(57)【要約】【課題】本発明は、内レース（２）と、該内レース（２）に関して同軸に配置された外レース（１）とを有し、内レース（２）と外レース（１）との間に球（６）が配置され、これらの球（６）はケージ（３）によって誘導され、該ケージ（３）は、複合材料で構成される玉軸受に関する。【解決手段】本発明は、長い耐用寿命と、潤滑システム故障後に動作できる特性とを併せ持つ玉軸受を提案するという課題に対処する。この課題は、複合材料がエポキシド樹脂および繊維を含むことにより達成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内レースと、該内レースに関して同軸に配置された外レースとを有し、内レースと外レースとの間に軸受球が配置され、これらの軸受球はケージによって誘導され、該ケージは、複合材料で構成される玉軸受において、複合材料がエポキシド樹脂および繊維で構成されることを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
エポキシド樹脂が、１３０℃以上の温度、とりわけ１３４℃以上の温度において耐熱性を有することおよび／またはエポキシド樹脂が、とりわけ約１バール以上の圧力において耐圧性を有することおよび／またはエポキシド樹脂が、耐湿性、とりわけ飽和蒸気大気下での耐湿性を有することを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
複合材料が完全にエポキシド樹脂および繊維で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の玉軸受。
【請求項４】
繊維が天然繊維および／または合成繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の玉軸受。
【請求項５】
繊維が、エポキシド樹脂のための担体材料、とりわけストリップ形状の担体材料として作られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の玉軸受。
【請求項６】
担体材料が、構造化織物、とりわけ織布として実施されることを特徴とする請求項５記載の玉軸受。
【請求項７】
担体材料が、繊維性ウェブとして作られることを特徴とする請求項６記載の玉軸受。
【請求項８】
ケージ（３）、とりわけ繊維が、潤滑剤で満たされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の玉軸受。
【請求項９】
玉軸受が、３０ｍｍ以下の外径を有するミニチュア玉軸受であり、とりわけ約６ｍｍ〜１２ｍｍの外径を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内レースと、該内レースに関して同軸に配置された外レースとを有し、内レースと外レースとの間に軸受球が配置され、これらの軸受球はケージによって誘導され、該ケージは、複合材料で構成される玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
そのような玉軸受は、多くの技術分野において使用されてきており、現在も使用されている。使用するにあたり、ほとんどの場合に、玉軸受ケージが玉軸受の耐用寿命を制限する構造的部材であることが見出されている。これは、ケージが大きな力の作用にさらされるという事実により説明できる。ケージは、高速回転している球ならびに内レースおよび／または外レースと交互にまたは同時に接触し、内レースおよび／または外レースも、回転軸線の周りを回転している。特にレースの１つの毎分約５００，０００回転の高回転速度においては、従来の複合材料のケージは、長期的にはこれらの負荷に耐えられない。玉軸受が、高温、高圧および高湿度に少なくともある時間さらされる用途において、従来の複合材料を使用することは特に困難である。とりわけ、医療技術における玉軸受は、これらの条件に耐えることができなければならない。なぜならば、玉軸受を備える機器は、頻繁にオートクレーブ処理されなければならないからである。この処理過程について、約３分間にわたり１バールの圧力、１３４℃以上の温度、および飽和蒸気大気が指定される。綿繊維と組み合わせたフェノール樹脂のような従来の複合材料の玉軸受ケージは、これらの条件に全く耐えられないかあまり長く耐えられない。分解作用が生じ、これは玉軸受全体の破壊という結果になる。
【０００３】
