JP2009530554A - 潤滑剤を受容するための多孔要素を有する軸受け - Google Patents

Abstract

本発明は転動体３を有する軸受け要素７に関しており、それは内側ベアリングレース、外側ベアリングレース、上記内側及び外側ベアリングレースの間に隣接して回転可能の配設される転動体３を有しており、特には転動体３を支持するための保持器４を有している。その際、軸受け要素７のための潤滑剤を収容するための少なくとも1つの多孔要素６、１３、１６が設けられている。

Description

本発明は転動体を有する軸受け要素に関しており、それは内側ベアリングレース、外側ベアリングレース、上記内側及び外側ベアリングレースの間に隣接して回転可能の配設される転動体を有している。

本発明の課題は、特に有利な潤滑剤特性を有する軸受けを提供することに基づいている。

上記課題は、請求項１の特徴によって解決される。上記装置の有利な実施例は、従属請求項に記載される。

回転する機械部品は一般に、上記機械部品が固定されている周囲に対する回転速度を有して動く。接続部は回転可能な軸受けであり、それは高い回転速度の場合、通常玉軸受けとして既知の構造である。長時間に渡る回転性能を維持するために、軸受けは潤滑剤を注入されなければならない。大部分の使用例では、軸受けの外側部分、外側のベアリングリングは、ハウジングに固定された状態にあり、また、回転する機械部品は、一般に内側のベアリングリングと共に或いは内側のベアリングリングなしにシャフトを回転する。

軸受けの外輪及び内輪間の速度の違いは、結果として表面付近のエア境界層での異なる圧力構成を導く。

流体媒体の連続方程式（ベルヌーイの定理）に従い、静止している或いはゆっくりと動かされる外輪では、高速回転する内輪付近よりも高い静圧が支配する。これは、外輪の境界保護領域では周囲圧力が支配する一方で、内輪の境界層領域にて軸受け内の吸入効果が存在するという結果となる。

内輪と共に回転する気層の遠心力によって、同様に共に回転する転動体により強められて、ラディアルファンの類が形成される。それにより、ベルヌーイの定理に従う圧力の低下に反して、空気は外側の軸受けリングに向かって押圧され、外側へ流出する。

側方で密閉される軸受け面にて、空気が反対に半径方向で内輪の方向へ逆流するので、軸受け内部では流れ成分（Stromungskomponente）が形成される。尚、上記軸受け面では側方のシールディスクが外輪に密に当接している。上記流れ成分は別々に観察され、内側及び外側のベアリングリングの中間空間内で転動体環の両側上で互いに反対方向でしかしシャフトの軸に対して平行に回転する。

この流れは回転に起因する接線成分によって伝えられるので、コイル形状の空気の動きにより軸受け位置の両側へ向けられうる。それによる圧力差を有するこの流れを、軸受け内の潤滑剤搬送のために利用することが出来る。

本発明に従う軸受け要素は、側方又は中間空間に、内側及び外側のベアリングリングに固定された、小穴の開き且つガス透過性の多孔要素を有する。上記多孔要素は停止している又はゆっくりと回転するベアリングリングに直接つながれている。この多孔要素は、織物ベース又はプラスチックベースのスポンジ状で吸収性のある物質、或いは金属ウール、焼結材料、又は発泡金属から構成される。

これらの多孔要素は、軸受けの特別な使用のために最適な（例えば僅かな表面張力及び優れた流動性を有する）潤滑剤に染み込ませられている。通過流動する空気と、遠心力により発生されるベリングリングの外側から内側への部分的な著しい圧力差とが、潤滑剤を転動体のベアリングリングとの接触領域へ搬送する。

回転するシャフトと多孔要素の間のリングギャップを通って、或いは、外側のカバーを通って、補われるべきリークエアは軸受け内へ吸込まれる。適切な構成的措置（例えば孔の大きさの選択）によって、搬送される潤滑剤の量を調整できる。

同様に、適切な保持器（転動体保持器）の構成によって、ベンチレータ装置は、軸受け内で、圧力をかけられ得る。転動体保持器は、潤滑剤が転動体の接触領域及び軌道へ狙いを定めて導かれるように形成される。

本発明は実施例を用いて図中にて更に詳説されている。

図１は、外輪１、内輪２、玉（転動体）３、及び、保持器（リテーナ）４を有する軸受け要素７を示す。

軸受け要素７は更にサイドに配設され周囲に延びるリング５（例えばスペーサーリング）を有する。リング５には、特には周囲に延びる多孔要素６が取付けられており、それらの孔は液状の潤滑剤（例えばオイル）で満たされている。

例えば内輪２が高速回転する際、バリア層９では内部回転による速度圧ｐ_Ｖの分だけ外圧ｐ_Ｏよりも小さい圧が支配的なので、ギャップ（隙間）８を通って空気が周囲から軸受け要素７へ吸込まれる。

