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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kugelgelenk, das bezüglich
Präzision,
Lebensdauer, und funktioneller Gleichmäßigkeit stark verbessert ist,
sowie ein Zusammenbauverfahren für
ein freies kugelförmiges
Kugellager.
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Stand der Technik
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In herkömmlicher Weise wird in einer
unabhängigen
Fahrzeugaufhängung,
da hier eine Notwendigkeit besteht, einen Lenkwinkel der Räder ohne
Beeinträchtigung
seiner Funktion zu verändern, ein
Kugelgelenk an einem Gelenkabschnitt zwischen einem Spurhebel und
einer Verbindungsstange, wie in 13 gezeigt,
verwendet, wobei das Kugelgelenk 1 einen Bolzen 2 umfasst,
an dessen einem Ende ein kugelförmiger
Körper 2a vorgesehen
ist und eine Lauffläche 3,
und der kugelförmige
Körper 2a von
der Lauffläche 3 gehalten
wird. Der kugelförmige Körper 2a wird
auf Grund einer Führungsfläche 3a der
Lauffläche 3 in
einer solchen Weise gehalten, dass er nicht aus der Lauffläche 3 heraus
rutscht, und eine Schwenkbewegung des kugelförmigen Körpers 2a in so genannten
sechs axialen Richtungen (x-Achse, y-Achse, z-Achse, θx-Achse, θy-Achse
und θz-Achse)
ist erlaubt. Es sei darauf hingewiesen, dass zwischen den kugelförmigen Körper 2a und
die Führungsfläche 3a Schmiermittel
zugeführt
wird, um dessen Gleitfähigkeit
zu garantieren.
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Da ein herkömmliches Kugelgelenk 1 in
seiner Drehrichtung frei ist und in seinem Belastungswiderstand
und seiner Ausdauer überlegen
ist, ist es in herkömmlichen
Fahrzeugelementen von Fahrzeugaufhängungen verbreitet verwendet
worden. Da jedoch eine Verschiebung zwischen dem kugelförmigen Körper 2a und
der Führungsfläche 3a durch
Verschieben gesichert ist, gibt es eine Verschlechterung in seiner
funktionellen Präzision
und seiner betrieblichen Gleichmäßigkeit,
und da der Schwenkwinkel klein ist, wurde das Anwendungsgebiet nicht
auf den Tischtragemechanismus eines maschinellen Bearbeitungszentrums
mit mehreren Wellen ausgeweitet.
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Demzufolge wurde in dem oben genannten Tischtragemechanismus,
welcher eine Genauigkeit im Mikronbereich und einen großen Schwenkwinkel erfordert,
mit einer Kombination aus mehreren einzelnen Freiheitsgraden des
Gelenkes eine Drehbewegung von drei oder sechs Wellen realisiert.
Jedoch hat die Verbindung einer solchen Kombination, die aus mehreren
Freiheitsgraden des Gelenks besteht, zu einer komplizierten Struktur
geführt
und zusätzlich zu
einer Erhöhung
des Gewichts, so dass es, um die Welle exakt zu positionieren, notwendig
ist, in Betracht zu ziehen, den Betrieb unter Berücksichtigung der
Abweichung der Mitte der Welle zu steuern.
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Ein freies kugelförmiges Kugellager, welches Kugeln
umfasst, die durch einen elastisch verformbaren Halter zwischen
einer kugelförmigen
inneren Lauffläche
und einer äußeren Lauffläche getragen werden
sollen, ist aus der FR-A 504 395 und dem US Pat. 4 934 840 bekannt.
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Die vorliegende Erfindung wurde im
Licht des oben angeführten
Problems gemacht, und ihr Zweck besteht darin, einen Lagermechanismus
bereitzustellen, der nicht in der Drehrichtung eingeschränkt ist,
der überlegen im
Belastungswiderstand und in der Ausdauer ist, der einen großen Schwenkwinkel
besitzt, und der einen hohen Grad von betrieblicher Präzision und
von funktioneller Gleichmäßigkeit
aufweist.
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Um das oben genannte Problem zu lösen, ist ein
Zusammenbauverfahren für
ein freies kugelförmiges
Kugellager gemäß Anspruch
1 dadurch gekennzeichnet, dass Kugeln zwischen der kugelförmigen inneren
Lauffläche
und der äußeren Lauffläche, die einen
Abschnitt der inneren Lauffläche
in einer Einheit umgibt, von dem schalenförmigen Halter gelagert werden,
der an zumindest einem Abschnitt geteilt und elastisch verformbar
ist, wobei die innere Lauffläche
mit dem Halter abgedeckt wird und die Kugeln nach dem Einsetzen
in die äußere Lauffläche mit
dem Halter gekoppelt werden.
