JPH0781659B2 - 圧力媒体を静止した機械部分から回転する機械部分へ移送するためのロータリージョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力媒体を静止した機械部分から回転する機
械部分へ移送するためのロータリージョイントであっ
て、軸が軸方向孔とこれに隣接する半径方向孔を有し、
この半径方向孔が、媒体のための供給孔が設けられたブ
ッシュの供給溝に開口し、ハウジングと軸の間には、ハ
ウジングに対してシール要素で密封されたブッシュが設
けられているロータリージョイントに関する。

（従来の技術および解決しようとする課題） これまで知られたロータリージョイントでは、いわゆる
固定したシステム、すなわち静止している部分と回転し
ている部分の間の作用隙間が位置と大きさに関してもっ
ぱら製造精度に依存しているシステムを問題にしてい
る。従って、ハウジングと軸の間の作用隙間が、製造に
制約されたかつ作動パラメータに制約された形状と位置
のずれに全く適合するようになされていない。

周知のシステムの油圧損失を許容できる大きさに保つた
めに、一般に、互いに可動な部分の間に５〜10μｍの大
きさの等級の隙間が必要である。しかしながら、この大
きさの等級はすでに通常の軸受隙間の下にあり、すなわ
ちただちに公差または熱的に制約されて機械的に接触
し、従って回転数が高いときに急速に摩耗するか、また
は静止している部品と回転する部品の間で過熱のため止
まることになりうる。この危険は、特に例えば定格速度
に急速に高い回転が要求されるときに生ずる。この場
合、ブッシュと軸の不均一な熱膨張に依り非常に短い時
間で作用隙間がふさがり、従ってロータリージョイント
が閉塞されることになりうる。そのような全システムの
損失が、それによって生じた経済的な結果と共に、その
上になお、明白な事故の危険を含む。なぜなら、ホー
ス、連結導管などが破壊されうるからである。それ故、
多くの場合、安全上の理由から、製造公差と短時間の熱
効果により回転する部品が静止している部品と接触する
ことになりえないように隙間高さを拡大することを余儀
無くされる。しかしながら、他方では、大きな隙間高さ
に起因する高い漏損、従って高い油圧損失が不経済であ
り、そのため費用の負担が著しくなる。

CH−PS 483 584には、圧力流体の移送中に生ずる、外方
に向けられた半径方向力を平衡する平衡装置が設けられ
ているロータリージョイントが記載されている。これに
より、増加した漏損を阻止しなければならない。さもな
いと、一段と増加したポンプ容量が必要になるだろう。
しかしながら、この周知にロータリージョイントでは、
ロータリージョイントが同時に軸のための軸受として役
立つことが不利である。それ故、例えばハウジングとブ
ッシュからなる軸受ユニットが軸線に関してそれ自体で
不動にかつ固定した状態になければならない。従って、
得ようと努力した平衡装置は、もっぱらシール間隙の内
方で軸を平衡することしかできない。さらに、このシス
テムでは、製造上または機能上制約された比較的大きな
軸の変位が生ずると、このためシールおよび軸受隙間が
ぶつかり、損傷することがあり、場合によってはジャミ
ングを起こすことさえある危険があるという不利益があ
る。

それ故、本発明の課題は、全ての作動条件で、すなわち
回転数が高くかつ同時に圧力が高いときに絶対に安全に
働き、かつその上非常にわずかな漏損を有するように、
半径方向隙間を有するロータリージョイントを改良する
ことである。

（課題を解決するための手段） この課題は解決するには、本発明により、ハウジングと
軸の間に半径方向に変位可能なブッシュを配置し、その
際ブッシュを半径方向に変位できるようにするために、
ハウジングとブッシュの間の隙間を弾性的なシールによ
り橋渡しし、その際軸とブッシュの間にシール隙間が存
在することによりブッシュが浮動して支承されるように
すれば良い。この簡単な手段により、ロータリージョイ
ントにおいてできるだけ狭いシール隙間やそれに起因す
る小さい漏損ならびに同時に衝突やジャミングのない信
頼度への要求が有利な仕方で果たされる。

本発明の範囲で、軸受機能と移送機能を互いに分離する
のが有利である。従って、その軸受を最適にかつ作用確
実に設計することができ、かつ「浮動する」ブッシュが
最も狭いシール隙間を有することができ、少しも作用の
確実性を害することもない。それ故、そのような「柔軟
に」または「浮動して」支承された移送ブッシュは、既
存の軸受隙間および製造公差を軸のその都度の位置に平
衡できる。位置ずれに依り軸とブッシュの間で片側だけ
機械的に接触する場合には、押圧力が弾性的なシール要
素の予圧力より決して大きくなりえない、すなわち押圧
力は相応して小さい。

さらに別の利点は、例えば圧力媒体が汚染されたとき
に、ブッシュが半径方向にわきへそれることができ、従
って隙間の高さが片側で二倍になる。これによって、汚
染粒子が大きな損傷を引き起こしえずにこの範囲から完
全に洗い流される。それにもかかわらず、汚染粒子が例
えば粗大な汚濁物により軸とブッシュの間に押し込まれ
る場合には、軸によりブッシュが連行され、もっぱらブ
ッシュとハウジングの間でシールの範囲で相対運動が行
われる。それ故、ハウジングに作用する反作用モーメン
トは、シールを介して伝達可能な摩擦モーメントより決
して大きくなりえない。しかしながら、この摩擦モーメ
ントは非常に小さいので、ハウジングが一緒に回転し
て、連結導管をもぎ取るようなことは決してありえな
い。

本発明の範囲内で、軸を熱伝導性の悪い材料でコーテン
グすることを提案する。このコーテングは、軸が加熱に
よりブッシュよりも早く半径方向に「大きくなる」のを
有効に阻止する利点を有する。ブッシュと軸の間に最小
の隙間が設けられているときでさえ、熱的過程に依る閉
塞が除外される。

弾性的なシール要素がそれ自体周知の仕方で互いに間隔
を置いて配置され、かつブッシュには、圧力媒体を供給
するために中間に配置された供給溝が設けられる。中央
に供給溝の位置と寸法は、圧力のない状態で円筒形のブ
ッシュの滑り面が圧力を受けて円錐面に変形するように
連続して調和される。このように圧力に依り変形する
と、漏れ側に向かっていっそう小さくなる円錐形の隙間
になる。これにより、軸とブッシュの間に付加的に安定
化する静圧案内力が生ずる。

（実施例） 以下、本発明を実施例について図面により説明する。

図面に示すように、固定ハウジング１が玉軸受２、３に
より回転可能な軸４に支承されている。ハウジング１と
軸４の間に、ブッシュ５が配置されている。ハウジング
１は、媒体のための接続および供給部として接続孔６を
有する。接続孔６は、相応して半径方向に配置された供
給孔７と一致しており、この供給孔はブッシュ５の中央
の供給溝８を形成されている。軸４は、半径方向孔10を
有する軸方向の消費部導管９を有し、前記孔10は再び接
続孔６ならびに供給孔７と連結している。図面に示すよ
うに、ブッシュ５とハウジング１の間の隙間「Ｓ」を橋
渡しするために、環状溝12に配置されたシール要素11が
設けられている。再び、環状溝12の間には、すでに述べ
たリング状に形成された圧力媒体用供給溝８が存在す
る。軸４の硬い、熱伝導性の悪いコーテング13で示され
ている。

浮動するブッシュを有するロータリージョイントの機能
と作用の仕方は、次の通りである。

接続孔を通って媒体が導入されて、リング状の供給溝８
およびブッシュ５の半径方向供給孔７を通って軸方向の
消費部導管９に達し、そしてそこから消費部（図示省
略）へ行く。この場合、そのような充分な媒体、例えば
圧力油が相対する可動部品の間、すなわち軸４のコーテ
ング13とブッシュ５の間の隙間14に達する。隙間「Ｓ」
とこれを橋渡しする弾性的なシール要素11により限定さ
れるので、従って軸４とブッシュ５の間で接触せずに、
ブッシュが弾性的なまたは「浮動する」懸架または支承
に依り常に製造および機能上制約された変位に適合する
ことができる。それ故、軸４とブッシュ５の間の隙間14
が常に存在する。従って、ハウジング１におけるブッシ
ュ５の弾性的な支承は、半径方向に変位するときでさ
え、弾性的なシール11の戻り力がシール隙間14における
静圧および動圧の案内力より小さいようなものである。

軸４が加熱によりブッシュ５よりいっそう早く「大きく
なる」のを防止するために、軸４には、硬い、熱伝導性
の悪い材料、例えばセラミックからなるコーテング13が
設けられている。従って、全システムの機能の信頼度に
影響することがある、場合によっては起こりうる熱的過
程が、二重に補償される、すなわち一度は、コーテング
13の選択により、第二のブッシュ５の弾性的なまたは
「浮動する」支承により補償することができる。同時
に、弾性的なシール要素11により、ブッシュ５から熱を
ハウジング１へ運び去ることが減少する。

軸４とブッシュ５の間の静圧案内力を圧力に依存して拡
大するために、シール要素11の配置および供給溝８の形
成と配置を、シール面または円筒面15が圧力に依り変形
しうるように選択することができる。この変形は、第１
図による「Ｘ」の範囲を拡大して第２図に示す。環状溝
12から中央の供給溝８までの間隔ａならびに供給溝の幅
ｂと深さｔが、互いに、圧力次第で円筒面15（第１図）
が円錐面16に変形しうるように寸法決めされる。その変
形は、円錐の大きい直径が圧力側に指向しかつ円錐の小
さい直径が圧力と反対側に指向するように円錐面16が形
成されるような変形である。

第１図と第２図による実施例と相違して、環状溝と弾性
的なシールをハウジングに設けることもできるのは明白
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロータリージョイントの断面図、
第２図は第１図による範囲「Ｘ」の拡大図である。 １……ハウジング ４……軸 ５……ブッシュ ８……供給溝 ９……軸方向孔 10……半径方向孔 11……シール要素 12……環状溝 Ｓ……隙間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力媒体を静止した機械部分から回転する
   機械部分へ移送するためのロータリージョイントであっ
   て、軸（４）が軸方向孔（９）とこれに隣接する半径方
   向孔（10）を有し、この半径方向孔が、媒体のための供
   給孔（７）が設けられたブッシュ（５）の供給溝（８）
   に開口し、ハウジング（１）と軸（４）の間には、ハウ
   ジングに対してシール要素で密封されたブッシュが設け
   られているロータリージョイントにおいて、 ハウジング（１）と軸（４）の間に半径方向に変位可能
   なブッシュ（５）の配置を有し、その際ブッシュ（５）
   を半径方向に変位できるようにするために、ハウジング
   （１）とブッシュ（５）の間の隙間（Ｓ）が弾性的なシ
   ール要素（11）により橋渡しされ、その際軸とブッシュ
   の間のシール隙間（14）が存在することによりブッシュ
   （５）が浮動して支承されていることを特徴とするロー
   タリージョイント。
2. 【請求項２】軸（４）が、伝導性の悪い材料、例えばセ
   ラミックで被覆されることを特徴とする、請求項１のロ
   ータリージョイント。
3. 【請求項３】ハウジング（１）と軸（４）の間に存在す
   るブッシュ（５）は、その中央の供給溝（８）から弾性
   的なシール要素（11）が嵌合される環状溝（12）までの
   間隔（ａ）に関してならびに供給溝（８）の幅（ｂ）と
   深さ（ｔ）に関して互いに次のように寸法決めされ、す
   なわち移送すべき媒体の圧力を受けて、ブッシュの滑り
   面であるその円筒面（15）が円錐面（16）に変形して、
   そのとき形成される円錐の大きな直径が圧力側にかつ円
   錐の小さい直径が圧力側と反対側に位置するようにブッ
   シュ（５）が変形するように寸法決めされることを特徴
   とする請求項１または２のロータリージョイント。