DE19962191B4

DE19962191B4 - Kugellager und Elektromagnetische Kupplung mit demselben

Info

Publication number: DE19962191B4
Application number: DE19962191A
Authority: DE
Inventors: Yuji Fujisawa Nakano; Hirotoshi Fujisawa Aramaki; Hiroshi Fujisawa Ishiguro
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: US6273230B1; DE19962191A1; JP2000240663A

Abstract

Kugellager mit:
einem äußeren Laufring (12);
einem inneren Laufring (13), und
rollbar zwischen äußerem und innerem Laufring angeordneten Kugeln (14),
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder der inneren und äußeren Laufringe (12, 13) eine Nut (12a, 13a) mit einem bogenförmigen Querschnitt umfasst, die in der Kontaktfläche derselben bezüglich der Kugeln (14) so ausgebildet sind, dass sie sich in Umfangsrichtung derselben erstreckt, wobei der Krümmungsradius re der Nut (12a) des äußeren Laufrings (12) und der Krümmungsradius ri der Nut (13a) des inneren Laufrings (13) jeweils eine Gleichung 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9746 (Da/dm)–0,0304 erfüllt, mit Da als Durchmesser der Kugel (14) und dm als Mittelwert der Durchmesser der Nuten (12a, 13a) der inneren und äußeren Laufringe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung, die die Leistung an einen Kompressor, wie er bei einem Kühlgerät eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Autos oder Ähnlichem, verwendet wird, überträgt und unterbricht, und außerdem ein Kugellager, das bei der obigen elektromagnetischen Kupplung verwendbar ist.
Bei einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Auto oder Ähnlichem, wird eine solche elektromagnetische Kupplung dazu verwendet eine durch einen laufenden Motor erzeugte Drehantriebskraft an einen in einem Kühlgerät, wie beispielsweise einer Klimaanlage (einem Klimaanlagensystem) oder Ähnlichem eingesetzten Kompressor zu übertragen oder unterbrechen.
Die elektromagnetische Kupplung umfaßt einen Drehkörper aus einem Magnetmaterial verwendeten Metall einen zu drehenden Körper aus einem als Magnetmaterial eine elektromagnetische Spule und ein Lager zur drehbaren Lagerung des Drehkörpers; außerdem erlaubt die elektromagnetische Kupplung, daß sich der Drehkörper und der zu drehende Körper aufgrund der Anziehungskraft der elektromagnetischen Spule einander anziehen, wodurch sie in der Lage sind, die oben erwähnte Übertragung und Abschaltung der Drehantriebskraft auszuführen.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 8-114241 offenbart den Drehkörper der oben erwähnten elektromagnetischen Kupplung. Der Drehkörper ist über ein doppelreihiges Kugellager gelagert, bei dem eine Vielzahl von Kugeln entlang der Achse des Kugellagers angeordnet sind, die als Drehmittelpunkt dient. Dadurch ergibt sich, daß die Weite des zweireihigen Kugellagers in dessen axialer Richtung groß wird und dadurch die elektromagnetische Kupplung eine große Baugröße aufweist. Als Ergebnis steigt das Gewicht der elektromagnetischen Kupplung, wodurch die Herstellkosten der elektromagnetischen Kupplung ebenfalls steigen.

Außerdem wird bei frei drehbar gelagertem Drehkörper ein einreihiges Kugellager verwendet, bei dem entlang der Achse des Kugellagers eine einzige Kugel angeordnet ist. Da die Nutenabschnitte, die in den äußeren und inneren Laufringen des einreihigen Kugellagers ausgebildet sind, jeweils die Form eines einzelnen Bogens aufweisen, kann die relative Verschiebung (die im Folgenden als Axialverschiebung bezeichnet wird) zwischen den inneren und äußeren Laufringen entlang der Achse des Kugellagers groß werden. Im Allgemeinen kann unter Berücksichtigung von Grenzwerten, wie beispielsweise der Spannung, die in der Lage ist, die Anziehungskraft der elektromagnetischen Kupplung zu erzeugen, und Ähnlichem der Abstand zwischen dem Drehkörper und dem zu drehenden Körper der elektromagnetischen Kupplung vorzugsweise relativ klein sein, beispielsweise um 0,5 mm.

Wenn somit ein herkömmliches einreihiges Kugellager zur Lagerung des Drehkörpers der elektromagnetischen Kupplung verwendet wird, besteht die Möglichkeit, daß der Drehkörper und der zu drehende Körper miteinander in Berührung kommen, auch wenn die elektromagnetische Spule keine Anziehungskraft erzeugt, da die Axialverschiebung dieses einreihigen Kugellagers groß ist. Daher besteht die Gefahr, daß der Drehkörper und der zu drehende Körper aufgrund eines derartigen gegenseitigen Kontakts beschädigt werden können.

DE 24 54 079 A1 betrifft Kugellager für Flugzeugtriebwerke. Dabei wird auf ein Verhältnis zwischen den Krümmungsradien von äußerer und innerer Führung auch unter Bezugnahme auf den Kugelradius hingewiesen. Es soll insbesondere vermieden werden, dass die inneren Lagerführungen einen loseren Sitz als die äußeren Führungen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugellager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln die relative Verschiebung zwischen den inneren und äußeren Laufringen des Kugellagers entlang dessen Achse begrenzt sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird ebenfalls eine elektromagnetische Kupplung nach Patentanspruch 8 mit einem erfindungsgemäßen Kugellager zur drehbaren Lagerung eines entsprechenden Drehkörpers der Kupplung vorgeschlagen.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass in dem ursprünglich eingereichten Patentanspruch 1 drei verschiedene Gleichungen enthalten sind, die jeweils kleinere und in dem jeweils größeren Intervall enthaltene Intervalle für (Re + Ri)/Da beschreiben. Diese drei Gleichungen sind jetzt in den Ansprüchen 1 bis 3 beschrieben, wobei das größte Intervall im Patentanspruch 1 enthalten ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Kugellager ist insbesondere zu beachten, dass die Axialverschiebung des Kugellagers begrenzt wird.

