JP3523872B2 - ベアリングに温度独立装着する方法および設備 - Google Patents
ベアリングに温度独立装着する方法および設備Info
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- JP3523872B2 JP3523872B2 JP50165195A JP50165195A JP3523872B2 JP 3523872 B2 JP3523872 B2 JP 3523872B2 JP 50165195 A JP50165195 A JP 50165195A JP 50165195 A JP50165195 A JP 50165195A JP 3523872 B2 JP3523872 B2 JP 3523872B2
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- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
- F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
- F16C35/063—Fixing them on the shaft
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は第１の熱膨張係数を有する第１の材料から作
られたシャフトの温度独立装着を第２の熱膨張係数を有
しかつ前記シャフトと相互作用するベアリングにおいて
達成する方法に関する。また、本発明は第１の熱膨張係
数を有する第１の材料から作られたシャフトと、第２の
熱膨張係数を有しかつ前記シャフトと相互作用するベア
リングとからなるベアリング設備に関する。前記の方法
およびベアリング設備の各々において、第１の熱膨張係
数は第２の熱膨張係数よりも高い値のものである。
られたシャフトの温度独立装着を第２の熱膨張係数を有
しかつ前記シャフトと相互作用するベアリングにおいて
達成する方法に関する。また、本発明は第１の熱膨張係
数を有する第１の材料から作られたシャフトと、第２の
熱膨張係数を有しかつ前記シャフトと相互作用するベア
リングとからなるベアリング設備に関する。前記の方法
およびベアリング設備の各々において、第１の熱膨張係
数は第２の熱膨張係数よりも高い値のものである。
このようなベアリング設備は例えば低い重量を有すべ
き構造体が要求される所に存在している。このようなベ
アリング設備のシャフト形成部分は、この場合、アルミ
ニウム又はマグネシウムのような軽金属から作ることが
できる一方、ベアリングは鋼から作られる。これらのベ
アリング設備が限られた温度範囲内で使用される限りで
は、遊びのないことおよび低摩擦に関して所望の特性が
彼等に与えられうる。
き構造体が要求される所に存在している。このようなベ
アリング設備のシャフト形成部分は、この場合、アルミ
ニウム又はマグネシウムのような軽金属から作ることが
できる一方、ベアリングは鋼から作られる。これらのベ
アリング設備が限られた温度範囲内で使用される限りで
は、遊びのないことおよび低摩擦に関して所望の特性が
彼等に与えられうる。
しかしながら、ベアリング設備が非常に広い温度範
囲、例えば−30゜から＋60゜の範囲、で使用されると
き、シャフトとベアリングの材料の熱膨張係数の差が顕
著であるが故に問題が生じやすいのである。設定された
要求に従って完全に機能するベアリング組み合せは、上
方の温度範囲で、概して極度に高い摩擦を受けてシャフ
トは一層しっかりとクランプされる一方、この同じベア
リング組み合せは、下方の温度範囲で、多すぎる遊びを
有するものである。なぜなら、シャフトはベアリングよ
りも一層縮むからである。高精度サーボシステムにおい
ては、例えば、ベアリングが存在するすべてにおいて遊
びがないことおよび低摩擦が要求される。顕著な温度変
動に曝される上述のベアリング設備は全温度範囲で設定
要求を満足しない。
囲、例えば−30゜から＋60゜の範囲、で使用されると
き、シャフトとベアリングの材料の熱膨張係数の差が顕
著であるが故に問題が生じやすいのである。設定された
要求に従って完全に機能するベアリング組み合せは、上
方の温度範囲で、概して極度に高い摩擦を受けてシャフ
トは一層しっかりとクランプされる一方、この同じベア
リング組み合せは、下方の温度範囲で、多すぎる遊びを
有するものである。なぜなら、シャフトはベアリングよ
