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TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
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1. Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Käfig für Kugeln, welches in einem
Rollen-Lager und im Speziellen in einem Kugellager mit einem derartigen Käfig zum
Einsatz kommt.
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2. Stand der
Technik
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Wie
in 3 gezeigt, ist normalerweise in einem Kugellager
eine Vielzahl von Kugeln 5 zwischen einer Führungsoberfläche 2 eines
inneren Rings 1 und einer Führungsoberfläche 4 eines äusseren Rings 3 eingefügt und die
Kugeln 5 werden in gleichmässigen Abständen und in Umfangsrichtung
durch einen Käfig 6 gehalten.
Konventionell wurde ein Käfig eines
kronenförmigen
Typs, welcher mit einer Vielzahl von Taschen 7, zum Halten
einer Vielzahl der besagten Kugeln 5 in regelmässigen Abständen und
in Umfangsrichtung, versehen ist, oft als Käfig 6 für solch
ein Kugellager verwendet. Zur Bezugnahme bezeichnet W in 4 eine
Dicke des Käfigs 6 in
der Richtung der Kugel und H bezeichnet eine Höhe des Käfigs 6 in einer axialen
Richtung einer, von diesem Kugellager aufgenommenen Welle, welche
nachfolgend Richtung W bzw. Richtung H genannt wird.
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In
diesem Käfig
des Kronentyps, hat die Kugelrollfläche 8 in der Tasche 7,
wie in der eine herkömmliche
Art zeigenden 5 gezeigt, einen Radius RR, welcher grösser ist als ein Radius RB der Kugel 5, und ist auf die sphärische Fläche einer
anderen sphärischen
Fläche
gelegt, welche ihren Mittelpunkt bei OO,
dem Mittelpunkt der Tasche 7, hat, und folglich gibt es
zwischen der Kugelrollfläche 8 und
der Kugel 5, welche in der Tasche 7 gehalten ist,
eine vorbestimmte Lücke
von normalerweise 2 δ.
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Übrigens
ist in obigem Kugellager, um eine Umlaufpräzision zu verbessern, um eine
Oberflächenvergröberung zu
verhindern, um Reibungswärme
zu vermindern, um Vibration und Abnutzung unter Kontrolle zu halten,
ein Schmiermittel, wie zum Beispiel Fett, nach dem Zusammenbauen
eines Lagers auf die Kugelrollfläche 8 und
die Führungsoberflächen 2, 4 des
inneren und äusseren
Rings 1 und 3 aufgebracht.
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Gemäss dem obigen,
konventionellen Käfig 6 ist
die Kugelrollfläche 8 aber
auf eine einzige sphärische
Oberfläche,
wie in 6 gezeigt, gelegt, und sobald, nachdem die Kugel 5 in
der Richtung W um Δ X
oder in der Richtung H um Δ Y
verschoben ist, eine weitere Verschiebung der Kugel 5 begrenzt
ist, ist die Kugel 5 in einen Zustand gelangt, in welchem sie
fest in Anlage mit einer Kante 9a der Breite in Richtung
W der Tasche 7 oder mit einer Kante 9b (siehe
ebenfalls 6) in Richtung H der Tasche 7 (keilartig)
gelangt, wodurch, wie in 6 gezeigt, das Schmiermittel
daran gehindert ist, auf die Kugelrollfläche 8 zu gelangen,
und ein Phänomen
auftritt, bei welchem das Schmiermittel G sich ausserhalb der Kanten 9a, 9b ansammelt.
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Und
wenn ein solches Phänomen
zwischen der Kugelrollfläche 8 und
der Kugel 5 und der Kugel 5 und der Führungsoberflächen 2, 4 des
inneren und äusseren
Rings gebildet ist, ist ein sogenannter Fettmangel-Zustand erzeugt,
welcher erstens nicht nur die Minderung der Umlaufpräzision als
auch die Erhöhung
der Oberflächenvergröberung,
Reibungswärme,
Vibration und Abnützung,
welche zur Minderung der Eigenschaften des Lagers als auch zu einer
Reduktion der Lebensdauer des Lagers führt, hervorruft.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden um die obigen Probleme
zu lösen,
und ein Ziel dieser ist es, ein Käfig, welches sicherstellt,
dass das Schmiermittel gleichmässig
auf die Kugelrollfläche gelangt,
um dauerhafte Lagereigenschaften und eine Verlängerung der Lebensdauer des
Lagers zu erhalten, und ein Rollen-Lager, welches diesen Käfig benutzt,
bereit zu stellen.
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Um
die obigen Ziele zu erzielen, ist ein erfindungsgemässer Käfig durch
alle Eigenschaften des Anspruchs 1 definiert.
