DE112019004733T5

DE112019004733T5 - Kugellagerhalterung und Wälzlager

Info

Publication number: DE112019004733T5
Application number: DE112019004733.7T
Authority: DE
Inventors: Hikaru Ishida; Naoaki Tsuji; Chiharu Ito; Tomohiko OBATA
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-06-02
Also published as: JP2020159548A; CN112739923A; CN112739923B

Abstract

Eine Kugellagerhalterung (6) umfasst zwei ringförmige Körper (10, 10), die aus einem synthetischen Harz hergestellt sind und so konfiguriert sind, dass sie in Axialrichtung der Kugellagerhalterung (6) übereinander angeordnet sind. Jeder der ringförmigen Körper (10) umfasst: eine Vielzahl von Taschenwandteilen (13), die in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Kugellagerhalterung angeordnet sind, wobei jedes der Taschenwandteile eine halbkugelförmige Form hat und eine Innenwandfläche einer Tasche bildet, die zum Halten einer Kugel konfiguriert ist; und eine Vielzahl von Verbindungsplattenteilen (14), die die Taschenwandteile (13) nebeneinander in Umfangsrichtung verbinden. Die beiden ringförmigen Körper (10, 10) sind an den jeweiligen Verbindungsplattenteilen (14) übereinander angeordnet und miteinander gekoppelt. Jedes der Taschenwandteile (13) hat eine innere diametrale Oberfläche, die mit einem Kerbteil (7) versehen ist, so dass jedes Taschenwandteil (13) eine Breite besitzt, die eine radiale Abmessung ist, die kleiner als eine radiale Abmessung eines Verbindungsplattenteils (14) ist.

Description

QUERVERWEIS AUF DIE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-177772 , eingereicht am 21. September 2018, der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-054026 , eingereicht am 22. März 2019, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-167218 , eingereicht am 13. September 2019, deren gesamte Offenbarungen hier durch Bezugnahme als Teil dieser Anmeldung aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugellagerhalterung, ein Wälzlager, sowie eine Technologie zur Erhöhung der Wälzgeschwindigkeit eines Wälzlagers für Spindeln von Werkzeugmaschinen oder Motoren und eine Technologie zur Verlängerung der Fettgebrauchsdauer.
(Beschreibung der des Standes der Technik)
Das Patentdokument 1 offenbart einen Kunstharzkäfig für ein Kugellager. Wie dort in 36 gezeigt ist, umfasst der Kunstharzkäfig: halbkugelförmige Taschen 50, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet sind; und Kopplungsplattenteile 51, die zwischen den Taschen 50 angeordnet und mit Kopplungslöchern 52 und Kopplungsklauen 53 zum Ineinandergreifen ausgebildet sind. Der Kunstharzkäfig umfasst zwei ringförmige Körper 54, 54 mit derselben Form, die so konfiguriert sind, dass sie miteinander in Eingriff kommen, wenn die Kupplungsklauen 53 mit den Kupplungslöchern 52 in Eingriff kommen.
Als weiteren Käfig für ein Kugellager offenbart Patentdokument 2 einen Käfig aus gewelltem Stahlblech. Wie dort in 37 gezeigt ist, umfasst der Käfig aus gewelltem Stahlblech 55 Taschenteile 57, die mit in axialer Richtung geöffneten Durchgangslöchern 58 ausgebildet sind, um den Reibungsverlust aufgrund von Reibung zwischen den Taschenteilen und Kugeln 56 zu verringern.
Als eine weitere Halterung für ein Kugellager offenbart das Patentdokument 3 eine Technologie einer Halterung aus gewelltem Stahlblech, die so geformt ist, dass Umfangsteile der Halterung, in denen Taschen 62 ausgebildet sind, innere Umfangsflächen 63 aufweisen, die zu einer Außendurchmesserseite hin zurückgesetzt sind, wie in 39 gezeigt ist.
[Zugehöriges Dokument]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Offenlegungsschrift Nr. JP 2013-007468
[Patentdokument 2] Offenlegungsschrift Nr. JP 2018-071720
[Patentdokument 3] Offenlegungsschrift Nr. JP 2010-065816
[Patentdokument 4] Offenlegungsschrift Nr. JP 2007-285506

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie in 38 gezeigt, ist eine herkömmliche gewellte Halterung aus Kunstharz so geformt, dass jedes Taschenteil 59 mit einer Breite H1 eine Kugel 60 über 40 % bis 50 % eines Kugeldurchmessers Bd zurückhält, wobei die Breite H1 auf einen Teilkreis PCD der Kugeln 60 zentriert ist. Die Breite H1 jedes Taschenteils 59 entspricht 70% bis 80% eines Radialmaßes zwischen einem Innendurchmesser eines Außenrings und einem Außendurchmesser eines Innenrings.
Wenn sich ein Lager in einem Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich von dn = 600.000 oder mehr dreht, bewegt sich das Fett von einem dynamischen Raum in einen statischen Raum Sa und wird im statischen Raum Sa gehalten. Dies führt zu dem Problem, dass den Wälzflächen weniger Fett zugeführt wird, was zu einer Wärmeentwicklung aufgrund unzureichender Schmierung und damit zu einer verkürzten Lebensdauer der Schmierung führt. Der Begriff „dn“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Wert, der sich aus der Multiplikation eines Innendurchmessers (mm) des Lagers mit einer Drehzahl (U/min) ergibt. Wenn jedes Taschenteil 59 die Breite H1 hat, hat das Fett außerdem einen hohen Scherwiderstand zwischen den Kugeln 60 und den Taschen und zwischen einer Rückfläche des Halters und einer Dichtung, was aufgrund des großen Drehmoments oder aufgrund Wärmeentwicklung ein Problem verursachen kann.
Weiterhin weist ein herkömmlicher gewellter Käfig aus Kunstharz (36) breite axiale Spalte zwischen Kugeln und inneren diametralen Kanten der Taschen 50 des Käfigs auf. Aus diesem Grund wird das an den Oberflächen der Kugeln haftende Fett in den Bereichen der Taschen 50 und im Wesentlichen in den Bereichen in der Nähe der inneren diametralen Kanten der Verbindungsplattenteile 51 zwischen den Taschen 50, 50 spärlich abgeschabt. Das abgeschabte Fett wird durch die Fliehkraft auf eine Abrollfläche eines Außenrings weggeblasen, so dass es länger dauert, das Fett aus dem dynamischen Raum in den statischen Raum abzuführen, was zu einer längeren Vorkonditionierungszeit des Fetts führt.
Bei der Montage des Lagers wird das in der Nähe der Bereiche zwischen den Käfigtaschen eingefüllte Fett durch den Betrieb des Lagers im dynamischen Raum aufgewirbelt und haftet an den Oberflächen der Kugeln oder dergleichen. In diesem Fall wird das Fett auf den Kugeloberflächen durch den Käfig abgestreift und gelangt dann aus den Bereichen in der Nähe der Wälzflächen, die den dynamischen Raum bilden, in den statischen Raum Sa zwischen dem Käfig 59 und den Dichtungsplatten 62 (38) oder dergleichen. Das Fett im Inneren des Lagers wird vorkonditioniert, indem es bis zu einem gewissen Grad in den statischen Raum Sa abgeleitet wird. Dann wird Grundöl des Fetts im statischen Raum Sa allmählich den Wälzflächen zugeführt, um eine Mikroschmierung mit geringerer Wärmeentwicklung im Lager durchzuführen. Bis das an den Kugeln 60 anhaftende Fett in den statischen Raum Sa gelangt und damit wie oben beschrieben vorkonditioniert ist, wird aufgrund des Rührwiderstandes des Fettes eine größere Wärmemenge erzeugt. Es ist also erwünscht, dass das Fett frühzeitig vorkonditioniert wird.
Der in 37 gezeigte Käfig 55 aus gewelltem Stahlblech kann aufgrund der Durchgangslöcher 58 eine unzureichende Festigkeit aufweisen. Der in 39 gezeigte Käfig aus gewelltem Stahlblech hat hohe Produktionskosten, da es erforderlich ist, eine Stahlplatte mit einer Presse zu stanzen und eine formgebende Bearbeitung durchzuführen, um die beiden ringförmigen Elemente herzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kugellagerhalterung und ein Wälzlager bereitzustellen, die die Wälzgeschwindigkeit des Wälzlagers erhöhen und die Fettstandzeit verlängern, sowie eine verkürzte Vorkonditionierungszeit des Fetts und eine ausgezeichnete Produktivität aufweisen.
Die Kugellagerhalterung der vorliegenden Erfindung umfasst zwei ringförmige Körper, die aus einem Kunstharz hergestellt und so konfiguriert sind, dass sie in einer axialen Richtung des Halters übereinander angeordnet sind, jeder der ringförmigen Körper umfasst:

