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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung zum Tragen einer Drehwelle, so dass die Drehwelle frei dreht, und betrifft insbesondere eine Lagervorrichtung, die zum Tragen einer Drehwelle geeignet ist, die einen großen Durchmesser aufweist und mit hoher Drehzahl dreht.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In einer Lagervorrichtung zum Tragen einer Drehwelle unter Verwendung eines Lagers wird eine Vorspannung im Innern des Lagers mit hoher Genauigkeit eingestellt, so dass die Lagervorrichtung die Drehwelle weiter tragen kann, während bewirkt wird, dass sich die Drehwelle ruhig dreht.
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Allerdings wird aufgrund von Reibungswärme im Innern des Lagers, die durch Drehung der Drehwelle verursacht wird, und von Temperaturanstieg der Drehwelle, die durch einen äußeren Faktor oder dergleichen verursacht wird, bewirkt, dass sich das Lager und die Drehwelle in radialer Richtung ausdehnen und somit die Vorspannung im Innern des Lagers zunimmt. Infolgedessen besteht das Risiko, dass das Lager frisst und sich die Drehwelle nicht ruhig drehen kann.
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Daher wurden in der Vergangenheit viele Kühlmaßnahmen für Lagervorrichtungen vorgeschlagen.
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Beispielsweise ist eine Kühlstruktur einer in der Japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 2019-173911 (im Folgenden als Patentdokument bezeichnet) offenbarten Lagervorrichtung derart ausgelegt, dass ein Luftzuführungsanschluss (23) auf der inneren Umfangsfläche eines Außendistanzrings (15) von Rollenlager (3, 4) vorgesehen ist und komprimierte Luft (A) zum Kühlen von dem Luftzuführungsanschluss (23) auf die äußere Umfangsfläche eines Innendistanzrings (16) geblasen wird, um sowohl den Außendistanzring (15) als auch den Innendistanzring (16) zu kühlen. Die komprimierte Luft (A) wird von Distanzräumen (21A, 21B) über einen im Innern eines Gehäuses (2) ausgebildeten Auslasspfad (30) ausgelassen.
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Es sei angemerkt, dass Bezugsziffern in den obigen Klammern Bezugsziffern sind, die den Figuren des Patentdokuments zugeordnet sind.
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In der Lagervorrichtung, die die herkömmliche Kühlstruktur aufweist, ist es möglich, Fressen des Lagers zu vermeiden, während die Kühlstruktur in der Lage war, den Temperaturanstieg im Innenring des Lagers und der Drehwelle zu unterdrücken.
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Falls allerdings die Kühlstruktur unfähig zum Unterdrücken des Temperaturanstiegs im Innenring des Lagers und der Drehwelle wird, würde das Lager fressen. Beispielsweise ist im Falle einer Drehwelle, die einen großen Durchmesser aufweist und sich mit einer hohen Drehzahl dreht, die Umfangsgeschwindigkeit auf der Außenumfangsfläche während einer Drehung mit hoher Drehzahl extrem hoch, so dass die in dem Lager, das die Drehwelle drehend trägt, erzeugte Wärmemenge groß ist. Zusätzlich dehnt sich die den großen Durchmesser aufweisende Drehwelle bei Temperaturanstieg stark aus. Daher ist es selbst im Falle, dass die Lagervorrichtung die herkömmliche Kühlstruktur aufweist, unmöglich, die Vorspannungsänderung im Innern des Lagers zu unterdrücken, so dass das Lager fressen kann. Daher wurde eine effektive Gegenmaßnahme gewünscht. Es sei angemerkt, dass gleichermaßen eine effektive Maßnahme erforderlich ist, unabhängig davon, ob die Drehwelle einen großen Durchmesser aufweist, weil das Lager fressen kann, wenn es unmöglich wird, die Vorspannungsänderung im Innern des Lagers zu unterdrücken.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der obigen Umstände und hat die Aufgabe, eine Lagervorrichtung bereitzustellen, die eine Vorspannungsänderung im Innern eines Lagers unterdrücken kann, die durch einen Temperaturanstieg des Lagers oder einer Drehwelle verursacht wird.
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Um die obige Aufgabe, gemäß der vorliegenden Erfindung, zu erfüllen, umfasst eine Lagervorrichtung zum Tragen einer Drehwelle durch mehrere Lager, so dass sich die Drehwelle frei drehen kann, Folgendes: ein Innendistanzstück, angeordnet zwischen jeweiligen benachbarten Lagern der mehreren Lager, um somit in Kontakt mit einem Innenring von jedem der jeweiligen benachbarten Lager zu stehen; ein Außendistanzstück, angeordnet zwischen jeweiligen benachbarten Lagern der mehreren Lager, um somit in Kontakt mit einem Außenring von jedem der jeweiligen benachbarten Lager zu stehen; und eine Außendistanzstück-Kühlstruktur zum Kühlen des Außendistanzstücks.
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In der vorliegenden Erfindung, die die oben beschriebene Ausgestaltung aufweist, wird das Außendistanzstück durch die Außendistanzstück-Kühlstruktur gekühlt, um eine Temperaturdifferenz zwischen dem Innendistanzstück und dem Außendistanzstück zu erzeugen, wobei der Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring in einer Richtung, in der eine Vorspannung im Innern des Lagers abnimmt, verschoben werden kann. Daher ist es möglich, eine Zunahme der Vorspannung im Innern des Lagers aufgrund von Temperaturanstieg der Lager und der Drehwelle zu unterdrücken.
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Insbesondere wird bevorzugt, dass das Innendistanzstück in einer zylindrischen Form entlang des Innenrings des Lagers ausgebildet ist, das Außendistanzstück in einer zylindrischen Form entlang des Außenrings des Lagers ausgebildet ist und das Innendistanzstück derart ausgelegt ist, dass es den Innenring des Lagers gemäß einer zwischen dem Innendistanzstück und dem Außendistanzstück erzeugten Temperaturdifferenz in einer Axialrichtung drückt, wodurch der Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring des Lagers in der Axialrichtung verschoben wird.
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Infolgedessen kann der Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring in der Richtung, in welcher die Vorspannung im Innern des Lagers abnimmt, verschoben werden, und es ist möglich, zu unterdrücken, dass sich die Vorspannung im Innern des Lagers aufgrund des Temperaturanstiegs der Lager und der Drehwelle erhöht.
