(57)【要約】機械、特に発電機であって、当該発電機が、ハブ（２２）に支承された軸受（１９）を有しており、該軸受（１９）の軸受部材が、軸方向力（ＦＡ）を生ぜしめるばねエレメント（２５）によって負荷されている形式のものが提案される。このばねエレメント（２５）は塑性変形されている。
2005521839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械、特に発電機であって、ハブ（２２）内に支承された軸受（１９）が設けられており、該軸受（１９）の軸受部材が、軸方向力（ＦＡ）を生ぜしめるばねエレメント（２５）によって負荷されている形式のものにおいて、ばねエレメント（２５）が、塑性変形されていることを特徴とする、機械、特に発電機。
【請求項２】
ばねエレメント（２５）が、塑性の範囲において、１８〜７０Ｎ／ｍｍのばね定数を有している、請求項１記載の機械。
【請求項３】
２ｍｍ〜３．５ｍｍの弾性の圧縮行程Δｓｅの後に、塑性の範囲が始まる、請求項１または２記載の機械。
【請求項４】
１．５ｍｍ〜３．５ｍｍの塑性の圧縮行程において、１００Ｎの軸方向力変化ΔＦＡが調節可能である、請求項２または３記載の機械。
【請求項５】
ばねエレメント（２５）が、３５０Ｎ〜６５０Ｎの軸方向力ＦＡで働く、請求項１から４までのいずれか１項記載の機械。
【請求項６】
ばねエレメント（２５）が、ハブ（２２）によってセンタリングされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の機械。
【請求項７】
ばねエレメント（２５）が、支持領域（５２）を有しており、該支持領域（５２）を起点として、少なくとも１つのばねアーム（５５）が延びている、請求項１から６までのいずれか１項記載の機械。
【請求項８】
前記少なくとも１つのばねアーム（５５）が、周方向で延びている、請求項７記載の機械。
【請求項９】
ばねエレメント（２５）の、軸方向力によって負荷された横断面が、ほぼ同じ機械的応力にさらされている、請求項１から８までのいずれか１項記載の機械。
【請求項１０】
軸受（１９）が可動軸受である、請求項１から９までのいずれか１項記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の発電機に関する。
【０００２】
従来技術
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０４３２８号明細書に基づいて、発電機軸が可動軸受（Loslager）によってケーシング部のハブ内に軸受されている発電機が公知である。この場合、可動軸受内の転動体の規定された転がり運動を達成するために、ひいては可動軸受のより長い寿命を得るために、ハブ内に挿入されたばねエレメントが、可動軸受の外輪を軸方向力によって負荷する。前記文献に開示された可動軸受構成によって、特別なばねディスクによるばねエレメントの、選択された軸方向位置固定に基づいて、ハブは軸方向で比較的に大きく構成される。そのうえ、ここに開示されたばねエレメントの位置固定では、制限された予負荷力（Vorspannkraft）しか達成され得ない。さらに、軸方向の予負荷力を達成するためには、部材の比較的複雑な構造が必要である。組付け工程における製作許容差に基づいて、軸方向の予負荷力の調節は、十分に正確には保証されておらず、さらに、付加的な組付け工程でもある。
【０００３】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載したように構成された、本発明による発電機は、次のような利点を有している。すなわち、塑性変形されたばねエレメントとこれにより塑性範囲にて利用されるばねエレメントのばね特性曲線とによって、組付け中に、比較的に大きいばね行程（Federweg）のもとで、比較的に狭い力範囲において良好に規定された軸方向力が達成されるという利点を有している。
【０００４】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した発電機の有利な構成が可能となる。ばねエレメントが塑性の範囲において１８〜７０Ｎ／ｍｍのばね定数を有している場合、発電機構成部材の一般的な許容差のもとで、ばねエレメントの圧縮行程にわたって、十分に正確な軸方向力がばねエレメントによって得られる。
【０００５】
