JP5046130B2 - 転がり軸受及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、転がり軸受及びその製造方法に関する。特に本発明は転がり軸受のレース及び付属する転動体の製造方法に関する。
従来技術から種々の転がり軸受が公知である。軸受に作用する軸線方向力を吸収するため、レース即ち外レース及び/又は内レースが曲げ縁を持っているような転がり軸受も公知である。従来技術から公知の転がり軸受を製造する方法では、それぞれのレースが旋削法により製造され、続いてまだ硬化されない状態で、レースの転動路と側方曲げ縁との間の隅範囲にいわゆる研削アンダカットが設けられる。この研削アンダカットは、続いて転動路及び曲げ縁転動面を研削できるようにするために必要である。
この研削アンダカットにより、曲げ縁転動面に鋭い稜が生じる。この稜は、不適当な潤滑剤と組合わされて、ころ端面の軸線方向衝突によりこの端面を損傷することがある。もっと詳しく言うと、稜により転動体又はその端面の小さい損傷が生じることがある。特に平らなころ端面を持つ転動体を使用すると、稜によりこれらの面のこのような損傷のおそれがある。
従って本発明の基礎になっている課題は、従来技術に比べて長い寿命を持つ転がり軸受を利用可能にする、転がり軸受の製造方法を利用可能にすることである。更に軸受の負荷能力を高めるようにする。
本発明は更に、転動体の端面と曲げ縁の内壁との改善された接触を行う転がり軸受に向けられている。
前記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。有利な実施形態及び展開が従属請求項の対象である。しかしすべての本発明による課題がすべての従属請求項の対象によって一様に解決されるのではないことが指摘される。
更に同じ課題即ち転がり軸受の寿命を高めることがすべての独立請求項の基礎になっていることが指摘される。
レースが転動体用の転動路、及び転動体を軸線方向に案内する少なくとも1つの側方曲げ縁を持っている、転がり軸受用レースを製造するための本発明により方法では、1つの方法段階で、転動体の方へ向くレースの転動面へ切込みが形成される。本発明によれば、レースの最終輪郭がハードターニング(hard turning)法により形成される。
曲げ縁は、軸線方向に転がり軸受へ作用する荷重を吸収するのにも役立つ。
レースの最終輪郭とは、完成のため精密加工しか必要としない輪郭を意味し、切込みの形成は精密加工ともみなされる。
本発明による製造方法によって、既に硬化されたレースが加工される。この場合曲げ縁転動面のそれ以上の研削は必要でない。
切込みとは、なるべくほぼ半径方向にレースに形成される溝又は凹所を意味する。研削アンダカットの機能を引受けるこの切込みは、曲げ縁転動面と転動路との間の隅範囲にある。
本発明は更に転がり軸受用レースの製造方法に向けられ、レースが転動体用転動路及び転動体を軸線方向に案内する少なくとも1つの曲げ縁を持っている。1つの方法段階において、切込みが転動体の方へ向くレースの壁に形成される。本発明によれば、この方法では、切込みが転がり軸受の半径方向への刺込み体の刺込みにより形成される。
側方曲げ縁またはその内壁がもはや再研削される必要のない時に、転がり軸受の半径方向への刺込み体の刺込みが可能である。転がり軸受の半径方向への刺込み体の刺込みにより、曲げ縁転動面に稜が生じて、後で使用する際個々の転動体を損傷するのが回避される。
別の方法段階で転動路が研削されるのがよい。この研削を行うために、転動路と側方曲げ縁との間の隅範囲にある切込みが役立つ。切込みにより、研削工具による曲げ縁面の損傷が回避される。別の好ましい実施形態では、曲げ縁が90°より大きい曲げ縁開き角でハードターニングにより形成される。このハードターニングにより、最後の工程において切込み又は研削アンダカットが形成されて、転動路の研削を可能にする。
曲げ縁開き角が90°と92°との間にあるのがよい。この曲げ縁開き角により、転動体と曲げ縁転動面との間の接触形状が改善される。
もっと正確には、この90°より少し大きい曲げ縁開き角例えば90.5°により転動体と曲げ縁との間の接触が改善され、それにより転がり軸受の寿命が高められる。
上述したように本発明は、更に転がり軸受用転動体の製造方法に向けられており、転動体が少なくとも部分的に湾曲した少なくとも1つの端面を持っている。既に述べたように、従来技術では平らな端面が使用され、それが曲げ縁と接触する際、大きい荷重を受ける。湾曲した端面を設けることにより、従来技術から公知のころと曲げ縁との接触面の代わりに、転動体と曲げ縁との間に接触点のみが生じる。転動体と曲げ縁との間の潤滑も改善することができる。