Bei der elektromagnetischen Kupplung mit einem solchen erfindungsgemäßen Kugellager erzeugt eine entsprechende elektromagnetische Spule im eingeschalteten Zustand eine Magnetkraft, um zumindest Drehkörper und/oder zu drehenden Körper anzuziehen, wodurch eine Reibfläche des Drehkörpers und die zu reibende Fläche des zu drehenden Körpers einander anziehen können. Das Kugellager lagert den Drehkörper dabei derart, dass dieser sich frei drehen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Kupplung;
2 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kugellagers;
3 eine graphische Darstellung von Änderungen des maximalen Betrages der Axialverschiebung in Relation zu Änderungen der Krümmungsradien von äußeren und inneren Nuten eines Kugellagers;
4 eine graphische Darstellung von Änderungen des maximalen Betrages der Axialverschiebung eines weiteren Kugellagers in Abhängigkeit von Änderungen der Krümmungsradien von äußeren und inneren Nuten des Kugellagers;
5 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen den Beträgen der Axialverschiebung eines Kugellagers und den Werten des Temperaturanstiegs des Kugellagers dargestellt sind; und
6 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Ergebnisse eines Tests mit Wassereinspritzung dargestellt sind, der bei einem typischen Kugellager durchgeführt wurde.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Kugellager vorgesehen, das einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring und eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel aufweist, wobei ein jeder der äußeren und inneren Laufringe eine Nut mit einem bogenförmigen Querschnitt aufweist, die in den Kontaktflächen derselben bezüglich der Kugel ausgebildet ist, so daß sie sich in Umfangsrichtung derselben erstreckt, und wobei der Krümmungsradius re der Nut des Außenringes und der Krümmungsradius ri der Nut des Innenrings jeweils (1) 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9746 (Da/dm)^–0,0304, wobei Da: den Durchmesser der Kugel, und dm: den Mittelwert der Nutendurchmesser der inneren und äußeren Laufringe bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist das Kugellager derart ausgebildet, daß der Krümmungsradius re der Nut des Außenringes und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Laufrings jeweils die folgende Gleichung 1 erfüllt: (1) 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9746 (Da/dm)–0,0304, Gleichung 1wobei Da: den Durchmesser der Kugel, und dm: den Mittelwert der Nutendurchmesser der inneren und äußeren Laufringe bezeichnet. Die Gleichung 1 kann durch das folgende Verfahren erhalten werden.
Zunächst wurden bei einem einreihigen Kugellager, bei dem die Werte Da/dm voneinander verschieden sind und eine einzelne Kugel entlang der Achse des Kugellagers angeordnet ist, durch Simulation die maximalen Beträge der Axialverschiebung der äußeren Umfangsfläche eines äußeren Laufrings bezüglich eines inneren Laufrings ermit telt, wenn die Krümmungsradien re und ri der jeweiligen Nuten der inneren und äußeren Laufringe verändert wurden. Die Ergebnisse dieser Simulation sind in 3 gezeigt, während die Bedingungen dieser Simulation in Tabelle 1 gezeigt sind. Bei dieser Simulation werden die Krümmungsradien re und ri der jeweiligen Nuten der inneren und äußeren Laufringe einander gleichgesetzt und gleichzeitig als Referenzbeispiel ein zweireihiges Lager und ein Kugellager mit vier Kontaktpunkten gezeigt, bei dem Kontaktpunkte zwischen der Kugel und in den inneren und äußeren Laufringen im Querschnitt an vier Positionen vorliegen. Außerdem sind bei den jeweils in den Fällen 1 bis 4 gezeigten Kugellagern sowohl die äußeren und inneren Laufringe als auch die Kugeln sämtlich aus Stahl gefertigt.
Tabelle 1
Als nächstes wurden bei den jeweiligen Fällen 1 bis 4 die Verhältnisse der Krümmungen der Nuten erhalten, die den maximalen Betrag der Axialverschiebung von 0,15 mm erzeugen, und von einer Vielzahl von Da/dm Werten und den solchermaßen erhaltenen Verhältnissen der Krümmung der Nut wurden mit dem Verfahren der kleinsten Quadrate Kurvenlinien erhalten, die durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt werden können. (re + ri)/Da = 0,9746 (Da/dm)–0,0304, Gleichung 2
Wenn mit einer ähnlichen Vorgehensweise die jeweiligen Verhältnisse der Krümmungen der Nuten erhalten werden, die maximale Beträge der Axialverschiebung von 0,125 mm und 0,1 mm erreichen, dann werden die Kurvenlinien erhalten, die jeweils durch die folgenden Gleichungen 3 und 4 ausgedrückt sind. (re + ri)/Da = 0,976 (Da/dm)–0,0255, Gleichung 3 (re + ri)/Da = 0,9638 (Da/dm)–0,0315, Gleichung 4
Daher beträgt bei einem Kugellager nach Anspruch 1 der Betrag der Axialverschiebung des Kugellagers 0,15 mm oder weniger, selbst wenn nur eine Kugel entlang der Achse des Kugellagers angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der Betrag der Axialverschiebung des Kugellagers begrenzt werden. Folglich kann die relative Verschiebung der inneren und äußeren Laufringe entlang der Achse des Kugellagers begrenzt werden.
Außerdem kann gemäß der obigen Gleichung 3 ein Kugellager erhalten werden, das im folgenden beschrieben wird.
Das heißt, ein Kugellager, das einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring und eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel umfaßt, wobei ein jeder der äußeren und inneren Laufringe eine Nut mit einem bogenförmigen Querschnitt aufweist, die in den Kontaktflächen derselben bezüglich der Kugel ausgebildet ist, um sich in Umfangsrichtung derselben zu erstrecken, und wobei der Krümmungsradius re der Nut des äußeren Laufrings und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Laufrings jeweils 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,976 (Da/dm)^–0,0255 erfüllt, wobei Da: den Durchmesser der Kugel, und dm: den Mittelwert der Durchmesser der Nuten der inneren und äußeren Laufringe bezeichnet.
Beim vorliegenden Lager liegen der Krümmungsradius re der Nut des äußeren Laufrings und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Laufrings jeweils in einem Bereich, der die folgende Gleichung 5 erfüllt. 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,976 (Da/dm)–0,0255 Gleichung 5
Mit anderen Worten kann der Betrag der Axialverschiebung des Kugellagers beim vorliegenden Lager begrenzt werden, da der Betrag der Axialverschiebung des Kugellagers 0,125 mm oder weniger beträgt. Entsprechend kann der Betrag der relativen Verschie bung der inneren und äußeren Laufringe entlang der Achse des Kugellagers begrenzt werden.
