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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,
Ausdauer, und funktioneller Gleichmäßigkeit stark verbessert ist.
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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 Gelenkarm 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)
zulässig
ist. 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
kugelförmiges
Kugellager gemäß dem ersten
Teil von Anspruch 1 ist aus der
FR 504 395A 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. Ferner soll er einfach zusammenzubauen sein.
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Um
das oben genannte Problem, ein freies kugelförmiges Kugellager, zu lösen, sind
zwischen einer kugelförmigen
inneren Lauffläche
und einer mit der inneren Lauffläche
in einer Einheit vorbereiteten und einen Teil von ihr umgebenden äußeren Lauffläche Kugeln
durch einen elastisch veränderbaren
Halter gelagert.
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Da
in dieser Erfindung 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 sie 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 Störung jedes
Elements durch die Verformung des Halters absorbiert.
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Des
Weiteren ist gemäß der vorliegenden
Erfindung der Halter schalenartig und an zumindest einem Abschnitt
davon geteilt konfiguriert, was eine Verformung des Halters zulässt, wenn
er in die äußere Lauffläche eingesetzt
wird. Dementsprechend wird die Schale sicher an ihrem geteilten
Abschnitt elastisch verformt und absorbiert jegliche Störung zwischen
zusammengebauten Elementen.
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Des
Weiteren ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen
Kugellagers der vorliegenden Erfindung der Halter durch eine Kombination
aus zumindest zwei Elementen gebildet. In Übereinstimmung mit diesem Aufbau
wird durch Verschieben der relativen Stellung zwischen zwei Elementen
innerhalb des Bereiches, in welchem eine elastische Verformung möglich ist,
die Störung zwischen
Elementen absorbiert, wenn die äußere Lauffläche, die
innere Lauffläche
und die Kugeln zusammengebaut sind.
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Des
Weiteren ist gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung der Halter durch eine Kombination aus
zwei symmetrischen Elementen gebildet. 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 ist er gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung durch Elemente unterschiedlicher Größe gebildet.
In diesem Fall können
die Elemente auf solche Weise in ihrer Gestalt verformt werden,
dass sie effektiv gestaltet ist, um die Verformung des Halters zu
erzeugen, um eine Störung
zwischen der äußeren Lauffläche, der inneren
Lauffläche
und den Kugeln zum Zeitpunkt des Zusammenbauens zu absorbieren.
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Gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen
Kugellagers der vorliegenden Erfindung ist 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 umfasst gemäß einer
fünften bevorzugten
Ausführungsform
des freien kugelförmigen
Kugellagers der vorliegenden Erfindung der Halter einen Kugelaufnahmeabschnitt,
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 ist gemäß einer
sechsten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung an dem Ende des Halters eine Dichtung
vorgesehen, um das Schmiermittel abzudichten. Dadurch wird das Schmiermittel
sicher abgedichtet.
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Gemäß einer
siebten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen
Kugellagers gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Bolzen an der inneren Lauffläche befestigt. 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 ist gemäß einer
achten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung eine Welle wegen der inneren Lauffläche gleitend
gelagert. Dementsprechend ist die Welle so angepasst, dass sie mit
der Drehbewegung in sechs Achsen durch die relative Verschiebung
der inneren Lauffläche
zur äußeren Lauf fläche gesichert
ist, und dass ein häufig stattfindender
Betrieb in Verbindung mit der inneren Lauffläche ermöglicht wird.
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Zusätzlich wird
gemäß einer
neunten bevorzugten Ausführungsform
des freien kugelförmigen Kugellagers
zumindest auf die Oberflächen
der inneren Lauffläche,
der äußeren Lauffläche und
der Kugeln eine Härtebehandlung
ausgeführt,
um den Belastungswiderstand und die Ausdauer zu verbessern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung, 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, wobei der innere Durchmesser
der äußeren Lauffläche kleiner
ist als der äußere Durchmesser
des Halters.
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5 ist
eine räumliche
Abbildung eines ersten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das schematisch in 1 gezeigt ist.
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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 ist.
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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 ist.
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10 ist
eine räumliche
Abbildung eines vierten Beispiels des Halters des freien kugelförmigen Kugellagers,
das in 1 schematisch gezeigt ist.
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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 ist, 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
schalenartigen 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 in der Ku gelaufnahme 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 schalenartigen Halter 7 abge deckt, 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 schalenartigen 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 Störung
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 der 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 und
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 vorzubereiten, 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 Auslenkung
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, welche zueinander
unterschiedlich in der Größe sind.
In diesem Fall wird, während
die innere Lauffläche 5 mit dem
größeren Teil 7E abgedeckt
wird, die Störung der
Elemente zu dem Zeitpunkt des Einsetzens beseitigt, indem der Durchmesser
von 7E so verringert wird, dass er kleiner ist als der
innere Durchmesser D der äußeren Lauffläche 6,
und indem er in die äußere Lauffläche 6 eingesetzt
wird. Danach wird der schalenartige 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 Störung
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 abdeckt.
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 Erfindung 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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Des
Weiteren können
durch Teilen des Halters 7, wie in den 5 und 7 gezeigt,
in zwei zueinander symmetrische Teile 7A und 7B oder 7C und 7D zwei
Teile in einem Formtyp geformt werden, um die Teilekosten zu verringern.
Im Gegensatz dazu kann der Einsetzungsarbeitsschritt erleichtert
werden, wenn der Halter 7, wie in 9 gezeigt,
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 der Zusammenbau des in 10 gezeigten
Halters 7, der nur an einem Abschnitt geteilt ist, wird
möglich,
und des Weiteren ist es möglich,
den Halter 7 in drei oder mehr Ab schnitte 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 Kugeln 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 Störung 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 Laufflä che 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,
gemäß dem ersten
Aspekt des freien kugelförmigen
Kugellagers der vorliegenden Erfindung, ist 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, gemäß dem zweiten,
dritten, vierten oder fünften
Aspekt des freien kugelförmigen Kugellagers
der vorliegenden Erfindung, wird es möglich, das freie kugelförmige Kugellager
einfach zusammenzubauen, indem der schalenartige Halter auf Grund
der geteilten Teile sicher verformt wird, und indem die Störung zwischen
Elementen zum Zeitpunkt des Zusammenbauens der äußeren Lauffläche, der
inneren Lauffläche
und der Kugeln absorbiert wird.
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Ferner,
gemäß dem sechsten,
siebten oder achten Aspekt des freien kugelförmigen Kugellagers der vorliegenden
Erfindung wird es möglich,
den Drehwiderstand zu verringern und die Ausdauer zu erhöhen. Des
Weiteren, gemäß dem neunten
oder zehnten Aspekt des freien kugelförmigen Kugellagers der vorliegenden
Erfindung wird es möglich,
das Anwendungsgebiet des freien kugelförmigen Kugellagers auszuweiten.
Und, gemäß dem elften
Aspekt des freien kugelförmigen
Kugellagers der vorliegenden Erfindung wird es auch möglich, den
Belastungswiderstand und die Ausdauer zu erhöhen.
-
Des
Weiteren wird es möglich,
einen Lagermechanismus zu erhalten, der frei in seiner Drehrichtung
ist, überlegen
in Belastungswiderstand und Ausdauer ist, und mit einem hohen Niveau
an betrieblicher Präzision
und betrieblicher Gleichmäßigkeit
versehen ist, und es wird möglich,
das freie kugelförmige Kugellager
einfach zusammenzubauen.