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In
dem dadurch ausgebildeten Rollen-Lager mit dem Käfig, kann das Schmieremittel
während dem
Gebrauch gleichmässig
in die Kugelrollfläche unter
Verwendung der Lücken
zwischen der Kugelrollfläche
der Tasche und der Kugel eintreten.
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Die
Kugelrollfläche
der vorliegenden Erfindung kann aus zwei sphärischen Oberflächen, welche
einen Durchmesser haben, der grösser
ist als derjenige der Kugel, deren Mittelpunkte auf dem Teilkreis
der Tasche liegen und voneinander getrennt sind, gebildet werden
und die beiden Kugelrollflächen
auf den beiden sphärischen
Oberflächen
werden am Boden der Taschen verbunden. Durch diese Ausformung zwischen
dem Kantenseitenabschnitt des Kugeltragabschnitts und der Kugel,
sind die Lücken
einfach geformt.
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In
diesem Fall wird bei einem Verbindungsabschnitt der beiden sphärischen
Oberflächen
ein flacher Abschnitt parallel zu einer anderen umfangsseitigen
Kante, welche der Kante, bei welcher die Tasche ist, gegenüberliegt,
bereitgestellt, und dadurch ist eine Dicke der Tasche vergrössert, was
vom Gesichtspunkt der Festigkeit vorteilhaft ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Struktur des Taschenabschnitts für den Käfig für ein Lager der vorliegenden Erfindung,
die untere Figur zeigt eine vertikale Schnittdarstellung durch dessen
Mittelpunkt und die obere Figur zeigt eine seitliche Schnittdarstellung entlang
der Pfeillinie A-A' der
unteren Figur.
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2 ist
zum Zeigen des Zustands, bei welchem eine Lücke gebildet ist und wie in 1,
eine vertikale und seitliche Schnittdarstellung des Käfigs, in
welchem eine Kugel angeordnet ist.
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3 ist
eine Schnittdarstellung des Kugellagers, welches mit dem Kugelkäfig zusammengesetzt
ist.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, welche den ganzen Aufbau des Käfigs zeigt.
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5 zeigt
eine Struktur des Taschenabschnitts für den Käfig für das Lager der vorliegenden Erfindung,
die untere Figur zeigt eine vertikale Schnittdarstellung durch dessen
Mittelpunkt und die obere Figur zeigt eine seitliche Schnittdarstellung entlang
der Pfeillinie A-A' der
unteren Figur.
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6 zeigt
einen konventionellen Käfig,
in welchem ein Spalt zwischen der Kugelrollfläche und einer Kugel gebildet
ist, welche eine vertikale und eine seitliche Schnittdarstellung
wie 4 ist.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erklärt. Die 1 und 2 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das heisst ein Käfig für ein Kugellager. Bezugnehmend
ist die ganze Struktur des Käfigs 10 identisch
mit dem was in 4 gezeigt ist, so dass hier
nur der primäre Abschnitt
gezeigt ist und die identischen Bezugszeichen sind an identische
Abschnitte in 4 angebracht. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel weist
die Kugelrollfläche
in der Tasche 7, welche eine Mehrzahl von Kugeln 5 in
Umfangsrichtung in Richtung W bei einem vorbestimmten Abstand hält, zwei Rollflächen 11, 12 auf.
Und diese zwei Rollflächen 11, 12 sind
am Boden der Tasche 7 miteinander, durch eine flache Oberfläche 13,
verbunden, welche parallel zur anderen Kantefläche 10a ist, die gegenüber dem
Kantenabschnitt, an der die Tasche bereitgestellt ist, liegt. Als
Hinweis sei angemerkt, dass die Herstellmethode der vorliegenden
Erfindung aus einer freien Auswahl ist, welche nicht nur eine Kunstharzausformung
sondern auch eine Sintermethode, in welcher ein Sinterungsmaterial
gesintert und geformt ist und eine Pressformungsmethode, welche durch
Pressen von Stahl ausgeführt
ist, enthalten kann.
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Hier
sind die obigen beiden Kugelrollflächen 11, 12 auf
die zwei sphärische
Oberflächen
gelegt, welche einen Radius RR, welcher
grösser
ist als der Radius RB der Kugel 5,
und Mittelpunkte O1 und O2 haben,
welche gleichartig um dH/2 vom Zentrum OO der
Tasche auf dem Teilkreis der Tasche 7 abweichen und voneinander
getrennt sind. In diesem Fall ist eine gegenüberliegende Distanz L (1)
der beiden Rollflächen
durch die folgende Gleichung gegeben, L = 2 RR – dHwobei
der genannte Betrag der Abweichung dH/2 in solch einer Weise festgelegt
ist, dass die gegenüberliegende
Distanz L ein kleinwenig grösser
wird als der Durchmesser [2RB] der Kugel.
