DE112017001483T5 - SPINDLE BALL BEARINGS WITH BUILT-IN MOTOR - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Lager bereitzustellen, das nicht leicht Schmierfett oder Grundöl abgibt und eine lange und stabile Schmierlebensdauer aufweist, während die Schmiereigenschaft im Hochgeschwindigkeitsbetrieb selbst in dem Zustand aufrechterhalten wird, in dem Luft durch das Lager strömt. Ein hochviskoses Schmierfett G2 wird in einen luftempfindlichen Bereich, der Seitenflächen des Halters 14 auf einer Innenringseite aufweist, gefüllt. Durch das hochviskose Fett G2 ist es unwahrscheinlicher, dass ein niedrigviskoses Fett G1, das sich hauptsächlich auf einer Innendurchmesserseite eines Außenrings 12 befindet und im Hochgeschwindigkeitsbetrieb hervorragende Schmiereigenschaften aufweist, und auch das Grundöl ausfließen, wodurch eine lange und stabile Schmierlebensdauer gewährleistet wird.

Figure DE112017001483T5_0000
An object of the present invention is to provide a bearing which does not easily dispense grease and base oil and has a long and stable lubricating life, while the lubricating property is maintained in the high-speed operation even in the state where air flows through the bearing. A high-viscosity grease G2 is filled in an air-sensitive region having side surfaces of the holder 14 on an inner ring side. The high-viscosity grease G2 makes it unlikely that a low-viscosity grease G1 mainly located on an inner diameter side of an outer race 12 and having excellent lubricating properties in high-speed operation and also the base oil will flow out, thereby ensuring a long and stable lubricating life.
Figure DE112017001483T5_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft Kugellager für kleine Spindeln, und insbesondere solche für Spindeln mit eingebautem Motor.The present invention relates to ball bearings for small spindles, and more particularly to spindles with built-in motor.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Kleine Spindeln werden hauptsächlich bei einem Bearbeitungsvorgang mit leichter Belastung, wie beispielsweise bei der Bearbeitung von Aluminium, verwendet.Small spindles are mainly used in a light-duty machining operation such as aluminum machining.

In den letzten Jahren nahm die Anzahl von kleinen Spindeln eines Typs, wie er in 7 gezeigt ist, zu, der aus Gründen der Kompaktheit einen in einem Gehäuse 1 eingebauten Motor 2 aufweist (Patentliteratur 1). In 7 kennzeichnet ein Symbol W einen Schleifstein zum Schleifen eines zu bearbeitenden Objekts (Werkstück).In recent years, the number of small spindles of a type like those in 7 for the sake of compactness one in a housing 1 built-in engine 2 (Patent Literature 1). In 7 A symbol W indicates a grindstone for grinding an object to be processed (workpiece).

Als Spindelkugellager mit einem eingebauten Motor 3 wird häufig aufgrund seiner Vorteile in einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb und seiner geringen Verschiebung der Hauptwelle ein Schrägkugellager verwendet, um einen hochpräzisen Bearbeitungsvorgang beim Auftreten einer externen Last, die von der Spitze der Hauptwelle zum Zeitpunkt der Bearbeitung ausgeübt wird, zu unterstützen.As a spindle ball bearing with a built-in motor 3 For example, because of its advantages in high-speed operation and its small displacement of the main shaft, an angular contact ball bearing is often used to promote a high-precision machining operation upon occurrence of an external load exerted by the tip of the main shaft at the time of machining.

Für diese Typen, bei denen die Spindel selbst einen Motor 2 im Inneren enthält, ist es erforderlich, eine Kühlanordnung vorzusehen, um eine Abnahme der Bearbeitungsgenauigkeit zu verhindern, die durch die Änderung der Gesamtgröße der Spindel aufgrund der durch den Motor 2 und des Lagers 3 während des ständigen Betriebs erzeugten Wärme verursacht wird.For these types, where the spindle itself is a motor 2 Inside, it is necessary to provide a cooling arrangement to prevent a decrease in machining accuracy caused by the change in the overall size of the spindle due to the by the motor 2 and the camp 3 heat generated during continuous operation.

Ein bekanntes Beispiel für die Kühlanordnung ist eine Außenmantelkühlanordnung, in der ein Kühlfluid um ein Gehäuse 1 der Spindel zirkuliert. Die Außenmantelkühlanordnung erfordert jedoch eine Vergrößerung des Außendurchmessers der Spindel und das Hinzufügen von Dichtungen, um zu verhindern, dass das Kühlfluid austritt. Mit anderen Worten ist dafür tendenziell eine komplizierte Struktur erforderlich.A well-known example of the cooling arrangement is an outer shell cooling arrangement in which a cooling fluid around a housing 1 the spindle circulates. However, the outer jacket cooling arrangement requires increasing the outer diameter of the spindle and adding seals to prevent the cooling fluid from escaping. In other words, it tends to require a complicated structure.

Aus diesen Gründen wird Luft, die keine komplizierte Struktur erfordert, als primäres Medium verwendet, um das Innere des Gehäuses 1 der Spindel mit eingebautem Motor zu kühlen.For these reasons, air that does not require a complicated structure is used as the primary medium around the interior of the housing 1 the spindle with built-in motor to cool.

Die Luft, die das Innere des Gehäuses 1 der Spindel kühlt, sorgt in der Reihenfolge vom Motor 2 über das Lager 3 für eine Kühlung von hinten, wobei danach die Luft von einem Spitzenabschnitt des Gehäuses 1 der Spindel zur Außenseite des Gehäuses 1 der Spindel abgegeben wird.The air that is the interior of the case 1 the spindle cools, provides in the order of the engine 2 over the camp 3 for cooling from behind, after which the air from a tip portion of the housing 1 the spindle to the outside of the housing 1 the spindle is released.

