特表 2023-539897 ベアリングアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-20

(54)【発明の名称】ベアリングアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/58 20060101AFI20230912BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20230912BHJP

   F16C 19/30 20060101ALI20230912BHJP

   F16C 23/08 20060101ALI20230912BHJP

   F16C 29/04 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F16C33/58

F16C19/16

F16C19/30

F16C23/08

F16C29/04

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023514801

(86)(22)【出願日】2021-09-02

(85)【翻訳文提出日】2023-04-24

(86)【国際出願番号】 EP2021074219

(87)【国際公開番号】W WO2022053382

(87)【国際公開日】2022-03-17

(31)【優先権主張番号】102020211329.7

(32)【優先日】2020-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508282993

【氏名又は名称】アクティエボラゲット・エスコーエッフ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】インゴ・シュルツ

(72)【発明者】

【氏名】リジュン・カオ

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・ツォイク

【テーマコード（参考）】

3J012

3J104

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J012AB04

3J012BB03

3J012CB10

3J012FB07

3J012HB02

3J104AA02

3J104AA23

3J104AA33

3J104AA34

3J104BA05

3J104DA12

3J701AA04

3J701AA42

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701AA64

3J701BA53

3J701BA54

3J701FA41

(57)【要約】

第１の軌道要素（２）および第２の軌道要素（４）を備えたベアリングアセンブリ（１）が開示され、軌道要素（２、４）間にボール（６）が配置され、ボール（６）は、軌道要素（２、４）上に配置されている軌道（８）上を転動し、断面においてベアリングアセンブリ（１）は概念的に、ボール（６）の回転軸（Ａ_Ｒ）およびボール（６）の回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸（Ａ_Ｓ）によって、時計回りに配置される４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）に分割され、ボール（６）は軌道（８）との４つの接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）を有し、各接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）の１つにあり、第２の軌道要素（４）の軌道（８）は第１象限（Ｉ）および第２象限（ＩＩ）にあり、第１の軌道要素（２）の軌道（８）は第３象限（ＩＩＩ）および第４象限（ＩＶ）にあり、第１象限（Ｉ）の軌道（８－Ｉ）の曲率半径（Ｒ－Ｉ）の中心点（Ｍ－Ｉ）は第３象限（ＩＩＩ）にあり、第２象限（ＩＩ）の軌道（８－ＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩ）は第４象限（ＩＶ）にあり、第３象限（ＩＩＩ）の軌道（８－ＩＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩＩ）は第１象限（Ｉ）にあり、第４象限（ＩＶ）の軌道（８－ＩＶ）の曲率半径（Ｒ－ＩＶ）の中心点（Ｍ－ＩＶ）は第２象限（ＩＩ）にある。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の軌道要素（２）および第２の軌道要素（４）を備えたベアリングアセンブリ（１）であって、前記第１の軌道要素（２）と前記第２の軌道要素（４）との間にボール（６）が配置され、前記ボール（６）は、前記第１の軌道要素（２）および前記第２の軌道要素（４）上に配置されている軌道（８）上を転動する、ベアリングアセンブリにおいて、断面において、前記ベアリングアセンブリ（１）は概念的に、ボール（６）の回転軸（Ａ_Ｒ）および前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸（Ａ_Ｓ）によって、時計回りに配置される４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）に分割され、前記ボール（６）は前記軌道（８）との４つの接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）を有し、各接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は前記４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）の１つにあり、前記第２の軌道要素（４）の前記軌道（８）は第１象限（Ｉ）および第２象限（ＩＩ）にあり、前記第１の軌道要素（２）の前記軌道（８）は第３象限（ＩＩＩ）および第４象限（ＩＶ）にあり、前記第１象限（Ｉ）の前記軌道（８－Ｉ）の曲率半径（Ｒ－Ｉ）の中心点（Ｍ－Ｉ）は前記第３象限（ＩＩＩ）にあり、前記第２象限（ＩＩ）の前記軌道（８－ＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩ）は前記第４象限（ＩＶ）にあり、前記第３象限（ＩＩＩ）の前記軌道（８－ＩＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩＩ）は前記第１象限（Ｉ）にあり、前記第４象限（ＩＶ）の前記軌道（８－ＩＶ）の曲率半径（Ｒ－ＩＶ）の中心点（Ｍ－ＩＶ）は前記第２象限（ＩＩ）にあることを特徴とする、ベアリングアセンブリ。

