalterkörper 6a, welcher auf einer Seite in der Axialrichtung vorgesehen ist, und dem zweiten Teilabstandshalterkörper 6b, welcher auf der anderen Seite in der Axialrichtung vorgesehen ist, eingelegt.
Wie am besten in 21 gezeigt ist, weist der erste Teilabstandshalterkörper 6a des Abstandshalterkörpers 6 auf der rechten Seite ein in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga gehaltenes axiales rechtes Ende auf und weist ferner ein in Kontakt mit einem lasttragenden Körper 7Ca des Formänderungseinleitbauteils 7C gehaltenes axiales linkes Ende auf, wie später beschrieben wird. Das axial rechte Ende des ersten Teilabstandshalterkörpers 6a ist aus einer Grenzfläche 6aa, welche auf einer äußeren Diametralseite angeordnet und in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga gehalten ist, und einer Nicht-Grenzfläche 6ac aufgebaut, welche die Lagereinheit 3 nicht berührt und zur Grenzfläche 6aa auf der inneren Diametralseite durch eine Stufe 6ab fortläuft.
Das axial linke Ende des ersten Teilabstandshalterkörpers 6a ist einer sogenannten Radialebene folgend in einer flachen Form gebildet. Ein Abschnitt 6ad dieses axial linken Endes, außer einem inneren Diametralseitenabschnitt davon, ist in Kontakt mit der gesamten rechten Endfläche des lasttragenden Körpers 7Ca gehalten.
Wie im Fall des in den vorhergehenden Ausgestaltungen eingesetzten, ist beim zweiten Teilabstandshalterkörper 6b, wie am besten in 20 gezeigt ist, das axial linke Ende in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga der anderen Lagereinheit 3 gehalten, und ferner ist das axial rechte Ende, welches eine Radialebene definiert, in Kontakt mit einem Formänderungseinleitsegment 7Cb des Formänderungseinleitbauteils 7C gehalten. Das axial linke Ende dieses zweiten Teilabstandshalterkörpers 6b ist aus einer Grenzfläche 6ba, welche auf einer äußeren Diametralseite angeordnet und in Kontakt mit der Außenringrückfläche 3ga gehalten ist, und einer Nicht-Grenzfläche 6bb aufgebaut, welche die Lagereinheit 3 nicht berührt und zur Grenzfläche 6ba auf einer inneren Diametralseite durch eine Stufe 6bc fortläuft.
Die Details des Formänderungseinleitbauteils 7C werden jetzt diskutiert.
Das Formänderungseinleitbauteil 7C ist ein ringförmiges Bauteil, welches eine Formänderung durch die Wirkung der zwischen den gegenüberliegenden Enden dieses Abstandshalters wirkenden Axialkraft einleiten kann. Dieses Formänderungseinleitbauteil 7C ist aus einem Formänderungseinleitsegment 7Cb und einem lasttragenden Körper 7Ca aufgebaut. Dieser lasttragende Körper 7Ca ist integral an einem Axialende des Formänderungseinleitsegments 7Cb vorgesehen.
Wie am besten in den 21 und 22 gezeigt ist, ist das Formänderungseinleitsegment 7Cb aus einem dickwandigen Abschnitt 10 in dessen radial äußeren Peripherieabschnitt und einem dünnwandigen Abschnitt 12 aufgebaut, welcher integral vom dickwandigen Abschnitt in einer radial inneren Diametralseite durch eine Stufe 11 fortläuft. Der dünnwandige Abschnitt 12 weist eine Wand mit einer kleineren Dicke auf als jene des dickwandigen Abschnitts 10, und der Schnitt des Formänderungseinleitsegments 7Cb stellt entlang der Axialebene betrachtet eine solche Form dar, dass der dünnwandige Abschnitt ein freies Ende bildet.