こうして本発明による軸受の寿命及び軸受方向負荷可能性を高めることができる。転動体の端面とは、曲げ縁の方へ向く面を意味する。本発明によれば、転動体も同様にハードターニング法により製造される。ハードターニング法の使用により、本発明による湾曲した端面の製造が容易に成る。
端面が少なくとも部分的に湾曲し、特に対数状又は円環面状に湾曲しているのがよい。
円環面状立体とは、円外にある円の面内にある軸線の周りに円を回転することによって生じる立体を意味する。転動体に関して円環状端面とは、転動体の半径方向投影において端面が線を生じ、この線が特にその端部範囲において円状又は楕円状に湾曲していることを意味する。この円状又は楕円状湾曲部の幾何学的中心は転動体の幾何学的対称軸線上にはなく、これから離れている。
この湾曲した特に円環面状表面は、費用のかかる実験において、端面が曲げ縁に衝突することにより生じる損傷を避けるのに特に適していることがわかった。
本発明は更に、転動体を軸線方向に案内する少なくとも1つの側方曲げ縁を持つ転動体用転動路を有する転がり軸受に向けられており、曲げ縁が転動体の方へ向く曲げ縁転動面を持ち、転動路と曲げ縁との間の隅範囲に切込みが設けられている。本発明によれば、切込みと曲げ縁転動面とが実質的に稜なしに互いに移行している。
換言すれば、切込みの端部点又は端部範囲に対する接線が曲げ縁転動面に対してほぼ平行に延びている。これに反し従来技術では、この平行性が存在しないか、又は換言すれば稜が存在する。この稜のない移行により、転動体又はその端面が衝突の際稜により損失されることがない。
別の好ましい実施形態では、切込みが少なくとも部分的に円切片状の輪郭を持ち、この円切片状の輪郭が、0.5mmと2mmとの間なるべく1mmと1.5mmとの間にある曲率半径を持っている。この切込みが、上述したように転動路の研削を可能にする研削アンダカットとして役立つ。切込みと壁との間の推移に稜がないので、曲げ縁転動面の研削は不可能である。
切込みが、レースの転動路の方へ向く端部範囲を持ち、かつこの端部範囲において、転動路に対して20°と40°との間なるべく25°と37°との間特になるべく30°と40°との間にある角をなして延びているのがよい。
本発明は更に転動体に向けられ、本発明によれば、転動体が、部分的に湾曲し特に対数状又は円環面状に湾曲した少なくとも1つなるべく少なくとも2つの端面を持っている。
この特に円環面状に湾曲した端面により、曲げ縁と転動体との接触が点状又は線状ではなく面状にのびている。この面状接触は転がり軸受の改善された潤滑を可能にする。
転動体は、少なくとも1つの端部範囲に、転動体の軸線方向に湾曲した周面を持っている。こうして転動路に対する転動体の接触も改善される。周面は凸に湾曲しているのがよい。
本発明はさらに、上述した種類のレースを持つ転がり軸受、及び上述した種類の少なくとも1つの転動体を持つ転がり軸受に向けられている。
本発明のそれ以外の利点及び実施形態は添付図面からわかる。
図1は、従来技術から公知の方法により製造されるレース2の部分図を示している。符号4はレースの中心範囲を示し、符号6は側方曲げ縁を示している。曲げ縁転動面6aは、(図示しない)転動体の方へ向けられている。
最初に述べたように、従来技術から公知の方法では、切込み7又は研削アンダカットは硬化の前に材料に形成される。その後に初めて材料が硬化される。この方法では、曲げ縁転動面6aも更に研削することが必要である。従って切込み7は、図1に示すように、曲げ縁6及び中心範囲4に対して斜めの方向に形成される。それにより従来技術では、曲げ縁転動面6aに稜30が生じる。この鋭い稜10は、特に平らなころ端面の軸線方向衝突に不利な影響を及ぼす。
図2は、本発明による方法に従って製造されるレースを示している。レースの材料はまず硬化され、それから最終輪郭特に曲げ縁転動面6aの最終輪郭がハードターニングにより製造される。この場合曲げ縁転動面6aの再研削は必要でなく、中心範囲4の転動面4aの研削しか必要でない。この場合研削アンダカットを形成する工具は、レース2の半径方向P1に切込み7が形成され、それにより図1の稜30の発生が回避される。
もっと詳しく言うと、曲げ縁転動面6aは、90°〜92°例えば90.5°の範囲にある必要な曲げ縁開き手段を維持しながら、硬く仕上げ旋削され、最後の工程において、転動面4aの研削を可能にするために、研削アンダカットが形成される。
符号9は転動路4aに近い方にある切込み7の端部範囲を示す。この端部範囲は、転動路4aに対して約32°の角をなして軸線方向に延びている。
