JP2008540980A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、転がり軸受（１）であって、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器（３）内に案内される複数の転動体（６）を持ち、保持器（３）が、転動体（６）を受入れるため周方向に均一に分布して設けられかつ軸線方向に向く保持器ピン（５）を持ち、保持器ピン（５）がそれぞれ片側で保持器環（４）に取付けられ、保持器ピン（５）上に、それぞれ１つの転動体（６）が中心の支持穴（８）により回転可能に支持されているものに関する。転がり軸受（１）の作動特性を改善するため、保持器（３）が各保持器ピン（５）に少なくとも１つの受動調節素子（１０）を備えており、調節素子（１０）の温度に関係する変形により、転動体（６）の片寄りが可変である。

Description

本発明は、転がり軸受であって、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器内に案内される複数の転動体を持ち、保持器が、転動体を受入れるため周方向に均一に分布して設けられかつ軸線方向に向く保持器ピンを持ち、保持器ピンがそれぞれ片側で保持器環に取付けられ、保持器ピン上に、それぞれ１つの転動体が中心の支持穴により回転可能に支持されているものに関する。

転がり軸受は、簡単な実施形態では、２つの軸受レース即ち内レース及び外レース、転動体及び保持器から成っている。外レースに対する内レースの相対回転の際、転動体が軸受レースの転動路上を転がる。転動体の転がり運動は、軸受レースの転動路上における純粋な転動運動と滑り運動から合成され、転動運動が優勢であり、純粋な滑り運動と比較して非常に僅かな摩擦抵抗しか与えない。

保持器により、転動体は周囲にわたって均一に分布しかつ互いに間隔をおいて軸受レースの間に案内され、それにより周囲にわたって転がり軸受の軸受部材の均一な負荷、丸い静かな回転、少ない摩耗又は長い寿命及び回転抵抗が得られる。

幾何学的に大きい転がり軸受では、保持器はしばしばいわゆるピン保持器として構成され、その場合転動体を支持しかつ案内するため主として軸線方向に向けられる保持器ピンを持っている。これにより転動体ポケットを備えた保持器と比較して、転動体の間の軸線方向橋絡片が回避されるので、転動体の周方向相互間隔を小さくし、その他の点で同じ寸法において、全体として一層多くの転動体を周囲に分布して設けることができる。

異なる構造と比較して、ピン保持器を持つ転がり軸受は、同じ外側寸法で一層大きい荷重負担力及び転動体の一層精確な案内性能を持っている。このような転がり軸受の可能な実施形態はドイツ連邦共和国特許第１００３１４２７号明細書に記載されている。この構造では、転動体の軸線方向側方に設けられる保持器環に保持器ピンが取付けられ、これにより保持器の高い安定性が得られるが、転がり軸受の軸線方向幅が大きいという欠点が伴う。

このような転がり軸受の他の可能な実施形態では、保持器ピンが片側を保持器環に取付けられ、転動体は端部側を保持器ピン上に取付けられる薄壁の端部蓋により止められ、これらの端部蓋は個々に構成されるか又は共通な環状端部蓋にまとめられている。その代わりに、転動体の軸線方向固定は、軸受レースの１つに設けられる環状案内橋絡片を介して行うこともできる。ピン保持器を備えた２列転がり軸受は、両方の軸受列の保持器ピンを中央に設けられる共通な保持器環に取付けることにより、特にこじんまり構成することができる。

大きく突出する保持器ピンを持つ転がり軸受は、大きい荷重では保持器ピンが周方向に回転方向とは逆に撓むことがあるという欠点を持ち、それにより片寄りと称される転動体の傾斜を生じ、その結果軸受抵が高まり、軸受構成部分の摩耗が強まる。従って転動体の負荷に関係する片寄りを抑制するか、相殺するか、又は特定の機械的及び熱的負荷に合うように適切に調節する必要がある。