Der Spitzenabschnitt des Gehäuses 1 der Spindel dient auch als eine Abdichtung gegen herumfliegende Gegenstände. Mittels eines Luftschleiers und einer Labyrinthdichtung, die den Druck innerhalb des Gehäuses 1 der Spindel erhöhen, wird verhindert, dass Schneidflüssigkeit, Bearbeitungsstaub usw. in das Gehäuse 1 der Spindel eindringen.The top section of the housing 1 The spindle also serves as a seal against flying objects. By means of an air curtain and a labyrinth seal, the pressure within the housing 1 Increase the spindle, prevents cutting fluid, machining dust, etc. in the housing 1 penetrate the spindle.

4 zeigt ein Spindelkugellager mit eingebautem Motor 3, in dem zwischen einem Innendurchmesserabschnitt einer Dichtungsplatte 5 und einem Außendurchmesserabschnitt eines Innenrings 6 eine Labyrinthstruktur vorgesehen ist, und in dem der Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 5 in eine Dichtungsnut 7, die in dem Außendurchmesserabschnitt des Innenrings 6 ausgebildet ist, eingepasst ist. In 4 kennzeichnet ein Bezugszeichen 8 einen Halter, ein Bezugszeichen 9 einen Außenring und ein Bezugszeichen 10 ein Rollelement (Wälzkörper). 4 shows a spindle ball bearing with built-in motor 3 in which between an inner diameter portion of a seal plate 5 and an outer diameter portion of an inner ring 6 a labyrinth structure is provided, and in which the inner diameter portion of the seal plate 5 in a sealing groove 7 located in the outer diameter portion of the inner ring 6 is formed, is fitted. In 4 denotes a reference numeral 8th a holder, a reference numeral 9 an outer ring and a reference numeral 10, a rolling element (rolling elements).

In der zuvor beschriebenen Labyrinthstruktur neigt die Dichtungsplatte 5 dazu zu verhindern, dass Luft in dem Lager 3 ausgestoßen wird. Wie durch die Pfeile in 4 gezeigt, kann die Luft im Kugellager 3 Turbulenzströmungen innerhalb des Lagers 3 verursachen, so dass der Halter 8 zu vibrieren beginnt.In the labyrinth structure described above, the seal plate tends 5 to prevent air in the warehouse 3 is ejected. As indicated by the arrows in 4 shown, the air in the ball bearing 3 Turbulence flows within the bearing 3 cause the holder 8th begins to vibrate.

Die Vibrationen des Halters 8 werden auf das Gehäuse 1 der Spindel übertragen, wodurch der geräuschlose Ablauf des Betriebs nachteilig beeinflusst wird.The vibrations of the holder 8th be on the case 1 transmitted to the spindle, whereby the noiseless operation of the operation is adversely affected.

Angesichts dessen hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Patentanmeldung (Patentliteratur 2) für ein Spindelkugellager mit eingebautem Motor eingereicht, das in der Lage ist, Kühlluft, die in das Lager der Spindel mit eingebautem Motor eindringt, gleichmäßig aus dem Lager ausströmen zu lassen, ohne dass Turbulenzströmungen innerhalb des Lagers auftreten. Bei dieser Anordnung, wie in 6 gezeigt, weist eine Dichtungsplatte 5 eine vorbestimmte Länge in einer Innendurchmesserrichtung auf, um das Strömen von Luft durch das Lager von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite im Wesentlichen gerade (direkt) ohne Widerstand zu ermöglichen, so dass ein Halter 8 nicht leicht vibriert und ein sehr ruhiger Betrieb beibehalten wird.In view of this, the applicant of the present invention has a patent application (Patent Literature 2 ) for a spindle bearing with a built-in motor capable of uniformly discharging cooling air entering the bearing of the spindle with built-in motor from the bearing without causing turbulence flows inside the bearing. In this arrangement, as in 6 shown has a sealing plate 5 a predetermined length in an inner diameter direction to allow the flow of air through the bearing from an input side to an output side substantially straight (directly) without resistance, so that a holder 8th does not vibrate easily and a very quiet operation is maintained.

ZITATIONSLISTECITATION

PATENTLITERATURPatent Literature

  • Patentliteratur 1: JP-U 3150371 GazettePatent Literature 1: JP-U 3150371 gazette
  • Patentliteratur 2: JP-A 2016-23719 GazettePatent Literature 2: JP-A 2016-23719 gazette

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

TECHNISCHES PROBLEMTECHNICAL PROBLEM

Ein Spindelkugellager mit eingebautem Motor muss häufig selbst bei Fettschmierung in einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb von 0,5 Millionen bis 1 Million dn arbeiten.A spindle bearing with built-in motor often has to work even with grease lubrication in a high-speed operation of 0.5 million to 1 million dn.

Aus diesem Grund ist Schmierfett, das in dem Spindelkugellager mit eingebautem Motor verwendet wird, für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb hervorragend geeignet. Mit anderen Worten kann das Schmierfett einen Schmierfilm mit einer sehr kleinen Schmiermittelmenge bilden, hat selbst im Hochgeschwindigkeitsbetrieb einen geringen Rührwiderstand und weist keinen Temperaturanstieg auf. Zudem sollte zur Verringerung des Rührwiderstands ein Grundöl des Schmierfetts vorzugsweise eine geringe Viskosität aufweisen; genauer gesagt liegt ein üblicher Bereich der Schmierfettviskosität bei 20 bis 40 mm2/S (40 °C), wobei eine Walkpenetration 200 bis 300 beträgt.For this reason, grease used in the engine-mounted spindle ball bearing is excellent for high-speed operation. In other words, the grease can form a lubricating film with a very small amount of lubricant, has a low stirring resistance even in high-speed operation, and has no temperature rise. In addition, to reduce the stirring resistance, a base oil of the grease should preferably have a low viscosity; more specifically, a common range of grease viscosity is 20 to 40 mm 2 / S (40 ° C), with a walk penetration of 200 to 300.