【請求項2】

前記第１の軌道要素（２）の前記軌道（８－ＩＩＩ、８－ＩＶ）の前記２つの曲率半径（Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）の交点は前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸上にあり、前記第２の軌道要素（４）の前記軌道（８－Ｉ、８－ＩＩ）の前記２つの曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ）の交点は前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸上にある、請求項１に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項3】

前記曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ、Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）は同一である、請求項１または２に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項4】

前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は、前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な前記軸（Ａ_Ｓ）からずれて配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項5】

前記ボール（６）の前記軌道（８）との前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は、前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直である前記軸（Ａ_Ｓ）周りで、±２０°、好ましくは±１０°の範囲に配置されている、請求項４に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項6】

前記軌道（８）の前記曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ、Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）は可変半径である、請求項１から５のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項7】

前記第１の軌道要素（２）および／または前記第２の軌道要素（４）は分割された軌道要素として構成され、前記ボール（６）と前記軌道（８）との間の前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）を制御するために予荷重機構が設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項8】

前記ベアリングアセンブリ（１）はボールベアリングであり、前記第１の軌道要素（２）は内輪またはシャフトディスクであり、前記第２の軌道要素（４）は外輪またはハウジングディスクである、請求項１から７のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項9】

前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）は前記ボールベアリング（１）の回転軸（Ａ_Ｌ）に垂直または平行である、請求項８に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項10】

前記ベアリングアセンブリ（１）はリニアベアリングであり、前記第１の軌道要素（２）はレールであり、前記第２の軌道要素（４、１２）はキャリッジである、請求項１から７のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は請求項１に記載の第１の軌道要素および第２の軌道要素を備えたベアリングアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

高精度トランスミッション、特にロボットのジョイントまたは風力タービンブレードのベアリングにおいて、そこで使用されるベアリングは大抵、低速で３６０°未満の回転運動を実行しなければならない。同時に、径方向および軸方向力の両方、傾斜モーメント荷重、および荷重の組み合わせにより、複雑な荷重状況が発生する可能性がある。この目的のため、単一のベアリングとして使用することができるクロスローラベアリングがよく使用されるが、他のベアリングタイプであれば２つのベアリングが必要になるであろう。クロスローラベアリングは剛性が高く、走行精度が高く、間隙が小さい。クロスローラベアリングでは、４５°傾斜したベアリングリング間に交互に連続して挿入される円筒ローラが使用される。このようなクロスローラベアリングは回転運動用途および線形運動用途の両方で知られている。

【0003】

しかしながら、円筒ローラでは、ローラと軌道面との間およびローラ側面と対向する軌道との間で摺動、いわゆる滑りがより頻繁に発生し、これは摩耗の増加につながる可能性がある。ローラ自体の間でも摺動が発生し、これはスペーサが有利になることにつながり、これによりひいてはベアリングの複雑さが増し、ベアリングの組み立てに追加の費用がかかる。摺動はまた、このようなベアリングにおける大きなエネルギー損失につながる。さらに、クロスローラベアリングにおいて、特に高荷重下でエッジ応力が発生する可能性がある。このエッジ応力は軌道の特別な輪郭によって弱められる可能性があるが、これらの輪郭は常に個々の荷重ケースに対してのみ提供され、他の荷重ケースでは荷重分散が不十分である。荷重方向がローラの回転軸に近いほど、ローラが支持する荷重は小さくなる。この結果、特定の荷重条件下で、使用可能なローラの５０％のみが荷重を支持するという状況が生じる。さらに、いくつかの場合において、ローラが交互に配置されているため、ローラの半分が残りの半分より多くの荷重を支えることがあり、これにより不均一に分散された荷重ゾーンが作り出される。また、ローラを交互に配置すると、ローラを配置するために特別な機構が要求されるため、ベアリングの組み立てに追加の労力がかかる。

