(57)【要約】  本発明の課題は、タンデム構造のアンギュラ玉軸受ないしこれに相当する軸受構造を改良することにある。外側の玉列（５）および内側の玉列（４）と、これら両方の玉列（４、５）を案内する少なくとも１つの共通の軸受リング（２）とを備えるアンギュラ玉軸受（１）が提案され、外側の玉列（５）は２点支承部によって、また内側の玉列（４）は４点支承部によって、それぞれアンギュラ玉軸受（１）で案内されており、外側の玉列（５）の玉は内側の玉列（４）の玉よりも大きい直径を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側の玉列（５）および内側の玉列（４）と、前記両方の玉列（４、５）を案内する少なくとも１つの共通の軸受リング（２）とを備えるアンギュラ玉軸受（１）であって、
前記外側の玉列（５）は２点支承部によって、また前記内側の玉列（４）は４点支承部によって、それぞれ前記アンギュラ玉軸受（１）で案内されているようなアンギュラ玉軸受において、
前記外側の玉列（５）の玉は前記内側の玉列（４）の玉よりも大きい直径を有していることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
【請求項２】
前記外側の玉列（５）は前記内側の玉列（４、ｄ）よりも大きいピッチ円（Ｄ）を有していることを特徴とする、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項３】
前記軸受リングは一体的な外輪（２）として構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項４】
内側軌道輪（１５）と拘束リング（１６）とを有する内輪構造（３）を備えていることを特徴とする、先行する請求項のうちいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項５】
前記内側軌道輪（１５）は前記外側の玉列（５）および前記内側の玉列（４）のための軌道（１１、１２）をそれぞれ有していることを特徴とする、請求項４に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項６】
前記拘束リング（１６）は前記内側の玉列（４）のための軌道（１２）を有していることを特徴とする、請求項４または５に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項７】
前記ベアリング軸（６）と平行または同一面の縦断面で見て、前記内側軌道輪（１５）の両方の軌道（１１、１２）は、互いに同一方向に配向されており、前記拘束リング（１６）の前記軌道（１２）はこれに対して反対方向に配向されていることを特徴とする、請求項５または６のいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項８】
軸方向で見て両方の前記玉列（４、５）の間に流出口が配置された潤滑剤供給通路（１７）を特徴とする、先行する請求項のうちいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受（１）。
【請求項９】
走行輪、ロータまたはスクリュー、特にスクリュー圧縮機のスクリューを支承するための軸受構造（１８）において、先行する請求項のうちいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受（１）を特徴とする軸受構造。
【請求項１０】
第２のアンギュラ玉軸受構造（２２）を特徴とする軸受構造であって、前記第２のアンギュラ玉軸受構造（２２）の圧力線（２３）は前記外側の玉列（５）の２点支承部の圧力線（１３）と同一方向に向いている、請求項９に記載の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側の玉列および内側の玉列と、これら両方の玉列を案内する少なくとも１つの共通の軸受リングとを備えるアンギュラ玉軸受に関し、外側の玉列は２点支承部によって、また内側の玉列は４点支承部によって、それぞれアンギュラ玉軸受で案内されている。
【背景技術】
【０００２】
このような種類のアンギュラ玉軸受ないし軸受構造は、通常、走行輪等を周囲の構造物に対して軸方向で厳密に案内するために用いられており、主荷重方向における軸方向荷重は両方の玉列によって受容ないし伝達され、これと反対方向の副荷重方向における軸方向荷重は一方の玉列を介してのみ伝達ないし受容される。そのために、主荷重方向における軸方向荷重は２点支承部と４点支承部を介して伝達ないし受容され、副荷重方向における軸方向荷重は４点支承部を介してのみ伝達ないし受容される。
