(57)【要約】【課題】軸受け用の支持部材であって、高い接線方向摩擦だけでなく、軸受け自体が適切に作動するために必要な、軸方向の予備負荷を得ることができる支持部材を提供する。【解決手段】外部回転リング119bを有する種類の転がり軸受け107a、107b用の支持部材1であって、回転リングと連携することができる内部部分3、15と、固定用外部部分17と、内部部分と外部部分との間に介在される連結部分19とを備え、連結部分19は円錐台形状の弾性の要素である、支持部材。【選択図】図2A
2009186013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回転リング（119b）を有する種類の転がり軸受け（107a、107b）用の支持部材（1）であって、
前記回転リングと連携する内部部分（3、15）と、
固定用外部部分（17）と、
前記内部部分と前記外部部分との間に介在され、実質的に円錐台形状の弾性の要素である連結部分（19）とを備えている、支持部材。
【請求項２】
当該支持部材がディスクバネを備えている、請求項1に記載の支持部材。
【請求項３】
前記内部部分（15）が環状の部分を含む、請求項1に記載の支持部材。
【請求項４】
前記環状の内部部分（15）がリングナット（3）を含む、請求項3に記載の支持部材。
【請求項５】
前記環状の内部部分（15）が、前記リングナット（3）と取り外し可能に連携しており、当該連携は、例えばネジによる、請求項4に記載の支持部材。
【請求項６】
前記環状の内部部分が、例えば溶接または接着により、前記リングナット（3）と固定的に連携している、請求項4に記載の支持部材。
【請求項７】
前記リングナット（3）が、前記軸受け（107a、107b）の前記外部リング（119b）用の対応する軸方向の当接部を区画する、内方に向かって突出する環状縁（5）を含む、請求項4に記載の支持部材（1）。
【請求項８】
前記リングナット（3）が、その内側表面に形成された空洞（7）であって、1つ以上の弾性の要素（9）を収容する環状の空洞（7）を含む、請求項4に記載の支持部材。
【請求項９】
前記弾性の要素（9）が、エラストマー製のリング、例えばニトリルゴム製のものを含む、請求項8に記載の支持部材（1）。
【請求項１０】
接着剤が、前記弾性の要素（9）と前記外部リング（119b）との間、および／または前記弾性の要素（9）と前記空洞（7）との間に設けられている、請求項9に記載の支持部材（1）。
【請求項１１】
前記固定用外部部分（17）が環状の部分を含む、請求項1に記載の支持部材（1）。
【請求項１２】
前記環状の外部部分（17）が、前記支持部材を基部に固定するための孔（21）、例えばネジにより固定するための孔（21）を有する、請求項11に記載の支持部材（1）。
【請求項１３】
前記連結部分（19）が複数の窓（19）を有する、請求項1に記載の支持部材（1）。
【請求項１４】
電動モータ（109）により回転し、1つ以上の転がり軸受け（107a、107b）によって回転可能に支持されている回転シャフト（105）を備えている回転真空ポンプ（100）であって、
前記シャフトは、気体をポンピングするためにステータリング（104）と協働するロータディスク（103）を有し、
当該ポンプが、前記軸受けのそれぞれと連携する、少なくとも１つの支持部材であって、請求項1ないし13のいずれか1項に記載の、少なくとも1つの支持部材を備えている、ポンプ。
【請求項１５】
当該真空ポンプはターボ分子真空ポンプである、請求項14に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受け用の支持部材（サポート）に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2008年2月11日に欧州特許庁に出願された欧州特許出願第08425079.4号の優先権を主張する。
公知のように、転がり軸受けは、例えば、回転要素と固定要素との間の、または異なる速度で回転する2つの要素の間の相対運動が、2つの軌道の間で転がる球またはローラを介在して起こる、機械的装置である。2つの軌道の一方は、回転要素またはそれに固定されたリングに直接形成され、他方は固定要素またはそれに固定された第2のリングに形成されている。一般的に、球またはローラは、球またはローラを分離して保持することのできる多様な形状の枠組み（ケージ）により、分離されている。
【０００３】
工業用途によっては、弾性の支持部材を、軸受けとそれを収容する台座との間に挿入しなければならない。この弾性の支持部材は、軸受け自体に発生し得る整列誤差を補償することと、このような整列誤差などが原因で発生する振動が、回転要素から当該要素が取り付けられている機械の構造へと伝播するのを防ぐこととを目的としている。振動の別の原因は、幾何学的な回転軸回りに質量が不均一に分布していることで、そのため、遠心力が回転要素に、また結果としてその軸受けに、発生する。
