DE60125646T2

DE60125646T2 - Wälzlagerkäfig und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60125646T2
Application number: DE60125646T
Authority: DE
Inventors: Junya Kashiwara-shi Ooitsu
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP3819680B2; DE60125646D1; US6513981B2; EP1170521A2; EP1170521A3; JP2002021853A; EP1170521B1; US20020003912A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig aus Kunstharz sowie ein Herstellungsverfahren für diesen.
Bei herkömmlichen Käfigen aus Kunstharz, die als Wälzlagerkäfige genutzt werden, sind ihre Rohmaterialien vorgegeben durch jene Materialien, in denen verschiedene Kunstharze mit verschiedenen Verstärkungsmaterialien und Füllmaterialien entsprechend ihren verlangten Eigenschaften kombiniert sind. Dabei sind die üblicherweise verwendeten Käfige aus Kunstharz solche, die mittels Formmaschinen gebildet sind oder durch maschinelle Bearbeitung in eine Käfigkonfiguration gebracht wurden.
Käfige für Schrägkontaktkugellager beispielsweise, die für Spindeln von Werkzeugmaschinen oder dergleichen verwendbar sein sollen, umfassen geführte Außenringkäfige. Dieser Käfigtyp muß eine Blockierwiderstandsfunktion haben. Damit die Forderung nach dieser Eigenschaft erfüllt wird, hat die Anmelderin Funktionsauswertungen bei Käfigen vorgenommen, die aus Harzmaterialien bestehen, denen verschiedene Füllmaterialtypen (Graphit, Molybdändisulfid, PTFE (Polytetrafluorethylen)) hinzugesetzt wurden. Als Folge dessen traten die folgenden Probleme (1) und (2) auf:

