(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化内輪、磁化外輪、転がり部及びホルダーを含み、前記転がり部が前記磁化内輪の外部に設置され、前記磁化外輪が前記磁化内輪の外側に設置され、前記転がり部が前記ホルダーを介して取り付けられ、
前記磁化内輪は、リング状とされ、前記磁化内輪における軸と接触する内側面の磁極が前記磁化内輪における転がり部と接触する外側面の磁極と反対であり、
前記の磁化外輪は、第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材を含み、前記第一磁化部材と第二磁化部材とが対向して設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材とが対向して設置され、第一磁化部材、第一未磁化部材、第二磁化部材及び第二未磁化部材がそれぞれの首尾で接続されて、リング状とされる前記磁化外輪が形成され、前記第一磁化部材と第二磁化部材との二つの端部に、それぞれ凸部が設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材との二つの端部に、それぞれ前記凸部と対応している凹部が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材の端部の外側に、それぞれ、凸台が設置され、前記凸台に穴が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材同士は、凸部と凹部とにより接続され、取り付け部材を介して前記取り付け孔を貫通して固定され、
前記第一磁化部材と第二磁化部材とは、それらの磁極が反対であり、つまり、前記第一磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が反対であり、前記第二磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が同じであり、
取り付けられる際に、磁化外輪の第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材における三つの部材が組み立て取り付けられ、完全でない外輪が構成されてから、軸受内輪と完全でない外輪との間に、転がり部とホルダーとが設置され、転がり部と取り付けホルダーが取り付けられた後、外輪における残りの一つの部材が磁化して取り付けられ、
軸受が歯車ポンプに取り付けられる際に、前記第一磁化部材が歯車ポンプにおける高圧の作動油に取り付けられ、前記第二磁化部材が歯車ポンプにおける低圧の作動油に取り付けられることから、磁化内輪の外側と磁化外輪の第一磁化部材との引力、及び、磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材との斥力が軸受転がり部に掛かることで、外部にて噛み合う歯車ポンプにおける高圧の作動油から低圧の作動油への径方向のアンバランス力をある程度減らす、ことを特徴とする、歯車ポンプにおける磁気転がり軸受。
【請求項２】
前記取り付け部材は、ボルトとされ、前記取り付け孔は、ボルト孔とされる、ことを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプにおける磁気転がり軸受。
【請求項３】
歯車ポンプが稼働していない際には、磁化内輪が真ん中の箇所に位置し、歯車ポンプが稼働している際には、作動油を吸入したり排出したりすることにより生じた圧力差により、径方向にアンバランス力が主軸に作用すると、主軸が偏移し、主軸における転がり軸受の磁化内輪と磁化外輪との距離が変化して、磁化内輪と磁化外輪の下部環面との間の磁気斥力が増加し、増加した磁気斥力により、回転軸における径方向のアンバランス力を、ある程度バランスしたり抹殺したりする、ことを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプにおける磁気転がり軸受。
【請求項４】
請求項１に記載の歯車ポンプにおける磁気転がり軸受の転がり軸受寿命計算方法であって、
磁化の際に得られた位置エネルギーにより、磁気粒子に作用する磁力を特定し、ただし、前記位置エネルギーが以下の式により算出され、
0006877802.tif 000017
ただし、μ０が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、ｄＶが粒子の体積要素である、サブステップＳ１１と、
力学の法則に基づいて、磁気粒子に作用する磁力が、
0006877802.tif 000018
のように、粒子の位置エネルギーの負勾配値により示される
サブステップＳ１２と、
粒子の粒度が大きくない場合に、粒子の体積磁化率が、占めている体積の範囲において定数とされると、その占めている体積にＨｇｒａｄＨもほぼ定数になることから、磁気粒子の磁力が
0006877802.tif 000019
比磁力という概念により、磁力を計算することに対する鉱物粒において実際に存在している隙間の影響が無くなるように、磁力を計算する式を取得し、
