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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung betrifft eine Kunstharzhalterung aus Kunstharz und ein Kugellager, das diese Kunstharzhalterung verwendet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Typischerweise umfassen Kugellager einen Innenlaufring, einen Außenlaufring, eine Vielzahl von Kugeln, die zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring angeordnet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und eine Halterung, der die Kugeln aufnimmt. Während in vielen älteren Kugellagern Metallhalterungen für den Einsatz in Motoren verwendet wurden, da diese Metallhalterungen eine hohe Steifigkeit aufweisen, werden in neueren Kugellagern zunehmend Kunstharzhalterung verwendet, da die Kunstharzhalterung im Vergleich zu Metallhalterungen leiser und leichter sind.
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Kunstharzhalterungen sind beispielsweise in den nachfolgend beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 offenbart. Die in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten Kunstharzhalterungen weisen zwei axial gegenüberliegende ringförmige Elemente auf, die aus Kunstharz hergestellt und jeweils mit mehreren in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen ausgebildet sind, in denen die Kugeln aufgenommen werden.
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STAND-DER-TECHNIK DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: JP-Patentveröffentlichung Nr. 2006-226448A
- Patentdokument 2: JP-Patentveröffentlichung Nr. 2008-064157A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die beiden in Patentdokument 1 offenbarten Ringelemente der Kunstharzhalterung weisen axial konkave bogenförmige Taschenwandabschnitte, die die Innenflächen der Taschen definieren, in denen die Kugeln aufgenommen sind, und eine flache plattenförmige Kopplungsplattenabschnitte, die die benachbarten Taschenwandabschnitte miteinander verbinden, auf. Die beiden Ringelemente werden gewöhnlich durch Spritzgießen eines Materials gebildet, das ein thermoplastisches Harz, wie Polyamid, umfasst, dem 20–30 Gew.-% eines Verstärkungsfasermaterials, wie Glasfasern, zugesetzt sind.
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Die axialen Dicken der Kopplungsplattenabschnitte dieser Art herkömmlicher Kunstharzhalterungen betragen etwa 32–33% der Durchmesser der Kugeln, während die axialen Dicken der Taschenwandabschnitte etwa 12–15% der Durchmesser der Kugeln betragen.
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Andererseits werden in Anbetracht der Tatsache, dass die Kunstharzhalterungen eine geringere Festigkeit als Metallhalter aufweisen, Kunstharzhalterungen vorgeschlagen, in denen die beiden Ringelemente stärkere Dicken aufweisen. Beispielsweise enthält die in Patentdokument 2 offenbarte Kunstharzhalterung Verstärkungswände, die mit den Kopplungsplattenabschnitten fest zusammengebaut sind und die benachbarten Taschenwandabschnitte miteinander verbinden, um die Festigkeit der Kunstharzhalterung zu erhöhen. Die Verstärkungswände erhöhen im Wesentlichen die axialen Dicken der Ringelemente, wodurch die Festigkeit der Kunstharzhalterung erhöht wird.
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Bei der Konstruktion einer Kunstharzhalterung, die die oben beschriebenen zwei Ringelemente umfasst, versuchte der Erfinder der vorliegenden Anmeldung, eine optimale Form für die Halterung zu finden, um eine Beschädigung der Halterung aufgrund einer Belastung zu verhindern, die während der Drehung des Lagers erzeugt wird. Zu diesem Zweck führte der Erfinder eine Finite-Elemente-Methode (nachstehend als ”FEM” bezeichnet) für ringförmige Elemente durch, die jeweils Taschenwandabschnitte und Kopplungsplattenabschnitte aufweisen, deren axiale Dicken sich von den axialen Dicken der anderen Ringelemente unterscheiden, und studierte die Analyseergebnisse.
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Obwohl angenommen wurde, dass die beiden Ringelemente für eine erhöhte Festigkeit der Halterung große Dicken aufweisen müssen, zeigten die Ergebnisse dieser Untersuchung, dass eine Belastungskonzentration durch Verringern der Dicken der beiden Ringelemente nicht so leicht auftritt, sodass eine Beschädigung der Halterung aufgrund einer Belastung, die während des Drehens des Lagers erzeugt wird, wirksam verhindert werden kann.