Der dünnwandige Abschnitt 12 ist mit einer Vielzahl von Formänderungseinleitelementen 12a versehen. Mit anderen Worten ist das Formänderungseinleitsegment 7Cb mit den Formänderungseinleitelementen 12a, welche sich leichter elastisch verformen als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitsegments 7Cb, an einer Vielzahl von, z. B. sechs in der veranschaulichten Ausgestaltung, Umfangspositionen versehen. Diese Formänderungseinleitelemente 12a sind in einer Umfangs richtung mit einem gleichmäßigen Abstand, z. B. ein Winkel α (α = 60°), voneinander beabstandet vorgesehen.
Wie in den 22, 24 und 27 gezeigt ist, ist jedes Formänderungseinleitelement 12a hauptsächlich durch einen Ausnehmungsbereich 13 und ein Durchgangsloch 14 ausgebildet. Mit anderen Worten, wie am besten in den 22 und 26 gezeigt ist, ist der Ausnehmungsbereich 13 durch Gegenbohren in einen ausnehmungsförmigen Flächenabschnitt 7a des Formänderungseinleitsegments Cb, welcher dem zweiten Teilabstandshalter 6b gegenübersteht, in Intervallen von 60° gebildet. Jeder Ausnehmungsbereich 13 ist z. B. radial nach innen von einer Position benachbart zum radialen Zwischenabschnitt geöffnet. Die einen Bodenflächenabschnitt jedes Ausnehmungsbereichs 13 bildende Plattendicke ist mit einer dünnen Wand mit einer kleineren Wanddicke gebildet als jene jedes anderen Abschnitts, d. h. ein Abschnitt welcher nicht das Formänderungseinleitelement 12a ist. Ferner ist das obige Durchgangsloch 14 in einer rechteckigen Lochform an einer Position radial außerhalb der Umfangsposition gebildet, in welcher der korrespondierende Ausnehmungsbereich 13 gebildet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass das Durchgangsloch 14 nicht notwendigerweise auf eine solche rechteckige Lochform beschränkt ist.
Ein Bodenflächenabschnitt jedes Ausnehmungsbereichs 13 stellt eine Brückenform dar, welche überbrückt worden ist. Durch die Ausnehmungsbereiche 13 und die Durchgangslöcher 14 sind die Formänderungseinleitelemente 12a so konstruiert, um eine Steifigkeit aufzuweisen, welche vergleichsweise niedriger als jene jedes anderen Abschnitts des Formänderungseinleitsegments 7Cb ist. Dementsprechend können die Formänderungseinleitelemente 12a so aufgebaut werden, sich leichter elastisch zu verformen als jeder andere Abschnitt und daher kann die Formänderungseinleitempfindlichkeit erhöht werden, wie in später im Detail beschrieben wird.
Wie am besten in 22 gezeigt ist, ist ferner ein Abschnitt des Formänderungseinleitsegments 7Cb in der Nähe der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Bereich 10 und dem dünnwandigen Bereich 12 mit einer Vielzahl von Nuten 22 gebildet, welcher an einer Vielzahl von, z. B. drei in der veranschaulichten Ausgestaltung, Positionen definiert sind. Die Nuten 22 werden zum Erhöhen der Verschiebung der Formänderungseinleitelemente 12a in der Axialrichtung angewandt. Die Nuten an den drei Positionen nehmen jeweils in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Positionen ein, welche jeweils zu jenen der im lasttragenden Körper 7Ca vorgesehenen drei Vorsprüngen 15 (21) korrespondieren. Jede Nut 22 ist eine Bogennut, welche sich in einem Winkel α (α = etwa 60°) von einem vorgegebenen Durchgangsloch 14 zum nächsten dazu in Umfangsrichtung benachbarten Durchgangsloch 14 erstreckt. Ferner ist jede der Nuten 22 eine Nut, welche dem zweiten Teilabstandshalterkörper 6b gegenübersteht, und ist kein Durchgangsloch.