eine Vielzahl von Taschenwandteilen, die in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Kugellagerhalterung angeordnet sind, wobei jedes der Taschenwandteile eine halbkugelförmige Form aufweist und eine innere Wandfläche einer Tasche bildet, die zum Halten einer Kugel konfiguriert ist; und
eine Vielzahl von Verbindungsplattenteilen, die die in Umfangsrichtung benachbarten Taschenwandteile verbinden,
wobei die beiden ringförmigen Körper an den jeweiligen Verbindungsplattenteilen übereinander liegen und miteinander gekoppelt sind, wobei
jedes der Taschenwandteile eine innere diametrale Oberfläche oder eine äußere diametrale Oberfläche hat, die mit einem Kerbteil versehen ist, so dass jedes Taschenwandteil eine Breite besitzt, die eine radiale Abmessung ist, die kleiner als eine radiale Abmessung eines Verbindungsplattenteils ist.

Gemäß diesem Aufbau hat jedes Taschenwandteil eine innere diametrale Oberfläche oder eine äußere diametrale Oberfläche, die mit einem Kerbteil versehen ist, so dass jedes Taschenwandteil eine Breite hat, die kleiner als eine radiale Abmessung eines Verbindungsplattenteils ist. Daher wird während des Betriebs des Lagers das in einem statischen Raum angesammelte Fett aufgrund der Zentrifugalkraft durch die Kerbteile den Wälzflächen zugeführt. Das heißt, ein Teil des Fetts, das dazu neigt, in dem statischen Raum zurückgehalten zu werden, wird durch die Kerbteile abgeschabt, und daher wird das Grundöl des Fetts getrennt, so dass es leichter durch die Kerbteile nacheinander in das Innere des Halters, zu den Kugeloberflächen und zu den Wälzoberflächen zugeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Wärmeentwicklung im Kugellager zu unterdrücken und dadurch die Fettgebrauchsdauer im Vergleich zur herkömmlichen Technologie zu verlängern. Da die Taschenwandteile außerdem die Kerbteile aufweisen, wird der Scherwiderstand des Fetts zwischen den Kugeln und den Taschen reduziert, und daher ist es möglich, das Drehmoment und die Wärmeentwicklung im Kugellager zu reduzieren.
Zu Beginn des Betriebs wird durch die Kerbteile eine größere Menge des an den Kugeloberflächen anhaftenden Fetts abgeschabt. Dies erleichtert das Abfließen des Fetts aus einem dynamischen Raum in den statischen Raum, wodurch die Vorkonditionierungszeit des Fetts verkürzt werden kann. Die Kerbteile können leicht durch eine Form oder dergleichen geformt werden, und daher können die Produktionskosten im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel reduziert werden, das die Bearbeitung eines Käfigs aus gewelltem Stahlblech erfordert, um vertiefte Teile zu bilden. Somit weist die Kugellagerhalterung eine ausgezeichnete Produktivität auf. Der Begriff „statischer Raum“, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Aufnahmeraum, der durch einen Innenring, einen Außenring und Dichtungsplatten begrenzt ist, durch den Wälzkörper und ein Käfig nicht hindurchlaufen, während sich das Lager dreht.
In der vorliegenden Erfindung kann das Kerbteil einen tiefsten Abschnitt in der Nähe eines Teilkreises der Kugeln in Lagerradialrichtung haben. Wenn der tiefste Abschnitt des Kerbteils eine radiale Stelle in der Nähe des Teilkreises der Kugeln erreicht, öffnet sich das Kerbteil an einer Stelle, an der ein Spalt zwischen der Kugel und einer Innenfläche des Taschenwandteils klein ist. Daher kann mehr Fett an einer Stelle in der Nähe des statischen Raums abgeschabt werden. Dadurch wird das Fett leichter aus dem dynamischen Raum ausgetragen, wodurch die Vorkonditionierungszeit des Fetts weiter verkürzt werden kann.
In der vorliegenden Erfindung kann das Kerbteil auf einer Außendurchmesserseite der Taschenwandteile angeordnet sein, und jedes der Verbindungsplattenteile kann eine Außendurchmesserkante haben, die mit einem Flanschteil versehen ist, das von der Außendurchmesserkante in axialer Richtung vorsteht. Durch das Vorsehen des Flanschteils wird das in der Nähe von Verbindungen zwischen den Taschenwandteilen und den Anschlussplattenteilen abgeschabte Fett aufgrund der Zentrifugalkraft weggeblasen. Dadurch wird verhindert, dass das Fett auf die Rollfläche des Außenrings, die ein dynamischer Raum ist, gezogen wird, um die Zeit, die für die Abgabe des Fetts vom dynamischen Raum in den statischen Raum erforderlich ist, weiter zu verkürzen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Kerbteil eine gekrümmte Form haben, so dass die innere diametrale Oberfläche oder die äußere diametrale Oberfläche jedes Taschenwandteils eine konkave Kurve definiert, in Richtung der Axialrichtung des Lagers betrachtet. In diesem Fall ist es möglich, eine lokale Spannungskonzentration zu verhindern, die auf die Kerbteile der Taschenwandteile wirkt. Außerdem können die Kerbteile dadurch leicht durch eine Form oder dergleichen geformt werden.
In der vorliegenden Erfindung kann jedes der Taschenwandteile einen verdickten Teil aufweisen, so dass jedes Taschenwandteil um ein Volumen verdickt ist, das einem Volumen entspricht, das durch das Kerbteil in Axialrichtung des Lagers reduziert wird. Durch die Verdickungen der Taschenwandteile ist es möglich, eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung durch die Kerbteile zu unterdrücken.
Bei der vorliegenden Erfindung kann jedes der beiden übereinander angeordneten Anschlussplattenteile eine axiale Abmessung aufweisen, die 55% bis 65% eines Kugeldurchmessers entspricht. Der Ausdruck „55% bis 65%“ bedeutet einen Bereich größer als 55% des Kugeldurchmessers und kleiner als 65% des Kugeldurchmessers. Gemäß dieser Beschaffenheit hat die Kugellagerhalterung eine hohe Steifigkeit, und die Kugellagerhalterung hat dadurch eine erhöhte Eigenfrequenz. Dementsprechend tritt keine Resonanz zwischen der Drehgeschwindigkeit und der Eigenfrequenz auf. Somit treten auch keine resonanzbedingten Schwingungen der Kugellagerhalterung auf, was zu einem unterdrückten Temperaturanstieg und einer stabilen Rotation führt. In diesem Fall kann allein durch die Anpassung der axialen Abmessung der Anschlussplattenteile ein Resonanzpunkt verschoben werden, um einen Temperaturanstieg zu unterdrücken und eine stabile Rotation zu erreichen. Daher ist es möglich, die Kosten im Vergleich zu einem Fall zu reduzieren, bei dem die Steifigkeit eines Halters durch die Verwendung von Metallkomponenten erhöht wird.
Ein Wälzlager der vorliegenden Erfindung umfasst eine der oben beschriebenen Kugellagerhalterungen. Dadurch können die oben beschriebenen Wirkungen der Kugellagerhalterungen der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
In dem Wälzlager der vorliegenden Erfindung kann die Kugel eine Keramikkugel sein. In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, die Drehzahl des Lagers durch Verwendung der Kugeln mit einem geringeren spezifischen Gewicht im Vergleich zu Stahlkugeln aus Lagerstahl oder dergleichen zu erhöhen sowie die Wärmebeständigkeit zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung umfasst jede Kombination von mindestens zwei Merkmalen, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbart sind. Insbesondere sollte jede Kombination von zwei oder mehr der beigefügten Ansprüche gleichermaßen als im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten ausgelegt werden.
Figurenliste

