(57)【要約】  【課題】  凸状球面を有する軸受本体と、保持部と、凹状球面を有する軸受殻と、を備える球面軸受であって、前記軸受本体が前記保持部に配され、且つ、前記軸受殻が前記軸受本体に回転自在に搭載されるものを、簡単且つ低廉な方法で前記軸受本体を前記保持部に搭載することができるように改良する。  【解決手段】  保持部をプラスチック材料で作ると共に、前記保持部に対して回転不能となるようにこの保持部に前記軸受本体を保持する回転防止装置を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸状球面を有する軸受本体(５０；７４；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)と、保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)と、凹状球面を有する軸受殻(５８；８４；９４)と、を備える球面軸受であって、
前記軸受本体(５０；７４；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)が前記保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)に配され、且つ、
前記軸受殻(５８；８４；９４)が前記軸受本体(５０；７４；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)に回転自在に搭載されるものにおいて、
前記保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)をプラスチック材料で作り、且つ、回転を防ぐための装置(６０；９２；１００；１０４，１０６；１２０；１２６，１２８；１３８)を設けると共に、
前記回転防止装置が、前記保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)に対して回転不能となるよう、該保持部に前記軸受本体(５０；７４；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)を保持すること、
を特徴とする球面軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の球面軸受において、
上記保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)が熱可塑性材料から作られること、を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の球面軸受において、
上記軸受殻(５８；８４；９４)がロータ(１６)と接続されること、を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の球面軸受において、
上記保持部(２４)が上記軸受の軸受筐体(２８)と接続されること、を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の球面軸受において、
上記保持部(２４)が、上記ロータ(１６)に面した壁(３０)と一体的に接続されること、を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(２２)が硬質材料から作られること、を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の球面軸受において、
上記保持部(２６)が、その形状において、上記軸受本体(２２)の形状に適合すること、を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の球面軸受において、
上記回転防止装置が滑り止め装置(９２；１００)を含むこと、を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項８に記載の球面軸受において、
滑り止めコーティング(９２)が上記保持部(８８)に配されること、を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の球面軸受において、
上記保持部(９６)に面した上記軸受本体(９６)の表面が粗くされること、を特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１０２；１１４；１２２；１２３)が上記保持部(１１２；１１６；１２４；１３６)に射出成形されること、を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１０２；１１４，１２２；１３０，１４４)が少なくとも１つの凹部(１０４，１０６；１２０；１２６，１２８；１３８；１４６)を有し、該凹部に保持要素(１０８；１５０)が係合すること、を特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１２に記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１４４)と上記保持部(１４８)との離間距離が最大の時にも上記保持要素(１５０)が関連付けられた上記凹部(１４６)から完全に出ることがないよう、前記軸受本体(１４４)の少なくとも１つの前記凹部(１４６)及び前記保持要素(１５０)が互いに適合すること、を特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の球面軸受において、
少なくとも１つの上記凹部(１０４，１０６；１２０；１２６，１２８；１３８)を、該凹部が小さな角速度での機械加工作業により上記軸受本体(１０２；１１４；１２２；１３０)の上に作られるように配すること、を特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１４に記載の球面軸受において、