0006877802.tif 000020
ただし、ｍが粒子の質量であり、単位がＫｇであり、δが粒子の密度であり、単位がＫｇ／ｍ３であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がｍ３／ｋｇである、サブステップＳ１４と、
各磁気粒子に作用している磁力を積分して、内輪と外輪との間に作用する磁力の大きさを取得する、サブステップＳ１５と、を、含む、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算する、ステップＳ１と、
Ｓ２１、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力を計算し、ただし、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力は、
0006877802.tif 000021
ただし、Ｆ径は、外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、Ｆ径＝Ｆ１、従動輪について、Ｆ径＝Ｆ２となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
0006877802.tif 000022
ただし、Ｆ１は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Ｆ２は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Δｐは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がＰａであり、
ｂは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がｍであり、
ｄａは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がｍである、サブステップＳ２１と、
Ｓ２２、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップＳ２２であって、
転がり軸受における動等価荷重は、
0006877802.tif 000023
ただし、Ｐ径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、Ｐ軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップＳ２２と、
転がり軸受の寿命を計算するサブステップＳ２３であって、
ただし、転がり軸受の寿命を計算する式は、以下の通りであり、
0006877802.tif 000024
ただし、Ｌｈが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
ｎは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がｒ／ｍｉｎであり、
Ｃは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がＮであり、
Ｐは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がＮであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε＝１０／３である、転がり軸受の寿命を計算するサブステップＳ２３と、を含む、
転がり軸受の寿命を計算する、ステップＳ２と、を含む、ことを特徴とする、転がり軸受寿命計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関し、特に、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受及びその寿命の計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車ポンプは、油圧システムにおいて、重要な部品の一つとして、作動の際に、外部において互いに噛み合う二つの歯車により、内壁間に密封されているチャンバーの体積を変えて作動油を吸入し又は排出することを実現する。このような外部にて噛み合う歯車ポンプは、構成が簡単であり、寸法と質量が小さく、製造が簡便であり、吸入能力が高く、油や液体による汚染に影響され難い等の利点を有している。しかしながら、径方向のアンバランス力により、外部にて噛み合う歯車ポンプの軸が摩耗され易いという問題が存在している。そして、本発明は、構成を改良して、軸受転がり部に掛かる径方向のアンバランス力を減らす永久磁石による複合的な転がり軸受を開発した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記した課題を解決するために、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受及びその寿命計算方法を提供しており、一般的な転がり軸受と永久磁石による軸受とを組み合わせて、軸受の構成を改良し、軸受の内輪と外輪を磁化させ、軸受の内輪の内外両側に異なる磁極を有させる。