【０００４】
弾性の支持部材が一般に使用される用途の一つは、回転真空ポンプ、特に機械式軸受けを備えた種類のターボ分子真空ポンプである。公知のように、回転真空ポンプは、磁気軸受けにより、またはシャフトが非常な高速で、典型的には20,000〜90,000rpmの範囲で回転する機械式転がり軸受けにより、支持された回転シャフトを備えている。ポンプが機械式軸受けを備えている場合、シャフトおよびそれと連携するポンピングロータの振動がポンプ構造に伝播するのを防ぐために、転がり軸受けがエラストマー材料の環状の支持部材により囲まれている。
【０００５】
図１は、ターボ分子ポンプの一例を示している。このターボ分子ポンプにおいて、ロータ101は、ポンプの入り口と排出口との間の気体をポンピングするために、固定ステータディスクと協働し、ポンプ筐体（図示せず）に固定されたロータディスク103を有している。ロータ101は、玉軸受け107aおよび107bに支持された回転シャフト105に取り付けられており、回転シャフト105は、ポンプ基部117に形成された空洞111に収容された電動モータ109により回転される。
【０００６】
図１の拡大部から明らかに分かるように、1つ以上のリングからなる弾性の環状の支持部材113が、各玉軸受け107a、107b とポンプ基部117のそれぞれの台座115との間に設けられている。環状の支持部材113が設けられるのは、とりわけ、回転するポンプ要素によって当該ポンプの本体に伝わる振動、およびポンプを通じて真空チャンバに伝わる振動を減衰させるためである。
【０００７】
真空ポンプが非常に精巧な計測機器と共に使用される、特に重要な用途のいくつかの用途において（例えば質量分析において）、ポンプロータの振動が残りの構造に、特に機器類に伝わるのを防ぐことが不可欠である。このような振動を減衰させることの直接の結果として、ポンプの騒音も全体として低減される。
環状の支持部材113を設けることで、第１の臨界速度（最低の回転速度として想定。実質的に無変形のロータ、つまり「剛体のロータ」を有する最新形式に関連。そこでは軸受けに伝わる力が最大）の値も大幅に低減される。このように、第１の臨界速度はポンプの公称の回転速度よりも実質的に低く、このような臨界速度値を超えたときに、ロータの自己均衡が影響を受ける。
【０００８】
さらに、環状の支持部材を設けることで、軸受け台座の機械加工に関連して生じ得る整列誤差を補償することができる。整列誤差がかなりの程度となり、例えばターボ分子ポンプで使用される高速度精密軸受け用として製造業者が推奨している限界を超える場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
先行技術によれば、環状の支持部材は弾性を有し、好ましくは、例えばニトリルゴムなどのエラストマー材料からなっている。しかし、エラストマー製の支持部材の使用には深刻な欠点が伴う。主な欠点は、真空ポンプに取り付けられる玉軸受けが正確に作動するように、一般的に軸方向に予備負荷を受けていることから生じる。例えば、図１の場合、予備負荷はバネ119によって加えられている。ここで、かなりの軸方向摩擦が玉軸受けの外部リングとエラストマー製の環状の支持部材との間に発生しており、特に、ポンプ基部に配置された予備負荷バネ119から最も離れた軸受け107aに関して、このような予備負荷の適当な適用をかなり妨げる可能性がある。
【００１０】
このような問題を克服するために、エラストマー製の環状の支持部材の内壁に対応して、環状の支持部材に金属製の挿入部材（インサート）を導入すること、または内壁に対応して潤滑剤を導入することが提案されている。このような解決方法は、軸受けの表面と支持リングとの間の軸方向摩擦を低減したとしても、他の欠点を生じる。例えば、潤滑剤の使用により、真空チャンバが汚染されるおそれが生じる。さらに、上記提案の解決策はともに、軸方向摩擦を低減するだけでなく、接線方向摩擦をも低減する。しかし、接線方向摩擦は、ポンプシャフトの回転時に、軸受けの外部リングが環状の支持部材に対して回転するのを防ぐために、高くしておかねばならない。
【００１１】
ゆえに、本発明の主な目的は、転がり軸受け用の環状の支持部材を設けることにより、上記の欠点を解決することであり、この環状の支持部材により、高い接線方向摩擦だけでなく、軸受け自体が適切に作動するために必要な、軸方向の予備負荷を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述のおよび他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載する支持リングにより達成される。