Des weiteren kann gemäß der obigen Gleichung 4 ein Kugellager erhalten werden, das im folgenden beschrieben wird.
Mit anderen Worten ein Kugellager, das einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring, und eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel aufweist, wobei jeder der äußeren und inneren Laufringe eine Nut mit einem bogenförmigen Querschnitt umfaßt, die in der Kontaktfläche derselben bezüglich der Kugel ausgebildet ist, um sich in Umfangsrichtung derselben zu erstrecken, und wobei der Krümmungsradius re der Nut des äußeren Ringes und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Ringes jeweils 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9638 (Da/dm)^–0,0315 erfüllen, wobei Da: den Durchmesser der Kugel, und dm: den Mittelwert der Durchmesser der Nuten der inneren und äußeren Laufringe bezeichnet.
Beim vorliegenden Lager liegt der Krümmungsradius re der Nut des äußeren Ringes und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Ringes jeweils in einem Bereich, der die folgende Gleichung 6 erfüllt. 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9638 (Da/dm)–0,0315 Gleichung 6
Da beim vorliegenden Lager mit anderen Worten der Betrag der Axialverschiebung des Lagers 0,1 mm oder weniger beträgt, kann der Betrag der Axialverschiebung des Kugellagers begrenzt werden. Entsprechend kann der Betrag der relativen Verschiebung der inneren und äußeren Laufringe entlang der Achse des Kugellagers begrenzt werden.
Außerdem kann das oben erwähnte Kugellager bevorzugt derart ausgebildet sein, daß der Krümmungsradius re der Nut des äußeren Laufrings und der Krümmungsradius ri der Nut des inneren Laufrings jeweils die folgende Gleichung 7 erfüllt. 1,006 ≤ (re + ri)/Da Gleichung 7
Allgemein beträgt bei einem Kugellager der kleinste theoretische Wert von (re + ri)/Da = 1,0. Wenn jedoch die Krümmungsradien der Nuten der äußeren und inneren Laufringe abnehmen, steigt die Kontaktfläche der äußeren und inneren Laufringe mit den Kugeln, so daß die äußeren und inneren Laufringe und die Kugeln leichter verschleißen. Wenn außerdem die Krümmungsradien der Nuten der äußeren und inneren Laufringe auf den theoretischen kleinsten Wert gesetzt werden, dann sind aufgrund der Toleranzen bei der Fertigung der Nuten die Krümmungsradien der Nuten der äußeren und inneren Laufringe kleiner als die theoretischen kleinsten Werte, was eine glatte Rotation der Kugellager erschwert. Wenn angesichts dessen die Krümmungsradien der Nuten jeweils die oben erwähnte Gleichung 7 erfüllen, dann kann der Abrieb oder der Verschleiß der jeweiligen und äußeren und inneren Laufringe bezüglich der Kugeln begrenzt werden, wodurch eine glatte Drehung des Kugellagers erreicht wird.
Des weiteren kann die Kugel des oben erwähnten Kugellagers vorzugsweise aus Keramik gefertigt sein. Im Fall 2, der in der zuvor erläuterten Tabelle 1 dargestellt ist, sind die Ergebnisse einer Simulation dargestellt, bei denen Kugeln verwendet werden, die jeweils aus Keramik gefertigt sind. Dies ist in 4 (als Fall 2a) dargestellt. In 4 sind außerdem die Ergebnisse des in der Tabelle 1 dargestellten Falles 2 als Vergleichsbeispiel dargestellt.
Gemäß den Simulationsergebnissen, die in 4 dargestellt sind, werden die Beträge der Axialverschiebung der inneren und äußeren Laufringe des Kugellagers einander gleich gesetzt: mit anderen Worten können in diesem Fall die Krümmungsradien der Nuten der inneren und äußeren Laufringe groß gesetzt werden. Obwohl der Kontaktdruck derselben steigt, sinkt die kalorische Leistung (PV-Wert), was es möglich macht, den Abrieb des Kugellagers und außerdem das Lagermoment zu verringern. Wenn natürlich die Krümmungsradien der Nuten der inneren und äußeren Laufringe klein gesetzt werden, dann werden die gegenüber den obigen Ergebnissen entgegengesetzten Ergebnisse erhalten; wenn jedoch die Krümmungsradien der Nuten der inneren und äußeren Laufringe auf geeignete Weise im erfindungsgemäßen Bereich je nach der benötigten Leistung des Kugellagers gewählt werden, sind größere Freiheiten bei der Auslegung der Kugellager erreichbar.
Als Kugellager kann bevorzugt ein Kugellager mit vier Kontaktpunkten verwendet werden, bei dem sich eine Kugel und die inneren und äußeren Laufringe an vier Punkten berühren. In diesem Fall kann gemäß den in 3 gezeigten Simulationsergebnissen der maximale Betrag der Axialverschiebung begrenzt werden.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen den Beträgen der Axialverschiebung δ eines Kugellagers und den Werten des Temperaturanstiegs des Kugellagers angegeben.
In 5 ist die Beziehung zwischen den Beträgen der Axialverschiebung δ von Kugellagern A, A', B, B', C, C' und den Werten des Temperaturanstiegs der Kugellager angegeben. Dabei ist das Kugellager A ein erfindungsgemäßes einreihiges Kugellager, bei dem (re + ri)/Da = 1,014 gilt, bei dem die Krümmungsradien der Nuten der äußeren und inneren Laufringe desselben jeweils die Gleichung 6 erfüllen und bei dem gemäß der Berechnung ein Betrag der Axialverschiebung von δ ≤ 0,10 mm erhalten wird. Das Kugellager B ist dagegen ein einreihiges Kugellager, das als Vergleichsbeispiel dient, bei dem (re + ri)/Da = 1,04 gesetzt ist und bei dem gemäß der Berechnung der Betrag der Axialverschiebung δ ≤ 0,15 mm beträgt, aber die Krümmungsradien der Nuten der äußeren und inneren Laufringe derselben nicht die Gleichung 1 erfüllen. Außerdem ist das Kugellager C ein zweireihiges Schrägkugellager, wie es bei einer herkömmlichen elektromagnetischen Kupplung verwendet wurde.