また、軸受外輪部材は、磁化された二つの部分と磁化されていない二つの部分により構成され、四つの部分が係合溝とボルトとを介して固定して接続される。外部にて噛み合う歯車ポンプが稼働している際に、軸受転がり部は、力受け装置として機能し、軸受の内輪と外輪の間に生じた磁力が補助手段として機能することにより、軸受転がり部に掛かる歯車ポンプにおける径方向の力を減らし、摩擦により生じた軸受のローラの摩耗を削減し、軸受の寿命を延ばす。また、構成を改良して、外輪を部材という形態として設置し、それの取り付けと外輪への磁化処理とを便宜にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のような技術的手段を採用している。
【０００５】
本発明は、磁化内輪、磁化外輪、転がり部及びホルダーを含み、前記転がり部が前記磁化内輪の外部に設置され、前記磁化外輪が前記磁化内輪の外側に設置され、前記転がり部が前記ホルダーを介して取り付けられ、
前記磁化内輪は、リング状とされ、前記磁化内輪における軸と接触する内側面の磁極が前記磁化内輪における転がり部と接触する外側面の磁極と反対であり、
前記の磁化外輪は、第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材を含み、前記第一磁化部材と第二磁化部材とが対向して設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材とが対向して設置され、第一磁化部材、第一未磁化部材、第二磁化部材及び第二未磁化部材がそれぞれの首尾で接続され、リング状とされる前記磁化外輪が形成され、前記第一磁化部材と第二磁化部材との二つの端部に、それぞれ凸部が設置され、前記第一未磁化部材と第二未磁化部材との二つの端部に、それぞれ、前記凸部と対応している凹部が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材の端部の外側に、それぞれ、凸台が設置され、前記凸台に穴が設置され、前記第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材及び第二未磁化部材同士は、凸部と凹部とにより接続され、取り付け部材を介して前記取り付け孔を貫通して固定され、
前記第一磁化部材と第二磁化部材とは、それらの磁極が反対であり、つまり、前記第一磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が反対であり、前記第二磁化部材の内輪の磁極と前記磁化内輪の外側面の磁極が同じであり、
取り付けられる際に、磁化外輪の第一磁化部材、第二磁化部材、第一未磁化部材、及び、第二未磁化部材における三つの部材が組み立て取り付けられ、完全でない外輪が構成されてから、軸受内輪と完全でない外輪との間に、転がり部とホルダーとが設置され、転がり部と取り付けホルダーが取り付けられた後、外輪における残りの一つの部材が磁化して取り付けられ、
軸受が歯車ポンプに取り付けられる際に、前記第一磁化部材が歯車ポンプにおける高圧の作動油に取り付けられ、前記第二磁化部材が歯車ポンプにおける低圧の作動油に取り付けられることから、磁化内輪の外側と磁化外輪の第一磁化部材との引力、及び、磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材との斥力が軸受転がり部に掛かることで、外部に噛み合う歯車ポンプにおける高圧の作動油から低圧の作動油への径方向のアンバランス力をある程度減らす、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受を提供する。
【０００６】
好適には、前記取り付け部材は、ボルトとされ、前記取り付け孔は、ボルト孔とされる。
【０００７】
好適には、歯車ポンプが稼働していない際には、磁化内輪が真ん中の箇所に位置し、歯車ポンプが稼働している際には、作動油を吸入したり排出したりすることにより生じた圧力差により、径方向にアンバランス力が主軸に作用すると、主軸が偏移し、主軸における転がり軸受の磁化内輪と磁化外輪との距離が変化して、磁化内輪と磁化外輪の下部環面との間の磁気斥力が増加し、増加した磁気斥力により、回転軸における径方向のアンバランス力を、ある程度バランスしたり抹殺したりする。
【０００８】
好適には、本発明は、磁化の際に得られた位置エネルギーにより、磁気粒子に作用する磁力を特定し、ただし、前記位置エネルギーが以下の式により算出され、
0006877802.tif 000002
ただし、μ０が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、ｄＶが粒子の体積要素である、サブステップＳ１１と、
力学の法則に基づいて、磁気粒子に作用する磁力が、
0006877802.tif 000003
のように、粒子の位置エネルギーの負勾配値により表示される