少なくとも１つの上記凹部(１０４，１０６；１２０；１２６，１２８；１３８)が、研削により作ることができること、を特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の球面軸受において、
少なくとも１つの上記凹部が、穿孔なしに作ることができるように配され且つ形成されること、を特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１０２)が少なくとも１つの保持要素(１０８)を有し、該保持要素が上記保持部(１１２)の関連付けられた保持凹部(１１０)に係合すること、を特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１７に記載の球面軸受において、
関連付けられた上記保持凹部(１１０)に係合する場合にはアンダーカットが得られるよう、少なくとも１つの上記保持要素(１０８)を形成すること、を特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１１４)が、回転軸(１８)に対して斜めにされた凹部(１２０)を少なくとも１つ有すること、を特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１９に記載の球面軸受において、
上記軸受本体(１１４)が斜めの凹部(１２０)を複数有し、該凹部が互いから離間されること、を特徴とするもの。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(５０；７４；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)が、締め付け以外の方法で上記保持部(５２；７６；８８；９６；１１２；１１６；１２４；１３６)に固定されること、を特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受殻(４０)がスライド可能な上記軸受本体(２２)の表面が、少なくとも１つの半球を含むこと、を特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(５０；７４；８６)に対し、上記保持部(５２；７６；８８；９６)の方向に力が作用すること、を特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項２３に記載の球面軸受において、
上記力が回転軸(１８)と略同軸を成す方向に作用すること、を特徴とするもの。
【請求項２５】
請求項２３又は２４に記載の球面軸受において、
上記力が上記軸受殻(９４)を介して加えられること、を特徴とするもの。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(５０；７４)の表面領域に作用するプランジャ(６０)を設けたこと、を特徴とするもの。
【請求項２７】
請求項２５に記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)が、回転軸(１８)と略同軸を成す方向に配列されること、を特徴とするもの。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)と軸受筐体(２８)との間の距離が可変であるよう、前記プランジャ(６０)を前記軸受筐体(２８)に対して弾性的に固定すること、を特徴とするもの。
【請求項２９】
請求項２８に記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)が上記軸受本体(５０；７４)の方向に力を受けること、を特徴とするもの。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)に作用する弾性要素(６８)が筐体(７０)の中に配されること、を特徴とするもの。
【請求項３１】
請求項２６〜３０のいずれかに記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)が、上記軸受殻(５８)の中央にある材料がない領域(５６)に通されること、を特徴とするもの。
【請求項３２】
請求項３１に記載の球面軸受において、
上記プランジャ(６０)が、上記軸受殻(５８)の潤滑孔(５６)に通されること、を特徴とするもの。  
【請求項３３】
請求項１〜３２のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(５０；８６；１０２；１１４；１２２；１３０)が球により形成されること、を特徴とするもの。
【請求項３４】
請求項１〜３２のいずれかに記載の球面軸受において、
上記軸受本体(７４)が、少なくとも半球である球の一部により形成されること、を特徴とするもの。
【請求項３５】
ロータ(１６)及びステータ(３２)と、請求項１〜３４のいずれかに記載の球面軸受(１４)と、を備えた電気モータ。
【請求項３６】
請求項３５に記載の電気モータにおいて、
上記保持部(２４)が、上記ロータ(１６)と上記ステータ(３２)との間の空隙(３４)を画する壁(３０)と一体的に接続されること、を特徴とするもの。
【請求項３７】
請求項３５又は３６に記載の電気モータにおいて、
作動時も非作動時も常に、上記軸受殻(９４)が上記軸受本体(８６)に押し付けられること、を特徴とするもの。
【請求項３８】
請求項３５〜３７のいずれかに記載の電気モータにおいて、
上記ロータ(１６)が、自らが磁場を生成するように形成されること、を特徴とするもの。
【請求項３９】
循環ポンプにおいて、請求項１〜３４のいずれかに記載の球面軸受を使用すること。
【請求項４０】
循環ポンプにおいて、請求項３５〜３８のいずれかに記載の電気モータを使用すること。