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Hier wird bevorzugt, dass die mehreren Lager in einer O-Duplexlageranordnung zusammengebaut werden, in der die Rückflächen davon einander zugewandt angeordnet sind. In dem Fall, in dem die Lager in der O-Duplexlageranordnung zusammengebaut sind, wird die Vorspannung des Lagers abgebaut, wenn der Innenring von der Rückseite gedrückt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Außendistanzstück durch die Außendistanzstück-Kühlstruktur gekühlt, um eine Temperaturdifferenz zwischen dem Innendistanzstück und dem Außendistanzstück zu erzeugen, wobei das Innendistanzstück den Innenring des Lagers von der Rückseite in der Axialrichtung drückt, um die Vorspannung in dem Lager abzubauen. Auf diese Weise kann der Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring in der Richtung, in welcher die Vorspannung im Innern des Lagers abnimmt, verschoben werden, und es ist möglich, zu unterdrücken, dass sich die Vorspannung im Innern des Lagers aufgrund des Temperaturanstiegs der Lager und der Drehwelle erhöht.
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Die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann dafür ausgelegt sein, ferner einen Vorrichtungshauptkörper zu umfassen, der die mehreren Lager, das Innendistanzstück und das Außendistanzstück darin aufnimmt, wobei ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen der mehreren Lager in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet ist, Kühlmittelstrompfade, die die Außendistanzstück-Kühlstruktur begründen, in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet sind und die Kühlmittelstrompfade dafür ausgelegt sind, miteinander in Kommunikation zu stehen und Kühlmittel umzuwälzen.
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Ferner kann die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt sein, ferner einen Vorrichtungshauptkörper zu umfassen, der die mehreren Lager, das Innendistanzstück und das Außendistanzstück darin aufnimmt, und in dem ein Magnetfluiddichtungsanteil eingeschlossen ist, wobei ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen des Magnetfluiddichtungsanteils in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet ist, Kühlmittelstrompfade, die die Außendistanzstück-Kühlstruktur begründen, in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet sind und die Kühlmittelstrompfade dafür ausgelegt sind, miteinander in Kommunikation zu stehen und Kühlmittel umzuwälzen.
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Darüber hinaus kann die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt sein, ferner einen Vorrichtungshauptkörper zu umfassen, der die mehreren Lager, das Innendistanzstück und das Außendistanzstück darin aufnimmt, und in dem ein Wärmeabfuhranteil zum Kühlen der Drehwelle eingeschlossen ist, wobei ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen des Wärmeabfuhranteils in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet ist, Kühlmittelstrompfade, die die Außendistanzstück-Kühlstruktur begründen, in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet sind und die Kühlmittelstrompfade dafür ausgelegt sind, miteinander in Kommunikation zu stehen und Kühlmittel umzuwälzen.
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Darüber hinaus kann die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dafür ausgelegt sein, ferner einen Vorrichtungshauptkörper zu umfassen, der die mehreren Lager, das Innendistanzstück und das Außendistanzstück darin aufnimmt, und in dem ein Magnetfluiddichtungsanteil und ein Wärmeabfuhranteil zum Kühlen der Drehwelle eingeschlossen sind, wobei ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen der mehreren Lager, ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen des Magnetfluiddichtungsanteils, ein Kühlmittelstrompfad zum Kühlen des Wärmeabfuhranteils und Kühlmittelstrompfade, die die Außendistanzstück-Kühlstruktur begründen, in dem Vorrichtungshauptkörper ausgebildet sind und die Kühlmittelstrompfade dafür ausgelegt sind, miteinander in Kommunikation zu stehen und Kühlmittel umzuwälzen.
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Wie oben beschrieben, sind die jeweiligen Kühlmittelstrompfade dafür hergestellt, miteinander in Kommunikation zu stehen, wodurch es möglich ist zu bewirken, dass ein gemeinsames Kühlmittel durch diese Kühlmittelstrompfade strömt und effizientes Kühlen realisiert wird.
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Wie oben gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist es möglich, die Vorspannungsänderung im Innern der Lager aufgrund des Temperaturanstiegs der Lager oder der Drehwelle zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine interne Struktur einer Lagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn von einer Vorderseite davon gesehen;
- 2 ist eine teilangeschnittene Perspektivansicht, die die interne Struktur der Lagervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 ist eine teilangeschnittene Explosionsperspektivansicht, die die interne Struktur der Lagervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 4 ist eine perspektivische Außenansicht der Lagervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5A ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausgestaltung eines Lageranteils zeigt, wenn der Lageranteil von einer Vorderseite davon gesehen wird, und 5B und 5C sind Querschnittsansichten eines Lagers, um ein Beispiel eines Vorspannungseinstellmechanismus zu erläutern;
- 6 ist eine teilangeschnittene Explosionsperspektivansicht, die eine Außendistanzstück-Kühlstruktur zeigt;
- 7A ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in dem mehrere Polstücke auf dem Außenumfang einer Drehwelle angeordnet sind, und 7B ist eine Perspektivansicht eines Polstücks;
- 8 ist eine Perspektivansicht, die eine Lagerkühlstruktur zeigt;
- 9 ist eine teilangeschnittene Explosionsperspektivansicht, die eine Kühlstruktur der Drehwelle in einem Kühlabfuhranteil zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine interne Struktur einer Lagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die Lagervorrichtung von einer Vorderseite davon gesehen wird, 2 ist eine teilangeschnittene Perspektivansicht, die die interne Struktur der Lagervorrichtung zeigt, 3 ist eine teilangeschnittene Explosionsperspektivansicht, die die interne Struktur der Lagervorrichtung zeigt, und 4 ist eine perspektivische Außenansicht der Lagervorrichtung.
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Die Lagervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist auf dem Außenumfang einer Drehwelle 10 vorgesehen und weist Funktionen von Tragen der Drehwelle 10, so dass sich die Drehwelle 10 frei drehen kann, und Unterdrücken eines durch Drehung der Drehwelle 10 verursachten Temperaturanstiegs auf.
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Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Lagervorrichtung einen röhrenförmigen Vorrichtungshauptkörper 20 und der Vorrichtungshauptkörper 20 ist auf dem Außenumfang der Drehwelle 10 platziert. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, begründet das Innere des Vorrichtungshauptkörpers 20 jeweilige Funktionssektionen eines Lageranteils 30, eines Magnetfluiddichtungsanteils 50 und eines Wärmeabfuhranteils 60.
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5A ist eine vorderseitige Querschnittsansicht, die eine Ausgestaltung des Lageranteils zeigt.
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Der Lageranteil 30 ist eine Funktionssektion zum Tragen der Drehwelle 10 durch das Lager 31, so dass sich die Drehwelle 10 frei drehen kann.