Bei jedem der Kugellager A, B und C, ist Da = 7,144 und dm = 42,7 mm erfüllt. Für die Berechnungsgrundlagen wird eine Radiallast auf 150 kgf gesetzt, ein Radialspalt wird auf 0 μm gesetzt, und ein Betrag eines Versatzes, der einen Verschiebungsbetrag in Axialrichtung zwischen dem Kugellager und einer Scheibe darstellt, wird auf 5 mm gesetzt und die Drehzahl ist auf 400 upm gesetzt. Die berechneten Werte des Temperaturanstiegs werden erhalten, indem die kalorische Leistung berechnet wird und dann die auf diese Weise gefundene kalorische Leistung in Werte des Temperaturanstiegs umgewandelt wird.
Um Bedingungen des tatsächlichen Betriebs zu berücksichtigen, wurden strengere Bedingungen als die Bedingungen für die Berechnung, d.h. ein Radialspalt von 21 μm, ein Verschiebungsbetrag von 10 mm und eine Drehzahl von 7000 upm den Kugellagern A, B und C hinzugefügt, wie sie durch die Berechnung erhalten wurden, um so die Kugel lager A', B' und C' zu erhalten; dann wurde die Beziehung zwischen den Beträgen der Axialverschiebung δ und dem Wert der Temperaturverschiebung bei den auf diese Weise erhaltenen Kugellagern A', B' und C' experimentell ermittelt. Die Ergebnisse der Experimente sind in 5 gezeigt.
Die Auswertungen der jeweiligen Experimente sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Beim Kugellager A' liegen der Betrag der Axialverschiebung und der Wert des Temperaturanstiegs beide nahe denen eines zweireihigen Schrägkugellagers.
Aufgrund seines Aufbaus kann bei einem zweireihiges Kugellager der Betrag der Axialverschiebung in Vergleich zu einem einreihigen Kugellager begrenzt werden, jedoch ist die Breite des zweireihigen Kugellagers in axialer Richtung desselben groß, was zu einem Anstieg bei der Größe einer elektromagnetischen Kupplung und ihrem Gewicht führt. Beim einreihigen Kugellager kann andererseits die Weite in axialer Richtung klein ausgestaltet sein. Entsprechend ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß, obwohl ein einreihiges Kugellager verwendet wird, dieses derartige Werte bei der Axialverschiebung und beim Temperaturanstieg aufweist, die denen eines zweireihigen Kugellagers nahe kommen.
Andererseits ist beim Kugellager B', das als Vergleichsbeispiel verwendet wird, der Betrag der Axialverschiebung im Vergleich zum erfindungsgemäßen Kugellager A' übermäßig groß. Da das Kugellager B' als Vergleichsbeispiel einen großen Wert von (re + ri) /Da aufweist, findet ein geringes Gleiten zwischen den Lagerringen (inneren und äußeren Lagerringen oder Laufflächen) und den Rollkörpern (Kugeln) statt, so daß es den gleichen Wert beim Temperaturanstieg wie das zweireihige Kugellager C' aufweist.
Im allgemeinen ist bei einem Kugellager ein Dichtelement vorgesehen, das dazu verwendet wird, einen Spalt zwischen den äußeren und inneren Laufringen des Kugellagers abzudichten. Das Dichtelement ist so angeordnet, daß es sich über die beiden Seiten des Spaltes zwischen den äußeren und inneren Laufringen so erstreckt, daß die äußere Umfangskante des Dichtelements am äußeren Laufring befestigt ist, wohingegen die innere Umfangskante desselben als Lippenabschnitt verwendet wird, der mit dem inneren Laufring in Gleitkontakt stehen kann.
Wenn der Betrag der Axialverschiebung bei einem Kugellager ansteigt, dann wird der Kontakt des Lippenabschnitts des Dichtelements, das in Gleitkontakt mit dem inneren Laufring steht, ungleich und verringert dadurch die Dichtleistung des Dichtelements. Angesichts dessen wurde ein Wassereinspritz-Test bei den Oberflächen von typischen Kugellagern durchgeführt, von denen jedes ein Dichtelement verwendete, um so die Dichtleistung des Dichtelements der jeweiligen Kugellager zu beurteilen.
Der Wassereinspritz-Test ist ein Test, bei dem Wasser auf die Oberfläche eines Kugellagers mit einem daran angebrachten Dichtelement gespritzt wird, um die Menge des in das Innere des Dichtelements des Kugellagers eingedrungenen Wassers zu messen.
Eine Gummidichtung des Kontakt-Typs wird insbesondere als Dichtelement verwendet, um so ein Kugellager mit einem Aufbau der abgedichteten Bauart herzustellen; bei dem Kugellager der abgedichteten Bauart wurde ein Wassereinspritz-Test unter den Bedingungen durchgeführt, daß ein Verschiebungsbetrag 10 mm beträgt, ein Radialspalt 21 μm beträgt und die Drehzahl 1600 upm beträgt. Als Ergebnis dieses Tests drang, wie in der 6 gezeigt ist, bei einem Kugellager E, dessen Betrag der Axialverschiebung mehr als 0,35 mm betrug und bei dem ein Spalt zwischen dem Lippenabschnitt des Dichtelements und der Dichtnut des Innenrings ungleich war, Wasser durch den großen Spaltabschnitt. Andererseits konnte bei einem Kugellager D, bei dem der Betrag der Axialverschiebung gleich oder kleiner 0,2 mm war, ein derartiges Eindringen von Wasser nicht beobachtet werden.
Mit anderen Worten hat der Wassereinspritz-Test gezeigt, daß bei einem erfindungsgemäßen Kugellager, bei dem es möglich ist, den Betrag der Axialverschiebung auf 0,15 mm oder weniger zu begrenzen, eine hohe Dichtleistung erhalten wird.
Im folgenden wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Kugellagers und einer elektromagnetischen Kupplung mit demselben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Gemäß 1 ist eine elektromagnetische Kupplung 31 eine Vorrichtung, die in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Auto oder Ähnlichem, verwendet wird, um eine Drehantriebskraft an einen Kompressor, der in einem Kühlgerät, wie beispielsweise einer Klimaanlage (einem Klimaanlagensystem) angeordnet ist, zu übertragen oder zu unterbrechen. Die Drehantriebskraft wird durch einen laufenden Motor erzeugt.