【請求項４１】
請求項１〜３４のいずれかに記載の球面軸受(１４)を設けた循環ポンプ。
【請求項４２】
請求項４１に記載の循環ポンプであって、請求項３５〜３８のいずれかに記載の電気モータにより特徴づけられるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面軸受に関する。この球面軸受は、凸状球面を有する軸受本体と、保持部と、凹状球面を有する軸受殻と、を備える。ここで、前記軸受本体は前記保持部の上に配され、前記軸受殻は前記軸受本体に回転自在に搭載される。
【０００２】
本発明は又、このような球面軸受を備えた電気モータ、及びこのような球面軸受を備えた循環ポンプに関する。
【背景技術】
【０００３】
上記軸受本体は、上記保持部の上に固定しなければならない。DE 36 36 941 A1によると、軸受玉には孔が穿たれていて、この孔に向かい、前記球に面した軸受支持部の端部が保持部として突き出る。
【０００４】
DE 37 44 101 A1には、軸受玉搭載台が開示されている。この軸受玉搭載台を用いて、軸受玉（硬質セラミック材料から成り、穿孔を有する）が、隙間のない嵌合又は摩擦係合により軸受支持部に搭載される。
【特許文献１】DE 36 36 941 A1
【特許文献２】DE 37 44 101 A1
【特許文献３】DE 102 45 016 A1
【特許文献４】DE 36 31 710 C2
【特許文献５】DE 36 29 964 A1
【特許文献６】DE 35 38 504 C2
【特許文献７】DE 196 15 872 A1
【特許文献８】DE 196 29 843 A1
【特許文献９】DE 39 01 138 A1
【特許文献１０】DE 1 827 568 U
【特許文献１１】DE 707 617 C
【特許文献１２】FR 1 282 185
【特許文献１３】GB 943,191
【特許文献１４】US 3,401,963
【特許文献１５】DE 24 24 552 A1
【特許文献１６】DE 35 20 596 A1
【特許文献１７】DE 36 36 940 A1
【特許文献１８】DE 197 42 500 A1
【特許文献１９】DE 35 38 508 A1
【特許文献２０】DE 35 38 507 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
軸受本体（特に、軸受玉）の径は６mm以下であり、このような軸受本体に対応する小さな孔を穿つ必要がある。しかし、これには多額の費用がかかる（セラミック材料を用いる場合には尚更である）。このような球面軸受を備えた循環ポンプの費用の相当部分が、上記軸受本体に穿孔を作ることに起因する。
【０００６】
本発明は、簡単且つ低廉な方法で上記軸受本体を上記保持部に搭載することができるよう、最初に述べた球面軸受を改良することを目的に成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、最初に述べた球面軸受において、本発明に従い次のようにすることで達成される。即ち、上記保持部をプラスチック材料で作ると共に、回転を防ぐための装置を設け、この装置が、前記保持部に対して回転不能となるよう、この保持部に上記軸受本体を保持することで達成される。
【発明の実施の形態及び効果】
【０００８】
プラスチック材料を使用すると、保持部を簡単な方法で作ることが許容される。特に、保持部を、空隙を画する壁と一体的に作ることができる。この空隙のための境界壁については、前記空隙の影響が低減される限り、同じくプラスチック材料で作ることができる。特に、ロータが磁場を生成する場合（即ち、永久磁石のような方法でステータと結合される場合）、電子整流が行われる。
【０００９】
回転を防ぐための装置が設けられると、原則として、穿孔を設ける必要はない。このため、穿孔を作るために要求される機械加工工程は必要でない。プラスチックス材料であれば、回転を防ぐための装置を簡単な方法で得ることができる。この回転防止装置は、回転ロック装置であり、上記軸受本体を上記保持部に対して回転しないように確保する。
【００１０】
上記保持部は、特に熱可塑性材料（例えば、PPS）でできている。このような材料は又、上記ステータの上記空隙に対する液体シールが簡単な方法で得られることを許容する。
【００１１】
特に、上記軸受殻はロータと接続される。このため、前記ロータは、上記軸受本体の上で、上記球面軸受により回転することができる。
【００１２】
上記保持部は、上記軸受の軸受本体と接続されるようになっている。こうして、上記保持部は回転に抗して固定される。
【００１３】
上記保持部は、上記ロータに面した壁と一体的に接続されるのが有利である。このことは、（特に、電気モータの）上記球面軸受の大部分がこのような球面軸受と一体的に作られることを許容する。
【００１４】
上記軸受本体については、硬質材料（特に、セラミック材料）でこれを作るのが好ましい。この軸受本体は、極めて高い耐摩耗性を有する。これにより、上記球面軸受の耐用年数は増す。
【００１５】
上記保持部については、その形状において上記軸受本体の形状に適合するようにしてもよい。これにより、前記軸受本体を受け入れる軸受床が設けられ、ねじれを防ぐための手段が簡単な方法で得られるように前記軸受本体は保持される。
【００１６】
ねじれを防ぐための手段が、滑り止め装置を備えるようにしてもよい。上記軸受本体と上記保持部との間の摩擦力が上記軸受殻と上記軸受本体との間の摩擦力よりも大きければ、前記軸受本体は前記保持部に対して回転しないようにこの保持部に固定される。この滑り止めの特徴には、上記軸受本体と上記保持部との間の摩擦係数を大きくするという効果（従って、摩擦力を大きくするという効果）がある。滑り止めの特徴により、回転防止装置を簡単な方法で手に入れる又は改善することができる。
【００１７】