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Wie in 5A gezeigt ist, sind mehrere (in 5A zwei) Lager 31, ein Innendistanzstück 32 und ein Außendistanzstück 33, die zwischen den jeweiligen benachbarten Lagern 31 angeordnet sind, ein Außenringanschlagglied 34, ein Außenringsicherungsglied 35 und ein Innenringsicherungsglied 36 in den Lageranteil 30 eingebaut.
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Eine spezifische Zusammenbauprozedur wird nun beschrieben. Das Außenringanschlagglied 34, eines der Lager 31 (das Lager 31 auf der unteren Seite in 5A), das Innendistanzstück 32 und das Außendistanzstück 33 und das andere Lager 31 (das Lager 31 auf der oberen Seite in 5A) werden in dieser Reihenfolge in den im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildeten Lageranteil 30 eingebaut.
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Hier ist ein kragenförmiger Innenringanschlaganteil 11, der in der Radialrichtung vorsteht, auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 10 ausgebildet und der Innenring des einen in den Lageranteil 30 eingebauten Lagers 31 liegt auf dem Innenringanschlaganteil 11 auf. Ferner liegt der Außenring des einen Lagers 31 auf dem Außenringanschlagglied 34 auf.
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Ein Montageanteil (Innenringsicherungsmontageanteil 12) für das Innenringsicherungsglied 36 ist auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 10 vorgesehen und das Innenringsicherungsglied 36 wird auf dem Innenringsicherungsmontageanteil 12 montiert. Danach wird das Außenringsicherungsglied 35 an der Zugangsöffnung eines Einbauanteils des Lagers 31 in dem Vorrichtungshauptkörper 20 montiert.
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Das Innenringsicherungsglied 36 ist dafür ausgelegt, eine Mutternstruktur aufzuweisen, die ein Innengewinde aufweist, das an der Innenumfangsfläche davon ausgebildet ist, und wird an dem Innenringsicherungsmontageanteil 12 durch Aufschrauben des Innengewindes auf den Innenringsicherungsmontageanteil 12, der als ein Außengewinde ausgestaltet ist, montiert. Ferner wird das Außenringsicherungsglied 35 mit mehreren Schrauben an dem Vorrichtungshauptkörper 20 montiert.
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Die jeweiligen Komponenten werden wie oben beschrieben in den Vorrichtungshauptkörper 20 eingebaut, um den Lageranteil 30 auszugestalten.
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Das Lager 31 ist derart ausgestaltet, dass ein Innenring 37, ausgebildet aus einem ringförmigen Metallglied, und ein Außenring 38, der gleichermaßen aus einem ringförmigen Metallglied ausgebildet ist, koaxial angeordnet sind und Rollelemente 39 zwischen dem Innenring 37 und dem Außenring 38 eingebaut sind.
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Der Innenring 37 ist an der Drehwelle 10 befestigt und der Außenring 38 ist an dem Vorrichtungshauptkörper 20 befestigt. Der Innenring 37 dreht mit der Drehwelle 10 mit und die Rollelemente 39 rollen während der Drehung des Innenrings 37 zwischen dem Außenring 38 und dem Innenring 37 ab.
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Hier können als das Lager 31 verschiedenste Arten von weithin bekannten Lagern verwendet werden, wie etwa ein Kugellager, in dem die Rollelemente 39 aus Kugeln aus Metall, Keramik oder dergleichen bestehen (beispielsweise ein Rillenkugellager) oder ein Rollenlager, in dem die Rollelemente 39 aus Metallrollen bestehen (beispielsweise ein Kegelrollenlager). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als das Lager 31 ein Schrägkugellager, das eine in einer Radialrichtung wirkende Radiallast und eine in einer Axialrichtung wirkende Axiallast trägt, verwendet.
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Das Innendistanzstück 32 ist zwischen den Lagern 31 derart angeordnet, dass es sich in Kontakt mit den jeweiligen Innenringen 37 befindet und als ein Distanzstück zum Einstellen des Anordnungsintervalls zwischen den Innenringen 37 der Lager 31 fungiert. Ferner ist das Außendistanzstück 33 zwischen den Lagern 31 derart angeordnet, dass es sich in Kontakt mit den jeweiligen Außenringen 38 befindet und als ein Distanzstück zum Einstellen des Anordnungsintervalls zwischen den Außenringen 38 der Lager 31 fungiert.
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Die feste Position in der Axialrichtung des Innenrings 37 von jedem Lager 31 wird durch den Innenringanschlaganteil 11, das Innendistanzstück 32 und das Innenringsicherungsglied 36 definiert. Ferner wird die feste Position in der Axialrichtung des Außenrings 38 von jedem Lager 31 durch das Außenringanschlagglied 34, das Außendistanzstück 33 und das Außenringsicherungsglied 35 definiert.
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Der Innenring 37 von jedem Lager 31, der Innenringanschlaganteil 11, das Innendistanzstück 32 und das Innenringsicherungsglied 36 drehen relativ zu dem Außenring 38 von jedem Lager 31, dem Außenringanschlagglied 34, dem Außendistanzstück 33 und dem Außenringsicherungsglied 35, die an dem Vorrichtungshauptkörper 20 befestigt sind, mit der Drehwelle 10 mit.
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Wenn die Lager 31 in den Lageranteil 30 des Vorrichtungshauptkörpers 20 eingebaut werden, wird die Vorspannung innerhalb jedes der Lager 31 eingestellt (das heißt, der Druck, dem die Rollelemente 39 von dem Innenring 37 und dem Außenring 38 ausgesetzt sind).
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Um diese Vorspannungseinstellung durchzuführen, sind der Innenring 37 und der Außenring 38 von jedem Lager 31 so ausgestaltet, miteinander eingebaut zu werden, so dass sie relativ zueinander in der Axialrichtung verschiebbar sind und die Vorspannung innerhalb jedes Lagers 31 (was im Folgenden als die „Vorspannung des Lagers 31“ abgekürzt wird) durch Einstellen der relativen Position des Innenrings 37 und des Außenrings 38 erhöht oder abgesenkt werden kann.
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Beispielsweise ist in den in 5A gezeigten Lagern 31 eine Steigung 38a auf der Innenumfangsfläche des Außenrings 38 ausgebildet, wie in 5B und 5C vergrößert gezeigt ist. Es sei angemerkt, dass 5B und 5C vergrößerte Ansichten des Querschnitts des bei der niedrigeren Höhe von 5A angeordneten Lagers 31 sind. Wie in 5B gezeigt ist, wird der Innenring 37, wenn der Innenring 37 in einer Richtung eines Pfeils A relativ bezüglich dem Außenring 38 verschoben wird, in einer Richtung relativ verschoben, in der sich der Spalt zwischen der Steigung 38a, die auf der Innenumfangsfläche des Außenrings 38 ausgebildet ist, und der Außenumfangsfläche des Innenrings 37 aufspreizt, so dass der auf das zwischen den Innenring 37 und den Außenring 38 eingeklemmte Rollelement 39 einwirkende Druck abnimmt.