1 ist eine Schnittdarstellung eines Wälzlagers mit einer Kugellagerhalterung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2A ist eine perspektivische Ansicht der Kugellagerhalterung;
2B ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung verdickter Teile der Kugellagerhalterung;
3 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in Axialrichtung gesehen;
4A ist eine vergrößerte Schnittdarstellung der Kugellagerhalterung;
4B ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie IVB-IVB in 4A;
5 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in Kombination mit Kugeln und einem Außenring;
6 ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie VI-VI in 5;
7A zeigt ein Ergebnis einer Fettflussanalyse der Kugellagerhalterung;
7B zeigt ein Ergebnis einer Fettflussanalyse einer herkömmlichen Kugellagerhalterung;
8 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse eines Bestätigungstests für die Fettvorbehandlung einer Halterung gemäß einem Ausführungsbeispiel und einer herkömmlichen Halterung zeigt;
9 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse eines weiteren Tests zur Bestätigung der Fettvorkonditionierung von entsprechenden Halterungen gemäß den Ausführungsbeispielen und einer herkömmlichen Halterung zeigt;
10 ist eine Vorderansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine seitliche Teilansicht der Kugellagerhalterung von einer Innendurchmesserseite aus gesehen;
12 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung von Verbindungsplattenteilen der Kugellagerhalterung;
13 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in Kombination mit Kugeln und einem Außenring;
14 ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang der Linie XIV-XIV in 13;
15 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in axialer Richtung gesehen;
17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVII-XVII in 16;
18 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in axialer Richtung gesehen;
20 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie XX-XX in 19;
21 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung aus einer axialen Richtung gesehen;
23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXIII-XXIII in 22;
24 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
25 ist eine Vorderansicht der Kugellagerhalterung in axialer Richtung gesehen;
26 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXVI-XXVI in 25;
27 ist eine Schnittdarstellung eines Wälzlagers mit einem Kugellagerhalterung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
28 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
29 ist eine Schnittdarstellung eines Wälzlagers mit dem Kugellagerhalter;
30 zeigt schematisch ein Hochgeschwindigkeitsprüfgerät;
31 zeigt die Ergebnisse eines Temperaturanstiegstests der Kugellagerhalterung;
32 zeigt die Ergebnisse eines Temperaturanstiegstests eines herkömmlichen Produkts;
33 ist eine Vorderansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine erste Variante einer Kerbteilform der vorliegenden Erfindung darstellt;
34 ist eine Vorderansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine zweite Variante einer weiteren Kerbteilform der vorliegenden Erfindung darstellt;
35 ist eine Vorderansicht einer Kugellagerhalterung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine dritte Variante einer weiteren Kerbteilform der vorliegenden Erfindung darstellt;
36 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Kugellagerhalterung aus einem Kunstharz;
37 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Kugellagerhalterung aus gewelltem Stahlblech;
38 ist eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Wälzlagers; und
39 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil einer herkömmlichen Kugellagerhalterung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Kugellagerhalterung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ein Wälzlager werden unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
Wälzlager
Wie in 1 gezeigt, ist das Wälzlager 1 ein Rillenkugellager mit einem Innenring 2; einem Außenring 3; einer Vielzahl von Kugeln 5, die zwischen den Wälzflächen 2a, 3a des Innen- und Außenrings 2, 3 angeordnet sind; einer Kugellagerhalterung 6 zum Halten der jeweiligen Kugeln 5; und Dichtungsplatten 4, die berührungsfreie Dichtungen sind. Die Kugeln 5 können Stahlkugeln oder Keramikkugeln sein.
Zwischen einem Außenumfang des Innenrings 2 und einem Innenumfang des Außenrings 3 ist ein ringförmiger Aufnahmeraum definiert, und Öffnungen an gegenüberliegenden axialen Enden des ringförmigen Aufnahmeraums sind durch die Dichtungsplatten 4, 4 verschlossen. Der geschlossene Aufnahmeraum ist zur Schmierung mit Fett gefüllt. Der Außenring 3 hat eine innere Umfangsfläche, die mit Außenringdichtungsnuten versehen ist, und der Innenring 2 hat eine äußere Umfangsfläche, die mit Innenringdichtungsnuten versehen ist. Jede Dichtungsplatte 4 besteht aus Stahlblech und hat eine scheibenartige Form. Äußere Enden der Dichtungsplatten 4 sind an den Außenring-Dichtungsnuten befestigt. Die inneren Enden der Dichtungsplatten 4 werden in die Innenringdichtungsnuten mit vorbestimmten Abständen eingesetzt, so dass sie nicht in Kontakt mit dem Innenring 2 sind.
Kugellagerhalterung 6
Wie in den 2A, 2B und 3 gezeigt ist, umfasst die Kugellagerhalterung 6 zwei ringförmige Körper 10, 10, die aus einem Kunstharz hergestellt sind und in einer axialen Richtung des Halters übereinander liegen. Jeder ringförmige Körper 10 wird beispielsweise durch Spritzgießen des Kunstharzes gebildet. Die beiden ringförmigen Körper 10, 10 haben die gleiche Form und können aus einer gemeinsamen Form gegossen werden. Beispiele für das Kunstharz können sein: Polyamid (z. B. PA46), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK). Das Kunstharz, aus dem die jeweiligen ringförmigen Körper 10 geformt sind, kann Glasfasern oder Kohlenstofffasern oder Aramidfasern oder ähnliches enthalten, um die Festigkeit der ringförmigen Körper zu verbessern.
Wie in den 4A und 4B gezeigt, enthält jeder ringförmige Körper 10 eine Mehrzahl von halbkugelförmigen Taschenwandteilen 13 und eine Mehrzahl von Verbindungsplattenteilen 14. Die mehreren halbkugelförmigen Taschenwandteile 13 sind in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung des ringförmigen Körpers angeordnet, und jedes der Taschenwandteile bildet eine Innenwandfläche einer Tasche 12 zur Aufnahme der Kugel 5. Die Vielzahl von Verbindungsplattenteilen 14 verbinden die in Umfangsrichtung benachbarten Taschenwandteile 13.
Kupplungsklauen 16 und Kupplungslöcher 17
Jedes Verbindungsplattenteil 14 hat eine Anlagefläche 15, die mit einer anderen Anlagefläche eines entsprechenden Verbindungsplattenteils in Oberflächenkontakt kommt, wenn die beiden ringförmigen Körper 10, 10 miteinander gekoppelt werden. Jedes Verbindungsplattenteil 14 hat in der Nähe der Mitte seiner Stoßfläche 15 eine in axialer Richtung vorstehende Kupplungsklaue 16 und eine Kupplungsbohrung 17, in die eine entsprechende Kupplungsklaue 16 des anderen ringförmigen Körpers 10 eingesetzt wird. Die Kupplungsklaue 16 hat einen axialen Spitzenendabschnitt, der mit einem Hakenabschnitt 19 ausgebildet ist, und der Hakenabschnitt 19 des einen ringförmigen Körpers 10 greift in einen abgestuften Abschnitt 18 ein, der an einer Innenfläche einer entsprechenden Kupplungsbohrung 17 des anderen ringförmigen Körpers 10 ausgebildet ist. Durch diesen Eingriff wird die Kupplungsklaue 16 in der Kupplungsbohrung 17 verriegelt, und die beiden ringförmigen Körper 10 werden miteinander gekoppelt.
Vorstehendes Wandteil 20 und Aufnahmeaussparung 21
Jedes Anschlussplattenteil 14 umfasst ein vorstehendes Wandteil 20 und eine Aufnahmeaussparung 21. Der vorstehende Wandteil 20 ist an einem Umfangsende jeder Stoßfläche 15 eines ringförmigen Körpers 10 so ausgebildet, dass er in axialer Richtung vorsteht. Die Aufnahmeaussparung 21 ist am anderen Umfangsende jeder Stoßfläche 15 des einen ringförmigen Körpers 10 ausgebildet und nimmt ein entsprechendes vorstehendes Wandteil 20 des anderen ringförmigen Körpers 10 auf.