りも一層縮むからである。高精度サーボシステムにおい
ては、例えば、ベアリングが存在するすべてにおいて遊
びがないことおよび低摩擦が要求される。顕著な温度変
動に曝される上述のベアリング設備は全温度範囲で設定
要求を満足しない。
本発明の目的は広い温度範囲で遊びがないことおよび
低摩擦に関する設定要求を満たす低い重さのベアリング
設備を得ることである。
低摩擦に関する設定要求を満たす低い重さのベアリング
設備を得ることである。
本発明の目的は、ベアリングに温度独立装着する方法
であっては、第１の高い熱膨張係数を有する第１の材料
から作られたシャフトにベアリングの第２の熱膨張係数
よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する第３の材料か
ら作られた外方殻を設け、この外方殻は周囲表面の大部
分を少なくとも包囲することを特徴とし、そして、ベア
リング設備であっては、第１の高い熱膨張係数を有する
第１の材料から作られたシャフトにベアリングの第２の
熱膨張係数よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する第
３の材料から作られた外方殻を設け、この外方殻は周囲
表面の大部分を少なくとも包囲していることを特徴とす
ることにより達成される。ベアリングの材料よりも高い
熱膨張係数を有する第１の材料と、低い熱膨張係数を有
する第２の材料との組み合せにより、ベアリング材料と
基本的に同じ熱膨張を有する軽量のシャフトが得られ
る。最大材料変動を有する材料がこれらを所望値に制限
する外方層により補強される。それ故、このベアリング
設備は非常に広い温度範囲で使用できる。
であっては、第１の高い熱膨張係数を有する第１の材料
から作られたシャフトにベアリングの第２の熱膨張係数
よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する第３の材料か
ら作られた外方殻を設け、この外方殻は周囲表面の大部
分を少なくとも包囲することを特徴とし、そして、ベア
リング設備であっては、第１の高い熱膨張係数を有する
第１の材料から作られたシャフトにベアリングの第２の
熱膨張係数よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する第
３の材料から作られた外方殻を設け、この外方殻は周囲
表面の大部分を少なくとも包囲していることを特徴とす
ることにより達成される。ベアリングの材料よりも高い
熱膨張係数を有する第１の材料と、低い熱膨張係数を有
する第２の材料との組み合せにより、ベアリング材料と
基本的に同じ熱膨張を有する軽量のシャフトが得られ
る。最大材料変動を有する材料がこれらを所望値に制限
する外方層により補強される。それ故、このベアリング
設備は非常に広い温度範囲で使用できる。
これに関して、二つの相互作用する素子間の熱膨張係
数の差を他の熱膨張係数を有した第３の中間の素子を導
入することにより補償すること等は既に公知であるとい
うことは注目するに価する。例えば、米国特許第502815
2号により、軽金属ケーシングに対する鋼シャフトの低
い熱膨張をシャフトとケーシングとの間に軸方向に作用
する高い熱膨張の素子を導入することにより軸方向に補
償することは知られている。DE2427688号特許明細書は
ベアリングの外方フェライトリングと軽金属ケーシング
との間にベアリングの外方リングとケーシングのほぼ中
間の熱膨張係数を有する素子を導入する例を示してい
る。しかし、ここに示した二つの文献のいずれも軽金属
のシャフトをベアリングに装着することに関係せず、比
較的高い熱膨張係数を有する軽金属と比較的低い熱膨張
係数を有する好ましくは鋼から作られているベアリング
との間の相互作用から生ずる特殊な装着上の問題点に関
係するものではない。
数の差を他の熱膨張係数を有した第３の中間の素子を導
入することにより補償すること等は既に公知であるとい
うことは注目するに価する。例えば、米国特許第502815
2号により、軽金属ケーシングに対する鋼シャフトの低
い熱膨張をシャフトとケーシングとの間に軸方向に作用
する高い熱膨張の素子を導入することにより軸方向に補
償することは知られている。DE2427688号特許明細書は
ベアリングの外方フェライトリングと軽金属ケーシング
との間にベアリングの外方リングとケーシングのほぼ中
間の熱膨張係数を有する素子を導入する例を示してい
る。しかし、ここに示した二つの文献のいずれも軽金属