【0004】

軸方向力が支配的なときに荷重を支持する他の考えられる解決策は、たとえば、曲げモーメントを追加で支持しなければならないときの軸方向ボールベアリングまたは４点接触ボールベアリングである。しかしながら、これらのベアリングにはいくつかの欠点もある。軸方向ボールベアリングの径方向荷重剛性は最小であり、径方向荷重がベアリングリング間の偏心につながる可能性がある。遠心力により、軸方向ボールベアリングにおけるボールは摺動の増加を示す。ボールと軌道との間には２つの接触点しかないため、これは高い接触圧力につながる可能性がある。ボールと軌道との間の２つの接触点は荷重方向によって変化し、これによりボールの回転軸の動的変化が引き起こされ、したがって高い非一定の摺動およびしたがって大きなエネルギー損失が引き起こされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、エネルギー損失が少なく、径方向および軸方向荷重に対して安定したベアリングであり、コスト効率が良く、製造するのが簡単であるベアリングアセンブリを提供することが本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は請求項１に記載のベアリングアセンブリによって達成される。

【0007】

ベアリングアセンブリは第１の軌道要素および第２の軌道要素を含み、軌道要素間にボールが配置されている。ボールはそれぞれ、軌道要素上に配置されている軌道上を転動する。

【0008】

ベアリングアセンブリは径方向ベアリングまたは軸方向ベアリングまたはリニアベアリングの形のボールベアリングとすることができる。径方向ベアリングの場合、第１の軌道要素および第２の軌道要素は内輪および外輪に対応する。軸方向ベアリングの場合、内輪および外輪（すなわち、第１の軌道要素および第２の軌道要素）はハウジングディスクおよびシャフトディスクと呼ばれる。リニアベアリングの場合、第１の軌道要素および第２の軌道要素はレールおよびキャリッジに対応する。

【0009】

低い摺動および摩擦損失ならびに高い曲げ剛性および軌道との低い最大接触圧力を可能にするため、ボールはそれぞれ軌道との４つの接触点を有する。これは、各ボールは合計４つの接触点、すなわち、軌道要素ごとに２つの接触点を有することを意味する。接触点において、それぞれの軌道とボールとは同じ接線を有し、曲率半径、すなわち、軌道の湾曲の曲率円の中心点と接触点との間の距離は、この接線に垂直になる。これら４つの接触点により、他のベアリングとは対照的に、接触圧力が分割され、接触応力およびひいては摩耗、摩擦および他の表面損傷がこれによって減少する。

【0010】

軸方向ベアリングとして使用することができる従来の４点接触ボールベアリングも４つの接触点を有するが、これらの接触点は理論上存在するのみである。動作中、４つの理論上の接触点の２つのみが有効であり、これはしたがってこれら２つの有効な接触点での高い接触圧力につながる。これとは対照的に、ここで提案するベアリングアセンブリにおいて、４つの接触点が常に有効であり、接触圧力はより良好に分散される。従来の４点接触ボールベアリングはさらに、接触点の法線方向が軸方向または径方向軸と整列していないため、軸方向および径方向の両方で接触剛性が減少している。さらに、このようなベアリングには、径方向荷重を支持することができるよう、高い軸方向予荷重が要求される。