例えば、滑り止めコーティング（ゴム製コーティング等）が上記保持部の上に配される。これにより、上記スライド本体が前記保持部に対して回転することが防がれる。
【００１８】
上記滑り止め装置を形成するために、選択的に又は付加的に、上記保持部に面した上記軸受本体の表面を砂吹き等により粗くしてもよい。
【００１９】
上記軸受本体については、これを上記保持部に射出成形すると有利である。これによる効果の一として、上記軸受の組み立てが比較的容易になるということがある。なぜなら、この軸受本体を搭載するための追加の工程を設ける必要がないからである。射出成形は、前記軸受本体が前記保持部の上で回転するのを防ぐための手段を達成する簡単な方法を提供する。というのも、前記軸受本体に、例えば、前記保持部の材料が係合可能な凹部が設けられるからである。
【００２０】
上記軸受本体は、特に、保持要素が係合する少なくとも１つの凹部を有する。（上記保持部の）係合保持要素を備えたこれら凹部によれば、上記軸受玉は上記保持部に回転に抗して固定される。
【００２１】
次のようにするととりわけ有利である。即ち、上記軸受本体と上記保持部との離間距離が最大の時にも上記保持要素が関連付けられた上記凹部から完全に出ることがないよう、前記軸受本体の少なくとも１つの前記凹部及び前記保持要素が互いに適合することである。凹部／保持要素の結合が回転を防ぐための装置を提供するだけなら、上記軸受本体が上記保持部から軸方向に浮き上がるという根本的な問題が起こり得る。例えば、機械的振動や、上記球面軸受が運搬中に前記問題が発生するような位置にあることにより、この問題が生じる可能性がある。上記保持要素及び上記凹部を適合させる上述の方法によれば、確実に、上記軸受本体が完全に出現することはない（即ち、上記保持部から完全に外れることはない）。前記軸受本体を前記保持部に押し付ける軸受本体の位置へは、作業者が外から介入しなくとも、いつでも戻ることができる
【００２２】
次のようにするととりわけ有利である。即ち、少なくとも１つの上記凹部を、この凹部が小さな角速度での機械加工作業により上記軸受本体の上に作られるように配することである。前記凹部については、特に、研削により作ることができるように配される。研削の際には、比較的大きな研削車を使うことができる。このような大きな研削車により、小さな角速度での機械加工に対し、大きな周速度を達成することができる。これにより、凹部を作ることは、穿孔を作ることよりも極めて容易になる。
【００２３】
少なくとも１つの上記凹部については、穿孔なしに作ることができるように配し且つ形成する。
【００２４】
上記軸受本体が、少なくとも１つの保持要素を有するようにしてもよい。この保持要素は、上記保持部の関連付けられた保持凹部に係合する。このような保持要素は、例えば、次のようにして作ることができる。即ち、上記軸受本体の両側に凹部を導入し、これにより中央ウェブの一種として保持要素を形成することで作ることができる。ねじれを防ぐための手段は、前記保持部の凹部への係合により設けられる。この保持部上の凹部については、例えば射出成形法により配置された軸受本体と一体を成すように作ることもできる。
【００２５】
関連付けられた上記保持凹部に係合する場合にはアンダーカットが得られるよう、少なくとも１つの上記保持要素を形成してもよい。これにより、とりわけ安定的な保持が可能となる。特に、上記軸受本体が、機械的振動等のために上記保持部から浮き上がることが防がれる。
【００２６】
更なる実施例では、上記軸受本体には、回転軸に対して斜めにされた凹部が少なくとも１つ設けられる。なお、前記凹部は溝状を成すのが好ましい。これにより、前記軸受本体をねじ締めにより隙間なく嵌合させつつ上記保持部の上に保持することが許容される。こうして、ねじれを防ぐための手段が同じく設けられる。この場合、特に、斜めの凹部が複数設けられる。これら凹部は、上記保持部と上記軸受本体とを比較的広範囲に亘って固定するために、互いから離間される。
【００２７】
上記軸受本体については、締め付け以外の方法で上記保持部の上に固定するのが有利である。即ち、上記保持部は、上記軸受本体に対し、締め付け力を一切加えない。この保持部ついては、同じく比較的「軟質」のプラスチック材料を使用することができる。
【００２８】
特に、上記軸受支持部がスライド可能な上記軸受本体の表面は、少なくとも１つの半球を含む。これにより、スライド表面を少なくとも赤道面まで設けることが許容される。
【００２９】
上記軸受本体には、上記保持部の方向に力が作用するようにしてもよい。このような力が作用すると、前記軸受本体は前記保持部に押し込まれる。これら軸受本体と保持部との間の摩擦力が上記軸受殻と前記軸受本体との摩擦力よりも大きい場合は、回転を防ぐための装置が設けられることとなる。これと異なる場合は、確実に固定するために、回転を防ぐための装置を設けなければならない。このような回転防止装置は、同じく簡単な方法（例えば、少なくとも１つの凹部及び係合保持要素）で達成することができる。もっとも、この場合、上記保持部を上記軸受本体に締め付けて係合させる必要はない。穿孔を上記軸受本体に設ける必要もない。上記軸受本体に対しては、上記軸受殻又は追加の構成要素（例えば、プランジャ）を介して力を加えることができる。
【００３０】
上記力が回転軸と略同軸を成す方向に作用すると有利である。これにより、横方向の力が感知し得る程に加わることは一切なくなる。
【００３１】
ロータ（上記軸受殻と接続されている）とステータとを適切に結合すると、この軸受殻を介して対応する力が加わる。このような電気モータの場合、前記ロータが浮き上がることは決してない。
【００３２】
上記軸受本体の表面領域に作用するプランジャを設けるようにしてもよい。このプランジャは、（法線）力を加えて、前記軸受本体を上記保持部の上にある軸受床に押し付けるために使用することができる。これにより、上記軸受本体と上記保持部との間の（上記法線力及び上記摩擦係数により定まる）摩擦力が大きくなる。こうして固定することが可能となる。