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Gemäß dieser Erfindung wird zum
Zeitpunkt des Einsetzens der inneren Lauffläche und des Halters in die äußere Lauffläche durch
elastische Verformung des Halters um den Betrag des Abstandes zwischen
der inneren Lauffläche
erwartet, dass die Interferenzen zwischen der äußeren Lauffläche und
dem Halter absorbiert werden. Da der Halter an zumindest einem Abschnitt
geteilt ist, wird an der Teilungslinie eine sichere elastische Verformung
erzeugt und von der Außenseite
des Halters werden die Kugeln gekoppelt. Die Kugeln, die mit dem
Halter gekoppelt sind, werden auf Grund einer elastischen Rückstellkraft
des Halters gehalten.
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Des Weiteren wird gemäß einem
bevorzugten Aspekt des Zusammenbauverfahrens des freien kugelförmigen Kugellagers
der äußere Durchmesser des
Halters verkürzt
und in die äußere Lauffläche eingesetzt.
In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung wird der äußere Durchmesser
des Halters elastisch verringert und zu dem Zeitpunkt des Einsetzens
der inneren Lauffläche
und des Halters in die äußere Lauffläche wird
die Interferenz zwischen der äußeren Lauffläche und
dem Halter absorbiert. Und nachdem er eingesetzt worden ist, wird
der Halter auf Grund seiner eigenen Rückstellkraft in die ursprüngliche Gestalt
zurückgestellt.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt
des Zusammenbauverfahrens des freien kugelförmigen Kugellagers der vorliegenden
Erfindung wird der Halter, nachdem die innere Lauffläche mit
dem Halter abgedeckt worden ist, entlang der Teilungslinie verformt und
in die äußere Lauffläche eingesetzt.
In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung wird durch Verformung des Halters entlang seiner
Teilungslinie eine sichere Verformung mit dem Halter erzeugt. Und
die Interferenz der äußeren Lauffläche und
der inneren Lauffläche
zum Zeitpunkt des Einsetzens der inneren Lauffläche und des Halters in die äußere Lauffläche wird
absorbiert. Nach dem Einsetzen wird der Halter in seine ursprüngliche
Gestalt auf Grund seiner Rückstellkraft
zurückgestellt.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt
des Zusammenbauverfahrens des freien kugelförmigen Kugellagers der vorliegenden
Erfindung wird der Halter mit dem geteilten Halterabschnitt abgedeckt,
und nachdem er in die äußere Lauffläche eingesetzt
worden ist, wird ein anderer geteilter Abschnitt in den Spalt zwischen
der inneren Lauffläche
und der äußeren Lauffläche eingesetzt.
Durch Einsetzen eines Abschnittes des Halters, der in eine Vielzahl
geteilt ist, in die äußere Lauffläche mit
der inneren Lauffläche, wird
die Interferenz zum Zeitpunkt des Einsetzungsverfahrens vermindert,
und danach wird, durch Einsetzen eines anderen Teils des Halters
in den Spalt zwischen der inneren Lauffläche und der äußeren Lauffläche, der
schalenförmige
Halter fertig gestellt.
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Das erfinderische Verfahren macht
es möglich,
ein freies kugelförmiges
Kugellager zusammenzubauen, worin Kugeln zwischen einer kugelförmi gen inneren
Lauffläche
und einer äußeren Lauffläche gelagert
werden, welche in einer Einheit mit der inneren Lauffläche vorbereitet
wurde, während
sie einen Teil derselben durch einen elastisch veränderbaren Halter
umgibt.
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Da durch die Drehung der Kugeln eine
Verformung zwischen der kugelförmigen
inneren Lauffläche
und der äußeren Lauffläche gesichert
wird, die in einer einheitlichen Art und Weise mit der inneren Lauffläche und
einen Abschnitt der inneren Lauffläche umgebend gebildet ist,
ist es bezüglich
der betrieblichen Gleichmäßigkeit überlegen.
Da ferner die äußere Lauffläche ein
einheitliches Element ist, wird es möglich, einfach eine gewünschte Präzision des Teiles
zu erreichen, um eine hohe betriebliche Genauigkeit zu erreichen.
Zusätzlich
kann, in Abhängigkeit
von der Fläche,
die mit der inneren Lauffläche umgeben
wird, der gegenseitige Schwenkwinkel zwischen der inneren Lauffläche und
der äußeren Lauffläche bestimmt
werden.
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Und da der Halter zu dem Zeitpunkt
des Zusammenbaus der äußeren Lauffläche, der
inneren Lauffläche
und der Kugeln elastisch verformt werden kann, wird die Interferenz
jedes Elements durch die Verformung des Halters absorbiert.