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Dies ist vermutlich aus folgenden Gründen der Fall. Das heißt, während des Drehens des Lagers wirken zwischen den Kugeln und der Halterung umlaufende Druckkräfte, da sich die Kugeln schneller oder langsamer als die Halterung bewegen. Haben die beiden Ringelemente Dicken wie herkömmliche Halterungen, konzentriert sich die Belastung aufgrund der umlaufende Druckkräfte tendenziell auf jene Abschnitte der Halterung, die so geformt sind, dass sie relativ leicht verformbar sind (z. B. gebogene Abschnitte der Halterung, an denen die Taschenwandabschnitte mit den Kopplungsplattenabschnitten verbunden sind, und Abschnitte der Taschenwandabschnitte, an denen die Taschen am tiefsten sind). Andererseits wird durch Verringern der Dicken der beiden Ringelemente, wenn umlaufende Druckkräfte auf die Halterung einwirken, da sich die Kugeln schneller oder langsamer als die Halterung bewegen, eine Belastung aufgrund der umlaufenden Druckkräfte in der gesamten Halterung verteilt und konzentriert sich nicht so leicht auf Begrenzungsabschnitte der Halterung, wodurch eine Beschädigung der Halterung verringert werden kann.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kunstharzhalterung bereitzustellen, die nicht so leicht beschädigt wird, weil sich die Kugeln während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer bewegen als die Halterung.
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MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Kunstharzhalterung bereit, die zwei Ringelemente umfasst, die aus Kunstharz gebildet und axial gegenüberliegend angeordnet sind,
wobei die beiden Ringelemente gegenüberliegende Flächen aufweisen, die einander gegenüberliegen und jeweils mit mehreren Taschen ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und in denen Kugeln aufgenommen sind,
wobei jedes der Ringelemente axial konkave, bogenförmige Taschenwandabschnitte, die Innenflächen der Taschen definieren, und flache plattenförmige Kopplungsplattenabschnitte, die jeweils ein benachbartes Paar der Taschenwandabschnitte verbinden, aufweist,
wobei die Kopplungsplattenabschnitte axiale Dicken von 30% oder weniger der Durchmesser der Kugeln aufweisen, und
die Taschenwandabschnitte an tiefsten Punkten der Taschen Dicken von 10% oder weniger der Durchmesser der Kugeln aufweisen.
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Da bei dieser Anordnung die Dicken der beiden die Halterung bildenden Ringelemente gering sind, wird, wenn umlaufende Druckkräfte auf die Halterung wirken, da sich die Kugeln schneller oder langsamer als die Halterung bewegen, die Halterung flexibel verformt, so dass sich die Belastung verteilt und sich nicht auf Begrenzungsabschnitte der Halterung konzentriert. Dies wiederum verringert die Möglichkeit einer Beschädigung der Halterung, da sich die Kugeln während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer bewegen als die Halterung.
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Die axialen Dicken der Kopplungsplattenabschnitte können innerhalb eines Bereichs von 15–28% der Durchmesser der Kugeln liegen, und
die Dicken der Taschenwandabschnitte können an den tiefsten Punkten der Taschen innerhalb eines Bereichs von 5–8% der Durchmesser der Kugeln liegen.
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Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Belastungskonzentration wirksam zu verhindern, wenn Druckkräfte auf die Halterung einwirken, da sich die Kugeln während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer bewegen als die Halterung, und gleichzeitig die Festigkeit der Halterung sicherzustellen.
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Die Taschenwandabschnitte können so angeordnet und geformt sein, dass Abschnitte der Innenflächen der jeweiligen Taschen, die die tiefsten Punkte der Taschen umfassen, Zylinderflächen sind, die jeweils eine Mittelachse aufweisen, die sich in der radialen Richtung der Ringelemente erstreckt.
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Bei dieser Anordnung sind, verglichen mit der Anordnung, bei der die Abschnitte der Innenflächen der Taschen mit den tiefsten Punkte der Taschen konkave sphärische Flächen sind, die Abschnitte der Taschenwandabschnitte, an denen die Taschen am tiefsten sind, flexibel. Somit wird durch diese Anordnung eine Belastungskonzentration auf die Abschnitte der Halterung wirksamer verhindert, an denen die Taschenwandabschnitte mit den Kopplungsplattenabschnitten verbunden sind.
