(57)【要約】  本発明は、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器（３）内に案内される複数の転動体（９）を有する転がり軸受（１）に関し、保持器（３）が、転動体（９）を受入れるため周方向に均一に分布して設けられる軸受ポケット（８）を持ち、これらの軸受ポケット（８）が軸線方向及び周方向に広範囲に閉じられ、それぞれ１つの転動体（９）を収容している。転がり軸受（１）の作動特性を改善するため、保持器（３）が、各軸受ポケット（８）に少なくとも１つの受動調節素子（１４）を持ち、この調節素子（１４）の温度に関係する変形により、転動体（９）のポケット遊隙（１６，１７）が変形可能である。
2008540979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器（３）内に案内される複数の転動体（９）を有し、保持器（３）が、転動体（９）を受入れるため周方向に均一に分布して設けられる軸受ポケット（８）を持ち、これらの軸受ポケット（８）が軸線方向及び周方向に広範囲に閉じられ、それぞれ１つの転動体（９）を収容している転がり軸受（１）において、保持器（３）が、各軸受ポケット（８）に少なくとも１つの受動調節素子（１４）を持ち、この調節素子（１４）の温度に関係する変形により、転動体（９）のポケット遊隙（１６，１７）が変形可能であることを特徴とする、転がり軸受。
【請求項２】
温度に関係する変形が調節素子（１４）の伸び及び／又は曲げであることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
調節素子（１４）が少なくとも部分的に形状記憶合金から成っていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
調節素子（１４）の形状記憶合金がニッケル−チタン合金から構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
調節素子（１４）が線湾曲片（１５）として構成されて、軸受ポケット（８）の軸線方向側壁（１１）の周方向に向けられる内側溝（１３）に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の転がり軸受。
【請求項６】
調節素子（１４）が線湾曲片（１５）として構成されて、軸受ポケット（８）内で回転方向（１２）において転動体（９）の前及び／又は後で軸受ポケット（８）の軸線方向側壁（１１）の間に張られていることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の転がり軸受。
【請求項７】
鋲素子（５）により結合される２つの保持器環（４）から成る鋲止め保持器（３）において、調節素子が鋲素子（５）として構成されていることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内レース、外レース、内レースと外レースとの間に設けられて保持器内に案内される複数の転動体を有し、保持器が、転動体を受入れるため周方向に均一に分布して設けられる軸受ポケットを持ち、これらの軸受ポケットが軸線方向及び周方向に広範囲に閉じられ、それぞれ１つの転動体を収容している転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】  転がり軸受は、簡単な実施形態では、２つの軸受レース即ち内レース及び外レースから成り、これらの軸受レースの間で保持器に転動体が設けられている。外レースに対する内レースの相対回転の際、転動体が軸受レースの転動路上を転がる。転動体の転がり運動は、軸受レースの転動路上における転動運動と滑り運動から合成され、その際転動運動が優勢であり、純粋な滑り運動と比較して非常に小さい摩擦抵抗しか生じない。保持器により、軸受レースの間の転動体は周囲にわたって均一に分布されかつ互いに間隔をおいて案内され、それにより転がり軸受の周囲にわたる軸受構成部分の均一な負荷、丸い静かな回転、僅かな摩耗又は長い寿命及び小さい回転抵抗が得られる。【０００３】  広範囲に閉じられる軸受ポケットを備えた保持器は、鋼、金属線又はプラスチックのように異なる材料及び半製品から製造され、種々の形状で構成されることができる。【０００４】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２６８２５号明細書では、例えば軸線方向片側で開く軸受ポケットを持つ保持器環と環状板状端部蓋から形成されている転がり軸受の保持器が記載されており、転動体の挿入後端部蓋が保持器環の開いた側にはめられ、タッピンねじにより保持器環に結合される。