従って本発明の基礎になっている課題は、最初にあげた種類の転がり軸受を、できるだけ簡単かつ安価なやり方で、作動特性の改善のために発展させることである。

本発明の基礎になっている認識は、温度に関係して作用する受動調節素子を保持器の保持器ピンに設けることによって、転動体の片寄りの負荷に関係する自動的な変化又は調節、従って現在の負荷への転がり軸受の適応が可能なことである。調節素子の受動制御のため、増大する負荷と共に転がり軸受の作動温度が摩擦により上昇するという事実が利用される。更に転がり軸受の組込み場所の近くに加熱素子又は冷却素子を設けることによって、転がり軸受の片寄りの調節に積極的に影響を及ぼすことも可能である。

従って本発明は、請求項１の特徴によれば、転がり軸受であって、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器内に案内される複数の転動体を持ち、保持器が、転動体を受入れるため周方向に均一に分布して設けられかつ軸線方向に向く保持器ピンを持ち、保持器ピンがそれぞれ片側で保持器環に取付けられ、保持器ピン上に、それぞれ１つの転動体が中心の支持穴により回転可能に支持されているものに関する。更に保持器が各保持器ピンに少なくとも１つの受動調節素子を備えており、調節素子の温度に関係する変形により、転動体の片寄りが可変である。

本発明による転がり軸受の有利な構成及び展開が請求項２〜８の対象である。

受動調節素子を保持器の保持器ピンに設けることによって、転動体の片寄りが、上昇する温度に伴って増大する負荷と共に、外部からの制御作用なしに、具体的な使用及び所望の作用関連に関係して、調節素子の適当な構成及び幾何学的配置により、大きくされるか又は小さくされ、又は一定に保持される。

調節素子の適当な構成によって、温度に関係する変形が調節素子の膨張、調節素子の湾曲又は両者の組合わせであるようにすることができる。

調節素子の材料としてなるべく形状記憶合金例えばニッケル−チタン合金が使用され、構成に応じて調節素子が少なくとも部分的に形状記憶合金から成っている。

形状記憶合金は、高い機械的及び熱的負荷において、例えばバイメタルのような受動調節素子の公知に材料より著しく大きい膨張及び湾曲のような変形を示す。形状記憶合金の変形は、比較的小さい温度範囲で起こるアルテンサイトとオーステナイトの間の内部組織変態によってひき起こされる。従って形状記憶合金は、温度に関係する機能を持つ使用の場合、受動調節素子における使用に特に適している。例えば機関冷却装置のサーモスタット片及び自動車の制動装置の送風機継手における使用が既に公知である。

例えば特開平６−２００９３３号、特開昭６３−９７２０号及び特開昭６４−６０２４３号公報から転がり軸受の軸線方向又は半径方向組込み遊隙を温度に関係して制御する形状記憶合金製部材も公知である。このような使用に対してニッケル−チタン合金が特によく適している。なぜならば、その組織変態は、実際の使用においてしばしば生じる−３５℃〜＋８５℃の温度範囲に起こるからである。ニッケル−チタン合金は良好な緩衝特性も持ち、それにより転がり軸受に使用する際、その静かな回転が改善される。

本発明による転がり軸受の第１の実施形態では、保持器ピンが保持器環に固定的に取付けられ、付属する調節素子が周方向に作用する撓み継手として構成され、撓み継手が、保持器環外で保持器ピンのピン基部とピン軸部との間に設けられている。従って転動体の片寄りは、保持器ピンの温度に関係する揺動により、調節素子を介して直ちに調節され、調節素子は、保持器ピンのピン軸部とピン基部との間の力伝達に基いて、適当な強さに設定されねばならない。