外側リング１は回転しないので、バリア層９では周囲圧力ｐ_Ｏが支配的である。内輪の回転、及び、玉３並びに保持器４の回転からの遠心加速度による圧Ｐ_Ｚによって、上記周囲圧力は高められる。遠心加速度からのＰ_Ｚは、軸受けの通常の駆動条件ではｐ_Ｖよりも高いので、空気は玉３を通過して外へと流れ、そして、スペーサーリング５に向かってそらされる。多孔要素６を含めたスペーサーリング５のバリア層ではｐ_Ｏが支配的であるので、圧力差ｐ_Ｚ＋ｐ_Ｖに起因して、空気は多孔リング６に沿って半径方向で方向２７へ流れる。そして、上記空気は潤滑剤を多孔要素６から共に搬送し、上記潤滑剤は玉３の方向へ流れる。

保持器４を通流した後、潤滑剤はバリア層９に集められ、そして、多孔リング６へ逆搬送される。従って、潤滑剤の内部循環が発生する。多孔要素６は両側に配設されてもよい（非図示）。

図２には軸方向突起を有する多孔材料からなるリングが装備されている。上記突起は保持器４を半径方向外側及び内側で取り囲む。

多孔要素６の外側の突起２４は、外輪１の内径に対して半径方向に極僅かなギャップ２６有する、或いは、上記突起は、二、三の中心点又は外側に存する細い中心カラーのみによって、外輪１で固定されている。

狭いギャップ２６内での毛細管作用は、多孔要素６から玉の運転面方向外側へオイルを運び、また、軸受けが回転しない場合又はゆっくりと回転する場合に、玉３とリング接触面の接触領域での潤滑剤フィルムを用意する。

図３は、軸受け要素７としてのシリンダローラー軸受けの例において、両側に配設されたリング（シールディスク）１１及び１２の使用を示している。上記リングは玉３に向けて指向されており、また、多孔要素１３を設けられている。シールディスク１２は外輪１の縁の直径へ押し付けられている。

図４は、両側が密閉された深溝ボール軸受けの例において、外輪の内壁直径１７へ押し当てられている単独の多孔要素１６の利用を示している。上記軸受けは保持器４を備えられており、リング（シールディスク）１４及び１５は汚れの侵入及び潤滑剤の漏れ及びそれによる損害を避ける。

図５の場合、保持器４は多孔要素６として形成されており、また、多孔材料から構成されている。上記多孔物質は例えば、金属繊維構造、オープンセルの発泡金属からなる中空球構造を有している。保持器４は、を広範囲に渡って外輪１及び内輪２の間の中間空間を占めている。潤滑剤の損失はリング１４及び１５によって避けられる。

図６の保持器４は、一側で位置決めフランジ２０を用いて外輪の縁直径に案内されており、また、ころがり軸受け領域内で開口部（玉収容部）２８間の縦壁部（フレーム）２３に、短く流体力学的に有利に形成された突起部２１を有している。上記突起部は、開口部２８を通過して導かれる空気を追加的に半径方向に加速し、そしてそれにより、この領域に潤滑剤の流れを集中させる。

図７は保持器４の有利な実施を示している。その場合、加えられた潤滑剤は、保持器中央に向かって円錐形の先細部１９によって、（非図示の）玉３の接触領域への方向１８及び（非図示の）外輪１の軌道へ導かれる。

図８及び図９の保持器４では、それぞれの第２の縦壁部２３が、開口部２８間のもっとも狭い位置で半径方向に縮められている、それは例えばノッチ２２によって、球の頂点での空気の圧送作用を高めるため、またそれにより潤滑剤の流れを集中させるためである。

円筒状の中空の機械要素を、エンドカバーと共に設けることが出来る。そのような薄い円板又はリングの、周囲部品との接合は、圧入、折り返し（フランジ付け）、固着（貼付け）、スナップによって、又は例えば止め輪（サークリップ）の様な追加的なホルダリングを用いることによって、製造される。

その様なエンドカバーが取り外し可能且つ再び取付け可能であるべきとき、摩擦結合つまり圧着接続又は形状締結的な解決法が考慮の対象となる。それらの場合、エンドカバーの外側の縁はシリンダ状機械部分の周囲のノッチに、スナップ式に留められる、又は、支持リング例えば止め輪（サークリップ）によって、脱落を防がれる。

多くの場合、薄壁の周囲部品のそのような結合は、収容部を可能な限り変形するべきではなく、上記収容部を液密及び気密に密閉すべきであり、可能な限り僅かに内部空間を縮小させるべきであり、及び／または、部材の端側を超えて突出しないべきである。