【００３３】
上記プランジャは、特に、回転軸と略同軸を成す方向に配列される。これにより、感知し得る程の横方向の力が一切なくなる。
【００３４】
次のようにするととりわけ有利である。即ち、上記プランジャと上記軸受筐体との間の距離が可変であるよう、前記プランジャを前記軸受筐体に対して弾性的に固定することである。このプランジャは、特に、上記軸受筐体に対して移動可能である。このため、熱膨張に対する許容性ないし補償も可能となる。これにより、例えば上記プランジャが熱膨張しても、上記軸受本体のための上記保持部に加わる力が増すことはない。
【００３５】
この場合、上記プランジャが、ばね要素を介する等して上記軸受本体の方向に力を受けると有利である。これが有利なのは、上記軸受本体が上記保持部に対して押されるという効果が達成されるからである。もっとも、この力は「吸収されること」が可能なため、例えば、熱膨張時に付加される力が増すことはない。
【００３６】
上記プランジャに作用する弾性要素が筐体内に配されると有利である。このプランジャのためのスライド軸受は、前記筐体により形成することができる。
【００３７】
上記プランジャは、特に、上記軸受殻の中央にある材料がない領域に通される。この材料がない中央領域は、特に、潤滑孔として作用する。このような潤滑孔はDE 102 45 016 A1やUS 2004/0000824 A1に明示的に記載されているので、これらを参照されたい。
【００３８】
上記軸受本体は、球や玉により形成してもよい。この球を機械加工し、特に研削により、適当な凹部を作るようにしてもよい。
【００３９】
もっとも、原則として、上記軸受本体を球の一部により形成することも可能である。この球の一部は、少なくとも半球である。
【００４０】
本発明に係る軸受は、ロータ及びステータを備えた電気モータにおいて、有利に使用することができる。この場合、上記軸受殻は前記ロータと接続される。
【００４１】
上記保持部は、特に、上記ロータと上記ステータとの間の空隙を画する壁と一体的に接続される。
【００４２】
上記電気モータについては、作動している時もそうでない時も常に上記軸受殻が上記軸受本体に押し付けられるよう、磁石を配して形成してもよい。この場合、上記軸受本体に回転を防ぐための装置を設ける必要があるに過ぎない。製造する上で技術的に容易な方法により、適当な軸受玉を関連付けられた上記保持部の上に固定することができる。
【００４３】
上記ロータについては、自らが磁場を生成することで電子整流が起こるように形成すると有利である。この場合、上記空隙による上記電気モータの特性への影響が低減される。
【００４４】
本発明に係る球面軸受又は本発明に係る電気モータは、循環ポンプにおいて、有利な方法で使用することができる。このポンプで汲み上げられた液体（特に、水）は、前記球面軸受を潤滑するために使用することもできる。液体潤滑を付与するために、上記空隙により、前記液体は上記軸受殻と上記軸受本体との間の内部領域に通される。
【実施例】
【００４５】
本発明をより詳細に説明するために、図面と関連させながら、好適な実施例を以下に記述する。ここで、
図１は、本発明に係る循環ポンプの模範的実施例の一部を表した概略図を示し、
図２は、本発明に係る球面軸受の第１模範的実施例を表した概略図を示し、
図３は、本発明に係る球面軸受の第２模範的実施例を表した概略図を示し、
図４は、本発明に係る球面軸受の第３模範的実施例を表した概略図を示し、
図５は、本発明に係る球面軸受の第４模範的実施例を表した概略図を示し、
図６は、本発明に係る球面軸受の第５模範的実施例を表した概略図を示し、
図７(ａ)は、同図(ｂ)に係る球面軸受のための軸受本体を別に表した図を示し、
図７(ｂ)は、本発明に係る球面軸受の第６模範的実施例を表した概略図を示し、
図８は、本発明に係る球面軸受の第７模範的実施例を表した概略図を示し、
図９は、本発明に係る球面軸受の第８模範的実施例を表した概略図を示し、
図１０(ａ)は、同図(ｂ)に係る球面軸受のための軸受本体を別に表した図を示し、
図１０(ｂ)は、本発明に係る球面軸受の第９模範的実施例を表した概略図を示す。
【００４６】
図１に、循環ポンプの模範的な実施例の全体を符号１０で示す。この循環ポンプは、電気モータ（全体を符号１２で示す）を備える。電気モータ１２は球面軸受（全体を符号１４で示す）を備えており、球面軸受１４により、電気モータ１２のロータ１６が回転軸１８に関して回転自在に搭載される。循環ポンプ１０の羽根車２０は、ロータ１６と共に回転するために、このロータ１６と接続される。
【００４７】
球面軸受１４は、凸状球面を有する軸受本体２２を備える。軸受本体２２は、球や玉や球の一部（例えば、半球）により形成することができる。軸受本体２２は、硬質材料（特に、セラミック材料）でできている。
【００４８】
軸受本体２２は、保持部２４に対して回転不能となるよう、この保持部２４上に設けられる。保持部２４は、特に、軸受支持部２６の一部として又は軸受支持体２６として形成される。軸受支持部２６は、循環ポンプ１０の筐体２８に対して回転不能となるように設けられる。筐体２８は、球面軸受１４のための軸受筐体である。
【００４９】
保持部２４は、プラスチック材料（特に、熱可塑性材料）でできている。このような材料の一例が、PPSである。軸受支持部２６は壁３０と接続されており、特には、この壁３０と一体成形される。壁３０は、上記電気モータのステータ３２と空隙３４との境界を画する。壁３０は又、ステータ３２に対して液体シールを付与する。
【００５０】