本発明による転がり軸受の第２の実施形態では、保持器ピンが、保持器環側の半径方向継手軸線の周りに限定されて周方向に揺動可能に保持器環に取付けられ、付属する調節素子が支持橋絡片として構成され、少なくとも片側において保持器環外で周方向に角をなして、保持器環と保持器ピンのピン基部との間に設けられている。この場合保持器ピンは、付属する調節素子の温度に関係する膨張及び／又は湾曲、及びそれにより生じる調節素子の有効長の減少又は増大によって、周方向に揺動せしめられる。これが、保持器ピンへの調節素子の両側配置においても、相互の妨害なしに可能であるようにするため、この場合調節素子は、付属する保持器ピンの縦軸線に関して非対称に有効に構成されかつ配置され、従って温度の関数として、逆向き又は異なる膨張及び／又は周方向に同じ向きの湾曲を示す。

本発明による転がり軸受の第３の実施形態では、保持器ピンが保持器環側の半径方向継手軸線の周りに限定されて周方向に揺動可能に保持器環に取付けられている。しかしそれぞれの調節素子が膨張素子として構成され、保持器環内で継手軸線から周方向に間隔をおいて、保持器ピンのピン基部と作用接触して設けられている。この構造では、調節素子の作用は前述した実施形態におけるのと同じである。しかし調節素子を軸受レース内に設けることによって、転がり軸受の軸線方向幅が有利に減少される。

本発明が、添付図面により若干の実施例について以下に説明される。

図１に部分的に示されかつ円筒ころ軸受２として構成される転がり軸受１は、保持器環４を有する保持器３を持ち、周方向に均一に分布して設けられかつ軸線方向に向けられる複数の保持器ピン５が、保持器環４に設けられている。保持器ピン５は、それぞれ片側を保持器環４に取付けられている。各保持器ピン５上には、円筒ころ７として構成される転動体６が、中心支持穴８により回転可能に支持されている。

転動体６の端部側の保護は、１つの軸受レースの環状案内橋絡片９によって保証される。ここで保持器ピン５は保持器環４に固定的に取付けられ、かつ温度に感応する受動調節素子１０を持ち、この調節素子１０はなるべく少なくとも部分的に例えばニッケル−チタン合金のような形状記憶合金から成り、従って原理的に温度に関係する変形即ち膨張及び／又は湾曲を行うことができる。ここではそれぞれの調節素子１０は、保持器環４外で保持器ピン５のピン基部１１とピン軸部１２との間に設けられ、周方向に作用する撓み継手１３として構成されている。

調節素子１０の温度に関係する揺動により、転がり軸受１の回転方向１５又は回転方向１５とは逆に保持器ピン５の自由回転１４、従って転動体６の適当な片寄りが生じる。これは、転動体６の所望の片寄りを設定するか、又は転がり軸受１の機械的負荷によりひき起こされる望ましくない片寄りを補償するために、利用することができる。保持器ピン５の負荷力は調節素子１０を介して完全に保持器環４へ伝達されるので、調節素子１０は適当に太く寸法を定められている。

図２に部分的に示されかつ同様に円筒ころ２として構成される転がり軸受１では、保持器ピン５は保持器環側の半径方向継手軸線１６の周りに限定されて周方向に揺動可能に、保持器環４に取付けられている。保持器ピン５には、支持橋絡片１７として構成されて温度に感応するそれぞれ２つの受動調節素子１０が設けられ、保持器環４外で周方向に角を成して、保持器環４と保持器ピン５のピン基部１１との間に取付けられている。

この装置では、保持器ピン５は、付属する調節素子１０の温度に関係する膨張及び／又は湾曲により、転がり軸受１の回転方向１５又は回転方向１５とは逆に揺動せしめられ、それにより転動体６の片寄りを変化する。

保持器ピン５の両側に設けられる両方の支持橋絡片１７は、揺動運動に関して対称な構成及び配置では、それぞれ互いに逆向きに作用するので、この場合保持器ピン５の縦軸線１８に関して調節素子１０の非対称な構成及び又は配置が必要である。両方の支持橋絡片１７は、温度の関数として、互いに逆向き又は異なる回転及び／又は周方向に同じに向く湾曲を行う。

図３において半径方向に見た部分図ａ）及び拡大部分図ｂ）に示されている別の実施例では、２列の球面ころ軸受１９として構成される転がり軸受１は、２つの隣接する保持器環４を持ち、これらの保持器環４にそれぞれ複数の保持器ピン５が周方向に均一に分布して設けられている。

保持器ピン５上には、球面ころ２０として構成される転動体６が中心の支持穴８により回転可能に支持され、端部側を端部蓋２１により保護されている。保持器ピン５は、そのピン基部１１を、保持器環側の半径方向継手軸線１６の周り周方向に限定されて揺動可能に、それぞれの保持器環４に取付けられている。大体において膨張素子２２として作用しかつ温度に感応する受動調節素子１０は、それぞれ関係する保持器環４内に、周方向に向けられかつ継手軸線１６から離れて保持器ピン５のピン基部１１と作用接触するように設けられている。この構造では、調節素子１０の作用は、前述した装置におけるのと同じである。しかし保持器環４内に調節素子１０を配置することによって、転がり軸受１の軸線方向幅が有利に減少されている。

本発明による転がり軸受の第１の実施形態例を円筒ころ軸受の一部により示す。 第２の実施形態を円筒ころ軸受の一部により示す。 第３の実施形態を球面ころ軸受の一部により示す。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ 円筒ころ軸受
３ 保持器
４ 保持器環
５ 保持器ピン
６ 転動体
７ 円筒ころ
８ 支持穴
９ 案内橋絡片
１０ （受動）調節素子
１１ ピン基部
１２ ピン軸部
１３ 撓み継手
１４ 回転
１５ 回転方向
１６ 継手軸線
１７ 支持橋絡片
１８ 縦軸線
１９ 球面ころ軸受
２０ 球面ころ
２１ 端部蓋
２２ 膨張素子

Claims (8)

1. 転がり軸受（１）であって、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器（３）内に案内される複数の転動体（６）を持ち、保持器（３）が、転動体（６）を受入れるため周方向に均一に分布して設けられかつ軸線方向に向く保持器ピン（５）を持ち、保持器ピン（５）がそれぞれ片側で保持器環（４）に取付けられ、保持器ピン（５）上に、それぞれ１つの転動体（６）が中心の支持穴（８）により回転可能に支持され、保持器（３）が各保持器ピン（５）に少なくとも１つの受動調節素子（１０）を備えており、調節素子（１０）の温度に関係する変形により、転動体（６）の片寄りが可変である、転がり軸受。
2. 温度に関係する変形が調節素子（１０）の膨張及び／又は湾曲であることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 調節素子（１０）が少なくとも部分的に形状記憶合金から成っていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 調節素子（１０）の形状記憶合金がニッケル−チタン合金として構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の転がり軸受。
5. 保持器ピン（５）が保持器環（４）に固定的に取付けられ、付属する調節素子（１０）が周方向に作用する撓み継手（１３）として構成され、撓み継手（１３）が、保持器環（４）外で保持器ピン（５）のピン基部（１１）とピン軸部（１２）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の転がり軸受。
6. 保持器ピン（５）が、保持器環側の半径方向継手軸線（１６）の周りに限定されて周方向に揺動可能に保持器環（４）に取付けられ、付属する調節素子（１０）が支持橋絡片（１７）として構成され、少なくとも片側において保持器環（４）外で周方向に角をなして、保持器環（４）と保持器ピン（５）のピン基部（１１）との間に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の転がり軸受。
7. 調節素子（１０）が、両側配置の場合、付属する保持器ピン（５）の縦軸線（１８）に関して非対称に有効に保持器ピン（５）に構成されかつ／又は設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の転がり軸受。
8. 保持器ピン（５）が保持器環側の半径方向継手軸線（１６）の周りに限定されて周方向に揺動可能に保持器環（４）に取付けられ、調節素子（１０）が膨張素子（２２）として構成され、保持器環（４）内で継手軸線（１６）から周方向に間隔をおいて、保持器ピン（５）のピン基部（１１）と作用接触して設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の転がり軸受。

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