ばねエレメントの、特別に有利でコンパクトな構成形式は、３〜３．５ｍｍの弾性の圧縮行程の後に塑性の範囲が始まる場合に得られる。１．５ｍｍよりも下で塑性の範囲が始まる場合、張設された構成部材のための許容差は小さく選択されなければならないので、製作費があまりにも高くついてしまう。弾性の圧縮行程がより大きく選択される場合、このことによってハブの、好ましくない軸方向延長が生じてしまう。ばねエレメントの塑性の範囲の利用に際して、軸受に対する予負荷もしくは軸方向力が大きくなりすぎることのないように、１．５〜３．５ｍｍの塑性の圧縮行程にわたって、１００Ｎの軸方向力変化ΔＦＡが調節可能であるようにする。軸方向力ＦＡは、有利な事例では３５０Ｎ〜６５０Ｎである。軸方向力がより小さい場合、可動軸受の寿命はひどく制限される。なぜならば、転動体の転がり運動が理想的に経過しないからである。軸方向力が６５０Ｎよりも大きい場合、軌道輪（Lagerring）間で転動体がより強く押圧されることに基づいて、軸受の寿命が短くなる。
【０００６】
ばねエレメントはハブによってセンタリングされる。このことは、ばねエレメントがハブの孔には当て付けられず、ひいては、可動軸受に対する軸方向力を減少させるおそれのある軸方向力損失が生じないという利点を有している。
【０００７】
さらなる実施態様によれば、ばねエレメントが支持領域を有しており、この支持領域を起点として、少なくとも１つのばねアームが延びていることが考えられている。この場合、支持領域は、センタリングエレメントとして働くという任務を有していて、したがって前記少なくとも１つのばねアームを良好に保持している。特別にスペースの節約された構成形式は、前記少なくとも１つのばねアームが周方向に延びていることによって得られる。
【０００８】
ばねエレメントにおける有利な材料活用を達成するためには、ばねエレメントの、軸方向力によって負荷された横断面が、ほぼ同じ機械的応力にさらされていることが考えられている。
【０００９】
図１には、機械１０とここでは特に機械１０の軸受装置１３とを部分的に示してある。軸受装置１３の複数の部分は、軸１６、軸受１９、ハブ２２およびばねエレメント２５である。ハブ２２はエンドシールド（Lagerschild）の一部であって、その円筒形の孔２８内に、転がり軸受として構成された、外輪３１を備えた軸受１９を収容している。軸受１９は、転動体３４と内輪３７とによって軸１６を支持している。機械１０は、この例では発電機として構成されている。しかもこの場合、軸１６は一般的には鋼から成っており、一体的にエンドシールドから形成されているハブ２２は、アルミニウム合金から成っている。
【００１０】
機械１０の製作に際して、機械１０の製作したい個々の構成部分に関して、この事例では軸方向の、種々異なる長さ許容差が適用される。この場合、製作された個々の個別部材の組合わせに際して、極端組合わせ（Extremkombination）が生じる。しかも発電機として構成された機械１０では、一般的に、ここに図示してあるような、機械駆動装置とは反対の側の軸受装置１３内で、種々異なる許容差を補償することが試行される。この場合、種々異なる長さ許容差に基づいて、例えば、ハブ２２の、軸ショルダ４０に向けられた端面４３に対して、軸ショルダ４０の軸方向位置が種々異なることがあり得る。図１には、１つの極端位置を示してある。別の極端位置４０１も概略的に示してあり、この極端位置では、製作許容差に基づき軸ショルダ４０がさらに右側へ移動させられている。この場合、軸ショルダ４０における軸受１９の位置も移動させられるので、軸受１９の、図で見て右側の面も、位置１９１へ移動させられる。このような許容差による位置可変性（Toleranzlagevariablitaete）のもとで機械１０がもはや通例のようにベルトを介しては駆動されず、例えば内燃機関内の歯車を介して駆動される場合、軸受装置１３内では、軸受１９内で転動体３４の規定された転動を生ぜしめるはずの半径方向に作用する軸受力が不足する。
【００１１】
