TW451038B - Hybrid ball bearing with oblique contact - Google Patents

Description

654㈣付23 8 A7 B7 經濟部智慧財產局興工消费合作杜印製 五、發明說明（/ ) 本發明是關於斜角接觸類型之滾珠軸承，它包括： -一個鋼鐵外環由兩道處於背靠背且由滾動溝形成之 內滾動軌道，滾動溝之凹處徑向地朝向滾動軸及軸向 地朝各自的側面， -一個鋼鐵內環由兩個處於並排且一個靠一個適於成 爲軸向預負荷之半個內環組成。它有一個由滾動溝 形成之外滾動軌道，其中滾動溝之凹處徑向地朝向軸 承之內部且軸向地朝向另一個半個內環，因此每個半 個內環之外滾動軌道是分別相對於外環之兩個內滾 動軌道的其中之一個， -兩排滾珠，其中的每排滾珠位於兩道滾動軌道之間，其 中之一軌道相對照於另一軌道，且用這兩道滾動軌道 而斜角接觸，且 •兩個滾珠外殻分別抓住一排的滾珠，且被放置在相應 之外環與半個內環之間。 此項發明特別與上述之滾珠軸承有關，精確地說，如 ABEC7 ou 9的水準，且特別是在航空工程方面的優質性。 更特殊地是本發明是關於上述之滾珠軸承，它經由一個 靠著一個之半個內環的軸向預負荷(precharge)而裝配。此 軸承是屬於大直徑且它應用在直昇機環形平面盤的裝置，也 就是說裝置能控制直昇機主要轉輪葉片之環形與共同的步 進。 我們已知道如上述之斜角接觸類型之滾珠軸承,其中的 鋼鐵環與同樣是鋼鐵做的滾珠合作。 閱 之 注

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訂 I I I I 未紙張尺度適用中國舀家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟邾智慧財產局貝工消费合作社印裝 6546PIF,DOC/002

45103 8__Z 五、發明說明（>) 這些已知的軸承是爲阻礙氧化的作用，氧化作用可導致 滾珠和滾動軌道成片狀剝落，招致軸承有限的壽命。 本發明主要問題是解決此類技術狀態之滾珠軸承的不 便。 因此，此發明提供上述定義之斜角接觸之滾珠軸承，其特 徵爲兩排滾珠皆爲陶瓷材質，至少是在表面，及鋼鐵環至少 在滾珠軌道上覆蓋一層含鉻合金。 如此我們得到混合式滾珠軸承，它帶來優良的抗腐蝕保 護，及在主要的軸向負荷下結合了良好的摩擦狀態，這些需 要配合使用的方法，爲此，預負荷斜角接觸之滾珠軸承皆特 別被指定用途。 再者,這兩套滾珠皆爲陶瓷所燒結，可獲得重量上的縮減, 大約是總軸承的10%,更甚者，滾珠陶瓷至少部分是由氮化 矽(Si3N4)或碳化鈦(Tic)所組成。 外環鋼鐵與半個內環鋼鐵皆選自下列之鋼鐵材質:傳統 之軸承鋼鐵至少接受過真空下的抗腐，最佳的材質類型是 100C6 VIM-VAR，或是不銹鋼，最佳的材質類型是 PYROWEAR 675或XD15N，這樣可使軸承有較長的壽命。 此外，最好的狀態是，鉻合金保護層是一層密度與含量大 的鉻保護層，明顯地沒有表面的多孔性，且厚度大約是2μ m 至5# m之間，以電解沉澱方式來實施，這樣尤其可獲得良好 的抗腐蝕保護層,此來自於配合滾珠陶瓷之鋼鐵環軌道之鉻 合金保護層的合作結果，而獲得優於此類型軸承之硬度。 特別是在負荷下之良好的摩擦狀態中，與技術狀態相同 5 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS)A4規格（210 * 297公* ) 1 I--^ ml· — --: <請先Μ讀背面之注$項^寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作杜印製 6546PIF.DOC/002

