JP2019523371A - 転がり軸受組立体及びｘ線管軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、転がり軸受構成に関し、ハウジング（１０）と、軸（２０）と、ハウジングの中で軸を回転支持するための第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受とを備え、第１の転がり軸受が、第１の転がり軸受の外輪（３２）がハウジングの中で位置配置されかつ第１の転がり軸受の内輪（３４）が軸に剛結合される固定軸受として設計され、第２の転がり軸受が、第２の転がり軸受の外輪（４２）がハウジングの中で軸方向に変位可能に配置されかつ第２の転がり軸受の内輪（４４）が軸に軸方向に変位可能に結合される浮動軸受として設計され、ハウジングに対する外輪（４２）の回転運動及び軸に対する内輪（４４）の回転運動を防止するために、第２の転がり軸受の外輪（４２）及び内輪（４４）の両方が、それぞれプレテンション手段によって軸方向に第１の転がり軸受に向かって押し込まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受組立体及びこのような転がり軸受組立体を備えるＸ線管軸受に関する。

医療装置又はＸ線管などの繊細な電子装置などの一部の用途において、汚染を防止するために転がり軸受組立体に潤滑剤を使用することができない。従って、使用される転がり軸受は、非常に高温になり短時間で摩耗する。従って、耐用年数の長い無潤滑式転がり軸受組立体を得ることが望ましい。

ＤＥ １９８ ０４ ３２８ Ａ１には、自動車用の３相発電機に用いる軸を受け入れる転がり軸受の軸方向固定手段が開示されている。ここでは、発電機のロータが軸方向に弾性要素のような波形バネによって間隙なしに取り付けられており、波形バネは、転がり軸受の外輪を押し付けて軸方向の間隙をなくすようになっている。内輪は、軸に対して軸方向に固定され、弾性ワッシャが内輪に当接し、その上に半径方向外向きに向く爪を備えたバネワッシャが置かれている。従って、転がり軸受の外輪は、軸方向に変位可能であり、軸方向隙間がなくなるようにバネワッシャによって変位され、一方で、転がり軸受の内輪は軸上に固定配置される。

ＤＥ １９８ ０４ ３２８ Ａ１

本発明の目的は、潤滑剤が不要で同時に耐用年数が長い転がり軸受を提供することである。

この目的は、独立請求項の特徴部によって解決される。本発明の好都合な実施形態は、従属請求項に定義される。

第１の態様によれば、転がり軸受組立体は、ハウジングと、該ハウジングに対して回転可能な軸と、ハウジングの中で軸を回転支持するための第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受とを備え、第１の転がり軸受が、内輪及び外輪が旋回しない又は軸方向に変位できないように、第１の転がり軸受の外輪がハウジングの中で固定配置されかつ第１の転がり軸受の内輪が軸に固定的に結合されることによって、固定軸受として設計され、第２の転がり軸受が、第２の転がり軸受の外輪がハウジングの中で軸方向に変位可能に配置されかつ第２の転がり軸受の内輪が軸に軸方向に変位可能に結合されることによって、浮動軸受として設計され、第２の転がり軸受の外輪及び内輪の両方が、それぞれの付勢手段によって軸方向に第１の転がり軸受に向かって押し込まれて、ハウジングに対する外輪の回転運動及び軸に対する内輪の回転運動を防止するようになっている。

第２の転がり軸受を外輪及び内輪が軸方向に変位可能な浮動軸受として設計することによって、潤滑剤がないことで生じる高温に起因する熱膨張を吸収することができ、転がり軸受の転がり要素と、内輪及び外輪に配置された軸受胴との間に高い表面圧力が生じない。

ここでは、内輪及び外輪の両方は付勢手段によって軸方向に付勢されるので、すきま嵌めにもかかわらず、浮動軸受の内輪及び内輪が、ハウジング内又は軸上で軸受座の回転に抗して固定され、軸又はハウジングに対して回転することができない。他方で、すきま嵌めによって浮動軸受の内輪及び外輪の軸方向移動が可能である。換言すると、熱膨張を受け入れるために軸方向の浮動軸受の変位、すなわち浮動軸受の内輪及び外輪の変位は可能であるが、付勢手段によって、軸に対する内輪の相対回転又はハウジングに対する外輪の相対回転が防止される。

このように、転がり軸受の転がり要素と軸受胴との間に高い表面圧力、すなわち過度に高い表面圧力が生じない。従って、さもなければ必須の潤滑がなくても軸受組立体の長い耐用年数が保証される。