【0011】

これを達成するため、断面においてベアリングアセンブリは概念的に、ボールの回転軸およびボールの回転軸に垂直な軸によって、時計回りに配置される４つの象限に分割される。ここでボールの回転軸は静止時の概念的な回転軸と見なされる。動作中、ボールの回転軸は固定されておらず、移動することができる。

【0012】

第２の軌道要素の軌道は第１象限および第２象限にあり、第１の軌道要素の軌道は第３象限および第４象限にある。第１象限の軌道の曲率半径の中心点は第３象限にあり、第２象限の軌道の曲率半径の中心点は第４象限にあり、第３象限の軌道の曲率半径の中心点は第１象限にあり、そして第４象限の曲率半径の中心点は第２象限にある。ここでボールの４つの接触点のそれぞれが４つの象限の１つにある。この特別な配置により、各ボールが常にその軌道との４つの接触点を有し、これらの接触点が荷重下でも維持されるということが達成される。従来の４点接触ボールベアリングでは、荷重下での動作時、２つのみまたは多くとも３つの接触点に荷重がかかる。軸方向ボールベアリングは２つの接触点のみで機能し、クロスローラベアリングも２つの接触線のみで機能する。４つの接触点はしたがって、ボールとの接触点ごとに、より低い接触圧力を生成し、たとえば、ベアリングアセンブリの摩耗を低減することができ、同時に接触点の配置により、径方向および軸方向荷重を支持することができる。

【0013】

ボールの使用により、ローラと比較してボールを特定の配向なく設置することができるため、ベアリングアセンブリの組み立てを簡素化することができる。ボールは、クロスローラベアリングから知られているように転動要素を交互に配向することが要求されない完全に対称的な要素であるため、ボールの使用はさらに有利である。これにより、クロスローラベアリングの場合のように要素の半分のみでなく、特別な条件下で機能するときでも、すべての転動要素がすべての軌道間で荷重を支えることが可能になる。さらに、ボールはその中心周りで自由に回転することができ、したがってその表面の任意の点で荷重を伝達することができる。これによりボールの表面が最大に活用され、接触がボール表面全体に分散され、したがって摩耗もボール表面全体に分散される。これとは対照的に、たとえば、クロスローラベアリングでは転動要素表面のいくつかの領域のみが摩耗する。

【0014】

ここに記載のベアリングアセンブリは、ローラベアリングの場合のように常に同じ点で追加の摩耗が発生することなく、総転動体ベアリングとして実現することができる。ボールとボールとが点状に接触するため、ボールの摩耗がほとんど発生しない。しかしながら、接触点はボールの表面上を「移動」し、したがって常に同じ点に荷重がかかるとは限らないため、これはボールについての総荷重が低くなることにつながる。これは、ローラベアリングとは対照的に、ボール体の配向が回転軸に対して変化するためである。あるいは、ケージを使用することもでき、完全なケージの代わりにスペーサを使用することも可能である。このベアリングアセンブリは、スペーサとケージとの両方を使用するためにボールの回転軸に沿った領域に十分なスペースを提供する。

【0015】

一実施形態によれば、第１の軌道要素の軌道の２つの曲率半径の交点はボールの回転軸に垂直な軸上にあり、第２の軌道要素の軌道の２つの曲率半径の交点もボールの回転軸に垂直な軸上にある。これらの軸は、共通の軸、特に回転軸に垂直にあり、ボールの中心点を通過する軸とすることもできる。交点は回転軸上にあることもできる。各軌道はしたがって、その中心点が一致しない２つの曲率半径を有し、各軌道は２つのセグメントで構成され、これらの間に移行部がある。２つの軌道間の移行部または２つの軌道の接触線は、ボールの中心点を通過し、仮想ボール回転軸に垂直である平面上にある。これら２つの曲率半径およびその特別な配置により、ボールが常に軌道との４つの接触点を有するということを保証することができる。２つの曲率半径は異なっていても同一であってもよい。

