(57)【要約】      （修正有）【課題】取付手段は、少なくとも１つの取付シールドと、取付シールドに配置されたピボット軸受と、ピボット軸受に垂直に取り付けられたロータと、を含んで構成される装置の、特に直交異方性である取付手段を提案する。【解決手段】取付手段１に装置を取り付けると、ロータ８の回転軸１２は略垂直に配置される。また、取付手段１は弾性特性を有する。この場合、取付手段１の弾性特性は、方向依存性であり、特に直交異方性である。取付手段１の方向依存性弾性特性のため、ロータ８の回転運動により励起される振動が激化する。ここで、その回転中心は、ロータ８の回転軸１２と一致せず、そこから離れて設定される。このため、取付手段１が励振されて不安定な振動が発生することがより困難となり、その結果、このような振動が効果的に減衰される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの取付シールド（４，５）と、該取付シールド（４，５）に配置されたピボット軸受（６，７）と、該ピボット軸受（６，７）に取り付けられたロータ（８，２５）と、を含んで構成される装置（２，２２）の、
取付用の取付手段（１，１３，１７，２３）であって、
前記装置（２，２２）を前記取付手段（１，１３，１７，２３）に取り付けるとき、前記ロータ（８，２５）の回転軸（１２，２８）は略垂直に配置され、
前記取付手段（１，１３，１７，２３）は弾性特性を有し、
該取付手段（１，１３，１７，２３）の弾性特性は、該取付手段に取り付けられた前記装置（２，２２）の前記ロータ（８，２５）の前記回転軸（１２，２８）に対して直角な方向に依存し、特に直交異方性である取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項２】
方向依存性分布密度を有するか又はサイズが方向の関数として変化する空洞（１１）、
を有する請求項１に記載の取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項３】
前記取付手段に取り付けられた前記装置（２，２２）の前記ロータ（８，２５）の前記回転軸（１２，２８）回りに回転対称に配置された少なくとも２つの取付部品（１４，１５，１６）を備え、
前記取付部品（１４，１５，１６）のうち少なくとも２つは、異なる弾性率を有する請求項１または請求項２に記載の取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項４】
前記取付手段に取り付けられた前記装置（２，２２）の前記ロータ（８，２５）の前記回転軸（１２，２８）回りに非対称に配置された複数の取付部品（１８，１９，２０，２１）を含んで構成される請求項３に記載の取付手段（１７，２３）。
【請求項５】
前記取付部品のうち少なくとも２つ（２０，２１）は、近接して配置される請求項４に記載の取付手段（１７，２３）。
【請求項６】
取付部品（１８，１９，２０，２１）のうち少なくとも２つは、異なる弾性率を有する請求項４または請求項５に記載の取付手段（１７，２３）。
【請求項７】
少なくとも１つの取付部品（１４，１５，１６，１８，１９，２０，２１）は空洞を有する一方、少なくとも１つの取付部品（１４，１５，１６，１８，１９，２０，２１）は空洞を有さない請求項３または請求項６に記載の取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項８】
少なくとも部分的にゴム製である請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項９】
少なくとも一部が分離可能又は分離不能に装置（２，２２）に接続される請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の取付手段（１，１３，１７，２３）。
【請求項１０】
少なくとも1つの取付シールド（４，５）と、該取付シールド（４，５）に配置されたピボット軸受（６，７）と、該ピボット軸受（６，７）に取り付けられたロータ（８，２５）と、を備え、
請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の取付手段（１，１３，１７，２３）を含んで構成される装置（２，２２）。
【請求項１１】
前記ピボット軸受（６，７）は、転がり軸受又は滑り軸受である請求項１０に記載の装置（２，２２）。
【請求項１２】
モータであるか、又は、モータ（２４）を含んで構成されるか、又は、ロータ（８）の駆動用のモータ（９）を含んで構成されるか、又は、この種のモータに接続可能である請求項１０または請求項１１に記載の装置（２，２２）。
【請求項１３】