壁３０は、領域３６において、ロータ１６に面した（凹状）球面を有する。このような領域３６が、壁３０に設けられる。この領域３６は、次のような領域３８を挟んで、軸受支持部２６と隣り合うようにしてもよい。即ち、壁３０が略平板となるように形成されていて、壁領域３８の表面の法線が回転軸と１８と略平行を成すような領域３８である。空隙３４は、領域３６において球状に形成される。即ち、空隙３４は、球殻の一部を成す。
【００５１】
軸受本体２２（凸状球面を有する）の対応部分として設けられるのが、軸受殻４０である。軸受殻４０は、カーボン等から作られる。この軸受殻４０は、軸受本体２２上に搭載され、その上でスライドする。軸受殻４０は、ロータ１６に対して回転不能となるよう、このロータ１６と接続される。
【００５２】
図示した模範的な実施例の場合、ロータ１６は磁場を生成する。この目的のため、ロータ１６は複数の永久磁石４２を備える。壁３０の球状領域３６と向かい合うところでは、ロータ１６も同じく球状に形成される。こうして、球殻形状の空隙３４はロータ１６とステータ３２との間に形成される。ロータ１６は隔壁を有しており、この隔壁が空隙３４に対してシールを付与する。
【００５３】
軸受本体２２は、軸受殻４０の内部領域４４の中にある（少なくとも保持部２４の一部がこの内部領域４４の中にあるようにしてもよい）。このような内部領域４４は、空隙３４と流体接続される。これにより、液体が空隙３４を介して内部領域４４の中に流れ込むため、液体による軸受潤滑が可能となる。軸受殻４０には、潤滑孔４６が設けられる。この潤滑孔４６を介して、液体を内部領域４４から取り除くことができる。
【００５４】
潤滑孔４６は、軸受殻４０の（回転軸１８に関して）中心に位置する材料のない領域に形成される。この材料のない中心領域は、次のように形成するのが好ましい。即ち、ロータ１６がステータ３２に関して非対称の場合、結果として生じる力全体のベクトルがこの材料のない領域に作用するように形成するのが好ましい。このような電気モータはDE 102 45 016 A1やUS 2004/0000824 A1に明示的に記載されているので、これら書面を参照されたい。
【００５５】
潤滑孔４６は、循環ポンプ１０の吸引側４８と接続される。
【００５６】
本発明によれば、軸受本体２２は、保持部２４に対して回転不能となるよう、この保持部２４上に保持される。そこで、軸受本体２２自体が回転するのを防ぐための装置が設けられる。この場合、軸受本体２２は、締め付け以外の方法で保持される。というのも、例えば金属製材料でできた保持部とは対照的に、保持部２４はプラスチック材料により形成されるため、限られた締め付け力しか加えることができないからである。
【００５７】
図２に、本発明に係る球面軸受の第１の模範的な実施例を示す。この第１実施例については、軸受玉５０が軸受本体として保持部５２上に設けられる。この保持部５２は、球殻形状の端面５４を有する。この端面５４には、滑り止め装置（例えば、滑り止めコーティング）を設けてもよい。この滑り止めの特徴は、選択的に又は付加的に、軸受本体２２により形成してもよい。その一例として、保持部５２の端面５４に面した表面の少なくとも一部を粗くすることが挙げられる。上記滑り止めコーティングは、例えばゴム製コーティングにより形成することができる。又、例えば軸受本体２２を砂吹きすることで、上述のように表面を粗くすることができる。この滑り止めの特徴には、軸受玉５０と保持部５２との間の摩擦係数を大きくするという効果がある。なお、この摩擦係数は、軸受本体２２と保持部５２との間の摩擦力が軸受本体２２と軸受殻４０との間の摩擦力よりも大きくなるように設定する。
【００５８】
プランジャ６０が、回転軸１８（図１と同じ参照番号を使用）と略同軸を成すように設けられる。このプランジャ６０は、軸受殻５８の潤滑孔５６を貫通する。プランジャ６０は、軸受筐体２８と接続されており、この軸受筐体２８に対して回転不能である。この目的のために、プランジャ６０は、筐体壁（例えば、図１の筐体壁６２）と接続される。
【００５９】
プランジャ６０は、軸受玉５０の表面領域６４に作用する。この表面領域６４は、回転軸１８と同軸を成す。プランジャ６０の端部６６は、軸受玉５０の球面と一致するように適合される。プランジャ６０により、軸受玉５０は、この軸受玉５０のための軸受床である保持部５２の端面５４に押し込まれる。これにより、保持部５２上の軸受玉５０の法線力が増す。このように法線力が増すことで、軸受玉５０と保持部５２との間の摩擦力が増す。こうして、軸受玉５０は、保持部５２に対して回転不能となるよう、この保持部５２上に保持される。この場合、軸受玉５０を保持部５２上で保持することと、軸受殻４０の軸方向における（回転軸１８に対する）位置とは無関係である。つまり、軸受殻５８と接続された上記ロータが浮き上がっても、軸受玉５０は保持部５２上に留まり、回転から守られ続ける。こうして、プランジャ６０により、回転を防ぐための装置が軸受玉５０のために形成される。このため、軸受玉５０自体をこれ以上機械加工しなくとも、この軸受玉５０は保持部５２上に保持される。特に、軸受玉５０には孔を穿つ必要がない。このような孔を硬質材料（特に、セラミック材料）に穿つには、比較的大きな労力と、これに対応する多額の費用を注ぎ込むことが求められる。例えば、このような孔を穿つには、ダイヤモンドドリルを使用する必要がある。
【００６０】
プランジャ６０は、弾性要素６８（特に、圧縮ばね）により、軸受筐体２８と接続される。プランジャ６０には保持部５２の方向に力が加えられ、これにより、軸受玉５０が軸受床５４に押し込まれる。このようになるよう、弾性要素６８は配置及び形成される（特には、付勢される）。
【００６１】
弾性要素６８は、例えば筐体７０の中に配置される。この筐体は、軸受７２として形成される。軸受７２上で、プランジャ６０が軸方向（回転軸１８と同軸方向）に移動自在に誘導される。このため、プランジャ６０は、軸受筐体２８上に固定されず、移動可能なように搭載される。これにより、熱膨張に対する補償が可能となる。プランジャ６０が金属製材料でできている場合、プランジャ６０はセラミック製の軸受玉５０よりも大きく熱膨張する。プランジャ６０を締め付けて固定すると、プランジャ６０は、軸受玉５０（従って、保持部５０）により大きな力を加えてしまう。プランジャ６０を（弾性要素６８により）弾性支持すると、弾性要素６８がある程度圧縮されるため、このような場合にプランジャ６０が屈することが許容される。