【0016】

さらなる一実施形態によれば、これらの曲率半径は同一である。これは、曲率半径および４つの象限上のその中心点の対称的な分離につながる。この対称配置により、荷重はボールと軌道との間の４つの接触点上に均等に分散される。

【0017】

さらなる一実施形態によれば、接触点は、ボールの回転軸に垂直に、この軸に対してずれて配置されている。これは、接触点は好ましくはボールの回転軸上およびボールの回転軸に垂直な軸上に配置されることを意味する。このように、ベアリングアセンブリが、２つのみ接触点を有する軸方向または径方向ボールベアリングとして挙動し、これにより径方向または軸方向の剛性を減少させることになるであろうことを防止することができる。さらに、軌道要素のそれぞれに１つの接触点を有する径方向または軸方向ボールベアリングとは対照的に、このベアリングアセンブリにより、荷重の開始以降から直接定義された方法で径方向または軸方向荷重を支持することができる。同様に、軸の１つに１つのみ接触点を有するボールベアリングとは対照的に、荷重の開始以降から直接定義された方法で軸方向または径方向荷重を支持することができる。

【0018】

さらなる一実施形態によれば、接触点は、ボールの回転軸に垂直である軸周りで、±２０°、好ましくは±１０°の領域に配置されている。ボールと軌道との間の接触点は、用途の場合に応じてこの領域内で変化する可能性がある。この配置により、ボールの回転軸は、荷重がかかっている間でも、周りに接触点が配置されている軸に常に垂直のままであるため、４つの接触点によりボールの特別な運動学が生み出される。

【0019】

一実施形態によれば、曲率半径は可変半径である。これは、それぞれの軌道が円弧軌道、楕円または略卵形であってもよいことを意味する。

【0020】

第１の軌道要素および／または第２の軌道要素は分割された軌道要素として構成することができ、ボールと軌道との間の接触点を制御するために予荷重機構が設けられている。それぞれの軌道要素の予荷重により、接触点の予荷重は、分割された軌道要素の部分間の間隙を調整することによって調整することができる。

【0021】

ベアリングアセンブリは、軸方向ベアリング、径方向ベアリング、またはリニアベアリングとして実現することができる。ベアリングアセンブリのそれぞれの設計に応じて、ボールの回転軸は、ベアリングの回転軸に垂直（軸方向ベアリングの場合）、ベアリングの回転軸に平行（径方向ベアリングの場合）、そして移動方向に垂直（リニアベアリングの場合）とすることができる。

【0022】

ここに記載のベアリングアセンブリにより、それぞれ上述のようなベアリングアセンブリの利点を示す多くの異なるベアリング構成がしたがって可能である。特に、ここに記載のベアリングアセンブリにより、良好な径方向荷重剛性および低い摺動挙動による低い摩耗挙動が提供される。

【0023】

さらなる一態様によれば、上述のようなベアリングアセンブリを備えたトランスミッション、特に高精度トランスミッションが提供される。このような高精度トランスミッションは、たとえば、移動シーケンスの、およびしたがってベアリングが使用されるジョイントの非常に正確な制御が要求されるロボットにおいて使用することができる。このベアリングアセンブリは、たとえば、連続アームまたはアーム部分を接続するため、ロボット用途におけるベアリングとして使用することができる。

【0024】

さらなる利点および有利な実施形態を、説明、図面、および請求項に明記している。ここで特に、説明におよび図面に明記する特徴の組み合わせは純粋に例示的であり、そのためこれらの特徴は個別に存在することも他の方法で組み合わせることもできる。

【0025】

以下において、図面に描く例示的な実施形態を使用して本発明をより詳細に説明する。ここで例示的な実施形態および例示的な実施形態に示す組み合わせは純粋に例示的であり、本発明の範囲を定義するように意図されていない。この範囲は係属中の請求項によってのみ定義される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】ベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【図2】単列軸方向ベアリングとして図１のベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【図3】単列径方向ベアリングとして図１のベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【図4】複列軸方向ベアリングとして図１のベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【図5】複列径方向ベアリングとして図１のベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【図6】分割された軌道要素を備えたリニアベアリングとして図１のベアリングアセンブリの概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下において、同一または機能的に同等の要素は同じ参照番号によって示される。