【０００５】  これに反しドイツ連邦共和国特許出願公開第２１５０９８２号明細書から公知の転がり軸受の保持器は、完全に金属線から製造されている。転動体を受入れるため金属線は２つのＵ字状線湾曲片となるように形成され、これらの線湾曲片の相互間隔は転動体の直径より小さく、その脚辺はそれぞれ転動体の赤道の上及び下に設けられ、１つの転動体を受入れる両方の湾曲片は、その一端を互いに結合され、その他端を隣接する転動体の湾曲片に結合されている。【０００６】  別の公知の構造では、保持器が、軸線方向内方へ開く半環又は半殻状半ポケットを持つ鋼板から成る２つの対称な保持器環から成り、これらの半ポケットは、軸線方向中央で周方向にかつ軸受ポケットのそれぞれ両側で互いに当接し、互いに鋲止めされている。更に、例えばポリアミドのようなプラスチックから成る射出成形部品として閉じられた軸受ポケットと一体に製造されている保持器を持つ転がり軸受が公知である。【０００７】  プラスチックから成る保持器は、軸受ポケット内では、鋼板又は金属線から成る構造に比較して、転動体に対して小さい摩擦を持っている。しかし転動体と摩擦接触するプラスチックの大きい摩耗、及び保持器材料の低い耐熱性又は比較的低い最高許容作動温度が不利である。従って機械的及び熱的に大きく高く負荷される転がり軸受は、圧倒的に金属部品から製造される保持器を備えている。【０００８】  しかし金属から成るすべての保持器は、原則的に次の欠点を持っている。即ち軸受ポケットにあるポケット遊隙、従って転動体保持器の橋絡片素子及び環素子に対する転動体の周方向及び軸線方向距離は、今まで適切に制御されなかったが、これは例えば特定の機械的及び熱的負荷に合わせるために望ましい。例えば機械又は車両の作動段階の初めに小さい始動抵抗を得るためには、大きいポケット遊隙が有利である。しかしポケット遊隙が転がり軸受の回転数及び負荷の増大と共に速やかに小さくな���、更に増大する機械的及び熱的負荷では一定に留まるようにして、一方では軸受ポケット内における転動体の振動運動従って転動体の大きい摩耗及び騒音を回避し、他方では転動体と保持器との間の大きい摩耗を回避する。しかし実際に多くの転がり軸受では、軸受レース、転動体及び保持器の異なる熱膨張のため、ポケット遊隙が作動温度の上昇と共に小さくなり、それにより転がり軸受の軸受抵抗が大きくなり、摩耗が甚だしくなり、寿命が減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  従って本発明の基礎になっている課題は、最初にあげた種類の転がり軸受を、できるだけ簡単かつ安価に、作動特性の改善のために発展させることである。【００１０】  温度に関係して作用する受動調節素子を保持器の軸受ポケットに設けることによって、転動体のポケット遊隙の負荷に関係する自動的な変化又は調節従って現在の負荷への転がり軸受の適応が可能である、という認識が本発明の基礎になっている。調節素子の受動的な制御のため、転がり軸受の作動温度が負荷の増大と共に摩擦により上昇する、という事実を利用することができる。更に軸受の組込み場所の近くに加熱素子又は冷却素子を設けることによって、ポケット遊隙従って転がり軸受の軸受抵抗の調節に積極的に影響を及ぼすことも可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明の課題は、請求項１の上位概念の特徴に関連して、保持器が、各軸受ポケットに少なくとも１つの受動調節素子を持ち、この調節素子の温度に関係する変形により、転動体のポケット遊隙が変形可能であることによって解決される。【００１２】  本発明による転がり軸受の有利な展開が請求項２〜７の対象である。【００１３】  受動調節素子を保持器の軸受ポケットに設けることにより、転動体のポケット遊隙は、温度の上昇を伴う負荷の増大と共に、外部の制御作用なしに、具体的な使用及び所望の作用関係に応じて、調節素子の適当な幾何学的構成及び配置により大きくするか、小さくするか又は一定に保つことができる。調節素子の適当な構成によって、温度に関係する変形が調節素子の伸び又は曲げ又は両方の組合せであるようにすることができる。操作素子の材料として、なるべく形状記憶合金特にニッケル−チタン合金が使用され、調節素子が構造に応じて少なくとも部分的にこの合金から成っている。形状記憶合金は、大きい機械的及び熱的負荷可能性において、膨張素子及びバイメタル素子において使用される受動素子用の他の公知の材料より著しく大きい変形従って伸び及び／又は曲げを示す。【００１４】  形状記憶合金の変形は、比較的小さい温度範囲で起こるアルテンサイトとオーステナイトとの間の内部組織変態によりひき起こされる。従って形状記憶合金は特に温度に関係する機能で使用する場合受動調節素子に使用するのに適している。