Da die jeweiligen Verbindungsplattenteile 14 die vorstehenden Wandteile 20 und die Aufnahmeaussparungen 21 wie oben beschrieben aufweisen, befindet sich bei der Kopplung der beiden ringförmigen Körper 10, 10 die Stoßlinie der ringförmigen Körper 10, 10 an einer von der axialen Mitte der Taschen 12 versetzten Position. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Kugeln 5 an der Position der Stoßlinie der beiden ringförmigen Körper 10, 10 berühren, wenn die Kugeln 5 aufgrund einer Verzögerung oder eines Vorlaufs der Kugeln 5 während des Betriebs des Lagers in Kontakt mit den Verbindungsplattenteilen 14 kommen. Daher können die Kugeln 5 stabil gehalten werden.
Die vorstehenden Wandteile 20 und die Aufnahmeaussparungen 21 sind so dimensioniert, dass zwischen den vorstehenden Wandteilen 20 und den Aufnahmeaussparungen 21 umlaufende und axiale Spalte 22, 23 definiert sind, wenn die beiden ringförmigen Körper 10, 10 miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise kann ein Übermaß zwischen den vorstehenden Wandteilen 20 und den Aufnahmeaussparungen 21 aufgrund von Schrumpfungsunterschieden nach dem Spritzgießen der ringförmigen Körper 10 vermieden werden und sichergestellt werden, dass die Stoßflächen 15 der Verbindungsplattenteile 14 der beiden ringförmigen Körper 10, 10 passgenau aneinander liegen.
Jede Tasche 12 hat gegenüberliegende Umfangsendabschnitte, die jeweils mit einer partiell konkaven Kugeloberfläche 25 ausgebildet sind, die dem Außenumfang einer entsprechenden Kugel 5 entspricht. Die teilweise konkave sphärische Oberfläche 25 hat eine Fläche senkrecht zum Teilkreis der Kugeln 5, und die teilweise konkaven sphärischen Oberflächen an den gegenüberliegenden Umfangsendabschnitten sind so geformt, dass sie sich an vorderen und hinteren Positionen in Bezug auf die Bewegungsrichtung der dazwischen liegenden Kugel 5 gegenüberliegen. Die teilweise konkave Kugeloberfläche 25 hat einen etwas größeren Krümmungsradius als der Radius der Kugel 5.
Kerbteil 7
Wie in den 2A und 3 gezeigt ist, hat jedes Taschenwandteil 13 eine innere diametrale Oberfläche, die mit einem Kerbteil 7 versehen ist. Das Kerbteil 7 ist ausgebildet, um die Zufuhr des Fetts aus dem statischen Raum Sa (1) zu den Wälzflächen 2a, 3a (1) zu erleichtern. Das Kerbteil 7 kann z. B. während des Spritzgießens des ringförmigen Körper 10 oder durch zusätzliche Bearbeitung nach dem Spritzgießen geformt werden. Das Kerbteil 7 hat eine Breite H1, die eine radiale Abmessung des einen Taschenwandteils 13 ist, die kleiner ist als eine radiale Abmessung H2 (3) des einen Verbindungsplattenteils 14. In diesem Ausführungsbeispiel ist die innere diametrale Oberfläche 13a des Taschenwandteils 13 als eine gekrümmte Oberfläche geformt, die in axialer Richtung des Lagers gesehen eine konkave Kurve definiert. Das Kerbteil 7 ist so geformt, dass die Breite H1 an einem in Umfangsrichtung mittleren Teil des Taschenwandteils 13 am kleinsten ist und allmählich entlang der gekrümmten Oberflächenform von dem in Umfangsrichtung mittleren Teil zu den gegenüberliegenden Umfangsenden des Taschenwandteils 13 hin zunimmt.
Insbesondere ist, wie in 1 gezeigt, das Kerbteil 7 als eine gekrümmte Oberfläche geformt, die eine konkave Kurve definiert, die durch die teilweise gekerbte innere diametrale Oberfläche des Taschenwandteils 13 definiert ist. Die Breite H1 des Taschenwandteils 13 mit dem Kerbteil 7 liegt in einem Bereich von 35% des Kugeldurchmessers oder kleiner um den Teilkreis PCD der Kugeln 5 und ist gleich oder kleiner als 50% einer radialen Abmessung H3 zwischen einem inneren Durchmesser des Außenrings und einem äußeren Durchmesser des Innenrings. Die Ausbildung der Kerbteile 7 erleichtert somit die Zufuhr des Fettes aus dem statischen Raum Sa zu den Wälzflächen 2a, 3a.
Verdickter Teil 8
Wie in 2B gezeigt ist, enthält jedes Taschenwandteil 13 einen verdickten Teil 8, so dass das Taschenwandteil 13 um ein Volumen verdickt ist, das einem Volumen entspricht, das durch den Kerbteil 7 in der axialen Lagerrichtung reduziert ist. In diesem Beispiel ist das gesamte Taschenwandteil 13 um ein Volumen verdickt, das einem in Lagerachsrichtung reduzierten Volumen entspricht, verglichen mit einem Taschenwandteil ohne den Kerbteil (nicht dargestellt). Mit anderen Worten: Das gesamte Taschenwandteil 13 dient als verdickter Teil 8. Der verdickte Teil 8 ermöglicht es, eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 durch die Kerbteile 7 zu unterdrücken.
Wirkungen und Vorteile
Gemäß der oben beschriebenen Kugellagerhalterung 6 und dem Wälzlager 1, das die Kugellagerhalterung 6 enthält, hat jeder Taschenwandteil 13 die innere diametrale Oberfläche 13a, die mit dem Kerbteil 7 versehen ist, so dass der Taschenwandteil 13 eine Breite H1 hat, die kleiner ist als die radiale Abmessung H2 (3) jedes Verbindungsplattenteils 14. Daher wird während des Betriebs des Lagers das im statischen Raum Sa angesammelte Fett aufgrund der Zentrifugalkraft durch die Kerbteile 7 zu den Wälzflächen 2a, 3a gefördert. Das heißt, ein Teil des Fetts, das dazu neigt, im statischen Raum Sa zurückgehalten zu werden, wird durch die Kerbteile 7 abgeschabt. Dadurch wird das Grundöl des Fetts abgeschieden, so dass es leichter durch die Kerbteile 7 nacheinander in das Innere der Kugellagerhalterung 6, zu den Kugeloberflächen und zu den Wälzflächen 2a, 3a gefördert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Wärmeentwicklung im Wälzlager 1 zu unterdrücken und dadurch die Fettgebrauchsdauer im Vergleich zur herkömmlichen Technologie zu verlängern. Da die Taschenwandteile 13 außerdem die Kerbteile 7 aufweisen, kann der Fettscherwiderstand zwischen den Kugeln 5 und den Taschen 12 verringert werden, was zu einem geringeren Drehmoment und einer geringeren Wärmeentwicklung im Wälzlager 1 führt.
Zu Beginn des Betriebs wird durch die Kerbteile 7 eine größere Menge des an den Oberflächen der Kugeln 5 anhaftenden Fetts abgestreift und das Fett wird leichter aus dem dynamischen Raum in den statischen Raum Sa abgeführt. Dadurch ist es möglich, die Vorkonditionierungszeit des Fettes zu verkürzen. Die Kerbteile 7 können leicht durch eine Form oder ähnliches geformt werden, und daher können die Produktionskosten im Vergleich zu dem konventionellen Beispiel, das die Bearbeitung einer Halterung aus gewelltem Stahlblech erfordert, um Kerbteile zu bilden, reduziert werden. Somit kann die Kugellagerhalterung 6 eine ausgezeichnete Produktivität aufweisen.
Die innere diametrale Oberfläche 13a jedes Taschenwandteils 13, an der das Kerbteil 7 ausgebildet ist, ist als gekrümmte Oberfläche geformt, die in Richtung der Lagerachse gesehen eine konkave Kurve definiert. Aus diesem Grund ist es möglich, eine lokale Konzentration von Spannungen, die auf die Kerbteile 7 der Taschenwandteile 13 wirken, zu verhindern. Außerdem lassen sich die Kerbteile 7 dadurch leicht durch eine Form zum Spritzgießen oder dergleichen formen.
Jedes Kerbteil 7 kann einen tiefsten Abschnitt 7a (3, 5) besitzen, der sich auf oder in der Nähe des Teilkreises PCD (1) der Kugeln 5 in radialer Richtung befindet. Wenn der tiefste Abschnitt 7a jedes Kerbteils 7 eine radiale Stelle in der Nähe des Teilkreises PCD der Kugeln 5 erreicht, öffnet sich das Kerbteil 7 an einer Stelle, an der ein Spalt zwischen der Kugel 5 und dem Taschenwandteil 13 klein ist, und daher kann mehr Fett an einer Stelle in der Nähe des statischen Raums Sa abgeschabt werden. Dadurch wird das Fett leichter aus dem dynamischen Raum ausgetragen, wodurch die Vorkonditionierungszeit des Fetts weiter verkürzt werden kann. Handelt es sich bei den Kugeln 5 beispielsweise um Keramikkugeln, ist es möglich, die Drehzahl des Lagers aufgrund des geringeren spezifischen Gewichts der Kugeln im Vergleich zu Stahlkugeln aus Wälzlagerstahl o.ä. zu erhöhen sowie die Wärmebeständigkeit zu steigern.
Ergebnisse der Fett-Verhaltensanalyse