サブステップＳ１２と、
粒子の粒度が大きくない場合に、粒子の体積磁化率が、占めている体積の範囲において定数とされると、その占めている体積にＨｇｒａｄＨもほぼ定数になることから、磁気粒子の磁力が
0006877802.tif 000004
ただし、ｍが粒子の質量であり、単位がＫｇであり、δが粒子の密度であり、単位がＫｇ／ｍ３であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がｍ３／ｋｇである、サブステップＳ１４と、
各磁気粒子に作用している磁力を積分して、内輪と外輪との間に作用する磁力の大きさを取得する、サブステップＳ１５と、を、含む、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算する、ステップＳ１と、
Ｓ２１、外部にて噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力を計算し、ただし、外部にて噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力は、
0006877802.tif 000005
ただし、Ｆ径は、外部にて噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、Ｆ径＝Ｆ１、従動輪について、Ｆ径＝Ｆ２となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
0006877802.tif 000006
ただし、Ｆ１は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Ｆ２は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Δｐは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がＰａであり、
ｂは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がｍであり、
ｄａは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がｍである、サブステップＳ２１と、
Ｓ２２、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップＳ２２であって、
転がり軸受における動等価荷重は、
0006877802.tif 000007
ただし、Ｐ径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、Ｐ軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算するサブステップＳ２２と、
転がり軸受の寿命を計算するサブステップＳ２３であって、
ただし、転がり軸受の寿命を計算する式は、以下の通りであり、
0006877802.tif 000008
ただし、Ｌｈが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
ｎは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がｒ／ｍｉｎであり、
Ｃは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がＮであり、
Ｐは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がＮであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε＝１０／３である、転がり軸受の寿命を計算するサブステップＳ２３と、を含む、
転がり軸受の寿命を計算する、ステップＳ２を含む、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の転がり軸受寿命計算方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、従来技術に比べると、その利点が以下の通りである。
１、本発明は、転がり軸受の内輪と外輪を磁化させ、軸受の内輪と外輪に磁性を有さ、磁力により、軸受転がり部に掛かる外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力をある程度減らし、外力により生じた軸受ローラの過度な摩耗を削減し、軸受の寿命を延ばすことができる。同時には、軸受の外輪を外輪部材という形態で形成すると、軸受の外輪への磁化処理を便宜にすると共に、永久磁石による複合的な転がり軸受の取り付けを容易にすることができる。
【００１０】