Der integral am rechten Ende des Formänderungseinleitsegments 7Cb vorgesehene lasttragende Körper 7Ca enthält, wie am besten in den 21 und 23 bis 25 gezeigt ist, eine Vielzahl von (z. B. drei in der veranschaulichten Ausgestaltung) Vorsprüngen 15 und eine Vielzahl von (z. B. drei in der veranschaulichten Ausgestaltung) Ausnehmungen 16. Es ist jedoch zu beachten, dass die Anzahl der Vorsprünge 15 und der Ausnehmungen 16 nicht notwendigerweise auf drei, wie oben beschrieben, beschränkt ist. Die Vorsprünge 15 springen etwas axial an jeweiligen drei Umfangspositionen des Axialendes des lasttragenden Körpers 7Ca vor und bringen eine Last auf die Formänderungseinleitelemente 12a auf. Jeder Vorsprung 15 ist, in einer zu jener in 6 gezeigten und mit Bezug auf 6 beschriebenen Art und Weise, zum Darstellen einer Bogenform von der Axialrichtung aus betrachtet gebildet, und stellt in der Nähe der radial inneren Peripherie des Abstandshalters eine Bogenform dar, welche sich von einer Position benachbart zum vorgegebenen Durchgangsloch 14 des zugehörigen Formänderungseinleitelements 12a zu einer Position benachbart dem nächsten in Umfangsrichtung benachbarten Durchgangsloch 14 zu diesem Durchgangsloch 14 erstreckt. Die drei Vorsprünge 15 sind in der Umfangsrichtung gleichweit voneinander entfernt vorgesehen, und ferner sind die drei Ausnehmungen 16 in der Umfangsrichtung gleichweit voneinander entfernt vorgesehen. Wie am besten in 23 gezeigt ist, sind das Formänderungseinleitsegment 7Cb und der lasttragende Körper 7Ca dementsprechend durch drei Kontaktbereiche 17 miteinander verbunden, welche zu den Umfangspositionen der drei Vorsprünge 15 korrespondieren.
Jeder Kontaktbereich 17 ist ein Bogenkontaktbereich, welcher sich in einem Winkel von weniger als 60° von einer Position in der Nähe eines vorgegebenen Durchgangslochs 14 in jedem Formänderungseinleitelement 12a zum nächsten in Umfangsrichtung dazu benachbarten Durchgangsloch 14 erstreckt. Die drei Kontaktbereiche 17 sind in Umfangsrichtung in gleichweit voneinander entfernten Positionen 120° voneinander beabstandet gehalten.
Das Formänderungseinleitsegment 7Cb ist so ausgebildet, dass ein Bereich, welcher durch die Vorsprünge 15 im lasttragenden Körper 7Ca gedrückt wird, sich in der Axialrichtung verschiebt, während ein nicht gedrückter Bereich sich fast nicht in der Axialrichtung verschiebt. Das Formänderungseinleitsegment 7Cb weist damit den durch die Vorsprünge 15 gedrückten Bereich und den nicht gedrückten Bereich auf jeweiligen Seiten der durch die Umfangszwischenposition jedes Formänderungseinleitelements 12a dargestellten Grenze auf. Wie am besten in 25 gezeigt ist, treten aus diesem Grund in je dem Formänderungseinleitelement 12a ein Druckbereich 18, in welchem eine Druckformänderung eingeleitet wird, und ein Zugbereich 19, in welchem eine Zugformänderung eingeleitet wird, auf der gleichen Endfläche auf. Damit ist das Formänderungseinleitsegment 7Cb so ausgebildet, dass durch die Wirkung der durch den die Vorsprünge 15 und die Ausnehmungen 16 aufweisenden lasttragenden Körper 7Ca aufgebrachten Last sowohl die Druckformänderung als auch die Zugformänderung auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a auftreten.
Das integral mit dem Formänderungseinleitelement 7Cb ausgebildete Formänderungseinleitbauteil 7C und der lasttragende Körper 7Ca können z. B. aus einem einzelnen Rohmaterial durch Schneiden eines Formänderungseinleitbauteils vollständig hergestellt werden. Es ist auch möglich, dass Formänderungseinleitbauteil vollständig durch Gießen unter Verwendung eines einzelnen Rohmaterials zu fertigen. In diesen Fällen ist es möglich, die Formänderungseinleitelemente 12a so auszubilden, dass sie sich leicht elastisch verformen, während die Steifigkeit des Formänderungseinleitbauteils 7C nach der Bearbeitung erhöht wird.