7A und 7B zeigen Ergebnisse der Analyse des Fettverhaltens. 7A zeigt das in 1 bis 6 gezeigte Ausführungsbeispiel, d.h. ein Beispiel für einen Kugellagerhalterung 6 mit Kerbteilen 7, und 7B zeigt ein Beispiel für einen Kugellagerhalterung 55A ohne Kerbteile 7. Die Kugellagerhalterungen 6, 70 in diesen Figuren haben ansonsten die gleichen Merkmale, und die entsprechenden Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied besteht darin, dass bei der Kugellagerhalterung 6 mit dem Kerbteil 7 (7A) an den Verbindungen 10a zwischen den Taschenwandteilen 13 und den Anschlussplattenteilen 14 sowie an Stellen in der Nähe von Zwischenteilen der Taschenwandteile 13 in Lagerumfangsrichtung (innerhalb des mit dem Bezugszeichen „A“ bezeichneten Kreises) eine größere Menge an Fett aus dem an der Oberfläche haftenden Fett G (schwarz markiert) abgeschabt wurde, als bei der Kugellagerhalterung 55A ohne den Kerbteil 7 (7B).
Analysebedingungen
Die Kugeln 5 befanden sich in den Taschenmitten der Kugellagerhalterung 6, 55A, und das Fett wurde auf die Oberfläche der Kugeln 5 in einer Dicke von 1,5 mm aufgetragen. Bei einem Kontaktwinkel der Kugeln 5 von 0° und einer Drehzahl des Innenrings 2 von 600 min^-1 wurde das Ausfließen des Fetts bei einer Umdrehung der Kugeln 5 untersucht.
Fett-Vorkonditionierungs-Bestätigungstest (1)
8 zeigt die Ergebnisse eines Bestätigungstests für die Vorkonditionierung des Fetts (1). Die horizontale Achse des Diagramms stellt die Zeit (min), die vertikale Achse die Temperatur (°C) des Außenrings 3 dar. Der Begriff „Fettvorkonditionierung“ bezeichnet die Fähigkeit des auf die Oberfläche einer Kugel 5 aufgetragenen Fetts, sich bei Inbetriebnahme des Lagers in den statischen Raum zu bewegen. Die Fettvorkonditionierung kann durch die Erhöhung der Lagertemperatur aufgrund des Rührwiderstandes des Fettes bestätigt werden. Die Erhöhung der Lagertemperatur kann durch die Temperatur des Außenrings bestimmt werden.
Der Kugellagerkäfig 6 mit den Kerbteilen 7 (die in 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele) wies im Vergleich zum Kugellagerkäfig 55A ohne die Kerbteile 7 niedrigere Spitzentemperaturen im Außenring und kürzere Zeiten zur Temperaturstabilisierung bei den jeweiligen Drehzahlen auf. Der Kugellagerkäfig 6 mit den Kerbteilen 7 zeigte, dass die Temperatur des Außenrings bei den jeweiligen Drehzahlen innerhalb von 30 min auf eine Temperatur sank, die derjenigen bei Ölschmierung entsprach.
Testbedingungen
Prüfgerät: Horizontales Drehmomentprüfgerät
Testmodell-Nummer: 6312
Rotationsgeschwindigkeit: 4000, 6000, 8000, 10000 min^-1
Belastung: Fr = 411 N
Test: 30 min bei jeder Drehzahl
Prüfling: Temperatur des Außenrings
Fett-Vorkonditionierungs-Bestätigungstest (2)
9 zeigt die Ergebnisse eines Bestätigungstests für die Vorkonditionierung des Schmierfetts (2). Bei der Kugellagerhalterung 6 mit den Kerbteilen 7 (die in 1 bis 6 gezeigte Ausführungsbeispiel) wurde die Vorkonditionierungszeit des Fetts um 30 % reduziert, verglichen mit dem Produkt ohne die Kerbteile.
Im Fall der Kugellagerhalterung 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Flanschteilen 31 (d.h. mit sowohl den Flanschteilen 31 als auch den Kerbteilen 7), die später unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 beschrieben wird, wurde die Vorkonditionierungszeit des Fetts im Vergleich zu dem Produkt ohne die Kerbteile um 50% reduziert. Unter dem Begriff „Vorkonditionierungszeit des Schmierfetts“ versteht man die Zeit, die zur Stabilisierung der Temperatur des Außenrings nach Inbetriebnahme des Lagers benötigt wird.
Testbedingungen
Prüfgerät: Horizontales Drehmomentprüfgerät
Testmodell-Nummer: 6312
Drehgeschwindigkeit: 5000, 10000 min^-1
Belastung: Fr = 411 N
Test: 30 min bei jeder Drehzahl
Prüfling: Temperatur des Außenrings
Andere Ausführungsbeispiele
In der folgenden Beschreibung werden dieselben Referenznummern verwendet, um Teile zu bezeichnen, die den zuvor beschriebenen Teilen in den jeweiligen Ausführungsbeispielen entsprechen, und überlappende Beschreibungen werden weggelassen. Wenn nur ein Teil einer Konfiguration beschrieben wird, ist der Rest der Konfiguration so zu verstehen, dass er den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht, sofern nicht anders angegeben. Die gleichen Konfigurationen bieten die gleichen Effekte. Es ist nicht nur möglich, die in den jeweiligen Ausführungsbeispielen besonders beschriebenen Teile zu kombinieren, sondern auch, die Ausführungsbeispiele teilweise zu kombinieren, sofern einer solchen Kombination nichts entgegensteht.
10 bis 14 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kugellagerhalterung 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels entspricht der Kugellagerhalterung 6 gemäß dem unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, bei der jedes der Anschlussplattenteile 14 einen Außendurchmesserrand aufweist, der mit einem vom Außendurchmesserrand in axialer Richtung abstehenden Flanschteil 31 versehen ist. Das Flanschteil 31 erstreckt sich bis zu den gegenüberliegenden axialen Enden des Anschlussplattenteils 14 und ist über eine gesamte Breite des Anschlussplattenteils 14 in Lagerumfangsrichtung ausgebildet. Wie in 14 gezeigt ist, weist das Anschlussplattenteil 14 zwar an seinen gegenüberliegenden Umfangsenden verbreiterte Abschnitte 14a auf, aber die axiale Position einer Kopfendkante des Flanschteils 31 ist konstant. Ein axiales Breitenmaß B (im Folgenden als „Flanschbreite“ bezeichnet) zwischen den Spitzenenden der Flansche 14, 14 auf den gegenüberliegenden Seiten (12) ist über den gesamten Umfang des Lagers konstant und entspricht im Wesentlichen dem Breitenmaß der Wälzfläche 3a des Außenrings 3.
14 zeigt das Wälzlager 1 in der Ansicht von der Seite des Innenrings 2 auf die Seite des Außenrings 3, und 6 zeigt das Wälzlager des ersten Ausführungsbeispiels in der Ansicht von der Seite des Innenrings 2 auf die Seite des Außenrings 3. Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ohne die Flanschteile 31 ist die Wälzfläche 3a des Außenrings 3 auf beiden Seiten des Verbindungsplattenteils 14 der Kugellagerhalterung 6 sichtbar (in der Figur zeigen die gestrichelten Bereiche 3aa an, wo die Wälzfläche 3a sichtbar ist), wenn der Außenring 3 von der Seite des Innenrings 2 aus betrachtet wird. Wenn dagegen die Flanschteile 31 wie in dem Ausführungsbeispiel von 14 vorgesehen sind, wird die Wälzfläche 3a des Außenrings 3 durch die Flanschteile 31 verdeckt und ist nicht sichtbar.
Wie in 12 gezeigt, hat das Flanschteil 31 eine Außendurchmesser-Seitenfläche 31a, die im Querschnitt senkrecht zur radialen Richtung des Lagers steht, und eine Innendurchmesser-Seitenfläche 31b, die eine geneigte Fläche ist, die unter einem Neigungswinkel α in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur radialen Richtung des Lagers geneigt ist. Der Neigungswinkel α kann z. B. 3° oder größer sein.
In diesem Ausführungsbeispiel kann durch das Vorsehen der Flanschteile 31 verhindert werden, dass das in der Nähe der Verbindungen 10a zwischen den Taschenwandteilen 13 und den Anschlussplattenteilen 14 (7A) abgeschabte Fett durch die Fliehkraft zur Wälzfläche 3a des Außenrings 3 gezogen wird. Dadurch verkürzt sich die Zeit für den Austrag des Fetts aus dem dynamischen Raum in der Nähe der Wälzfläche 3a des Außenrings 3 in den statischen Raum Sa zwischen der Kugellagerhalterung 6 und den Dichtungsplatten 4 (1) weiter.
Die Flanschbreite B (12) der Flanschteile 31 entspricht im Wesentlichen der Breite der Wälzfläche des Außenrings 3. Konkret entspricht die Flanschbreite B vorzugsweise 90 bis 110%, besonders bevorzugt 95 bis 105% der Breite der Außenring-Wälzfläche. Ist die Flanschbreite kleiner als 90% der Breite der Außenringabrollfläche, kann nicht ausreichend verhindert werden, dass das durch die Fliehkraft weggeschleuderte Fett in den Bereich in der Nähe der Außenringwälzfläche 3a, der ein dynamischer Raum ist, gezogen wird. Wenn die Flanschbreite 110% überschreitet, hemmen die Flanschteile 31 die Bewegung des Fetts, so dass weniger Fett aus dem dynamischen Raum abgeführt werden kann. Jedes Flanschteil 31 kann eine Seitenfläche des Innendurchmessers haben, die sich in einem Winkel von 3° oder mehr verjüngt, so dass das Fett leichter aus dem dynamischen Raum ausgetragen werden kann. Wenn der Winkel kleiner als 3° ist, wird das Fett weniger leicht aus dem dynamischen Raum ausgetragen.