【００６２】
図３に、同様の模範的実施例を示す。この実施例の場合、軸受本体７４は、プラスチック材料でできた保持部７６上に設けられる。軸受本体７４は、セラミック材料でできた半球により形成される。軸受床７８が、保持部７６上に形成される。この場合、例えば周縁状の取付台８０が横方向に設けられる。これにより、軸受本体７４が保持部７６からその側方に滑り落ちることが防止される。
【００６３】
プランジャ６０は、原則的に、上で述べたのと同じ方法で形成される。このため、ここでも同じ参照番号を使用する。
【００６４】
図２に示した模範的実施例の場合、軸受殻５８は軸受玉５０の赤道面８２を越えて伸びている。図３に示した模範的な実施例の場合、対応する軸受殻８４は上記赤道面までしか伸びていない。
【００６５】
上述の通り、図２及び３に示した方法で設けたプランジャ６０により、上記軸受本体は、穿孔を設けなくとも、関連付けられた上記保持部上で回転しないように保持される。上記軸受殻自体が、上記軸受本体を押さず、従ってこの軸受本体を上記保持部上にあるその軸受床に押し込まない場合にも、このように搭載することが可能である。プランジャ６０が、確実に、軸受本体５０又は７４をその軸受床に押し込み、その場所でこの軸受本体を回転しないように保持する。
【００６６】
軸受玉５０又は軸受本体７４については、原則として、保持部５２又は７６上にあるその対応する軸受床にそれぞれ射出成形することも可能である。
【００６７】
図４に、第３の模範的実施例を示す。この実施例の場合、軸受玉８６が、球面軸受床９０を備えた保持部８８上に、軸受本体として設けられる。軸受床９０には、滑り止めコーティング９２（例えば、ゴム製コーティング）が設けられる。この滑り止めコーティングは、軸受玉８６を保持部８８に対して回転しないようにこの保持部８８上に保持する目的のために、滑り止めの特徴として作用する。こうして、滑り止めコーティング９２は、軸受玉８６が回転するのを防ぐための装置を形成する。
【００６８】
この模範的実施例の場合、軸受玉８６を軸受床９０に押し込むためのプランジャは設けられない。むしろ、上記電気モータが、軸受殻９４と接続されたロータが浮き上がることのないように形成される。特には、上記ロータが軸受殻９４を軸受玉８６に押し付けるような磁力が常に作用する。
【００６９】
軸受玉８６は、この軸受玉８６に穿孔を設けなくとも、回転不能なように保持部８８上に保持される。
【００７０】
図５に、別の選択的な実施例の概略を示す。この実施例の場合、保持部９６の端面９８に面した上記軸受玉の表面が、（例えば砂吹きにより）粗くされる。このように表面を粗くすることには、軸受床１００におけるスライドに関係する摩擦係数を大きくするという効果がある。これにより、軸受玉８６のために、滑り止めの特徴が形成される。これとは別に、この図５に係る第４の模範的実施例は、図４に関連して記載した上記模範的実施例と同じ方法で作動する。
【００７１】
図６に、第５の模範的実施例（軸受殻なし）の概略を示す。この第５実施例の場合、軸受本体１０２は、対向する凹部１０４，１０６を有する玉により形成される。これら凹部は、互いに平行に配置してもよいし（図６には示していない）、軸受本体１０２が台形の保持要素１０８を有するように配置してもよい。軸受本体１０２は、アンダーカットにより、同じく保持部１１２上に（回転しないように）確保される。保持要素１０８が保持部１１２の関連付けられた保持凹部１１０に係合する場合、このようなアンダーカットは上記台形を作ることで得られる。軸受本体１０２は、特に、保持要素を用いて保持部１１２に射出成形される。このため、軸受本体１０２を挿入した保持部１１２を作製する過程で、保持凹部１１０を作り出すことができる。
【００７２】
凹部１０４，１０６は、小さな角速度での機械加工作業（特に、研削）により作ることができる。このようになるよう、凹部１０４，１０６は配置される。硬質材料でできた軸受本体１０２に穿孔を作るために、対応する小さな外周の穿孔用工具が必要である。例えば、球面軸受が径６mmの軸受本体を備える場合、対応する穿孔の径は１mm程度の大きさでなければならない。ドリルが穿孔の際に十分な周速度を有するためには、このドリルを非常に速い回転速度（角速度）で駆動する必要がある。
【００７３】
凹部１０４，１０６は、研削により作ることができる。この場合、大きな研削車を使用し、小さな角速度で必要な周速度を達成するようにしてもよい。凹部１０４，１０６を作るのにかかる費用は、軸受本体１０２に穿孔を作る費用よりもかなり安い。
【００７４】
図７(ａ)及び(ｂ)に、第６の模範的実施例を示す。この第６実施例の場合、玉１１４が軸受床１１８を備えた保持部１１６上に、軸受本体として設けられる。玉１１４は、複数の凹部１２０を有する。凹部１２０は、溝を成すように作られる。凹部１２０は、同じく回転軸１８に対して斜めにされる。凹部１２０（図７(ａ)には、凹部１２０を４個備えた模範的実施例を示す）は、玉１１４の球軸の周囲に配される。凹部１２０は、玉１１４が保持部１１６上に載置されること又はねじ締めにより保持されることを許容する。こうして隙間なく嵌合される結果、回転を防ぐための装置が提供される。
【００７５】
凹部１２０を備えた玉１１４は、特に、保持部１１２に射出成形される。
【００７６】
図８に、第７の模範的実施例を示す。この第７実施例の場合、軸受本体１２２が保持部１２４上に設けられる。軸受本体１２２（球状である）の表面には、対向するチャネル状凹部１２６，１２８が形成される。凹部１２６，１２８に、保持部１２４の材料が係合する。軸受本体１２２は、特に、保持部１２４に射出成形される。こうして、軸受本体１２２は、保持部１２４上に回転しないように設けられる。
