JPH03503563A - 熱補償を持った軸受組体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱　　を　っな軸 皮丘前Ｉ この発明は数百度の大きな温度範囲に亙った作動を意図する軸受組体に関するも のである。

１１孜１ 多くの適用において、例えばマグネシウムの様な低密度の合金から遣られるハウ ジング内の鋼の様な金属で造られた部材を有するラジアル軸受を支持するように 必要とされる。航空機に関連した１つの長い間の問題は、軽合金の熱膨張係数が 鋼の熱膨張係数よりも大きなことから生じる。軸受の決定的位置の損失に起因す る組体の作動温度の上昇中に外軸受レースからハウジングが膨張して離れる傾向 が有る。

例えば、発電機の構造においては、総ての作動温度において最小のロータ軸受の 間隙を維持するよう重要である。特に、高回転速度のために、最小の軸受間隙よ りも大きな間隙が高振動、騒音および損傷を伴って旋回するロータに起因する二 極発電機に重要である。

１７２℃（３５０″Ｆ）の最大周囲温度での確実な操縦を維持すると共に一５４ ℃（−６５°Ｆ）でハウジング壁の過度な応力を避けて全範囲の温度に亙る膨張 差に適合するよう固有な弾性を設けるようにマグネシウム合金ハウジングの支持 壁に発電機ロータ球軸受の外固定部材、すなわちレースを如何に取付けるかに関 連した問題が残っている。

免匪二１ｊ この発明の目的は、極度の低温度で築成される応力を低減して極度の高温度で内 部構造の安定な配置を維持するための新規な方法を提供することにある。

この発明の別の目的は、フープ応力を生じる低温度に基く損傷なく大きな温度降 下に適合できると共に、高温度で作動する時に一致する直径の精密公差を維持す るための新規な装置を提供することにある。

この発明の実施において、他の部材の熱膨張率のはゾ中間の熱膨張率を有したラ イナの選択は応力を制御するよう用いられると共に、より少ない厳密な製造公差 を必要とする。軸受の外レースを支持する第１のハブと、合金ハウジングおよび 鋼軸受量のライナを支持するための第１ハブに対向した第２のハブとを有する支 持スピゴットの形の軸受支持部材は高い周囲温度での正確な作動の達成を許すと 共に、負の温度でのハウジングの過度な応力を避ける。また、安全を与え低温度 での弾性を育す第２のハブの切欠きは有利である。

この発明のこれらと他の目的は請求の範囲と図面を参照して読む時の説明とから 一層明らかに成ろう。

図面の簡単な説明 第１図は室温で示されるハウジング壁と鋼球軸受の概略図、 第２図は最小温度の状態で示される第１図と同様な図、第３図は部材が最大温度 の状態で示される第１図と同様な図、 第４図はこの発明に従った組体を示す断面図、第５図は第４図に示される組体に 見られる支持スピゴットの端面図、 第６図はハブの１つにアンダーカットを有する支持スピゴットの断面図、 第１図乃至第３図は問題の本質的特長を示している。

鋼の挿入体８は、第１図に示される様に室温でマグネシウム合金リング６に正確 に適合するよう造られている。

温度が室温以下に低下してマグネシウム合金が鋼よりも急速に収縮する時に、圧 縮力が２つの合金の間に作用して、第２図に示される様に鋼の挿入体８に圧縮フ ープ応力を生じると共にマグネシウム合金リング６に引張応力を生じる。

逆に、温度が上昇した時には、鋼の挿入体８よりも大きな熱膨張率を持ったマグ ネシウム合金リング６は挿入体８よりも大きく成長して、軸受の外レースを形成 する鋼の挿入体８が不適当となる環状空間９として第３図に示される様に綬い嵌 合を生じる。

以上から、もし鋼の挿入体８とマグネシウム合金リング６が完全な温度範囲を越 えた接触を維持するような寸法であれば、従って、過度な高応力が低温度で存在 する。

更に、一致する直径の精密公差の制御は状態を悪化するのを避けるよう必要であ る。

第４図をいま参照するに、電動機や発電機の様な電気ダイナモのためのハウジン グ端壁１０は、内レース１４と外レース１６を有する軸受内にて回転すべく軸１ ２を支持するよう普通に使用される。外レース１６は、中央フランジ２０を有す る軸受支持スピゴット１８の第１のハブ１７の内方を向いた円筒面に圧力底めさ れるよう示されている。フランジ２０は複数個のボルト受用の孔２２を有するこ とが出来る。ハウジング端壁１０はボルト円上のボルト２６による如く取付けら れるフランジ２０に対する面２４を有している。