Als Hinweis: Auch wenn eine herkömmliche Halterung aus gewelltem Stahlblech die Kerbteile 7 und die Flanschteile 31 enthält, können die gleichen Effekte wie bei diesem Ausführungsbeispiel in Bezug auf das Fettverhalten erzielt werden. Bei Halterungen aus gewelltem Stahlblech besteht jedoch das Problem, dass die Produktionskosten hoch sind, weil mehr Arbeit für die Herstellung erforderlich ist.
Variante des verdickten Teils 8
Wie ein drittes Ausführungsbeispiel in den 15 bis 17 zeigt, kann ein innerer diametraler Teil jedes Taschenwandteils 13 als verdicktes Teil 8 ausgebildet sein, der in Bezug auf andere Teile axial nach außen verdickt ist. Der verdickte Teil 8 dient dazu, den Innendurchmesserteil des Taschenwandteils 13 um ein Volumen zu verdicken, das einem durch den Kerbteil 7 in Axialrichtung des Lagers reduzierten Volumen entspricht. Der verdickte Teil 8 kann eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 aufgrund der Kerbteile 7 unterdrücken.
Wie ein viertes Ausführungsbeispiel in den 18 bis 20 zeigt, kann ein Teil der Außenfläche jedes Taschenwandteils 13, der sich im Wesentlichen entlang des Teilkreises PCD der Kugeln 5 (1) befindet, als verdicktes Teil 8 ausgebildet sein, das in Bezug auf andere Teile verdickt ist. Auch in diesem Fall ist es möglich, eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 durch die Kerbteile 7 zu unterdrücken.
Wie in einem fünften Ausführungsbeispiel in 21 bis 23 gezeigt, können ein innerer diametraler Teil und ein äußerer diametraler Teil jedes Taschenwandteils 13 als verdickte Teile 8 ausgebildet sein, die in Bezug auf andere Teile axial nach außen verdickt sind. In diesem Fall sind die verdickten Teile 8 separat an dem inneren diametralen Teil und dem äußeren diametralen Teil des Taschenwandteils 13 vorgesehen, und daher ist die Kugellagerhalterung 6 während des Betriebs des Lagers gut ausbalanciert. Dadurch ist es möglich, die Rollgeschwindigkeit des Wälzlagers weiter zu erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 aufgrund der Kerbteile 7 zu unterdrücken.
Wie in einem sechsten Ausführungsbeispiel in den 24 bis 26 gezeigt, kann die äußere Oberfläche jedes Taschenwandteils 13 als ein verdicktes Teil 8 ausgebildet sein, das sich von der inneren diametralen Oberfläche zur äußeren diametralen Oberfläche hin verjüngt. In diesem Fall, da der Taschenwandteil 13 zur Außendurchmesserseite hin verdickt ist, ist es möglich, einer Ringspannung zu widerstehen, die während des Betriebs des Lagers auf die Kugellagerhalterung 6 wirkt. Darüber hinaus kann eine Verschlechterung der Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 aufgrund der Kerbteile 7 unterdrückt werden.
Variante der Anordnung von Kerbteilen 7
Wie ein siebtes Ausführungsbeispiel in 27 zeigt, kann das Kerbteil 7 an der äußeren diametralen Oberfläche jedes Taschenwandteils 13 vorgesehen sein. Die äußere diametrale Oberfläche jedes Taschenwandteils 13 ist als eine gekrümmte Oberfläche geformt, die in Richtung der Lagerachse gesehen eine konkave Kurve definiert. Diese Beschaffenheit bietet ebenfalls die gleichen Effekte und Vorteile wie die, die für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
Variante der Form des Kerbteils 7
Die Form des Kerbteils 7 (d. h. die innere diametrale Oberfläche oder die äußere diametrale Oberfläche des Taschenwandteils 13, an dem das Kerbteil 7 vorgesehen ist) kann, aus der Richtung der Lagerachse gesehen, polygonal sein. Zum Beispiel kann das Kerbteil 7 in einer rechteckigen Form geformt sein, wie durch eine erste Variante in 33 gezeigt, oder in einer dreieckigen Form, wie durch eine zweite Variante in 34 gezeigt, oder in einer schlitzartigen Form, die sich in der radialen Richtung des Lagers erstreckt, wie durch eine dritte Variante in 35 gezeigt. Wie die erste Variante in 33 zeigt, hat das Kerbteil 7 eine Breite in Lagerumfangsrichtung, die der Hälfte oder mehr der Breite des Taschenwandteils in Lagerumfangsrichtung entspricht.
Wenn das Kerbteil 7 eine rechteckige Form hat und der tiefste Abschnitt 7a des Kerbteils 7 in der Nähe des Teilkreises PCD der Kugeln 5 liegt, fließt das Fett weiterhin leicht vom dynamischen Raum in den statischen Raum Sa. Solange das Kerbteil 7 eine Form hat, die eine große Breite in der Lagerumfangsrichtung an seinem tiefen Abschnitt hat (die nicht auf eine rechteckige Form beschränkt ist und beispielsweise eine elliptische Bogenform umfassen kann, die durch Abflachen eines Kerbteils 7 mit einer bogenförmigen Kurvenform in der radialen Richtung des Lagers geformt ist), kann der Effekt erzielt werden, dass das Fett leichter vom dynamischen Raum zum statischen Raum Sa fließt. Obwohl nicht dargestellt, können die im Wälzlager verwendeten Dichtungsplatten berührende Dichtungen sein. Es sollte beachtet werden, dass die Kugellagerhalterung der vorliegenden Erfindung auch auf offene Wälzlager angewendet werden kann, die keine Dichtungsplatten enthalten. Jeder ringförmige Körper der Kugellagerhalterung kann auch mit einem 3D-Drucker oder durch spanende Bearbeitung hergestellt werden.
Als Problem einer herkömmlichen gewellten Halterung aus einem Harz tritt in einem Hochgeschwindigkeitsbereich, in dem die Rotationsgeschwindigkeit dn = 600.000 übersteigt, bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit eine Resonanz zwischen Rotation und Vibration eines Halters (d. h. eine Eigenschwingung des Halters) auf, die vorübergehend einen schnellen Temperaturanstieg aufgrund des eingezogenen Schmiermittels verursacht. Obwohl Patentdokument 4 (oben aufgeführt) eine Technologie zur Erhöhung der Steifigkeit und der Eigenfrequenz einer Kunststoffhalterung durch Verwendung von Metallkomponenten offenbart, um die Hochgeschwindigkeitsleistung zu verbessern, erhöht dies die Kosten aufgrund der Verwendung von Metallkomponenten.
Dementsprechend wird, wie ein achtes Ausführungsbeispiel in 28 zeigt, ein Axialmaß (Dicke des Verbindungsteils) t1 der beiden übereinander liegenden Verbindungsplattenteile 14, 14 auf 55% bis 65% des Durchmessers der Kugel 5 (29) eingestellt, um die hohe Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 zu erreichen und die Eigenfrequenz der Kugellagerhalterung 6 zu erhöhen. Die untere Grenze des Axialmaßes t1 liegt bei 55% des Kugeldurchmessers, so dass ein Wurzelteil Nm (28) der die Kugel 5 aufnehmenden Kugellagerhalterung 6 ( 29) eine erhöhte Dicke (axiale Dicke) aufweist. Dadurch wird die Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 erhöht und der Widerstand gegen die Fliehkraft bei schneller Rotation verbessert. Durch die erhöhte Eigenfrequenz aufgrund der erhöhten Steifigkeit der Kugellagerhalterung 6 tritt keine Resonanz zwischen der Drehzahl und der Eigenfrequenz auf. Somit treten auch keine resonanzbedingten Schwingungen der Kugellagerhalterung 6 auf, was zu einem unterdrückten Temperaturanstieg und einer stabilen Rotation führt.
Die Obergrenze des Axialmaßes t1 liegt aus folgendem Grund bei 65% des Kugeldurchmessers.
Das Maß von 65 % des Kugeldurchmessers entspricht 90 % einer Außenring-Nutbreite (Breitenmaß der Außenring-Wälzfläche) L1, wie in 29 dargestellt. Im Wälzlager 1 wird das in den Raum zwischen den Taschen (zwischen den Seitenflächen der jeweiligen Anschlussplattenteile) des Kugelkäfigs 6 eingefüllte Fett durch die Fliehkraft bei der Anfangsdrehung in Richtung der radial außen liegenden Seite des Außenrings 3 weggeblasen. Beträgt das axiale Maß t1 (28) 90 % oder mehr der Außenringnutbreite L1, wird das durch die Fliehkraft weggeblasene Fett der Wälzfläche (Laufbahnfläche) 3a kaum zugeführt. Ist dagegen das axiale Maß t1 (28) kleiner als 90% der Außenringnutbreite L1, wird das Fett der Wälzfläche 3a leichter zugeführt und damit die Erstschmierung verbessert. Aus diesem Grund wird die Obergrenze des Axialmaßes t1 (28) auf 65 % festgelegt, was 90 % der Außenringnutbreite L1 entspricht.
Es wurde ein Temperaturanstiegstest mit verschiedenen Dicken der Anschlussteile durchgeführt.
Testbedingungen:

Tester: Hochgeschwindigkeitstester (30)
Prüflager: Modellnummer 6312
Drehzahl: stufenweise von 3.000 min^-1 bis 13.500 min^-1
Belastung: axiale Belastung Fa = 588,4 N
Messgröße: Temperatur des Lageraußenrings

Wie in 30 dargestellt, wurden zwei Wälzlager als Testlager in vorgegebenen Abständen in axialer Richtung angeordnet. Die Lager waren vom Typ des drehbaren Innenrings und wurden von einem Motor 24 angetrieben. Das in 30 auf der linken Seite dargestellte, näher am Motor 24 liegende Wälzlager wird als motorseitiges Lager Br1 bezeichnet, das in 30 auf der rechten Seite dargestellte Wälzlager als nicht-motorseitiges Lager Br2. In einem Gehäuse 26 wurden Thermoelemente 27, 27 zur Messung der Temperatur der Außenringe vorgesehen. 31 zeigt ein Ergebnis des Temperaturanstiegstests im Lager gemäß dem Ausführungsbeispiel von 28. 32 zeigt ein Ergebnis des Temperaturanstiegstests im herkömmlichen Lager. In diesen Diagrammen zeigen die Testlager gemäß dem Ausführungsbeispiel von 28, die eine erhöhte Dicke an den Anschlussteilen haben, im Vergleich zu Lagern gemäß einem Ausführungsbeispiel, die keine erhöhte Dicke an den Anschlussteilen haben, dass ein schneller Temperaturanstieg sowohl im motorseitigen Lager Br1 als auch im nicht-motorseitigen Lager Br2 unterdrückt wurde, was darauf hindeutet, dass die Lager für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb von dn = 600.000 oder größer geeignet sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, sind die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu verstehen, und verschiedene Ergänzungen, Änderungen oder Streichungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind solche Varianten im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innenring
2a: Wälzfläche
3: Außenring
3a: Wälzfläche
4: Dichtungsplatte
5: Ball
6: Kugellagerhalterung
7: Kerbteil
8: verdickter Teil
10: ringförmiger Körper
12: Tasche
13: Taschenwandteil
14: Verbindungsplattenteil
31: Flanschteil
Sa: statischer Raum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018177772 [0001]
JP 2019054026 [0001]
JP 2019167218 [0001]
JP 2013007468 [0005]
JP 2018071720 [0005]
JP 2010065816 [0005]
JP 2007285506 [0005]