好ましくは、アンギュラ玉軸受又はテーパー転がり軸受などの予荷重軸受が、転がり軸受として使用される。このように、半径方向及び軸方向の力を吸収することができる。予荷重軸受の原理は、Ｏ型配列又はＸ型配列のどちらにも適用される。

好ましくは、Ｏ型配列は、より小さな傾斜間隙をもたらすので適用される。明確な軸受距離は、各圧力中心の距離である、Ｏ型配列の場合、外輪には、１つの肩部がない、すなわち各々他の軸受の反対側で肩部がない。対照的に、Ｘ型配列の場合、外輪には、それぞれ他の軸受に面する側で肩部がない。予荷重軸受のＯ型配列及びＸ型配列は、当業者には良く知られているので、さらに説明する必要はない。

好ましくは、２つの外輪に当接するスリーブは、第１及び第２の転がり軸受の間の軸方向距離を規制する。このように、ハウジング内の円筒形受け部は、浮動軸受をスリーブによって固定軸受の外輪に支持することができるので、その全長にわたって同じ直径を有することができる。換言すると、浮動軸受の外輪は、スリーブによって固定軸受の外輪に支持され、さらにスリーブに向かう方向に又は固定軸受に向かう方向に、付勢手段によってスリーブの反対側から付勢される。

熱膨張が生じると、浮動軸受の外輪は、ハウジングの円筒形受け部の中で軸方向に前後に移動することができる。

より詳細には、付勢手段によって、スリーブはハウジング内に配置された第１のロックリングに対して第１の転がり軸受の外輪を押し付けつけるので、第１の転がり軸受の外輪は、ハウジングの回転に対して固定される。従って、さもなければ固定軸受の場合に慣習になっているハウジング内での外輪の圧入を省くことが可能であり、転がり軸受組立体は、単に軸受が配置された軸をハウジングに挿入して、これを第１のロックリングに関して軸方向に位置決めするだけで、より簡単に取り付けることができる。

好ましくは、付勢手段は、浮動軸受の外輪に軸方向に荷重をかけるか又はこれを押し付けるための第１のコイルバネとして、及び浮動軸受の内輪に軸方向に荷重をかけるか又はこれを押し付けるための第２のコイルバネとして形成される。ここでは、第１のコイルバネは、好ましくは第２のコイルバネに対して同軸上に配置され、第２の小径コイルバネが、第１のコイルバネの内部に配置される。しかしながら、本発明は、付勢手段を形成するためのコイルバネの使用に限定されるものではなく、板バネや弾性ゴムブロックなどの何らかの他の公知の付勢手段を用いることができる。

より詳細には、外輪を付勢するための第１のコイルバネは、浮動軸受の内輪を付勢するための第２のコイルバネよりも大きなバネ常数を有する。このように、外輪は、ハウジングの円筒形受け部内でしっかり固定された方法で回転に抗して固定されるが、他方で内輪は、転がり軸受の転がり要素並びに内輪及び外輪の軸受胴に過大な圧力荷重をかけることなく、軸の回転に抗して固定される。

好ましくは、第１の転がり軸受の外輪は、第１のロックリングとスリーブとの間の締め付けによって及び／又はハウジング内での圧入によって回転に抗して固定され、一方で、第１の固定軸受を形成する第１の転がり軸受の内輪は、圧入によって軸上で回転に抗して固定される。換言すると、固定軸受の外輪の外径は、ハウジングの円筒形受け部の外径よりも僅かに小さいか又は大きい。さらに軸の外径は、固定軸受の内輪の内径よりも僅かに大きい。さらに、浮動軸受の外輪とハウジングの円筒形受け部との間には僅かな間隙が存在し、同様に、軸と浮動軸受の内輪との間には僅かな間隙が存在する、又は浮動軸受は、両方ともその内輪に対して及びその外輪に対して滑り嵌め又はすきま嵌めを有する。

他の態様によれば、転がり軸受組立体は、
ハウジングと、
軸と、
ハウジングの中で軸を回転支持するための第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受と、
を備え、
第１の転がり軸受が、第１の転がり軸受の外輪がハウジングの中で固定配置されかつ第１の転がり軸受の内輪が軸に固定的に結合されることによって、固定軸受として設計され、
第２の転がり軸受が、第２の転がり軸受の外輪がハウジングの中で軸方向に変位可能に配置されかつ第２の転がり軸受の内輪が軸に軸方向に変位可能に結合されることによって、浮動軸受として設計され、
外輪が、回転に抗する方法でハウジングに結合され、
内輪が、回転に抗する方法で軸に結合されかつ第１の転がり軸受に向かって付勢される。

