TWI397639B - 高轉速軸承 - Google Patents

Description

高轉速軸承

本發明提供一種高轉速軸承，尤指能在組合件的相鄰單元件間形成持續強力支撐軸芯旋轉的多流道動壓與循環回收潤滑介質的高轉速軸承。

習知軸承在高溫、低溫、高負載、高振動等嚴苛運轉環境下，通常經過短時間的軸芯高速旋轉即可能因潤滑介質(lubricating media)的逐漸消耗殆盡，導致軸芯直接與軸孔壁面發生高頻率的敲擊與碰撞，因而造成過度的磨耗與發熱，終將導致該軸承出現噪音、刮軸、擴孔等異狀而加速損毀，是習知軸承所急需解決的技術問題。

要長期在軸承的軸孔內壁與旋轉的軸芯外壁間形成優質的磨潤介面(tribology interface)以持續在上述嚴苛運轉環境下順暢運作，除必需使軸承富含足夠的潤滑介質並均勻且順暢地供應及回收該潤滑介質，還必需具備簡化製程的量產性、整體架構的強固性、潤滑介質流道與儲存室的位置與容量的可調性，及使用多元化潤滑介質的彈性；上述潤滑介質泛指任何能使旋轉軸芯與軸承的軸孔之間發揮優質潤滑效果的物質，包括但不侷限於：黏稠性較低的潤滑油(oil) 及黏稠性較高的潤滑劑(lubricants)，例如潤滑脂(grease)與含有固態潤滑粒子的潤滑劑等。

US2006/0171618A1提出一種由套設於軸芯的中空組合件形成的自潤軸承，該組合件由外觀呈ㄒ字形的二階梯狀圓柱體的小徑端對接，以形成一外周面呈內凹的組合件，並以一中空圓筒外殼套設於該組合件以形成一儲放潤滑油的儲存室，並透過形成該儲存室的對接面之間的間隙(gap)將潤滑油滲流至軸孔；唯上述軸承無法供應黏稠性較高的潤滑劑。

GB1389857A提出一種由射出成形的中空圓柱塑件套設於軸芯的自潤軸承，該塑件沿軸向間隔設置多個徑向凸起的鰭片狀圓環，並以一中空圓筒外殼套設於該塑件的外周面，以使相鄰圓環間形成多個儲放潤滑介質的環類儲存室，並透過各儲存室間設置的多個通孔以將潤滑介質滲流至軸孔；唯以金屬或陶瓷材質製作架構較強的上述軸承必需改以其他製程，由於架構的複雜性而降低量產性。

US3917362A提出一種由套設於軸芯的中空組合件形成的自潤軸承，該組合件的外周面中央沿徑向環設一凹槽，並以一中空圓筒外殼套設於該組合件的外周面以使該凹槽形成一儲放潤滑脂的環類儲存室，並透過該凹槽設置的多個通孔以將潤滑脂滲流至軸孔。

上述各習知軸承均無動壓與潤滑介質的回收機制，對潤滑介質的流道及儲存室的位置與容量缺乏可調性，對使用多元化潤滑介質缺乏彈性，及複雜的結構而降低量產性；因此，將該等軸承應用於高溫、低溫、高負載、高振動等嚴苛運 轉條件下，均有其侷限性，而欲將該等軸承長期應用於每分鐘數萬轉甚至超過十萬轉的軸芯時，尤需強化動壓機制與結構強度以形成優質的磨潤介面及保持精準的同軸性，使軸芯與軸孔間的磨擦極小化。

本發明為克服上述習知技術的缺失，乃提出一種高轉速軸承，包括一組合件及一外殼，其中該外殼係沿軸向貫穿的中空柱體以形成一空腔；該組合件係由至少二單元件組成，各單元件設有沿軸向貫穿的一芯孔，並由該等芯孔形成該組合件的一軸孔以供一軸芯穿設，該組合件中至少有一單元件朝兩端的至少其一設有與該芯孔連通的至少一組複數凹溝，並在朝該至少一組複數凹溝的該芯孔壁面設有擴口的至少一通槽，使該至少一通槽連通且涵蓋該至少一組複數凹溝在該芯孔壁面對應的至少一組複數溝口，並在該芯孔壁面的該至少一通槽凹設有連通該至少一組複數溝口的至少一形槽；該外殼的空腔用以容置該組合件，並分別由該組合件的外壁與該空腔的內壁間及至少一相鄰單元件間合圍形成儲放潤滑介質的至少一儲存室，該至少一組複數凹溝在該組合件中的該至少一相鄰單元件間形成連通該至少一儲存室與該軸孔的至少一組複數流道。