軸受けと基部との間にディスクバネ（またはバネ座金）を介在させることで、十分な軸方向の摺動を得ることができる。軸方向の摺動は、軸受けに予備負荷を与えるために、および軸受けと基部との間に高い接線方向摩擦を維持するために、必要である。
【００１３】
有利なことに、ターボ分子真空ポンプの分野において、これらの利点により、軸受けが基部に対して回転してしまうおそれを避けつつ、回転シャフトの転がり軸受けに対する所望の予備負荷を得ることができる。
好ましい実施形態において、ディスクバネは複数の窓を備え、窓は一方で軸方向の弾性推力（スラスト）を低減するのに貢献し、他方で、ディスクバネにより隔てられる空間を、例えばケーブルおよび導管を通すために連通させるので、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術にかかるターボ分子ポンプの模式的な横断面図である。
【図２】本発明の支持部材を使ったターボ分子ポンプの模式的な横断面図である。
【図２Ａ】図2の詳細を示す拡大図である。
【図３】図2に示す支持部材のリングナットの横断面図である。
【図４Ａ】図2に示す支持部材のディスクバネの平面図である。
【図４Ｂ】図4Aに示すディスクバネのA-A線に沿った横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の好ましい実施形態を、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
図2に、本発明の、転がり軸受け用の支持部材（サポート）を使用するターボ分子回転真空ポンプを模式的に示す。図1を参照して上述したのと同様に、ターボ分子ポンプ100は、ポンプの入り口106と排出口108との間の気体をポンピングするために、固定ステータディスク104と協働し、ポンプ筐体102に固定されたロータディスク103を有するロータ101を含んでいる。ロータ101は、玉軸受け（ボールベアリング）107aおよび107bに支持された回転シャフト105に取り付けられており、回転シャフト105は、ポンプ基部117に形成された空洞111に収容された電動モータ109により回転される。本発明の支持部材を、図において、全体として参照符号1で示す。これは、少なくとも1つの玉軸受けと、実質的に筐体および基部を含む真空ポンプの固定（静止）部分との間に介在されている。
【００１６】
図2Aを参照して、支持部材1は実質的に、軸受けのうちの1つの外部回転リング119bと連携することのできる内部部分3、15、固定用外部部分17、および上記内部部分と上記外部部分との間に介在された、弾性の、実質的に円錐台形状の連結部分19を実質的に含んでいる。より詳しくは、図の例において、支持部材1は下側の玉軸受け107bと真空ポンプの基部117との間に介在されている。
【００１７】
図2Aからよりよく理解できるように、図の例において、転がり軸受け用の支持部材1の内部部分は、図3に詳細を示す、玉軸受け107bの外部回転リング119bに取り付けられている、実質的に環状のリングナット3を備えている。図の例において、リングナット3は、軸受け107bの外部リング119b用の対応する当接部を区画する、内部に突出する環状縁5を有している。本発明によれば、例えばエラストマー材料で形成された、1つ以上の弾性のリング9を受けるために、玉軸受け107bの外部リングに対向するリングナット3の内壁に、実質的に矩形の横断面を有する環状台座7が形成されているのが好ましい。
【００１８】
有利なことに、玉軸受け107bの外部リング119bの表面の重要部分は、玉軸受け107bとリングナット3との間で高い接線方向摩擦が確保されるような仕方で、エラストマー製のリング9と接触している。軸受け107bに挿入されたシャフト105の回転時に、弾性のリング9がリングナット3に対して接線方向に摺動する可能性を避けるため、任意で、上記リング9と上記リングナット3との間、および／またはリング9と軸受けの外部リングとの間に接着剤を設けてもよい。
【００１９】
支持部材1は、実質的にディスクバネ（バネ座金）13に対応し、図4Aおよび図4Bに詳細を示す、弾性の、円錐台形状の連結部分19をさらに含んでいる。公知のように、ディスクバネは、中心孔を有する、実質的に円錐台形状の弾性の部材であって、より小さい直径を有する内部リング15と、より大きな直径を有する外部リング17と、上記リングを連結する円錐台形状の壁19とを備えており、この壁は弾性的に押しつぶすことができる。ディスクバネ13は、内部リング15に対応してリングナット3と連携し、一方で外部では、外部リングに沿って真空ポンプ100の基部117に固定されるようになっている。
【００２０】