Wenn ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb hohe Priorität hat, wird unter anderem ein Schmierfett verwendet, das eine Grundölviskosität von 20 bis 30 mm2/S (40 °C) und eine Walkpenetration von 200 bis 230 aufweist.When high-speed operation is a high priority, among others, a grease having a base oil viscosity of 20 to 30 mm 2 / S (40 ° C) and a milling penetration of 200 to 230 is used.

Jedoch weist das Spindelkugellager mit eingebautem Motor 3 gemäß der Patentliteratur 2 eine Struktur auf, die ein Strömen von Luft durch das Lager ermöglicht, und die durchströmende Luftmenge kann bis zu 10 bis 30 Nl/min betragen. Eine größere Luftströmung innerhalb des Lagers bewirkt, dass das ursprünglich eingefüllte Schmierfett oder Grundöl in einer größeren Menge abgegeben wird, und dies gilt insbesondere für die Gruppe von Schmierfetten, die eine bessere Schmierung bei hoher Geschwindigkeit aufweisen, d.h. solche mit einer Grundölviskosität von 20 bis 30 mm2/S (40 °C) und einer Walkpenetration von 200 bis 230.However, the spindle ball bearing has a built-in motor 3 according to the patent literature 2 a structure that allows a flow of air through the bearing, and the amount of air flowing through can be up to 10 to 30 Nl / min. Greater air flow within the bearing will cause the originally charged grease or base oil to be discharged in a larger amount, and this is especially true for the group of greases that have better high speed lubrication, ie those having a base oil viscosity of 20 to 30 mm 2 / S (40 ° C) and a walk penetration of 200 to 230.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Lager bereitzustellen, das Schmierfett oder Grundöl nicht leicht abgibt und eine lange und stabile Schmierlebensdauer aufweist, während bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb selbst dann, wenn Luft durch das Lager strömt, die Schmiereigenschaften beibehalten werden.It is thus an object of the present invention to provide a bearing which does not easily dispense grease or base oil and has a long and stable lubricating life, while in a high-speed operation, even when air flows through the bearing, lubricating properties are maintained.

LÖSUNG DES PROBLEMSTHE SOLUTION OF THE PROBLEM

Zur Lösung des zuvor beschriebenen Problems stellt die vorliegende Erfindung ein Spindelkugellager mit eingebautem Motor bereit, umfassend: einen Innenring; einen Außenring; Rollelemente, die zwischen einander gegenüberliegenden Rollflächen des Innenrings und des Außenrings angeordnet sind; einen Halter, der die Rollelemente hält; und eine Dichtungsplatte, die sich von einer Innendurchmesserfläche an jedem Ende des Außenrings zu dem Innenring hin erstreckt; und wobei die Dichtungsplatte eine radial nach innen gerichtete Länge mit einer Abmessung aufweist, so dass ein Strömen von Luft im Wesentlichen direkt ohne Widerstand von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite durch das Lager möglich ist; wobei der Außenring und der Innenring einen Bereich aufweisen, der zwei Arten eines Schmierfetts dazwischen hält, wobei die eine aus einem niedrigviskosen Schmierfett gebildet ist, das sich hauptsächlich auf einer Innendurchmesserseite des Außenrings befindet, und die andere aus einem hochviskoses Schmierfett gebildet ist, das sich in einem luftempfindlichen Bereich befindet, der Seitenflächen des Halters auf einer Innenringseite umfasst.In order to solve the above-described problem, the present invention provides a spindle motor-incorporated ball bearing comprising: an inner ring; an outer ring; Rolling elements disposed between opposing rolling surfaces of the inner ring and the outer ring; a holder holding the rolling elements; and a seal plate extending from an inner diameter surface at each end of the outer ring toward the inner ring; and wherein the sealing plate has a radially inwardly-directed length with a dimension such that a flow of air substantially directly without resistance from an input side to an output side through the bearing is possible; wherein the outer ring and the inner ring have a portion holding two kinds of grease therebetween, one formed of a low viscosity grease located mainly on an inner diameter side of the outer ring and the other formed of a high viscosity grease is located in an air-sensitive area, which includes side surfaces of the holder on an inner ring side.

Das niedrigviskose Schmierfett, das sich hauptsächlich auf der Innendurchmesserseite des Außenrings befindet, weist eine Grundölviskosität in einem Bereich von 20 bis 30 mm2/S (40 °C) und eine Walkpenetration in einem Bereich von 200 bis 230 auf, während das hochviskose Schmierfett, das sich in dem luftempfindlichen Bereich, der die Seitenflächen des Halters auf der Innenringseite umfasst, befindet, eine Grundölviskosität in einem Bereich von 30 bis 40 mm2/S (40 °C) und eine Walkpenetration im Bereich von 240 bis 260 aufweist.The low-viscosity grease, which is mainly on the inner diameter side of the outer ring, has a base oil viscosity in a range of 20 to 30 mm 2 / S (40 ° C) and a worked penetration in a range of 200 to 230, while the high-viscosity grease, which is in the air-sensitive region comprising the side surfaces of the holder on the inner ring side, has a base oil viscosity in a range of 30 to 40 mm 2 / S (40 ° C) and a walk penetration in the range of 240 to 260.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION

Während das Spindelkugellager mit eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, die ein Strömen von Luft durch das Lager ermöglicht, wird das hochviskose Schmierfett in die luftempfindlichen Bereiche gefüllt, die die Seitenflächen des Halters auf der Innenringseite umfassen. Durch das hochviskose Schmierfett ist es unwahrscheinlicher, dass das niedrigviskose Schmierfett, das sich hauptsächlich auf der Innendurchmesserseite des Außenrings befindet und im Hochgeschwindigkeitsbetrieb hervorragende Schmiereigenschaften aufweist, und auch das Grundöl ausfließen, wodurch eine lange und stabile Schmierlebensdauer gewährleistet wird.While the spindle ball bearing with In accordance with the present invention, a built-in engine having a structure that allows air to flow through the bearing, the high-viscosity grease is filled in the air-sensitive areas, which include the side surfaces of the holder on the inner ring side. The high-viscosity grease makes it less likely that the low-viscosity grease, which is mainly on the inner diameter side of the outer ring and has excellent lubricating properties in high-speed operation, and also the base oil, thereby ensuring a long and stable lubricating life.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Spindelkugellagers mit eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 shows a partial cross-sectional view of a spindle bearing with built-in motor according to the present invention.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die das Führen eines Halters des Spindelkugellagers mit eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 shows an enlarged partial view illustrating the guiding of a holder of the spindle motor with built-in motor according to the present invention.
  • 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die das Führen eines Halters gemäß einer weiteren Ausführungsform des Spindelkugellagers mit eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 FIG. 11 is an enlarged fragmentary view illustrating the guidance of a holder according to another embodiment of the engine-mounted spindle ball bearing according to the present invention. FIG.
  • 4 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines herkömmlichen Spindelkugellagers mit eingebautem Motor. 4 shows a partial cross-sectional view of a conventional spindle ball bearing with built-in motor.
  • 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht, die das Führen eines Halters des herkömmlichen Spindelkugellagers mit eingebautem Motor darstellt. 5 shows an enlarged partial view illustrating the guide of a holder of the conventional spindle bearing with built-in motor.
  • 6 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Spindelkugellagers mit eingebautem Motor gemäß Patentliteratur 2. 6 shows a partial cross-sectional view of a spindle ball bearing with built-in motor according to patent literature. 2
  • 7 zeigt eine schematische Zeichnung einer Spindel mit eingebautem Motor. 7 shows a schematic drawing of a spindle with built-in motor.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Im Nachfolgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the attached drawings.

Wie in 1 gezeigt, ist ein Spindelkugellager mit eingebautem Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Schrägkugellager.As in 1 As shown, a spindle bearing with built-in motor according to an embodiment of the present invention is an angular contact ball bearing.

Das Schrägkugellager gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Innenring 11, einen Außenring 12; Rollelemente 13, die zwischen einander gegenüberliegenden Rollflächen des Innenrings 11 und des Außenrings 12 angeordnet sind; einen Halter 14, der die Rollelemente 13 hält; und Dichtungsplatten 15 an beiden Endflächen des Innenrings 11 und des Außenrings 12. Der Innenring 11 ist mit einer Gegenbohrung 11b ausgebildet, die sich an einem axialen Ende seiner Außenumfangsfläche befindet.The angular contact ball bearing according to the present invention comprises: an inner ring 11 , an outer ring 12 ; rolling elements 13 that lie between opposing rolling surfaces of the inner ring 11 and the outer ring 12 are arranged; a holder 14 that the rolling elements 13 holds; and sealing plates 15 on both end surfaces of the inner ring 11 and the outer ring 12 , The inner ring 11 is with a counterbore 11b formed, which is located at an axial end of its outer peripheral surface.

Die Dichtungsplatten 15 sind in Befestigungsnuten 16 eingepasst, die in einer Innendurchmesserfläche des Außenrings 12 vorgesehen sind.The sealing plates 15 are in Befestigungsnuten 16 fitted in an inner diameter surface of the outer ring 12 are provided.

Eine Außendurchmesserfläche 11a des Innenrings 11, die einem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 12 zugewandt ist, ist, wie in 1 gezeigt, gerade ausgebildet und weist im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten herkömmlichen Lager keine Dichtungsnuten auf, die eine Labyrinthstruktur zwischen dem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 15 und der Außendurchmesserfläche des Innenrings 11 bilden.An outer diameter surface 11a of the inner ring 11 that is an inner diameter portion of the seal plate 12 is facing, as in 1 shown, just trained and contrary to the one in 4 shown conventional bearing no sealing grooves, which has a labyrinth structure between the inner diameter portion of the sealing plate 15 and the outer diameter surface of the inner ring 11 form.

Wie durch einen Pfeil A in 1 gezeigt, erstreckt sich die Dichtungsplatte 15 um eine vorbestimmte Länge radial nach innen, um ein im Wesentlichen direktes Durchströmen von Luft von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite ohne Widerstand zu ermöglichen, sodass ein Spalt zwischen der Außendurchmesserfläche des Innenrings 11 auf der Ausgangsseite und dem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 15 eine Projektionsfläche aufweist, die im Wesentlichen gleich einer Projektionsfläche eines Strömungspfads für Luft ist, die durch das Lager strömt.As indicated by an arrow A in 1 shown, the sealing plate extends 15 radially inwardly for a predetermined length to allow substantially direct flow of air from an input side to an output side without resistance, such that a gap exists between the outer diameter surface of the inner ring 11 on the exit side and the inside diameter portion of the seal plate 15 has a projection area that is substantially equal to a projection area of a flow path for air flowing through the bearing.

Im Hinblick auf einen Strömungsdurchgangswiderstand während der Zeit, wenn die Luft hindurchströmt, kann diese radial nach innen gerichtete Länge der Dichtungsplatte 15 derart ausgebildet sein, dass die Projektionsfläche etwa 10 % kleiner als die Projektionsfläche des Strömungspfads der Luft ist, die durch das Lager strömt.With respect to a flow passage resistance during the time when the air passes through, this radially inwardly directed length of the seal plate 15 be formed such that the projection surface is about 10% smaller than the projection area of the flow path of the air flowing through the bearing.