本發明提供一種由至少二單元件組配形成的新穎高轉速軸承結構，達到調變負載長度、儲存室數目與容量及均佈潤滑介質之功效。

本發明提供一種能儲放大量且多元潤滑介質的高轉速軸 承，大幅延伸及優化軸承的運作極限與壽命。

本發明提供一種具有模組化設計與簡化量產製程的高轉速軸承產品平台，達到易於控制並提升品質及降低成本之功效。

本發明提供一種強力支撐旋轉軸芯的新穎潤滑機制，達到持續產生動壓並能循環回收潤滑介質的功效。

本發明提供一種具有靈活設計與應用彈性的高轉速軸承開發平台，以因應各種不同磨潤條件下的多元化產業應用需求。

10‧‧‧外殼

11‧‧‧空腔

12‧‧‧組合件

13‧‧‧凸肋

14‧‧‧凹槽

15,15a,15b,15c‧‧‧儲存室

16,16a,16b,16c‧‧‧單元件

18‧‧‧軸孔

20,20a,20b‧‧‧裝配部

21‧‧‧腰部

22,22a‧‧‧連接部

23‧‧‧連接部

25‧‧‧芯孔

27‧‧‧腔槽

28‧‧‧腔槽

29‧‧‧外牆

30‧‧‧內牆

31‧‧‧底牆

32,32a‧‧‧流道

35‧‧‧凹溝

36‧‧‧通槽

37‧‧‧連接槽

38‧‧‧環溝

39,39a,39b,39c,39d,39e,39f‧‧‧形槽

40‧‧‧連接溝

41‧‧‧溝口

42‧‧‧道口

圖1係本發明第一實施例之立體組裝外觀圖。

圖2係本發明第一實施例之立體分解圖。

圖3係本發明第一實施例中一種單元件之俯視圖。

圖4係本發明第一實施例中一種單元件之剖面圖。

圖5係本發明第一實施例之組裝剖面圖。

圖6係本發明第一實施例中另一種單元件之剖面圖。

圖7係本發明第二實施例之組裝剖面圖。

圖8係本發明第三實施例之組裝剖面圖。

圖9係本發明第四實施例之組裝剖面圖。

圖10係本發明第五實施例之一種組裝剖面圖。

圖11係本發明第五實施例之另一種組裝剖面圖。

圖12係本發明第六實施例之一種組裝剖面圖。

圖13係本發明第六實施例之另一種組裝剖面圖。

圖14係本發明第七實施例之組裝剖面圖。

圖15係本發明第七實施例中一種單元件之立體圖。

圖16係本發明第八實施例之組裝剖面圖。

以下請參照圖1至圖16，對本發明高轉速軸承予以進一步說明。

如圖1至圖6所示，係分別為本發明第一實施例之立體組裝外觀圖、立體分解圖、一種單元件之俯視圖與剖面圖、組裝剖面圖、及另一種單元件之剖面圖；該高轉速軸承由外殼10及組合件12組成，其中：該外殼10係一沿軸向貫穿的中空柱體，以形成套設組合件12的空腔11及強固軸承架構的整體性，其係由緻密材質或多孔隙材質製成，該空腔11的內壁面設有沿軸向延伸的至少一凸肋13。

該組合件12係由緻密材質或多孔隙材質製成，包括二單元件16沿軸向組配形成，各單元件16設有一軸向貫穿的芯孔25，由該二單元件16之芯孔25形成組合件12之軸孔18以供軸芯(圖未示)穿設，在各單元件16的一端設置具有較大徑向外周壁面的裝配部20，由該裝配部20延伸至該單元件16的另一端以形成一腰部21，該腰部21的外周壁面係沿軸向的任一徑向尺寸均較該裝配部20的外周壁面為小，在該腰部21末端為該單元件16的一連接部22，背向該連接部22接近裝配部20的一端面為該單元件16的另一連接部23，在實際應用中所述腰部21的外周壁面係可呈現不同的形狀，本發明各實施例中僅以一典型的錐面揭示以簡化說明；在該單元件16的連接部 22的自由端還環設有連通腰部21與芯孔25的一組複數凹溝35，並在朝該組凹溝35一端的芯孔25壁面設有一逐漸擴口的通槽36，使該通槽36連通且涵蓋該組凹溝35在芯孔25壁面的一組對應溝口41，並在該芯孔25壁面的通槽36上增設有多個連通該溝口41的凹陷形槽39，使該通槽36成為導通所述多個形槽39兩端的複數連接槽37；其方式係將一直角三角形凹槽的一直角邊平行貼近通槽36壁面的外緣，另一直角邊沿軸向遠離該外緣，並將該直角三角形的頂角朝軸芯的旋轉方向連通一溝口41，使該連接槽37分別連通各形槽39的頂角與底邊。

當相鄰二軸承單元16的連接部22相互抵靠時，在接合處分別由所述連接部22的一組複數凹溝35形成可將潤滑介質滲流至軸孔18以供軸芯潤滑的一組複數流道32，該組複數流道32的等值水力直徑(equivalent/hydraulic diameter)為該組複數凹溝35的兩倍，又由相鄰二通槽36合圍形成一連通且涵蓋該組複數流道32在軸孔18壁面上的複數對應道口42，且朝該等道口42視之形成沿軸向的截面呈漸縮的帶狀環溝38，並在相鄰二單元件16間的軸孔18壁面形成包括與該複數流道32相同數目的一對形槽39及由該環溝38形成導通該多對形槽39兩端的連接溝40，使各對稱的形槽39形成沿軸芯旋轉方向匯聚於各流道32的一對直角三角形凹槽，且由該組合件12的外壁面與空腔11的內壁面之間合圍形成一截面呈等腰三角形可供潤滑介質儲放的儲存室15，該組複數流道32連通軸孔18與儲存室15，以形成本實施例的高轉速軸承；本發明所述潤滑介質泛指潤滑油或較潤滑油的黏稠性為高的潤滑脂與含 固態潤滑粒子的潤滑劑等。