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Des Weiteren kann der Halter schalenförmig und
zumindest an einem Abschnitt desselben geteilt gestaltet werden.
Dementsprechend wird die Schale sicher an ihrem geteilten Abschnitt
elastisch verformt, und absorbiert jegliche Interferenz zwischen zusammengebauten
Elementen.
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Überdies
kann der Halter mit einer Kombination aus zumindest zwei Elementen
gebildet werden. In Übereinstimmung
mit diesem Aufbau wird durch Verschieben der relativen Stellung
zwischen zwei Elementen inner halb des Bereiches, in welchem eine elastische
Verformung möglich
ist, die Interferenz zwischen Elementen absorbiert, wenn die äußere Lauffläche, die
innere Lauffläche
und die Kugeln zusammengebaut sind.
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Des Weiteren kann der Halter mit
einer Kombination aus zwei symmetrischen Elementen gebildet werden.
Daher besteht kein Bedarf, mehrere Elemente vorzubereiten, um einen
Halter zu bilden, wodurch eine Vereinfachung der strukturellen Teile
beabsichtigt ist.
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Des Weiteren kann er mit Elementen
unterschiedlicher Größe gebildet
werden. In diesem Fall können
die Elemente auf solche Weise in ihrer Gestalt verformt werden,
dass er effektiv gestaltet ist, um die Verformung des Halters zu
erzeugen, um eine Interferenz zwischen der äußeren Lauffläche, der
inneren Lauffläche,
und den Kugeln zum Zeitpunkt des Zusammenbauens zu absorbieren.
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Des Weiteren kann eine Teilungslinie
des Halters vor der Anordnung der Kugeln vorgesehen werden. Die
Kugeln sollen einen Drehwiderstand des Lagers verringern und die
Ausdauer erhöhen,
indem sie in einer solchen Weise angeordnet werden, dass die Last
zwischen der äußeren Lauffläche und
der inneren Lauffläche
verteilt wird. Zu diesem Zweck wird die oben erwähnte Teilungslinie vorgesehen,
ohne eine solche Anordnung zu bremsen, um zu verhindern, dass sie
während
einer solchen Funktion verschlechtert wird.
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Des Weiteren kann der Halter einen
Kugelaufnahmeabschnitt umfassen, um die Kugeln durch elastische
Verformung aufzunehmen, sowie eine Schmiermittelaufnahme, um das
Schmiermittel aufzunehmen. Durch diesen Aufbau können die Kugeln mit der Aufnahme
von der Außenseite
des Halters gekoppelt werden. Zusätzlich wird durch die Aufnahme
des Schmiermittels in der Schmiermittelaufnahme die Schmierung der äußeren Lauffläche, der
inneren Lauffläche
und der Kugeln gesichert.
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Des Weiteren kann an dem Ende des
Halters eine Dichtung vorgesehen werden, um das Schmiermittel abzudichten.
Dadurch wird das Schmiermittel sicher abgedichtet.
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Überdies
kann ein Bolzen an der inneren Lauffläche befestigt werden. Dementsprechend
sichert dieser Bolzen eine Drehbewegung in sechs Achsen, auf Grund
einer relativen Verschiebung der inneren Lauffläche zur äußeren Lauffläche.
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Des Weiteren kann eine Welle wegen
der inneren Lauffläche
gleitend gelagert werden. Dementsprechend ist die Welle so angepasst,
dass sie mit der Drehbewegung in sechs Achsen durch die relative
Verschiebung der inneren Lauffläche
zur äußeren Lauffläche gesichert
ist, und dass ein häufig
stattfindender Betrieb in Verbindung mit der inneren Lauffläche ermöglicht wird.
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Zusätzlich kann zumindest auf die
Oberflächen
der inneren Lauffläche,
der äußeren Lauffläche und
der Kugeln eine Härtebehandlung
ausgeführt werden,
um den Belastungswiderstand und die Ausdauer zu verbessern.
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines freien kugelförmigen Kugellagers,
das in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, teilweise im Schnitt.
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2 ist
eine teilweise Schnittzeichnung von 7,
die den vergrößerten Halter
des freien kugelförmigen
Kugellagers von 1 zeigt.
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3 zeigt
Zusammenbauverfahren eines freien kugelförmigen Kugellagers von 1, worin der innere Durchmesser
der äußeren Lauffläche größer ist
als der äußere Durchmesser
des Halters.
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4 zeigt
ein Zusammenbauverfahren eines freien kugelförmigen Kugellagers von 1, worin der innere Durchmesser
der äußeren Lauffläche kleiner
ist als der äußere Durchmesser
des Halters.