【００７７】
図６から８に係る模範的実施例の場合、上記軸受本体は、関連付けられた上記保持部の上に回転しないように固定される。このように固定することは、上記ロータの位置とは無関係に行われる。従って、これら実施例は、あらゆる種類の電気モータに適している。即ち、上記軸受殻を備えたロータが浮き上がる可能性のある電気モータにも適している。
【００７８】
第８実施例に基づく図９に示す通り、原則として、軸受本体１３０に穿孔１３２を設け、この軸受本体をねじ１３４等の固定要素により保持部である軸受支持部１３６と接続することが可能である。こうして、軸受本体１３０が軸受支持部１３６に固定される。
【００７９】
更に、軸受本体１３０に少なくとも１つの凹部１３８を設けることが可能である。凹部１３８には、軸受支持部１３６の材料が位置する。軸受本体１３０は、例えば、軸受支持部１３６に射出成形される。これとは別に、旋盤にかけて軸受支持部１３６上に設けるようにしてもよい。
【００８０】
軸受支持部１３６には、軸受本体１３０に面して、凹部１４０が形成される。凹部１４０には、ねじ１３４が通される。凹部１４０のねじ１３４周りには、例えばＯリング状のシール１４２が設けられる。シール１４２は、液体が穿孔１３２から軸受支持部１３６に通されたねじ１３４のための上記凹部に流れ込むのを防ぐ。
【００８１】
図１０(ａ)及び(ｂ)に、第９の模範的実施例を示す。この第９実施例の場合、球面軸受本体１４４が凹部１４６を有する。この凹部１４６は、研削車等により作られる。
【００８２】
軸受本体１４４は、保持部１４８に対して回転しないよう、この保持部の上に設けられる。この保持部は、保持要素１５０を備える。保持要素１５０は、軸方向に（回転軸１８に平行な方向）に立ち上がっており、凹部１４６に係合する。これにより、軸受本体１４４は保持部１４８上に回転しないように保持される。こうして、凹部１４６と適合する保持要素１５０との結合により、回転を禁止するための装置が形成される。
【００８３】
軸受本体１４４と保持部１４８との離間距離が最大の場合にも、保持要素１５０が凹部１４６から完全に出ることはない。即ち、保持要素１５０の少なくとも一部は、常に、凹部１４６に係合される。このようになるよう、凹部１４６の軸方向（回転軸１８に平行な方向）における深さ及び保持要素１５０の同じ方向における高さは定められる。これも同じく、軸受本体１４４が保持部１４８から完全には取り外せず、保持部１４８上に「係留」されることを意味する。
【００８４】
軸受本体１４４は、保持部１４８上に緩く保持することができる。即ち、回転を防ぐための装置のみが設けられる。軸受を運搬する際、軸受本体１４４が機械的振動により保持部１４８から浮き上がることがある。このような場合にも、確実に、軸受本体１４４が完全に浮き上がって外れることはない。
【００８５】
本発明に係る解決法によれば、軸受本体２２がプラスチック材料でできた保持部２４上に設けられる。この解決法は、次のような効果が達成されることを許容する。即ち、軸受本体２２を保持部２４上に簡単且つ低廉な方法で固定することができる、という効果である。特に、硬質材料でできた上記軸受本体に孔を穿つことが回避可能である。そこで、とりわけ硬質の材料（例えば、炭化珪素セラミックス）でできた軸受本体を使用することもできる。
【００８６】
従って、費用のかかる加工を避けることができ、凹部により上記軸受本体を関連付けられた上記保持部上に保持することが可能となる（図６〜１０参照）。但し、このような凹部は、穿孔よりも低い角速度で作ることができる。
【００８７】
上記軸受本体については、これを締め付ける必要はない。このため、金属保持部も必要でない。
【００８８】
本発明によれば、回転しないように軸受本体を搭載することができ、この軸受本体を少なくとも赤道までは使用することが可能となる。
【００８９】
軸受殻が接続されたロータが磁場を生成する（即ち、永久磁石のような方法でステータと結合される）場合、本発明に係る解決法を有利に使用することができる。このステータでは、電子整流が行われる。空隙３４の影響は比較的小さいため、空隙３４に金属製隔壁は同じく必要でない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る循環ポンプの模範的実施例の一部を表した概略図。
【図２】本発明に係る球面軸受の第１模範的実施例を表した概略図。
【図３】本発明に係る球面軸受の第２模範的実施例を表した概略図。
【図４】本発明に係る球面軸受の第３模範的実施例を表した概略図。
【図５】本発明に係る球面軸受の第４模範的実施例を表した概略図。
【図６】本発明に係る球面軸受の第５模範的実施例を表した概略図。
【図７】同図(ｂ)に係る球面軸受のための軸受本体を別に表した図(ａ)、及び本発明に係る球面軸受の第６模範的実施例を表した概略図(ｂ)。
【図８】本発明に係る球面軸受の第７模範的実施例を表した概略図。
【図９】本発明に係る球面軸受の第８模範的実施例を表した概略図。
【図１０】同図(ｂ)に係る球面軸受のための軸受本体を別に表した図(ａ)、及び本発明に係る球面軸受の第９模範的実施例を表した概略図(ｂ)。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005226832.tif 000008
【図７】
2005226832.tif 000009
【図８】
2005226832.tif 000010
【図９】
2005226832.tif 000011
【図１０】
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【外国語明細書】
2005226832000001.pdf