JPS6041250B2 - 球面軸受の支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は球面軸受の支持装置に関する。

球面軸受は他の軸受と同様に特にモータおよび伝導装置
において軸を支持するために用いられる。

円筒軸受のような他の軸受が、ケーシング軸孔のような
軸受支持要素の中に圧着、接着あるいはフランジ結合に
よって固く組み込まれているのに対して、球面軸受は支
持装置の中で働くことができ、従って軸の状態に適合で
きる。このためケーシングは球面軸受を収納するために
球面状あるいは円錐状に作られ、その場合球面軸受は球
状半部でケーシングのくぼみの中に置かれている。球面
軸受はばね要素いわゆる振れ止めその位置に支持されて
いる。この振れ止めのケーシングへの取り付けはリベッ
トあるいはフランジ結合で行われるが、振れ止めはボル
トあるいは保持リングによっても取り付けられる。球面
軸受の反ケ−シング側に弾性的に摩擦結合で当接してい
る振れ止めは、軸受を軸万向に対して固定しているほか
、軸が回転している場合に（軸受との摩擦接触によって
）軸受が髄伴して回転することを防止する。

しかし同時に軸心に対して整合調整する場合、軸受の回
転可能性も維持しなければならない。その場合軸に対し
て平行な軸受孔の調整用の力は、（その場合に生ずる軸
と軸受との間の有害な片当り力のために）所定の値を越
えないようにする必要がある。従って球面軸受の可調整
性およびそれに伴なう機能は球面軸受に与えられる力に
よって、すなわちモータやポンプのような機器の取納孔
内にゆるく位置している軸受を軸方向の移動および髄伴
並びに（電動機の場合）振れ止めによる騒音伝播に対し
て保持する力によって、非常に著しく左右される。実際
にはこの力の大きさの調整は、ばね要素、軸受外側輪郭
および収納孔における小さな誤差の厳守によってのみ可
能である。更に軸受調整力ないし軸受調整モーメントは
組み立て後に連続的に点検されねばならない。また周知
の球面軸受の支持装置の場合、（小さな軸受調整モーメ
ントに対して）球面部および収納孔には凹凸の表面、す
なわち平坦な表面が必要である。従って振れ止めの上述
の二重機能はばねの予圧力の正確な決定と調整とを必要
とし、このためには非常に正確な振れ止め、ケーシング
ないし軸受の正確な寸法および小さな凹凸の表面が必要
である。本発明の目的は、球面軸受の簡単な支持装置を
うろこと、および従来用いられていた振れ止めの場合に
生じていた問題を回避することにある。

本発明によればこの目的は、球面軸受と軸受支持要素と
の間にェラストマ製あるいはフェルト製リングが配置さ
れ、軸受支持要素と球面軸受とが前記リングに向いた側
に半径方向溝を備えていることによって達せられる。な
おェラストマとはゴム弾性特性をもった合成ポリマおよ
び天然ポリマを総称している（たとえば０．一Ａ．Ｎｅ
ｕｍｕｌｅｒ著 １９７３年 Ｓｔｕｔｔ鱗ｒｔのＦｒ
ａｎｃｈ′ｓｃｈｅ 社 発 行 “ Ｒｏｍｐｐｓ
Ｃｈｅｍｉｅにｘｊｋｏｎ”第７版第９７１頁参照）。

フェルトとは一般に知られているように、繊維あるいは
化学繊維）が不規則に配直されている繊維状の織物製品
を意味したいる。本発明に基づく球面軸受の支持装置は
次のような点を有している。

