(57)【要約】  本発明は、転がり軸受用の球面状の端面（７）を有する円柱状の転動体（４）、特に高回転数のスラストニードル軸受用の軸受ニードルを製造する方法であって、ａ）転動体（４）の転動体長さ（Ｌ）に相当する直径（Ｄ）を有する球形のブランク（５）を用意し、ｂ）球形のブランク（５）を転動体（４）の円柱形状に、当該円柱形状の設定した直径（ｄ）まで研削し、このとき、心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を使用する、工程を含む、転がり軸受用の転動体（４）を製造する方法に関する。さらに本発明は、この方法で製造した転動体、このような転動体を備える転がり軸受およびその使用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受用の球面状の端面（７）を有する円柱状の転動体（４）、特に高回転数のスラストニードル軸受用の軸受ニードルを製造する方法であって、
ａ）前記転動体（４）の転動体長さ（Ｌ）に相当する直径（Ｄ）を有する球形のブランク（５）を用意し、
ｂ）前記球形のブランク（５）を前記転動体（４）の円柱形状に、当該円柱形状の設定した直径（ｄ）まで研削し、このとき、心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を使用する、
工程を含む、転がり軸受用の転動体（４）を製造する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法で製造した球面状の端面（７）を有する円柱状の転動体（４）。
【請求項３】
２ｍｍ未満の直径（ｄ）および４ｍｍ未満の長さ（Ｌ）を有する軸受ニードルとして形成されている、請求項２記載の円柱状の転動体（４）。
【請求項４】
前記長さ（Ｌ）の前記直径（ｄ）に対する比は、３：１以下である、請求項３記載の円柱状の転動体（４）。
【請求項５】
ケージ（２）と、さらに請求項２から４までのいずれか１項記載の転動体（４）とを有する転動体クラウン（１）を備える転がり軸受、特にスラストニードル軸受またはトロイダル軸受。
【請求項６】
１０，０００ｒｐｍまでの軸受回転数での請求項５記載の転がり軸受の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用の球面状の端面を有する転動体、特に高回転数のスラストニードル軸受用の軸受ニードルを製造する方法に関する。さらに本発明は、この方法で製造した転動体、このような転動体を備える転がり軸受およびその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスミッションでは、滑り支承部がスラストニードル軸受に置換されることが増えてきた。１つの利点は、軸受摩擦が減じられるため、例えば自動車で使用したときに結果として燃料節約が達成される点にある。
【０００３】
トランスミッションで使用した場合、１０，０００ｍｉｎ−１までの高い軸受回転数が生じ、これにより転動体には、半径方向で、６，０００倍までの重力加速度が作用する。この重力加速度は、転動体を囲繞する転動体ケージによって半径方向で受容されねばならない。転動体は、典型的には、高められた品質要求がその端面に課された軸受ニードルであって、軸受ニードルは、典型的には２ｍｍ未満の直径および４ｍｍ未満の長さを有する。
【０００４】
軸受ニードルは、産業分野および自動車分野では、現在、大量生産品として、最高の生産性を有する製法によって製造される。軸受ニードルの一般的な製造方法は、次のように進行する。まず、線材を所定の予研削直径になるまで伸線加工して、金属のブランクを形成する。続いてこの線材を好適な長さの片に切断工具によって切断する。こうして形成した線材切片を、次に硬化、表面清浄化（gescheuert）、研削および精密加工にかける。切断は、極めて高い速度で高速切断工具を用いて実施される。切断時、ニードル端面には、典型的には、技術的に生じる切断輪郭が生じる。この切断輪郭の形成は、切断領域における線材の案内状況や、切断工具の摩耗状態、さらには線材自体の直径に強く依存している。
【０００５】