ここでは、第２の転がり軸受の外輪は、ＤＩＮ６８８５によるフェザーキー又はくさび又はスプラインによって、軸方向に変位可能であり、回転に抗して固定する方法でハウジング内に配置することができる。より詳細には、転がり軸受組立体は、特にＸ線管軸受のために使用され、転がり軸受は、オイル又はグリースで潤滑されない。加えて、Ｘ線管軸受は、好ましくは真空中で使用される。
本発明は、以下に添付図面を参照して実施形態を用いてより詳細に説明される。

Ｏ型配列の２つのアンギュラ玉軸受を備えた転がり軸受組立体の断面図を示す。 図１と同じ断面を示すが、関与する原理を説明するための概略図を示す。

図１に示すように、一対のアンギュラ玉軸受３０、４０は、ハウジング１０の円筒形受け部１２内で軸２０を回転支持する。従って、軸２０は、ハウジング１０に対して回転することができ、さらにアンギュラ玉軸受のＯ型配列によって軸方向に固定される。

第１の玉軸受３０は、軸２０に圧入によって固定される第１の玉軸受３０の内輪３４によって固定軸受として設計される。換言すると、軸２０の外形は内輪３４の内径よりも僅かに大きい。加えて、第１の玉軸受３０の外輪３２は、外輪３２が第１のロックリング１４とスリーブ５０との間で軸方向に締め付けられることによって回転運動に対して固定される方法で、及び／又は圧入によってハウジング１０の円筒形受け部１２の中に固定される方法で、ハウジング１０の円筒形受け部の中に静止的に取り付けられる。第１の玉軸受３０の内輪３４を取り付けるために、第１の玉軸受３０の内輪３４を取り付けることができるように熱膨張によって寸法又は直径を増加又は減少させるために内輪３４を加熱する及び／又は軸２０を冷却する。代替的に又は追加的に、内輪３４は、対応する大きな押し込み力を加えることで取り付けることができる。これは外輪３２をハウジング１０の受け部１２の中に圧入する場合にも適用できる。

しかしながら、本実施形態において、第１の玉軸受３０の外輪３２は、ハウジング１０の受け部にすきま嵌めされており、第１のロックリング１４とスリーブ５０との間で軸方向に締め付けられるので、外輪３２は、軸方向の所定の位置に配置され、締め付け力によって回転運動に対して固定される。以下に示すように、締め付け力は、第１のコイルバネ４３によって第２の玉軸受４０の外輪４２を介して第１のロックリング１４に向かう方向でスリーブ５０に加えられる。

このように、第１の玉軸受３０は、固定軸受として設計され、軸方向で旋回したり移動したりしない。

対照的に、特に図２の概略図に示すように、第２の玉軸受４０は、第２の玉軸受４０の内輪４４及び外輪４２の両方を、間隙を伴ってすなわちすきま嵌めで挿入することで、浮動軸受として設計されている。

この場合、いずれの場合にも外輪４２と円筒形受け部１２との間に間隙Ｓが存在し、さらに軸２０の外径と第２の玉軸受４０の内輪４４との間に間隙Ｓ（図２）が存在する。このように、第２の玉軸受４０は、受け部１２の内部並びに軸２０上で軸方向に移動又は変位することができる。この第２の玉軸受の軸方向の変位可能性により、熱膨張を望ましい方法で吸収することができる。

しかしながら、この浮動軸受設計の欠点は、外輪４２がハウジング１０に対して、及び内輪４４が軸２０に対して旋回する可能性がある点であり、結果的にすきま嵌め部が摩耗する場合がある。このことは是非とも防止する必要がある。

従って、外輪に対して第１のコイルバネ４３によって及び内輪４４に対してコイルバネ４５によって、軸方向に圧縮力が加えられる。第１のコイルバネ４３は、ハウジング１０の内部に支持されるが、第２のコイルバネ４５は、軸２０の一端に取り付けられた第２のロックリング４７上で支持される。加えられた弾性バネ力は、摩擦力を生じ、外輪４２がハウジング１０に対して旋回しないこと及び内輪４４が軸２０に対して旋回しないことを保証するように選択される。

さらに、外輪４２は、第１のバネ４３の力を打ち消すために軸方向に当接する必要がある。このために、スリーブ５０が第１の玉軸受３０と第２の玉軸受４０との間の空間に円筒形受け部１２に挿入されており、第２の玉軸受４０の外輪４２は、第１の玉軸受３０の外輪３２上で支持される。このことは、第１のコイルバネ４３のバネ力によって外輪３２、４２を回転自在に保持又は固定するために、円筒形受け部１２の中の外輪３２、４２の締め付けをもたらす。しかしながら、外輪４２の軸方向の移動は依然として可能であるが、固定軸受の外輪３２は、第１のロックリング１４によって軸方向に固定される。