‘１’保持力を生ずる構造部品の許容部品の許容誤差を
小さくする必要がなくなり、それによって同時にその製
作が容易になる。

■ 組み立てが容易になり、密封缶のように近づくこと
ができないかあるいは困難な室に球面軸受を組み込むこ
とができる。

【３’軸受調整力が小さくなる。

‘４）軸受調整力の点検が無用になる。

‘５｝ 軸受とこの軸受を支持して固定する構造部品と
の間の摩擦がなくなるかあるいは非常に小さくなる。

■ 炭素および合成樹脂製球面軸受にもまた含油競結製
球面軸受にも適用できる。

従って本発明に基づく支持装置は、球面軸受の支持装置
に課せられた一般的な条件を満足するだけでなく、製作
費、組み立て翼および検査費の節減をも可能にしている
。

炭素製あるいは合成樹脂製の球面軸受の場合、本発明に
基づく支持装置においてェラストマリングが用いられる
。

たとえば鉄の青銅製の競給軸受の場合、フェルト製リン
グが採用される。この場合、フェルトが蟻結軸受の潤滑
のために必要な油ないしグリースに対する油溜めとして
使用できるという別の利点を生ずる。ェラストマは本発
明に基づく球面軸受の支持装置に適用する場合、適当に
圧縮変形されていると良い。

すなわちェラストマリングは軸受と軸受支持要素、特に
ケーシングとの間にある空間の中に圧縮され、（予圧力
に応じて）この空間の形に適合する。その場合この変形
に対する抵抗は特に熱影響下において時間の経過と共に
減少する。このためにその場合、軸の整合力に対向する
この軸受の力も減少し、麹と軸受との間の片当り力の原
因となる。しかしそれは別としても本発明に基づく支持
菱直の場合、軸受調整力はェラストマ材料のショア硬さ
ないし比重を適当に選ぶことによって簡単に小さくでき
、また相応して変更できる。

更に球面軸受の整合力はリングの断面積および形状にも
影響される。従って本発明に基づく球面軸受の支持装置
の場合、ェラストマリングないしフェルトリングは振れ
止めと同様の二重機能を果す。すなわち弾性特性が軸受
の藤ピンに平行な整合を行ない、一方形状係合変形が回
り止めに対して用いられる。本発明に基づく支持装置は
組み立ての際にも非常に有利である。

個々の部品はた）、互いに差し込むだけで良く、振れ止
めが必要としていたボルト、リベットあるいはフランジ
結合のような付加的な作業が不必要である。組み立て作
業の省略は特に狭い密封缶をもったキャンドモータにお
いて有利である。更に本発明に基づく支持装置の場合、
リングの製作の際の精度がカッターによる打ち抜きの際
に生ずる程度の限界内に決めれば良いという利点がある
。更にこの支持装置の場合、軸受支持要素および球面軸
受の外側輪郭に対して必要な表面状態をうるためには、
仕上げ削りすなわち粗い研磨で十分である。これに対し
て従来用いＪられてし、た振れ止めは既に上述したよう
に精密部品である。．本発明に基づく球面軸受の支持装
置の場合、軸受支持装置、すなわち一般にはケーシング
ないし収納孔、および球面軸受には溝が備えられる。

そＺの場合溝はェラストマリングないしフェルトリング
の場所、つまりこのリングに向いた側にそれぞれ配置さ
れる。すなわち球面軸受の場合には本来の軸受面は平ら
に形成され、一方リングに接する球面部の表面領域が溝
を有している。ェラストマリングないしフェルトリング
は互いに相対向して位置する構造部品球面軸受および支
持装置の溝の中に押圧され、それによって軸受はその支
持要素と形状的に結合されており、また軸受支持要素な
いしケーシングからの運動が軸受の運動容易性に影響を
与えないように、すなわちかじりを生じないように、運
動可能に結合されている。軸受支持要素および球面軸受
における溝は半径方向溝として形成されてし・と有利で
ある。すなわちこの溝が軸心に関して半径方向に配置さ
れていると、特別な補助手段を必要とすることなく、支
持要素の中で球面軸受が実動的および形態脂合的な回転
阻止が生じることになる。本発明に基づく球面軸受の他
の有利な実施形態は特許請求の範囲の実施態様項に記載
されている。

以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第１図には、特に電気化学電池において電解液を搬送す
るために用いるキャンドモータ付きのポンプ（ドイツ連
邦共和国特許出願公告第１，６３３ ２７２号公報参照
）が示されている。

この具体的な実施例の場合このポンプは、燃料電池装贋
の内部において電解液、すなわちａＫＯＨ（水酸化カリ
ウム）を熱８０ｑＣの電解液温度において循環させると
いう目的を有している。その場合ポンプランナだけでな
く密封缶の全内部室も、すなわちモータのロータおよび
両側の軸受も苛性カリ液で洗流される。か）る構造は、
ポンプの液圧部部分と電気部分分との間の動的な軸封装
置が省略できるという利点を有しており、このことは特
に苛性カリ液のクリープ煩向が大きい場合に効果がある
。第１図に示されたポンプ１０は２個の炭素製球面段付
軸１１，１２を有し、そのうちの関口１３をもった大き
い方の軸受１１は、ポンプの吸込管に対して設けられて
いる。従来の一般的な構造の振れ止めの代りに、ポンプ
１０は本発明に基づく球面軸受の支持装置を有している
。このために一方ではポンプケーシング１４すなわち軸
受支持要素と球面軸受１１との間にェラストマリング１
５が、他方では（相応した軸受支持要素としての）密封
缶１６と球面軸受１２との間にェラストマリング１７が
それぞれ配置されている。更に球面軸受１１とケーシン
グ１４並びに球面軸受１２と密封缶１６にはヱラストマ
リング１５なし、し１７の場所にそれぞれ４個の半径方
向溝が設けられている。密封缶１６とポンプ１０のケー
シング１４との間の自由な麹方向内部室は、ロータ１８
が組み込まれた場合にヱラストマリング１５および１７
が予圧を与えられ、相応して一方では軸受と他方では軸
受支持要素すなわちケーシングないし密封缶との間で変
形が生ずるように設計されている。

。両軸受は回転に対して保持され、ェラストマリングの
相応したショア硬さにおいて小さな対向力によって軸心
に平行に調整される。更に両軸受は減衰作用を生じ、そ
れによって特に電動機に採用された場合、磁力によって
惹起されるロー夕の騒音が電機子を介して軸受に伝達さ
れることが有効に抑制される。軸受調制力はショア硬さ
ないし比重を介して調整される。

このことはェラストマリングが形状結合を保証する程度
に軟らかいかないいまそのようなショア硬さを有してい
ることを意味している。従って小さい方のりングは好ま
しくは発泡ェラストマで作られ、一方大きい方のりング
はコンパクトェラストマで作られている。この実施例の
場合、リング１５と１７はＥＰＤＭ発泡材、すなわち耐
アルカリ性の発泡状エチレンープロピレンージェンーテ
ルポリマで作られている。これらのリングはいわゆるフ
オームラバ−、すなわちマイクロ細胞質の発泡材で作ら
れている。その場合リング１５は内径が１物吻、外蓬が
２７脇であり、リング１７は内径が７側、外径がｌｉ側
であり、それらの肉厚は３肋である。ェラストマリング
はＥＰＤＭ発泡材のほかに、小形機器の場合（および約
３５℃の運転温度）にはたとえばポリエチレン発泡材で
作ることもでき、高出力で大きな回転モーメントの場Ｚ
合には、ＥＰＤＭーゴム、コロロプレンゴムおよびブタ
ジェンーアクリルニトリル共重合体を基にしたニトリル
ゴムのような相応したショア硬さをもったゴム弾性材料
が用いられる。上述の形式の電解液搬送ポンプの場合、
長時間Ｚの温度インターバル（２０ｑｏと８０こ○との
間）においてて約１．８王の時間に亘つて運転した後も
運転の故障は生じない。