図2A、図4Aおよび図4Bに示す例では、ディスクバネ13の内部リング15は、リングナット3に形成された対応するネジ孔11を貫通するネジ23用の貫通孔21を有しており、これにより、ディスクバネ13とリングナット3とがネジ23によって連結される。ディスクバネ13をリングナット3に固定するための他の公知の手段を用いることもできる。この固定手段は、ネジ23の場合のように、上記ディスクバネと上記リングナットとの間の、取り外し可能な継ぎ手（連結器）用に設けられ、または例えば接着もしくは溶接などにより、上記要素間の固定式継ぎ手用にさえ設けられる。
【００２１】
さらに図2A、図4Aおよび図4Bを参照して、ディスクバネ13の外部リング17は、ポンプの基部117に形成された対応するネジ孔118を貫通するネジ27用の貫通孔25を有している。この場合にも、ディスクバネ13を基部117に固定するための他の公知の方法を用いることができる。この場合はもちろん、取り外し可能な継ぎ手を使用するのが好ましい。これは、必要な場合に支持部材1と容易に取り替えられるためである。ネジなどが使用されている場合、図4Aに示すように、孔21および孔23の両方は、それぞれ内部リング15および外部リング17の外周に沿って相互に同じ間隔で配置されているのが好ましい。
【００２２】
有利なことに、本発明によれば、玉軸受け107bと真空ポンプ100の基部117との間に介在しているディスクバネ13の弾性により、玉軸受けとエラストマー製のリング9との間の高い軸方向摩擦から生じる欠点が、完全に克服される。
図2Aで、ディスクバネ13は、基部117と連結される前の休止状態（破線）と、連結されたあとの作動状態（実線）との両方が示されている。ゆえに、本発明の支持部材1の変形により、玉軸受け107a、107bへの所望の予備負荷を実現し、上記予備負荷をポンプの作動中、一定に保つことができることが明らかである。他方で、軸受け107bを非常に強く干渉するようにリングナット3の内部に取り付けることができ、その結果、軸受けの外部リングの軸方向の摺動能力に影響を与えずに、非常に高い接線方向摩擦を得ることができる。
【００２３】
有利なことに、図4Aおよび図4Bに示す好ましい実施形態によれば、ディスクバネ13は複数の窓29を有している。適切な寸法および形状を備えているこのような窓29は、ディスクバネ13に所望の弾性を与えることができ、その結果、用途に応じて生じる軸方向の推力（スラスト）を調整することができる。さらに、このような窓は有利なことに、ディスクバネ13によって隔てられる空間間にケーブルを通すことを可能にする。さらに、ディスクバネ13によって隔てられる上記空間間に、圧力差が生じるのを防ぐ。
【００２４】
図2に戻り、下側の軸受け107bは本発明の支持部材1と連携し、上側の軸受け107aは、エラストマー製のリング113のみを介在して、ポンプ100の固定部分に直接取り付けられている。本発明の支持部材1が上側の軸受け107aと連携しており、他方で下側の軸受け107bが、エラストマー製のリング113だけを介在して、ポンプ100の固定部分に直接取り付けられる構成が、明らかに予想できる。また、上側の軸受け107aおよび下側の軸受け107bの両方が、各軸受け107 aおよび107bと、ポンプ100の固定部分、すなわち例えば筐体または基部、との間に介在される本発明の支持部材1と連携する構成が予想できる。
【００２５】
上述した本発明の支持部材が、転がり軸受けに働く軸方向摩擦および接線方向摩擦の完全な相互の独立を実現することで、所望の目的を達成することは、当業者にとって明らかであろう。また、上記記載は非限定的な例として示したのであり、添付の特許請求の範囲に記載する発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変更および修正が可能であることは明らかである。
【図１】
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【図２】
2009186013.tif 000004
【図２Ａ】
2009186013.tif 000005
【図３】
2009186013.tif 000006
【図４Ａ】
2009186013.tif 000007
【図４Ｂ】
2009186013.tif 000008
【外国語明細書】
2009186013.tif 000009
2009186013.tif 000010
2009186013.tif 000011
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2009186013.tif 000017
2009186013.tif 000018
【図１】
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【図２】
2009186013.tif 000020
【図２Ａ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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