従って、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）、またはＰＡＩ（ポリアミドイミド）で構成される玉軸受ケージが開発されてきた。しかしながら、これらの材料の１つで作られた玉軸受ケージには、潤滑システム故障後の動作を可能にするどのような特性も持たないという欠点がある。フェノール樹脂と綿繊維との既知の複合材料と対照的に、列挙されたケージ材料はどのような繊維も含んでおらず、その結果、潤滑剤をケージ自体に蓄えることは全くできない。このことは、玉軸受中に利用可能な潤滑剤がもはやなくなれば、玉軸受が直ちに破壊することにつながる。しかしながらそのような状況において、フェノール樹脂と綿繊維との玉軸受ケージは、蓄えていた潤滑剤を小量、転動面および／または球へ供給し、その結果、玉軸受の耐用寿命を大きく延ばすことができる。しかしながら、すでに述べたように、フェノール樹脂と綿繊維との玉軸受ケージを有する玉軸受には、とりわけ医療技術において玉軸受がさらされる負荷に条件付きでしか耐えられないという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、長い耐用寿命続と、潤滑システム故障後に動作できる特性とを合わせ持つ玉軸受を提案するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の根底にある問題は、複合材料がエポキシド樹脂および繊維を含むことにより解決される。エポキシド樹脂は、玉軸受ケージがさらされる極端な負荷に長期間にわたり耐えられることが見出されている。このことは、とりわけ重要である。なぜならば、例えば医療技術において、とりわけ歯科技術において、患者と直接接触する構造部品は、毎使用後にオートクレーブされるべきだからである。オートクレーブ処理の間、玉軸受を含むこれらの構造部品は、飽和水蒸気中で１３４℃以上の温度および約１バールの圧力に数分間にわたり耐えなければならない。この業界は今日、構造部品、それに加えて玉軸受が、２０００回以上のオートクレーブサイクルに耐えることができなければならないことを要求している。これらの要求事項は、エポキシド樹脂および繊維を含む複合材料の玉軸受ケージによってしか満たされない。含まれる繊維により、潤滑システム故障後の玉軸受ケージの動作が保証される。玉軸受中の潤滑剤が万一不足すれば、エポキシド樹脂中に含まれる繊維が潤滑剤を転動および／または球に供給する。エポキシド樹脂および繊維の玉軸受ケージを備える玉軸受は、長い耐用寿命ならびに潤滑剤システム故障後の動作について必要とされる特性も保証する。玉軸受ケージは、例えば、冠形または櫛形ケージ、あるいは中実なケージとすることができる。
【０００６】
本発明による玉軸受が医療技術的要求事項も満たすためには、エポキシド樹脂が、１３０℃以上の温度、とりわけ１３４℃以上の温度において耐熱性を有すること、および／またはエポキシド樹脂が、とりわけ約１バール以上の圧力において耐圧性を有することおよび／またはエポキシド樹脂が、耐湿性とりわけ飽和蒸気大気下での耐湿性を有することが有利である。これらの温度、圧力および湿度の組み合わせは、オートクレーブ処理の間に生じる。この目的には、好ましくは熱硬化させたエポキシド樹脂が用いられる。繊維もこれらの温度、圧力および湿度に耐えるのであれば、さらに大幅に有利である。その場合にエポキシド樹脂および繊維が、温度、圧力および湿度に数分間、とりわけ約３分間耐えることが要求される。複合材料は、約２０００回のオートクレーブ処理に耐えなければならない。オートクレーブ内への熱水蒸気の急激な流入によるパラメータ変化に複合材料が耐えられることが決定的である。複合材料が、列挙されたパラメータのどの組み合わせにも、または個別のパラメータ単独にも耐えることが本発明の範囲内にあることが理解される。
【０００７】
特に長い耐用寿命を保証するために、本発明のさらなる実施形態は、複合材料が完全にエポキシド樹脂および繊維で構成されることを規定する。これによって、耐用寿命がより短い材料の使用が回避される。
【０００８】
繊維を天然繊維および／または合成繊維とすることが有利である。使用を考慮される天然繊維は、例えば、綿のような植物起源の繊維、または羊毛のような動物起源の繊維である。綿には、綿が高耐熱性材料であるという利点がある。考慮される合成繊維は、例えば、ポリアミド繊維である。なぜならば、高い耐熱性に加えて、高い耐圧性および耐湿性を有しているからである。これらの繊維は、潤滑剤吸収の目的にかなう。