のシャフトをベアリングに装着することに関係せず、比
較的高い熱膨張係数を有する軽金属と比較的低い熱膨張
係数を有する好ましくは鋼から作られているベアリング
との間の相互作用から生ずる特殊な装着上の問題点に関
係するものではない。
シャフトに適する材料はアルミニウム又はマグネシウ
ムであり炭素繊維の外殻を有している。ベアリングは鋼
から作るのが好都合である。外方殻の熱膨張を決める炭
素繊維は約0E−6K-1の熱膨張係数を有する。アルミニウ
ムに対しては同じ係数は約24E−6K-1であり、一方、ベ
アリング材料の熱膨張係数は約12E−6K-1に設定され
る。入力シャフトの材料としてアルミニウムおよび炭素
繊維、ベアリング材料として鋼を選択することにより、
炭素繊維で巻かれた軽金属シャフトにおいてベアリング
と基本的に同じ熱膨張を有するベアリング設備を得るこ
とが出来る。
ムであり炭素繊維の外殻を有している。ベアリングは鋼
から作るのが好都合である。外方殻の熱膨張を決める炭
素繊維は約0E−6K-1の熱膨張係数を有する。アルミニウ
ムに対しては同じ係数は約24E−6K-1であり、一方、ベ
アリング材料の熱膨張係数は約12E−6K-1に設定され
る。入力シャフトの材料としてアルミニウムおよび炭素
繊維、ベアリング材料として鋼を選択することにより、
炭素繊維で巻かれた軽金属シャフトにおいてベアリング
と基本的に同じ熱膨張を有するベアリング設備を得るこ
とが出来る。
ベアリング設備の有利な実施例によれば、第３の材料
である炭素繊維から作られた外方殻はシャフトの長手方
向に対して90゜で基本的に接線方向に巻かれる。このよ
うに炭素繊維を巻くことによりアルミニウムと炭素繊維
との間の好都合な相互作用を得て、その相互作用が要求
されるとき、炭素繊維はアルミニウムの変動に抵抗する
ように作用する。
である炭素繊維から作られた外方殻はシャフトの長手方
向に対して90゜で基本的に接線方向に巻かれる。このよ
うに炭素繊維を巻くことによりアルミニウムと炭素繊維
との間の好都合な相互作用を得て、その相互作用が要求
されるとき、炭素繊維はアルミニウムの変動に抵抗する
ように作用する。
他の有利な実施例によれば、ベアリング設備は第２の
材料のシャフトには隆起部がこれと一列に配置されたベ
アリングと直接係合するように設けられる。このような
実施例はベアリングの装着を容易にする。なぜならシャ
フトを何ら更に加工することなく隆起部に直接にベアリ
ングを置くことができるからである。
材料のシャフトには隆起部がこれと一列に配置されたベ
アリングと直接係合するように設けられる。このような
実施例はベアリングの装着を容易にする。なぜならシャ
フトを何ら更に加工することなく隆起部に直接にベアリ
ングを置くことができるからである。
更に有利な実施例によれば、鋼リングがベアリング設
備のシャフトの外方殻のまわりに配置されてこのリング
と整列して配置されたベアリングに係合するようになっ
ている。前段で述べた実施例の如く、鋼製のリングを設
けることによりベアリングの装着を容易にする。
備のシャフトの外方殻のまわりに配置されてこのリング
と整列して配置されたベアリングに係合するようになっ
ている。前段で述べた実施例の如く、鋼製のリングを設
けることによりベアリングの装着を容易にする。
本発明を以下に添付の図面を参照して二つの実施例に
基づき一層詳細に説明する。図１は本発明によるベアリ
ング設備の第１の例示的実施例を示す。図２は本発明に
よるベアリング設備の第２の例示的実施例を示す。
基づき一層詳細に説明する。図１は本発明によるベアリ
ング設備の第１の例示的実施例を示す。図２は本発明に
よるベアリング設備の第２の例示的実施例を示す。
図１に示す第１の実施例をＡタイプと以下称する。こ
のＡタイプは内方アルミニウム芯１を含む。この芯は管
状であってもよい。この芯１には中央環状隆起部又はふ
くらみ部２が設けられている。このふくらみ部は便宜上
完成シャフトの最大外径を呈する。このふくらみ部の両
側は炭素繊維強化エポキシ樹脂被覆からなる外方殻３お
よび４で包囲されている。炭素繊維強化の目的はシャフ
トの芯１の熱変動を或る限度、すなわちベアリングの温
度変動に等しい限度、に抑えることである。中央のふく
らみ２はベアリング５（図示の実施例ではボールベアリ
ングである）が直接に芯１の金属へ施与されることを許
容する。アルミニウムの芯１に施与されている炭素繊維
強化エポキシの量はアルミニウムの芯と炭素繊維強化外
方殻との部材間の境界層に生ぜしめられる剪断応力に耐