451 0 3 B 五、發明說明（） 類型之軸承相比，這些好的特性使得此類軸承潤滑油脂之損 壞大大地減少。 按照如此確認之抗腐蝕保護，優質之硬度及減少潤滑油 的損壞可降低本發明軸承之維修成本。 軸承鋼鐵環的保護獲得改善是因覆蓋於外環之外面且/ 或半個內環之內面有至少部分的銅沉澱。 關於滾珠外殻，其中的每個外殼與內側周邊部分相比，有 較佳的外側周邊部分徑向地朝外部移動，而經由內側周邊部 分，每個外殼圍繞以相對之半個內環的外面上之圓柱形支承 面爲中心。此外每個滾珠外殻可以是單一組件且是金屬的， 或是以混合式的，例如用鋁，或用青銅，或再以具有纖維之合 成模具混合而成,也或許是編織成辮子，例如CELERON(註 冊簡標）或是在P.E.E.K.(polyether-ether-cetone)模具中以碳 短纖維β 依據此發明，預負荷之斜角接觸之混合式大直徑滾珠軸 承，有一項特別重要的應用是在直昇機環形平面盤之裝置設 備,且更普遍地是所有的應用中，例如重要的軸向力量皆收 納在旋轉軸與固定的機匣之中間。 圖式之簡單說明： 本發明之其他的特徵與優點將以非限定方式在下列的 描述中提出來，每一項實施皆配合所附圖表說明如下： -圖UFIG1)是預負荷斜角接觸之混合滾珠軸承的軸向 半剖面圖， -圖2(FIG2)表現圖1橫切面之軸承外環，

<請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---— — — — — ^-i — 1--- 本紙張尺錢时S画家標準（CNS>A4規格（210 X 297公® ) 6546PIF.DOC/002 A7 A 54 0 3 8_B______ 五、發明說明（^ ) -圖3(FIG3)表現圖1之軸承半個內環之橫切面圖，與圖 2的情形相同， -圖4(FIG4)是圖1之軸承兩個滾珠外殻之一的軸向半 剖面圖，及 -圖5(FIG5)是圖4外殻之橫切面圖。 圖式標記之說明： 1滾珠 2外環 3 內環 4,5 半個內環 7, 8 側邊部份 9, 10滾動軌道 11, 12 切口 13, 16 內軸部分 14, 17 外軸部分 15, 18外滾動軌道 19, 20滾珠外殻 實施例之詳細說明 圖1表現的是陶瓷製成之雙排滾珠1混合式軸承，斜角 接觸於單一組件外環2與由兩個半個內環4與5組成的內 環3之間，使用時它被並排放置著且軸向地緊靠預負荷。 更精確地說，外環2是鋼鐵材質，且一般說來皆是圓柱形 的。此外環2包含外直徑中心部分6,它比其兩側邊部分7 與8還弱，且中心部分6在這兩側邊部分之間伸展，每個部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝i I----訂i I ! I 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6546PIF.DOC/002 A? _4 5 1 0 3 8_ B7____ 五、發明說明（女） 分分別代表兩個內滾動軌道9與10的其中一個。滾動軌 道9與10是以滾動溝的形式來實施，圍繞軸承之X-X軸旋 轉及明顯地朝向背對背，也就是說說圓弧形之徑向區域之滾 動軌道9與10代表它們朝軸承之X-X軸的徑向凹處，且每 一個都軸向側邊地朝軸承之外部，此外部是在相對應之側邊 部分7與8的方向。 從側面看，滾動溝9與10的外部及外環2相對應之側 邊部分7與8有三個切口 11或12在側面，它們在相對應的 側邊部分7與8之側周邊上的圓周方向等距離，這些外環2 之切口 11或12是準備用來在機匣上的外環2的旋轉上實 施抑制。 每個鋼鐵半個內環4及5如圖3中所表現的半個內環4, 它包含以圓柱形式之內軸部分13,它的內直徑較大及外直 徑較小於外或側軸部分14之內外直徑，外軸部分14有一外 滾動軌道15。另外一個半個內環5是屬於半個內環4的結 構對稱之結構，及同樣包括具有一外滾動軌道18之內軸部 分16與外或側軸部分17。兩個半個內環4及5彼此在軸 向上以計算過的間隙間隔著，在靜止時，一個緊靠著一個地 在軸向上預負荷。軸承的裝配於使用形成時，且經由內軸部 分13及16以軸向接觸。外滾動軌道15及18同樣具有滾 動溝的形狀並圍繞Χ-Χ軸旋轉，圓弧形徑向區域之凹處徑 向地朝向軸承的外部及軸向地朝向另一半個內環4或5之 外滾動軌道15及18,也就是說內環3之外外滾動軌道15 及18明顯地被相對地放置著。 8 裝·--I--•—訂---I--I !線 <猜先閱讀背面之注項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） A7 B7 6546PIF.DOC/(M)2 45 103 8 五、發明說明（^ ) 一排滾珠1對照於外環2皆滾動接觸裝配於半個內環4 之外滾動溝15與內滾動溝9之間，此當另一排滾珠1對照 於外環2滾動接觸裝配於半個內環5之外滾動溝18與內 滾動溝10之間。 滾珠1皆被斜角接觸式裝配相對於軸承之P-P徑向及中 間的平面，對軸承的組件而言，此平面是一對稱平面，它相應 於經由內軸部分13及16之半個內環4及5之軸向接觸平 面，而在使用形成時軸承軸向地被預負荷裝配。 同樣地，軸承包含兩個滾珠外殼19及20相對於p_p徑 向平面而成對稱,且每個皆爲單一組件。外殻19在外環2 與半個內環4之間捉住第一排滾珠，且外殻19放置於其間， 然而另一個外殻20在外環2與半個內環5之間捉住第二 排滾珠，且外殼20放置於其間。針對外殼19而言，如圖4 與圖5所表示的，外殼19與20分別徑向地穿過插口 24，而 插口 24分別安置於相對應的滾珠1中，相對於同一外殻19 與20之內側周邊部分22,它包含外側周邊部分21徑向地 朝外部移動且經由圍繞著相對應之半個內環4與5之外圓| 柱形支承面23(參照圖3)的內側周邊部分22被安置於中心 位置，此介於相對應之滾動溝15或18與內軸部分13或％ 之間。 要注意的是在內側周邊上，內軸部分13或16同樣具有 至少一個切口，可以在軸承的裝配軸中抓住內環3之兩個旋 轉的半個環4及5。 兩排滾珠1之滾珠皆以陶瓷燒結，例如材質Si3m或 9 本纸張尺度遶用中國蹰家揉準（CNSJA4鍉格（210 X 297公釐） ^裝--------訂·------：！^w (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 6546PIF.DOC/002 A7 6546PIF.DOC/002 A7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 0 3 8_______ 五、發明說明（’）