Indem die radial nach innen gerichtete Länge der Dichtungsplatte 15 wie zuvor beschrieben ausgebildet wird, so dass der Spalt zwischen dem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 15 und der Außendurchmesserfläche des Innenrings 11, die diesem gegenüberliegt, eine Projektionsfläche aufweist, die ein Strömen der Luft im Wesentlichen direkt ohne Widerstand ermöglicht, ermöglicht es die Erfindung, dass die Dichtungsplatte 15 mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit einer unnötigen Kraft ausgesetzt wird, wenn die Luft das Lager durchströmt; dass verhindert wird, dass die Dichtungsplatte 15 schwankt und sich verformt; und dass eine stabile Abdichtung gewährleistet ist. Soweit diese Bedingung erfüllt ist, kann der Spalt zwischen dem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 15 und der dieser gegenüberliegenden Außenumfangsfläche des Innenrings 11 vergrößert werden, wobei dieser jedoch wünschenswerterweise kleiner als ein Innendurchmesser des Halters 14 sein soll, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers zu verhindern.By the radially inwardly directed length of the sealing plate 15 is formed as described above, so that the gap between the inner diameter portion of the sealing plate 15 and the outer diameter surface of the inner ring 11 Opposite this, having a projection surface which allows air to flow substantially directly without resistance, enables the invention that the sealing plate 15 is less likely to be exposed to unnecessary force as the air passes through the bearing; that prevents the sealing plate 15 fluctuates and deforms; and that a stable seal is guaranteed. As far as this condition is satisfied, the gap between the inner diameter portion of the seal plate 15 and the opposite outer peripheral surface of the inner ring 11 however, it is desirably smaller than an inner diameter of the holder 14 should be to prevent leakage of lubricant from inside the bearing.

Um ein Durchströmen von Luft mit einem geringeren Widerstand zu ermöglichen, ist es wünschenswert, dass die Außendurchmesserfläche 11a des Innenrings 11, die dem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte 15 gegenüberliegt, gerade ist.In order to allow a flow of air with a lower resistance, it is desirable that the outer diameter surface 11a of the inner ring 11 that is the inner diameter portion of the seal plate 15 is opposite, straight.

2 und 3 zeigen vergrößerte Teilansichten, die einen Zustand zeigen, in dem ein Halter 14 des Spindelkugellagers mit eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung geführt wird. In 2 und 3 stellen die abwechselnd einmal lang und zweimal kurz gestrichelten Linien einen Teilkreisdurchmesser (PCD) des Rollelements 13 dar, während ein Bezugszeichen 14a eine Aussparung darstellt, die das Rollelement 13 hält. 2 and 3 show enlarged partial views showing a state in which a holder 14 of the spindle ball bearing with built-in motor according to the present invention is performed. In 2 and 3 the lines, alternately one long and two short dashed lines, represent a pitch circle diameter ( PCD ) of the rolling element 13 while a reference numeral 14a a recess representing the rolling element 13 holds.

Vorzugsweise wird die Abmessung d eines Innendurchmesserabschnitts 14b des Halters 14 so groß wie möglich gebildet, um ein Durchströmen der Luft mit geringem Widerstand zu ermöglichen. Jedoch verringert eine Vergrößerung des Innendurchmesserabschnitts 14b des Halters 14 die Steifigkeit des Halters 14, so dass vorzugsweise die Abmessung d des Innendurchmesserabschnitts 14b des Halters 14 die nachfolgende Gleichung erfüllt, wobei D eine Abmessung des Außendurchmesserabschnitts 14c des Halters 14 darstellt, Q eine Last, die von dem Rollelement 13 aufgenommen wird, darstellt, µ einen Reibungskoeffizienten zwischen dem Rollelement 13 und den Laufringen darstellt, σ eine akzeptable Zugfestigkeit eines Harzmaterials des Halters 14 darstellt und B eine axiale Gesamtdicke des Halters 14 darstellt.Preferably, the dimension d of an inner diameter portion becomes 14b of the owner 14 formed as large as possible to allow passage of the air with low resistance. However, enlargement of the inner diameter portion reduces 14b of the owner 14 the stiffness of the holder 14 , so preferably the Dimension d of the inner diameter section 14b of the owner 14 satisfies the following equation, where D is a dimension of the outer diameter section 14c of the owner 14 Q represents a load coming from the rolling element 13 is recorded, μ represents a coefficient of friction between the rolling element 13 and the races, σ is an acceptable tensile strength of a resin material of the holder 14 represents and B is an axial total thickness of the holder 14 represents.

d D ( 4 * Q * μ ) / ( σ * B )

Figure DE112017001483T5_0001
d D - ( 4 * Q * μ ) / ( σ * B )
Figure DE112017001483T5_0001

Ferner ist vorzugsweise die Abmessung d des Innendurchmesserabschnitts 14b des Halters 14 größer als ein Innendurchmesser der Dichtungsplatte 15, um den Luftstrom nicht zu behindern. Noch bevorzugter sollte, wie in 2 gezeigt, eine Umfangkontaktfläche 14d einer Aussparung 14a des Wälzhalters 14 an einem radial weiter außenliegenden Punkt als der PCD des Rollelements 13 in Kontakt mit dem Rollelement 13 stehen. Diese Anordnung, bei der die Umfangskontaktfläche 14d der Aussparung 14a des Halters 14 an einem radial weiter außenliegenden Punkt des PCD des Rollelements 13 mit dem Rollelement 13 in Kontakt steht, sieht vor, wie durch die dicken Pfeile gezeigt, dass, wenn sich das Rollelement 13 in einer Umfangsrichtung bewegt, der Halter 14 immer unter einer radial nach außen gerichteten Kraft steht, wodurch sich ein Spalt zwischen dem Halter 14 und der Außenumfangsfläche 11a des Innenrings 11 bildet und der Luftstrom nicht beschränkt wird.Further, preferably, the dimension d of the inner diameter portion 14b of the owner 14 larger than an inner diameter of the seal plate 15 so as not to hinder the flow of air. Even more preferred, as in 2 shown a peripheral contact surface 14d a recess 14a of the roller holder 14 at a radially outward point than the PCD of the rolling element 13 in contact with the rolling element 13 stand. This arrangement in which the peripheral contact surface 14d the recess 14a of the owner 14 at a radially outward point of the PCD of the rolling element 13 with the rolling element 13 is in contact, as shown by the thick arrows, that when the rolling element 13 moved in a circumferential direction, the holder 14 always under a radially outward force, creating a gap between the holder 14 and the outer peripheral surface 11a of the inner ring 11 forms and the air flow is not limited.