【０００３】
このような種類の軸方向荷重を受容するために通常用いられる別の対案は、４点転がり軸受と別個の外輪つば付きラジアル転がり軸受とを含んでいる軸受構造を使用することである。この軸受構造では、主荷重方向における半径方向の荷重は外輪つば付きラジアル転がり軸受と４点転がり軸受とによって受容される。それに対して副荷重方向では、４点軸受によってのみ荷重が受容される。
【０００４】
さらに、Ｘ型構造またはＯ型構造の１組のアンギュラ玉軸受と、１つの円錐ころ軸受とで構成される軸受構造を使用するのが普通である。その場合、半径方向荷重は円錐ころ軸受によって支持され、軸方向荷重は、Ｘ型構造ないしＯ型構造で設計された２つのアンギュラ玉軸受によって支持される。
【０００５】
特許文献１より、円錐ピニオン軸を支承するために、片側で負荷可能な２つの互いに間隔をおく２列のタンデム型アンギュラ玉軸受を有している自動車用のトランスファギアが公知であり、タンデム型アンギュラ玉軸受は互いにＯ型構造で設計されている。この軸受構造では、一方の荷重方向への軸方向荷重は一方のタンデム型アンギュラ玉軸受によって受容され、これと反対方向では他方のタンデム型アンギュラ玉軸受によって受容される。
【０００６】
非特許文献１より、おそらくもっとも近い従来技術であると思われるタンデム構造の２列のアンギュラ玉軸受が知られている。製品シリーズＴＤＲでは、２列のアンギュラ玉軸受は１つの共通の外輪と、軸方向の長さに関して分割された内輪とを有しており、外側の玉列は２点支承部を介して案内されており、内側の玉列は４点支承部を介して案内されており、それにより、２列のアンギュラ玉軸受が両方の方向へ軸方向に負荷可能であるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１９８  ３９４  ８１  Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＩＮＡ社の製品カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、タンデム構造のアンギュラ玉軸受ないしこれに対応する軸受構造を改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の特徴を備えるアンギュラ玉軸受によって解決され、ならびに、請求項９の特徴を備える軸受構造によって解決される。本発明の好ましい実施形態もしくは有利な実施形態は、従属請求項、以下の説明、および／または添付の図面から明らかである。
【００１１】
本発明によるアンギュラ玉軸受は、それぞれ環状および／または円形に構成され、軸方向の投影および／または軸方向の長さ方向で見て互いにオフセットされて配置され、特に半径方向の平面図で見て重なり合いのないように配置された、外側の玉列および内側の玉列を有している。これら両方の玉列は、特に互いに接触せずに、および／または同軸に位置決めされている。半径方向の長さに関して、外側の玉列の外径は内側の玉列の外径よりも大きく構成されている。この構造は、タンデム構造に相当しているのが好ましい。
【００１２】
このアンギュラ玉軸受は、両方の玉列を案内する少なくとも１つの共通の軸受リングを有しており、共通の軸受リングは一部分で、軸方向で分割されずに、および／または一体的に構成されている。すなわち軸受リングは各々の玉列について１つの軌道を有しており、その上で玉列の玉が回転ないし転動する。
【００１３】
外側の玉列は２点支承部を介してアンギュラ玉軸受で案内されており、好ましくは、外側の玉列の個々の玉についてただ１つの圧力線だけが形成されるようになっている。特に外側の玉列は２点支承部により、ベアリング軸と平行に向いている軸方向の主荷重方向へのみ負荷可能である。
【００１４】
それに対して内側の玉列は、４点支承部を介してアンギュラ玉軸受で支承されており、それにより、内側の玉列の個々の玉についてＯ型構造の方向を向く２つの圧力線が形成される。特に内側の玉列は４点支承部により、主荷重方向だけでなく、同じくベアリング軸と平行に向いているが主荷重方向と反対を向いている副荷重方向でも負荷可能である。内側の玉列の圧力線は、ベアリング軸に対して鉛直であって、内側の玉列の玉の中心点を通って延びる半径方向平面に対して対称に構成されるのが好ましい。さらに、内側および外側の玉列の同一方向の圧力線は平行に配置されているのが好ましい。
