DE102007043627A1

DE102007043627A1 - Lager mit zylindrischem Element, das mit einem äußeren Element des Lagers verbunden ist

Info

Publication number: DE102007043627A1
Application number: DE200710043627
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kariya Tada; Michiyasu Kariya Nosaka; Takushi Kariya Kamiya; Takayuki Kariya Suzuki; Mitsuhiro Kariya Tanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: US7744284B2; JP2008069930A; JP4807202B2; US20080069487A1; DE102007043627B4

Abstract

Ein Lager gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein zylindrisches Element (3), das auf und um ein äußeres Element (101, 2) eines gewöhnlichen Lagers (1) herum ausgebildet ist. Um das zylindrische Element (3) fest mit dem äußeren Element zu verbinden, sind Rillen (104, 202) mit einer Neigung (Theta) relativ zu der Axialrichtung des Lagers derart ausgebildet, dass sie sich auf der Außenfläche (103, 201) des äußeren Elements gegenseitig nicht kreuzen. Das zylindrische Element wird durch Formen aus einem Harzmaterial gefertig, und das in dem Formungsverfahren durch Wärme geschmolzene Harz tritt in die Rillen (104, 202) ein und haftet daran. Auf diese Weise wird das zylindrische Element (3) fest mit dem äußeren Element (101, 2) verbunden, so dass es sich weder in die Drehrichtung noch die Axialrichtung des Lagers bewegt. Die auf der Außenfläche des äußeren Elements ausgebildeten Rillen (104, 202) können gruppiert werden, und ihre Neigung (Theta) relativ zu der Axialrichtung kann gruppenweise abwechselnd umgekehrt werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager mit einem zylindrischen Element, das mit einem äußeren Element eines Lagers verbunden ist.
2. Beschreibung verwandter Technik
Ein Beispiel für ein Lager mit einem zylindrischen Element, das mit einem Lageräußeren (einem Außenring eines Lagers) verbunden ist, ist in JP-U-3063419 offenbart. In diesem Lager sind auf einer Außenfläche des Lageräußeren Rillen ausgebildet, und das aus Harz gefertigte zylindrische Element ist mit der Außenfläche des Lageräußeren verbunden. Ein Abschnitt des Harzes, welches das zylindrische Element bildet, haftet an der Rille, um dadurch das zylindrische Element mit dem Lageräußeren des Lagers zu verbinden. Auf diese Weise sind das zylindrische Element und das Lageräußere sicher miteinander verbunden, so dass keine relative Drehung zwischen ihnen bewirkt wird.
In diesem Lager ist die Rille in einer Spiralform ausgebildet, oder die Rillen sind derart gefertigt, dass sie sich gegenseitig kreuzen. Es ist schwierig, eine feste Verbindung zwischen dem zylindrischen Element und dem Lageräußeren mit einer spiralförmigen Rille aufrechtzuerhalten, wenn dem Lager eine große Kraft von außen aufgebürdet wird. Es ist nicht leicht, die sich kreuzenden Spiralen zu niedrigen Herstellungskosten auszubilden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend erwähnten Problems gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Lager mit einem zylindrischen Element, das mit einem äußeren Element eines Lagers verbunden ist, zur Verfügung zu stellen, wobei das zylindrische Element auf eine einfache Weise fest mit dem äußeren Element verbunden ist.
Das Lager gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein zylindrisches Element, das mit einer Außenfläche eines Lagers verbunden ist. Das zylindrische Element wird durch Formen eines Harzmaterials oder eines Power-Materials bzw. Hochleistungswerkstoffs direkt auf einem Lageräußeren oder einem äußeren Ring, der mit dem Lageräußeren verbunden ist, ausgebildet. Auf das Element, auf dem das zylindrische Element ausgebildet wird, wird insgesamt ein als äußeres Element Bezug genommen.