内方を向いた面２８が回転軸心と同軸な端壁１０に設けられており、ライナ３０ の外方を向いた円筒面を受けている。ライナ３０は内方を向いた円筒面３２を有 していて、軸受支持スピゴット１８の第２のハブの一部である外方を向いた円筒 面３４を受けている。

従って、軸受スピゴット１８は、フランジ２０の中央の面の両側に位置された第 １のハブ１７と第２のハブ３６とが在る中央フランジ２０を有している。

軸受支持スピゴット１８は軸受の外レース１６と同一熱膨張係数を実際に有する 材料で造られる。一般的に、鋼の軸受レースの熱膨張率は約５ミクロインチ／’ Ｆである。低密度マグネシウム合金から成るハウジング壁１０は１５ミクロンイ ンチ／”Ｆはどの熱膨張率を一般的に有している。

ライナ３０は、ハウジング壁１０と軸受支持スピゴット１８の熱膨張率間のほり 中程の熱膨張率を好適に有するステンレス鋼の様な材料から造られる。外レース １６の直径が公称２インチ（５０，８１１）である場合の適用において、約０． ２インチ（５，１ｚｔ）の放射方向厚さを有したライナ３０が満足されることが 見られる。

鋼の軸受支持スピゴット１８がライナ３０内に設けられる。ライナ３０は、ハウ ジング壁１０の内周面２８と一致するよう加工されて第４図に示される様にハウ ジング壁１０の内周面２８内に嵌合される外側を向いた円筒面を有している。加 熱されたハウジング壁１０内に冷間嵌合されるライナ３０はハウジング壁１０と ライナ３０とが室温に在る時にハウジング壁１０内にて圧力底めを為す。

ハウジング壁１０への組込みの後に、ライナ３０の内側を向いた円筒面３２は、 軸受支持スピゴット１８のハブ３６の外側を向いた円筒面３４と圧力底めを為す よう一致すべく加工されている。支持スピゴット１８は加熱されたライナ３０内 に同様に冷間嵌合され、その後にハウジング壁１０にクランプねじ２６と自己錠 止ナツトまたは同等な固着装置によって締着される。

支持スピゴットハブ１７内の軸受の外レース１６の位置決めは、外レース１６の 外面を受けるようハブ１７の内側を向いた円筒面の精密公差加工の後に行われる 。鋼軸受支持スピゴット１８が軸受の外レース１６と実質的に同一材料で造られ ているので、両部材の比較出来る熱膨張率のために温度の全範囲に互って必要な 嵌合がかなり一定に維持される。

第２のハブ３６の増大された弾性ひずみエネルギを設けると共に低温度応力を一 層軽減するために、第６図に示される様にリリーフアンダーカット４０を設ける ことが出来る。ハブ３６が約Ｏ８′２インチ（５，１１１）の厚さを有する処に 、ハブ３６の厚さの約２０％の曲率をリリーフアンダーカット４０は有すること が出来る。

この発明の１つの実施例だけが説明されたが、請求の範囲内に含まれる総ての変 更と同等物が包含されるべく意図されるものである。

Ｒθｆ　　　　　　Ｆｒ仁２　　　　　　Ｆ／θ３

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．軸受外レースとハウジング壁の熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有する材料 で造られた内および外直径を有するスリーブの形のライナを設け、 上昇された温度にハウジング壁を加熱し、ハウジングとライナが室温に在る時に ライナ外径と壁の孔との間の圧力嵌めと負の公差とを相対温度が設けるように為 すハウジングの上昇された温度よりも低い湿度にてハウジング壁の孔にライナを 挿入し、外レースの熱膨張係数と同一の熱膨張係数を実質的に有する材料から、 両側から延びる第１、２のハブと、第１の直径を有する第２ハブ上の外方を向い た円筒面と第２の直径を有する第１ハブ上の内方を向いた円筒面とを有する支持 スピゴットを設け、 ハウジングと挿入されたライナとを第２の上昇された温度に加熱し、 ライナと支持スピゴットが室温に在る時にライナの内径とハブの外径との間に圧 力嵌めと負の公差とを相対温度が設けるように為すライナの上昇された温度より も低い温度にて第２のハブの外方を向いた円筒面をライナの内方を向いた円筒面 内に挿入し、 挿入体の外径の放射方向外方のボルト円の周りのハウジングに支持スピゴットを 取付け、 第１のハブに内方を向いた円筒面を一致させ、軸受外レースを内円筒面に挿入す る、 ことから成る、高温度で軸受の熱安定場所を設けると共に低温度で生じられる応 力を低減するよう外レースの慕膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する低密皮 の材料の合金から造られたハウジング壁に対して鋼球軸受外レースを配置する方 法。
2. ２．第２のハブの外方を向いた円筒面は、フランジとハブの間の交点のアンダー カットを除いて実質的に均一なハブ壁厚さを有し、 低温度でライナによる圧縮に基いて第２ののハブを配置して軸受外レースに作用 される圧縮力を減少するように為す請求項１記載の方法。
3. ３．軸受外レースが約５ミクロインチ／°Ｆの熱膨張率を有する鋼から造られ、 合金が約１５ミクロインチ／°Ｆの熱膨張率を有するマグネシウム合金であり、 ライナが鋼とマグネシウム合金の間のほゞ中間の熱膨張率を有するステンレス鋼 から造られている請求項１記載の方法。
4. ４．ボルト用の周りのハウジング壁に収付けるための手段を持つ中央フランジ、 内部構造の円周面と係合する内方を向いた円筒面を有する第１のハブと、外方を 向いた円筒面を有する第２のハブとの２つのハブを両側に有する支持スピゴット 、内方および外方を向いた円筒面を有し、内部構造と低密度合金との間の中間の 熱膨張係数を有する合金から造られて第２のハブの外方を向いた円筒面上にてハ ウジング壁の内方を向いた円筒面内に受けられるライナ、とを備える、内方を向 いた円筒面によって内部構造の外方を向いた円筒面が円周方向に係合される、内 部構造の熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を有する低密度合金から造られたハ ウジング壁によって、低熱膨張係数を有する材料から造られた内部構造を位置決 めする装置。
5. ５．ライナは、ハウジング壁と内部構造の対応する熱膨張係数間のほゞ中間に在 る熱膨張係数を有している請求項４記載の装置。
6. ６．軸回転すべく取付けられた軸、 外レースと該軸に取付けられた内レースとを有するラジアル軸受、 間隔を置いたボルト軸受孔の在る中央に設けられた放射方向に延びるフランジと 、１つのフランジ側から軸受に向かって延びる第１のハブと、反対のフランジ側 から反対方向に延びる第２のハブとを有し、且つ第１のハブ上に外軸受面を受け る第１の内側を向いた面と、第２のハブ上に外方を向いた円筒面とを有する軸受 支持スピゴット、 軸の回転軸心とほゞ直角な方向に延び、該スピゴットの対応する孔と整列する間 隔を置いたボルト受孔が有り、該ボルト受孔の放射方向内方に配置されて第２の ハブの外方に延びる円筒面と放射方向に整列して配置される内方を向いた円筒面 を有するハウジング壁、ハウジング壁の内方を向いた円筒面と接触する外方を向 いた円筒面と、第２のハブの外方を向いた円筒面と接触する内方を向いた円筒面 とを有するライナ、を備えた熱感応軸受組体。
7. ７．ハウジング壁が第１の熱膨張率を有するマグネシウム合金から造られ、軸受 支持スピゴットが該第１の熱膨張率よりも小さな第２の熱膨張率を有する鋼から 造られ、ライナは該スピゴットの熱膨張率よりも大きくて該ハウジング壁の熱膨 張率よりも小さな熱膨張率を有するステンレス鋼から造られている請求項６記載 の熱感応軸受組体。
8. ８．ハウジング壁とライナが室温に在って嵌合している時に、ライナの外径がハ ウジング壁の内側を向いた円筒面の直径よりも大きく、ライナの内側面と接触す る第２のハブの外側を向いた円筒面がライナと軸受支持スピゴットが両者室温に 在る時に嵌合している請求項６記載の熱感応軸受組体。
9. ９．第２のハブはフランジと外円筒面の間の連結部のアンダーカットを除いて実 質的に均一である予定された放射方向厚さを有し、ハウジング壁とライナの収縮 により生じられる圧縮力に起因する低温度において第２のハブが破壊することな く弾性リリーフを許すよう十分である請求項６記載の熱感応軸受組体。
10. １０．アンダーカットの曲率が、第２のハブの壁の放射方向の厚さの約２０％で ある請求項９記載の熱感応軸受組体。
11. １１．第２のハブの壁の厚さが約０．２インチである請求項１０記載の熱感応軸 受組体。