(57)【要約】【課題】  本発明は、ティルティングパッド軸受（１０；１０ａ）の構成部分を製造するための方法に関する。【解決手段】  この場合、前記ティルティングパッド軸受（１０；１０ａ）が、外レース（１２；１２ａ）と、前記外レース（１２；１２ａ）の縦軸線（３；４６）の周りに好適な形式で同じ大きさの角度間隔を保って配置された複数のティルティングパッド（１８；１８ａ）とを有しており、この場合、前記ティルティングパッド（１８；８ａ）が外側面（２０；２０ａ）でもって、前記外レース（１２；１２ａ）の内側面（１６；１６ａ）に転動ライン（２６；２６ａ）を中心にして旋回可能に配置されており、この場合、前記ティルティングパッド（１８）を１つのティルティングパッドリング（４２）から製造するために、または前記外レース（１２ａ）を製造するために、一定の壁厚を有する円柱形区分（１４）の形の半加工品（３０；３０ａ）を使用し、前記円柱形区分（１４）を、この円柱形区分（１４）の外周範囲（３２；３２ａ）の領域内の複数の締め付け箇所（３３；３３ａ，３４；３４ａ，３５；３５ａ）で、縦軸線（３；４６）の方向に作用するそれぞれ半径方向力（ＦＲ）により負荷し、この際に、前記半径方向力（ＦＲ）が前記円柱形区分（１４）の弾性変形を生ぜしめ、次いで、弾性変形された状態で前記円柱形区分（１４）の前記内側面（１６；１６ａ）に円形の横断面を有する内孔（３８；３８ａ）を生ぜしめ、次いで、前記円柱形区分（１４）の前記半径方向の締め付けを終了する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティルティングパッド軸受（１０；１０ａ）の構成部分を製造するための方法において、前記ティルティングパッド軸受（１０；１０ａ）が、外レース（１２；１２ａ）と、前記外レース（１２；１２ａ）の縦軸線（３；４６）の周りに好適な形式で同じ大きさの角度間隔を保って配置された複数のティルティングパッド（１８；１８ａ）とを有しており、この場合、前記ティルティングパッド（１８；１８ａ）が外側面（２０；２０ａ）でもって、前記外レース（１２；１２ａ）の内側面（１６；１６ａ）に転動ライン（２６；２６ａ）を中心にして旋回可能に配置されており、前記ティルティングパッド（１８）を１つのティルティングパッドリング（４２）から製造するために、または前記外レース（１２ａ）を製造するために、一定の壁厚を有する円柱形区分（１４）の形の半加工品（３０；３０ａ）を使用し、前記円柱形区分（１４）を、この円柱形区分（１４）の外周範囲（３２；３２ａ）の領域内の複数の締め付け箇所（３３；３３ａ，３４；３４ａ，３５；３５ａ）で、縦軸線（３；４６）の方向に作用するそれぞれ半径方向力（ＦＲ）により負荷し、この際に、前記半径方向力（ＦＲ）が前記円柱形区分（１４）の弾性変形を生ぜしめ、次いで、弾性変形された状態で前記円柱形区分（１４）の前記内側面（１６；１６ａ）に円形の横断面を有する内孔（３８；３８ａ）を生ぜしめ、次いで、前記円柱形区分（１４）の前記半径方向の締め付けを終了する、ティルティングパッド軸受の構成部分を製造するための方法。
【請求項２】
前記半加工品（３０ａ）が前記外レース（１２ａ）の製造のために使用される場合、前記半加工品（３０ａ）が前記半径方向力（ＦＲ）により負荷される前記締め付け箇所（３３ａ，３４ａ，３５ａ）の数を、前記外レース（１２ａ）内に支承された前記ティルティングパッド（１８ａ）の数に相当させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記半加工品（３０）が前記ティルティングパッド（１８）の製造のために使用される場合、前記半加工品（３０）が前記半径方向力（ＦＲ）により負荷される前記締め付け箇所（３３，３４，３５）の数を、前記半加工品（３０）が分離箇所（４４，４５）の範囲内で前記半加工品（３０）から半径方向に分離されることによって形成される前記ティルティングパッド（１８）の数に相当させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記半加工品（３０；３０ａ）が前記半径方向力（ＦＲ）により負荷される前記締め付け箇所（３３；３３ａ，３４；３４ａ，３５；３５ａ）を、前記半加工品（３０；３０ａ）の縦軸線（３７）の周りに均一な角度間隔を保って配置することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記半加工品（３０ａ）が外レース（１２ａ）として使用される場合、前記半加工品（３０ａ）の壁厚（ｗ）を前記転動ライン（２６ａ）の範囲内で減少させることを特徴とする、請求項１，２または４記載の方法。