Um das zylindrische Element fest mit dem äußeren Element zu verbinden, werden auf der Außenfläche des äußeren Elements Rillen mit einer Neigung relativ zu der Axialrichtung des Lagers derart ausgebildet, dass sie sich gegenseitig nicht kreuzen. Das Material, welches das zylindrische Element bildet und das in dem Formungsverfahren durch Wärme erweicht wird, tritt in die Rillen ein und haftet an den Rillen, um das zylindrische Element dadurch fest mit dem äußeren Element zu verbinden.
Die Außenfläche des äußeren Elements kann in mehrere Bereiche unterteilt werden, und die Neigungsrichtungen der Rillen relativ zu der Axialrichtung des Lagers können bereichsweise abwechselnd umgekehrt werden. Jede Rille kann in einer V-Form oder anderen gekrümmten Formen ausgebildet werden. Vorzugsweise wird die Neigung der Rillen relativ zu der axialen Richtung 45° gemacht, um eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen dem zylindrischen Element und dem äußeren Element sowohl in der Axialrichtung als auch der Drehrichtung des Lagers zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das zylindrische Element fest mit dem äußeren Element verbunden, indem auf der Außenfläche des äußeren Elements Rillen ausgebildet werden. Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter durch ein besseres Verständnis der bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, welche nachstehend unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Lager zeigt, auf dem Rillen ausgebildet sind;
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Lager mit einem zylindrischen Element zeigt, das mit einem äußeren Element eines Lagers verbunden ist;
3 ist perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, die das gleiche Lager wie in 2 gezeigt, zeigt;
4 ist eine Seitenansicht, die ein äußeres Element eines Lagers zeigt, auf dem Rillen ausgebildet sind;
5 ist eine Seitenansicht, die ein äußeres Element eines Lagers zeigt, auf dem V-förmige Rillen ausgebildet sind;
6 ist eine Seitenansicht, die ein äußeres Element eines Lagers zeigt, auf dem Rillen in einer anderen Form ausgebildet sind;
7 ist eine Zeichnung, die eine Außenfläche des in 4 gezeigten äußeren Elements in einer Ebene ausgebreitet zeigt;
8 ist eine Querschnittansicht, die eine Druckpressform zum Ausbilden von Rillen auf einer Außenfläche eines äußeren Elements eines Lagers zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das eine Länge einer Rille, projiziert auf eine Axiallinie und auf eine Umfangslinie eines Lagers relativ zu einem Neigungsgrad der Rille zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein Lager, das aus einem Lagerinneren 102, einem Lageräußeren 101 und zwischen dem Lagerinneren 102 und dem Lageräußeren 101 angeordneten Wälzelementen besteht. Auf einen Innenring des Lagers wird in dieser Beschreibung als „das Lagerinnere" Bezug genommen, und auf einen Außenring des Lagers wird als „das Lageräußere" Bezug genommen. In einer Mitte des Lagers 1, ist ein Durchgangsloch H ausgebildet. Auf einer Außenfläche 103 des Lageräußeren 101 sind Rillen 104, eine erste Rille 104a und eine zweite Rille 104b, ausgebildet.
Die Rillen 104 sind relativ zu einer Mittelachse des Lagers 1 geneigt. Eine Neigungsrichtung der ersten Rille 104a unterscheidet sich von der der zweiten Rille 104b. Die Rillen 104 sind derart ausgebildet, dass sie ein zylindrisches Element (später im Detail beschrieben) fest mit der Außenfläche 103 des Lageräußeren 101 verbinden. Wenngleich in 1 zwei Rillen 104 gezeigt sind, ist es möglich, mehr Rillen auf der Außenfläche 103 des Lageräußeren 101 auszubilden.