前記ロータ（８，２５）は、手動で駆動可能である請求項１０〜請求項１２のいずれか１つに記載の装置（２，２２）。
【請求項１４】
遠心機又は遠心機の部品である請求項１０〜請求項１３のいずれか１つに記載の装置（２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの取付シールドと、取付シールドに配置されたピボット軸受と、ピボット軸受に取り付けられたロータと、を含んで構成される装置を、取り付けるための取付手段に関する。ここで、装置を取付手段に取り付けると、ロータの回転軸は略垂直に配置される。また、取付手段は弾性特性を有する。例えば、取付手段は、例えばシャフトなどのような回転可能に取り付けられる部品を備えるモータ、又は、遠心機を取り付けるために設けることができる。
【背景技術】
【０００２】
回転するロータを備える実装置では、完全には回転対称でない質量分布により、遠心力及び耐力が発生する。遠心力及び耐力は、ロータの弾性変形を招くと共に、装置の振動及び騒音の発生の原因にもなる。ロータの速度が増加するにつれて、遠心力及び耐力は増大する。しかし、ロータの速度が共振速度と呼ばれる危険速度を上回ると、その後は速度が増加するにつれてロータの変形は再び減少する。多くの装置において、共振速度を上回るところにいわゆる限界速度が存在する。一旦ロータの速度が限界速度を超えると、ロータの不減衰の固有振動を認めることができる。ロータの不減衰の固有振動は、回転するロータの摩擦機構や滑り軸受効果などに起因し得る例えば外力など、外部からの励振に起因する。このような固有振動は、時間とともにさらに激しく蓄積され、そして、装置の不安定化又は損傷を引き起こす可能性がある。このような理由のため、装置の作動中、ロータの速度として、共振速度を上回りかつ限界速度を下回る値が好んで選択される。この場合、作動中の騒音上の理由及び運転性能上の理由の双方により、共振速度をできる限り低く保つようにしている。ところが、高速においても装置の動的に安定した作動を確保するために、限界速度をできる限り高く設定すべきである。特に、装置が遠心機又は遠心機の部品である場合、遠心機の高い分離能力を得られるように、高速が望ましい。
【０００３】
装置の不安定な状態及び損傷の可能性を回避するために、外力により励起される振動を、減衰させることが知られている。減衰は、内部減衰と外部減衰とで区別される。内部減衰は、構造設計の結果、各回転部品の取り付け適合性、摩擦、遊び及び剛性により決定される。一方、外部減衰は、取り付けにより直接的に決定される。ここでは、取り付けの剛性及び作用点に加えて、特に、使用される材料の減衰が直接影響する。そして、限界速度は、外部減衰と内部減衰との比に依存する。これは、内部減衰が共回転効果を有する故にかく乱効果を有するのに対し、外部減衰は静的効果を有する故に安定効果を有するからである。したがって、装置の取り付けのために、弾性特性を有すると共にアンバランスな励振の減衰及び過剰な耐力の回避を含む機能を有する取付手段が一般的に選択される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、この種の取付手段は、取付部品としてゴム緩衝器を備える。ゴム緩衝器は、ロータの回転軸回りに回転対称に配列される。ゴム緩衝器は、安価であるが、次のような欠点を有する。即ち、ゴムにおいて、減衰特性とばね特性とは、小幅の範囲内で相互に依存すると共にいかなる所望の方法によっても相互に独立して設定することができないため、ゴム緩衝器において、減衰の効果は、材料の種類により定められた限界に支配される。例えば粘性ダンパなど同様なダンパを備えるばね装置を使用して前記制約を克服することは可能であるが、この種のばね装置は比較的高価である。
【０００５】
したがって、本発明は、作動中に垂直に配置されるロータを備える装置において、コスト効率の良好な方法で限界速度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する取付手段又は請求項１２の特徴を有する装置により達成される。好適な実施形態は、従属請求項の主題を成す。
【０００７】