えるようになされている。前記剪断応力の大きさはベア
リング設備が設計された温度範囲で生じる程度のもので
ある。炭素繊維強化エポキシ被覆はシャフトの長手方向
軸線に対して90゜で接線方向に巻かれるのが好ましい。
のＡタイプは内方アルミニウム芯１を含む。この芯は管
状であってもよい。この芯１には中央環状隆起部又はふ
くらみ部２が設けられている。このふくらみ部は便宜上
完成シャフトの最大外径を呈する。このふくらみ部の両
側は炭素繊維強化エポキシ樹脂被覆からなる外方殻３お
よび４で包囲されている。炭素繊維強化の目的はシャフ
トの芯１の熱変動を或る限度、すなわちベアリングの温
度変動に等しい限度、に抑えることである。中央のふく
らみ２はベアリング５（図示の実施例ではボールベアリ
ングである）が直接に芯１の金属へ施与されることを許
容する。アルミニウムの芯１に施与されている炭素繊維
強化エポキシの量はアルミニウムの芯と炭素繊維強化外
方殻との部材間の境界層に生ぜしめられる剪断応力に耐
えるようになされている。前記剪断応力の大きさはベア
リング設備が設計された温度範囲で生じる程度のもので
ある。炭素繊維強化エポキシ被覆はシャフトの長手方向
軸線に対して90゜で接線方向に巻かれるのが好ましい。
第２の実施例（以下Ｂタイプと称す）によれば、アル
ミニウムの芯６全体が炭素繊維強化エポキシ殻又は外方
殻７により包囲されている。Ａタイプと比較して前記応
力はわずかに小さく、それ故、外方層はわずかに薄くす
ることができる。この実施例では、ベアリング５を施与
すべき区域を得るために、接着された鋼リング８の形を
したベアリング点が設けられる。鋼リング８が施与され
る前に、炭素繊維強化エポキシ殻は前記鋼リングに適す
る直径へ加工され、鋼リングが施与されると、鋼リング
の再加工が行われる。別の態様として、炭素繊維強化外
方殻７は研摩される。かくして鋼リング８を割愛でき
る。
ミニウムの芯６全体が炭素繊維強化エポキシ殻又は外方
殻７により包囲されている。Ａタイプと比較して前記応
力はわずかに小さく、それ故、外方層はわずかに薄くす
ることができる。この実施例では、ベアリング５を施与
すべき区域を得るために、接着された鋼リング８の形を
したベアリング点が設けられる。鋼リング８が施与され
る前に、炭素繊維強化エポキシ殻は前記鋼リングに適す
る直径へ加工され、鋼リングが施与されると、鋼リング
の再加工が行われる。別の態様として、炭素繊維強化外
方殻７は研摩される。かくして鋼リング８を割愛でき
る。
ベアリング設備に適するシャフト直径範囲は0.1〜0.5
mであるが、この範囲を越えたシャフト直径にも本発明
が適用される可能性を除外しない。
mであるが、この範囲を越えたシャフト直径にも本発明
が適用される可能性を除外しない。
炭素繊維強化エポキシは100〜120℃で硬化する。この
温度ではベアリング設備は内部発生応力を有しない。低
い温度でベアリング設備に発生する顕著な応力を除去す
るために、炭素繊維は層状に施与できる。各巻層は次の
巻層が施与される前に硬化と冷却を受ける。
温度ではベアリング設備は内部発生応力を有しない。低
い温度でベアリング設備に発生する顕著な応力を除去す
るために、炭素繊維は層状に施与できる。各巻層は次の
巻層が施与される前に硬化と冷却を受ける。
本発明は以上に述べた例示的実施例のものに限定され
ずに、本発明の範囲内で他の多くの実施を行うことが出
来る。例えば、エポキシの代りに熱可塑性材が使用でき
る。
ずに、本発明の範囲内で他の多くの実施を行うことが出
来る。例えば、エポキシの代りに熱可塑性材が使用でき
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 35/063
Claims (9)
- 【請求項１】第１の熱膨張係数を有する第１の材料から
作られたシャフトをこれと相互作用し第２の熱膨張係数
を有する第２の材料から作られたベアリングに温度独立
装着するのを達成するための方法であって、前記第１の
熱膨張係数の値は前記第２の熱膨張係数よりも高いもの
であるシャフトをベアリングに温度独立装着するのを達
成するための方法において、 第１の高い熱膨張係数を有する第１の材料から作られた
シャフトに外方殻が設けられ、この外方殻は少なくとも
周囲表面の大部分を包囲しかつベアリングの第２の熱膨
張係数よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する第３の
材料から作られていることを特徴とするシャフトをベア