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5 ist
eine räumliche
Abbildung des ersten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das schematisch in 1 gezeigt
wird.
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6 zeigt,
wie der äußere Durchmesser des
in 5 gezeigten Halters
verringert wird.
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7 ist
eine räumliche
Abbildung eines zweiten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das schematisch in 1 gezeigt wird.
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8 zeigt,
wie der äußere Durchmesser des
in 7 gezeigten Halters
verringert wird.
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9 ist
eine räumliche
Abbildung eines dritten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das schematisch in 1 gezeigt
wird.
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10 ist
eine räumliche
Abbildung eines vierten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das in 1 schematisch
gezeigt wird.
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11 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, wo ein Bolzen
an der inneren Lauffläche
des freien kugelförmigen
Kugellagers von 1 befestigt
wird.
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12 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, wo eine Welle
gleitend an der inneren Lauffläche
des freien kugelförmigen
Kugellagers, das in 1 gezeigt
wird, gelagert wird.
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13 ist
eine Schnittansicht eines Kugelgelenkes des herkömmlichen Standes der Technik.
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Ausführungsform
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Im Folgenden wird nun auf der Grundlage der
beiliegenden Zeichnungen eine Ausführungsform erklärt. In den
Zeichnungen werden den identischen oder äquivalenten Teilen des herkömmliche
Standes der Technik identische Zeichen beigefügt, und Erklärung derselben
unterbleiben.
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1 zeigt
eine teilweise Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Kugelgelenks 4 (im Weiteren
als ein freies kugelförmiges
Kugellager bezeichnet) der vorliegenden Erfindung. Dieses kugelförmige Kugellager 4 wird
durch Lagern von Kugeln 8 zwischen einer kugelförmigen inneren
Lauffläche 5 und
einer äußeren Lauffläche 6 gebildet,
welche einen Teil der inneren Lauffläche 5 durch einen
schalenförmigen
Halter 7, der elastisch verformbar ist, umgibt. Die äußere Lauffläche 6 ist
ein Teil, das in einer einheitlichen Weise gebildet ist, und kann
einfach einer Anforderung für
eine hohe Oberflächenpräzision an
einer Führungsfläche 6a entsprechen.
Des Weiteren ist der Halter 7 aus einem elastisch verformbaren
Material, wie etwa Harz (Nylonsystemharz, PEEK-Systemharz) aufgebaut,
und er ist an zumindest einem Abschnitt geteilt, wie später erklärt wird.
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2 stellt
einen vergrößerten Halter 7 teilweise
im Schnitt dar. Der Halter 7 umfasst eine Kugelaufnahme 7a,
um die Kugeln zu lagern, und eine Schmiermittelaufnahme 7b und 7c,
um Schmiermittel abzulagern. Die Kugelaufnahme 7a ist,
um den Drehwiderstand des freien kugelförmigen Kugellagers 4 zu
vermindern und die Ausdauer zu erhöhen, angepasst, um in einer
solchen Weise ausgerichtet zu werden, dass jede der Kugeln 8 eine
verteilte Belastung zwischen der äußeren Lauffläche 6 und
der inneren Lauffläche 5 aufnehmen
kann. Des Weiteren kann die Kugelaufnahme 7a die Kugeln 8 von
der Außenseite
des Halters 7 aufnehmen, indem sie in Annäherung elastisch
verformt wird. Und die Kugeln 8, die mit dem Kugelaufnahme 7a gekoppelt
sind, werden in der Kugelaufnahme 7a durch die elastische Rückstellkraft
gehalten, um ihr Entfernen daraus zu verhindern.
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Die Schmiermittelaufnahme 7b ist
eine mit einer Ausnehmung versehene Oberfläche, die dafür vorgesehen
ist, das Schmiermittel zwischen der äußeren Lauffläche des
Halters 7 und der Führungsfläche 6a der äußeren Lauffläche 6 zu
liefern. In dem Fall nun, wo die Schmiermittelaufnahme 7b vorgesehen
ist, um zu verhindern, dass das Schmiermittel verteilt wird, wird
es bevorzugt, die Außenseite
des Halters 7 mit einer balgartigen Abdeckung (nicht gezeigt)
abzudecken. Eine solche balgartige Abdeckung ist auch wirksam, um
die Eigenschaft der Staubdichtheit des freien kugelförmigen Kugellagers 4 zu
erhöhen.
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Die Schmiermittelaufnahme 7c dient
der Ablagerung des Schmiermittels in den Spalt zwischen der inneren
Oberfläche
des Halters 7 und der Oberfläche der inneren Lauffläche 5.