本発明では、装置に取付手段を設け、取付手段の弾性特性を方向依存性、特に直交異方性とした。この場合、弾性特性は、材料の弾性率により制限又は定量化してもよく、或いは材料の弾性率に相当させてもよい。したがって、弾性特性の方向依存性とは、方向依存性弾性率と同義である。一般的に、「直交異方性」という語は、方向依存性弾性特性を有するものの伸び歪とせん断歪との間に関係のない材料を記載するのに使用される。取付手段の方向依存性弾性特性のため、ロータの回転運動により励起される振動が激化しても、その回転中心は、従来の取付手段とは異なりロータの回転軸と一致せず、そこから離れて又は偏心して配置される。このため、取付手段が励振されて不安定な振動が発生することがより困難となり、その結果、このような振動が効果的に減衰される。これにより、装置が安定して作動するためには超えてはならない限界速度が向上する。ここにおいて、例えば粘性ダンパや摩擦ダンパなど、高価で耐摩耗性の減衰部品を省略することができる。弾性特性の方向依存性又は直交異方性が高いほど、限界速度として達成される値は高く、また、取付手段の剛性が低いほど、弾性特性の方向依存性は高くすることができる。この場合、有利なことに、共振速度は増加しない。したがって、装置の作動中に発生する騒音も、作動中に発生する耐力も、増大しない。そして、これにより、装置の耐用年数に対する有利な効果を得られる。また、本発明は、内部減衰の促進が好ましくないがそれでも構造設計の結果として不可避である状況において、内部減衰の促進を許容する。このような状況は、通常、多数の相互に接続された個々の構成部品から成るいわゆるバイオデントロータのような比較的複雑なロータの設計、又は、自動ロック式シャフト／ハブ連結器の使用、において見られる。
【発明の効果】
【０００８】
外力により励起される振動が主として回転軸に対して垂直な振動成分を有するため、弾性特性は、前記振動成分を効果的に減衰させるために、取付手段に取り付けられた装置のロータの回転軸に対して垂直な方向に有利に依存する。
【０００９】
取付手段は、様々な実施形態とすることができる。例えば、取付手段は、一部品で形成することができる。特に、取付手段は、少なくとも１つの取付部品を含んで構成することができる。取付手段の方向依存性弾性特性は、一部品から成る取付手段及び個々の取付部品内のいずれにおいても、例えば、方向依存性分布密度を有するか又はサイズが方向の関数として変化する空洞により、得ることができる。或いは、一部品から成る取付手段の部分領域又は取付部品は、領域ごとに異なるか又は連続的に変化する弾性特性を発生させるために、取付手段又は取付部品の材質に応じて、例えば様々な温度、圧力又は周囲の雰囲気で異なる処理を施される。
【００１０】
取付手段を２以上の取付部品で構成する限りにおいては、取付部品は、取付手段に取り付けられた装置のロータの回転軸回りに回転対称に配置することができる。ここで、取付部品のうち少なくとも２つが異なる弾性率を有する。例えば、回転対称に配置されると共に別の同一の弾性率を有する取付部品の場合は、１つの取付部品がその他の取付部品の弾性率と異なる弾性率を有していれば、方向依存性弾性特性を発生させるのにもう十分である。ここにおいて、この取付部品の弾性率は、その他の取付部品の弾性率を上回っても下回ってもよい。一方、取付手段は、取付手段に取り付けられた装置のロータの回転軸回りに非対称に配置された複数の取付部品を含んで構成することもできる。この種の取付手段では、望ましい弾性特性の方向依存性を、取付部品を適宜に配置することにより容易に発生させることができる。この場合、取付部品のうち少なくとも２つを、近接して配置してもよい。例えば、回転対称に配置されかつ各々同一の弾性率を有する取付部品を備える取付手段では、ちょうどこのような弾性率を有しかつ取付部品のうち１つに近接して配置される追加の取付部品を設けることは容易である。ここにおいて、２つの近接した取付部品は、配置の際、相互に接触しても相互に接触しなくてもよい。これに代わり、取付部品のうちの１つを、他の取付部品と異なるように設計することもできる。取付部品の非回転対称の配置においても、取付部品のうち少なくとも２つを、取付手段の方向依存性を高めるために、異なる弾性率とすることができる。回転対称又は非回転対称に配置された取付部品において、２つの取付部品が異なる弾性率を有する場合には、取付部品のうち１つに空洞を設ける一方、少なくとも１つの取付部品に空洞を設けないことができる。
【００１１】
特に好ましくは、コスト上の理由及び製造容易性の理由で取付手段を少なくとも部分的にゴム製とするか、又は、取付部品のうち少なくとも１つをゴム製とする。本発明によれば、方向依存性弾性特性のため、ゴムに特有である減衰特性とばね特性との依存関係はもはや不利益でないことが理解される。
【００１２】
取付手段は、これにより取り付けられる装置とは完全に分離するように、実施してもよい。しかし、好ましくは、取付手段の少なくとも一部を、常時装置を迅速かつ簡易に着脱可能とするために、分離可能又は分離不能に装置に接続する。したがって、特に、取付手段のいくつか又は全ての取付部品を、例えば、分離可能又は分離不能に装置に接続することができる。原則として、接続は、例えばねじによる締結、リベット打ち、差し込み、接着、はんだ付け、溶接、締め付け等、あらゆる可能な方法により行うことができる。
【００１３】
好ましくは、装置のピボット軸受を、転がり軸受又は滑り軸受の方式とする。しかし、他の適当な軸受をピボット軸受として使用することもできる。
【００１４】
また、装置は、モータとするか、又はモータを含んで構成するか、又はロータを駆動するためのモータを含んで構成するか、又はこの種のモータに接続することができる。そして、好ましくは、装置は、シャフト／ハブ連結器、特に自動ロック式シャフト／ハブ連結器を備える。これは、シャフト又はジャーナルから回転ハブへトルク及び動力を伝達するための標準型の接続である。さらに、これに代わり又は加えて、ロータを手動で駆動可能としてもよく、また、この目的のために、装置を、例えばクランクハンドルを駆動させるようにしてもよい。
【００１５】
特に好ましくは、装置を、遠心機とするか、又は、例えば遠心機のモータなど遠心機の部品とする。装置を遠心機とする限りにおいて、装置は、結合手段と、片持ち式に取り付け可能な遠心機ロータと、をさらに備えてもよい。そして、遠心機ロータをロータにより駆動するために、結合手段を介してロータと遠心機ロータとを結合する。しかし、他の部品も、自立した方式で装置に結合させることができる。また、取付手段により、例えばハウジングの内部に装置を取り付けてもよい。
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１ａは、第１実施形態の取付手段と、これに取り付けられた装置と、を含む構成の概略断面図である。図１ｂは、図１ａの構成の平面図である。
【図２】図２は、一部品から成る取付手段の断面図である。
【図３】図３ａは、第２実施形態の取付手段と、これに取り付けられた装置と、を含む構成の概略断面図である。図３ｂは、図３ａの構成の平面図である。
【図４】図４ａは、第３実施形態の取付手段と、これに取り付けられた装置と、を含む構成の概略断面図である。図４ｂは、図４ａの構成の平面図である。
【図５】図５は、取付手段に取り付けられた遠心機を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１ａは、第１実施形態のゴム材料から成る取付手段１と、これに取り付けられた装置２と、を含む構成の概略断面図であり、非常に簡略化した形で示されている。図１ｂは、図１ａの構成の平面図である。装置２は、略円筒状のハウジング３と、ハウジング３に配置された上側取付シールド４と、下側取付シールド５と、上側取付シールド４に配置されたピボット軸受６と、下側取付シールド５に配置されたピボット軸受７と、シャフト８と、を含んで構成される。シャフト８は、ロータとして、回転軸１２回りに回転可能なようにピボット軸受６，７に取り付けられる。また、装置２は、シャフト８の駆動部として、同様にハウジング３に配置されかつシャフト／ハブ連結器１０を介してシャフト８に接続されたモータ９を含んで構成される。
【００１９】
この場合、ピボット軸受６，７の各々として、滑り軸受が設けられる。しかし、これに代えて、ピボット軸受６，７の各々を、転がり軸受として実施してもよい。しかし、一方のピボット軸受６，７を転がり軸受とし、他方のピボット軸受６，７を滑り軸受としてもよい。また、図示の構成においては、取付手段１は装置２に接続されない。ここにおいて、取付手段１と装置２とを、例えばねじ込み式接続方式により分離可能に結合することも、例えば接着により分離不能に結合することも、制限なく可能である。
【００２０】
例えば図２を参照すると、取付手段１の断面図は、取付手段１がその内部に多数の丸い空洞１１を有することを示し、これらの分布密度及び径は、図２において左から右へ連続的に減少する。取付手段１の最も外側かつ右側の部分は、空洞１１が全く存在しないようにさえなる。空洞１１のため、取付手段１は、図２に示す左側において、図２に示す右側の弾性特性とは異なる弾性特性を有する。取付手段１は、空洞１１の分布密度及び径が最大である左側において、空洞１１の配置がより少ないか又は全くない右側よりも一層弾性を示す。このため、取付手段１の弾性特性は、右から左へ、特に回転軸１２に対して垂直な方向に沿って連続的に増加し、こうして方向依存性を有する。
【００２１】
装置２の作動中、シャフト８は、シャフト／ハブ連結器１０を介してモータ９により駆動され、ピボット軸受６，７の内側で回転軸１２回りに特定の速度で回転し、その速度は装置２の共振速度を上回る。回転するシャフト８の摩擦機構や滑り軸受効果などに起因する外力のため、不減衰の固有振動が発生する。しかし、取付手段１の弾性特性が回転軸１２に対して直角な方向に依存するため、これら振動は異なる方向について異なる度合いで減衰される。換言すると、取付手段１の回転中心は、回転軸１２上にはなく、これに対して偏位する。このため、振動が蓄積しにくく、これにより、装置２の限界速度が向上する。