台上試験から、このように製造された転動体あるいは軸受ニードルが、極めて高い回転数で回転するスラストニードル軸受用には不適であることが判った。軸受ニードルの不定の端面輪郭は、ケージの転動体ポケットの半径方向の当たり箇所に強い機械的負荷をかけ、このことは、スラストニードル軸受の耐用期間が満足できない短さにしかならないことを結果として伴う。ニードル端面のさらなる最適化は、ニードル端面が研削され、手間あるいはコストのかかる仕上げプロセスによって平滑化され、丸み付けられることでしか達成されない。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２００６０４１５８６号明細書には、この技術的課題が述べられており、スラストニードル軸受のケージの各ポケット内に１つの軸受ニードルと１つの軸受球とが、半径方向で相前後して、ただし軸受ニードルが半径方向内側、軸受球が半径方向外側に配置されることによって、解決されている。これにより、不定の端面輪郭を有する軸受ニードルが、回転速度が高くても、ケージを破壊してしまう恐れがないようにしている。しかし、このスラストニードル軸受の欠点は、付加的に必要となる球が、スラストニードル軸受の製造コストを上昇させてしまうことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上を背景として、本発明の根底にある課題は、大量生産に好適であり、低コストに運用可能な、転がり軸受用の球面状の端面を有する転動体を製造する方法を提供することである。さらに、本発明の根底にある課題は、この方法で製造した転動体を提供することである。最後に、本発明の根底にある課題は、このような転動体を備える転がり軸受およびその使用を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、転がり軸受用の球面状の端面を有する円柱状の転動体、特に高回転数のスラストニードル軸受用の軸受ニードルを製造する方法であって、
ａ）転動体の転動体長さＬに相当する直径Ｄを有する球形のブランクを用意し、
ｂ）球形のブランクを転動体の円柱形状に、当該円柱形状の設定した直径ｄまで研削し、このとき、心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を使用する、
工程を含む、転がり軸受用の転動体を製造する方法によって解決される。
【０００９】
心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を、球面状の端面を有する円柱状の転動体の製造に使用することで、低コストの大量生産を、特に低いコストで実現することができる。
【００１０】
心なし円筒送り込み研削および心なし円筒通し送り研削の研削方法は、既に公知である。例えばhttp://www.hermle-schleiftechnik.de/pages/de_spitzenlos_durchlaufschleifen.phpまたはhttp://www.hermle-schleiftechnik.de/pages/de_spitzenlos_einstechschleifen.php参照。
【００１１】
その際、本発明により、典型的には大量生産品、例えば転動体球として存在する球形のブランクが使用され、続いて円柱形状に研削することで、設定した直径ｄに加工される。その際、球直径Ｄは、転動体長さＬに相当する。その際、ブランクの素材および熱処理は、転動体に好適なものを選択することができる。
【００１２】
転動体球をブランクとして使用することは、転動体球が既に、労力をかけて平滑化された正確な表面を有しているため、有利である。球の半径は、転動体の球面状の端面の半径に相当し、転動体の球面状の端面は、その際、幾何学的中心を有する球面状に規定されており、後加工せずとも最高の表面品質を有している。厳密にグループ分けされた球は、不要である。これは、軸受ニードルの長さ公差が、典型的にはμｍ範囲でグループ分けされる球直径より何倍も大きいからである。それゆえ、転がり軸受で使用される球よりも低コストの球が使用される。
【００１３】
さらに上記課題は、球面状の端面を有する円柱状の転動体について、転動体が本発明に係る方法で製造されていることによって解決される。上述のように製造した、転がり軸受用の球面状の端面を有する円柱状の転動体は、中心を有する球面状の特定端面輪郭が存在することが要求されるところすべてで使用される。これが特に当てはまるのは、比較的高い軸受回転数と、これに伴って相応に高い遠心力とに曝されているスラスト軸受である。
【００１４】
その際、円柱状の転動体は、特に２ｍｍ未満の直径ｄおよび４ｍｍ未満の長さＬを有する軸受ニードルとして形成されている。しかし、トロイダル軸受用の樽形の転動体も、上述の形式で製造される。
【００１５】
長さＬの直径ｄに対する比は、経済的理由から好ましくは３：１以下である。
【００１６】
さらに上述の課題は、転がり軸受、特にスラストニードル軸受またはトロイダル軸受について、転がり軸受が、ケージと、さらに本発明に係る転動体とを有する転動体クラウンを備えることによって解決される。このような転がり軸受は、特に低コストに製造可能であり、高い回転数で動作可能である。
【００１７】
本発明に係る転がり軸受の、１０，０００ｒｐｍまでの軸受回転数での使用は、実証済みである。
【００１８】
以下に、本発明について図１ないし４を参照しながら例示説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ケージポケット内に収容される軸受ニードルを有するケージを備えるスラスト軸受の転動体クラウンの軸方向平面図である。