本發明高轉速軸承係將該組合件12中各單元件16的端部外周壁面作為裝配部20，且在組裝各單元件16於外殼10的空腔11內時以沿裝配部20的凹槽14與空腔11的凸肋13相互卡合，可確保由芯孔25組成的軸孔18具有精準的同軸性與形槽39的對稱性及整體架構的強固性；實際應用時，亦可將凸肋13設置於裝配部20外而將對應的凹槽14設置於外殼10的空腔11內，以相同的方式將凸肋13與凹槽14相互卡合，發揮上述相同的功效。

本發明所述儲存室15的軸向截面係依據相鄰單元件16之腰部21的外形而可呈現其他不同的形狀，例如矩形、圓弧形、多邊形等；顯然，本實施例中所列舉儲存室15的形狀非因此即侷限本發明之專利範圍。

本發明可透過調整複數凹溝35的形狀、數目及大小，使所述儲存室15中的潤滑介質經由複數流道32穩定流動於組合件12的軸孔18內壁面與軸芯外壁面之間，以因應不同的磨潤條件，從而大幅延伸及優化軸承的運作極限與壽命。

當軸芯在組合件12的軸孔18中旋轉時，儲存室15內的潤滑介質會因磨潤生熱的傳入而膨脹，並使潤滑介質之黏稠性降低而增加流動性，促使所述潤滑介質經由該等複數流道32滲流至軸孔18，且由於軸芯旋轉時所產生的離心力造成該等複數流道32朝向軸孔18端的壓力較低，而朝向儲存室15端的壓力較高，藉由複數流道32兩端形成的壓力差可進一步將儲存室15中的潤滑介質推向軸孔18，使本發明軸孔18與軸芯間 形成的潤滑介面遠厚於僅使用預先含浸較低黏稠性潤滑油的習知自潤軸承；又由於本發明單元件16亦可由預先含浸潤滑油之多孔隙材質製成，使軸孔18與軸芯間的潤滑機制除由所述儲存室15透過複數流道32供應潤滑介質外，同時亦由所述含油的多孔隙材質透過毛細力驅動供應潤滑油，從而形成更優質的潤滑介面，進一步強化磨潤功效。

當軸芯在本發明高轉速軸承的軸孔18中旋轉時，高轉速軸芯會在沿軸向呈截面漸縮的所述環溝38中快速滾動並瞬時撞擊正要接近軸芯的一個流道32而噴出潤滑介質，經由在環溝38中擠壓該潤滑介質以形成由該流道32提供強力支撐高轉速軸芯的動壓而降低與軸孔壁面間的磨擦生熱，隨即將該潤滑介質經由其前相鄰的另一個流道32壓入儲存室15內，以大幅降低潤滑介質的流失；而本發明在該環溝38中增設多個沿軸芯旋轉方向呈外形漸縮至對應道口42的下一對形槽39，使上述對潤滑介質的擠壓過程中更添加匯聚的效果，進一步強化動壓並確保潤滑介質在高轉速運作中不易被甩掉；此後，隨著軸芯沿該截面漸縮的環溝38及外形漸縮的形槽39旋轉至下一個流道32開始供應潤滑介質，並隨即滾動擠壓與匯聚正要接近軸芯的該流道32所供應的潤滑介質，而再次形成支撐軸芯的動壓，然後再次將該潤滑介質經由其前相鄰的另一個流道32推入儲存室15內；如此隨軸芯高速旋轉周而復始地在環溝38及形槽39中滾動擠壓並匯聚正要接近軸芯的一個流道32所供應的潤滑介質而形成連續支撐軸芯的動壓，隨即透過環溝38及下一對形槽39將該潤滑介質經由相鄰的下一個流道 32回收至儲存室15內，從而持續形成一種強力支撐軸芯旋轉的多流道動壓與循環回收潤滑介質的潤滑機制(multi-channel dynamic-pressure support and recycle lubricating mechanism)；由於本發明高轉速軸承具有自動補充及循環回收潤滑介質，並持續形成強力支撐軸芯動壓的新穎潤滑機制，從而能在軸芯高轉速狀況下增強負載與抗振能力，達到大幅延長使用壽命的功效。

為簡化說明，本發明上述形槽39的形狀係為一直角三角形及將一沿軸芯旋轉的頂角設於每一流道32對應的道口42上，唯顯而易見，實際應用時欲達成上述強力支撐軸芯動壓且能自動補充及循環回收潤滑介質的功效，並不需侷限於此，如圖6所示，只需將例如三角形或多邊形的一銳角設於單一流道32上以形成沿軸芯旋轉方向呈漸縮於該流道32的形狀，且該成對的形槽39可間隔地設置於部份流道32上，使該環溝38連通並涵蓋該組複數流道32在軸孔18壁面的對應複數道口42，即可發揮與圖5所述形槽39相似的功效。