Und eine Dichtung 10 zur Abdichtung eines solchen Schmiermittels 9 ist an
dem Ende des Halters 7 vorgesehen. Nun kann, wie in der
Figur gezeigt, die Befestigung der Dichtung 10 an dem Halter 7 ausgeführt werden,
indem eine Eingriffsklaue 10a mit einem Eingriffsloch,
das an dem Halter 7 gebildet ist, in Eingriff gebracht
wird, oder durch Befestigen mit einer Schraube oder Festkleben mit
einem Klebestoff. Des Weiteren ist es auch möglich, die Dichtung 10 in
einer einheitlichen Art und Weise mit dem Halter 7 zu formen.
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An dieser Stelle werden die Zusammenbauverfahren
des freien kugelförmigen
Kugellagers 4 erklärt. 3 zeigt ein Zusammenbauverfahren in dem Fall,
wo ein innerer Durchmesser D der äußeren Lauffläche 6 größer ist
als der äußere Durchmesser des
Halters 7. Zuerst wird, wie in 3A gezeigt,
die innere Lauffläche 5 mit
dem schalenförmigen
Halter 7 abgedeckt, und wie in 3B gezeigt,
werden die innere Lauffläche 5 und
der Halter 7 in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt,
bevor die Kugeln 8 mit dem Halter 7 gekoppelt
werden. Und, wie in 3C gezeigt, ist
der Halter 7 so hergestellt, dass er innerhalb der äußeren Lauffläche 6 gedreht
werden kann, um die äußere Oberfläche des
Halters 7 freizulegen, und das freie kugelförmige Kugellager 4 wird
fertig gestellt, indem die Kugeln 8 mit der Kugelaufnahme 7a (siehe 2) des Halters 7 gekoppelt
werden.
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In 4 werden
Zusammenbauverfahren des freien kugelförmigen Kugellagers in dem Fall
gezeigt, wo der innere Durchmesser D der äußeren Lauffläche 6 kleiner
ist als der äußere Durchmesser des
Halters. Eine solche Beziehung wird erzeugt, wenn, um die Drehpräzision des
freien kugelförmigen Kugellagers 4 und
eine erlaubte Last zu erhöhen,
die Breite der äußeren Lauffläche 6 erweitert
wird, um den Bereich der Führungsfläche 6a zu
erhöhen.
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Zuerst wird, wie in 4A gezeigt,
die innere Lauffläche 5 mit
dem schalenförmigen
Halter 7 abgedeckt. In der Folge wird, wie in 4B gezeigt, der äußere Durchmesser des Halters 7 verringert,
so dass er geringer ist als der innere Durchmesser D der äußeren Lauffläche 6.
Und die Interferenz zwischen Elementen zu dem Zeitpunkt des Zusammenbauens der
inneren Lauffläche 5 und
des Halters 7 mit der äußeren Lauffläche 6 wird
durch die Verformung des Halters 7 absorbiert. In diesem
Zustand werden, wie in 4C gezeigt,
die innere Lauffläche 5 und
der Halter 7 in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt.
Zuletzt wird, wie ebenfalls in 3C gezeigt,
der Halter 7 innerhalb des äußeren Lauffläche 6 gedreht,
um die äußere Lauffläche freizulegen,
und durch Koppeln der Kugeln 8 mit der Kugelaufnahme 7a (siehe 2), wie in 4D gezeigt,
wird das freie kugelförmige
Kugellager 4 fertig gestellt.
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Was hier erforderlich ist, ist eine
Idee, um den äußeren Durchmesser
des Halters 7 so zu vermindern, dass er kleiner ist als
der innere Durchmesser D der äußeren Lauffläche 6,
und hier werden mehrere Beispiele gezeigt.
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5 zeigt
das erste Beispiel des Halters 7 schematisch. Wie gezeigt,
ist der Halter 7 in zwei Teile 7A und 7B geteilt.
Des Weiteren ist die Teilungslinie 7d, um den Halter 7 in 7A und 7B zu
teilen, vorgesehen, ohne die gegebene Anordnung der Kugeln 8 zu
stören,
das heißt
vor der Anordnung der Kugeln 8. Daher wird die Anordnung
der Kugeln 8, um die Belastung aufzunehmen, indem die Belastung,
die zwischen der äußeren Lauffläche an der
inneren Lauffläche
liegen kann, verteilt wird, durch Teilen des Halters 7 nicht
gestört.
Und da die zwei Abschnitte 7A und 7B symmetrisch
zueinander sind, besteht kein Bedarf, eine Vielzahl von Teilen vorzu bereiten, um
den Halter zu bilden, und eine Art der Form kann ausreichend sein,
um die zwei Teile 7A und 7B zu formen.