Die elektromagnetische Kupplung 31 umfaßt, wie es in der 1 dargestellt ist, einen Stator 32, der an einem Kompressorgehäuse 40 zu befestigten ist, eine elektromagnetische Spule 33, die im Stator 32 aufgenommen ist, eine Scheibe 34 mit einem mehrstufigen Keilriemen 41, der zur Übertragung der Drehantriebskraft von einem Motor um die Scheibe 34 gewickelt ist, einen Rotor 35, der die am äußeren Umfang des Rotors 35 angebrachte Scheibe 34 umfaßt und auch als ein Drehkörper dient, ein Kugellager 36 zur Lagerung des Rotors 35, so daß er um eine Achse P drehbar ist, einen Anker 37, der aufgrund einer von der elektromagnetischen Spule 33 erzeugten Magnetkraft zum Rotor 35 gezogen werden kann und so als zu drehender bzw. gedreht zu werdender Körper dient, einen Ankerhalteabschnitt 38, der aus einem oder mehreren Elementen zur Übertragung der Drehantriebskraft des Ankers 37 an einen Kompressor (nicht gezeigt) gebildet ist, und eine Kompressorwelle 39.
Der Rotor 35 ist aus einem Metall gefertigt, das als Magnetmaterial dient, wie beispielsweise Eisen oder Ähnlichem. Der Rotor 35 ist außerdem so ausgebildet, daß er einen im wesentlichen U-förmigen Querschnit aufweist, während der Rotor 35 einen ausgesparten Abschnitt 35a, der der gegenüberliegenden Seite des Ankers 37 gegenüberliegt, und eine Reibfläche 35b aufweist, die an der gegenüberliegenden Seite des ausgesparten Abschnittes 35a angeordnet ist. Im ausgesparten Abschnitt 35a des Rotors 35 ist der Stator 32 aufgenommen.
Das Kugellager 36 ist zwischen den Rotor 35 und das Kompressorgehäuse 40 eingepaßt. Das Kugellager 36 umfaßt auch, wie in der 2 gezeigt, einen äußeren Laufring 12 und einen inneren Laufring 13, die jeweils kreisringförmig ausgebildet sind, eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 angeordnete Kugel 14 und einen Käfig 15 zum Halten der Kugel 14 zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13.
Die äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 umfassen jeweils Nuten 12a und 13a, die jeweils einen bogenförmigen Querschnitt entlang der Umfangsrichtung des Laufrings aufweisen und jeweils an der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 12 und an der äußeren Umfangsfläche 17 des inneren Laufrings 13 ausgebildet sind. Diese Nuten 12a und 13a weisen jeweils Krümmungsradien re und ri auf, die in einem derartigen Bereich liegen, daß sie eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllen können. Außerdem ist das Kugellager 36 aus einem einreihigen Kugellager gebildet, bei dem nur eine einzige Kugel 14 entlang der Achse P angeordnet ist. Die äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 können jeweils um die Achse P gedreht werden.
In 2 ist ein Kugellager gezeigt, bei dem ein Dichtelement und eine Schutzplatte nicht umfaßt sind, es ist also der Grundaufbau eines Wälzlagers dargestellt. Bei dem in 2 als Referenzaufbau dargestellten Aufbau können auch andere Anordnungen entsprechend den folgenden Fällen selektiv verwendet werden: beispielsweise können zwei Gummidichtungen des Kontakt-Typs jeweils an den beiden Seiten des Lagers vorgesehen sein, um so einen abgedichteten Aufbau zu erzielen; an den beiden Seiten des Lagers können jeweils zwei Schutzplatten vorgesehen sein, um einen geschützten Aufbau zu erreichen; an einer Seite des Lagers kann eine Gummidichtung des Kontakt-Typs vorgesehen sein, um dadurch einen abgedichteten Aufbau zu erreichen; an einer Seite des Lagers kann jeweils eine Schutzplatte angeordnet sein, um dadurch einen geschützten Aufbau zu erreichen; oder andere ähnliche Aufbauarten.
Das auf diese Weise aufgebaute Kugellager 36 lagert den Rotor 35 derart, daß der Rotor 35 um die Achse P relativ zum Kompressorgehäuse 40 gedreht werden kann. Der äußere Laufring 12 ist in den inneren Umfang des Rotors 35 eingepaßt und berührt diesen, während der innere Laufring 13 auf den äußeren Umfang der Nabe des Kompressorgehäuses 40 gepaßt ist und diesen berührt.
Die Scheibe 34, um die der mehrstufige Keilriemen 41 zu wickeln ist, ist am äußeren Umfang des Rotors 35 mittels einer Verbindungstechnik, wie beispielsweise Schweißen oder Ähnlichem, verbunden. Die Scheibe 34 ist so aufgebaut, daß sie ständig die Drehkraft des Motors über den Keilriemen 41 aufnimmt und sich daher mit dem Rotor 35 drehen kann.
Der Rotor 35 ist durch das Kugellager 36 drehbar gelagert. Wenn zu diesem eine Drehantriebskraft von einer Antriebsquelle, wie beispielsweise einem Motor oder Ähnlichem über den mehrstufigen Keilriemen 41, die Scheibe 34 und Ähnlichem übertragen wird, kann sich der Rotor 35 um die Achse P drehen. Daher kann die Reibfläche 35b des Rotors 35 durch die Antriebsquelle, wie beispielsweise ein Motor oder Ähnliches, angetrieben oder gedreht werden.