圖7係本發明第二實施例之組裝剖面圖，其中單元件16a的整個外周壁面為一裝配部20a而兩端面分別為一連接部22,23，該單元件16a朝連接部22沿軸向凹設至底牆31形成一截面呈矩形的腔槽27，使該腔槽27圍設於靠近裝配部20a的外牆29與靠近芯孔25的內牆30之間；在該內牆30的自由端還環設有一組連通所述腔槽27與芯孔25的複數凹溝35，並在芯孔25兩端的壁面上設有朝連接部22,23擴口的通槽36，且使朝連接部22的該通槽36連通且涵蓋該組複數凹溝35在芯孔25 壁面上對應的複數溝口41，在各通槽36上還設有多個呈直角三角形的形槽39a，其係分別以該直角三角形的頂角朝軸芯的旋轉方向並將該頂角連通各溝口41，又將一長邊貼近該單元件16a的連接部22，使該直角三角形槽的斜邊形成朝各溝口41匯聚的形槽39a；該組合件12中沿軸向排列的二單元件16a係分別以相鄰的連接部22相互抵靠形成，並分別以裝配部20a緊配於外殼10的內壁中，使分別由相鄰單元件16a的一組複數凹溝35在連接部22形成一組可將潤滑介質滲流至軸孔18以供軸芯潤滑的複數流道32，並由所述相鄰二通槽36合圍形成一截面漸縮的帶狀環溝38，該環溝38連通且涵蓋該組複數流道32在軸孔18壁面上對應的複數道口42，另由該環溝38連通的多個沿軸芯旋轉方向呈徑向漸縮且成對的一形槽39a，該成對的形槽39a形成頂角與道口42相通的一等腰三角形槽，以取代第一實施例中二直角三角形呈分離的形槽39；又分別由該相鄰單元件16a的腔槽27在連接部22合圍形成截面呈矩形可供潤滑介質儲放的一儲存室15a，該儲存室15a的容積是該腔槽27的兩倍，並使該組複數流道32分別連通所述儲存室15a與軸孔18，以形成本實施例之高轉速軸承；當軸芯在軸孔18中旋轉時，分別透過所述環溝38及形槽39a達到持續產生強力支撐軸芯的動壓與循環回收潤滑介質的功效。

圖8係本發明第三實施例之組裝剖面圖，該組合件12由三種單元件16,16a,16b排列成二組相鄰的單元件(16,16b)，(16b,16a)型式，並分別以裝配部20,20a緊配於外殼10的內壁中，以形成本實施例的高轉速軸承；其中該單元件16b 係分別朝二連接部22沿軸向凹設有深至底牆31表面的腔槽28，以將所述二腔槽28圍設於兩端分別靠近裝配部20a的外牆29與靠近芯孔25的內牆30之間，並分別在該二內牆30的自由端環設有一組連通所述腔槽28與芯孔25的複數凹溝35，且分別在芯孔25兩端的壁面上設有朝二連接部22擴口的通槽36，所述二通槽36係用以連通且涵蓋該組複數凹溝35在芯孔25壁面上對應的複數溝口41，並在朝各連接部22的芯孔25壁面上凹設有多個沿軸芯旋轉方向呈徑向漸縮至溝口41的所述呈直角三角形的形槽39；該高轉速軸承分別由二組相鄰的複數凹溝35形成二組複數流道32，並分別由單元件16b的一腔槽28與一相鄰單元件16的腰部21外壁面及外殼10的內壁面合圍形成截面呈多邊形的一儲存室15b，以及由單元件16a的一腔槽27與一相鄰單元件16b的另一腔槽28形成截面呈矩形的另一儲存室15c，並使該二組流道32分別連通所述二儲存室15b,15c與軸孔18；當軸芯在軸孔18中旋轉時，分別透過所述二組相鄰的通槽36形成二組環溝38及由二組相鄰的三角形槽形成對稱的形槽39，達到持續產生強力支撐軸芯的動壓與循環回收潤滑介質的功效。

由於所述單元件16a,16b係以整個外周壁面作為裝配部20a，組裝時分別以該裝配部20a緊配於外殼10的內壁中，可確保由芯孔25組成的軸孔18具有精準的同軸性，且可優化該軸承的整體結構強度與導熱性。

