JP2007504401A - 循環するラジアル荷重のための支承ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、被駆動軸の支承装置であって、被駆動軸をハウジング内に支承する、軸に対して不動のインナレースと、アウタレースとを備えた転がり軸受けが設けられている形式のものに関する。本発明によれば、軸軸受けのアウタレースが、ハウジングに対して滑り支承されており、軸軸受けの、循環するラジアル荷重下で、ハウジングに対するアウタレースの、軸の回転に比べて緩速な回転が可能にされているように、アウタレースと滑り軸受けとの間の嵌合が選択されている。

Description

本発明は、モータ、たとえば剛性的なクラッチを備えたモータにおける軸受け座の嵌合錆および変位を回避するための装置であって、モータ軸受けに、循環するラジアル荷重が作用するようになっている形式のものに関する。

電動モータを機械に組み付ける場合には、トルク伝達のために、ベルト、ピニオンまたはクラッチが使用され得る。この場合、典型的な軸受け荷重は集中荷重である。極めて剛性的なクラッチの使用時には、循環するラジアル荷重が生ぜしめられる。軸受け座は、たいていの事例では、第１の機械的な「弱化箇所」であると判明する。循環するラジアル荷重によって、軸受けアウタレースが回転し、軸受け座の増大を生ぜしめる。いわゆる「嵌合錆」の、除去された材料が軸受け内室に侵入し得る。このことは、軸受けの早期の故障を招く。

ただ１つの軸受けの故障によって、複雑な製造装置、たとえば印刷機が数時間の間故障し得る。この固有の負荷に対して、目下、たとえば軸受けアウタレースを軸方向で緊締するかまたは軸受けアウタレースを軸受け嵌合部内に収縮嵌めするという妥協解決手段しかない。この解決手段は、確かに構成要素の寿命を幾分高めるが、しかし、基本的な問題は解決されない。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の装置を改良して、軸受け座の、循環するラジアル荷重のため生ぜしめられる機械的な損傷が最小限に抑えられるかもしくは排除されるようにすることである。

この課題は、独立請求項の特徴によって解決される。

本発明の核心は、駆動軸をハウジングに対して支承する軸軸受けがハウジング自体に対して滑り支承されており、軸軸受けの、循環するラジアル荷重下で、ハウジングに対するアウタレースの、軸の回転に比べて緩速な回転が可能にされているように、アウタレースと滑り軸受けとの間の嵌合が選択されていることにある。アウタレースの滑り支承と、嵌合とに基づく組合せは軸受け座の摩耗を排除する。この場合、アウタレースと滑り軸受けとの間に隙間嵌めが使用される。

アウタレースと滑り軸受けとの間の摩擦力が、運転通常の集中荷重下で、部材の相対的な運動を阻止するために十分に大きいように、アウタレースと滑り軸受けとの間の嵌合が選択されるようになっていると有利である。これによって、支承装置が、運転通常の普通の荷重下で純粋な転がり軸受けのようになる。したがって、支承装置は、慣用の全ての使用事例だけでなく、固有の特殊使用事例のためにも適している。

本発明は、有利には、電動モータの被駆動軸に対する支承装置として形成されていてもよい。この場合、滑り軸受けは、モータハウジングに設けられた軸受け座に組み付けられている。本発明の使用によって、軸受けが早期に故障することなしに、電動モータを、剛性連結されたダイレクトドライブとして使用することができる。

本発明の別の有利な構成は、駆動軸が、ハウジングに対して可動の電動モータの軸であり、滑り軸受けが、モータを組み付けた機械に設けられた軸受け座に組み付けられていることにある。したがって、本発明は、標準モータにも、ますます多く使用される、ハウジングに対して可動のモータにも同時に最適化されている。

別の有利な構成では、軸軸受けが、滑動するように、有利にはテフロンでコーティングされたアウタレースを備えた転がり軸受けである。したがって、本発明は、ラジアル荷重がほんの僅かであるかまたはスペース要求が最小限に抑えられなければならない事例に対しても最適化することができる。

さらに別の有利な構成では、ＦＧ／ｈ隙間嵌めがアウタレースと滑り軸受けとの間に使用される。この嵌合によって、アウタレースと滑り軸受けとの間の所要の軸方向運動が可能となるものの、循環する半径方向力なしのアウタレースの回転を回避するために、所要の摩擦ももたらす。

嵌合の選択によって、アウタレースの回転数と軸回転数との比が、１：１５００〜１：２６００の範囲内にあると有利であると分かった。これによって、表面が不必要に研削されず、しかし、有害な循環する半径方向力は吸収される。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には、駆動軸２と、４つの機械的な構成要素３，４，５，６から成る軸受けと、ハウジング１とが概略図で示してある。軸２は軸受け３，４，５，６によって支持され、この軸受け３，４，５，６は、ハウジング１に設けられた軸受け座７に固く組み付けられる。構成要素４，５，６は転がり軸受けを形成している。この転がり軸受けのインナレース４は軸２に相対回動不能に嵌められており、転がり軸受けのアウタレース６はハウジング１に対して滑り軸受け３によって回転可能に支承されている。アウタレース６と滑り軸受け３との間の摩擦モーメントを最小値に低減するためには、転がり軸受け４，５，６のアウタレース６だけでなく、滑り軸受け３も低摩擦の層、たとえばテフロン層（ポリテトラフルオロエチレン層）でコーティングされてよい。しかし、この二重のコーティングはたいていの事例において不要である。

モータ軸２が荷重に直接的にまたは極めて剛性的なクラッチによって機械的に関わっている使用場所では、軸２に伝達される荷重が定置、すなわち、点状でなく、循環することが生ぜしめられ得る。この循環する荷重は、次の支承箇所によって吸収されなければならない半径方向力を生ぜしめる。循環する荷重によって生ぜしめられたトルクは軸受け３，４，５，６もしくは軸受けのアウタレース６に伝達される。トルクが、転がり軸受け４，５，６のアウタレース６と滑り軸受け３との間の静摩擦閾値を上回ると、アウタレース６が滑り軸受け３もしくはハウジング１に対して回転する。

アウタレース６の絶対速度は、このアウタレース６と滑り軸受け３との選択された嵌合、すなわち、アウタレース６と滑り軸受け３との間のエアギャップに直接関連している。軸回転数とアウタレース回転数との最適な比は、１５００：１〜２６００：１の間の範囲内にあり、約０．０５〜０．０３ｍｍの間の嵌合遊びに相当している。２５００ｒｐｍの軸回転数は、２５００：１の比では、１ｒｐｍのアウタレース回転数に相当している。比に関する極めて緩速なこの回転数は滑り軸受け３に対して無害であり、軸受け座７の摩耗が最小となる。しかし、極端な事例において、滑り軸受け３のコーティング層が摩耗されたとしても、本発明の有効性は決して損なわれない。なぜならば、滑り軸受け３が青銅から成っており、この青銅が鋼接触に対して低摩擦でもあるからである。滑り軸受け３を省略し、アウタレース６がコーティングされた転がり軸受け４，５，６を使用することも、この解決手段がほとんど効果的でない恐れがあるにもかかわらず、確かに可能である。

本発明による解決手段は、機械製造元に対して、機構における変更が行われる必要がないという利点を有しており、モータ製造者に対して、標準構成要素を使用することができるという利点が生ぜしめられる。さらに、特殊な工具または製造プロセスが不要となる。すなわち、付加的な製作費用が最小となる。

本発明により支承された軸を示す図である。

符号の説明

１ ハウジング、 ２ 軸、 ３ 滑り軸受け、 ４ インナレース、 ５ 構成要素、 ６ アウタレース、 ７ 軸受け座

Claims (9)

1. 被駆動軸（２）の支承装置であって、被駆動軸（２）をハウジング（１）内に支承する、軸に対して不動のインナレース（４）と、アウタレース（６）とを備えた転がり軸受け（３，４，５，６）が設けられている形式のものにおいて、軸軸受け（３，４，５，６）のアウタレース（６）が、ハウジングに対して滑り支承されており（３）、軸軸受け（３，４，５，６）の、循環するラジアル荷重下で、ハウジング（１）に対するアウタレース（６）の、軸（２）の回転に比べて緩速な回転が可能にされているように、アウタレースと滑り軸受け（３）との間の嵌合が選択されていることを特徴とする、被駆動軸の支承装置。
2. アウタレース（６）と滑り軸受け（３）との間の摩擦力が、運転通常の集中荷重下で、部材の相対的な運動を阻止するために十分に大きいように、嵌合が選択されるようになっている、請求項１記載の支承装置。
3. 循環するラジアル荷重下で、アウタレース（６）が、被駆動軸（２）の速度のほんの数分の一に相当する速度で回転するようになっている、請求項１または２記載の支承装置。
4. 被駆動軸（２）が、電動モータの軸であり、滑り軸受け（３）が、モータハウジング（１）に設けられた軸受け座に組み付けられている、請求項２から３までのいずれか１項記載の支承装置。
5. 被駆動軸（２）が、ハウジングに対して可動の電動モータの軸であり、滑り軸受け（３）が、モータを組み付けた機械に設けられた軸受け座に組み付けられている、請求項２から４までのいずれか１項記載の支承装置。
6. 軸軸受けが、コーティングされた滑動するアウタレースを備えた転がり軸受けである、請求項１記載の支承装置。
7. 嵌合が、隙間嵌めまたはこれに等価のものである、請求項１記載の支承装置。
8. 嵌合が、ＦＧ／ｈ嵌合である、請求項７記載の支承装置。
9. アウタレース回転数（ｒｐｍ）と軸回転数（ｒｐｍ）との比が、１：１５００〜１：２６００の範囲内にある、請求項４記載の支承装置。

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