２、比較的単純な転がり軸受及び単純な永久磁石による磁気軸受に対して、本発明に、単純な転がり軸受と単純な永久磁石による磁気軸受を組み合わせることにより、転がりと永久磁石による複合的な転がり軸受を開発した。当該複合的な転がり軸受は、転がり軸受のように、簡単な構成を有し、取り付けとメンテナンスが簡便であり、その交換性がよいという利点を有していると共に、永久磁石による軸受のように、摩擦がないという利点を有しており、軸受の転がり部を主な力受け装置として、磁力を補助手段とすることにより、軸受の内輪に力を掛ける際に生じた変形により、内輪と外輪との間の磁力の変形が生じ、この磁力により、軸受転がり部に掛かる圧力を減らす。当該複合軸受における内環と外環との間の磁力により、歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力を抹殺したり、バランスしたりすることにより、軸受転がり部の寿命を延ばすことができる。また、本発明は、転がり軸受の外環を、部材という形態として設計して、外環に四つの部分により外環の部材を形成している。それは、単一の外環ではないため、外輪部材への磁化処理に役立ち、磁化の処理をより簡便にすると共に、当該永久磁石による複合的な転がり軸受を取り付けることをより簡便にする。磁化処理を行う時に、四つの外輪部材における二つのものに対して磁化処理を行い、他の二つのものに対して磁化処理を行わず、磁化されている部分と磁化されていない部分が交互に接続され、四つの外環部材が凸部と凹部を介して首尾で接続されるということにより済む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の構成の模式図である。
【図２】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の受力の模式図である。
【図３】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の外輪部材の模式図である。
【図４】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受における磁化された外輪の一部の模式図である。
【図５】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受における磁化されていない外輪の一部の模式図である。
【図６】本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受の受力の一部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
本発明は、磁化内輪１、磁化外輪２、転がり部３、及び、ホルダーを含む、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受を提供する。
【００１４】
磁化内輪１は、リング状とされ、磁化内輪１における軸と接触する内側面の磁極と磁化内輪１における転がり部３と接触する外側面の磁極が反対である。
【００１５】
磁化外輪２は、第一磁化部材２１、第二磁化部材２２、第一未磁化部材２３、及び、第二未磁化部材２４を含み、第一磁化部材２１と第二磁化部材２２とが対向して設置され、第一未磁化部材２３と第二未磁化部材２４とが対向して設置され、第一磁化部材２１、第一未磁化部材２３、第二磁化部材２２、及び、第二未磁化部材２４は、それぞれの首尾で接続されて、リング状とされる磁化外輪が形成され、第一磁化部材２１と第二磁化部材２２との二つの端部に、それぞれ、凸部が設置され、第一未磁化部材２３と第二未磁化部材２４との二つの端部に、それぞれ、凸部と対応している凹部が設置され、第一磁化部材２１、第二磁化部材２２、第一未磁化部材２３、及び、第二未磁化部材２４の端部の外側に、それぞれ、凸台が設置され、凸台にボルト孔が設置され、第一磁化部材２１、第二磁化部材２２、第一未磁化部材２３、及び、第二未磁化部材２４同士は、凸部と凹部とにより接続され、ボルトを介して、固定される。
【００１６】
第一磁化部材２１と第二磁化部材２２とは、それらの磁極が反対であり、つまり、第一磁化部材２１の内輪の磁極と磁化内輪の外側面の磁極が反対であり、第二磁化部材２２の内輪の磁極と磁化内輪の外側面の磁極とが同じである。
【００１７】
転がり軸受の計算式から見れば、軸受の寿命が軸受に掛かる動等価定格荷重と反比例としており、軸受に掛かる動荷重が大きいほど、その寿命が短くなると分かり、それは、軸受の転がり部は力を掛けられる主な装置であるからである。
【００１８】
軸受を取り付ける際には、まず、軸受外輪部材の三つの部品を組み立て取り付け、完全でない外輪を形成してから、軸受内輪と完全でない外輪との間に、転がり部とホルダーとを設置し、取り付けが完了した後、外輪部材における残りの一つの部材をそれに組み立てる。
【００１９】
軸受を歯車ポンプに取り付ける際には、第一磁化部材２１を歯車ポンプの高圧の作動油に取り付け、第二磁化部材２２を歯車ポンプの低圧の作動油に取り付け、磁化内輪外側と磁化外輪の第一磁化部材２１との引力、及び、軸受の磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材２２との斥力を軸受転がり部に掛け、外部にて噛み合う歯車ポンプにおける高圧の作動油から低圧の作動油に由来する径方向のアンバランス力を、ある程度減らす。
【００２０】