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Im Gegensatz dazu, wie in 5C gezeigt ist, wird der Innenring 37, wenn der Innenring 37 in einer Richtung eines Pfeils B relativ bezüglich dem Außenring 38 verschoben wird, in einer Richtung relativ verschoben, in der sich der Spalt zwischen der Steigung 38a, die auf der Innenumfangsfläche des Außenrings 38 ausgebildet ist, und der Außenumfangsfläche des Innenrings 37 verengt, so dass der auf das zwischen den Innenring 37 und den Außenring 38 eingeklemmte Rollelement 39 einwirkende Druck zunimmt.
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Im Allgemeinen wird die Vorspannung des Lagers 31 eingestellt, einen gewünschten Druck anzunehmen, indem die relativen Positionen des Außenrings 38 und des Innenrings 37 auf der Grundlage der Abmessungsdifferenz zwischen der Länge des Innendistanzstücks 32 und der Länge des Außendistanzstücks 33 definiert werden.
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Allerdings steigt beim Drehen der Drehwelle 10 die Temperatur der Lager 31 und der Drehwelle 10 an, so dass sich die Lager 31 und die Drehwelle 10 in der Radialrichtung ausdehnen können und sich somit die Vorspannung auf das Lager 31 erhöhen kann. Diese Vorspannungszunahme kann Fressen der Lager 31 verursachen und das ruhige Drehen der Drehwelle 10 behindern.
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Daher weist die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion des Unterdrückens der Vorspannungsänderung im Innern des Lagers 31, die durch den Temperaturanstieg der Lager 31 und der Drehwelle 10 verursacht wird, auf.
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Die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet eine Außendistanzstück-Kühlstruktur und einen Vorspannungseinstellmechanismus, um die Vorspannungsänderung im Innern des Lagers 31 zu unterdrücken.
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Die Außendistanzstück-Kühlstruktur weist eine Funktion des Kühlens des Außendistanzstücks 33 auf, um ganz sicher eine Temperaturdifferenz zwischen dem Außendistanzstück 33 und dem Innendistanzstück 32 zu liefern, und auch eine Funktion des Absorbierens von Wärme, die von den Lagern 31 übertragen wird, um die Lager 31 und die Drehwelle 10 zu kühlen.
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Mit anderen Worten gesagt, wird bei Drehen der Drehwelle 10 in den Lagern 31 Wärme erzeugt, aufgrund von Reibung zwischen den Rollelementen 39 und sowohl dem Innenring 37 als auch dem Außenring 38, und die Wärme wird an das Innendistanzstück 32 und das Außendistanzstück 33 übertragen. Ferner weist die Drehwelle 10, aufgrund eines äußeren Faktors oder dergleichen, Wärme auf und die Wärme wird über die Lager 31 an das Innendistanzstück 32 und auch an das Außendistanzstück 33 übertragen. Auf diese Weise steigen die Temperaturen des Innendistanzstücks 32 und des Außendistanzstücks 33 an.
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Bei einer solchen Situation, wenn nur das Außendistanzstück 33 gekühlt wird, wird zwischen dem Außendistanzstück 33 und dem Innendistanzstück 32 eine große Temperaturdifferenz auftreten. Zusätzlich werden die Lager 31 und die Drehwelle 10 durch Absorbieren der Wärme von den Lagern 31 und der Drehwelle 10 über das Außendistanzstück 33 gekühlt.
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In der Lagervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist die Außendistanzstück-Kühlstruktur folgendermaßen ausgestaltet.
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Wie in 6 gezeigt ist, ist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Konkavnut 33a in der Außenumfangsfläche des Außendistanzstücks 33 ausgebildet. In einem Zustand, in dem das Außendistanzstück 33 in den Vorrichtungshauptkörper 20 eingebaut ist, befindet sich die Außenumfangsfläche des Außendistanzstücks 33 in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20, und durch die Konkavnut 33a wird ein Hohlanteil definiert (siehe 1, 2 und 5A). Der durch die Konkavnut 33a definierte Hohlanteil begründet einen Kühlmittelstrompfad zum Umwälzen von Kühlmittel.
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Wie in 1 und 6 gezeigt ist, sind Durchgangslöcher 21a und 21b, die von der Außenumfangsfläche zur Innenumfangsfläche hindurchgehen, an zwei Stellen des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet, und beide dieser Durchgangslöcher 21a und 21b sind zum durch die Konkavnut 33a definierten Hohlanteil hin geöffnet. Kühlmittel wird von einem der Durchgangslöcher 21a in den durch die Konkavnut 33a definierten Hohlanteil zugeführt und das Kühlmittel strömt in den durch die Konkavnut 33a definierten Hohlanteil und wird aus dem anderen Durchgangsloch 21b abgelassen.
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Das in den durch die Konkavnut 33a definierten Hohlanteil strömende Kühlmittel absorbiert Wärme von dem Außendistanzstück 33, so dass das Außendistanzstück 33 gekühlt wird und der Temperaturanstieg unterdrückt wird.
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Ferner ist in der Lagervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der Vorspannungseinstellmechanismus folgendermaßen ausgestaltet, indem das Außendistanzstück 33, das Innendistanzstück 32 und die Innenringe 37, die Rollelemente 39 und die Außenringe 38 der in 5A gezeigten Lager 31 verwendet werden.
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Wenn das Außendistanzstück 33 durch die Außendistanzstück-Kühlstruktur gekühlt wird und eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Außendistanzstück 33 und dem Innendistanzstück 32 auftritt, wird das Außendistanzstück 33 an Ausdehnung gehindert, wohingegen sich das Innendistanzstück 32 in der Axialrichtung thermisch ausdehnt. Daher werden die Innenringe 37 der Lager 31, die sich in Kontakt mit dem Innendistanzstück 32 befinden, durch das Innendistanzstück 32 unter Druck gesetzt. Mit anderen Worten gesagt, begründet das Innendistanzstück 32 einen Drückmechanismus zum Drücken des Innenrings 37 der Lager 31 in der Axialrichtung.
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Die Innenringe 37 der Lager 31 werden durch das Innendistanzstück 32 auf diese Weise gedrückt, wodurch eine relative Verschiebung zwischen dem Innenring 37 und dem Außenring 38 von jedem Lager 31 auftritt.
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Hier sind die in den Vorrichtungshauptkörper 20 eingebauten mehreren Lager 31 derart angeordnet, dass sie ein sogenanntes „O-Duplexlager“ ausbilden, in dem die Rückflächen 31a der Lager 31 einander zugewandt sind (im Folgenden als eine „O-Duplexlageranordnung“ bezeichnet; Englisch: „back-to-back duplex bearing arrangement“), und das Innendistanzstück 32 und das Außendistanzstück 33 sind zwischen den Lagern 31 angeordnet. Wenn die mehreren Lager 31 in der wie oben beschriebenen O-Duplexlageranordnung zusammengebaut werden, wird die Vorspannung des Lagers 31 hoch, wenn der Innenring 37 von der Seite der Vorderfläche 31b her angezogen wird, wohingegen die Vorspannung des Lagers 31 abgebaut wird, wenn der Innenring 37 von der Seite der Rückfläche 31a gedrückt wird.
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Mit anderen Worten gesagt, wird, wenn eine Druckeinwirkung von dem Innendistanzstück 32, das in dem Zwischenanteil zwischen den mehreren Lagern 31 angeordnet ist, ausgeübt wird, der Innenring 37 in der Richtung des Pfeils A, wie in 5B gezeigt ist, gedrückt, so dass der Innenring 37 relativ zu dem Außenring 38 verschoben wird. Da die Steigung 38a auf der Innenumfangsfläche des Außenrings 38 ausgebildet ist, so dass sich der Spalt zwischen der Steigung 38a und der Außenumfangsfläche des Innenrings 37 in der Richtung des Pfeils aufspreizt, nimmt der auf das Rollelement 39, das zwischen dem Innenring 37 und dem Außenring 38 eingeklemmt ist, ab (das heißt, die Vorspannung des Lagers 31 nimmt ab).
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Andererseits, wie oben beschrieben, dehnen sich die Lager 31 und die Drehwelle 10 in der Radialrichtung aus und die Vorspannung auf das Lager 31 erhöht sich, wenn die Temperaturen der Lager 31 und der Drehwelle 10 ansteigen.
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Der Vorspannungseinstellmechanismus verringert die Vorspannung des Lagers 31, indem eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Außendistanzstück 33 und dem Innendistanzstück 32 verursacht wird, wie oben für die Erhöhung der Vorspannung des Lagers 31, verursacht durch den Temperaturanstieg der Lager 31 und der Drehwelle 10, beschrieben wurde. Die Erhöhung der Vorspannung des Lagers 31, verursacht durch den Temperaturanstieg der Lager 31 und der Drehwelle 10, wird durch Verringern der Vorspannung des Lagers 31 kompensiert, wie oben beschrieben wurde, so dass die Änderung der Vorspannung des Lagers 31 unterdrückt wird. Die Unterdrückung der Änderung der Vorspannung des Lagers 31 ermöglicht es, die Lager 31 am Fressen zu hindern und drehendes Tragen zu realisieren, was ruhige Drehung der Drehwelle 10 aufrecht erhält.
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Als Nächstes wird der Magnetfluiddichtungsanteil 50, der im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 vorgesehen ist, beschrieben.
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Zurück zu 1 bis 3, wo der Magnetfluiddichtungsanteil 50 Seit-an-Seit mit dem Lageranteil 30 in dem Vorrichtungshauptkörper 20 bereitgestellt ist. Der Magnetfluiddichtungsanteil 50 ist eine Funktionssektion zum Füllen von Spalten um den Außenumfang der Drehwelle 10 herum mit einem Magnetfluid und zum Halten des in die Spalte eingefüllten Magnetfluids durch Linien des magnetischen Flusses, wodurch die Spalte abgedichtet werden.
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Magnetpolstücke, als Polstücke 51 bezeichnet, Magnete 52 und das Magnetfluid 53 sind in den Magnetfluiddichtungsanteil 50 eingebaut. Wie in 7A gezeigt ist, ist das Polstück 51 in einer ringförmigen Gestalt ausgestaltet und aus einem magnetischen Material ausgebildet, das eine hohe magnetische Permeabilität aufweist, und, wie in 7B gezeigt ist, sind mehrere (in 7A drei) Polstücke 51 in den Magnetfluiddichtungsanteil 50, der im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem die Polstücke 51 in der Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind, eingebaut (siehe 1 bis 3). Die Magnete 52 sind nebeneinander mit den Polstücken 51 eingebaut und das Magnetfluid 53 ist in den Spalt zwischen der Innenumfangsfläche von jedem Polstück 51 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 10 eingebaut. Das Magnetfluid 53 wird durch die Linien des magnetischen Flusses, der durch die Magnete 52 ausgebildet wird, in den Spalten gehalten.
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Die Temperatur des Magnetfluiddichtungsanteils 50 steigt ebenfalls aufgrund der Reibungswärme an, die zwischen dem Magnetfluid 53 und der Drehwelle 10 erzeugt wird, wenn sich die Drehwelle 10 dreht. Die Reibungswärme des Magnetfluids 53 wird an die Drehwelle 10 übertragen und die Drehwelle 10 dehnt sich in der Radialrichtung aus, was ein Risiko verursacht, dass sich der Spalt zwischen der Drehwelle 10 und dem Polstück 51 verengt und die ruhige Drehung der Drehwelle 10 behindert wird.
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Daher ist die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgestaltet, dass sie eine Kühlstruktur (Magnetfluiddichtungsanteil-Kühlstruktur) zum Kühlen des Magnetfluiddichtungsanteils 50 aufweist. Die in dem Magnetfluid 53 erzeugte Wärme wird an die Polstücke 51 übertragen, wobei die Magnetfluiddichtungsanteil-Kühlstruktur allerdings so ausgestaltet ist, dass das Kühlmittel die an die Polstücke 51 übertragene Wärme absorbiert, um das Magnetfluid 53 zu kühlen.