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Um den Durchmesser des Halters 7 so
zu verringern, dass er kleiner ist als der innere Durchmesser D
der äußeren Lauffläche 6,
wie in 6(A) gezeigt, können in
dem Zustand, wo die innere Lauffläche 5 (nicht gezeigt)
mit dem Halter 7 abgedeckt ist, wie in 6(B) gezeigt,
die zwei Teile 7A, 7B zusammen mit der Teilungslinie 7d verformt
werden. Nun wird eine solche Verformung erzeugt, indem der Spalt,
der zwischen der Oberfläche
der inneren Lauffläche 5 und
der inneren Oberfläche
des Halters 7 vorgesehen ist, verkürzt wird, und die zwei Teile 7A und 7B elastisch
verformt werden.
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7 zeigt
schematisch das zweite Beispiel des Halters 7. Auch in
diesem Fall ist, wie in dem ersten Beispiel des Halters 7,
das in 5 gezeigt wird, der
Halter 7 in zwei Teile 7C und 7D geteilt,
und diese sind symmetrisch zueinander. Des Weiteren ist die Teilungslinie 7e vor
der Anordnung der Kugeln 8 vorgesehen. Dies unterscheidet
sich jedoch von dem ersten Beispiel, das in 5 gezeigt wird, in dem Punkt, dass die
Teilungslinie 7e in der einander überkreuzenden Richtung gebildet
ist.
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In dem Fall des Halters 7,
der in 7 gezeigt wird,
wird es, wie in 8(A) gezeigt, möglich, den äußeren Durchmesser
der inneren Lauffläche 5 so
zu verringern, dass er kleiner ist als der innere Durchmesser D
der äußeren Lauffläche 6,
indem die zwei Teile 7C und 7D, nach dem Abdecken
der inneren Lauffläche 5 (nicht
gezeigt) mit dem Halter 7, wie in 8(B) gezeigt,
relativ entlang der Teilungslinie 7e gedreht werden, wie
in 8(C) gezeigt. Eine solche Verformung
wird nun erzeugt, indem der Spalt zwischen der Oberfläche der
inneren Lauffläche 5 und
der inneren Oberfläche
des Halters 7 verkürzt wird,
und die zwei Teile 7C und 7D elastisch verformt werden.
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Des Weiteren kann, als das dritte
Beispiel des Halters 7, das in 9 gezeigt wird, der Halter 7 mit
zwei Abschnitten 7E, 7F gebildet werden, welwelche
zueinander unterschiedlich in der Größe sind. In diesem Fall wird,
während
die innere Lauffläche 5 mit dem
größeren Teil 7E abgedeckt
wird, die Interferenz der Elemente zu dem Zeitpunkt des Einsetzens
beseitigt, indem der Durchmesser von 7E so verringert wird,
dass er kleiner ist als der innere Durchmesser der äußeren Lauffläche 6,
und indem er in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt
wird. Danach wird der schalenförmige
Halter 7 fertig gestellt, in dem die kleinere Seite des
Teils 7F in den Spalt zwischen der inneren Lauffläche 5 und
der äußeren Lauffläche 6 eingesetzt wird.
Somit ist es möglich,
den Halter 7 einfacher in die äußere Lauffläche 6 einzusetzen,
indem er mit zwei Teilen 7E, 7F unterschiedlicher
Größe gebildet wird,
indem der äußere Durchmesser
des Halters kleiner gemacht wird, während er die innere Lauffläche 5 mit
der größeren Seite
des Teils 7E abdeckt, und indem das Ausmaß der elastischen
Verformung des Teils 7E zu diesem Zeitpunkt größer gemacht wird.
Des Weiteren kann die kleinere Seite des Teils 7F auf Grund
der kleineren Größe einfach
in den Spalt zwischen der inneren Lauffläche 5 und äußeren Lauffläche 6 eingesetzt
werden, und der Zusammenbau des freien kugelförmigen Kugellagers 4 kann ohne
Schwierigkeit ausgeführt
werden.
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Nun kann die Gestalt der zwei Teile 7E, 7F in einer
solchen Weise gebildet werden, dass die Kugelanordnung im Voraus
erfolgt, und sie kann vorzugsweise in einer solchen Weise gebildet
werden, dass, nachdem das Teil E in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt worden
ist, das Teil 7F eingesetzt werden kann, zum Beispiel kann
die Einsetzungsrichtung des Teils 7F von der linken Seite
von 9 zur rechten Seite
begrenzt sein.