図3は、本発明による方法で切込み7又は研削アンダカットの形成を示している。そのためレース2のハードターニング後に、工具13がほぼ半径方向(矢印P1)にレース2へ押込まれる。符号12は工具13の刺込み体を示している。符号dは、0.5mmの範囲にある研削寸法を示す。刺込み体12の縁12bと転動路4aとのなす角βは30°〜35°の範囲にある。
曲げ縁転動面6aは転動路4aに対して正確に90°の角をなしておらず、それより僅か大きい角をなして延びている。刺込み体12の縁12aと曲げ縁転動面6aとのなす角γは、3°と4°との間にある。
図4は、レースに衝突する転動体5を持つ従来技術によるレースの部分図を示す。ここでは曲げ縁角は寸法通りには示されていない。転動体5が切込み7の所で研削アンダカットの稜30に接触可能であることがわかる。転動体5がこのとがった稜30に対して動くので、転動体に、最初に述べた小さい損傷が生じ、それにより転動体の摩耗が促進される。符号11は転動体5の端面を示している。
図5は転動体を持つレースを示し、レースは本発明による方法で製造されている。この場合稜30は存在せず、それにより転動体5が適当に保護されて扱われる。
図6は転動体5を持つレース2の図を示す。ここでもハードターニングによるレースが扱われている。転動体5の端面11は、曲げ縁6に衝突しないので、実質的に任意に形成可能な中心範囲11aを持っている。端面11の中心範囲11aが凹所等を持つことも考えられる。端面15の縁範囲11bの特別な形成により、曲げ縁と端面との間に、後述するようにただ1つの接触点しか現れないようにすることができる。
転動体5の端面11と曲げ縁転動面6aとの接触点は8で示されている。転動体の隅範囲15の曲率半径は、0.5mmと4mmとの間なるべく1mmと2mmとの間特になるべく1.5mmの範囲にある。
符号Lは転動体5の回転軸線又は対称軸線を示す。符号14は円環面中心線を示し、転動体が円環面状構造である場合、この中心線上に刺込み点16又は円環面状湾曲部の中心がある。線14従って円環面状湾曲部のための刺込み点は、なるべく曲げ縁6の端部面11の高さにある。
図7は図6に示す配置の拡大図を示す。符号TVは、円環面中心線14の対称軸線Lに対するずれを示している。これは、図7に示す実施例では、転動体の端面11の縁範囲11bにある湾曲部が、線14上にある円中心(刺込み点16と同じ)を持つ円上にあることを意味している。
符号LWMAXは転動体の最大長さを示し、符号LWは、転動体と曲げ縁転動面6aとの接触点8の範囲における転動体の長さを示している。この接触点8は、間隔BAだけレース2の転動路4aから離れている。図示した実施例では、接触点8は、半径方向に、曲げ縁6の端部面17及びレースの転動面4aからほぼ同じ間隔だけ離れている。
図9は、転動体5を持つ従来技術によるレースの拡大図を示す。図はx方向及びy方向に異なる大きさに拡大されている。
従来技術による転動体を使用すると、転動体の稜32が曲げ縁の転動面6aに衝突することがわかる。稜のこの衝突によっても、長い間には曲げ縁の損傷が起こる。切込み7は図9には示されていない。
最初に述べたように、本発明の基礎になっている課題は、このような転がり軸受の寿命を高め、特に曲げ縁又はレースへの転動体の衝突を改善することである。
図8は、本発明により改善された転動体5と共に使用されるレース2を示している。ここでも図はx方向及びy方向に異なる大きさに拡大されている。
この転動体はとがった隅稜を持たず、この場合円環面状に丸められた縁範囲11bを持っている。図8に示す図では、研削アンダカット又は切込みは示されてない。縁範囲11bの円環面状構成により、曲げ縁転動面6aと端面11又は端面範囲11bとの角のとがった接触は生じないことがわかる。それにより作動の際端面従って転動体及び曲げ縁転動面6aが保護される。理想的には図8に示す実施例においても、転動体と曲げ縁転動面との接触面8が生じる。
図10は転動体を示す。この実施例では、端面11がほぼ球面状に設計されていることがわかる。この球又は球欠面の中心は、転動体の回転軸線又は対称軸線L上にある。球面の半径Rは、300mmと800mmとの間なるべく500mmと700mmとの間特になるべく570mmと620mmとの間にある。しかしこの半径の選択は、転動体の他の形状寸法例えばその長さLW及びその直径DWに関係している。隅範囲15で転動体は、上述したように成るべく1mmと2mmとの間の半径を持っている。図10に示す実施例における転動体5の使用は、92°の範囲にある曲げ縁開き角を必要とする。符号DWは転動体の直径を示している。