圖9係本發明第四實施例之組裝剖面圖，該組合件12由二種單元件16,16c排列成三組相鄰的單元件(16,16c)， (16c,16c)，(16c,16)型式，並分別以裝配部20,20b緊配於外殼10的內壁中，以形成本實施例的高轉速軸承；其中外觀呈紐扣狀的單元件16c係在軸向的中部形成一較大徑向外周壁面的裝配部20b，由該裝配部20b朝軸向延伸至兩端分別形成二腰部21，該二腰部21的外周壁面的任一徑向尺寸均較該裝配部20b為小，在該二腰部21末端分別為一連接部22，在各連接部22的自由端皆環設有連通腰部21與芯孔25的一組複數凹溝35，又在芯孔25兩端壁面上分別設有朝二連接部22逐漸擴口的二通槽36，所述二通槽36係用以連通且涵蓋該組複數凹溝35在芯孔25壁面的對應複數溝口41，並在朝二連接部22之一的芯孔25壁面上凹設有多個沿軸芯旋轉方向呈徑向漸縮至溝口41的所述呈直角三角形的形槽39；該高轉速軸承分別由三組相鄰的複數凹溝35形成三組複數流道32，並分別由該四單元件16,16c的腰部21外壁面與外殼10的內壁面間合圍形成截面呈等腰三角形可供潤滑介質儲放的三儲存室15，並使該三組複數流道32分別連通儲存室15與軸孔18，又分別透過所述三組相鄰單元件(16,16c)，(16c,16c)，(16c,16)間的通槽36形成三組環溝38，各環溝38連通且涵蓋一組複數流道32在芯孔25壁面上對應的複數道口42，且由相鄰單元件(16c,16c)間形成多個呈直角三角形的對稱形槽39；當軸芯在軸孔18中旋轉時，分別透過所述三組環溝38及位於三組環溝38中間的多個呈直角三角形的對稱形槽39，達到持續產生強力支撐軸芯的多流道動壓與循環回收潤滑介質的功效。

圖10係本發明第五實施例之組裝剖面圖，該組合件12係 由二單元件16間的連接部22相互抵靠形成，並分別以裝配部20緊配於外殼10的內壁中，以形成本實施例的高轉速軸承；該高轉速軸承與第一實施例的區別在於：各單元件16中朝連接部22的芯孔25壁面上所設多個呈直角三角形並以其頂角相互對接形成的一對形槽39b，再以各對形槽39b中所述相互對接的頂角分別與一凹溝35的溝口41連通，以取代所述多個沿軸芯旋轉方向呈徑向漸縮至相鄰凹溝35的溝口41且單向呈直角三角形的形槽39；從而當軸芯在軸孔18中旋轉時，分別透過相鄰通槽36形成一組環溝38，並由該環溝38連通複數流道32在軸孔18壁面的道口42，且使該環溝38連通多個由頂角對接的成對直角三角形所形成對稱於連接部22的一對形槽39b，該對形槽39b分別以所述對接的頂角與各道口42連通，達到無論軸芯在正轉與反轉中均能透過連通的複數流道32與儲存室15持續產生強力支撐軸芯的多流道動壓與循環回收潤滑介質的功效，以使本發明高轉速軸承的應用範圍擴展至軸芯需要兼顧高轉速正轉與反轉的產品。

圖11係本發明第五實施例的另一種組裝剖面圖，其係將圖10的各單元件16中朝連接部22的芯孔25壁面上所設多個呈直角三角形並以其頂角相互對接形成的一對形槽39b，先以各對形槽39b中所述相互對接的頂角分別與一凹溝35的溝口41連通後，再將各對形槽39b兩側的底邊分別沿徑向延伸至與兩側相鄰形槽39b的底邊相互抵靠，以形成本實施例各單元件16中具有二對稱頂角分別連通所述相鄰凹溝35的溝口41且呈等腰三角形的形槽39c：從而當軸芯在軸孔18中旋轉時 ，透過二單元件16的連接部22相互抵靠，並分別以裝配部20緊配於外殼10的內壁中，使相鄰通槽36形成一組環溝38，並由該環溝38連通複數流道32在軸孔18壁面的道口42及連通多個呈等腰三角形的形槽39c，該形槽39c分別以頂角與相鄰的道口42連通，達到無論軸芯在正轉與反轉中均能透過連通的複數流道32與儲存室15持續產生強力支撐軸芯的多流道動壓與循環回收潤滑介質的功效，以使本發明高轉速軸承的應用範圍擴展至軸芯需要兼顧高轉速正轉與反轉的產品。上述形槽39c形成朝所述相鄰溝口41匯聚的型態除能在軸芯高速正轉與反轉中持續產生強力支撐軸芯的多流道動壓與循環回收潤滑介質的功效，且由於可簡化模具及易於量產而大幅降低成本。

圖12係本發明第六實施例之組裝剖面圖，本實施例與第五實施例的主要區別在於：各單元件16的通槽36上增設多個呈等腰三角形的形槽39d，該形槽39d長邊的中心設於各凹溝35在芯孔25壁面上的溝口41，並使該通槽36成為導通該多個形槽39d兩端的矩形複數連通槽37，該連通槽37分別導通相鄰二形槽39d的頂角；當二單元件16以連接部22相互抵靠以形成一組合件12時，由相鄰二通槽36形成朝軸芯擴口的一環溝38，該環溝38連通且涵蓋由該組複數凹溝35形成一組流道32在軸孔18壁面上的道口42，並在該組合件12的軸孔18壁面上形成與流道32相同數目的一對形槽39d，該對形槽39d係分別以二等腰三角形的長邊相互平行設置，且分別以該等腰三角形長邊的中心與該道口42互通，由該組合件12的複數連接 槽37所合成的複數連接溝40係分別導通各對相鄰二形槽39d沿徑向的二對頂角。又如圖13所示，當上述多個呈成對等腰三角形的形槽39d分別以其等長的二短邊向兩側延伸，則在組合件12的軸孔18壁面上由相鄰二通槽36形成一環溝38，並由該環溝38上形成與流道32相同數目的一對呈等腰三角形的形槽39e，該對形槽39e在環溝38中呈菱形，並以該菱形形槽39e的中心設在各流道32的道口42處，相鄰形槽39e間係以菱形槽的二頂角交錯連接。