【００１５】
本発明によると、外側の玉列の玉は内側の玉列の玉よりも大きい玉直径を有していることが意図される。
【００１６】
本発明の思想は、たとえばもっとも近い従来技術に基づくアンギュラ玉軸受の場合のように、玉直径は、主荷重方向における軸方向荷重が内側の玉列と外側の玉列とが同じように分配されるように選択されるのが通常であるという知見に基づいている。そのために内側の玉列の玉は、外側の玉列の玉直径よりも大きく構成されている。それに対して本発明は、主荷重方向における軸方向荷重の大きい割合が外側の玉列を介して行われ、主荷重方向の小さい割合と副荷重方向とが内側の玉列を介して受容されるように、両方の玉列の玉の直径比率を選択することを提案する。このような本発明の構成により、たとえば、作動時に一方向の軸方向力を有しているが、たとえば時間的に割合の低い特別な動作状態のときにのみ、特に設備の起動時や終了時にのみ、軸方向の動作圧力を上回る軸方向の背圧力を受容しなければならないような用途の場合に、軸方向の寸法に関して小さいコンパクトなアンギュラ玉軸受ですませることが可能である。特に、十全な機能を備える高価な軸方向の背圧軸受を使用しなくてよい。したがって本発明により、特に軸方向で厳密かつ正確に案内されるべきシャフトの場合に、わずかな大きさで発生する背圧力を、摩擦と騒音の少ない低コストな軸受で受容することができる。
【００１７】
１つの好ましい実施形態では、外側の玉列は内側の玉列よりも大きいピッチ円ないしピッチ円直径を有している。この構成は、外側の玉列が、主荷重方向で発生する軸方向の荷重ないし圧力の大きな割合を受容すべきであるという本発明の思想をいっそう強調するものである。
【００１８】
１つの好ましい設計上の具体化においては、共通の軸受リングは外輪として構成されており、外輪は、内側の玉列と外側の玉列のために互いに同軸に配置された２つの軌道を有している。
【００１９】
玉列を半径方向内側で支持するために、アンギュラ玉軸受は、内側軌道輪と拘束リングとを有する内輪構造を有しているのが好ましい。それにより内輪構造は、アンギュラ玉軸受の簡単な組立てを可能にする、軸方向で分割された内輪として構成される。内側軌道輪と拘束リングは、組み付けられた状態のとき、軸方向で互いに固定的に応力をかけられているのが好ましく、それにより、アンギュラ玉軸受を固定軸受としても利用可能である。拘束リングと内側軌道輪との間の軸方向クリアランスは小さく構成されており、たとえば５０μｍよりも小さく、好ましくは３０μｍよりも小さく、特に１０μｍよりも小さく構成されている。
【００２０】
内輪構造が両方の内輪部分に分割されている場合、内側軌道輪は外側の玉列のための軌道と内側の玉列のための軌道をそれぞれ有しており、および／または拘束リングは内側の玉列のための軌道を有しているのが好ましい。
【００２１】
内輪構造の軌道は、内側軌道輪の両方の軌道が互いに同一方向に向くような方向を向いており、それにより、特に、それぞれ互いに平行な圧力線が生じるようになっており、拘束リングの軌道はこれに対して反対方向に向いているのが好ましい。特に、内側軌道輪の両方の軌道のうちの一方と、拘束リングの軌道とは、組み立てられた状態のときに内側の回転溝を形成する。外輪として構成された軸受リングは内側の玉列のために外側の回転溝を有しており、それにより、内側および外側の回転溝を介して内側の玉列の玉の４点支承部が保証される。
【００２２】
本発明の好ましい具体化においては、軸受リングおよび／または内輪構造のためのリング材料として、１００Ｃｒ６（１．３５０５）、１００ＣｒＭｎ６（１．３５２０）、１００ＣｒＭｎＳｉ６−４（１．３５２０Ａ）、Ｃ５６Ｅ２（１．１２１９Ｌ、１．１２１９Ｍ）の材料のうちの１つが選択され、特にトップクオリティで使用される。任意選択で、たとえば特に完全焼入れされた転がり軸受鋼（マルテンサイト硬化、たとえば１００Ｃｒ６または１００ＣｒＭｎ６）で適用される、特に約０．１ｍｍの浸入深さの浸炭窒化表面によって、表面が磨耗から防護される。軌道の表面粗さはＲａ＜０．１μｍであるのが好ましい。
【００２３】
任意選択で、アンギュラ玉軸受は１つの玉列または各々の玉列について保持器を有しており、この保持器は特にポリアミドＰＡ６６のガラスファイバ強化プラスチックからなるプラスチック保持器として構成され、または、ピークプラスチックもしくはＰＰＳプラスチックから射出成形もしくはフライス加工された保持器として構成されているのが好ましい。