図１に示されるように、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受は、その内輪が一般的な転がり軸受と類似しており、内輪の内外の環面に、それぞれ異なる磁極を有し、例えば、内輪の内環面にＮ極の磁極を有し、内輪の外環面にＳ極の磁極を有しているように、磁化処理が実施される。
【００２１】
図２、図３に示されるように、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受は、その外輪部材がそれぞれ、二つの磁化部材と二つの未磁化部材という四つの部分に分けられる。各部材は、共に、四分の一の円環とされ、凸部が磁化部材に設置され、それと対応している凹部が未磁化部材に設置され、凹部による協調及びボルト５による位置づけにより、四つの部材を固定して接続することが実現され得る。
【００２２】
図４、図５に示されるように、外部にて噛み合う歯車ポンプが稼働している際に、外部にて噛み合う歯車ポンプの構成自体により、オイルポンプにおいて高圧の作動油から低圧の作動油に径方向のアンバランス力が存在しており、軸に一定の撓み変形がなされ、軸における軸受のローラも、軸の撓み変形も押しつぶされ、摩耗が加速され、軸受の寿命が低下することになる。従って、この歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気の転がり軸受は、内輪と外輪が磁化され、磁化内輪と磁化外輪の第一磁化部材間の磁気引力、及び、磁化内輪と磁化外輪の第二磁化部材間の磁気斥力を軸受転がり部に掛け、外部にて噛み合う歯車ポンプに由来する径方向のアンバランス力をある程度減らし、歯車ポンプが稼働している際に軸受の変形を減少し、さらに、その変形が無くなるようにし、圧力により生じた軸受の摩耗を削減して、軸受の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
好適には、本発明は、上記した歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受に基づく転がり軸受の寿命の計算方法を提供しており、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算するステップＳ１と、転がり軸受の寿命を計算するステップＳ２を含む。
【００２４】
ステップＳ１は、軸受における内輪と外輪との間の磁力を計算し、以下のサブステップを含む。
【００２５】
サブステップＳ１１は、磁化の際に得られた位置エネルギーにより、磁気粒子に作用する磁力を特定し、ただし、前記位置エネルギーが以下の式により算出される。
0006877802.tif 000009
ただし、μ０が真空中の透磁率であり、κが媒質の体積磁化率であり、ｄＶが粒子の体積要素である。
【００２６】
サブステップＳ１２は、力学の法則に基づいて、磁気粒子に作用する磁力が、
0006877802.tif 000010
のように、粒子の位置エネルギーの負勾配値により示される。
【００２７】
サブステップＳ１３は、粒子の粒度が大きくない場合に、粒子の体積磁化率が、占めている体積の範囲において定数とされると、その占めている体積にＨｇｒａｄＨもほぼ定数になることから、磁気粒子の磁力が
0006877802.tif 000011
【００２８】
サブステップＳ１４は、比磁力という概念により、磁力を計算することに対する鉱物粒において実際に存在している隙間の影響が無くなるように、磁力を計算する式を取得し、
0006877802.tif 000012
ただし、ｍが粒子の質量であり、単位がＫｇであり、δが粒子の密度であり、単位がＫｇ／ｍ３であり、χが粒子の比磁化率であり、単位がｍ３／ｋｇであると定義する。
【００２９】
サブステップＳ１５は、各磁気粒子に作用している磁力を積分して、内輪と外輪との間に作用する磁力の大きさを取得する。
【００３０】
ステップＳ２は、転がり軸受の寿命を計算し、以下のサブステップを含む。
【００３１】
Ｓ２１、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力を計算し、ただし、外部に噛み合う歯車ポンプに掛かる径方向のアンバランス力は、
0006877802.tif 000013
ただし、Ｆ径は、外部に噛み合う歯車ポンプにおける径方向のアンバランス力であり、その掛けられた径方向力は、主動輪について、Ｆ径＝Ｆ１、従動輪について、Ｆ径＝Ｆ２となり、
ただし、主動輪の軸受における合力と、従動輪の軸受における合力とを計算する式は、
0006877802.tif 000014
ただし、Ｆ１は、主動輪の軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Ｆ２は、従動輪軸受に作用する合力であり、単位がＮであり、
Δｐは、歯車ポンプにおける出口と入口との圧力差であり、単位がＰａであり、
ｂは、歯車ポンプの歯幅であり、単位がｍであり、
ｄａは、歯車ポンプにおける歯先円の直径であり、単位がｍである。
【００３２】