上述環溝38隨軸芯旋轉週而復始地滾動擠壓以匯聚正要接近軸芯位於該形槽39d,39e中心處之流道32所供應的潤滑介質，並朝該形槽39d,39e沿軸芯旋轉方向推擠，且匯聚於該頂角以形成支撐軸芯的動壓，再經由形槽39d的連接溝40或直接將該潤滑介質分佈於下一形槽39d或形槽39e內，同時透過截面漸縮的環溝38將該潤滑介質經由該流道32回收至儲存室15，以大幅降低潤滑介質的流失，並形成支撐軸芯強有力的多流道動壓與循環回收潤滑機制，且由於上述功效不會因為軸芯旋轉方向的不同而有差異，從而使本實施例的高轉速轉承可應用於需要兼顧正轉與反轉的馬達。

圖14與圖15係分別為本發明第七實施例之組裝剖面圖與一單元件16之立體圖，該組合件12係由二單元件16間的連接部22相互抵靠形成，並分別以裝配部20緊配於外殼10的內壁中，以形成本實施例的高轉速軸承；該高轉速軸承中的單元件16與第一實施例的區別在於：該形槽為一斜翼形凹槽，該斜翼形凹槽係以接近溝口的一端為頂點，並由該頂點朝遠離 該溝口端的連接部方向擴展，且使該斜翼形凹槽與朝該溝口端的連接部間的夾角形成一呈銳角的頂角，該頂角朝軸芯的旋轉方向。該單元件16朝連接部22的芯孔25壁面上設有多個以凹溝35的溝口41為形槽39f一端的頂點，並由該頂點朝遠離該溝口41端的連接部23方向擴展形成一呈斜翼形凹槽，並使該形槽39f與朝該溝口41端的連接部22間的夾角形成一呈銳角的頂角，且使該頂角朝軸芯的旋轉方向匯聚，以取代所述多個沿軸芯旋轉方向呈徑向漸縮至溝口41且呈三角形的形槽39；從而當軸芯在軸孔18中旋轉時，分別透過相鄰通槽36形成一組環溝38，並由所述多組對稱於環溝38的成對斜翼形凹槽分別以對應於流道32的道口42為頂點形成多個人字形凹槽，使該人字形凹槽的夾角朝軸芯的旋轉方向匯聚，並使各人字形槽的匯聚點位於所述道口42，而由該環溝38連通的多個沿軸芯旋轉方向呈漸縮至道口42的所述成對延伸設置的斜翼形形槽39f，因涵蓋更廣的軸孔18壁面而擴展動壓涵蓋的範圍，更進一步強化上述軸芯旋轉擠壓與匯聚潤滑介質的效果，從而使潤滑介質沿軸芯的旋轉方向所產生的動壓強度與潤滑介質分佈的均勻度以及潤滑介質的循環回收效果獲得進一步的優化；實際應用時該人字形槽或斜翼形槽39f亦可分別設於環溝38的兩側邊或通槽36朝連接部23的一側邊的任一處，達到與所述匯聚點位於道口42時相同的功效。

圖16係本發明第八實施例之組裝剖面圖，本實施例與前述實施例的主要區別在於：組合件12的二單元件16中將前述的三角形形槽39a與斜翼形形槽39e一併納入，以使本發明高 轉速軸承持續產生更強力支撐軸芯的動壓及更優化循環回收潤滑介質的加成功效。本發明第七實施例的斜翼形形槽39f特徵顯然可同步應用於其他實施例的形槽39a、39b、39c、39d、39e形式，從而得到與本實施例相同的效益。

由上所述，本發明高轉速軸承提供一種兼具能因應不同軸芯的負載長度，並能擴充儲存室的數目與容量，且可調整使用潤滑介質的種類與注入位置，可簡化量產製程與大幅降低生產成本，及具備整體架構的強固性與優化磨潤介面的導熱性，又能持續產生強力動壓與循環回收潤滑介質，並兼顧軸芯高速正轉與反轉的應用，以滿足多元化產業的應用需求。

上述實施例中，所述複數流道的較佳設置模式可用關係式-2≦logD≦0.5×log(2×Sd×H/N)予以規範，其中N係該高轉速軸承中流道的總數，D係以公厘(millimeter)為單位的單一流道等值水力直徑，Sd係以公厘為單位的軸芯直徑，H係以公厘為單位的軸孔長度。

在本發明的各實施例中，組成組合件12的單元件間除上述凹溝與形槽特徵外，同係列單元件間皆採用相同的尺寸與形狀，旨在簡化說明以突顯該特徵對本發明高轉速軸承的效益；唯在實際應用中顯然不需對各單元件的尺寸、形狀、數量及排列形態予以限制，自不能以此侷限本發明之專利範圍。

本發明高轉速軸承在實際應用中亦可將單元件的裝配部外周壁面設置沿軸向延伸的至少一凸肋，且沿該外殼的空腔 內壁面設置與裝配部的該至少一凸肋相互卡合的對應凹槽，達到與前述各實施例相同的效果。