Die die Formänderungssensoren 20 betreffende Beschreibung ist, wie in den 21, 24 und 27 gezeigt ist, ähnlich zu jener, welche in Verbindung mit der ersten Ausgestaltung gemacht worden ist, und daher werden deren Details nicht wiederholt. Das Verbindungssystem des Kabels 20a, welches eine Ausgabeeinheit jedes Formänderungssensors 20 ist, das Vorspannkraftermittlungsmodul 21 und das Ermittlungsverfahren unter Verwendung der Brückenschaltung als Verhältniseinstellmodul und Berechnungsmodul 21a, welche beide ins Vorspannkrafterfassungsmodul 21 integriert sind, sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit der zuvor beschriebenen ersten Ausgestaltung gezeigt und beschrieben sind, und daher werden deren Details der Kürze wegen nicht wiederholt.
Sogar die Funktionen und die dadurch erreichten Wirkungen der voranstehenden Konstruktion sind ähnlich zu jenen, welche durch die zuvor beschriebene erste Ausgestaltung erreicht werden, und daher sind deren Details der Kürze wegen nicht wiederholt.
Gemäß der vierten Ausgestaltung, insbesondere da das Formänderungseinleitsegment 7Cb und der lasttragende Körper 7Ca integral vorgesehen sind, ist es möglich, deren Verschiebung an den Kontaktbereichen 17 und ferner eine Reibung zu vermeiden, welche an den Kontaktbereichen 17 auftreten würde, bevor sie tatsächlich auftreten. Ohne durch die Verschiebung und Reibung an den Kontaktbereichen 17 beeinflusst zu werden, kann die in den Formänderungseinleitelementen 12a eingeleitete Formänderung dementsprechend genau mit den Formänderungssensoren 20 ermittelt werden. Daher kann die auf die Lagereinheit aufzubringende Vorspannkraft mit hoher Genauigkeit genau gemessen werden.
Da das Axialende des lasttragenden Körpers 7Ca, welches an einem Axialende des Formänderungseinleitsegments 7Cb gegenübersteht, mit den axial vorspringenden Vorsprüngen 15 zum Aufbringen der Last auf die zugehörigen Formänderungseinleitelemente 12a versehen ist, können die an der Vielzahl an Umfangspositionen vorgesehenen Vorsprünge 15 die Last auf die Formänderungseinleitelemente 12a aufbringen, um die elastische Verformung zu verursachen. Da die Vorsprünge 15 und die Ausnehmungen 16, welche nicht die Last auf die Formänderungseinleitelemente 12a aufbringen, auf dem Axialende des lasttragenden Körpers 7Ca entlang des Umfangs vorgesehen sind, treten ferner der Bereich, welcher durch die Vorsprünge 15 gedrückt wird, und der Bereich, der nicht gedrückt wird, im Formänderungseinleitsegment 7Cb auf. Dementsprechend ist es möglich, die Ermittlungsempfindlichkeit der Axialrichtung der in den Formänderungseinleitelementen 12a eingeleiteten Formänderung zu erhöhen. Da ein Abschnitt des Formänderungseinleitsegments 7Cb, welcher in der Nähe der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Abschnitt 10 und dem dünnwandigen Abschnitt 12 liegt, mit der Vielzahl von Nuten 22 gebildet ist, können ferner die jeweiligen Größen der Axialverschiebung des Bereichs, welcher durch die Vorsprünge 15 gedrückt wird, und des Bereichs, welcher nicht gedrückt wird, weiter erhöht werden. Dementsprechend kann die Ermittlungsempfindlichkeit der Axialrichtung der in den Formänderungseinleitelementen 12a eingeleiteten Formänderung weiter erhöht werden.
Das Formänderungseinleitsegment 7Cb ist so ausgestaltet, wie im Fall der zuvor beschriebenen ersten Ausgestaltung, wobei sowohl die Druckformänderung als auch die Zugformänderung auf der gleichen Endfläche der Formänderungseinleitelemente 12a durch die Wirkung der durch den lasttragenden Körper 7Ca aufgebrachten Last auftreten können. Diese Druck- und Zugformänderung können ermittelt werden.