【0028】

図１は、第１の軌道要素２および第２の軌道要素４を備えたベアリングアセンブリ１を示す。軌道要素２、４間に転動要素としてボール６が配置されている。ボール６は、軌道要素２、４上に配置されている軌道８上を転動する。

【0029】

ベアリングアセンブリ１は、ボールベアリングとして、特に径方向または軸方向ベアリングとして、またはリニアベアリングとして構成することができる。径方向ベアリングの場合、第１の軌道要素２および第２の軌道要素４は内輪および外輪に対応する。軸方向ベアリングの場合、第１の軌道要素２および第２の軌道要素４はシャフトディスクおよびハウジングディスクに対応する。リニアベアリングの場合、第１の軌道要素２および第２の軌道要素４はレールおよびキャリッジに対応する。

【0030】

図１に示すベアリングアセンブリ１において、軌道８は概念的に４つの象限Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶに分割することができる。４つの象限Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶへの分割は、ボールの回転軸Ａ_Ｒおよび回転軸Ａ_Ｒに垂直である軸Ａ_Ｓによってもたらされる。第２の軌道要素４の軌道は２つのセグメント８－Ｉ、８－ＩＩによって形成され、第１象限Ｉおよび第２象限ＩＩにあり、第１の軌道要素２の軌道は２つの軌道セグメント８－ＩＩＩおよび８－ＩＶによって形成され、第３象限ＩＩＩおよび第４象限ＩＶにある。

【0031】

ボール６は、２つの接触ゾーン１０－Ｉおよび１０－ＩＩに位置する２つの接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩで軌道８－Ｉ、８－ＩＩと接触し、そして接触ゾーン１０－ＩＩＩおよび１０－ＩＶに位置する２つの接触点Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶで軌道８－ＩＩＩおよび８－ＩＶと接触する。ボール６が接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶで軌道８に確実に接触するよう、軌道８は特別な設計を有する。軌道セグメント８－Ｉの曲率半径Ｒ－Ｉの中心点Ｍ－Ｉは第３象限ＩＩＩにあり、軌道セグメント８－ＩＩの曲率半径Ｒ－ＩＩの中心点Ｍ－ＩＩは第４象限ＩＶにあり、軌道セグメント８－ＩＩＩの曲率半径Ｒ－ＩＩＩの中心点Ｍ－ＩＩＩは第１象限Ｉにあり、軌道セグメント８－ＩＶの曲率半径Ｒ－ＩＶの中心点Ｍ－ＩＶは第２象限ＩＩにある。

【0032】

図１に示す実施形態において、第１象限Ｉおよび第２象限ＩＩの曲率半径Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩの交点は軸Ａ_Ｓ上にあり、第３象限ＩＩＩおよび第４象限ＩＶの曲率半径Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶの交点も軸Ａ_Ｓ上にある。しかしながら、交点は軸Ａ_Ｓ上になくてもよい。ここで曲率半径Ｒは、曲率を定義する半径、すなわち、軌道８と中心点Ｍとの間の距離を意味すると理解される。特に、図１に示すように、Ｍ－ＩおよびＭ－ＩＩＩを通る直線は交点ＳでＭ－ＩＩおよびＭ－ＩＶを通る直線と交差する。ここに示す場合、交点Ｓは同時に回転軸Ａ_Ｒと軸Ａ_Ｓとの交点上にあるが、これは絶対必要というわけではない。軌道８の曲率半径Ｒのこの特定の設計により、ボール６が接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶで軌道８に接触することが保証される。接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶは、軸Ａ_Ｓ周りで±２０°、特に±１０°の領域における接触ゾーン１０にある。