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Des Weiteren ist der Halter 7 als
das vierte Beispiel, wie in 10 gezeigt,
so geformt, dass er einen C-förmigen
Querschnitt besitzt, indem er an einem Abschnitt geteilt ist, und
zum Zeitpunkt des Einsetzens der inneren Lauffläche 5 und des Halters 7 in die äußere Lauffläche 6,
wird der äußere Durchmesser
des Halters reduziert, um die Interferenz zwischen Elementen zum
Zeitpunkt des Einsetzens zu eliminieren, indem der Halter 7 in
einer solchen Weise elastisch verformt wird, dass er den Spalt 7g des geteilten
Abschnittes abgedeckt. Nun wird auch in diesem Fall die Anordnung
der Kugeln 8 vor der Bildung der Trennlinie durchgeführt. Obwohl
dies nicht dargestellt wird, ist es des Weiteren auch möglich, den
Halter 7 in drei oder mehr Teile zu teilen, um den Zusammenbau
zu erleichtern.
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An dieser Stelle werden die Funktion
und die Wirkung, die von der Ausführungsform der vorliegenden
Endung wie oben gezeigt erhalten werden sollen, zusammengefasst.
Erstens ist das freie kugelförmige
Kugellager 4, im Unterschied zu dem herkömmlichen
Kugelgelenk 1, da es ein Kugellager ist, überlegen,
nicht nur im Belastungswiderstand und der Ausdauer, sondern auch
in der betrieblichen Präzision
und der betrieblichen Gleichmäßigkeit,
und auch sein Anwendungsgebiet kann auf einen Tischtragemechanismus
eines maschinellen Bearbeitungszentrums mit mehreren Wellen ausgeweitet
werden.
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Des Weiteren wurde das freie kugelförmige Kugellager 4 in
seiner Lagerpräzision
verbessert, indem die innere Lauffläche 5 und die äußere Lauffläche 6,
die zur Lagerpräzision
in großem
Ausmaß beitragen,
in einer einheitlichen Art und Weise jeweils als ein Teil hergestellt
werden. Obwohl nun der Halter 7 geteilt ist, dient der
Halter 7 nur zum Halten der Kugeln 8; und er beeinflusst
nicht die Lagerpräzision durch
seine Verformung oder seine relative Stellung im zusammengebauten
Zustand.
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Da des Weiteren die Trennungslinien 7d, 7e und 7f und
der Spalt 7g vor der Anordnung der Kugeln 8 vorgesehen
werden, wird die Anordnung einer jeden Kugel 8 zum Aufnehmen
der Belastung zwischen der äußeren Lauffläche und
der inneren Lauffläche
in einer verteilten Art und Weise nicht verschlechtert, wodurch
keine Erhöhung
des Drehwiderstandes des Lagers und keine Verringerung der Ausdauer
verursacht werden.
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Da des Weiteren der Halter 7,
wie in den 5 und 7 gezeigt wird, in zwei zueinander
symmetrische Teile 7A und 7B oder 7C und 7D geteilt
ist, können
zwei Teile in einem Formtyp geformt werden, um die Teilekosten zu
verringern. Im Gegensatz dazu kann der Einsetzungsarbeitsschritt
erleichtert werden, da der Halter 7, der in 9 gezeigt wird, mit den
zwei Teilen 7E und 7F gebildet wird, die unterschiedlich
in der Größe sind,
indem das Ausmaß der Verformung
des Teils 7E zu dem Zeitpunkt des Einsetzens in die äußere Lauffläche 6 erhöht wird.
Und da der Halter 7, der in 10 gezeigt
wird, an nur einem Abschnitt geteilt ist, wird ein Zusammenbau möglich, und
des Weiteren ist es möglich,
den Halter 7 in drei oder mehr Teile zu teilen. Dementsprechend kann
durch geeignete Auswahl der Teilungsart des Halters 7 ein
notwendiges freies kugelförmiges
Kugellager 4 erhalten werden.
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Da der Halter 7 des Weiteren
eine Kugelaufnahme 7a umfasst, um die Kugel 8 durch
elastische Verformung aufzunehmen, wird es möglich, die Kugeln 8 mit
der Kugelaufnahme 7a zu koppeln, nachdem die innere Lauffläche 5 und
der Halter 7 in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt
worden sind. Dementsprechend verschwindet die Interferenz zwischen Elementen
zum Zeitpunkt des Zusammenbaus, um den Zusammenbauarbeitsschritt
zu erleichtern. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kugel 8,
die mit der Kugelaufnahme 7a gekoppelt ist, auf Grund der elastischen Rückstellkraft
gehalten wird, und es besteht keine Gefahr, dass sie entfernt wird.
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Da der Halter 7 des Weiteren
die Schmiermittelaufnahme 7b, 7c umfasst, um das
Schmiermittel 9 abzulagern, kann die Schmierung zwischen
der inneren Lauffläche 5,
der äußeren Lauffläche 6,
dem Halter 7 und den Kugeln gesichert werden.