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Insbesondere ist, wie in 7A und 7B gezeigt ist, eine Konkavnut 51a, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, auf der Außenumfangsfläche von jedem Polstück 51 ausgebildet, und in einem Zustand, in dem das Polstück 51 in den Vorrichtungshauptkörper 20 eingebaut ist, befindet sich die Außenumfangsfläche des Polstücks 51 in unmittelbarem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20, und ein Hohlanteil ist durch die Konkavnut 51a definiert (siehe 1 und 2). Der durch die Konkavnut 51a definierte Hohlanteil begründet einen Kühlmittelstrompfad zum Umwälzen des Kühlmittels.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind mehrere (in 4 sechs) Durchgangslöcher 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, die von der Außenumfangsfläche zu der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 durchgehen, in dem Vorrichtungshauptkörper 20 ausgebildet, und diese Durchgangslöcher 22a, 22b, 22c, 22d, 22e und 22f öffnen sich alle zu dem durch die Konkavnut 51a definierten Hohlanteil (siehe 1). Ferner ist, wie in 7A und 7B gezeigt ist, die auf der Außenumfangsfläche von jedem Polstück 51 ausgebildete Konkavnut 51a durch eine Trennwand 51b an einem Anteil der Konkavnut 51 in der Umfangsrichtung blockiert. Mit der Trennwand 51b als Grenze sind die Durchgangslöcher 22a, 22b und 22c (eine Hälfte der Durchgangslöcher 22a, 22b, 22c, 22d, 22e und 22f) zu einer Seite der Konkavnut 51 hin geöffnet, und die Durchgangslöcher 22d, 22e und 22f (die andere Hälfte der Durchgangslöcher 22a, 22b, 22c, 22d, 22e und 22f) sind zu der anderen Seite der Konkavnut 51 hin geöffnet.
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Obgleich in den Figuren nicht gezeigt, sind die Durchgangslöcher 22d und 22e in 4 miteinander durch ein Rohr verbunden, wohingegen die Durchgangslöcher 22b und 22c in 4 miteinander durch ein Rohr verbunden sind, und die durch die auf den Außenumfangsflächen der Polstücke 51 ausgebildeten Konkavnuten 51a definierten Hohlanteile begründen einen kontinuierlichen Kühlmittelstrompfad über die Rohre.
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Insbesondere, wenn das in 4 gezeigte Durchgangsloch 22a als ein Einlass für Kühlmittel dient und das Kühlmittel von dem Durchgangsloch 22a zugeführt wird, tritt das Kühlmittel in die Konkavnut 51a des in 7A gezeigten ersten Polstücks 51 ein und strömt durch den durch diese Konkavnut 51a definierten Hohlanteil. Danach tritt das Kühlmittel durch das Rohr von einem anderen Durchgangsloch 22d (siehe 4), das sich zu dieser Konkavnut 51a hin öffnet, in das benachbarte Durchgangsloch 22e ein, wird der Konkavnut 51a des zweiten Polstücks 51, gezeigt in 7A, zugeführt und strömt durch den durch diese Konkavnut 51a definierten Hohlanteil. Danach tritt das Kühlmittel durch das Rohr von einem anderen Durchgangsloch 22b (siehe 4), das sich zu der obigen Konkavnut 51a hin öffnet, in das benachbarte Durchgangsloch 22c ein, wird der Konkavnut 51a des dritten Polstücks 51, gezeigt in 7A, zugeführt und strömt durch den durch diese Konkavnut 51a definierten Hohlanteil. Dann wird das Kühlmittel aus dem Durchgangsloch 22f abgelassen (siehe 4).
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In dem Durchströmprozess des durch den Kühlmittelstrompfad, der einen solchen Pfad aufweist, durchströmenden Kühlmittels absorbiert das Kühlmittel die Wärme der Polstücke 51 und kühlt das Magnetfluid 53.
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Als Nächstes wird die Lagerkühlstruktur, die in dem Vorrichtungshauptkörper 20 vorgesehen ist, beschrieben.
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Zurück zu 1 bis 3, wo eine Konkavnut 20a in der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet ist. Wie in 8 gezeigt ist, ist die Konkavnut 20a in der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet, um somit eine Spiralspur zu ziehen. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, ist ein zylindrisches Abdeckglied 23 auf der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20, der die darin ausgebildete Konkavnut 20a aufweist, angebracht, und die Innenumfangsfläche des Abdeckglieds 23 befindet sich in unmittelbarem Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20, wodurch durch die Konkavnut 20a ein sich spiralförmig erstreckender Hohlanteil definiert wird. Der durch die Konkavnut 20a definierte Hohlanteil begründet einen Kühlmittelstrompfad zum Umwälzen des Kühlmittels.
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Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das Abdeckglied 23 zwei Durchgangslöcher 23a und 23b auf, die in dem Abdeckglied 23 ausgebildet sind, um somit von der Außenumfangsfläche zu der Innenumfangsfläche des Abdeckglieds 23 durchzugehen, und ein Durchgangsloch 23a öffnet sich nahe einem Start-End-Anteil des spiralförmigen Hohlanteils, der durch die Konkavnut 20a definiert ist, und das andere Durchgangsloch 23b öffnet sich nahe einem Abschlussendanteil des spiralförmigen Hohlanteils, der durch die Konkavnut 20a definiert ist.
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Ferner kommuniziert das Durchgangsloch 23a, das sich nahe dem Start-End-Anteil des Hohlanteils öffnet, mit dem Durchgangsloch 22f des oben beschriebenen Magnetfluiddichtungsanteils 50 durch ein (nicht gezeigtes) Rohr (siehe 4). Infolgedessen wird das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelstrompfad der Dichtungsanteil-Kühlstruktur strömt und aus dem Durchgangsloch 22f abgelassen wird, aus dem Durchgangsloch 23a durch das Rohr dem durch die Konkavnut 20a definierten Hohlanteil zugeführt.
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Dann strömt das aus dem Durchgangsloch 23a zugeführte Kühlmittel durch den durch die Konkavnut 20a definierten Hohlanteil und wird aus dem anderen Durchgangsloch 23b ausgelassen (siehe 4).
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Das Kühlmittel, das in dem durch die Konkavnut 20a definierten spiralförmigen Hohlanteil strömt, absorbiert Wärme von dem Vorrichtungshauptkörper 20. Infolgedessen werden die mehreren in dem Vorrichtungshauptkörper 20 eingebauten Lager 31 gekühlt.
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Ferner sind die zwei Durchgangslöcher 21a und 21b, die zu dem Hohlanteil hin geöffnet sind, der durch die Konkavnut 33a des Außendistanzstücks 33 definiert ist, oben unter Bezugnahme auf 1 und 6 beschrieben, jeweils auch zu dem spiralförmigen Hohlanteil hin geöffnet, der durch die Konkavnut 20a definiert ist, und ein Teil des durch den spiralförmigen Hohlanteil strömenden Kühlmittels wird aus dem Durchgangsloch 21a in den Hohlanteil zugeführt, der durch die Konkavnut 33a des Außendistanzstücks 33 definiert ist, strömt durch diesen Hohlanteil und kehrt dann aus dem anderen Durchgangsloch 21b wieder in den spiralförmigen Hohlanteil zurück.