しかしながら、内輪４４は、第２の玉軸受４０のボール４１によって外輪４２上で支持することができるので、外輪４２のようにスリーブによって軸方向に支持されていない。第２のコイルバネ４５のバネ力は、第１のコイルバネ４３のバネ力よりも小さい。その理由は、第２のコイルバネ４５のバネ力が大き過ぎると、第２の玉軸受４０のボール４１と、内輪４２及び外輪４４の軸受胴との間の過大な表面圧力につながる可能性があるからである。

好ましくは、第１のコイルバネ４３のバネ常数は、第２のコイルバネ４５の約１．５倍から約４倍であり、より好ましくは、約２倍から約３倍である。

図２の概略図には示されていないが、好ましくは、第１のコイルバネ４３と第２の玉軸受４０の外輪４２との間にワッシャ３３が設けられており、外輪４２上に均一かつ一様な圧縮力を付与するようになっている。さらに、第２の玉軸受４０の内輪４４上に一様な圧力を同様に付与するために、第２のコイルバネ４５と第２のロックリング４７との間に位置決めリング４６を設けることは好ましい。

図示の実施形態において、アンギュラ玉軸受３０、４０はＯ型配列で配置されており、第１の玉軸受３０の外輪３２は第２の玉軸受４０に対向する側に肩部３２ａを有するが、反対側には肩部がない。さらに、第２の玉軸受４０の外輪４２は、第１の玉軸受３０に対向する側に肩部４２を有するが、反対側の外輪４２には同様に肩部がない。

しかしながら、本発明は、このＯ型配列に限定されるものではなく、アンギュラ玉軸受３０、４０のＸ型配列にも適用できる。この場合、肩部３２ａ及び４２ａは、それぞれ他の玉軸受の反対側に、すなわちこの実施形態において肩部が設けられていない側に設けられる。代わりに、Ｘ型配列において、他の軸受に対向する側には肩部がない。

Ｏ型配列及びＸ型配列の予荷重軸受（ｐｒｅｌｏａｄｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ）の原理は、当業者には良く知られているので、本明細書ではさらに詳細に説明しない。

本実施形態は、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受３０、４０を含むが、他の転がり軸受、特にテーパー転がり軸受などの予荷重を与えることができる転がり軸受を使用することもできる。

本発明は、内輪４４及び外輪３２、４２に軸方向で荷重をかけるために、コイルバネ４３、４５を使用することに限定されず、弾性軸方向力を加えるために板バネ又はゴムブロックなどの何らかの他の弾性要素を使用することができる。

本実施形態において、外輪３２、４２及び第２の玉軸受の内輪４４の両方は、コイルバネ４３、４５によって回転運動に抗して固定されるが、外輪３２、４２を固定するための第１のコイルバネ４３は、外輪３２、４２の回転運動を防止すると同時に外輪４２の軸方向変位を可能にするために、ＤＩＮ６８８５によるフェザーキー、又はくさび、又は鋸歯、又はキー溝に置き換えることもできる。

好ましくは、円筒形受け部１２は、連続的な径を有し、第２の玉軸受４０の外輪４２の外径は、第１の玉軸受３０の外輪３２の外径と実質的に同じであり、外輪３２、４２の両方は、間隙Ｓで円筒形受け部１２の中に挿入することができる。代替的に又は追加的に、第１の玉軸受３０の外輪３２は、圧入で受け部１２の中に挿入することができる。さらに、好ましくは、円筒形受け部１２は、止まり穴として形成されるので、第１のコイルバネ４３のための対応する当接部がその端部に設けられる。しかしながら、第１のコイルバネ４３の軸方向当接部１２ａは、ワッシャ、ねじ、ナット等で提供することもできる。

１０ ハウジング
１２ 受け部
１２ａ 当接部
１４ 第１のロックリング
２０ 軸
３０ 第１の玉軸受
３１ ボール
３２ 外輪
３２ 肩部
３３ ワッシャ
３４ 内輪
４０ 第２の玉軸受
４１ ボール
４２ 外輪
４２ 肩部
４３ 第１のコイルバネ
４４ 内輪
４５ 第２のコイルバネ
４６ 位置決めリング
４７ 第２のロックリング
５０ スリーブ
Ｓ 間隙

Claims (10)