【００２２】
図３ａは、本発明に係る他の実施形態の取付手段１３に対して装置２が取り付けられる構成を示す。図３ｂは、この構成の平面図である。取付手段１３は、シャフト８の回転軸１２回りに回転対称に配置された例えば３つの取付部品１４，１５，１６を含んで構成される。取付部品１４，１５，１６のいずれも、装置２には接続されない。しかし、これに代えて、取付部品１４，１５，１６のうち所望の数だけ又は全てを、上述のように装置２に分離可能又は分離不能に接続するように形成してもよい。
【００２３】
２つの取付部品１４，１５は、同一の弾性特性を有する。逆に、取付部品１６の弾性特性は、取付部品１４，１５の弾性特性とは異なる。こうして、取付手段１３の弾性特性を方向依存性とする。したがって、取付部品１６に対し、例えば、図２に示す取付手段１とは対照的に内部に均一に分布した空洞を設けることで、取付部品１６を取付部品１４，１５よりも弾性とすることができる。或いは、ここで取付部品１４，１５にこの種の空洞を設けることで、取付部品１６を取付部品１４，１５よりも弾性が弱いように実施する。同様に、取付部品１４，１５，１６のいずれにも空洞を設けなくてもよく、そして、各取付部品１４，１５，１６の材料を適切に選択することにより、取付部品１４，１５，１６の異なる弾性特性が達成される。取付手段１と同様に、取付手段１３も、その方向依存性弾性特性のため、回転軸１２に対して直角な方向の方向依存性でありかつ取付手段１と同様の効果を奏する弾性特性を有する。
【００２４】
図４ａは、本発明に係る取付手段１７の他の実施形態において装置２を取り付ける構成の断面図であり、図４ｂは、平面図である。
【００２５】
取付手段１７は、例えば、各々同一の弾性特性を有する４つの取付部品１８，１９，２０，２１を含んで構成される。ここで、各取付部品１８，１９，２０，２１には、空洞を設けても設けなくてもよい。取付部品１８，１９，２０，２１のうちの３つ、即ち取付部品１８，１９，２０は、取付手段１３と同様に、回転軸１２回りに回転対称に配置される。一方、４つ目の取付部品２１は、取付部品２０に直接近接して配置され、取付部品２０，２１の双方が相互に接触する。全体として、取付部品２１の図示の配置は、回転軸１２回りの回転対称を崩し、取付部品１８，１９，２０，２１は、回転軸１２回りに非対称に配置される。また、取付部品２０，２１を近接して配置することにより、取付手段１７は、この状態において、取付部品１８，１９の各状態よりも弾性が弱くなる。取付部品２０，２１から離れる向きでありかつ回転軸１２に対して直角な方向については、これに沿って取付手段１７の弾性特性が増加する。取付手段１７の他の実施形態では、個々の取付部品１８，１９，２０，２１を異なる弾性率とすることもできる。
【００２６】
最後に、図５は、方向依存性弾性特性を有する取付手段２３に取り付けられる遠心機２２を示す。取付手段２３の実施形態は、上述の取付手段１，１３，１７のうち所望のいずれかの実施形態に相当する。遠心機２２は、回転可能に取り付けられたロータ２５を備えるモータ２４と、結合手段２６と、片持ち式に取り付けられた遠心機ロータ２７と、を含んで構成される。ロータ２５と遠心機ロータ２７とは、結合手段２６により結合される。
【００２７】
遠心機２２の作動中、遠心機ロータ２７は、結合手段２６を介して、モータ２４の回転するロータ２５により駆動される。ロータ２５と遠心機ロータ２７とは、遠心機２２の共振速度を上回る特定の速度で、回転軸２８回りに回転する。この場合、取付手段２３により、その方向依存性弾性特性のため、不減衰の固有振動が蓄積しにくく、これにより、遠心機２２の限界速度の向上が保証される。
【符号の説明】
【００２８】
１    取付手段
２    装置
４    取付シールド
５    取付シールド
６    ピボット軸受
７    ピボット軸受
８    ロータ
９    モータ
１１  空洞
１２  回転軸
１３  取付手段
１４  取付部品
１５  取付部品
１６  取付部品
１７  取付手段
１８  取付部品
１９  取付部品
２０  取付部品
２１  取付部品
２２  装置
２３  取付手段
２４  モータ
２５  ロータ
２８  回転軸
【図１】
2010156461.tif 000003
【図２】
2010156461.tif 000004
【図３】
2010156461.tif 000005
【図４】
2010156461.tif 000006
【図５】
2010156461.tif 000007
【外国語明細書】
2010156461000001.pdf
2010156461000002.pdf
2010156461000003.pdf
2010156461000004.pdf