図11は本発明による転動体の別の実施例を示している。図10に示す実施例とは異なり、図11に示す実施例における端面は、円環面状に設計されている。これは、円状面11bの中心が対称軸線L上にはなく、これに対して所定の距離aだけずれていることを意味している。これが下の縁範囲11bのための円Kにより示されている。図11に示す実施例では、範囲11bにおける湾曲部の半径は、転動体の長さLWを越えている。
円環面中心線14と端面11との交点Sにおいて、中心範囲11aと縁範囲11bとが稜なしに互いに移行している。
この実施例においても、端面11の中心範囲11aは平らに延びている。図11からわかるように、それぞれの円K自体のすべての中心の幾何学的位置は、対称軸線の周りの半径aを持つ円環上にある。
本発明による方法又は本発明による軸受構成部分によって、一層大きい効果的な曲げ縁高さ従って曲げ縁面へのころ端面の改善された衝突が得られる。なぜならば、切込み7のとがった稜がなくなり、従ってこの範囲も転動体衝突のために利用可能だからである。仕上げ加工例えば研削は熱処理後に行われるので、冷却により個々の軸受構成部分における硬化歪みは生じない。この方法に続いて、母線及び/又はころ端面がなるべくホーニングされる。
製造は先端の間の締付けで行うことができるので、そのつど製造されるか又は加工される転動体において周りを締付けることにより生じる軸線方向揺れ誤差も回避される。
出願書類において開示されるすべての特徴は、それらが単独で又は組合わせで従来技術に対して新規である限り、本発明にとって重要である。
従来技術によるレースの部分図を示す。 本発明によるレースの部分図を示す。 本発明によるレースの製造方法を説明するための図を示す。 転動体を持つ従来技術によるレースの部分図を示す。 転動体を持つ本発明によるレースの拡大された部分図を示す。 転動体を持つレースの図を示す。 従来技術による転動体を持つレースの拡大図を示す。 本発明による転がり軸受を説明するための拡大図を示す。 転動体を持つレースの詳細図を示す。 転動体を示す。 本発明による転動体の別の実施例を示す。
符号の説明
2 レース
4 レースの中心範囲
4a 転動路
5 転動体
6 レースの側方曲げ縁
6a 曲げ縁転動面
7 切込み
8 端面11と曲げ縁転動面6aとの接触点
9 切込みの端部範囲
11 転動体の端面
11a 端面11の中心範囲
11b 端面11の縁範囲
12 刺込み体
12a,12b 刺込み体の縁
13 工具
14 円環面中心線
15 転動体の隅範囲
16 刺込み点
17 曲げ縁の端部面
19 円
30 切込みの稜(従来技術)
32 転動体の稜(従来技術)
P1 半径方向
L 転動体の対称軸線
TV 円環面中心線のずれ
LW 転動体の長さ
LWMAX 転動体の最大長さ
DW 転動体の直径
BA 転動体と転動路との間隔
TR 円環面半径
R 半径
S 円錐面中心線14と端面11との交点
a 円環面中心線14と対称軸線Lとの間隔

Claims (6)

  1. レース及び転動体を含む転がり軸受の製造方法であって、レース(2)が転動体(5)用の転動路(4a)、及び転動体(5)を軸線方向に案内する少なくとも1つの側方曲げ縁(6)を持ち、1つの方法段階で、転動体(5)の方へ向くレースの転動面(4a)へ切込み(7)が形成され、切込み(7)と曲げ縁転動面(6a)とが稜なしに互いに移行しているものにおいて、レース(2)の最終輪郭がハードターニング(hard turning)法により形成されることを特徴とする、方法。
  2. 切込み(7)が、転がり軸受の半径方向への刺込み体(12)の刺込みにより形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 別の方法段階で転動路(4a)が研削されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 曲げ縁(6)が90°より大きい曲げ縁開き角でハードターニングにより形成されることを特徴とする、請求項1〜3の1つに記載の方法。
  5. 曲げ縁開き角が90°と92°との間にあることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. レース及び転動体を含む転がり軸受の製造方法であって、転動体(5)が少なくとも部分的に対数状又は円環面状に湾曲した少なくとも1つの端面(11)を持っているものにおいて、転動体(5)がハードターニング法により製造されることを特徴とする、方法。
JP2008550626A 2005-12-21 2006-12-09 転がり軸受及びその製造方法 Expired - Fee Related JP5046130B2 (ja)

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