これらの要求を満たす解決策が密閉された玉軸受けの例で記載される。

図１０（断面図）に表されているように、軸受け要素（例えば、ころがり軸受け）は、外側のベアリングリング（外輪）１、内側のベアリングリング（内輪）２、それらの間に配設される玉３、から構成される。上記玉を保持器４に案内することが出来る。

軸受けを汚れから保護するため、及び、連続駆動に必要な潤滑剤を軸受け内にいじするため、側方のエンドカバー２９及び／または３０が設けられる。上記エンドカバーはそこへ取付けられる潤滑剤を収容するための多孔要素６を保持することが出来る。

本発明に従うエンドカバー２９、３０は、周囲に延び例えば壁薄でくぼみ形状の、リングである。上記リングはその外壁（くぼみ壁）３１で開放側に向かって、小さな円筒形状の段差３２を有する。

外側のベアリングリング１には、端部側に、へこみ３３が設けられている。上記へこみは、軸上の方向３７で、少なくともエンドカバー２９、３０が外側のベアリングリング１の端面３８を超えて突出しないほどの深さである。

外側のベアリングリング１の段付部３４は、くぼみ壁３１のために、軸方向での確実な設置をもたらす。外側のベアリングリング１の端面３８からの適切な間隔にて、半径方向３９に、リング（ラウンドコード又はＯ‐リング）３６を収容するためのノッチ３５がねじ込まれている。

ベアリングリング１を変形させずに、エンドカバー２９及び／または３０との確実且つ直接的なスナップフィットが生じるように、このノッチ３５の溝深さは選択される。Ｏ‐リング３６を適切な材料選択によりそのばね剛性において必要な条件に合わせることが出来る。

エンドカバー２９、３０を、機械的又は磁気的に、損傷なしに取り外すこと及び再度取付けることが出来る。

図では、玉軸受けの左半分は、玉を収容するための保持器と共に表されている、また、右半分は、周囲に隙間なく満たされた完全な転動体リム又は一方が開放した（冠状形状の）スナップ式保持器を有する、軸受けである。最後に挙げられた実施の場合、潤滑剤のための特に多くの自由空間が利用可能となる。

軸受け要素の第１の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の他の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の他の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の他の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の他の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の保持器の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の保持器の他の実施例の概略断面図である。 軸受け要素の保持器の他の実施例の概略断面図である。 図８のラインＡ−Ａでの概略的部分断面図である。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ 玉
４ 保持器
６ 多孔要素
７ 軸受け要素
８ ギャップ
１３ 多孔要素
１６ 多孔要素

Claims (11)

1. 転動体（３）を有する軸受け要素にして、内側の軌道、外側の軌道、及び、上記内側並びに外側の軌道の間に回転可能に配設された隣接した転動体（３）、特には転動体を支持するための保持器（４）、を有する軸受け要素において、
   軸受け要素（７）のための潤滑剤を受容するための少なくとも１つの多孔要素（６、１３、１６）が設けられていることを特徴とする軸受け要素。
2. 請求項１に記載の軸受け要素において、
   多孔要素（６、１３、１６）が軸受け要素（７）の外輪（１）及び内輪（２）の間の中間空間に設けられていることを特徴とする軸受け要素。
3. 請求項１又は２に記載の軸受け要素において、
   多孔要素（６、１３、１６）が軸受け要素（７）の保持器に設けられていることを特徴とする軸受け要素。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受け要素において、
   軸受け要素（７）の保持器（４）が、多孔要素（６、１３、１６）を形成し、且つ、部分的又は完全に多孔性材料から構成されることを特徴とする軸受け要素。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受け要素において、
   軸受け要素（７）の保持器（４）が流体技術的に最適化された形状を有することを特徴とする軸受け要素。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受け要素において、
   軸受け要素（７）の保持器（４）が少なくとも１つの翼状要素を有することを特徴とする軸受け要素。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受け要素７において、
   多孔要素（６、１３、１６）と、軸受け要素（７）の外輪（１）又は内輪（２）との間に、潤滑剤を供給するため特には潤滑剤の流れを形成するための、ギャップ（８）が設けられていることを特徴とする軸受け要素。
8. 請求項１に記載の軸受け要素において、
   エンドカバー（３０）が設けられていることを特徴とする軸受け要素。
9. 請求項８に記載の軸受け要素において、
   多孔要素（６）がエンドカバー（３０）に取付けられていることを特徴とする軸受け要素。
10. 請求項８又は９に記載の軸受け要素において、
    エンドカバー（３０）が特にはくぼみ形状のリング（３６）として形成されていることを特徴とする軸受け要素。
11. 請求項１０に記載の軸受け要素において、
    エンドカバー（３０）がリング（３６）を介して軸受け要素に取付けられていることを特徴とする軸受け要素。

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