すなわち球面軸受の運動困難性も生じなければロータ軸
のかじりも生じない。このことは、８０℃の運転温度に
おいて（密封缶内に２おける電圧のために）４・さな軸
受１２がロータ１８の長手軸０に対して半径方向に移動
するので特に顕著である。なお第１図に示された電解液
搬送ポンプにおいて、１９はキャンドモータ、無整流子
直流モー夕２のコイル、２０はロータ１８に直接取り付
けられている永久磁石、２１は磁路用の積層鋼板、２２
はモ−夕の騒動磁束を制御するホール発電機、２３はモ
ータケーシング、２４はホール発電機およびモータコィ
ルの導電接続端子の保護キャンプで３０ある。

第２図には本発明に基づく球面軸受の支持装層の別の実
施形態が示されており、詳しくは貫通軸をもった機器に
対して適用される実施例が示されている。

球面藤受３２はケーシング３０を貫通し３タている軸３
１とケーシング壁との間にはェラストマリングないしフ
ェルトリング３３が配置されている。更に球面軸受３２
およびケーシング３川こは溝３４ないし３５が設けられ
ている。本発明に基づく支持装置のこの実施例の場合、
球面軸受３２の反ェラストマリングないし反フェルトリ
ング側に、たとえば青銅製あるいはステンレス製の弾性
保持リング３６が設けられている。ケーシング３０の中
に挿入されたこの保持リング３６は、球面段付軸受の場
合の軸受ピンの端面と同様に、軸受を軸方向に対して固
定する。第２図における球面軸受の支持装置の実施例の
場合、球面軸受３２と保持リング３６との間に別のエラ
ストマリングないしフェルトリング３７が配置されてい
ると良い。

このよにして軸受直径が大きい（それに伴なつて軸受外
側緑の空隙距離が大きい）場合、保持リングにおける軸
受緑の摩擦が避けられる。更にこの場合特に電動機にお
ける軸受の減衰効果が大きくなるので、軸受の騒音が確
実に防止できる。第２図に基づく支持装置は第１図に基
づく実施例と同様に、炭素および合成樹脂製球面軸受並
びに競結合金製球面軸受に適用できる。

後者の場合、ェラストマリングの代りにフェルトリング
が用いられる。その場合目的に通って含油フェルトリン
グが採用され、それによってフェルトリングは軸方向の
止めおよび回り止めのほかに、含油隣結合金製軸受に対
する油溜めとしても用いられる。この場合ケーシング３
０の中に潤滑剤用の貯油室として作用する環状溝３８が
付加的に設けられると良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく球面軸受の支持装置が組み込ま
れている電解液搬送ポンプの断面図、第２図は本発明に
基づく球面軸受の支持装置の別の実施例の断面図である
。 １１，１２……球面軸受、１４・・・・・・ケーシング
、１６…・・・密封缶、１５，１７・・・・・・ェラス
トマリング、３０・・・・・・軸受支持要素、３２・・
・・・・球面軸受、３３・・・・・・ヱラストマリング
、３６・・・…保持リング、３７……フェルトリング。 ＦＩＧＩＦＩＧ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 球面軸受と軸受支持要素との間に配置された弾性リ
   ングを備えた球面軸受の支持装置において、リング３３
   がエラストマあるいはフエルトから成り、前記軸受支持
   要素３０および球面軸受３２が前記リング３３に向いた
   側に半径方向溝３５，３４を備えていることを特徴とす
   る球面軸受の支持装置。 ２ 球面軸受３２の反エラストマ製ないしフエルト製リ
   ング３３側に保持リング３６が設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の支持装置。 ３ 球面軸受３２と保持リング３６との間に別のエラス
   トマ製あるいはフエルト製リング３７が配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の支持装置
   。 ４ リング３３，３７が発泡エラストマで作られている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の支持装置。 ５ エラストマリングがＥＰＤＭ発泡材（エチレン−ブ
   ロピレン−ジエン−テルポリマ）で作られていることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の支持装置。