【図２】球形のブランクの断面図であって、このブランクから製造される転動体を示す図である。
【図３】心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を用いた方法を示す側面図である。
【図４】心なし円筒通し送り研削を用いた方法の３次元図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、ケージ２とポケット３とを有するスラスト軸受の転動体クラウン１の軸方向平面図である。ポケット３内には、軸受ニードルの形態の円柱状の転動体４が１つずつ収容されている。回転数が極めて高いときに転動体によって引き起こされる半径方向力は、ポケット３の半径方向外側の画定面６によって、破壊に至ることなく受容されねばならない。この目的のために、転動体４は、その軸方向の端部に１つずつ、高い表面品質を有する球面状の端面７を有しているため、転動体４がポケット３のこの外側の画定面６を凹ませてそこに没入してしまうことはない。軸受ニードルの直径ｄは、典型的には２ｍｍ未満であるのに対し、長さＬは、４ｍｍ未満である。長さＬの直径ｄに対する比は、経済的理由から３：１以下である。
【００２１】
図２は、球形のブランク５の断面図であり、このブランク５から製造される転動体４を示している。本実施の形態では、球形のブランク５からの転動体４の製造は、転がり軸受球から行われる。転動体４の長さＬは、球形のブランク５の直径Ｄに相当するのに対し、転動体４の直径ｄは、自由に設定可能である。回転軸線８を有する転動体４は、ハッチングで示した領域９を直径ｄまで削り落とすことで製造され、転動体４の球面状の端面７は、球形のブランク５の半径を有し、後加工を一切必要としない。図２は、直径２．２５ｍｍの球形のブランク５の拡大図であり、このブランク５から、長さＬ＝２．２５ｍｍ、直径ｄ＝１ｍｍの軸受ニードル４が製造される。その際、ブランク５の研削は、大量生産に適した方法を使用することができるように、心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削によって実施される。
【００２２】
図３は、球形のブランク５において心なし円筒送り込み研削または心なし円筒通し送り研削を用いた本発明に係る方法を側面図で示している。この場合、ブランク５は、固定されず、回転軸線１０ａ回りに矢印方向で回転する砥石車１０と、回転軸線１１ａ回りに矢印方向で回転する調整車１１との間で案内され、その際、下からはレール１２によって保持される。その都度１つのブランク５だけを砥石車１０と調整車１１との間で案内し加工する送り込み研削と、レール１２上に並べて配置した多数のブランク５を順次レール１２により砥石車１０と調整車１１との間で搬送する通し送り研削とは、区別される。その際、図３に示したｚ軸方向、つまり、図３の紙面によって規定されるｘｙ平面に対して垂直方向のレール１２の運動が実施される。
【００２３】
図４は、心なし円筒通し送り研削を用いた図３に示した方法の３次元図である。先の図面と同じ符号は、同じ要素を示している。レール１２は、多数の球形のブランク５を砥石車１０と調整車１１との間で搬送し、砥石車１０と調整車１１との間で、ブランク５の、転動体４の円柱形状への研削加工が行われる。この方法では、極めて高いスループットが達成可能である。転動体４の球面状の端面７は、研削加工後、球形のブランク５の半径を有しており、さらなる後加工を必要としない。
【００２４】
先の図面の説明、特許請求の範囲および明細書導入部に挙げたすべての特徴は、それぞれ単独でも、互いに任意の組み合わせでも、使用可能であり、例えば円錐ころの製造時に使用される、異形輪郭が付与された調整車（搬送スクリュ）の使用も包含する。これにより本発明は、説明した特徴の組み合わせおよび特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせに限定されるものではなく、むしろ、あらゆる特徴の組み合わせが開示されたものと見るべきである。
【符号の説明】
【００２５】
１  転動体クラウン
２  ケージ
３  ポケット
４  転動体
５  球形のブランク
６  ポケットの半径方向外側の画定面
７  転動体の球面状の端面
８  転動体の軸線
９  球形のブランクの研削すべき領域
１０  砥石車
１０ａ  砥石車の回転軸線
１１  調整車
１１ａ  調整車の回転軸線
１２  レール
Ｄ  球形のブランクの直径
Ｌ  転動体の長さ
ｄ  転動体の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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