2 und 3 zeigen ein anderes Beispiel eines Lagers. In diesem Beispiel ist ein Außenring 2 mit der Außenfläche des Lageräußeren 101 verbunden. Auf einer Außenfläche 201 des Außenrings 2 sind Rillen 202 derart ausgebildet, dass ein aus Harz gefertigtes zylindrisches Element 3 fest mit dem Außenring 2 verbunden ist. Die Form der Rillen 202 ist die gleiche wie der in 1 gezeigten Rillen 104. Das heißt, die Rillen sind relativ zu der Mittelachse des Lagers 1 geneigt, und zwei Rillen neigen sich in unterschiedlichen Richtungen. Zwei Rillen 202 sind derart ausgebildet, dass sie sich gegenseitig nicht kreuzen.
Die auf dem Lageräußeren 101 ausgebildeten Rillen 104 oder die auf dem Außenring 2 ausgebildeten Rillen 202 können, wie nachstehend erklärt, auf verschiedene Weise modifiziert werden. Da die Rillen auf dem Lageräußeren 101 oder dem Außenring 2 auf die gleiche Weise ausgebildet sind, wird in der folgenden Beschreibung auf das Lageräußere 101 und den Außenring 2 gemeinsam als ein „äußeres Element" Bezug genommen.
Die Rillen (104, 202) auf dem äußeren Element (101, 2) können in einer in 4 gezeigten Form ausgebildet werden. In diesem Beispiel ist die Außenfläche (103, 201) des äußeren Elements in vier Bereiche A unterteilt, von denen jeder einem Mittenwinkel von 90° des Lagers entspricht. Zwischen benachbarten Bereichen ist ein Zwischenraum S ausgebildet. In jedem Bereich A ist eine Vielzahl von Rillen (104, 202) derart ausgebildet, dass sie sich gegenseitig nicht kreuzen und sich relativ zu der Mittelachse des Lagers neigen. Die Neigungsrichtungen sind bereichsweise abwechselnd umgekehrt. Wenngleich der Neigungswinkel θ relativ zu der Mittelachse beliebig ausgewählt werden kann, wird aus später beschriebenen Gründen bevorzugt, ihn 45° zu machen. Eine Tiefe der Rillen und ein Abstand der Rillen können verschieden ausgewählt werden. Die Seitenansicht des in 4 gezeigten äußeren Elements ist in 7 in einer ausgebreiteten Form gezeigt.
Wie in 5 gezeigt, können die auf dem äußeren Element (101, 2) ausgebildeten Rillen (104, 202) in einem V-förmigen Muster gemacht werden. Die Muster sind bereichsweise abwechselnd umgekehrt. Das Rillenmuster ist nicht auf das V-förmige Muster beschränkt, sondern es können andere Muster, wie etwa ein Sinuskurvenmuster verwendet werden. Wie in 6 gezeigt, sind die Neigungsrichtungen der Rillen nicht notwendigerweise bereichsweise abwechselnd umgekehrt. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist der Neigungswinkel in einem Bereich auf der rechten Seite eines Mittelbereichs umgekehrt, während er in dem linken Bereich nicht umgekehrt ist.
Die Rillen auf dem äußeren Element (101, 2) können mit verschiedenen Verfahren ausgebildet werden. Ein Beispiel ist in 8 gezeigt. In diesem Beispiel werden die Rillen durch Druckbearbeitung ausgebildet. Vier Druckpressformen 401–404, die jeweils vorstehende Linien 405 haben, die den auszubildenden Rillen entsprechen, werden gewaltsam gegen die Außenfläche (103, 210) des äußeren Elements gepresst. Auf diese Weise können Rillen in einer gewünschten Form ausgebildet werden. In diesem Beispiel wird zwischen benachbarten Bereichen ein Zwischenraum S ausgebildet.
Das zylindrische Element 3 wird mit einem bekannten Verfahren, wie etwa Formen, mit der Außenfläche (103, 201) des äußeren Elements (101, 2) verbunden. Das zylindrische Element kann durch Formen mit einem Harzmaterial oder einem Leistungswerkstoff ausgebildet werden. Das Material, welches das zylindrische Element 3 bildet und das in dem Formungsverfahren durch Wärme erweicht wird, tritt in die Rillen (104, 202) ein, um das zylindrische Element 3 dadurch fest mit dem äußeren Element zu verbinden.