【００２４】
本発明の好ましい発展例では、アンギュラ玉軸受は１つまたは複数の潤滑剤供給通路を有しており、その流出口は軸方向で見て両方の玉列の間に配置されている。この１つまたは複数の潤滑剤供給通路は半径方向を向いているのが好ましく、それにより、潤滑剤供給通路はベアリング軸を起点として星形に延びることになる。１つないし複数の流入口は、アンギュラ玉軸受の外輪を半径方向に周回する、周回する潤滑剤溝に配置されているのが好ましい。１つないし複数の潤滑剤供給通路は、潤滑グリースおよび／または潤滑オイルを利用可能であるように構成されているのが好ましい。
【００２５】
本発明のさらに別の対象物は、走行輪、ロータ、またはスクリュー、特にスクリュー圧縮機のスクリュー等を支承するための軸受構造に関し、この軸受構造は本発明に基づき、先行請求項のうちいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受、ないしは上に説明したアンギュラ玉軸受を有している。本発明の軸受構造により、支承される構成部品とハウジングとの間で、または当該構成部品が内部で軸方向に厳密に案内されるべき機械装置類との間で、正確な案内が実現される。機械装置類の作動時に通常発生する圧力は、異なる玉直径および好ましくは異なるピッチ円を有する両方の玉列を介して受容される。それに対して、比較的まれに低い値で発生する背圧力は、４点支承部を介して、好ましくは内輪構造の拘束リングを介して受容される。このアンギュラ玉軸受を備える軸受構造は、製造に関して、公知の多くの解決法よりも好都合であることによって、本発明の特別な利点が得られる。追加の調節プロセスないし製造ステップが省略されるからである。
【００２６】
軸受構造の１つの好ましい発展例では、軸受構造は少なくとも１つの第２のアンギュラ玉軸受構造を特にタンデム構造で有しており、このアンギュラ玉軸受構造の圧力線は、外側の玉列の２点支承部の圧力線と同一方向に向いている。第２のアンギュラ玉軸受構造の圧力線は、２点支承部の圧力線と平行に向いているのが好ましい。
【００２７】
本発明の上記以外の特徴、利点、および作用は、好ましい実施例についての以下の説明、ならびに本発明の添付の図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例としてアンギュラ玉軸受を示す模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例として、図１のアンギュラ玉軸受を改変された実施形態で示す同じ図面である。
【図３】図１のアンギュラ玉軸受によってシャフトを支承するための軸受構造を示す模式的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
対応する部品または同じ部品には、各図面でそれぞれ同じ参照符号が付されている。
【００３０】
図１は、アンギュラ玉軸受１を模式的な縦断面図で示している。アンギュラ玉軸受１は一体的な外輪２と内輪構造３とを含んでおり、これらの間で内側の玉列４と外側の玉列５が回転ないし転動する。両方の玉列４、５は、ベアリング軸６と同軸に配置されたリング形状にアライメントされており、保持器７ないし８で案内されている。内側の玉列４のピッチ円直径ｄは、外側の玉列のピッチ円直径Ｄよりも小さく選択されている。これらのピッチ円直径の差は、内側の玉列４の玉の直径のほぼ半分の範囲内にある。その補足として、外側の玉列５の玉の直径は、内側の玉列４の玉の直径よりも大きく構成されている。外側の玉列５の玉の直径と、内側の玉列４の玉の直径との比率は、ピッチ円直径Ｄとピッチ円直径ｄの比率の範囲内にあるか、またはこれに相当している。
【００３１】
このように、内側の玉列４と外側の玉列５はタンデム構造で位置決めされており、図示した縦断面図では、互いに階段状にオフセットされた状態で配置されている。
【００３２】
外輪２は一部分で、または一体的に施工されており、内側の玉列４の玉を案内するために外側の溝９を有するとともに、外側の玉列５を案内するために外側の軌道肩部１０を有している。
【００３３】
内輪構造３は、外側の軌道肩部１０に対する対応軌道として内側の軌道肩部１１を有するとともに、外側の溝９に対する対応軌道として内側の溝１２を有している。
【００３４】