Wie in 3 gezeigt, kann der Halter 14 so ausgebildet sein, dass sein Innendurchmesserabschnitt 14b an einem radial weiter außenliegenden Punkt als der PCD des Rollelements 13 liegt, wodurch der Halter 14 immer unter einer radial nach außen gerichteten Kraft steht, wenn das Rollelement 13 eine Umfangsbewegung ausführt.As in 3 shown, the holder can 14 be formed so that its inner diameter section 14b at a radially outward point than the PCD of the rolling element 13 lies, causing the holder 14 always under a radially outward force when the rolling element 13 performs a circumferential movement.

Mit anderen Worten, wie in einem herkömmlichen Beispiel in 5 gezeigt, steht ein Halter 8 mit einem Rollelement 10 an einer Umfangskontaktfläche 8b seiner Aussparung 8a, d.h. an einem PCD des Rollelements 10, in Kontakt. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 2 gezeigt ist, steht jedoch die Umfangskontaktfläche 14d der Aussparung 14a des Halters 14 an einer radial weiter außenliegenden Seite als der PCD des Rollelements in Kontakt.In other words, as in a conventional example in 5 shown is a holder 8th with a rolling element 10 on a circumferential contact surface 8b his recess 8a ie at one PCD of the rolling element 10 , in contact. According to the embodiment of the present invention, which in 2 however, the peripheral contact surface is shown 14d the recess 14a of the owner 14 at a radially outer side than the PCD the rolling element in contact.

In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Schmierfettkammer 17 als ein Teil des Außenrings 12 vorgesehen, um eine stabile Schmiermittelversorgung zwischen einem Laufring des Außenrings 12 und dem Rollelement 13 und zwischen dem Laufring des Außenrings 12 und dem Halter 14 zu gewährleisten.In the in 1 The embodiment shown is a grease chamber 17 as a part of the outer ring 12 provided a stable lubricant supply between a race of the outer ring 12 and the rolling element 13 and between the race of the outer ring 12 and the holder 14 to ensure.

In Fällen, in denen die Schrägkugellager gemäß der vorliegenden Erfindung unmittelbar nacheinander in zwei Reihen angeordnet sind, weist das Lager auf jeweils seiner rechten und linken Seite die Schmierfettkammer 17 auf, da die Lager bezogen auf die Luftströmung in zwei Reihen in zueinander unterschiedliche Richtungen weisen.In cases where the angular contact ball bearings according to the present invention are arranged immediately after one another in two rows, the bearing has the grease chamber on each of its right and left sides 17 because the bearings point in two rows with respect to the air flow in mutually different directions.

Das Schmierfett nimmt bis zu 40 bis 50 % eines statischen Bereichs ein. Beträgt die Menge weniger als 40 %, wird die Fettverteilung aufgrund des Luftdrucks ungleichmäßig, wodurch die Haltbarkeit instabil wird. Beträgt die Menge mehr als 50 %, wird die Drehung instabil, da die Schmierfettverteilung aufgrund des Luftdrucks ungleichmäßig wird, wodurch eine übermäßige lokale Rezirkulation von Schmierfett entsteht und es zu enormen Temperaturschwankungen und Vibrationsschwankungen kommt.The grease occupies up to 40 to 50% of a static range. If the amount is less than 40%, the fat distribution becomes uneven due to the air pressure, which makes the durability unstable. If the amount is more than 50%, the rotation becomes unstable as the grease distribution becomes uneven due to the air pressure, causing excessive local recirculation of grease and causing enormous temperature variations and vibration variations.

Es werden zwei Arten von Schmierfett verwendet: ein niedrigviskoses Schmierfett G1 wird primär auf die Innendurchmesserseite des Außenrings 12 aufgebracht, während ein hochviskoses Schmierfett G2 in einen luftempfindlichen Bereich gefüllt wird, der Seitenflächen des Halters auf einer Innenringseite aufweist.Two types of grease are used: a low viscosity grease G1 Primarily on the inner diameter side of the outer ring 12 applied while a high viscosity grease G2 is filled in an air-sensitive area having side surfaces of the holder on an inner ring side.

Wenn das Lager mit Schmierfett befüllt wird, wird zunächst ein Schmierfett mit einer ausgezeichneten Leistung im Hochgeschwindigkeitsbetrieb, d.h. ein Spindelschmierfett mit einer Grundölviskosität von 20 bis 30 mm2/S (40 °C) und einer Wälzpenetration von 200 bis 230, derart eingefüllt, dass es primär an der Innendurchmesserseite des Außenrings 12 haftet.When the bearing is filled with grease, a grease having excellent high-speed performance, ie, a spindle grease having a base oil viscosity of 20 to 30 mm 2 / S (40 ° C.) and a rolling penetration of 200 to 230, is first charged such that it primarily on the inner diameter side of the outer ring 12 liable.