リングへ温度独立装着するのを達成するための方法。 - 【請求項２】第３の材料である炭素繊維から出来た外方
殻がシャフトの長手方向に対して90゜において基本的に
接線方向に巻かれることにより施与されている請求項１
に記載の方法。 - 【請求項３】第１の熱膨張係数を有する第１の材料から
作られたシャフト、および前記シャフトと相互作用する
第２の熱膨張係数を有する第２の材料から作られたベア
リングを含み、前記の第１の熱膨張係数の値は第２の熱
膨張係数よりも高いベアリング装置において、第１の高
い熱膨張係数を有する第１の材料から作られたシャフト
には外方殻が設けられ、この外方殻は周囲表面の大部分
を少なくとも包囲しかつベアリングの第２の熱膨張係数
よりも低い値の第３の熱膨張係数を有する材料から作ら
れていることを特徴とするベアリング装置。 - 【請求項４】第３の材料は炭素繊維強化エポキシ樹脂で
あることを特徴とする請求項３に記載のベアリング装
置。 - 【請求項５】炭素繊維はシャフトの長手方向に対して90
゜において基本的に接線方向に巻かれていることを特徴
とする請求項４に記載のベアリング装置。 - 【請求項６】第１の材料はアルミニウム又はマグネシウ
ムであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに
一記載のベアリング装置。 - 【請求項７】第２の材料は鋼である請求項３乃至６のい
ずれか一記載のベアリング装置。 - 【請求項８】第２の材料のシャフトには隆起部が設けら
れていて、この隆起部と一列に配列されたベアリングが
直接係合するようになされている請求項３乃至７のいず
れか一記載のベアリング装置。 - 【請求項９】シャフトの外方殻のまわりに鋼リングが配
列されてこのリングと一列に配列されたベアリングが係
合するようになされている請求項３乃至７のいずれか一
記載のベアリング装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9301910-7 | 1993-06-04 | ||
| SE9301910A SE502460C2 (sv) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Sätt och anordning för temperaturoberoende lagring |
| PCT/SE1994/000515 WO1994029608A1 (en) | 1993-06-04 | 1994-05-30 | Method and arrangement for temperature-independent mounting in a bearing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08511082A JPH08511082A (ja) | 1996-11-19 |
| JP3523872B2 true JP3523872B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=20390160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50165195A Expired - Fee Related JP3523872B2 (ja) | 1993-06-04 | 1994-05-30 | ベアリングに温度独立装着する方法および設備 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5785431A (ja) |
| EP (1) | EP0704028B1 (ja) |
| JP (1) | JP3523872B2 (ja) |
| DE (1) | DE69412616T2 (ja) |
| DK (1) | DK0704028T3 (ja) |
| ES (1) | ES2120051T3 (ja) |
| NO (1) | NO305620B1 (ja) |
| PL (1) | PL174072B1 (ja) |
| SE (1) | SE502460C2 (ja) |
| WO (1) | WO1994029608A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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