【0033】

ボールベアリング１は軸方向または径方向荷重を支持することができるのみではないということを保証するため、接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶは、軸Ａ_Ｓに対して常にずれている。このようにボール６は常に、それぞれ接触ゾーン１０－Ｉ、１０－ＩＩ、１０－ＩＩＩおよび１０－ＩＶに位置する軌道８との４つの接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶを有し、良好な径方向荷重剛性ならびに良好な荷重および圧力分布、ひいては低摩耗挙動が達成される。

【0034】

ベアリングアセンブリ１は、図２から図６に示すように、異なる構成で使用することができる。

【0035】

図２に示すように、ベアリングアセンブリは単列軸方向ボールベアリングとして使用することができ、この場合、回転軸Ａ_Ｒはベアリング回転軸Ａ_Ｌに垂直である。ここで接触ゾーン１０－Ｉ、１０－ＩＩ、１０－ＩＩＩ、１０－ＩＶが周りに配置される軸Ａ_Ｓは、ベアリングの回転軸Ａ_Ｌに平行にある。

【0036】

あるいは、図３に示すように、ベアリングアセンブリ１は単列径方向ベアリングとして使用することもできる。この場合、回転軸Ａ_Ｒはベアリング１の回転軸Ａ_Ｌに平行である。接触ゾーン１０－Ｉ、１０－ＩＩ、１０－ＩＩＩおよび１０－ＩＶが周りに配置される軸Ａ_Ｓは、この場合、ベアリング回転軸Ａ_Ｌに垂直である。

【0037】

ベアリングアセンブリ１は複列軸方向ボールベアリング（図４）としてまたは複列径方向ボールベアリング（図５）としても使用することができる。複列軸方向ボールベアリングの場合、回転軸Ａ_Ｒはベアリングの回転軸Ａ_Ｌに垂直であり、複列径方向ボールベアリングの場合、回転軸Ａ_Ｒはベアリングの軸Ａ_Ｌに平行である。

【0038】

このような複列軸方向または径方向ボールベアリングの場合、内輪２または外輪４を分割輪（図示せず）として構成することができる。この場合、ボール６と軌道８との間の接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶまたは接触ゾーン１０を制御するため、予荷重機構、たとえば、ねじ接続を使用することができる。それぞれのリング２、４の予荷重により、接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶの予荷重は、分割輪２、４の部分間の間隙を調整することによって調整することができる。単列軸方向または径方向ボールベアリングも、分割輪２、４および予荷重機構で実現することができる。

【0039】

ベアリングアセンブリ１は、図６に示すようにリニアベアリングとして使用することもできる。この場合、第１の軌道要素２はレールによって、第２の軌道要素はキャリッジ１２によって形成され、要素４’がこれから分離されている。また、この場合、第２の軌道要素４’は、接触点Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶまたは接触ゾーン１０－Ｉ、１０－ＩＩ、１０－ＩＩＩ、１０－ＩＶを対応して調整するため、予荷重要素１４によってその予荷重またはその間隙を調整することができる。図６のリニアベアリング１の場合、ボール回転軸Ａ_Ｒは、キャリッジ１２におけるベアリング１の移動方向に垂直である。