Danach werden eine Axiallast aufgebracht und eine Drehung durchgeführt, so dass das eingefüllte Schmierfett G1 über die gesamte Innendurchmesserfläche des Außenrings 12, den Flächen des Rollelements 13 und des Halters 14 verteilt wird.Thereafter, an axial load is applied and a rotation performed, so that the filled grease G1 over the entire inner diameter surface of the outer ring 12 , the surfaces of the rolling element 13 and the owner 14 is distributed.

Bei diesem Vorgang wird sichergestellt, dass eine ausreichende Menge an Schmierfett in der Schmierfettkammer 17 vorhanden ist, die am Innendurchmesser des Außenrings 12, den Aussparungsflächen des Halters 14 und den Führungsflächen, die mit dem Außenring 12 geteilt werden, vorgesehen wird.This process ensures that there is a sufficient amount of grease in the grease chamber 17 is present, the inner diameter of the outer ring 12 , the recess surfaces of the holder 14 and the guide surfaces, with the outer ring 12 be shared, is provided.

Als nächstes wird unter der Annahme, dass ein maximaler Luftstrom von 10 bis 30 Nl/min vorhanden sein kann, das Schmierfett G2, das eine höhere Viskosität als das vorher eingefüllte Schmierfett G1 aufweist, d.h. ein Schmierfett mit einer Grundölviskosität von 30 bis 40 mm2/S (40 °C) und einer Wälzpenetration von 240 bis 260, von Seiten des Halters 14 derart eingespritzt, dass das Schmierfett an der Innendurchmesserseite haftet.Next, assuming that a maximum air flow of 10 to 30 Nl / min may be present, the grease G2 that has a higher viscosity than the previously filled grease G1 ie, a grease having a base oil viscosity of 30 to 40 mm 2 / S (40 ° C) and a Wälzpenetration 240 to 260, from the side of the holder 14 so injected that the grease adheres to the inner diameter side.

Bei diesem Vorgang wird unter der Annahme, dass es Fälle geben kann, in denen das Schrägkugellager direkt hintereinander in zwei Reihen angeordnet ist, wobei die Lager in zwei Reihen in Bezug auf die Luftströmung in zueinander verschiedene Richtungen weisen, jede rechte und linke Seite des Lagers mit Schmierfett gefüllt. In this process, assuming that there may be cases in which the angular contact ball bearing is arranged directly behind one another in two rows, the bearings in two rows with respect to the air flow in mutually different directions, each right and left side of the bearing filled with grease.

Die zwei Arten von Schmierfetten G1 und G2 können sich teilweise miteinander vermischen. Als Vorsichtsmaßnahme werden somit andere Spezifikationen als die Grundölviskosität und die Walzpenetration, d.h. der Grundöltyp und der Verdickertyp, vereinheitlicht.The two types of greases G1 and G2 can partially mix with each other. As a precautionary measure, therefore, specifications other than the base oil viscosity and the roller penetration, ie, the base oil type and the thickener type, are standardized.

In der vorliegenden Erfindung wird zunächst das Lager mit niedrigviskosem Schmierfett befüllt, ein Einlaufvorgang durchgeführt und anschließend ein hochviskoses Schmierfett in die linke und rechte Seite gefüllt. Wird auf einmal eine große Menge an Schmierfett auf eine der Seiten aufgebracht, wird zum Zeitpunkt des Einlaufvorgangs eine Schmierfettmenge bewegt und von einer Dichtungslippe auf der befüllten Seite abgegeben. Jedoch kann die Abgabemenge von der Dichtungslippe 15 zum Zeitpunkt des Einlaufvorgangs verringert werden, wenn der Einlaufvorgang mit dem zuerst aufgebrachten Fett durchgeführt wird, und anschließend das Fett auf die entsprechenden Bereiche auf beiden Seiten aufgebracht wird.In the present invention, first, the bearing is filled with low-viscosity grease, an intake operation is performed, and then a high-viscosity grease is filled in the left and right sides. If a large amount of grease is suddenly applied to one of the sides, a quantity of grease is moved at the time of running in and discharged from a sealing lip on the filled side. However, the discharge amount of the sealing lip 15 at the time of the run-in operation, when the run-in operation is performed with the grease applied first, and then the grease is applied to the respective areas on both sides.

Insgesamt nimmt das Schmierfett 50 bis 70 % eines statischen Bereichs ein.Overall, the grease occupies 50 to 70% of a static range.

Ist der Wert höher als 70 %, ist eine längere Zeit für einen Einfahrvorgang nach einer Montage einer Hauptwelle erforderlich. Eine andere mögliche Konsequenz ist eine instabile Drehung, die durch eine lokale oder exzessive Rezirkulation des Schmierfetts erzeugt wird, die zu übermäßigen Temperaturschwankungen und Vibrationsschwankungen führt.If the value is higher than 70%, a longer time is required for a running-in operation after a main shaft assembly. Another possible consequence is an unstable rotation, which is produced by a local or excessive recirculation of the grease, which leads to excessive temperature fluctuations and vibration fluctuations.

Das Schmierfett G1 oder das Schmierfett, das zuerst eingefüllt wird, sollte ungefähr 50 % der Gesamtmenge des einzufüllenden Schmierfetts betragen. Die verbleibenden 50 % oder das hochviskose Schmierfett G2 sollten auf die zwei Seiten des Lagers aufgeteilt werden, d.h. 25 % auf einer Seite und die gleiche Menge auf der anderen Seite.The grease G1 or the grease to be filled first should be about 50% of the total amount of grease to be filled. The remaining 50% or the high viscosity grease G2 should be split between the two sides of the camp, ie 25% on one side and the same amount on the other side.