軌道肩部１０、１１ないし溝９、１２は、外側の玉列５の玉について２点支承部が生じるように構成されており、これに対応する２点圧力線１３は、図１ではベアリング軸６の領域で右に向かって傾いている。外側の溝９および内側の溝１２によって、内側の玉列４の玉については４点支承部が提供されており、それにより、４点圧力線１４ａおよび１４ｂは互いにＯ型構造をなしている。
【００３５】
とりわけ組立ての理由により、内輪構造３は軸方向に分割された状態で構成されており、互いに軸方向でたとえば＜１０μｍの軸方向クリアランスＡをおきながら応力をかけられた内側軌道輪１５および拘束リング１６を有している。内側軌道輪１５は、内側の軌道肩部１１と、内側の溝１２の第１の軸方向の部分区域とを担持している。それに対して拘束リング３は、内側の溝１２の第２の部分区域を担持している。図１から見てとれるように、内側の溝１２は、拘束リング１６と内側軌道輪１５との間の切断平面によって中央で分割されている。
【００３６】
図２は、図１のアンギュラ玉軸受１を改変された実施形態で示しており、ここでは図１の実施形態とは異なり、外輪２で潤滑グリースまたは潤滑オイルを供給するために、外輪２の外面から玉列４、５の間の転動体室にまで半径方向に延びる潤滑剤供給通路１７が設けられている。任意選択で、潤滑剤供給通路１７の入口側には潤滑溝が外輪に刻設されていてよい。
【００３７】
図３は、シャフト１９を支承するための、あるいは代替的な実施形態では図示しない機械装置類、ハウジングまたは支持部等に対して案内された走行輪、ロータ、ロータシャフト、トランスミッションシャフト等を支承するための、軸受構造１８を同じく模式的な縦断面図で示している。１つの考えられる利用例は、スクリュー圧縮機に関わるものである。シャフト１９は中央で破断した状態で示されており、これは特に、破断されている領域に他のコンポーネントが配置されていてよいことを図面で示唆するためである。シャフト１９は作動時に、矢印２０で示す軸方向の主荷重方向へ圧力を伝達するとともに、矢印２１で示すこれと反対方向へ副荷重力を伝達する。このような荷重分布は、たとえば作動時には指向性の軸方向力を有しているが、時間的に低い割合の特別な動作状態のときにのみ、たとえば設備の起動時および終了時にのみ、軸方向の動作圧力を上回る軸方向の背圧力が生成される用途の場合に発生する可能性がある。軸方向の圧力を受容するために、軸受構造１８は、作動に起因する主荷重方向２０の圧力を受容するタンデム型軸受２２と、発生する背圧力を受容する、４点軸受を備えた図１または図２のアンギュラ玉軸受１とを有している。図３に示す圧力線１３、２３、１４ａ、ｂの分配を見ると明らかなとおり、軸受構造１８は非対称的に負荷可能であり、軸受構造１８は主荷重方向２０において、矢印２１に示すこれと反対の方向よりも高い軸方向の荷重ないし圧力を受容することができる。
【００３８】
別案の実施形態では、タンデム型軸受２２とアンギュラ玉軸受１は別様に配列されていてもよく、たとえば設計上の理由から、アンギュラ玉軸受１ないしタンデム型軸受２２が鏡像対称に、または相互に入れ替えられた状態で配置されていてよい。
【００３９】
以上を要約すると、軸受構造１８により、作動時の比較的小さい大きさの背圧力を、摩擦と騒音の少ない低コストな支承部によって受容する可能性が与えられる。
【符号の説明】
【００４０】
１  アンギュラ玉軸受
２  外輪
３  内輪構造
４  内側の玉列
５  外側の玉列
６  ベアリング軸
７  内側の玉列の保持器
８  外側の玉列の保持器
９  外側の溝
１０  外側の軌道肩部
１１  内側の軌道肩部
１２  内側の溝
１３  ２点支承部の圧力線
１４ａ、ｂ  ４点支承部の圧力線
１５  内側軌道輪
１６  拘束リング
１７  潤滑剤通路
１８  軸受構造
１９  シャフト
２０  主荷重方向ないし主圧力方向の矢印
２１  副荷重方向ないし背圧力方向の矢印
２２  タンデム構造のアンギュラ玉軸受
２３  アンギュラ玉軸受２２の圧力線
【図１】
2010534303.tif 000003
【図２】
2010534303.tif 000004
【図３】
2010534303.tif 000005
【国際調査報告】
2010534303.tif 000006
2010534303.tif 000007
2010534303.tif 000008
2010534303.tif 000009
2010534303.tif 000010
2010534303.tif 000011