Der Anker 37 ist aus einem Metall gefertigt, der als Magnetmaterial dient, wie beispielsweise Eisen oder Ähnlichem, und umfaßt eine gerieben zu werdende Oberfläche 37a, die gegenüber von der Reibfläche 35a des Rotors 35 angeordnet ist. Die elektromagnetische Spule 33 kann eine Magnetkraft erzeugen, wenn sie elektrisch mit Energie versorgt wird. Wenn beim dargestellten Beispiel die elektromagnetische Spule 33 eine Magnetkraft erzeugt, dann zieht sie den Anker 37 an, um zu ermöglichen, daß sich die Reibfläche 35b des Rotors 35 und die gerieben zu werdende Oberfläche 37a des Ankers 37 einander anziehen. Durch die gegenseitige Anziehung der Reibfläche 35b und der gerieben zu werdenden Oberfläche 37a aufgrund der Magnetkraft der elektromagnetischen Spule 33 wird die Drehantriebskraft übertragen, die über den mehrstufigen Keilriemen 41, die Scheibe 34 und Ähnlichem an den Anker 37 übertragen wurde; der Anker 37 überträgt dann die so aufgenommen Drehantriebskraft über den Halteabschnitt 38 des Ankers, die Kompressorwelle 39 und Ähnlichem an einen Kompressor.
Das Kugellager 36 und die Scheibe 34 sind normalerweise in Positionen angeordnet, die in einer Richtung entlang der Achse P relativ zueinander verschoben sind, um die elektromagnetische Kupplung 31 so kompakt wie möglich zu machen. Die Reibfläche 35b des Rotors 35 und die gerieben zu werdende Oberfläche 37a des Ankers sind so ausgestaltet, daß, wenn die elektromagnetische Spule 33 nicht angeschaltet ist, ein vorgegebener Spalt g von relativ kleiner Größe vorliegen kann, beispielsweise von ungefähr 0,5 mm zwischen den beiden Oberflächen 35b und 37a. Dieser gegebene Spalt g wird unter Berücksichtigung der Fehler in den Abmessungen oder den Fehlern bei der Montage der jeweiligen Elemente bestimmt. Wenn der gegebene Spalt g übermäßig groß ist, dann muß auch die von der Magnetspule 33 zu erzeugende Magnetkraft groß sein. Daher sollte der Spalt g unter Berücksichtigung der oben erwähnten Elemente auf einen Minimalwert gesetzt werden.
Aufgrund des oben erwähnten Aufbaus kann eine durch die Spannkraft des Keilriemens 41 erzeugte Radiallast auf das Kugellager 36 als geneigte Momentenlast wirken, da die Scheibg 34 und das Kugellager 36 in ihrer Lage relativ zueinander entlang der Achse P verschoben sind.
Dann sind die Nuten 12a und 13a der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 des Kugellagers 36 jeweils so ausgebildet, daß ihre jeweiligen Krümmungsradien re und ri eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllen können. Wenn daher das Kugellager 36 derart ausgebildet ist, daß die jeweiligen Krümmungsradien re und ri die Gleichung erfüllen können, dann kann der maximale Betrag der Axialverschiebung des äußeren Laufrings 12 oder Ähnlichem des Kugellagers 36 auf 0,15 mm oder weniger begrenzt werden. Entsprechend kann der Betrag der relativen Verschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 entlang der Achse P begrenzt werden, so daß selbst dann eine Berührung zwischen dem Rotor 35 und dem Anker 37 verhindert werden kann, wenn die elektromagnetische Spule 33 nicht mit Energie versorgt wird.
Wenn außerdem die äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 jeweils so ausgebildet sind, daß die jeweiligen Krümmungsradien re und ri die Gleichung 5 erfüllen können, dann kann der maximale Betrag der Axialverschiebung des äußeren Laufrings 12 oder Ähnlichem des Kugellagers 36 auf 0,125 mm oder weniger begrenzt werden. Entspre chend kann die relative Verschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 entlang der Achse P begrenzt werden, so daß eine Berührung zwischen dem Rotor 35 und dem Anker 37 verhindert werden kann, selbst wenn die elektromagnetische Spule 33 nicht mit Energie versorgt wird.
Wenn des weiteren die äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 derart ausgebildet sind, daß die jeweiligen Krümmungsradien re und ri die Gleichung 6 erfüllen können, dann kann der maximale Betrag der Axialverschiebung des äußeren Laufrings 12 oder Ähnlichem des Kugellagers 36 auf 0,1 mm oder weniger begrenzt werden. Entsprechend kann die relative Verschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 entlang der Achse P begrenzt werden, so daß ein Kontakt zwischen dem Rotor 35 und dem Anker 37 verhindert werden kann, selbst wenn die elektromagnetische Spule 33 nicht mit Energie versorgt wird.
Außerdem können bevorzugt die jeweiligen Krümmungsradien re und ri der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 in einem Bereich liegen, der die oben erwähnte Gleichung 7 erfüllt. In diesem Fall kann der Abrieb bei den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 bezüglich der Kugel 14 begrenzt werden, so daß sie sich glatt drehen kann.
Des weiteren kann die Kugel 14 des Kugellagers 36 bevorzugt aus Keramik, wie beispielsweise Siliciumnitrid oder Ähnlichem gefertigt sein. In diesem Fall können die jeweiligen Krümmungsradien re und ri der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 groß sein, was bevorzugt den Abrieb der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 verringert. Des weiteren kann die Kugel 14, was noch mehr bevorzugt ist, aus Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid gefertigt sein. In diesem Fall kann der maximale Betrag der Axialverschiebung des Lagers weiter verringert werden.
Außerdem kann der innere Laufring 13 des Kugellagers 36 bevorzugt aus Keramik, wie beispielsweise Siliciumnitrid, oder aus Edelstahl gefertigt sein.
In einigen Fällen kann die Temperatur am Umfang der elektromagnetischen Kupplung 31 100°C überschreiten. Da der innere Laufring 13 des Kugellagers 36 auf das Kompressorgehäuse 40 gepaßt ist und dieses berührt, kann unter der Hochtemperaturumgebung der Spalt zwischen dem Kugellager 36 aufgrund der Wärmeausdehnung des Kompressors 40 verschwinden, wenn der eingepaßte und in Kontakt stehende Abschnitt des Kompressorgehäuses 40 mit dem inneren Laufring 13 aus einem Werkstoff gebildet ist, wie beispielsweise Aluminium, das einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Edelstahl, aus dem das Kugellager 36 gefertigt ist. Dies kann auf unerwünschte Weise die Möglichkeit erhöhen, daß sich das Kugellager 36 nicht glatt drehen kann.
Wenn jedoch der innere Laufring 13 aus einem Werkstoff mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise Siliciumnitrid oder Edelstahl gefertigt ist, kann die Wärmeausdehnung des inneren Laufrings 13 begrenzt werden, was es möglich macht zu verhindern, daß der Spalt innerhalb des Kugellagers 36 aufgrund der Wärmeausdehnung des Kompressorgehäuses verschwindet. Daher kann in diesem Fall selbst in einer Hochtemperaturumgebung eine glatte Drehung des Kugellagers 36 sichergestellt werden.
Des weiteren kann als Kugellager 36 ein Kugellager mit vier Kontaktpunkten verwendet werden, bei dem sich die Kugel 14 und die äußeren und inneren Laufringe 12, 13 an vier Punkten berühren. In diesem Fall kann die Axialverschiebung des Kugellagers 36 weiter positiv begrenzt werden. Außerdem können im Falle des Kugellagers mit vier Kontaktpunkten aus dem Gesichtspunkt einer Verhinderung eines einseitig überwiegenden Abriebs vorzugsweise die jeweiligen Innenflächen der Nuten 12a und 13a, die als die Laufflächen der äußeren und inneren Laufflächen 12 und 13 dienen, nitriert sein.
Bei Verwendung eines Kugellagers 36 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Axialverschiebung des Kugellagers begrenzt werden, da die jeweiligen Krümmungsradien re und ri der Nuten 12a und 13a der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllen. Dank dessen kann die gegenseitige Verschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufringen 12 und 13 entlang der Achse P begrenzt werden.
Außerdem wird bei der elektromagnetischen Kupplung 31 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein einreihiges Kugellager 36 verwendet, um den Rotor 35 drehbar zu lagern. Dies kann die Weite des Kugellagers 36 entlang der Richtung der Achse P begrenzen, wodurch es möglich ist, die Größe des Kugellagers 36 zu verringern. Dies bedeutet, daß das Kugellager 36 kompakt ausgestaltet werden kann; insbesondere kann ein Anstieg bei der Größe des Kugellagers 36 verhindert werden und außerdem können das Gewicht und die Herstellkosten des Kugellagers 36 verringert werden.
Des weiteren kann gemäß der vorliegenden elektromagnetischen Kupplung 31 die relative Axialverschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufflächen 12 und 13 des Kugellagers 36 entlang der Achse P kleiner gemacht werden als der Spalt g, der zwischen der Reibfläche 35b des Rotors 35 und der gerieben zu werdenden Oberfläche 37a des Ankers 37 ausgebildet ist, da die Nuten 12a und 13a der äußeren und inneren Laufringe 12 und 13 des in der elektromagnetischen Kupplung 31 verwendeten Kugellagers 36 jeweils derart ausgebildet sind, daß ihre jeweiligen Krümmungsradien eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllen. Daher sind der Rotor 35 und der Anker 37 an einem gegenseitigen Kontakt gehindert, selbst wenn die elektromagnetische Spule 33 nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, wodurch eine Beschädigung des Rotors 35 und des Ankers 37 verhindert werden kann.
Gemäß dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel kann eine elektromagnetische Kupplung erhalten werden, die im folgenden beschrieben wird:
(Anmerkung 1)
Eine elektromagnetische Kupplung die umfaßt: einen Drehkörper, einen gedreht zu werdenden Körper, eine elektromagnetische Spule und ein Kugellager. Der Drehkörper ist aus einem Metall gefertigt, das als Magnetmaterial dient, er kann über eine Antriebsquelle angetrieben oder gedreht werden und umfaßt eine Reibfläche. Der gedreht zu werdende Körper ist aus einem Metall gefertigt, das als Magnetmaterial dient und eine gerieben zu werdende Oberfläche umfaßt, die gegenüber der Reibfläche des Drehkörpers angeordnet ist. Die elektromagnetische Spule ist so aufgebaut, daß sie, wenn sie mit Energie versorgst wird, eine Magnetkraft erzeugt, und zumindest den Drehkörper oder den gedreht zu werdenden Körper anzieht, wodurch es möglich ist, daß die Reibfläche des Drehkörpers und die gerieben zu werdende Fläche des gedreht zu werdenden Körpers einander anziehen. Das Kugellager lagert den Drehkörper derart, daß sich der Drehkörper frei drehen kann.
(Anmerkung 2)
Eine elektromagnetische Kupplung gemäß Anmerkung 1, wobei das Kugellager einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring und eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel aufweist, wobei in den jeweiligen Kontaktflächen der äußeren und inneren Laufringe bezüglich der Kugel Nuten entlang der Umfangsfläche des Laufrings mit jeweils einem bogenförmigen Querschnitt derart ausgebildet sind, daß der Krümmungsradius re der Nut im äußeren Laufring und der Krümmungsradius ri der Nut im inneren Laufring jeweils in einem Bereich liegen, in dem 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9746 (Da/dm)^–0,0304 erfüllt ist. Dabei bezeichnet Da: den Durchmesser der Kugel, dm: den Mittelwert der Durchmesser der inneren und äußeren Laufringe des Kugellagers.
(Anmerkung 3)
Eine elektromagnetische Kupplung nach Anmerkung 1, wobei das Kugellager einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring und eine rollbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel umfaßt, wobei in den jeweiligen Kontaktflächen der äußeren und inneren Laufringe bezüglich der Kugel Nuten entlang der Umfangsrichtung des Laufrings mit jeweils einem bogenförmigen Querschnitt derart ausgebildet sind, daß der Krümmungsradius re der Nut im äußeren Laufring und der Krümmungsradius ri der Nut im inneren Laufring jeweils in einem Bereich liegen, in dem 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,976 (Da/dm)^–0,0255 erfüllt ist. Dabei bezeichnet Da: den Durchmesser der Kugel, dm: den Mittelwert der Durchmesser der inneren und äußeren Laufringe des Kugellagers.
(Anmerkung 4)
Eine elektromagnetische Kupplung nach Anmerkung 1, wobei das Kugellager einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring und eine rolbar zwischen den äußeren und inneren Laufringen angeordnete Kugel aufweist, wobei in den jeweiligen Kontaktflächen der äußeren und inneren Laufringe bezüglich der Kugel Nuten entlang der Umfangsrichtung des Laufrings mit jeweils einem bogenförmigen Querschnitt derart ausgebildet sind, daß der Krümmungsradius re der Nut im äußeren Laufring und der Krümmungsradius ri der Nut im inneren Laufring jeweils in dem Bereich liegen, in dem 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,963 (Da/dm)^–0,0315 erfüllt ist. Dabei ist Da: der Durchmesser der Kugel, dm: der Mittelwert der Durchmesser der inneren und äußeren Laufringe des Kugellagers.