Der Verdicker für das Schmierfett kann beispielsweise aus Harnstoffverdickern, Verdickern auf der Basis von Bariumkomplexseife und Verdickern auf der Basis von Lithiumseife ausgewählt werden. Das Grundöl kann aus Esterölen und synthetischen Ölen ausgewählt werden.For example, the thickener for the grease may be selected from urea thickeners, barium complex soap thickeners, and lithium soap based thickeners. The base oil can be selected from ester oils and synthetic oils.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11:11:
Innenringinner ring
11a:11a:
AußendurchmesserflächeOuter diameter surface
12:12:
Außenringouter ring
13:13:
Rollelementrolling element
14:14:
Halterholder
14a:14a:
Aussparungrecess
14b:14b:
InnendurchmesserabschnittInner diameter section
14c:14c:
AußendurchmesserabschnittOutside diameter portion
14d:14d:
UmfangkontaktflächePeripheral contact surface
15:15:
Dichtungsplattesealing plate
16:16:
Befestigungsnutmounting groove
17:17:
SchmierfettkammerGrease chamber
G1:G1:
niedrigviskoses Schmierfettlow viscosity grease
G2:G2:
hochviskoses Schmierfetthigh viscosity grease

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 3150371 U [0013]JP 3150371 U [0013]
  • JP 2016023719 A [0013]JP 2016023719A [0013]

Claims (6)

Spindelkugellager mit eingebautem Motor, umfassend: einen Innenring; einen Außenring; Rollelemente, die zwischen einander gegenüberliegenden Rollflächen des Innenrings und des Außenrings angeordnet sind; einen Halter, der die Rollelemente hält; und eine Dichtungsplatte, die sich von einer Innendurchmesserfläche an jedem Ende des Außenrings zu dem Innenring hin erstreckt; und wobei die Dichtungsplatte eine radial nach innen gerichtete Länge mit einer Abmessung aufweist, so dass ein Strömen von Luft im Wesentlichen direkt ohne Widerstand von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite durch das Lager möglich ist; wobei der Außenring und der Innenring einen Bereich aufweisen, der zwei Arten eines Schmierfetts dazwischen hält, wobei die eine aus einem niedrigviskosen Schmierfett gebildet ist, das sich hauptsächlich auf einer Innendurchmesserseite des Außenrings befindet, und die andere aus einem hochviskoses Schmierfett gebildet ist, das sich in einem luftempfindlichen Bereich befindet, der Seitenflächen des Halters auf einer Innenringseite umfasst.Spindle ball bearing with built-in motor, comprising: an inner ring; an outer ring; Rolling elements disposed between opposing rolling surfaces of the inner ring and the outer ring; a holder holding the rolling elements; and a seal plate extending from an inner diameter surface at each end of the outer ring toward the inner ring; and wherein the sealing plate has a radially inwardly-directed length with a dimension such that a flow of air substantially directly without resistance from an input side to an output side through the bearing is possible; wherein the outer ring and the inner ring have a portion holding two kinds of grease therebetween, one formed of a low viscosity grease located mainly on an inner diameter side of the outer ring and the other formed of a high viscosity grease is located in an air-sensitive area, which includes side surfaces of the holder on an inner ring side. Spindelkugellager mit eingebautem Motor nach Anspruch 1, wobei das niedrigviskose Schmierfett, das sich hauptsächlich auf der Innendurchmesserseite des Außenrings befindet, eine Grundölviskosität in einem Bereich von 20 bis 30 mm2/S (40 °C) und eine Walkpenetration in einem Bereich von 200 bis 230 aufweist, während das hochviskose Schmierfett, das sich in dem luftempfindlichen Bereich, der die Seitenflächen des Halters auf der Innenringseite umfasst, befindet, eine Grundölviskosität in einem Bereich von 30 bis 40 mm2/S (40 °C) und eine Walkpenetration im Bereich von 240 bis 260 aufweist.Spindle ball bearing with built-in motor Claim 1 wherein the low viscosity grease, which is mainly on the inner diameter side of the outer ring, has a base oil viscosity in a range of 20 to 30 mm 2 / S (40 ° C) and a worked penetration in a range of 200 to 230, while the high viscosity grease which is in the air-sensitive region comprising the side surfaces of the inner-ring-side holder, has a base oil viscosity in a range of 30 to 40 mm 2 / S (40 ° C), and a wettability in the range of 240 to 260. Spindelkugellager mit eingebautem Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenring auf seiner einen Seite eine Gegenbohrung aufweist, der Außenring an einer oder zwei Seiten seiner Innendurchmesserfläche eine Schmierfettkammer aufweist und sich das niedrigviskose Schmierfett in der Schmierfettkammer befindet.Spindle ball bearing with built-in motor Claim 1 or 2 wherein the inner ring has a counterbore on one side, the outer ring has a grease chamber on one or two sides of its inner diameter surface, and the low viscosity grease is in the grease chamber. Spindelkugellager mit eingebautem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenring eine Fläche mit geradem Außendurchmesser aufweist, die einem Innendurchmesserabschnitt der Dichtungsplatte gegenüberliegt.Spindle ball bearing with built-in motor according to one of the Claims 1 to 3 wherein the inner ring has a straight outer diameter surface facing an inner diameter portion of the seal plate. Spindelkugellager mit eingebautem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Halter Aussparungen aufweist, die jeweils an ihrer Umfangkontaktfläche, die radial weiter außen liegt als ein PCD des Rollelements, in Kontakt mit dem Rollelement stehen.Spindle ball bearing with built-in motor according to one of the Claims 1 to 4 wherein the holder has recesses which are respectively in contact with the rolling element at its peripheral contact surface, which lies radially further outward than a PCD of the rolling element. Spindelkugellager mit eingebautem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Halter einen Innendurchmesserabschnitt aufweist, der an einer radial weiter außen liegenden Position angeordnet ist als ein PCD des Rollelements.Spindle ball bearing with built-in motor according to one of the Claims 1 to 4 wherein the holder has an inner diameter portion disposed at a radially outer position than a PCD of the rolling element.
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