【請求項６】
前記半加工品（３０ａ）の前記外周範囲（３２ａ）に扁平部（５４）を形成することによって、前記壁厚（ｗ）の減少を行うことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
ティルティングパッド軸受（１０；１０ａ）において、外レース（１２ａ）およびティルティングパッド（１８）を有しており、前記外レース（１２ａ）または前記ティルティングパッド（１８）が、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に従って製造されている、ティルティングパッド軸受。
【請求項８】
前記外レース（１２ａ）が請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に従って製造されており、前記ティルティングパッド（１８ａ）が一定の壁厚（ｗ）を有していることを特徴とする、請求項７記載のティルティングパッド軸受。
【請求項９】
前記ティルティングパッド（１８）が、一定の内径（Ｄｉ）および外径（Ｄａ）を有する円柱形管区分より形成されていることを特徴とする、請求項８記載のティルティングパッド軸受。
【請求項１０】
前記ティルティングパッド（１８）が請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に従って製造されており、外レース（１２）として、一定の内径（Ｄｉ）および外径（Ｄａ）を有する円柱形区分（１４）として形成されていることを特徴とする、請求項７記載のティルティングパッド軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載のティルティングパッド軸受の構成部分を製造するための方法、および本発明による方法に従って外レースまたはティルティングパッドが製造されているティルティングパッド軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に高速回転する軸（この場合、例えば１０００００分−１より高い回転数で回転する軸のことである）を支承するためのティルティングパッド軸受は、２つの基本的な構造形式に分けることができる。第１の構造形式において、外レースと、この外レースの半径方向内側に配置された、軸を支承するためのティルティングパッドとから成るティルティングパッド軸受は、一体式の（未加工）部材より形成されており、この一体式の（未加工）部材において、ティルティングパッドが切欠き等によって部材から解放または形成され、特にウエブ状の接続を介して傾倒可能に外レースと（一体的に）結合されている。第２の構造形式は、それぞれ互いに別個に製造される、外レースおよびティルティングパッドより成っている。ティルティングパッドは、第２の構造形式において、同様に外レースの半径方向内側に配置されていて、外レースに半径方向で向き合う側で、ティルティングパッドと協働する外レースの対応する内側面よりも大きい曲率を有することを特徴としている。これによって、ティルティングパッドは外レースの転動ラインを中心にして転動可能である。さらに、ティルティングパッドの、軸と協働する走行面は、軸受しようとする軸の曲率半径よりも小さい曲率を有している。要約すれば、これにより、第２の構造形式においては概ね、軸または外レースに面した、ティルティングパッドの側で、ティルティングパッドは、外レースの（内側）輪郭に適合した、または軸の曲率半径に適合した曲率若しくは曲率半径を有している。このような形式の適合された、ティルティングパッドまたは外レースの幾何学形状の製造は、実際には、輪郭研削によって行われる。しかしながらこれは比較的高価であり、または比較的高いコストを伴う。
【発明の概要】
【発明の効果】
【０００３】
請求項１の特徴を有する、本発明によるティルティングパッド軸受の構成部分、この場合、外レースまたはティルティングパッド軸受のティルティングパッドを製造するための方法は、構成部分の製造が比較的簡単にひいては安価に可能である、という利点を有している。これは、ティルティングパッドの特別な幾何学形状またはティルティングパッドと協働する外レースの幾何学形状を形成するために、従来技術において一般的に使用されていた輪郭研削を省くことができ、その代わり当該の幾何学形状を、単に円形の輪郭または表面を生ぜしめればよいだけの簡単な穿孔プロセスまたは研削プロセスによって生ぜしめることができることによって可能である。
【０００４】
本発明は、外レースまたはティルティングパッドを製造または生ぜしめるために用いられる半加工品を、成形または加工の前に、締め付け箇所で（リング状の）半加工品に半加工品の弾性変形を生ぜしめる半径方向力が加えられるように、外周範囲の複数の箇所でもって締め付ける、という考え方に基づいている。半加工品の弾性変形された状態で、次いで円形の孔または輪郭が生ぜしめられる。次いで、半加工品の半径方向の締め付けが終了され、これにより、半加工品はその外周範囲が再び初期の円形の輪郭を占め、これに対してまず先に円形にされた（内側）輪郭が初期の（円形の）輪郭とは異なる新たな輪郭を占めるようになる。このような形式で製造されまたは加工された半加工品は、これをティルティングパッド軸受のための外レースとして使用するか、または半加工品を半径方向に分割することによって、この半加工品から、ティルティングパッド軸受の外レース内で使用するかまたは外レース内に配置するために用いることができる複数のティルティングパッドを生ぜしめることが可能である。特に、本発明による方法は、半加工品から外レースが生ぜしめられるかまたはティルティングパッドが生ぜしめられるかに依存して、ティルティングパッドまたは外レースのための相補的な構成部分として、簡単な円形の走行面または幾何学形状を有していてよい部分を使用することを可能にする。この場合、好適な形式で、様々な幾何学形状または直径に対して割安に使用可能な標準構成部分である、円柱形の半加工品より成る構成部分が想定されている。
【０００５】
具体的には、本発明による方法は、１つのティルティングパッドリングからティルティングパッドを製造するために、または外レースを製造するために、一定の壁厚を有する、円柱形区分の形の半加工品が使用され、円柱形区分がその外周範囲の領域内の複数の箇所で、半加工品の縦軸線の方向に作用するそれぞれ１つの半径方向力により負荷され、この際に半径方向力が円柱形区分の弾性変形を生ぜしめ、次いで円柱形区分の内側面に、弾性変形された状態で円形横断面を有する内孔が生ぜしめられ、次いで円柱形区分の半径方向の締め付けが終了される、ことを提案する。
【０００６】
ティルティングパッド軸受の構成部分を製造するための、本発明による方法の好適な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００７】
半加工品がティルティングパッド軸受のための外レースとして使用される場合、半加工品が半径方向力で負荷される箇所の数を、外レース内に支承されるティルティングパッドの数に相当させるようになっている。
【０００８】
さらに、半加工品がティルティングパッドを形成するために用いられる場合、半加工品が半径方向力で負荷される箇所の数が、半加工品から半加工品を半径方向で分離させることによって形成されるティルティングパッドの数に相当する。これによって、全半加工品を、ティルティングパッドを形成するために利用できる。
【０００９】
支承しようとする軸に関連してティルティングパッド軸受の構成部分の左右対称的な配置または構成を可能にするために、さらに、半加工品が半径方向力で負荷される箇所が、円柱形の半加工品の縦軸線の周りに均一な角度間隔を保って配置されるようになっている。
【００１０】
さらに、ティルティングパッド軸受の運転時または使用時に、ティルティングパッド内での軸の回転の結果として発生する摩擦熱により生ぜしめられる熱膨張を補正するために、または孔内に外レースが組み込まれた状態でティルティングパッドと軸との間の締め付けを避けるために、半加工品がティルティングパッド軸受の外レースとして使用される場合、半加工品の壁厚を、ティルティングパッドが外レースと接触配置されている、転動ラインの範囲内で減少させるようになっている。このような形式の外レースまたは半加工品の壁厚の減少は、半加工品の外周範囲に扁平部を形成することによって得られる。
【００１１】
本発明は、ティルティングパッド軸受も含んでおり、このティルティングパッド軸受は外レースおよびティルティングパッドを有しており、この場合、外レースまたはティルティングパッドは、以上記載した本発明による方法に従って製造されている。
【００１２】
外レースが本発明による方法のいずれか１つに従って製造されている場合、特に好適には、ティルティングパッドが一定の壁厚を有している。この場合、ティルティングパッドのために、一定の内径および外径を有する円柱形管区分が使用され、この円柱形区分は、比較的割安に製造可能または提供可能であり、製造に基づいて高い精度を有している。これに対して、ティルティングパッドが本発明による方法のいずれか１つに従って製造されている場合、外レースとして、一定の内径および外径を有する円柱形区分が使用される。この場合、外レースは特に割安にまたは簡単に製造可能であり、高い精度を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】軸を支承するためのティルティングパッド軸受の簡略図である。
【図２】図１に示したティルティングパッド軸受のためのティルティングパッドを製造するために用いられる半加工品の、半径方向負荷時の図である。
【図３】図２に示した半加工品の、半径方向力の減少後の図である。
【図４】図１に対して変更された、軸を軸受するためのティルティングパッド軸受の簡略図である。
【図５】半径方向力が減少された後の、図４に示したティルティングパッド軸受の外レースのために使用される半加工品を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のその他の利点、特徴および詳細を、以下に記載した好適な実施例および図面を用いて説明する。
【００１５】
図面中、同じ構成要素または同じ機能を有する構成要素には同じ符号が付けられている。
【００１６】
図１には、軸１を半径方向で軸受するためのティルティングパッド軸受１０が示されており、この場合、軸１はティルティングパッド軸受１０内で回転軸線２を中心にして回転可能である。好適には、軸１は、高速回転機械の構成部分に限定されることはなく、この場合、ティルティングパッド軸受１０の範囲内または支承部の範囲内の軸１の円周方向速度は一例であって、やはりこれに限定されることはないが、１００ｍ／秒より高いか、または軸１の回転数は１０００００分−１より多くてよい。
【００１７】
ティルティングパッド軸受１０は、例えば鋼より形成された外レース１２を有しており、この場合、外レース１２は、好適には規格寸法を有する標準管等を短くすることによって形成されていて、図１の図平面に対して直角に延在する。特に、外レース１２は、軸１の取り付け状態で軸１の回転軸線２と一直線に並んでいる縦軸線３を有する円柱形区分１４である。
【００１８】
外レース１２は、円周方向で見て一定の内径Ｄｉおよび一定の外径Ｄａを有している。外レース１２の内側面１６は、この実施例ではクレセント形のティルティングパッド１８のための当接領域を形成する。図１の図では、見やすくするために、単に１つのティルティングパッド１８だけが示されている。しかしながらこのようなティルティングパッド軸受１０においては、一般的な形式でこのような形式の複数のティルティングパッド１８、例えば３つまたは４つの同一に構成されたティルティングパッド１８が使用され、これらのティルティングパッド１８は、外レース１２の円周方向で見て好適には同じ角度間隔を保って縦軸線３の周りに配置されている。
【００１９】
例えばやはり鋼より成るティルティングパッド１８は、縦軸線３から出発して内側面１６に面した側に、曲率半径Ｒａを有する外側面２０を有しており、この場合、曲率半径ＲａはＤｉ／２よりも小さい。さらに、ティルティングパッド１８は、軸１に面した側に走行面２２を有しており、この走行面２２は、曲率半径Ｒｉを有する円形の走行面２２として構成されている。図１から分かるように、軸１の曲率半径ｒは、走行面２２の曲率半径Ｒｉよりも小さい。
【００２０】
記載した幾何学形状に基づいて、軸１は、図１の図平面に対して直角に延びる方向で、ライン２４に沿ってティルティングパッド１８に当接し、これに対してティルティングパッド１８はやはり転動ライン２６に沿って外レース１２の内側面１６に当接し、この際にティルティングパッド１８は転動ライン２６を中心にして傾倒可能である。
【００２１】
外レース１２も、ティルティングパッド軸受１０のティルティングパッド１８も、ティルティングパッド軸受１０の構成部分を構成している。以下に、まずリング状の半加工品３０からティルティングパッド１８を製作する詳細について説明する。このために、まず図２が参照される。図２には半加工品３０が示されており、この半加工品３０はその外周範囲３２の、半加工品３０の縦軸線３７周りに一様な角度間隔を保って配置された３つの締め付け箇所３３乃至３５の範囲で、図示していない締め付け装置により締め付けられている。これによって、締め付け箇所３３乃至３５の範囲内において、締め付け箇所３３乃至３５間に配置された半加工品３０の範囲が、縦軸線３７に関連して半径方向外方に変形せしめられることによって、半径方向で縦軸線３７の方向に作用する力ＦＲが作用し、この力ＦＲが半加工品３０を弾性変形させるように作用する。半加工品３０のこの状態で、半加工品３０内に（円形の）内孔３８が形成される。好適には、内孔３８は所望の寸法公差を生ぜしめるために研削される。
【００２２】
内孔３８の形成後に、図３に示されているように、半加工品３０は図示していない締め付け工具から取り出される。つまり、続いて、締め付け箇所３３乃至３５における半径方向力ＦＲは半加工品３０に作用しない。これによって、半加工品３０の外周範囲３２は再びその初期の円形の形状を有し、それと同時に、内孔３８が形成された領域は、３つの円弧状に構成されたセクション４０を占め、これらのセクション４０の壁厚ｗは円周方向で変化していて、半加工品３０の縦軸線４１を基準にしてそれぞれ曲率半径Ｒｉを有している。半加工品３０はこの状態でティルティングパッドリング４２を形成していて、このティルティングパッドリング４２から、分離箇所４４，４５の範囲内で半径方向に分割することによって、例えば３つのティルティングパッド１８が生ぜしめられる。
【００２３】
図４には、別のティルティングパッド軸受１０ａが示されており、この別のティルティングパッド軸受１０ａは、前記ティルティングパッド軸受１０とは異なり、ティルティングパッド１８ａが、外側面２０ａを形成するために、それぞれ一定の厚さｄ並びに一定の曲率半径Ｒｉおよび一定の外側曲率半径Ｒａを有している。さらに、外レース１２ａは、外レース１２と同様に、円形の外周範囲を有している。これに対して、外レース１２ａの内側面１６ａは、それぞれ１つの曲率半径Ｒを有する３つのセクション４７乃至４９を有しており、これらのセクション４７乃至４９は、円周方向で見て、３つの移行箇所５０で折れ曲がり箇所を形成しながら内側で互いに接続している。外レース１２ａの壁厚ｗは、セクション４７乃至４９に沿って変化する。
【００２４】
さらに図６から分かるように、このような形式の外レース１２ａは、円形の受け孔５２の範囲内に嵌めこまれているかまたはプレス嵌めを形成しながら配置されており、受け孔５２と外レース１２ａの外側面２０ａとの間に、縦軸線４６の周りに一様な角度間隔を保って配置された３つの扁平部５４が設けられており、これらの扁平部５４の範囲内で外レース１２ａの壁厚ｗは減少されており、この場合、壁厚ｗの最小部は、転動ライン２６ａの範囲内に設けられている。これによって、扁平部５４と受け孔５２との間に、外レース１２ａの熱変形を補正するためのそれぞれ１つのギャップ５６が形成されている。
【００２５】
以上記載した外レース１２ａの製造は、ティルティングパッド軸受１０においてティルティングパッド１８を形成するための図２および図３に関連して記載した前記ティルティングパッドリング４２の構成に少なくとも概ね相当する。このことはつまり、ここでも、図５の図に従ってリング状の半加工品３０ａは３つの締め付け箇所３３ａ乃至３５ａの範囲で締め付けられ、力ＦＲによって弾性変形される。次いで内孔３８ａが形成され、半加工品３０ａの締め付けは解除される。次いで、場合によっては扁平部５４が形成される。
【００２６】
以上説明したティルティングパッド軸受１０，１０ａは、本発明の考え方から逸脱することなしに、様々な方法および形式で変更または修正されてよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  軸
２  回転軸線
３  縦軸線
１０，１０ａ  ティルティングパッド軸受
１２，１２ａ  外レース
１４  円柱形区分
１６，１６ａ  内側面
１８，１８ａ  ティルティングパッド
２０，２０ａ  外側面
２２  走行面
２４  ライン
２６，２６ａ  転動ライン
３０，３０ａ  半加工品
３２，３２ａ  外周範囲
３３，３３ａ，３４，３４ａ，３５，３５ａ  締め付け箇所
３７  縦軸線
３８，３８ａ  内孔
４０  セクション
４１  縦軸線
４２  ティルティングパッドリング
４４，４５  分離箇所
４６  縦軸線
４７，４８，４９  セクション
５２  受け孔
５４  扁平部
５６  ギャップ
ｄ  厚さ
Ｄａ  外径
Ｄｉ  内径
ＦＲ  力
Ｒ，Ｒａ，Ｒｉ  曲率半径
ｗ  壁厚
【図１】
2020523539.tif 000003
【図２】
2020523539.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020523539.tif 000008
【国際調査報告】
2020523539.tif 000009
2020523539.tif 000010
2020523539.tif 000011
2020523539.tif 000012