TiC。這些陶滾珠1與鋼鐵環2及3之滾動溝9、10及15、 18合作，它們皆覆蓋保護層，至少是在滾動溝上，但在其表面 上有不同的變化，然而鋼鐵環2及3是不銹的，是屬於密度 含量大的鉻合金。用於鋼鐵環2及3之鋼鐵是壽命長之鋼 鐵，例如傳統類型之[〇〇C6,它經由真空下雙重抵抗而製作 出來,具有大量夾雜的特性(爲了限制夾雜)，這樣的鋼鐵材質 一般是稱爲100C6 VIMVAR。同樣地，鋼鐵環2及3是屬於 不銹鋼，其中的不銹性因在這些溝上進行的滲碳過程而在滾 動溝9、10及15、18的水平上消失以增加其硬度，而不銹 性被補償是經由在滾動溝上濃密鉻合金覆蓋層，這樣的不銹 鋼最好的出自於CARPENTER(USA)公司之PYROWEAR產 品及出自於AUBERTETDUVAL法國公司之XD15N產品。 濃密鉻合金明顯地是一層無表面多孔性之覆蓋層，其厚 度大約是2// m至5# m之間，且以電化學沉澱方式來實施， 更精確地是以電解方式。沉澱方式最好是用已知的電解沉 澱製作來實施，用名爲《Electrolizing》的商標，爲法國的 DELAGE ELECTROLIZING S.A. de Chamb0ry，France 公司戶斤 使用。此製作可經由電解的管道沉澱出濃密鉻合金之表面 覆蓋層，不具磁性、非常的硬、大含量的鉻 '表面規則的光 滑、均勻的、既無多孔性也小結節，這樣的覆蓋層產生抗腐 蝕保護層，並增加抵抗磨損，尤其是減少摩擦。 或許，濃密的鉻合金覆蓋層可以被使用在全部的外環2 之內部表面及半個內環4或5之外部表面，此當鋼鐵環2及 3是非不銹鋼時。 10 本紙張尺度適用+1« I«㈣準（CNS)A4親格（210 κ 297公釐） ---------v.^-------|訂-------！線' ) <猜先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6546PTF.DOC/002 ^ _4 5 1 0 3 0_ B7_________ 五、發明說明（？） 或許同樣地,銅的覆蓋層可放置於全部或是部分之外環 2的外部表面且/或放置於全部或是部分之半個內環4或5 的內部表面，而鋼鐵環2及3是或非不銹鋼。 關於外殼丨9及2〇,其側面不超過鋼鐵環2及3之側面， 單一組件的外殻19或20可能是金屬的，例如用青銅或是用 鋁。但外殼19及20同樣可以用混合材質，例如用熱塑性樹 脂的合成模具，就像具有加強纖維的樹脂 P.E.E.K.(polyether-ether-cetone),例如碳短纖維。可變化的 是，混合的外殼19或20同樣能以商標名爲CELERON的材 料來實施，首先用棉布材質編成辮子之網狀結構，隨後用聚 合的樹脂來實施。 以上所描述的軸承多虧陶瓷滾珠1的實現，可減低大約 10%的重量,且提供優良技術狀態所實現的硬度，如同結合於 摩擦狀態之優良的抗腐蝕保護層，及如在良好的軸向主要負 荷下按照滾珠陶瓷1與鋼鐵環2及3之滾動溝濃密鉻合金 保護層之間的合作狀態。此相對於技術狀態同型之軸承，結 果同樣是大量地減少潤滑油脂的損壞，且因此降低維修成 本。 針對直昇機，在其環形平面盤裝置設備的應用中，本發明 之滾珠軸承依據直昇機的操作循環可達12〇〇小時運轉而 無須再潤滑。 11 I 11II ! --—訂！ —--— -線 . (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印5衣 6546PIF.DOC/002 C8 D8 -^4^-1-93 8- 六、申請專利範圍 1. 一種斜觸滾珠軸承包含： -一個鋼鐵外環（2)由兩道處於背靠背且由滾動溝形成 之內滾動軌道（9，1〇),滾動溝之凹處徑向地朝向滾動軸 (X-X)及軸向地朝各自的側面， -一個鋼鐵內環（3 )由兩個處於並排且一個靠一個適於 成爲軸向預負荷之半個內環（4,5)組成。