(1) Bei spritzgegossenen Gegenständen stellte sich heraus, dass ihre Oberfläche mit einer Hautschicht bedeckt war, die die Ausübung der Wirkungen des Füllmaterials behinderte und zu früherem Blockieren führte. Der Ausdruck „Hautschicht" steht für eine äußerste Oberflächenschicht eines geformten Gegenstands, und eine nur aus Harzmaterial ohne Füllmaterialien bestehende Oberflächenschicht wird als Hautschicht bezeichnet.
(2) Bei Käfigen, deren äußere Ausgestaltung durch maschinelle Bearbeitung entstanden ist, stellte sich heraus, dass das Füllmaterial an der Oberfläche freiliegen und damit die spezifizierte Schmierfunktion ausgeübt werden konnte, da auf der Oberfläche keine Hautschicht gebildet wurde, aber die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Rissen mit dem Füllmaterial als Ausgangspunkt größer war (Mangel an Festigkeit).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Wälzlagerkäfig sowie ein Herstellungsverfahren dafür zu schaffen, die gleichzeitig sowohl eine Schmierfunktion als auch Festigkeit gewährleisten.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist ein Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 vorgesehen.
Bei diesem Wälzlagerkäfig wird die Festigkeit durch die über einem Bereich mit Ausnahme der Innenumfangsfläche von Taschen gebildete Hautschicht gewährleistet. Die Hautschicht ist nicht an den Innenumfangsflächen von als Gleitflächen dienenden Taschen vorgesehen. Daher kann das Schmiermittel für die Schmierfähigkeitsverbesserung freiliegen, so dass die Schmierfunktion garantiert werden kann. Somit können sowohl Schmierfähigkeit als auch Festigkeit gleichzeitig in zufriedenstellender Weise gewährt werden.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung fehlt die Hautschicht auf einer Führungsfläche.
Da an der als Gleitfläche dienenden Führungsfläche keine Hautschicht vorgesehen ist, kann gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das Schmiermittel an dieser Führungsfläche freiliegen, so dass die Schmierfähigkeit garantiert werden kann und es so möglich wird, ein Blockieren zu verhindern. Da die Führungsfläche, bei der eine strikte Maßhaltigkeit gefordert ist, nach dem Spritzgießen durch maschinelle Bearbeitung geformt wird, kann das Spritzgießen auch in einer einfachen Struktur durchgeführt werden, wodurch eine Kostenverringerung bei der Metallform möglich gemacht wird.
Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs nach Anspruch 3 vorgesehen.
Gemäß dem oben angegebenen Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs wird der Ring durch Spritzgießen gebildet und anschließend werden durch maschinelle Bearbeitung in dem Ring als Taschen dienende Löcher ausgebildet. Daher fehlt die Hautschicht an den Innenumfangsflächen der Taschen und verbleibt über dem Bereich mit Ausnahme der Innenumfangsflächen der Taschen. Infolgedessen kann die Schmierfähigkeit der Innenumfangsflächen der Taschen garantiert werden, während die mechanische Festigkeit insgesamt garantiert werden kann, da die Hautschicht über dem Bereich mit Ausnahme der Innenumfangsflächen der Taschen ausgebildet ist.
Da die Innenumfangsflächen der Taschen, von denen eine strikte Maßhaltigkeit gefordert wird, durch maschinelle Bearbeitung nach dem Spritzgießen gebildet werden, kann die Struktur der beim Spritzgießen verwendeten Metallform auch vereinfacht werden, wodurch eine Verringerung der Kosten der Metallform ermöglicht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird deutlicher anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, welche zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Wälzlagerkäfigs gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand ihrer in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs. In diesem Käfig 1, der insgesamt ringförmig ist, sind mehrere Taschen 2 zur Aufnahme von Wälzelementen so ausgebildet, dass sie mit vorgegebenem gegenseitigem umfangsmäßigem Abstand angeordnet sind. Dieser Käfig 1 besteht aus einem Phenolharz, in das Graphit als Schmiermittel und Baumwollgewebeschnitzel als Verstärkungsmaterial gemischt sind. Die Mischverhältnisse dafür können in geeigneter Weise bei 30 bis 50 Gew.% Phenolharz, 20 bis 30 Gew.% Baumwollgewebeschnitzel und 30 bis 40 Gew.% Graphit liegen.
Gemäß 2 ist die Hautschicht weder an einer Innenumfangsfläche 2A noch an einer Außenumfangsfläche 3 der Tasche vorgesehen. Währenddessen ist eine Hautschicht 8 an beiden Seitenflächen 5, 6 und einer Innenumfangsfläche 7 vorgesehen. Diese Hautschicht 8 besteht aus Phenolharz, das im wesentlichen kein Graphit oder Baumwollgewebeschnitzel enthält.
Dementsprechend liegen die mit Graphit 11 und Schmieröl imprägnierten und in das Phenolharz gemischten Baumwollgewebeschnitzel 12 an der Außenumfangsfläche 3 dieses Käfigs 1 und an der Innenumfangsfläche 2A der Tasche frei, wodurch die festgelegte Schmierfunktion gewährleistet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser 2 die Baumwollgewebeschnitzel 12 und das Graphit 11 größer dargestellt sind, als sie in Wirklichkeit sind.
Dabei wird die Festigkeit insgesamt durch die Seitenflächen 5, 6 und die Innenumfangsfläche 7 gewährleistet, die jeweils von der Hautschicht 8 bedeckt sind. Die Baumwollgewebeschnitzel 12 als Verstärkungsmaterial spielen auch die Rolle der Verbesserung der Festigkeit insgesamt.
Als nächstes folgt die Beschreibung der Herstellung des Käfigs dieses Ausführungsbeispiels.
Zunächst wird ein Ring wie der in 1 gezeigte durch Spritzgießen aus einem Rohmaterial aus Phenolharz hergestellt, in das jeweils festgelegte Mengen von Baumwollgewebeschnitzeln 12 und Graphit 11 gemischt sind. Dann werden durch maschinelle Bearbeitung Löcher in diesen Ring gebohrt, die solche Taschen 2 wie die in 1 gezeigten bilden. Infolgedessen liegen, wie in 2 gezeigt, die Baumwollgewebeschnitzel 12 und das Graphit 11 an den Innenumfangsflächen 2A der Taschen frei. Ferner wird die an der Außenumfangsfläche dieses Rings verbleibende Hautschicht abgeschabt, so dass die Baumwollgewebeschnitzel 12 und das Graphit 11 an der Außenumfangsfläche 3, wie in 2 gezeigt, freiliegen.
Da bei diesem Herstellungsverfahren die Innenumfangsflächen 2A der Taschen sowie die als Führungsfläche dienende Außenumfangsfläche 3, von denen eine strikte Maßhaltigkeit gefordert wird, nach dem Spritzgießen durch maschinelle Bearbeitung gebildet werden, kann die Struktur der beim Spritzgießen verwendeten Metallform vereinfacht werden, so dass sich eine Verringerung der Kosten der Metallform erreichen lässt.
Zwar wurde als als Hauptrohmaterial dienendes Harz in diesem Ausführungsbeispiel Phenolharz verwendet, aber auch PI (Polyimid) oder PEEK (Polyetheretherketon) sind verwendbar. Neben dem Graphit 11 können auch PTFE oder Molybdändisulfid als Schmiermittel verwendet werden. Ferner kann neben den Baumwollgewebeschnitzeln Glasfaser als Verstärkungsmaterial verwendet werden.

Claims

Wälzlagerkäfig aus einem Kunstharzbasismaterial, in welches ein Schmiermittel (11) und ein Verstärkungsmaterial (12) gemischt sind, wobei eine Hautschicht (8), welche die äußerste Fläche bildet, die nur aus Harzmaterial ohne Füllmaterialien gebildet ist, wenigstens in einem Teil des Käfigs (1) vorgesehen ist, mit Ausnahme der Innenumfangsflächen (2A) von Taschen (2).
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, bei dem die Hautschicht (8) auf einer Führungsfläche (3) fehlt.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs (1) mit den folgenden Schritten: Bilden eines Rings durch Spritzgießen eines Kunstharzmaterials, in das ein Schmiermittel (11) und ein Verstärkungsmaterial (12) gemischt sind; Vorsehen einer Hautschicht, welche die äußerste Fläche bildet, die nur aus Harzmaterial ohne Füllmaterialien gebildet ist, an wenigstens einem Teil des Käfigs (1), mit Ausnahme von Innenumfangsflächen (2A) von Taschen (2); und Bohren mehrerer Löcher (2) in den Umfang des Rings durch maschinelles Bearbeiten, wobei die Löcher als Taschen zum Aufnehmen von Wälzelementen dienen.