このような組込みおよび駆動事例では、軸受装置１３内にばねエレメント２５が設けられている。このばねエレメント２５は、軸方向に作用する力によって、軸ショルダ４０の方向における外輪３１の移動を生ぜしめ、ひいては半径方向力を転動体３４に対して生ぜしめる。この半径方向力が所定の最小値に達する限りは、この半径方向力は、転動体３４の規定された転動を生ぜしめ、ひいては軸受１９の寿命を延ばすことができる。この場合、ばねエレメント２５は、生ぜしめられる極端位置の範囲内で、軸受１９に対して、所定の範囲内の軸方向力ＦＡを生ぜしめなければならない。この場合、図１に示した軸受装置１３の実施例では、ばねエレメント２５は、軸方向力ＦＡによって軸受部材すなわち外輪３１を負荷する。前記のように大きい可変性のもとで、軸受部材に作用する軸方向力が小さすぎず大きすぎないようにするために、ばねエレメントが最終組付けされた状態で軸方向力を軸受部材に対して生ぜしめている間、このばねエレメントが塑性変形されていることが考えられている。図２には、ばねエレメントの力・行程線図を示してある。横座標軸には行程ｓ、縦座標軸には軸方向力ＦＡを示してある。原点を起点として、値ｓ０は、負荷されていない状態のばねエレメント２５の軸方向長さを示す。ばねエレメント２５が軸方向で圧縮される場合、このばねエレメント２５の軸方向延在長さが減少される。弾性の圧縮行程Δｓｅを通過した後、ばねエレメントは軸方向延在長さｓ１を有する。この値の後、すなわちばねエレメント２５がさらに強く圧縮される場合、ばねエレメント２５の変形は塑性となる。ばねエレメント２５が軸方向延在長さｓ１に到達すると同時に、最小限必要な軸方向力ＦＡｍｉｎに到達する。力・行程経過は、ばねエレメント２５の弾性の範囲における力・行程経過よりも著しく平坦に経過する。軸受装置１３に関して値ｓ１は、ｓ１が軸受装置１３内のばねエレメント２５の最大許容・軸方向延在長さに相当するという意味を有している。したがってｓ１は、ハブ２２における端面４６と軸受１９の右側の端面４９との間の最大の構成室長さに相当する。両端面４６，４９の間の最小間隔としては、軸方向延在長さｓ２が許容し得る（図２も参照のこと）。ｓ２は、ばねエレメント２５の前記軸方向延在長さにおいて最大許容・軸方向力ＦＡをかろうじて超えないことによって規定されている。
【００１２】
図３および図４を用いて、ばねエレメント２５の設計上の形態をより詳しく説明する。ばねエレメント２５の平面図には、支持領域５２をはっきりと見て取れる。この支持領域５２は有利にはリング状に形成されている。この支持領域５２を起点としてその半径方向の外側で、複数のばねアーム５５が延びている。ばねエレメント２５に関する最小限の要求として、支持領域５２を起点として少なくとも１つのばねアーム５５が延びていることが考えられなければならない。この少なくとも１つのばねアーム５５は、機械１０の軸１６の軸線に関して周方向に延びている。ばねエレメント２５のための構成室をできるだけ有利に活用することを達成するために、支持領域５２の外周部を起点として、１つの外周箇所に、互いに離反しているそれぞれ２つのばねアーム５５が延びている。これらのばねアーム５５は、軸方向力負荷がばねアーム５５内にほぼ同じ機械的応力を生ぜしめるように形成された横断面を有している。
【００１３】
支持領域５２は、ばねエレメント２５がハブ２２によってセンタリングされるようにするために働く（図１も参照のこと）。このために、ハブ２２が、半径方向内側へ向けられた突出部５８を有していて、この突出部５８が、軸１６に到達する少し前に、軸方向に向けられた突出部６１を成して終わっていることが考えられている。この突出部６１は、半径方向外側に加工された面を有していて、この面を介して支持領域５２を、その内側へ向けられた輪郭においてセンタリングし、ひいてはばねエレメント２５をセンタリングしている。
【００１４】
ばねエレメント２５に関しては、種々異なる物理的性質が特別に有利であるとわかった。ｓ１とｓ２との間の塑性の圧縮行程にわたって、許容し得る軸方向力増大しか生じないようにするために、一般的な規定によればばね定数が１８〜７０Ｎ／ｍｍであることが考えられている。さらに、ばねエレメント２５の変形の塑性の範囲が、有利には、２〜３．５ｍｍの弾性の圧縮行程の後に始まることがわかった。さらに、１．５〜３．５ｍｍの塑性の圧縮行程における軸方向力変化ΔＦＡが、有利には、１００Ｎの範囲内であることが判明した。軸受１９の有利な寿命予測のためには、ばねエレメント２５が３５０〜６５０Ｎの軸方向力ＦＡで作用するようにすることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】機械を可動軸受の断面図で示す図である。
【００１６】
【図２】ばねエレメントの圧縮行程にわたって軸方向力の経過を示す力・行程線図である。
【００１７】
【図３】ばねエレメントの平面図である。
【００１８】
【図４】ばねエレメントの立体図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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