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Und da der Halter 7 mit
der Dichtung 10 versehen ist, um das Schmiermittel an dem
Ende desselben abzudichten, wird das Schmiermittel 9 sicher abgedichtet,
um die Schmierung für
eine lange Zeit aufrechtzuerhalten.
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Nun kann in dem so aufgebauten freien
kugelförmigen
Kugellager 4, da es frei eine Schwenkung in so genannten
sechs axialen Richtungen zwischen der inneren Lauffläche 5 und
der äußeren Lauffläche 6 erzeugen
kann, wie in 11 gezeigt, der
Bolzen 11 so realisiert werden, dass er sich frei in drei
Dimensionen bewegt, indem der Bolzen 11 an der inneren
Lauffläche
befestigt (fixiert, geschraubt, geschweisst, geklebt) wird. Der
Schwenkwinkel des Bolzens 11 ist hier so angepasst, dass
er an der Position bestimmt wird, wo der Bolzen 11 an der äußeren Lauffläche 6 anliegt.
Und wenn durch Erweitern der Breite der äußeren Lauffläche 6 und
durch Ausbreiten des Bereiches der Führungsfläche 6a die Drehpräzision des
freien kugelförmigen
Kugellagers 4 und die zuzulassende Belastung erhöht werden sollen,
wird der Schwenkwinkel des Bolzens 11 klein. In Übereinstimmung
mit der Studie der Erfinder der vorliegenden Erfindung wird bestätigt, dass
der Schwenkwinkel des Bolzens 11 bis zum Maximum von 50
Grad gesichert werden kann.
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Des Weiteren wird, wie in 12 gezeigt, innerhalb der
inneren Lauffläche 5 ein
lineares Kugellager 12 vorgesehen, und dadurch ist es möglich, die Welle 13 gleitend
zu lagern. In diesem Fall kann der Welle 13 nicht nur eine
Wellendrehbewegung in sechs axialen Richtungen auf Grund einer relativen Verschiebung
der inneren Lauffläche 5 zur äußeren Lauffläche 6,
sondern auch ein häufig
stattfindender Betrieb in Verbindung mit der inneren Lauffläche 5 ermöglicht werden,
wodurch es möglich
wird, diese auf verschiedenen Gebiete anzuwenden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass durch
Anwendung der folgenden Härtebehandlung
von zumindest der Oberfläche
(Rolloberfläche)
der inneren Lauffläche 5,
der äußeren Lauffläche 6 und
der Kugeln 8 der Belastungswiderstand und die Ausdauer
in bevorzugter Weise noch erhöht
werden. Konkret werden als Härtebehandlung
Sintern, Keramikbeschichtung (LCs von Union Carbide Inc. wird bevorzugt) und
Titanbeschichtung (TiN) und so weiter angeführt.
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Da die vorliegende Erfindung so aufgebaut ist,
werden die folgenden Wirkungen erwartet.
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Erstens wird es bevorzugt, einen
Lagermechanismus vorzusehen, der hinsichtlich Belastungswiderstand
und Ausdauer überlegen
ist, einen großen
Schwenkbereich und ein hohes Niveau von betrieblicher Präzision und
von gleichmäßigem Betrieb bietet.
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Des Weiteren wird es möglich, das
freie kugelförmige
Kugellager einfach zusammenzubauen, indem der schalenförmige Halter
auf Grund der geteilten Teile sicher verformt wird, und indem die
Interferenz zwischen dem Elementen zum Zeitpunkt des Zusammenbauens
der äußeren Lauffläche, der
inneren Lauffläche
und der Kugeln absorbiert wird.
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Ferner wird es möglich, den Drehwiderstand zu
verringern und die Ausdauer zu erhöhen. Des Weiteren wird es möglich, das
Anwendungsgebiet des freien kugelförmigen Kugellagers auszuweiten. Und
des Weiteren wird es auch möglich,
den Belastungswiderstand und die Ausdauer zu erhöhen.
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Des Weiteren wird es gemäß des erfinderischen
Zusammenbauverfahrens des freien kugelförmigen Kugellagers möglich, einen
Lagermechanismus zu erhalten, der frei in seiner Drehrichtung ist, überlegen
im Belastungswiderstand und Ausdauer ist, und mit einem hohen Niveau
von betrieblicher Präzision
und betrieblicher Gleichmäßigkeit
versehen ist, und in Übereinstimmung
mit dem dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Aspekt des Zusammenbauverfahrens
des freien kugelförmigen
Kugellagers wird es möglich,
das freie kugelförmige
Kugellager einfach zusammenzubauen.