Eine fünfte bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit besonderem Bezug auf die 28 bis 31 beschrieben.
Obwohl bei der zuvor beschriebenen vierten Ausgestaltung der Formänderungssensor 20 in 20 gezeigt worden und als auf der rechten Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a vorgesehen beschrieben worden ist, ist ein Formänderungseinleitbauteil 7D gemäß der fünften Ausgestaltung, wie in 28 gezeigt ist, mit zwei Formänderungssensoren 20 und 20 auf der linken Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a zum Ermitteln der in jedem Formänderungseinleitelement 12a auftretenden Formänderung versehen. In diesem Fall können die Formänderungseinleitelemente 12a einfach durch Einstellen der Wanddicke des dünnwandigen Abschnitts 12 des Formänderungseinleitsegments 7Db und ferner durch Bilden des Durchgangslochs 14 gebildet werden. Gemäß der fünften Ausgestaltung können die zwei Formänderungssensoren 20 und 20 einfach, z. B. ohne Ausbildung des in 14 gezeigten Gegenbohrungsabschnitt 12aa, vorgesehen werden. In diesem Fall kann die Anzahl der Bearbeitungsschritte reduziert werden. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit der zuvor geschriebenen vierten Ausgestaltung gezeigt und beschrieben sind, und Funktionen und Wirkungen ähnlich zu jenen der vierten Ausgestaltung können erhalten werden.
In einer in den 32 bis 34 gezeigten sechsten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der lasttragende Körper 7Ea so ausgestaltet, um eine kleinere Wanddicke und einen kleineren Durchmesser als jener gemäß der zuvor beschriebenen fünften Ausgestaltung aufzuweisen. In einem solchen Fall ist es möglich, das Gewicht des lasttragenden Körpers 7Ea zu reduzieren und ferner das Gewicht des Formänderungseinleitbauteils 7E insgesamt zu reduzieren. Dementsprechend kann die Verarbeitbarkeit beim Zusammenbau erhöht werden. Wie in 34 gezeigt ist, ist es daher möglich, die Arbeitslast zum Zeitpunkt des Verbindens des Formänderungseinleitsegments 7Eb, welches als getrenntes Bauteil hergestellt wird, wie später beschrieben wird, und das lasttragenden Körpers 7Ea zu reduzieren. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit einer der ersten bis fünften Ausgestaltungen gezeigt und beschrieben sind, und Funktionen und Wirkungen, welche ähnlich zu jenen der ersten bis fünften Ausgestaltungen sind, können erreicht werden.
Ferner weist ein gemäß einer in den 35 bis 37 gezeigten siebten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eingesetztes Formänderungseinleitbauteils 7F eine solche Struktur auf, bei welcher zwei Formänderungssensoren 20 und 20 auf der linken Endfläche jedes Formänderungseinleitelements 12a zum Erfassen der in jedem Formänderungseinleitelement 12a eingeleiteten Formänderung vorgesehen sind. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit der sechsten Ausführungsform gezeigt und beschrieben sind, und Funktionen und Wirkungen, welche ähnlich zu jenen der sechsten Ausführungsform sind, können erreicht werden.
Als eine achte bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Formänderungseinleitbauteil 7G einer integrierten Konstruktion durch Verbinden des Formänderungseinleitsegments 7Gb und eines lasttragenden Körpers 7Ga, welche aus jeweiligen voneinander getrennten Bauteilen hergestellt werden, z. B. mittels Pressen, Kleben, Schweißen oder Schrauben, wie am besten in 38 gezeigt ist, zu erhalten. In einem solchen Fall ist es möglich, die Anzahl der Fertigungsschritte auf einen kleineren Wert zu reduzieren als jenen, welcher beim integralen Bilden des gesamten Formänderungseinleitelements 7G aus einem einzelnen Rohmaterial mittels einer Schneidtechnik erforderlich ist. Da das Formänderungseinleitsegment 7Gb und der lasttragende Körper 7Ga aus voneinander getrennten Bauteilen hergestellt sind, ist es möglich, diese einfach so auszubilden, dass sie verschiedenen Kombinationen mit unterschiedlichen Abstandshaltern 13 genügen. Mit anderen Worten kann das Einstellen der auf die Lagereinheit aufzubringenden Vorspannkraft erleichtert werden. Andere Strukturmerkmale sind ähnlich zu jenen, welche in Verbindung mit einer der voranstehenden verschiedenen Ausgestaltungen gezeigt und beschrieben sind, und Funktionen und Wirkungen, welche ähnlich zu jenen der voranstehenden verschiedenen Ausgestaltungen sind, können erreicht werden.
Bei den voranstehenden verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können die Nuten 22, wie sie z. B. in 22 gezeigt sind, in einem anderen Abschnitt als der Stufe 11 zwischen dem dickwandigen Abschnitt 10 und dem dünnwandigen Abschnitt 12 im Formänderungseinleitsegment 7Cb gebildet sein. Es ist zu beachten, dass die Anzahl von Positionen, in welchen die Vielzahl von Formänderungseinleitelementen 12a vorgesehen ist, nicht notwendiger Weise auf sechs, wie gezeigt und beschrieben, beschränkt ist. Es ist ferner möglich, das z. B. im Formänderungseinleitbauteil 7C gebildete, Durchgangsloch 14 als Nicht-Durchgangsloch auszubilden.
Die Lageranordnung, auf welche in der voranstehenden Beschreibung Bezug genommen wird, kann für jede andere Vorrichtung als die Spindelvorrichtung, z. B. einen Automat, eingesetzt werden. Obwohl beim Beschreiben der voranstehenden verschiedenen Ausführungsformen Bezug auf die in einer Rücken-an-Rücken Beziehung zueinander gehaltenen zwei Lagereinheiten Bezug genommen worden ist, kann es sein, dass sie in einer Vorderseite-zu-Vorderseite Beziehung zueinander gehalten sind. Ferner ist die Anzahl der Lagereinheiten nicht notwendiger Weise auf zwei, wie gezeigt und beschrieben ist, beschränkt. Obwohl beim Beschreiben der voranstehenden verschiedenen Ausgestaltungen die Formänderungseinleitelemente als im Axialende des Abstandshalterkörpers des Außenringabstandshalters vorgesehen gezeigt und beschrieben worden sind, können bei anderen als der Spindelvorrichtung die Formänderungseinleitelemente z. B. im Axialende des Abstandshalterkörpers des Innenringabstandshalters vorgesehen sein. In einem solchen Fall wird es eine Außenringrotation annehmen und das Kabel für die Ausgabe der Formänderungseinleitelemente ist optimaler Weise durch die Innenseite der Welle an die Außenseite der Lageranordnung verlegt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Bezug auf deren bevorzugte Ausgestaltungen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, welche nur zum Zweck der Veranschaulichung ver wendet sind, beschrieben worden ist, ergeben sich für den Fachmann leicht zahlreiche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens des Naheliegenden nach dem Lesen der hierin dargestellten Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend sind solche Änderungen und Modifikationen als hierin enthalten anzusehen, außer sie verlassen den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er sich aus den anhängenden Ansprüchen ergibt.
Zusammenfassung
Eine Lageranordnung enthält einen zwischen Laufbahnringe einer Vielzahl von in einer Axialrichtung nebeneinander angeordneten Wälzlagereinheiten (3) und (3) eingefügten Abstandshalter, ein in einer Axialrichtung eines Außenringabstandshalters (5) vorgesehenes ringförmiges Formänderungseinleitbauteil (7) zum Einleiten einer Formänderung durch die Wirkung einer zwischen gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkenden Axialkraft und ein an einer Vielzahl von Umfangspositionen davon angeordnetes Formänderungseinleitelement, wobei sich das Formänderungseinleitelement (12a) leichter elastisch verformt als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitbauteils (7), und einen Formänderungssensor (20), welcher in jedem Formänderungseinleitelement (12a) vorgesehen ist, zum Ermitteln einer in den jeweiligen Formänderungseinleitelementen (12a) eingeleiteten Formänderung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-291934 [0001]
- JP 2007-304368 [0001]
- JP 02-164241 [0004]
- JP 2007-127763 [0004]
- JP 2008-281157 [0004]

Claims

Lageranordnung, welche umfasst: eine Vielzahl von in einer Axialrichtung nebeneinander angeordneten Wälzlagereinheiten, wobei jede Wälzlagereinheit Laufbahnringe und einen zwischen diese Laufbahnringe eingefügten Abstandshalter aufweist; ein in einem Axialabschnitt des Abstandshalters vorgesehenes ringförmiges Formänderungseinleitbauteil zum Einleiten einer Formänderung durch eine zwischen gegenüberliegenden Enden des Abstandshalters wirkende Axialkraft und ein an einer Vielzahl von Umfangspositionen davon angeordnetes Formänderungseinleitelement, wobei das Formänderungseinleitelement sich leichter elastisch verformt als jeder andere Abschnitt des Formänderungseinleitbauteils; und ein in jedem Formänderungseinleitelement vorgesehenes Ermittlungsmodul zum Ermitteln einer in den jeweiligen Formänderungseinleitelementen eingeleiteten Formänderung.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Abstandshalter ein lasttragendes Abstandshaltersegment zum Aufbringen einer Last auf das Formänderungseinleitbauteil aufweist, und weiterhin einen in einer Vielzahl von Umfangspositionen eines Axialendes des lasttragenden Abstandshaltersegments vorgesehenen Vorsprung umfasst, welcher axial vorzuspringt und betriebsfähig ist, die Last auf jedes Formänderungseinleitelement aufzubringen.
Lageranordnung nach Anspruch 2, wobei das Axialende des lasttragenden Abstandshaltersegments mit dem Vorsprung und einer Ausnehmung versehen ist, welche nicht die Last auf jedes Formänderungseinleitelement aufbringt, wobei der Vorsprung und die Ausnehmung entlang eines Umfangs vorgesehen sind.
Lageranordnung nach Anspruch 3, wobei das Formänderungseinleitbauteil sowohl eine Druckformänderung als auch eine Zugformänderung auf die gleiche Endfläche jedes Formänderungseinleitelements durch die Wirkung der Last, welche vom den Vorsprung und die Ausnehmung aufweisenden lasttragenden Abstandshaltersegment aufgebracht wird, einleitet.
Lageranordnung nach Anspruch 4, wobei das Ermittlungsmodul auf der gleichen Endfläche jedes Formänderungseinleitelements angeordnet ist, um dem Ermittlungsmodul zu erlauben, die Druckformänderung und die Zugformänderung zu ermitteln, welche beide in jedem Formänderungseinleitelement eingeleitet werden.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das Formänderungseinleitbauteil ein Formänderungseinleitsegment, welches die Formänderungseinleitelemente aufweist, und einen integral an einem Axialende des Formänderungseinleitsegments vorgesehenen lasttragenden Körper zum Aufbringen einer Last auf jedes Formänderungseinleitelement enthält.
Lageranordnung nach Anspruch 6, wobei das Formänderungseinleitbauteil vollständig integral aus einem einzelnen Rohmaterial mittels einer Schneid- oder Gusstechnik hergestellt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 6, wobei das Formänderungseinleitbauteil durch integrales Verbinden des Formänderungseinleitsegments und des lasttragenden Körpers, welche aus voneinander getrennten Bauteilen hergestellt sind, erhalten wird.
Lageranordnung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Vorspannkraftermittlungsmodul zum Ermitteln einer Vorspannkraft in der Wälzlagereinheit durch die im Formänderungseinleitelement eingeleitete Formänderung, welche durch das Ermittlungsmodul ermittelt worden ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Berechnungsmodul zum Addieren der jeweiligen in jedem Formänderungseinleitelement eingeleiteten Absolutwerte der Druckformänderung und der Zugformänderung, welche durch das Ermittlungsmodul ermittelt worden sind.