1. ハウジング（１０）と、
   軸（２０）と、
   前記ハウジング（１０）の中で前記軸（２０）を回転支持するための第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受と、
   を備える転がり軸受組立体であって、
   前記第１の転がり軸受が、前記第１の転がり軸受の外輪（３２）が前記ハウジング（１０）の中で固定配置されかつ前記第１の転がり軸受の内輪（３４）が前記軸（２０）に固定的に結合されることによって、固定軸受として設計され、
   前記第２の転がり軸受が、前記第２の転がり軸受の外輪（４２）が前記ハウジング（１０）の中で軸方向に変位可能に配置されかつ前記第２の転がり軸受の内輪（４４）が前記軸（２０）に軸方向に変位可能に結合されることによって、浮動軸受として設計され、
   前記第２の転がり軸受の前記外輪（４２）及び前記内輪（４４）の両方が、それぞれの付勢手段によって軸方向に前記第１の転がり軸受に向かって押し込まれて、前記ハウジング（１０）に対する前記外輪（４２）の回転運動及び前記軸（２０）に対する前記内輪（４４）の回転運動を防止するようになっている、転がり軸受組立体。
2. 前記転がり軸受が予荷重軸受として、特にＯ型配列又はＸ型配列のアンギュラ玉軸受（３０、４０）として設計される、請求項１に記載の転がり軸受組立体。
3. スリーブ（５０）が、前記第１及び第２の転がり軸受の前記外輪（３２、４２）の間の距離を規制する、及び／又は、前記第１の転がり軸受の前記外輪（３２）が前記ハウジングの中で回転に抗して固定されるように、前記第１の転がり軸受の前記外輪（３２）を前記ハウジング（１０）の中に配置された第１のロックリング（１４）に対して前記付勢手段で押し付ける、請求項１又は２に記載の転がり軸受組立体。
4. 前記第２の転がり軸受の前記外輪（４２）の前記付勢手段が第１のコイルバネ（４３）であり、前記第２の転がり軸受の前記内輪（４４）の前記付勢手段が第２のコイルバネ（４５）であり、前記第２のコイルバネ（４５）が、好ましくは前記第１のコイルバネ（４３）に対して同軸上に配置され、好ましくは前記第１のコイルバネ（４３）の内部にある、請求項１乃至３の何れか１項に記載の転がり軸受組立体。
5. 前記第１のコイルバネ（４３）は、前記第２のコイルバネ（４５）よりも大きなバネ常数を有する、請求項４に記載の転がり軸受組立体。
6. 前記第２のコイルバネ（４５）のバネ常数に対する前記第１のコイルバネ（４３）のバネ常数の比が、約１．５から約４の範囲、好ましくは約２から約３の範囲である、請求項１乃至５の何れか１項に記載の転がり軸受組立体。
7. 前記第１のコイルバネ（４３）が、前記ハウジング（１０）の中に支持され、及び／又は前記第２のコイルバネ（４５）が、位置決めリング（４６）及び／又はロックリング（４７）によって前記軸上で支持される、請求項４乃至６の何れか１項に記載の転がり軸受組立体。
8. 前記第１の転がり軸受の前記外輪（３２）が、前記第１のロックリング（１４）と前記スリーブ（５０）との間の締め付けによって及び／又は前記ハウジング内での圧入によって回転に抗して固定され、前記第１の固定軸受を形成する前記第１の転がり軸受の前記内輪（３４）が、圧入によって前記軸（２０）上で回転に抗して固定され、及び／又は前記浮動軸受が、滑りばめによって軸方向に変位可能であり、ハウジング（１０）及び軸（２０）の回転に抗して固定されている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の転がり軸受組立体。
9. ハウジング（１０）と、
   軸（２０）と、
   前記ハウジング（１０）の中で前記軸（２０）を回転支持するための第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受と、
   を備える転がり軸受組立体であって、
   前記第１の転がり軸受が、前記第１の転がり軸受の外輪（３２）が前記ハウジング（１０）の中で固定配置されかつ前記第１の転がり軸受の内輪（３４）が前記軸（２０）に固定的に結合されることによって、固定軸受として設計され、
   前記第２の転がり軸受が、前記第２の転がり軸受の外輪（４２）が前記ハウジング（１０）の中で軸方向に変位可能に配置されかつ前記第２の転がり軸受の内輪（４４）が前記軸（２０）に軸方向に変位可能に結合されることによって、浮動軸受として設計され、
   前記外輪（４２）が、回転に抗する方法で前記ハウジング（１０）に結合され、
   前記内輪（４４）が、回転に抗する方法で前記軸（２０）に結合されかつ前記第１の転がり軸受に向かって付勢される、転がり軸受組立体。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の転がり軸受組立体を備えるＸ線管軸受であって、前記転がり軸受組立体の潤滑のために潤滑剤が使用されない、及び／又は前記転がり軸受組立体が真空中で作動される、Ｘ線管軸受。

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