Gemäß der elektromagnetischen Kupplung nach Anmerkung 1 kann die Weite der elektromagnetischen Kupplung entlang der Axialrichtung des Kugellagers begrenzt werden, da das Kugellager verwendet wird, um den Drehkörper drehbar zu lagern. Daher kann die elektromagnetische Kupplung kompakt ausgestaltet werden; insbesondere kann ein Anstieg bei der Größe der elektromagnetischen Kupplung und ein Anstieg des Gewichts und der Herstellkosten der elektromagnetischen Kupplung verringert werden.
Gemäß der elektromagnetischen Kupplung nach den Anmerkungen 2 bis 4 kann die Axialverschiebung des Kugellagers entlang der Axialrichtung desselben kleiner gemacht werden als der Spalt, der zwischen der Reibungsfläche des Drehkörpers und der gerieben zu werdenden Fläche des gedreht zu werdenden Körpers ausgebildet ist. Zusätzlich sind sowohl eine Verringerung der Größe als auch eine Verringerung des Gewichts und der Herstellkosten der elektromagnetischen Kupplung möglich, selbst wenn ein einreihiges Kugellager verwendet wird, bei dem eine einzelne Kugel entlang der Achse desselben angeordnet ist, da die jeweiligen Krümmungsradien re und ri der äußeren und inneren Laufflächen des Kugellagers in einem Bereich liegen, der eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllt. Dank dessen kann verhindert werden, daß die Reibfläche des Drehkörpers und die gerieben zu werdende Fläche des gedreht zu werdenden Körpers in Kontakt miteinander kommen, wenn die elektromagnetische Spule nicht mit Energie versorgt wird, wodurch es möglich ist, eine Beschädigung des Drehkörpers und des gedreht zu werdenden Körpers zu verhindern. Bei einem erfindungsgemäßen Kugellager kann die Axialverschiebung des Kugellagers begrenzt werden, da die jeweiligen Krümmungsradien re und ri der äußeren und inneren Nuten des Kugellagers in einem Bereich liegen, in dem eine der oben erwähnten Gleichungen 1, 5 und 6 erfüllt ist. Daher kann der Bereich der relativen Verschiebung zwischen den äußeren und inneren Laufringen entlang der Achse des Kugellagers begrenzt werden.
Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form und ihrem bevorzugten Aufbau mit einem gewissen Maß an Genauigkeit beschrieben wurden, ist es klar, daß die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form in den Details der Konstruktion und in der Kombina tion und Anordnung der Teile geändert werden kann, ohne daß vom Kern und Schutzbereich der Erfindung, wie sie im folgenden beansprucht wird, abgewichen wird.

Claims

Kugellager mit: einem äußeren Laufring (12); einem inneren Laufring (13), und rollbar zwischen äußerem und innerem Laufring angeordneten Kugeln (14), dadurch gekennzeichnet, dass jeder der inneren und äußeren Laufringe (12, 13) eine Nut (12a, 13a) mit einem bogenförmigen Querschnitt umfasst, die in der Kontaktfläche derselben bezüglich der Kugeln (14) so ausgebildet sind, dass sie sich in Umfangsrichtung derselben erstreckt, wobei der Krümmungsradius re der Nut (12a) des äußeren Laufrings (12) und der Krümmungsradius ri der Nut (13a) des inneren Laufrings (13) jeweils eine Gleichung 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9746 (Da/dm)–0,0304 erfüllt, mit Da als Durchmesser der Kugel (14) und dm als Mittelwert der Durchmesser der Nuten (12a, 13a) der inneren und äußeren Laufringe.
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius re der Nut (12a) des äußeren Laufrings (12) und der Krümmungsradius ri der Nut (13a) des inneren Laufrings (13) jeweils eine Gleichung 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,976 (Da/dm)–0,0255 erfüllt.
Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius re der Nut (12a) des äußeren Laufrings (12) und der Krümmungsradius ri der Nut (13a) des inneren Laufrings (13) jeweils eine Gleichung 1,0 ≤ (re + ri)/Da ≤ 0,9638 (Da/dm)–0,0315 erfüllt.
Kugellager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius re der Nut (12a) des äußeren Laufrings (12) und der Krümmungsradius ri der Nut (13a) des inneren Laufrings (13) jeweils eine Gleichung 1,0 ≤ (re + ri)/Daerfüllt.
Kugellager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (14) aus Keramik gefertigt ist.
Kugellager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (36) ein Kugellager mit vier Kontaktpunkten ist, bei dem Kugel (14) und äußere und innere Laufringe (12, 13) einander an vier Punkten berühren.
Kugellager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Betrag der Axialverschiebung zwischen dem äußeren Laufring (12) und dem inneren Laufring (13) in axialer Richtung derselben 0,15 mm oder weniger beträgt.
Elektromagnetische Kupplung (31) mit einem Drehkörper (35), der aus einem Magnetmaterial gefertigt ist und durch eine Antriebsquelle angetrieben ist, wobei der Drehkörper (35) eine Reibfläche (35b) aufweist; einem gedreht zu werdenden Körper (37), der aus einem Magnetmaterial gefertigt ist, wobei der gedreht zu werdende Körper eine gerieben zu werdende Oberfläche (35a) gegenüber der Reibfläche (35b) des Drehkörpers (35) aufweist, und einer elektromagnetischen Spule (33), die, wenn sie mit Energie versorgt ist, eine Magnetkraft erzeugt, um zumindest den Drehkörper (35) und/oder den gedreht zu werdenden Körper (37) anzuziehen und dadurch zu ermöglichen, dass sich die Reibfläche (35b) des Drehkörpers (35) und die gerieben zu werdende Fläche (37a) des gedreht zu werdenden Körpers (37) einander anziehen gekennzeichnet durch ein Kugellager, das den Drehkörper (35) drehbar lagert, nach einem der vorangehenden Ansprüche.