Claims

Kugellagerhalterung, die zwei ringförmige Körper umfasst, die aus einem synthetischen Harz hergestellt sind und so konfiguriert sind, dass sie in Axialrichtung der Halterung übereinander angeordnet sind, jeder der ringförmigen Körper enthält: eine Vielzahl von Taschenwandteilen, die in vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Kugellagerhalterung angeordnet sind, wobei jedes der Taschenwandteile eine halbkugelförmige Form aufweist und eine innere Wandfläche einer Tasche bildet, die zum Halten einer Kugel konfiguriert ist; und eine Vielzahl von Verbindungsplattenteilen, die die in Umfangsrichtung benachbarten Taschenwandteile verbinden, wobei die beiden ringförmigen Körper an den jeweiligen Verbindungsplattenteilen übereinander liegen und miteinander gekoppelt sind, wobei jedes der Taschenwandteile eine innere diametrale Oberfläche oder eine äußere diametrale Oberfläche hat, die mit einem Kerbteil versehen ist, so dass jedes Taschenwandteil eine Breite besitzt, die eine radiale Abmessung ist, die kleiner als eine radiale Abmessung eines Verbindungsplattenteils ist.
Kugellagerhalterung nach Anspruch 1, wobei das Kerbteil eine gekrümmte Form aufweist, so dass die innere diametrale Oberfläche oder die äußere diametrale Oberfläche jedes Taschenwandteils eine konkave Kurve definiert, in Axialrichtung des Lagers gesehen.
Kugellagerhalterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kerbteil einen tiefsten Abschnitt aufweist, der sich in der Nähe eines Teilkreises von Kugeln in Radialrichtung des Lagers befindet.
Kugellagerhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich das Kerbteil auf einer Außendurchmesserseite der Taschenwandteile befindet und jedes der Verbindungsplattenteile eine Außendurchmesserkante aufweist, die mit einem Flanschteil versehen ist, das von der Außendurchmesserkante in Axialrichtung vorsteht.
Kugellagerhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jedes der Taschenwandteile ein verdicktes Teil aufweist, so dass jedes Taschenwandteil um ein Volumen verdickt ist, das einem Volumen entspricht, das durch den Kerbteil in Axialrichtung des Lagers reduziert ist.
Kugellagerhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jedes der beiden übereinander liegenden Verbindungsplattenteile eine axiale Abmessung aufweist, die 55% bis 65% eines Durchmessers der Kugel entspricht.
Wälzlager, umfassend die Kugellagerhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Wälzlager nach Anspruch 7, wobei die Kugel eine Keramikkugel ist.