Ｓ２２は、転がり軸受における動等価荷重を計算する。転がり軸受における動等価荷重は、
0006877802.tif 000015
ただし、Ｐ径は、転がり軸受に掛かる径方向力であり、Ｐ軸は、転がり軸受に掛かる軸向力である、転がり軸受における動等価荷重を計算する。
【００３３】
Ｓ２３は、転がり軸受の寿命を計算する。転がり軸受の寿命を計算する式は、以下の通りであり、
0006877802.tif 000016
ただし、Ｌｈが転がり軸受の定格寿命であり、単位が時間であり、
ｎは、転がり軸受が動作する回転速度であり、単位がｒ／ｍｉｎであり、
Ｃは、転がり軸受の基本的な動定格荷重であり、単位がＮであり、
Ｐは、転がり軸受の動等価定格荷重であり、単位がＮであり、
εは、軸受の計算係数であり、転がり軸受について、ε＝１０／３である、転がり軸受の寿命を計算する。
【００３４】
以下は、実施例に基づいて、本発明に係る歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受をさらに説明する。
【００３５】
現在の油圧の技術の場合には、歯車ポンプは、その構成が簡単であることから、油圧の技術に幅広く適用されているのみならず、潤滑ポンプ、或いは、食料品や化学工業などの処理プロセスにおいて液体転送用のポンプとしてもよく使われている。以下の実施例では、小型油圧ポンプ場に使われている歯車ポンプを例として挙げる。
【００３６】
歯車ポンプが静止して回転しない時には、歯車ポンプの主軸の重量が軸受を介してハウジングに転送されるが、この歯車ポンプの主軸の重量が大きくないため、無視されても構わない。また、歯車ポンプが稼働している時には、比較的高い圧力である作動油吸入領域と比較的低い圧力である作動油排出領域が存在しており、作動油吸入領域と作動油排出領域との間の圧力差が主軸に作用すると、径方向のアンバランス力が生じる。そして、主軸がさらに転がり軸受に圧力を掛けることになり、転がり軸受の転がり部と軸受外輪との間に生じた摩耗が深刻に進むことで、転がり軸受の寿命を減らすことになる。
【００３７】
しかしながら、本願に係る永久磁石による複合的な転がり軸受は、歯車ポンプが稼働していない際には、永久磁石による複合的な転がり軸受の内輪が真ん中の中央箇所に位置している。歯車ポンプが稼働している際には、作動油吸入領域と作動油排出領域との間の圧力差により生じた径方向のアンバランス力が主軸に作用することにより主軸が偏移してずれて、この時に、主軸における転がり軸受の内輪と外輪との距離も変化し、軸受における内輪と外輪との下部環面間の磁気斥力も大きくなり、大きくなった磁気斥力により、回転軸における径方向のアンバランス力を、バランスしたり抹消したりするように、ある程度減らすことができる。そして、永久磁石による複合的な転がり軸受の転がり部の摩耗を削減して、その寿命を延ばすことができる。
【００３８】
本発明は、従来技術に比べると、その利点が以下の通りである。
本発明は、軸受の内輪と外輪とに磁気を有するように、転がり軸受における内輪と外輪とを磁化し、磁力により、外部にて噛み合う歯車ポンプの径方向アンバランス力をある程度バランスしたり、抹殺したりすることができる。力を掛かられた場合に、依然として、軸受の転がり部を主な力受け装置とし、磁力を補助手段とすることができるため、外力による軸受ローラへの過度な摩耗を削減し、軸受の寿命を延ばすことができる。同時に、軸受の外輪を外輪部材という形態で形成することで、軸受の外輪への磁化処理を便宜にすると共に、永久磁石による複合的な転がり軸受の取り付けを容易にすることができる。
【００３９】
以上に説明した実施例は、本発明の好ましい実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない前提で、当業者が本発明の技術の手段に対して各種の変形や改善を行ってなされたものは、いずれも、本発明の請求の範囲に含まれている。
【要約】      （修正有）【課題】本発明は、軸受転がり部に掛かる径方向のアンバランス力をある程度減らすことにより、軸受転がり部の摩擦による摩耗を削減してその寿命を延ばす。【解決手段】磁化内輪１、転がり部３、ホルダー、及び、磁化外輪部材２を含む、歯車ポンプにおける径方向のバランス力を減らす磁気転がり軸受である。内輪は、磁化内輪における内外の二つの環面に異なる磁極を有するように磁化処理され、磁化外輪部材は、磁化外輪部材上環面、磁化外輪部材下環面、及び、左右の二つの部材という四つの部材により構成されており、そのうち、左右の二つの部分は、磁化処理されておらず、凹部により接続されると共に、ボルトを介して固定され、四つの部品同士が交互に接続され、完全な円環が形成される。取り付けられる際には、外輪における内輪外環面の磁極と異なる部分が高圧の作動油に置かれ、磁極が同じである部分が低圧の作動油に置かれる。【選択図】図１【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】
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