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Die in 6 gezeigten Durchgangslöcher 21a und 21b sind an Positionen vorgesehen, an denen sie so angeordnet sind, dass sie bezüglich einer Mittelachse punktsymmetrisch sind (die Positionen sind unter einem Winkelintervall von 180 Grad beabstandet). Das aus dem Durchgangsloch 21a zugeführte Kühlmittel verzweigt sich und strömt in der Konkavnut 33a im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn, wird aus dem anderen Durchgangsloch 21b ausgelassen und kehrt dann in den spiralförmigen Hohlanteil, der durch die Konkavnut 33a definiert ist, zurück.
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Es sei angemerkt, dass die Durchgangslöcher 21a und 21b so ausgestaltet sein können, dass sie nahe beieinander nebeneinander in der Umfangsrichtung angeordnet sein können, wobei die Trennwand dazwischen eingeklemmt ist, so dass das aus dem Durchgangsloch 21a zugeführte Kühlmittel in einer Richtung durch die Konkavnut 33a strömt und dann aus dem anderen Durchgangsloch 21b ausgelassen wird. Eine solche Ausgestaltung macht es möglich, eine Kollision auszuräumen, die durch Zusammenführen des Kühlmittels in dem Durchgangsloch 21b verursacht wird, und das Kühlmittel seicht auszulassen.
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Als Nächstes wird der Wärmeabfuhranteil 60, der im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 vorgesehen ist, beschrieben.
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Zurück zu 1 bis 3, wo der Wärmeabfuhranteil 60 im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 vorgesehen ist, nebeneinander mit dem Lageranteil 30 auf der dem Magnetfluiddichtungsanteil 50 entgegengesetzten Seite angeordnet zu sein. Der Wärmeabfuhranteil 60 ist eine Funktionssektion zum Absorbieren von Wärme, die in der Drehwelle 10 angesammelt wird, um die Drehwelle 10 direkt zu kühlen. Eine Struktur zum Kühlen der Drehwelle 10 ist in dem Wärmeabfuhranteil 60 ausgebildet.
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Insbesondere ist, wie in 9 gezeigt ist, ein ringförmiges Wellenwärmeabsorptionsglied 61 in dem Wärmeabfuhranteil 60 des Vorrichtungshauptkörpers 20 eingebaut. Die Innenumfangsfläche des Wellenwärmeabsorptionsglieds 61 ist so angeordnet, dass sie sich in leichtem Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Drehwelle 10 befindet. Infolgedessen wird die Wärme von der Drehwelle 10 zu dem Wellenwärmeabsorptionsglied 61 übertragen.
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Eine sich in der Umfangsrichtung erstreckende Konkavnut 61a ist in der Außenumfangsfläche des Wellenwärmeabsorptionsglieds 61 ausgebildet. In einem Zustand, in dem das Wellenwärmeabsorptionsglied 61 im Innern des Vorrichtungshauptkörpers 20 eingebaut ist, befindet sich die Außenumfangsfläche des Wellenwärmeabsorptionsglieds 61 in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20, wobei durch die Konkavnut 61a ein Hohlanteil definiert ist (siehe 1, 2 und 9). Der durch die Konkavnut 61a definierte Hohlanteil begründet einen Kühlmittelstrompfad zum Umwälzen des Kühlmittels.
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Die Durchgangslöcher 24a und 24b sind an zwei Stellen des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet, um somit von der Außenumfangsfläche zur Innenumfangsfläche durchzugehen, und beide dieser Durchgangslöcher 24a und 24b öffnen sich zu dem durch die Konkavnut 61a definierten Hohlanteil. Ein Durchgangsloch 24a kommuniziert mit dem in dem Abdeckglied 23 der Lagerkühlstruktur ausgebildeten Durchgangsloch 23b über ein (nicht gezeigtes) Rohr. Infolgedessen wird das aus dem Durchgangsloch 23b in der Lagerkühlstruktur ausgelassene Kühlmittel über das (nicht gezeigte) Rohr zu dem Durchgangsloch 24a geschickt (siehe 4).
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Das Kühlmittel wird von dem Durchgangsloch 24a in den durch die Konkavnut 61a definierten Hohlanteil zugeführt und dieses Kühlmittel strömt in den durch die Konkavnut 61a definierten Hohlanteil und wird dann aus dem anderen Durchgangsloch 24b ausgelassen.
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Das in dem durch die Konkavnut 61a definierten Hohlanteil strömende Kühlmittel absorbiert Wärme, die von der Drehwelle 10 an das Wellenwärmeabsorptionsglied 61 übertragen wurde, wodurch die Drehwelle 10 gekühlt wird.
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Hier sind die in 9 gezeigten Durchgangslöcher 24a und 24b an Positionen vorgesehen, an denen sie so angeordnet sind, dass sie bezüglich der Mittelachse punktsymmetrisch angeordnet sind (die Positionen sind unter einem Winkelintervall von 180 Grad beabstandet), wie in dem Fall der in 6 gezeigten Durchgangslöcher 21a und 21b. Das aus dem Durchgangsloch 24a zugeführte verzweigte und im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn in der Konkavnut 61a strömende Kühlmittel wird aus dem anderen Durchgangsloch 24b ausgelassen.
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Es sei angemerkt, dass die Durchgangslöcher 24a und 24b so ausgestaltet sein können, dass sie nahe beieinander nebeneinander in der Umfangsrichtung angeordnet sein können, wobei die Trennwand dazwischen eingeklemmt ist, so dass das aus dem Durchgangsloch 24a zugeführte Kühlmittel in einer Richtung durch die Konkavnut 61a strömt und dann aus dem anderen Durchgangsloch 24b ausgelassen wird. Eine solche Ausgestaltung macht es möglich, eine Kollision auszuräumen, die durch Zusammenführen des Kühlmittels in dem Durchgangsloch 24b verursacht wird, und das Kühlmittel seicht auszulassen.
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Wie in 9 gezeigt ist, ist das andere in dem Vorrichtungshauptkörper 20 ausgebildete Durchgangsloch 24b über ein (nicht gezeigtes) Rohr mit einer (nicht gezeigten) Kühlmittelkühlumwälzvorrichtung verbunden, die dafür vorgesehen ist, neben der Lagervorrichtung angeordnet zu sein. Das aus dem anderen Durchgangsloch 24b ausgelassene Kühlmittel wird durch die (nicht gezeigte) Kühlmittelkühlumwälzvorrichtung geschickt, durch diese Vorrichtung gekühlt und dann umgewälzt und wieder dem Durchgangsloch 22a der Dichtungsanteil-Kühlstruktur zugeführt.