9 zeigt eine auf die Axiallinie (eine Linie parallel zu der Mittelachse des Lagers) projizierte Länge der Rille (104, 202) und eine auf eine Umfangslinie (eine zu der Mittelachse senkrechte Linie) projizierte Länge der Rille in Bezug auf den Neigungswinkel θ. Auf die erstere wird als eine projizierte Axiallänge Bezug genommen, und auf die letztere wird als eine projizierte Umfangslänge Bezug genommen, wobei beide in 4 gezeigt sind.
Wie in 9 zu sehen, wird die projizierte Axiallänge kleiner, wenn der Neigungswinkel θ größer wird, während die projizierte Umfangslänge größer wird, wenn der Neigungswinkel θ größer wird. Die projizierte Axiallänge trägt dazu bei, eine Kraft zu vergrößern, um eine relative Drehung zwischen dem zylindrischen Element 3 und dem äußeren Element (101, 2) zu verhindern. Andererseits trägt die projizierte Umfangslänge dazu bei, eine Kraft zur Verhinderung einer relativen Bewegung in der Axialrichtung zwischen dem zylindrischen Element 3 und dem äußeren Element zu vergrößern. Wenn der Neigungswinkel θ der Rillen 45° ist, werden die Relativbewegungen in beide Richtungen gleichmäßig unterdrückt. Daher wird bevorzugt, den Neigungswinkel θ 45° zu machen. Die Haltekraft zwischen dem äußeren Element und dem zylindrischen Element 3 sowohl in die Drehrichtung als auch die Axialrichtung kann weiter vergrößert werden, indem die Neigungswinkel bereichsweise umgekehrt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform oder die Beispiele beschränkt, sondern kann vielfältig modifiziert werden. Zum Beispiel ist die Form der Rillen nicht auf die vorstehend gezeigten beschränkt, sondern sie können in anderen Formen ausgebildet werden. Die Rillen können mit anderen Verfahren als der vorstehend beschriebenen Druckbearbeitung ausgebildet werden. Die Rillen können durch Walzen ausgebildet werden. Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die vorangehende bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist für Fachleute der Technik offensichtlich, dass Änderungen in der Form und den Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Lager, umfassend: ein äußeres Element (101, 2), das über Wälzelemente drehbar mit einem Innenring (102) des Lagers verbunden ist; ein zylindrisches Element (3), das mit dem äußeren Element verbunden ist; und eine Vielzahl Rillen (104, 202), die auf dem äußeren Element ausgebildet sind, um das zylindrische Element (3) fest mit dem äußeren Element zu verbinden, wobei: die Vielzahl von Rillen (104, 202) Neigungen (θ) relativ zu einer Axialrichtung des Lagers haben und derart ausgebildet sind, dass sie sich gegenseitig nicht kreuzen.
Lager gemäß Anspruch 1, wobei das äußere Element ein Lageräußeres (101) des Lagers ist.
Lager gemäß Anspruch 1, wobei das äußere Element ein Außenring (2) ist, der mit dem Lageräußeren des Lagers verbunden ist.
Lager gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3, wobei die Vielzahl von Rillen (104, 202) in mehrere Gruppen (A) unterteilt ist, wobei die Rillen in jeder Gruppe die gleiche Neigung (θ) relativ zu der Axialrichtung des Lagers haben.
Lager gemäß Anspruch 4, wobei eine Neigungsrichtung (θ) relativ zu der Axialrichtung des Lagers gruppenweise abwechselnd umgekehrt ist.
Lager gemäß Anspruch 4, wobei die Neigung (θ) relativ zu der Axialrichtung des Lagers 45° ist.
Lager gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Rille (104, 202) in einer V-Form ausgebildet ist, die in Bezug auf die Axialrichtung des Lagers symmetrisch ist.