【００１５】  例えば自動車の機関冷却装置のサーモスタット弁及び制動装置の送風機継手における使用が公知である。同様に特開平６−２００９３３号、昭６３−９７２０号及び昭６４−６０２４３号公報から、転がり軸受の軸線方向又は半径方向組込み遊隙の温度に関係する制御のため形状記憶合金から成る部材も公知である。このような使用のためにニッケル−チタン合金が特に適している。なぜならば、その組織変態が実際の使用にしばしば関係する−３５℃〜＋８５℃の温度範囲で起こるからである。ニッケル−チタン合金は更に、転がり軸受に使用する際静かな回転を生じる良好な緩衝特性を持っている。【００１６】  本発明による転がり軸受の第１の実施形態では、調節素子が線湾曲片として構成されて、軸受ポケットの軸線方向側壁の周方向に向けられる内側溝に設けられている。線湾曲片はその端部を内側溝に係留され、その間で温度に関係して内側溝から大きく又は小さく突出し、それにより軸線方向ポケット遊隙が調節される。【００１７】  同様に線湾曲片が中間を内側溝に係留され、その端部が温度に関係して大きく又は小さく内側溝から突出し、それにより周方向ポケット遊隙が調節される。【００１８】  更に線湾曲片は、軸受ポケットの軸線方向側壁が撓み易い場合、内側溝内に完全に係留され、側壁が作動温度に関係して弾性的に変形し、それにより軸線方向及び周方向のポケット遊隙が調節可能である。【００１９】  本発明による転がり軸受の第２の実施形態では、調節素子が線湾曲片として構成されて、軸受ポケット内で回転方向において転動体の前及び／又は後で軸受ポケットの軸線方向側壁の間に張られている。例えば転動体が玉として構成されている場合、線湾曲片が玉の輪郭に従って円弧状に構成されていると、周方向ポケットが線湾曲片の温度に関係する短縮及び直線化により減少し、線湾曲片の伸び及び更なる湾曲により増大する。【００２０】    鋲素子により結合される２つの保持器環から成る鋲止め保持器を持つ転がり軸受において使用可能な第３の実施形態では、調節素子が鋲素子として構成されている。鋲素子は純粋な膨張素子として作用し、両方の保持器環の可変な軸線方向間隔により、軸線方向ポケット遊隙を温度に関係して変化する。しかし鋲素子が更に又はその代わりに曲げ素子として構成されて、両方の保持器環の可変な半径方向及び／又は周方向ずれ、従って周方向ポケット遊隙の温度に関係する変化を可能にする。【００２１】  転がり軸受のポケット遊隙を温度に関係して制御する前記の実施形態は、それぞれ単独に又は互いに組合わせて使用することができる。【００２２】  本発明が添付図面により若干の実施例について以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  玉軸受２として構成される転がり軸受１は、図１において半径方向Ａに見た部分図ａ）及び軸線方向Ｂに見た部分図ｂ）で示され、鋲素子５により結合される２つの対称な保持器環４から成る鋲止め保持器３を持っている。保持器環４は、周囲にわたって均一に分布してそれぞれ２つの結合橋絡片６の間に、軸線方向に円弧状に湾曲するポケット区域７を持っている。保持器３の組立てられた状態で、互いに鋲止めされる保持器環４のポケット区域７は、周囲にわたって均一に分布して設けられる閉じた軸受ポケット８を形成し、ここでは玉１０として構成される転動体９がこれらの軸受ポケット８にそれぞれ設けられている。【００２４】  本発明によれば、軸受ポケット８の軸線方向側壁１１として作用するポケット区域７は、その内側に、周方向従って転がり軸受１の回転方向１２に向く内側溝１３を持ち、線湾曲片１５として構成されて温度に感応する受動調節素子１４がこの内側溝１３内に設けられている。調節素子１４は、なるべく少なくとも部分的に形状記憶合金特にニッケル−チタン合金から成り、従って温度に関係して変形し、又は温度に関係して伸びかつ／又は曲がり、それにより軸線方向及び／又は周方向ポケット遊隙１６，１７が、作動温度の上昇と共に自動的に減少するか、増大するか又は一定に保持される。【００２５】  調節素子１４の適当な構成によって、転がり軸受１の作動特性を、温度に関係して現在の作動条件に自動的に合わせることが可能である。転がり軸受１の組込み場所の近くに図示しない加熱素子又は冷却素子を設けることによって、ポケット遊隙１６，１７従って転がり軸受１の軸受抵抗の積極的な制御も可能である。【００２６】  線湾曲片１５がその端部を関係する内側溝１３に係留されていると、線湾曲片は、作動温度に関係して、中間で内側溝１３から多く又は少なく突出し、それにより軸線方向遊隙１６が調節される。内側溝１３内で中間を係留されると、線湾曲片１５の端部が温度に関係して多く又は少なく内側溝１３からそれぞれ突出し、それにより周方向ポケット遊隙１７が調節される。更に線湾曲片１５は、側壁１１が軸線方向に曲がり易い場合、完全に内側溝１３内に係留され、内側溝１３を温度に関係して弾性変形させることができ、それにより軸線方向及び周方向のポケット遊隙１６，１７が調節可能である。【００２７】  図２には、玉軸受２として構成される転がり軸受１の一部が半径方向に見た図で示され、玉１０として構成される転動体９が、任意の構造の保持器３の軸受ポケット８に設けられている。楕円形断面を持つ軸受ポケット８内で、回転方向１２に玉１０の前及び後に、それぞれ円弧状線湾曲片１８として構成されかつ温度に感応する受動調節素子１４が設けられて、軸受ポケット８の軸線方向側壁１１の間に張られている。【００２８】  調節素子１４は、少なくとも部分的にニッケル−チタン合金のような形状記憶合金から成り、従って温度に関係して変形し、即ち伸びかつ／又は曲がり、ここで変形は、線湾曲片１８の短縮又は伸張の形で、それに伴って線湾曲片１８の円弧状膨らみ従って玉１０の周方向ポケット遊隙１７の縮小、増大又は一定保持で現れる。それにより調節素子１４の適当な構成で、この構造においても転がり軸受１の作動特性を、温度に関係して自動的に現在の作動条件に合わせることができる。【００２９】  図３には、円筒ころ軸受１９として構成される転がり軸受１の一部が半径方向に見た図で示され、円筒ころ２０として構成される転動体９が、任意の構造の保持器３の軸受ポケット８に設けられている。方形断面を持つ軸受ポケット８内で回転方向１２において円筒ころ２０の前及び後に、それぞれまっすぐな線湾曲片２１として構成されかつ温度に感応する受動調節素子１４が設けられ、軸受ポケット８の軸線方向側壁１１の間に張られている。【００３０】  これらの調節素子１４も、少なくとも部分的に形状記憶合金特にニッケル−チタン合金から成っている。温度に関係する作用関係は図２について説明したのと同様であり、線湾曲片２１は、図３に示すまっすぐな状態から始まって、温度上昇の際、他の部材３，２０に対して増大する熱膨張によって、周方向に外方へそれるので、円筒ころ２０の周方向ポケット遊隙１７が増大するか又は少なくとも一定に保持される。【００３１】  図４のａ）及びｂ）に半径方向に見た図で示される転がり軸受１は、鋲止めされた保持器３を持つ玉軸受２として示されている。両方の保持器環４は、今や温度に感応する受動調節素子１４として構成されかつ少なくとも部分的にニッケル−チタン合金のような形状記憶合金から成る鋲素子５により互いに結合されている。短い鋲軸部２２のため、保持器環４の結合橋絡片６が、鋲素子５の鋲頭部２３により軸線方向に互いに押し付けられている、第１の温度Ｔ１に対してａ）に示す状態で、鋲素子５の鋲軸部２２は、第２の温度Ｔ２に当てはまるｂ）において伸ばされているので、保持器環４は結合橋絡片６の所で軸線方向に互いに離されており、それにより特に玉１０の軸線方向ポケット遊隙１６が増大する。【００３２】  その代わりに又はそれに加えて、鋲素子５は、主として温度に関係して曲がる調節素子１４として構成することもできるので、温度変化の結果、保持器環４の周方向ずれ、それに伴って玉１０の周方向ポケット遊隙１７の変化も起こる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による転がり軸受の第１実施例を玉軸受の鋲止めされる保持器の部分により示す。
【図２】本発明による転がり軸受の第２実施例を玉軸受の保持器の一部により示す。
【図３】図２による実施例を円筒ころ軸受の保持器の一部により示す。
【図４】第３の実施例を玉軸受の鋲止めされる保持器の一部により示す。
【符号の説明】
【００３４】１                転がり軸受
２                玉軸受
３                保持器
５                鋲素子
６                結合橋絡片
７                ポケット区域
８                軸受ポケット
９                転動体
１０              玉
１１              軸線方向側壁
１２              回転方向
１３              内側溝
１４              調節素子
１５，１８，２１  線湾曲片
１６              軸線方向ポケット遊隙
１７              周方向ポケット遊隙
１９              円筒ころ軸受
２０              円筒ころ
２２              鋲軸部
２３              鋲頭部
【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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