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Hier wird der Umwälzpfad des Kühlmittels wieder unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das von der (nicht gezeigten) Kühlmittelkühlumwälzvorrichtung dem Durchgangsloch 22a der Dichtungsanteil-Kühlstruktur zugeführte Kühlmittel strömt durch den durch die Konkavnut 51a, die in der in 1 und 2 gezeigten Dichtungsanteil-Kühlstruktur ausgebildet ist, definierten Hohlanteil, und absorbiert die von der Drehwelle 10 an die Polstücke 51 übertragene Wärme.
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Als Nächstes wird das Kühlmittel aus dem Durchgangsloch 22f der Dichtungsanteil-Kühlstruktur dem Durchgangsloch 23a der Lagerkühlstruktur zugeführt, strömt durch den durch die Konkavnut 20a, die in der Lagerkühlstruktur ausgebildet ist, definierten spiralförmigen Hohlanteil, und absorbiert die von der Drehwelle 10 an den Vorrichtungshauptkörper 20 übertragene Wärme.
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Ferner wird ein Teil des Kühlmittels aus dem in dem Vorrichtungshauptkörper 20 ausgebildeten Durchgangsloch 21a dem durch die Konkavnut 33a, die in der Außendistanzstück-Kühlstruktur ausgebildet ist, definierten Hohlanteil zugeführt und strömt durch den Hohlanteil, um Wärme zu absorbieren, die von den Lagern 31 und der Drehwelle 10 an das Außendistanzstück 33 übertragen wurde. Dann kehrt das Kühlmittel aus dem anderen in dem Vorrichtungshauptkörper 20 ausgebildeten Durchgangsloch 21b zu dem durch die Konkavnut 20a, die in der Lagerkühlstruktur ausgebildet ist, definierten spiralförmigen Hohlanteil zurück.
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Darauf wird das Kühlmittel aus dem Durchgangsloch 23b der Lagerkühlstruktur dem Durchgangsloch 24a des Wärmeabfuhranteils 60 zugeführt und strömt durch den durch die Konkavnut 61a, die in dem Wärmeabfuhranteil 60 ausgebildet ist, ausgebildeten Hohlanteil, um die von der Drehwelle 10 an das Wellenwärmeabsorptionsglied 61 übertragene Wärme zu absorbieren. Dann wird das Kühlmittel aus dem Durchgangsloch 24b des Wärmeabfuhranteils 60 zu der (nicht gezeigten) Kühlmittelkühlumwälzvorrichtung rückgeführt, gekühlt und dann wieder dem Durchgangsloch 22a der Dichtungsanteil-Kühlstruktur zugeführt.
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Da, wie oben beschrieben wurde, die Lagervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Kühlstrukturen der Lagerkühlstruktur, der Magnetfluiddichtungsanteil-Kühlstruktur, der Kühlstruktur der Drehwelle 10 in dem Wärmeabfuhranteil 60 und der Außendistanzstück-Kühlstruktur beinhalten, wird die Wärme von den Lagern 31 und der Drehwelle 10 durch das in jeder Kühlstruktur umgewälzte Kühlmittel absorbiert, so dass die Lager 31 und die Drehwelle 10 effizient gekühlt werden können.
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Da ferner die in den jeweiligen Kühlstrukturen vorgesehenen Kühlmittelstrompfade zum Kommunizieren untereinander ausgelegt sind, um das gemeinsame Kühlmittel zum Durchströmen dieser Kühlmittelstrompfade zu zwingen, kann die Umwälzsteuerung vereinfacht werden und effizientere Kühlung kann realisiert werden.
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Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen und Anwendungen bei Bedarf ausgeführt werden können.
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Beispielsweise ist der Vorspannungseinstellmechanismus zum Reduzieren der Vorspannung im Innern des Lagers nicht auf die Ausgestaltung, die die Steigung 38a verwendet, wie in 5B und 5C gezeigt ist, beschränkt, sondern verschiedenste Ausgestaltungen können angewandt werden, solange diese die Vorspannung im Innern des Lagers gemäß der relativen Verschiebung zwischen dem Außenring und dem Innenring des Lagers reduzieren.
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Um den Kühlmittelstrompfad der Lagerkühlstruktur auszubilden, ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Konkavnut 20a auf der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet. Allerdings kann eine Konkavnut in dem Abdeckglied 23 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen, oder Konkavnuten können sowohl in der Außenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 als auch dem Abdeckglied 23 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen.
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Gleichermaßen kann, anstelle der Konkavnut 33a, die den Kühlmittelstrompfad der Außendistanzstück-Kühlstruktur definiert, eine Konkavnut in der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 in Kontakt mit dem Außendistanzstück 33 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen, oder Konkavnuten können in sowohl dem Außendistanzstück 33 als auch der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen.
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Gleichermaßen kann, anstelle der Konkavnut 51a, die den Kühlmittelstrompfad der Magnetfluiddichtungsanteil-Kühlstruktur definiert, eine Konkavnut in der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 in Kontakt mit dem Polstück 51 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen, oder Konkavnuten können in sowohl dem Polstück 51 als auch der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen.
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Gleichermaßen kann, anstelle der Konkavnut 61a, die den Kühlmittelstrompfad des Wärmeabfuhranteils 60 definiert, eine Konkavnut in der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 in Kontakt mit dem Wellenwärmeabsorptionsglied 61 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen, oder Konkavnuten können in sowohl dem Wellenwärmeabsorptionsglied 61 als auch der Innenumfangsfläche des Vorrichtungshauptkörpers 20 ausgebildet werden, um einen Kühlmittelstrompfad zu begründen.
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Zusätzlich zu der Struktur zum Kühlen des Außendistanzstücks 33 weist die oben beschriebene Ausführungsform die Struktur zum Kühlen der Lager 31, die Struktur zum Kühlen des Magnetfluiddichtungsanteils 50 und die Kühlstruktur für die Drehwelle 10 in dem Wärmeabfuhranteil 60 auf, wobei allerdings einige dieser Strukturen weggelassen werden können.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ferner das Kühlmittel von dem Magnetfluiddichtungsanteil 50 zu dem Außendistanzstück 33 über den Umfang des Vorrichtungshauptkörpers 20 zugeführt und ferner dazu veranlasst, vom Umfang des Vorrichtungshauptkörpers 20 zu dem Wärmeabfuhranteil 60 zu strömen. Allerdings ist der Strompfad des Kühlmittels nicht auf diesen Pfad beschränkt und kann, wenn nötig, angemessen geändert werden.