它有一個由 滾動溝形成之外滾動軌道（15,18),其中滾動溝之凹處 徑向地朝向軸承之內部且軸向地朝向另一個半個內 環（5,4)，因此每個半個內環（4,5)之外滾動軌道（15,18) 是分別相對於外環(2)之兩個內滾動軌道(9，10)的其中 之一個， -兩排滾珠（1)，其中的每排滾珠U)位於兩道滾動軌道(9-15;10-18)之間，其中之一軌道相對照於另一軌道，且用 上述兩道滾動軌道而斜角接觸，且 -兩個滾珠⑴外殼（19,20)分別抓住一排的滾珠（1)，且被 放置在相應之外環（2)與半個內環（4,5)之間。其特徵 爲兩排滾珠（1)皆爲陶瓷材質，至少是在表面，及鋼鐵環 (2,3)至少在滾珠軌道（9，10，15，18)上覆蓋一層含鉻合 金。 2. 如申請專利範圍第1項所述的斜觸滾珠軸承，其中軸承 的特徵是滾珠（1)皆以陶瓷燒結。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 軸承的特徵是陶瓷至少部分用SGN4或TiC所組成》 4. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I — -------I 1 I I I - I - -------I - I - — II - 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6^46PIF.DOC/()02 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 軸承的特徵是外環鋼鐵（(2)與鋼鐵內環（3)之鋼鐵皆選自下 列之鋼鐵材質：傳統之軸承鋼鐵至少接受過真空下的抗腐， 最佳的材質類型是100C 6 VIM-VAR，或是不銹鋼，最佳的材 質類型是 PYROWEAR 675 或 XD15N。 5. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 軸承的特徵是鉻合金保護層是一層密度與含量大的鉻保護 層，其厚度大約是至5//m之間，以電解沉澱方式來實 施。 6. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 軸承的特徵是滾珠⑴之外殻（丨9，20)有一部分外側周邊部 分(21)徑向地朝外部移動且相對於其內側周邊部分(22)，經 由此內側周邊部分(22)上述外殻（19, 20)以圓柱形支承面(23) 爲中心位置，在相對應之半個內環(4,5)的外面上。 7. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 軸承的特徵是外殼（19, 20)是單一組件與金屬的，最好的是 用青銅或是用鋁或是用具有纖維之合成模具混合，或許編成 辮子形，最佳的是在樹脂P.E.E.K.(polyether-ether-cetone)中 或用CELERON的碳短纖維。 8. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 軸承的特徵是外環(2)的外面且/或半個內環（4,5)的內面都 是或至少部分是銅沉澱覆蓋。 9. 如申請專利範圍第1或2項所述的斜觸滾珠軸承，其中 滾珠軸承的應用是在直昇機的圓形平面盤裝置。 13 ----.----------Λ--------訂----------線！ (請先閱讀背面之注$項再魂寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐〉