(57)【要約】  本発明は、転がり軸受（１）特に中実転動体状の玉軸受、ころ軸受又は針軸受ころ軸受が、実質的に外レース（２）、内レース（３）、及びこれらのレース（２，３）の間に設けられる複数の転動体（４，５）から成り、これらの転動体（４，５）が、外レース（２）の転動路（６）上及び内レース（３）の転動路（７）上で、保持器の案内なしに互いに転がるものに関する。本発明によれば、外レース（２）の転動路（６）及び内レース（３）の転動路（７）が、これらのレースと一体に結合されて環状に連続するそれぞれ２つの縁（８，９及び１０，１１）により側方を区画され、転がり軸受（１）への転動体（４，５）の充填が、外レース（２）の縁（９）と内レース（３）の縁（１１）との間の間隙（１２）を通して、形状記憶合金から成る転動体（５）の少なくとも部分量で行われ、形状記憶合金から成る転動体（５）が断面をレース（２，３）の縁（９，１０）の間の間隙（１２）の寸法に変形され、転がり軸受（１）への差込み後所定温度に達する際、他の転動体（４）の形状に一致する原形を自動的にとる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受特に中実転動体の玉軸受、ころ軸受又は針軸受が、実質的に外レース（２）、内レース（３）、及びこれらのレース（２，３）の間に設けられる複数の転動体（４，５）から成り、これらの転動体（４，５）が、外レース（２）の転動路（６）上及び内レース（３）の転動路（７）上で、保持器の案内なしに互いに転がるものにおいて、外レース（２）の転動路（６）及び内レース（３）の転動路（７）が、これらのレースと一体に結合されて環状に連続するそれぞれ２つの縁（８，９及び１０，１１）により側方を区画され、転がり軸受（１）への転動体（４，５）の充填が、外レース（２）の縁（９）と内レース（３）の縁（１１）との間の間隙（１２）を通して、形状記憶合金から成る転動体（５）の少なくとも部分量で行われ、形状記憶合金から成る転動体（５）が断面をレース（２，３）の縁（９，１０）の間の間隙（１２）の寸法に変形され、転がり軸受（１）への差込み後所定温度に達する際、他の転動体（４）の形状に一致する原形を自動的にとることを特徴とする、転がり軸受。
【請求項２】
形状記憶合金から成る転動体（５）の数が、転がり軸受（１）の転動体（４，５）の総数のなるべくほぼ半分に一致し、形状記憶合金から成る転動体（５）が、転がり軸受（１）の他の転動体（４）の間に均一に周方向に分布して設けられてい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】
形状記憶合金から成る転動体（５）が、なるべく一方向特性又は両方向特性を持つニッケル−チタン合金から構成され、この合金がマルテンサイト低温相で容易に変形可能であり、オーステナイト高温相へ移行の際その最初の製造形状をとることを特徴とする、請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
形状記憶合金のマルテンサイト低温相及びオーステナイト高温相が、転がり軸受の典型的な作動温度外に規定され、例えば低温相がほぼ窒素沸騰温度（−７７℃）に規定され、高温相がほぼ水の凍結点（０℃）に規定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、請求項１の上位概念に記載の転がり軸受に関し、中実転動体状の玉軸受、ころ軸受又は針軸受において特に有利に実現可能である。
【背景技術】
【０００２】  転がり軸受技術において、中実転動体の転がり軸受が、実質的に外レース、内レース、及びこれらのレースの間に設けられる複数の転動体から成り、これらの転動体が、外レースの転動路上及び内レースの転動路上で、保持器の案内なしに互いに転がることが、当業者に一般に公知である。このような転がり軸受は高い荷重負担能力ですぐれており、半径方向力のほかに両方向の軸線方向力も受止めねばならないので、外レース及び内レースに縁による転動路の側方区画を持ち、力伝達のため転動体がこれらの縁に支持可能でなければならない。しかしこれらの縁がレースと一体に結合される環状の連続する縁として構成されると、構造に制約されて、間隙なしに転がり軸受に転動体を完全に充填することは不可能である。【０００３】  従ってこの欠点を除去するため、転がり軸受の一方の側で、外レース及び内レースの互いに対向する縁に、転動体の形状に一致する切欠きを充填開口として設けることが公知になっており、この切欠きを通って転動体が転がり軸受へ充填されかつ分布される。しかしこの充填開口は、一般に閉鎖されないままであり、その結果軸受の作動中に転動体が常にこの充填開口のそばを通らねばならない、という欠点を持っている。特に充填開口が転動体の転動路へ向かって開いている深溝玉軸受では、その結果、特に軸線方向力が転がり軸受の充填開口を備えた縁へ転動体を押付ける時、この充填開口の所で転動体が引っ掛かるか又は動かなくなることがある。【０００４】  従ってドイツ連邦共和国特許出願公開第２４０７４７７号明細書により、転動体を転がり軸受に充填した後、レースの縁にある充填開口を再び閉鎖して、まず削られた所定切込みにわたってレースの縁から取出された閉鎖片を接着又は溶接により再び縁へ差込むことが提案された。充填開口のこのような閉鎖は、閉鎖片が縁案内面に対して稜を形成せず、従って転動体が稜に引っ掛かったりその端面をかき取ることがないという利点を持っているにもかかわらず、閉鎖片を縁案内面に接着又は溶接することにより、不利なばり又は過剰接着剤が形成され、それにより依然として転動体の引っ掛かり又はその端面のかき取りが起こる可能性がある。更に残りの縁に対する閉鎖片の結合個所は、強度に関して常に弱い個所を形成するので、このような転がり軸受には、１つの方向に限られた軸線方向荷重しかかけられない。【０００５】  更に中実転動体の転がり軸受を形成する別の可能性が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２２０４１９号明細書に開示されている。円筒ころ軸受として構成されるこの転がり軸受では、外レース又は内レースの転動路のみが、これと一体に結合される２つの側縁を持ち、それぞれ他方のレースの転動路は、一方の側でのみこのような縁により区画されている。このレースの第２の縁は別個の部材により形成され、この部材は、円筒ころを転がり軸受に充填した後、一方のレースの縁のない側からこのレースの転動路の縁範囲にある環状の半径方向溝へスナップばめされる。【０００６】  しかしこのような転がり軸受の欠点は、別個の部材として構成される縁及び対応するレースへのその取付けが、転がり軸受の製造費を不利に高める付加的な製造費及び組立て費を必要とする��とである。更にこの場合も別個に取付けられる縁が、軸受のレースと一体に結合されている他の縁に対して、その強度に関して弱い個所をなしているので、このように構成される転がり軸受も軸線方向に限られた負荷しかかけられない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  公知の従来技術の解決策の上述した欠点から出発して、本発明の基礎になっている課題は、レースの転動路にある側縁を弱めることなく完全に間隙なしで転動体を充填可能で両方の軸線方向に同じ強さの荷重をかけられる転がり軸受、特に中実転動体の玉軸受、ころ軸受又は針軸受を構想することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明によればこの課題は、請求項１の上位概念に記載の転がり軸受において、外レースの転動路及び内レースの転動路が、これらのレースと一体に結合されて環状に連続するそれぞれ２つの縁により側方を区画され、転がり軸受への転動体の充填が、外レースの縁と内レースの縁との間の間隙を通して、形状記憶合金から成る転動体の少なくとも部分量で行われ、形状記憶合金から成る転動体が断面をレースの縁の間の間隙の寸法に変形され、転がり軸受への差込み後所定温度に達する際、他の転動体の形状に一致する原形を自動的にとることによって、解決される。【０００９】  いわゆる形状記憶合金は、以前から応用に向けられた材料研究の対象であり、適当な処理後オーステナイトからマルテンサイトへの変態のため温度又は応力に応じてその形状を変化することを特徴としている。その低温形状において、このような合金から成る工作物は、永久に即ち見かけ上塑性変形し、変態温度以上に加熱の際その最初の形状を再びとる。これらの工作物を再び冷却すると、再び塑性変形するが、適当に加熱される限り、そのミクロ組織をオーステナイトに戻しながら再びそのマクロな最初の高温形状をとる。形状記憶特性において、原理的に一方向効果と両方向効果とを区別することができる。一方向効果では、低い温度で変形した材料は、高い温度に加熱されると、再び最初の形状をとる。材料は、加熱の際その最初の形状をある程度記憶し、続く冷却の際にもこの形状を保つ。これに反し両方向効果と称する現象では、材料が温度上昇の際及び冷却の際その仕込まれた形状を記憶し、即ち高い温度では１つの形状を記憶し、低い温度では別の形状を記憶する。【００１０】  しかしこのような形状記憶合金は、その高級な合金成分のため比較的高価なので、本発明により構成される転がり軸受の別の構成では、形状記憶合金から成る転動体の数が、転がり軸受の転動体の総数のなるべくほぼ半分に一致している。その際形状記憶合金から成る転動体が、転がり軸受の他の転動体の間に均一に周方向に分布して設けられ、特に好ましい実施形態では、それぞれ２つの従来の転動体の間に、形状記憶合金から成るそれぞれ１つの転動体が設けられている。【００１１】  形状記憶合金から成る転動体のこのような数及び配置は、特に有利であることがわかった。なぜならば、本発明により構成される転がり軸受への転がり軸受鋼から成る従来の転動体の充填は、レースにあるその連続する縁のため、まず公知のように行わねばならないからである。その際両方のレースがまず互いに偏心して配置され、レースの間に生じる三日月状自由空間が続いて転動体で満たされる。それから内レースが、最初の転動体と最後の転動体との間で、両方のレースの弾性を利用して、外レースに対して同心的な位置へもたらされ、転動体がその転動路の周囲に均一に分布される。その際従来の転動体の大きさ及び数は、これらの転動体のそれぞれ２つの間に、転がり軸受組立ての最後の段階として形状記憶合金から成る別の転動体を転がり軸受へ充填するのに充分な大きさを持つ間隙が生じるように、有利に設定されている。しかしこれらの転動体のそれぞれ２つ又はそれ以上が直接前後に設けられ、生じる間隙が前後に設けられる形���記憶合金の同じ数の転動体を充填されるように、従来の転動体をその転動路の周囲に分布することも考えられる。【００１２】  本発明により構成される転がり軸受の有利な展開では、形状記憶合金から成る転動体が、なるべく一方向特性又は両方向特性を持つニッケル−チタン合金から構成され、この合金がマルテンサイト低温相で容易に変形可能であり、オーステナイト高温相へ移行の際その最初の製造形状をとる。一方向特性を持つニッケル−チタン合金を使用すると、転動体はそのオーステナイト高温相へ移行後その最初の製造形状に留まり、転がり軸受はもはや分解不可能である。これに反し二方向特性を持つニッケル−チタン合金を使用すると、この合金が低温相でも高温相でもその形状を記憶するので、転がり軸受の分解のため形状記憶合金の低温相へ転がり軸受を冷却する際、転動体はその変形した形状を再びとり、それにより転がり軸受から問題なく除去可能である。【００１３】  本発明により構成される転がり軸受の有利な実施形態では、転がり軸受用形状記憶合金のマルテンサイト低温相及びオーステナイト高温相が、転がり軸受の典型的な作動温度外に規定されている。本発明により構成される工作機械主軸等のための深溝玉軸受では、形状記憶合金の低温相がほぼ窒素沸騰温度（−７７℃）に規定され、高温相がほぼ水の凍結点（０℃）に規定されるので、玉軸受の作動中に、外部温度の影響及びそれに伴って形状記憶合金のオーステナイト高温相からマルテンサイト低温相へまたはその逆への自動的な移行により、玉が望ましくないように変形するのを防止される。しかし形状記憶合金のそれぞれの移行温度は個々に設定可能であり、従って転がり軸受の予想される作動条件に適当に合わせることができる。【００１４】  従って本発明により構成される中実転動体の転がり軸受は、従来技術から公知の中実転動体の転がり軸受に対して次の利点を持っている。即ちレースと一体に結合されて環状に連続するそれぞれ２つの縁を持つ外レース及び内レースの転動路に通常のように形状記憶合金から成る転動体を部分的に使用することによって、転がり軸受が構成可能であるにもかかわらず、完全に間隙なしで転動体を充填可能である。【００１５】  本発明により構成される転がり軸受の好ましい実施例が、添付図面を参照して以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  図１及び２から、中実ころの円筒ころ軸受として構成される転がり軸受１が明らかにわかり、大体において外レース２、内レース３、及びこれらのレース２，３の間に設けられる複数の転動体４，５から成り、これらの転動体４は、外レース２の転動路６及び内レース３の転動路７上を保持器案内なし転がる。【００１７】  図１及び２に示す転がり軸受１は、本発明により次のように構成されている。即ち外レース２の転動路６及び内レース３の転動路７が、これらのレースと一体に結合されて環状に連続するそれぞれ２つの縁８，９及び１０，１１により側方を区画されるにもかかわらず、転がり軸受１は、導入溝等なしに、円筒ころとして構成される転動体４，５を完全に充填されている。【００１８】  転がり軸受１への転動体４，５の充填は、外レース２の縁９と内レース３の縁１１との間の間隙１２を通して、形状記憶合金から成る転動体５の少なくとも部分量により行われ、図１からわかるようにこれらの転動体５は、レース２，３の縁９，１１の間の間隙１２の寸法まで、断面を楕円状に変形されている。図１の切欠かれた部分図からわかるように、これらの転動体５は、転がり軸受１への差込み後、所定の温度に達すると、他の転動体４の形状に一致するその原形を自動的にとるので、半径方向にも軸線方向にも高負荷可能な中実ころの円筒ころ軸受が生じる。【００１９】  形状記憶合金から成る転動体５の数は、同様に図１からわかるように、転がり軸受１のすべての転動体５，６の総数のほぼ半分に等しく、形状記憶合金から成る転動体５は、転がり軸受１の他の転動体４の間に均一に周方向に分布して設けられている。【００２０】  図１及び２は、形状記憶合金から成る転動体５が、両方向特性を持つニッケル−チタン合金から構成され、この合金がマルテンサイト低温相で容易に変形可能であり、オーステナイト高温相へ移行すると最初の製造形状をとることを、暗示的にのみ示している。この形状記憶合金のマルテンサイト低温相及びオーステナイト高温相は、転がり軸受１の典型的な作動温度外では、形状記憶合金の低温相がほぼ窒素沸騰温度に相当する−７７℃の温度にあり、形状記憶合金の高温相が水のほぼ凍結点に相当する０℃の温度に設けられているように、規定されている。従ってこのように構成される円筒ころ軸受を工作機械の駆動装置に使用すると、外部の温度の影響及びそれに伴って形状記憶合金のオーステナイト高温相からそのマルテンサイト低温相へ又はその逆への自動的な移行によって、円筒ころが望ましくないように変形するのを防止される。同時にこのような円筒ころ軸受は、窒素沸騰温度への冷却とそれに伴う円筒ころ１１の楕円状の戻り変形により、再び分解可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  本発明により構成される円筒ころ軸受の側面図を示す。
【図２】  本発明により構成される円筒ころ軸受の部分断面の拡大図を示す。
【符号の説明】
【００２２】  １    転がり軸受
２    外レース
３    内レース
４    転動体
５    転動体
６    ２の転動路
７    ３の転動路
８    ２の縁
９    ２の縁
１０    ３の縁
１１    ３の縁
１２    間隙
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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