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Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Abmessungen ist es möglich, die Intensität einer an einem Abschnitt der Kunstharzhalterung erzeugten Hauptbelastung zu halten, wobei die Hauptbelastung maximal 32 MPa oder weniger beträgt, wenn eine Druckkraft gleich dem 150-fachen der Masse jeder Kugel von der Kugel auf die entsprechenden der Kopplungsplattenabschnitte aufgebracht wird, da sich die Kugel während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer als die Kunstharzhalterung bewegt.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kugellager bereit, das einen Innenlaufring, einen Außenlaufring, eine Vielzahl von Kugeln, die zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring angeordnet sind, um in Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein, und eine Halterung zur Aufnahme der Kugeln umfasst, wobei die Halterung die oben beschriebene Kunstharzhalterung ist.
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VORTEILE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Da die beiden Ringelemente, die die erfindungsgemäßen Kunstharzhalterung bilden, eine geringe Dicke aufweisen, wird die Halterung bei Einwirkung umlaufender Druckkräfte auf die Halterung, da sich die Kugeln schneller oder langsamer als die Halterung bewegen, flexibel verformt, so dass sich die Belastung verteilt und sich somit nicht auf Begrenzungsabschnitte der Halterung konzentriert. Dies wiederum verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Halterung, die auftreten kann, da sich die Kugeln während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer als die Halterung bewegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Kugellagers, in dem eine Kunstharzhalterung, die die vorliegende Erfindung bildet, montiert ist.
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2 zeigt eines von zwei Ringelementen, das die in 1 gezeigte Halterung bildet, aus Sicht der Fläche, die dem anderen Ringelement gegenüberliegt.
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3 zeigt eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Halterung, aus Sicht der radialen Innenseite der Halterung entlang einer imaginären Zylinderfläche, die den Teilkreis der Kugeln enthält.
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4(a) zeigt die Ergebnisse der FEM-Analyse der Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Innenseite der Halterung, wenn eine umlaufende Druckkraft auf die in 3 gezeigte Halterung aufgrund der Kugel, die sich während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer bewegt als die Halterung, aufgebracht wird; und 4(b) zeigt die Ergebnisse der FEM-Analyse der Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Innenseite der Halterung, wenn eine umlaufende Druckkraft auf eine Halterung eines Vergleichsbeispiels aufgrund der Kugel, die sich während des Drehens des Lagers schneller oder langsamer bewegt als die Halterung, aufgebracht wird.
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5(a) zeigt die Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Außenseite der Halterung der 4(a); und 5(b) zeigt die Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Außenseite der Halterung der 4(b).
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AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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1 zeigt ein Kugellager unter Verwendung einer Kunstharzhalterung aus einem Kunstharz, das die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Kugellager umfasst einen Innenlaufring 1, einen Außenlaufring 2, eine Vielzahl von Kugeln 3, die zwischen dem Innenlaufring 1 und dem Außenlaufring 2 angeordnet und voneinander beabstandet sind, und einen Halter 4, der die Kugeln 3 hält.
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Der Innenlaufring 1 weist an seinem Außenumfang eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Laufbahnnut 5 mit kreisbogenförmigem Querschnitt auf, während der Außenlaufring 2 an seinem Innenumfang eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Laufbahnnut 6 mit kreisbogenförmigem Querschnitt aufweist, so dass die Kugeln 3 aus Stahl in den Laufbahnen 5 und 6 rollen können.
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Zwischen dem Innenlaufring 1 und dem Außenlaufring 2 sind zwei Dichtungselemente 7 vorgesehen, die einander axial gegenüberliegen, wobei die Kugeln 3 und die Halterung 4 zwischen den Dichtungselementen 7 angeordnet sind. Die Dichtungselemente 7 sind jeweils an ihrem Außenumfangsabschnitt in einer Dichtungsnut 8 befestigt, die in einer der Schultern der Laufbahnnut 6 des Außenlaufrings 2 ausgebildet ist. Die Dichtungselemente 7 weisen Innenumfangsabschnitte auf, die in Gleitkontakt mit dem Außenumfang des Innenlaufrings 1 sind. Somit verhindern die Dichtungselemente 7, dass ein in dem Ringraum zwischen dem Innenlaufring 1 und dem Außenlaufring 2 eingeschlossenes Schmiermittel aus dem Kugellager austritt.