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Durch
das Festlegen des Betrags der Abweichung (dH/2) der zwei Rollflächen 11 und 12 werden, auf
einem inneren Abschnitt von der Kante 9a in Richtung W
der Tasche 7 beziehungsweise auf einem inneren Abschnitt
von der Kante 9b in Richtung H der Rollfläche 11, 12,
Kontaktabschnitte 14, 15, welche die Verschiebung
der Kugel begrenzen, festgelegt, so dass zwischen den kantenseitigen
Kugelrollfläche 11 und 12 der
Kontaktabschnitte 14, 15 und der Kugel 5,
welche in der Verschiebung begrenzt ist, eine im Schnitt annähernd dreieckige
Lücke 16, 17 geformt
ist.
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Beim
Zusammenbauen des Käfigs 10 in
das Kugellager (3), wird eine erforderliche
Anzahl von Kugeln 5 zwischen der Führungsfläche 2 des inneren
Rings 1 und der Führungsfläche 4 des äusseren
Rings 3 eingebaut, dann ist der Käfig zwischen den inneren Ring 1 und
den äusseren
Ring 3 angepasst um von der einen Endseite her hinein gedrückt zu sein
und entsprechend mit dem Hineindrücken wird in jede Tasche 7 des
Käfigs 10 je
eine Kugel 5 aufgenommen. Nach diesem Zusammenbauen wird, von
der Öffnung
her, welche gegenüber
liegt von der Öffnung,
von welcher der Käfig 10 hinein
gedrückt wurde,
ein Schmiermittel G, wie zum Beispiel ein Fett, auf den Öffnungsabschnitt
der Spitz der Tasche und auf einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt 7' (4)
der Tasche 7 zugeführt.
Dieses Schmiermittel wird dann folglich durch das Rollen der Kugel 5 während dem
Gebrauch den Kugelrollflächen 11, 12 der
Tasche 7 des Käfigs 10 und
den Führungsflächen 2, 4 zugeführt.
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Obwohl
die Kugel 5 im Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, während
der Benützung als
ein Kugellager, in dem Zustand ist, in dem ihre Verschiebung begrenzt
ist durch das Verschoben sein um den Betrag ΔX in Richtung W oder um ΔY in Richtung
H, da wegen der Nähe
der Kante 5 der Tasche 7 in der Breite ΔX Richtung
oder Nähe
der Kante 6 der Tasche 7 in der Höhe ΔY Richtung,
die Lücken
geformt sind, fliesst das Schmiermittel 7 gleichmässig durch
diese Lücken 16, 17 zu
jeder der Rollenrollflächen 11, 12 und
durch die Kugel 5 wird es den Führungsflächen 2, 4 des
inneren bzw. äusseren Rings
zugeführt.
Das heisst, dass zwischen den Kugelrollflächen 11, 12 und
der Kugel 5, zwischen der Kugel 5 und der Führungsflächen 2, 4 des
inneren und äusseren
Rings kein Fettmangel auftreten kann, wodurch nicht nur die Schädigung der
Umlaufspräzision
wie bei einem Rollenlager sondern auch der Anstieg der Oberflächenrauheit,
die Reibungswärme, die
Vibration und die Abnutzung beeinflusst sind. Folglich ist das Kugellager,
welches durch den vorliegenden Käfig 10 zusammengebaut
ist, beispielsweise geeignet für
ein Gebiet, in welchem ein Spindelmotor zum Antreiben einer Festplatte
eines Computers benutzt wird und ein besonders ruhiger Umlauf erforderlich
ist. Weiter ist es in letzter Zeit wie ein Rollen-Lager, welches
für diese
Art eines Spindelmotors benützt
wird, eingesetzt worden, wobei ein äusserer Ring und eine Hülse in einheitlicher
Weise kombiniert werden und der vorliegende Käfig 10 den selben
Effekt hervorrufen kann, falls er darin eingebaut ist, und weiter
kann sein Anwendungsgebiet weiter vergrössert werden als zuvor.
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Zusätzlich ist
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Bodenabschnitt der Tasche 7 mit einem flachen Abschnitt 13 versehen,
so dass die Dicke des flachen Abschnitts vergrössert ist, wodurch die Festigkeit
ebenfalls genügend
gewährleistet
ist.
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Wie
oben erklärt
ist, entsprechend dem Käfig für das Lager
und das mit dem Käfig
angewandte Rollen-Lager, ist das gleichmässige Bereistellen des Schmiermittels
nicht nur zu den Rollflächen
aber auch zu den Führungsflächen des
inneren und äusseren
Rings möglich,
und nicht nur die Schädigung der
Umdrehungspräzision
wie beim Rollenlager ist kontrolliert sondern auch die Erhöhung der
Oberflächenvergröberung,
Reibungswärme,
Vibration und Abnutzung und so fort sind kontrolliert um die dauerhafte
Aufrechterhaltung der Lagereigenschaften und die Verlängerung
der Lebensdauer des Lagers zu erreichen.