【０００９】
玉軸受ケージの剛性を増大させるために、繊維がエポキシド樹脂のための担体材料、とりわけストリップ形状の担体材料として実施されるのが有利である。担体材料はそのため、繊維が互いに結合することを特徴とする。担体材料は、製造工程の間にエポキシド樹脂で含浸され、加熱したマンドレル上に巻回される。それに引き続いてマンドレルが取り去られ、残った管が圧力および高温下で硬化される。繊維複合材のため、玉軸受ケージは特に優れた剛性を得る。
【００１０】
担体材料は、構造化織物、とりわけ織布として実施するのが有利である。この織物は特に耐裂性なので、玉軸受ケージ製造の間にうまく加工され得る。
【００１１】
そのため繊維とエポキシド樹脂との特に良好な接合が達成され、担体材料は繊維性ウェブとして実施される。繊維性ウェブは特に大きい反応性表面を有している。なぜならば、繊維性ウェブは、摩擦および／または粘着および／または接着により互いに結合された整列された繊維またはランダムに配向された繊維で構成されるからである。担体材料として繊維性ウェブを用いることにより、加熱されたマンドレル上への巻回方法の間に、担体材料ストリップの特に良好な結合が達成される。個別の巻回された層の剥離は有利に回避される。
【００１２】
潤滑システム故障後に動作できるという玉軸受ケージの特性が最初から付与されるために、ケージは潤滑剤で満たされる。その場合、玉軸受ケージは、潤滑剤がケージ中に特に急速に浸透するように、真空にさらされる。毛管力のみに頼るのであれば、潤滑システム故障後に動作できる特性は、最初からは付与されないであろう。
【００１３】
エポキシド樹脂および繊維で構成される玉軸受ケージの使用は、３０ｍｍ以下の外径を有するミニチュア玉軸受において特に興味深い。これらのミニチュア玉軸受は、大きな回転速度負荷にさらされる玉軸受である場合がほとんどである。本発明による玉軸受は、医療技術、とりわけ歯科技術においての使用にとりわけ適している。なぜならば、これらの分野においては、極端な負荷が許容されなければならないならである。レースの１つの毎分約５００，０００回転以上という回転速度は、まれなことではない。
【００１４】
本発明は、本発明の実施例を示す図１に関連して詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施例］
図１は、玉軸受を通る断面を示す。外レース１と、これに関して同軸に配置された内レース２との間に、球６が配置されており、これらの軸受球は、玉軸受ケージ３によって誘導されて、互いに間隔をおいて保持されている。図の下端には、回転軸線が示してある。この実施例においては、玉軸受ケージ３は冠形ケージとして作られている。ケージ３を中実なケージとして作ることも可能であることが理解される。玉軸受の左側には、保持リング５が、その隣に配置されたカバーディスクと共に設けてある。
【００１６】
玉軸受ケージ３は完全に、エポキシド樹脂および繊維性ウェブとして配置された合成繊維を含む複合材料で構成されている。外レースが固定されており、内レース２が毎分５００，０００回転の回転速度で回転すると仮定すれば、球はそれら自身の軸の周りを、毎分約１，０００，０００回転の回転速度（係数２）で回転し、玉軸受ケージ３は回転軸線の周りを、毎分約２００，０００回転の回転速度（係数０．４）で回転する。玉軸受ケージ３には大きな力が作用する。なぜならば、玉軸受ケージ３は、高速回転する球６、固定された外レース１、および高速回転する内レース２と絶えず接触しているからである。エポキシド樹脂および繊維で構成された玉軸受ケージ３は、これらの負荷に耐えることができ、もし必要であれば、球および／または外レース１もしくは内レース２に繊維を介して潤滑剤を供給することができる。潤滑システム故障後に動作できるこれらのいわゆる特性のため、玉軸受全体の耐用寿命が大きく向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】玉軸受を通る断面を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  外レース
２  内レース
３  玉軸受ケージ
４  カバーディスク
５  保持リング
６  球
【図１】
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【国際調査報告】
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