【0040】

ここに記載のボールベアリングにより、良好な径方向および軸方向荷重剛性ならびにより低い摩擦による低摩耗挙動を実現することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ ベアリングアセンブリ
２ 第１の軌道要素
４ 第２の軌道要素
６ ボール
８ 軌道
１０ 接触ゾーン
１２ キャリッジ
１４ 予荷重機構
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ 象限
Ａ_Ｌ ベアリング回転軸
Ａ_Ｒ ボール回転軸
Ａ_Ｓ ボール回転軸Ａ_Ｒに垂直な軸
Ｍ 曲率半径の中心点
Ｐ 接触点
Ｒ 曲率半径
Ｓ 交点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2023-05-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の軌道要素（２）および第２の軌道要素（４）を備えたベアリングアセンブリ（１）であって、前記第１の軌道要素（２）と前記第２の軌道要素（４）との間にボール（６）が配置され、前記ボール（６）は、前記第１の軌道要素（２）および前記第２の軌道要素（４）上に配置されている軌道（８）上を転動する、ベアリングアセンブリにおいて、断面において、前記ベアリングアセンブリ（１）は概念的に、ボール（６）の回転軸（Ａ_Ｒ）および前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸（Ａ_Ｓ）によって、時計回りに配置される４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）に分割され、前記ボール（６）は前記軌道（８）との４つの接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）を有し、各接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は前記４つの象限（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ）の１つにあり、前記第２の軌道要素（４）の前記軌道（８）は第１象限（Ｉ）および第２象限（ＩＩ）にあり、前記第１の軌道要素（２）の前記軌道（８）は第３象限（ＩＩＩ）および第４象限（ＩＶ）にあり、前記第１象限（Ｉ）の前記軌道（８－Ｉ）の曲率半径（Ｒ－Ｉ）の中心点（Ｍ－Ｉ）は前記第３象限（ＩＩＩ）にあり、前記第２象限（ＩＩ）の前記軌道（８－ＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩ）は前記第４象限（ＩＶ）にあり、前記第３象限（ＩＩＩ）の前記軌道（８－ＩＩＩ）の曲率半径（Ｒ－ＩＩＩ）の中心点（Ｍ－ＩＩＩ）は前記第１象限（Ｉ）にあり、前記第４象限（ＩＶ）の前記軌道（８－ＩＶ）の曲率半径（Ｒ－ＩＶ）の中心点（Ｍ－ＩＶ）は前記第２象限（ＩＩ）にあり、前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は、前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ _Ｒ ）に垂直な前記軸（Ａ _Ｓ ）に対してずれて配置され、前記ボール（６）の前記軌道（８）との前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）は、前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ _Ｒ ）に垂直である前記軸（Ａ _Ｓ ）周りで、±１０°の範囲に配置されていることを特徴とする、ベアリングアセンブリ。

【請求項2】

前記第１の軌道要素（２）の前記軌道（８－ＩＩＩ、８－ＩＶ）の前記２つの曲率半径（Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）の交点は前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸上にあり、前記第２の軌道要素（４）の前記軌道（８－Ｉ、８－ＩＩ）の前記２つの曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ）の交点は前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）に垂直な軸上にある、請求項１に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項3】

前記曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ、Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）は同一である、請求項１または２に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項4】

前記軌道（８）の前記曲率半径（Ｒ－Ｉ、Ｒ－ＩＩ、Ｒ－ＩＩＩ、Ｒ－ＩＶ）は可変半径である、請求項１から３のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項5】

前記第１の軌道要素（２）および／または前記第２の軌道要素（４）は分割された軌道要素として構成され、前記ボール（６）と前記軌道（８）との間の前記接触点（Ｐ－Ｉ、Ｐ－ＩＩ、Ｐ－ＩＩＩ、Ｐ－ＩＶ）を制御するために予荷重機構が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項6】

前記ベアリングアセンブリ（１）はボールベアリングであり、前記第１の軌道要素（２）は内輪またはシャフトディスクであり、前記第２の軌道要素（４）は外輪またはハウジングディスクである、請求項１から５のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項7】

前記ボール（６）の前記回転軸（Ａ_Ｒ）は前記ボールベアリング（１）の回転軸（Ａ_Ｌ）に垂直または平行である、請求項６に記載のベアリングアセンブリ。

【請求項8】

前記ベアリングアセンブリ（１）はリニアベアリングであり、前記第１の軌道要素（２）はレールであり、前記第２の軌道要素（４、１２）はキャリッジである、請求項１から５のいずれか一項に記載のベアリングアセンブリ。

【国際調査報告】