本發明高轉速軸承的各實施例中，該組合件中的該至少一相鄰單元件間的徑向組配係依定位方式安裝，使分別與該通槽連通且互呈對齊排列的相鄰二組複數凹溝間形成與該環溝連通的一組對接的複數流道，並使分別與該通槽連通且互呈對齊排列的相鄰二組複數形槽在該環溝的軸向兩側形成一組對稱的複數形槽。予以揭示，旨在簡化說明及清楚揭示相關特徵；唯在實際應用中，由於該高轉速軸承相對於軸芯係以每分鐘達數萬轉以上的速度瞬間經過軸孔上的各個流道與形槽，顯然該組合件中的該至少一相鄰單元件間的徑向組配亦可依隨機方式安裝，使分別與該通槽連通且互呈交錯排列的相鄰二組複數凹溝間形成與該環溝連通的一組交錯的複數流道，並使分別與該通槽連通且互呈交錯排列的相鄰二組複數形槽在該環溝的軸向兩側形成一組交錯的複數形槽；由於該組交錯的複數流道與該組對接的複數流道具有相同的等值水力直徑，因此無需侷限於產品製程中複雜的精準定位而可達到所述各實施例相同的功能與效益。

由上述的實施方式已進一步清楚說明本發明的技術特徵及達成之功效，包括：

(1)提供一種由至少二單元件組配形成的新穎高轉速軸承架構，藉由在組合件中至少有一單元件的至少一自由端環設有一組與芯孔連通的複數凹溝，且在該組合件中的至少一相鄰單元件間分別由該組複數凹溝形成輸送潤滑介質的至少 一組複數流道，並在外殼與組合件間及相鄰單元件間形成儲放潤滑介質的至少一儲存室，達到調變負載長度、儲存室數目與容量及均布潤滑介質之功效。

(2)提供一種能儲放大量且多元潤滑介質的高轉速軸承，藉由組合件中各相鄰單元件間不同的排列方式所形成多樣化的儲存室與流道，達到在軸芯與軸孔間持續建立均勻穩定的潤滑介面，以發揮優質的磨潤功效，從而大幅延伸及優化軸承的運作極限與壽命。

(3)提供一種具有模組化設計與簡化量產製程的高轉速軸承產品平台，使大量生產單元件時可精簡模具數量，組裝單元件於外殼內時透過裝配部外周壁面的形狀與尺寸和外殼的空腔內壁面相匹配，確保由各芯孔形成的軸孔具有精準的同軸性及整體結構的強固性，且不需對各相鄰單元件間形成的複數流道及複數形槽進行複雜而精準的定位製程，從而可簡化量產製程，達到易於控制品質與提升量產性及大幅降低成本之功效。

(4)提供一種強力支撐高速旋轉軸芯的新穎潤滑機制，藉由軸芯在環溝中滾動擠壓並匯聚正要接近軸芯的一流道所供應的潤滑介質形成支撐軸芯的動壓，再將該潤滑介質經由下一流道回流至儲存室，又以環溝中增設的多個與流道相通的形槽以強化匯聚潤滑介質的功能，進一步增加動壓的強度與降低潤滑介質的流失，確保在軸芯高速正轉與反轉時持續產生強力支撐軸芯的動壓與循環回收潤滑介質的功效。

(5)提供一種具有靈活設計與應用彈性的高轉速軸承開 發平台，透過調整單元件的形狀、數目、尺寸及排列形式，流道的形狀、形成方式、位置、數目及大小，通槽的形式及數目，形槽的形式及數目，儲存室的數目、容量、潤滑介質種類及注入位置等參數，從而據以開發不同的高轉速軸承，以因應各種不同磨潤條件下的多元化產業應用需求。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧外殼

11‧‧‧空腔

13‧‧‧凸肋

14‧‧‧凹槽

16‧‧‧單元件

20‧‧‧裝配部

21‧‧‧腰部

22‧‧‧連接部

23‧‧‧連接部

25‧‧‧芯孔

35‧‧‧凹溝

36‧‧‧通槽

37‧‧‧連接槽

39‧‧‧形槽

41‧‧‧溝口

Claims (21)