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Die Halterung 4 weist zwei axial gegenüberliegende Ringelemente 9 auf. Die beiden Ringelemente 9 umfassen, wie in 2 gezeigt, gegenüberliegende Flächen 10, die einander gegenüberliegen, und sind mit mehrere Taschen versehen, die in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, um die Kugeln 3 darin aufzunehmen.
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Die Ringelemente 9 werden durch Spritzgießen eines Kunstharzes gebildet und sind in ihrer Form identisch, so dass sie durch Verwenden einer gemeinsamen Form gebildet werden können. Während das zur Bildung der Ringelemente 9 verwendete Kunstharz für gewöhnlich ein Polyamid (wie PA46) ist, können Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyetheretherketon (PEEK) anstelle eines Polyamids verwendet werden. Für eine zusätzliche Festigkeit werden dem Kunstharz üblicherweise 20–30 Gew.-% Glasfasern zugesetzt, die verwendet werden, um die Ringelemente 9 zu bilden. Jedoch können anstelle von Glasfasern auch andere Fasern, wie Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, zugegeben werden.
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Wie in 3 gezeigt, weist jedes Ringelement 9 bogenförmige Taschenwandabschnitte 12, die jeweils einen Abschnitt der Innenfläche einer der Taschen 11 definieren, und flache Kopplungsplattenabschnitte 13, die die benachbarten Taschenwandabschnitte 12 miteinander verbinden, auf. Die Taschenwandabschnitte 12 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Ringelements 9 angeordnet.
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Die Taschenwandabschnitte 12 sind axial konkave Bogenabschnitte und so geformt und angeordnet, dass die Innenfläche jeder Tasche 11 mit ihren tiefsten Punkten 11a eine Zylinderfläche 14 bilden, die eine Mittelachse aufweist, die sich in der radialen Richtung des Ringelements 9 erstreckt. Jeder Taschenwandabschnitt 12 kann in Form eines Teilzylinders mit konstanter Dicke ausgebildet sein. Die Taschenwandabschnitte 12 dienen dazu, die axialen Bewegungen der Kugeln 3, die in den Taschen 11 aufgenommen sind, zu begrenzen, während die Kopplungsplattenabschnitte 13 die Umfangsbewegungen der Kugeln 3 einschränken.
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Die Kopplungsplattenabschnitte 13 jedes Ringelements 9 weisen Passflächen 15 auf, die so konfiguriert sind, dass sie mit den gegenüberliegenden Passflächen 15 in Oberflächenkontakt gebracht werden, wenn die beiden Ringelemente 9 miteinander verbunden werden. Jede Passfläche 15 ist an ihrem Mittelabschnitt mit einer axial vorstehenden Gelenkklaue 16 und einem Verbindungsloch 17 ausgebildet, das so konfiguriert ist, dass es die Gelenkklaue 16 der gegenüberliegenden Passfläche 15 aufnimmt. Die Gelenkklauen 16 weisen jeweils einen Hakenabschnitt 19 auf, der ausgebildet ist, um in einen Stufenabschnitt 18, der an der Innenfläche des entsprechenden Verbindungslochs 17 ausgebildet ist, einzugreifen. Werden bei dieser Anordnung die beiden Ringelemente 9 axial zueinander bewegt, bis die Gelenkklauen 16 in die Verbindungslöcher 17 eingeführt sind, greifen die Hakenabschnitte 19 derart in die jeweiligen Stufenabschnitte 18 ein, dass die Gelenkklauen 16 daran gehindert werden, aus den Verbindungslöchern 17 herausgezogen zu werden, wodurch die beiden Ringelemente 9 miteinander verbunden werden.
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Jeder Kopplungsplattenabschnitt 13 hat zwei umlaufende Enden, die mit konkaven sphärischen Flächen 20 ausgebildet sind, die sich entlang der Außenumfänge der Kugeln 3 erstrecken und so konfiguriert sind, dass sie die Kugeln 3 in den Taschen 11 führen. Die Umfangsspalte 21 zwischen den konkaven sphärischen Flächen 20 und den Kugeln 3 sind auf einen kleineren Wert als die axialen Spalte 22 zwischen den Zylinderflächen 14 und den Kugeln 3 eingestellt. Eine flache Fläche 23 (siehe 1) ist um jede konkave sphärische Fläche 20 herum ausgebildet, um die konkave sphärische Fläche 20 mit der Zylinderfläche 14 zu verbinden.
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Die Kopplungsplattenabschnitte 13 jedes Ringelements 9 weisen jeweils an einem Ende der Passfläche 15 einen sich axial erstreckenden Vorsprungwandabschnitt 24 und an dem anderen Ende der Passfläche 15 eine Aufnahmevertiefung 25 auf, die so konfiguriert ist, dass sie den entsprechenden Vorsprungwandabschnitt 24 des anderen ringförmigen Elements 9 aufnimmt, wenn die beiden Ringelemente 9 miteinander verbunden werden. Durch Ausbilden der Kopplungsplattenabschnitte 13 mit den Vorsprungwandabschnitten 24 und den Aufnahmevertiefungen 25, bilden sich beim Verbinden der beiden Ringelemente 9 dazwischen Passlinien, die von den axialen Mittelpunkten der Taschen 11 versetzt sind. Dadurch wird verhindert, dass die Kugeln 3 mit den Passlinien zwischen den beiden Ringelementen 9 in Kontakt kommen, wenn sich die Kugeln 3 während der Drehung des Lagers schneller oder langsamer bewegen als die Halterung, wodurch es möglich wird, die Kugeln 3 stabil zu halten.
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Die Vorsprungwandabschnitte 24 und die Aufnahmevertiefungen 25 sind so bemessen, dass sich durch die beiden miteinander verbundenen Ringelemente 9 zwischen den Vorsprungwandabschnitten 24 und den Aufnahmevertiefungen 25 umlaufende und axiale Spalte 27 und 28 bilden. Insbesondere bildet sich durch die beiden miteinander verbundenen Ringelemente 9 zwischen der Seitenfläche jedes Vorsprungwandabschnitts 24 gegenüber der konkaven sphärischen Fläche 20 und der Innenfläche der Aufnahmeausnehmung 25 ein umlaufender Spalt 27, und zwischen dem axialen distalen Ende des Vorsprungwandabschnitts 24 und der konkaven sphärischen Fläche 20 ein axialer Spalt 28. Die Spalte 27 und 28 verhindern eine Interferenz zwischen den Vorsprungwandabschnitten 24 und den Aufnahmevertiefungen 25 aufgrund einer unterschiedlichen Schrumpfung, die bei der Bildung der Ringelemente 9 durch Spritzgießen entsteht, sodass die Passflächen 15 der Kopplungsplattenabschnitte 13 der jeweiligen Ringelemente 9 zuverlässig in engen Kontakt miteinander gebracht werden können.
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Die Kopplungsplattenabschnitte 13 haben axiale Dicken A (axiale Dicken mit Ausnahme ihrer Abschnitte, die mit den Gelenkklauen 16 ausgebildet sind) im Bereich von 13–30%, vorzugsweise 15–28%, der Durchmesser der Kugeln 3. Die Taschenwandabschnitte 12 haben Dicken B an den tiefsten Punkten 11a der Taschen 11 im Bereich von 4–10%, vorzugsweise 5–8%, der Durchmesser der Kugeln 3.
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Da die Kunstharzhalterungen 4 im Vergleich zu Haltern aus Metall gewöhnlich eine geringe Festigkeit aufweisen, war es üblich, eine Kunstharzhalterung 4 so auszubilden, dass die beiden Ringelemente 9 der Halterungen 4 für eine erhöhte Festigkeit mit stärkeren Dicken ausgebildet wurden.
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Umgekehrt haben jedoch die beiden Ringelemente 9, die die Kunstharzhalterung 4 dieser Ausführungsform bilden, relativ geringe Dicken, da herausgefunden wurde, dass durch Einstellen der Dicken der Ringelemente 9 auf relativ geringe Werte, eine Belastungskonzentration nicht so leicht auftritt, wie dies aus den unten beschriebenen Ergebnissen der FEM-Analyse ersichtlich ist, so dass es möglich ist, eine Beschädigung der Halterung 4 aufgrund einer Belastung während des Betriebs des Lagers wirksam zu verhindern.
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4(a) und 5(a) zeigen die Hauptbelastungsverteilung der FEM-Analyse, wenn eine umlaufende Druckkraft von einer Kugel 3 auf die Kunstharzhalterung 4 der obigen Ausführungsform aufgebracht wird, da sich die Kugel 3 während der Drehung des Lagers schneller oder langsamer als die Halterung bewegt. Die FEM-Analyse zeigt die Hauptbelastungsverteilung, wenn eine Druckkraft gleich dem 150-fachen der Masse der Kugel 3 von der Kugel 3 auf die Kopplungsplattenabschnitte 13 aufgebracht wird. Die Hauptbelastungen sind vertikale Spannungen in dem Koordinatensystem, in denen die Scherspannungskomponenten null sind. Die in dieser FEM-Analyse verwendeten Modelle der Kopplungsplatten 13 weisen axiale Dicken A von etwa 28% des Durchmessers der Kugel 3 auf, und die Modelle der Taschenwandabschnitte 12 haben Dicken B von etwa 8% des Durchmessers der Kugel 3. 4(a) und 5(a) zeigen jeweils die Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Innenseite der Halterung 4 und der radialen Außenseite der Halterung 4.
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4(b) und 5(b) zeigen die Hauptbelastungsverteilung der FEM-Analyse, wenn eine umlaufende Druckkraft von einer Kugel 3 auf einen Kunstharzhalterung eines Vergleichsbeispiels aufgebracht wird, die entsteht, da sich die Kugel 3 während der Drehung des Lagers schneller oder langsamer als die Halterung bewegt. Die Modelle der Kopplungsplatten 13, die in dieser FEM-Analyse verwendet werden, haben axiale Dicken von etwa 32% des Durchmessers der Kugel 3, und die Modelle der Taschenwandabschnitte 12 haben Dicken von etwa 12% des Durchmessers der Kugel 3. 4(b) und 5(b) zeigen jeweils die Hauptbelastungsverteilung aus Sicht der radialen Innenseite der Halterung 4 und der radialen Außenseite der Halterung 4.
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Ein Vergleich der Ergebnisse der obigen zwei FEM-Analysen der 4(b) und 5(b), die die Kunstharzhalterung des Vergleichsbeispiels zeigen, ergibt, dass die Hauptbelastung an Abschnitten der Halterung, an denen die Hauptbelastung am höchsten ist, einen hohen Wert von etwa 29–35 MPa aufweist. Im Gegensatz dazu bleibt in 4(a) und 5(a), die die Kunstharzhalterung 4 der obigen Ausführungsform zeigen, selbst an Abschnitten der Halterung, an denen die Hauptbelastung am höchsten ist (d. h. an gebogenen Abschnitten der Halterung, an denen die Taschenwandabschnitte 12 mit den Kopplungsplattenabschnitten 13 verbunden sind, und an Abschnitten der Taschenwandabschnitte 12, an denen die Taschen 11 am tiefsten sind), die Hauptbelastung auf einem niedrigen Wert von etwa 18–23 MPa. Werden die Kunstharzhalterungen der Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels aus einer synthetischen Harzzusammensetzung gebildet, die PA46 enthält, dem 20–30 Gew.-% Glasfasern zugesetzt sind, zeigt sich, da die Ermüdungsgrenze dieser Kunstharzzusammensetzung etwa 32 MPa beträgt, dass die Halterung der Ausführungsform, die einer maximalen Hauptbelastung von weniger als 32 MPa ausgesetzt ist, bei weitem nicht so leicht beschädigt wird wie die Halterung des Vergleichsbeispiels, die einer maximalen Hauptspannung von mehr als 32 MPa ausgesetzt ist. Die Ermüdungsgrenze ist in den ”Allgemeinen Regeln der Ermüdungsprüfung von Hartplastikmaterialien” der Japanischen Industriestandards JISK7118-1995 definiert und gibt ein Grenzwert der Belastung an, unterhalb dessen das Objekt der Belastung standhält, wenn die Belastung 107 mal angewendet wird.
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Die obigen Ergebnisse der FEM-Analysen zeigen somit, dass in der Kunstharzhalterung der vorliegenden Ausführungsform, in der die Ringelemente eine relativ geringe Dicke aufweisen, die Belastungskonzentration weniger wahrscheinlich auftritt, verglichen mit der Kunstharzhalterung des Vergleichsbeispiels, in der die Ringelemente eine relativ große Dicke aufweisen. Dadurch ist es ermöglicht, eine Beschädigung der Halterung 4 der vorliegenden Ausführungsform aufgrund einer Belastung, die während des Drehens des Lagers erzeugt wird, wirksam zu verhindern.
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Eine Stresskonzentration tritt in dem Halter der Ausführungsform vermutlich aus den folgenden Gründen nicht so leicht auf. Das heißt, eine Halterung, deren zwei Ringelemente eine relativ große Dicke aufweisen, wie beispielsweise jene des Vergleichsbeispiels, weist insgesamt eine hohe Steifigkeit auf, wobei jedoch die hohe Steifigkeit an Abschnitten der Halterung, die so geformt sind, dass sie relativ leicht verformbar sind, tendenziell auch zu einer Belastungskonzentration führt. Im Gegensatz dazu ist eine Halterung mit zwei Ringelementen 9 von geringer Dicke, wie beispielsweise die Halterung 4 der vorliegenden Ausführungsform, flexibel verformbar, so dass die Belastung in der Halterung verteilt wird und sich nicht so sher auf Begrenzungsabschnitte der Halterung konzentriert.
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Da, wie oben beschrieben, die beiden Ringelemente 9, die die Kunstharzhalterung 4 der Ausführungsform bilden, eine geringe Dicke aufweisen, wird die Halterung, wenn umlaufende Druckkräfte von den Kugeln 3 auf die Halterung 4 aufgebracht werden, da sich die Kugeln 3 schneller oder langsamer als die Halterung 4 bewegen, flexibel verformt, so dass die Belastung über den Halter hinweg verteilt wird und sich nicht so stark auf Begrenzungsabschnitte der Halterung konzentriert. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Halterung, die entstehen kann, da sich die Kugeln 3 bei der Drehung des Lagers schneller oder langsamer bewegen als die Halterung.
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Da die Taschenwandabschnitte 12 der Kunstharzhalterung 4 der Ausführungsform so angeordnet sind, dass Abschnitte der Innenflächen der Taschen 11 mit den tiefsten Punkten 11a der Taschen 11 Zylinderflächen 14 mit Mittelachsen sind, die sich in radialer Richtung der Ringelemente 9 erstrecken, sind die Abschnitte der Taschenwandabschnitte 12, an denen die Taschen 11 am tiefsten sind, flexibel, verglichen mit einer Anordnung, bei der die Abschnitte der Innenflächen der Taschen 11 mit den tiefsten Punkten 11a der Taschen 11 konkave sphärische Flächen sind. Somit wird durch diese Anordnung eine Belastungskonzentration auf die Abschnitte der Halterung, an denen die Taschenwandabschnitte 12 mit den Kopplungsplattenabschnitten 13 verbunden sind, noch wirksamer verhindert.
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Während die obige Ausführungsform eine Kunstharzhalterung 4 zeigt, deren zwei Ringelemente 9 durch die Gelenkklauen 16 und die Verbindungslöcher 17 miteinander verbunden sind, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Kunstharzhalterung anwendbar, bei der die Kopplungsplattenabschnitte 13 der zwei jeweilige Ringelemente 9 durch Nieten miteinander verbunden sind.
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Es versteht sich, dass die obige Ausführungsform lediglich ein Beispiel darstellt und in keinerlei Hinsicht die vorliegende Erfindung beschränken soll. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die obige Beschreibung der vorliegenden Erfindung, sondern durch die Ansprüche definiert. Die vorliegende Erfindung umfasst jede Modifikation, die innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegt oder die als ein Äquivalent der Ansprüche angesehen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenlaufring
- 2
- Außenlaufring
- 3
- Ball
- 4
- Halterung
- 9
- Ringelement
- 10
- Gegenüberliegende Fläche
- 11
- Tasche
- 11a
- Tiefste Punkt der Tasche
- 12
- Taschenwandabschnitt
- 13
- Kopplungsplattenabschnitt
- 14
- Zylinderfläche
- A, B
- Dicke