1. 一種高轉速軸承，包括：一外殼，係沿軸向貫穿的中空柱體以形成一空腔；及一組合件，係由至少二單元件組成，其中各單元件兩端各具有一連接部以使相鄰二單元件之間沿軸向相互抵靠接合，各單元件在該二連接部之間的外周壁面設有一裝配部以便與該外殼的空腔內壁面緊配固定，並在各單元件設有沿軸向貫穿的一芯孔，並由該等芯孔形成該組合件的一軸孔以供一軸芯穿設，該組合件中至少有一單元件在該二連接部的至少其一設有與該芯孔連通的至少一組複數凹溝，並在該組合件的該至少一單元件的芯孔壁面朝該組複數凹溝設有擴口的至少一通槽，且在該組合件的該至少一單元件的該至少一單元件的芯孔壁面凹設有連通該通槽的至少一組複數形槽，又在該高轉速軸承中的至少一相鄰二單元件間的二連接部的至少其一凹設有形成儲放潤滑介質的至少一儲存室，該至少一組複數凹溝在該組合件中的該至少一相鄰二單元件間形成連通該至少一儲存室與該軸孔的至少一組複數流道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該至少一通槽連通且涵蓋該至少一組複數凹溝在該芯孔壁面對應的至少一組複數溝口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該各至少一相鄰單元件間的該至少一通槽合圍形成一環溝，該環溝連通 且涵蓋該各至少一組複數流道在該軸孔壁面對應的一組複數道口。
4. 如申請專利範圍第3項所述之高轉速軸承，其中該組合件中的該至少一相鄰單元件間的徑向組配係依隨機方式安裝，使分別與該通槽連通且互呈交錯排列的相鄰二組複數凹溝間形成與該環溝連通的一組交錯的複數流道，並使分別與該通槽連通且互呈交錯排列的相鄰二組複數形槽在該環溝的軸向兩側形成一組交錯的複數形槽。
5. 如申請專利範圍第3項所述之高轉速軸承，其中該組合件中的該至少一相鄰單元件間的徑向組配係依定位方式安裝，使分別與該通槽連通且互呈對齊排列的相鄰二組複數凹溝間形成與該環溝連通的一組對接的複數流道，並使分別與該通槽連通且互呈對齊排列的相鄰二組複數形槽在該環溝的軸向兩側形成一組對稱的複數形槽。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該單元件在接近一連接部的外周壁面為該裝配部，由該裝配部朝軸向延伸至該單元件的另一連接部形成任一徑向外周壁面較該裝配部為小的一腰部，該至少一組複數凹溝連通該腰部與該芯孔。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該單元件的該二連接部之間的外周壁面為該裝配部，由該裝配部分別朝軸向兩側延伸至該單元件的該二連接部形成任一徑向外周壁面較該裝配部為小的二腰部，該至少一組複數凹溝連通該腰部與該芯孔。
8. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該單元件在該二連接部之間的外周壁面為該裝配部，該組合件中至少有一單元件在該二連接部的至少其一沿軸向凹設有至少一腔槽，使該至少一腔槽圍設於靠近該裝配部的外牆與靠近該芯孔的內牆之間，該組合件中的該至少一單元件在該內牆的自由端環設有一組連通該至少一腔槽與該芯孔的該至少一組複數凹溝。
9. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該至少一儲存室係由該外殼的該空腔內壁面與該組合件的外壁面合圍形成。
10. 如申請專利範圍第8項所述之高轉速軸承，其中該至少一儲存室係由該至少一相鄰單元件的該至少一腔槽合圍形成。
11. 如申請專利範圍第8項所述之高轉速軸承，其中該至少一儲存室係由該外殼的該空腔內壁面與該組合件的外壁面及該至少一相鄰單元件的該至少一腔槽合圍形成。
12. 如申請專利範圍第2項所述之高轉速軸承，其中該形槽為一三角形凹槽，並以該三角形凹槽的一頂角連通一溝口且朝該軸芯的旋轉方向匯聚。
13. 如申請專利範圍第2項所述之高轉速軸承，其中該形槽為頂角相對的二三角形凹槽，並分別以該二三角形凹槽的一頂角分別連通一溝口。
14. 如申請專利範圍第2項所述之高轉速軸承，其中該形槽為一三角形凹槽，並以該三角形凹槽的二頂角分別連通一溝口。
15. 如申請專利範圍第2項所述之高轉速軸承，其中該形槽為一 三角形凹槽，並以該三角形凹槽的一邊連通一溝口。
16. 如申請專利範圍第2項所述之高轉速軸承，其中該形槽為一斜翼形凹槽，該斜翼形凹槽係以接近該溝口的一端為頂點，並由該頂點朝遠離該溝口的一端的該連接部方向擴展，且使該斜翼形凹槽與朝該溝口一端的連接部間的夾角形成一呈銳角的頂角，該頂角朝該軸芯的旋轉方向匯聚。
17. 如申請專利範圍第12至第16項中任一項所述之高轉速軸承，其中該各至少一組複數形槽為一組複數三角形凹槽與一組複數斜翼形凹槽的組合。
18. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該裝配部係與該外殼的空腔相匹配，以將該組合件中該至少二單元件的該裝配部貼合於所述空腔的內壁面，使該組合件穩固維持於該外殼的空腔中。
19. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該外殼的該空腔內壁面設有沿軸向延伸的至少一凸肋，且沿該單元件的該裝配部外周壁面設有與該外殼的該至少一凸肋相互卡合的對應凹槽。
20. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該單元件的該裝配部外周壁面設有沿軸向延伸的至少一凸肋，且沿該外殼的該空腔內壁面設有與該裝配部的該至少一凸肋相互卡合的對應凹槽。
21. 如申請專利範圍第1項所述之高轉速軸承，其中該至少一組複數流道的較佳設置模式可用關係式-2≦logD≦0.5×log(2×Sd×H/N)予以規範，其中N係該高轉速軸承中流道的總數， D係以公厘為單位的單一流道等值水力直徑，Sd係以公厘為單位的軸芯直徑，H係以公厘為單位的軸孔長度。