JP2007521446A - 転がり軸受け - Google Patents

Abstract

２つの同軸的に配列された本体（３、２；１４、１５；２８、２９；４０、４５；及び５４、５８）を有する転がり軸受である。一方の本体が他方の本体の外側に配設される。この２つの本体は２つの対向する表面を有し、対向する表面の間にボール又はローラーの如き多数の回転ユニット（６，１７、３０、４２及び６０）が配列され、対向する表面は溝を有する。回転ユニットは２つの本体の２つの対向する表面の溝内に保持される。本体の少なくとも１つはスリーブの特性を有し、且つ溝部分（４、１６、２２、２３、４１、４８及び６７）となるように巻かれた螺旋状のばねで形成される。もし溝の外表面が回転ユニットの外表面に一致していれば、転がり軸受にかける負荷を相当増加することができる。

Description

本発明は転がり軸受に関する。転がり軸受は機械部品に連結され、該機械部品の回転運動を支持するように設計されている。転がり軸受は、軸受ユニットの回転中心の周りを転動するように配列された多数の転動体を円形レース内に備えている。各円形レースは、ａ）円形レース内の転動体用の転がり面を備えた（設計上、環状又は管状の）外側主要素子、（前述の表面は概して回転中心線に向かって回転する）、及びｂ）円形レース内で転動体に対する転がり面を有する主要内側素子（前述の表面は概して回転中心からそれている）を有している。

技術状態
転動体の形状に応じて、前述した形式（即ち、回転する機械部品用）の転がり軸受は、玉軸受、ころ軸受及びニードル軸受に分類される。特に、このうちの最初の２つの軸受は、異なるタイプの荷重のみならず、大小の荷重に対する種々の寸法と設計において利用可能である。溝が深い玉軸受、有角度接触軸受及び球状軸受は事例が少ない。

業界における軸受の１つのカテゴリーは、標準的な軸受（「カタログ軸受」）である。これらの軸受は、円筒状外側ケーシングと円筒状ハブ孔を備えてある。こうした軸受は主として単独で軸受機能をもたらすことに相当制限される。その上、機械部品は、軸受の外側ケーシングとハブ孔を介して接触される前に正確に取り付けられるように機械加工しなければならない。

転がり軸受の別のカテゴリーは、その軸受機能に加えて、軸受が所定の機械構造体に取り付けられるように適合しているものである。自転車の前輪用の軸受が典型的な例である。ハブ・スリーブがこうした軸受の構成要素の１つである。このスリーブの各端部には（本例における玉軸受である）軸受の転動体用レースが備えてある。対向する内側レースはネジ孔を備えたディスクの形態になっている。ハブ・スリーブが両者間にある状態でこれら両方のディスクは（車輪を取り付けることのできる）軸にネジ込むことができる。スリーブの外部には車輪のスポーク用の孔を備えたフランジが設けてある。そのため、この形式の軸受は完全なハブ・ユニットとして設計されている。軸に沿ってこの軸受はフロントフォークに取り付けられ、スポークの取付ユニットを提供する。このカテゴリーにおける製品は、以後「特殊軸受」と称する。これらの製品は通常、大量生産品の一部として生産され、そのため一部の製造部門で広範囲に使用可能である。

最後に、他の１つのカテゴリーについて説明する。このカテゴリーは「一体型軸受」と称することができる。これらの軸受は、軸受の一部であるとともに機械部品も他の機能のため設計されている、大型で複雑な設計で一体化されている。（自動車産業においてしばしば称されている如く）車両用車輪のハブ・ユニットは１つの事例である。各ハブ・ユニットは特定の車両型式を対象に生産され、軸受機能に必要とされる機能性素子に加えて、例えば（リムを取り付ける）外側ハブ要素及び内側ハブ要素を備えている。後者の要素は車両のサスペンションとその駆動源を接続する備えをなすものである。

ここにあげた全てのカテゴリーにおける軸受の最も共通した特徴は、転動面が転動体の形状に一致するグラウンドレースとして形成されている点にある。これらのグラウンドレースは高精度に製造されねばならず、かつグラウンドレースが形成される主要構成要素に対して高張力鋼を使用しなければならない。こうした設計による機械加工と材料のコストが高いため、このようにして生産される転がり軸受は比較的高い価格となる。そこで、他の方法によるレースの製造が多数試みられて来ている。公知方法の１つはレースを高張力鋼の薄いスリーブでライニングすることである。この方法を使用すると、全体の軸受はそのような高品質の材料で作製する必要がない。同時に、薄いスリーブの品質は極めて強力な材料の圧縮と選択で極めて高度なものとすることができる。

特許文献１においては、こうしたライニングは螺旋状に巻かれたワイヤで形成すべきであることが提案されている。この特許文献においては、ワイヤは平らに圧延され、かつ研磨されて、転がり軸受内のローラーが走行できる表面が形成されている。特許文献２に開示された他の案も知られている。特許文献２では、レースがワイヤの円形状リングで形成され、このリングに対して球状の転動体が載置される。レース全体は研磨の必要がないが、単にワイヤ・リングを受け入れる溝を設けてあるので、これによって、相互に回転する軸受の主要部品の機械加工をかなり低減することができる。転動体の表面を形成するには、ワイヤ・リングは圧縮した高張力鋼で製造できる。これによって、主要構成要素とその転動体の間における（グラウンドレースと比較して）接触面積の減少をある程度補償するものである。

DE,A,３８４９１４（サイムハイマー） DE,A,８４６６４６（フランク）

円筒状外側ケーシング、円筒状孔及びグラウンドレースを備えた標準的な転がり軸受を転がり軸受に対する基本的な設計とみなした場合、以上説明して来たことを吟味すると、公知技術における開発動向を見ることができる。これらの傾向の１つは、特殊軸受のカテゴリー及び一体型軸受カテゴリーで表されている。これらのカテゴリーでは、軸受の機能のほかに、ある機能が設けられている。これは標準的な軸受には当てはまらない。先に述べた第２の開発動向は、軸受の主要構成要素におけるころがり面の研磨以外の方法によって軸受レースを形削りすることにある。この後者の開発内容は生産の流れ及び生産コストの低減化と最も密にリンクしている。また、この後者の開発は、諸材料の選択においてより大きな自由度を提供するものである。この開発動向は、特殊軸受および一体型軸受のみならず標準的軸受にも関連付けることができる。

前述の諸問題については以下の如く解決された。
その解決方法は、軸受の主要構成要素の特別な設計に集中している。小型シリーズの場合でも、この設計は軸受を理想的且つコスト効果のある方法で生産可能とする一方、純粋な軸受機能に加えてさらなる機能を備えた特殊軸受及び一体型軸受の製造に対して多面的な可能性をもたらすものである。従って、回転運動に対する軸受を含む機械の設計が、標準的軸受を用いて軸受機能をもたらす場合に可能とされる機械の設計よりも低いコストにて行うことができる。本発明は、主として、軽い作動条件に対する設計に関連した使用を意図したものである。

解決上の最も重要な特徴
前記説明においは、転がり軸受は、内側主要素子と外側主要素子、およびそれらの間の転動体とを備えていた。これら２つの素子は、２つの同軸配列体とも称することができる。

本発明の特徴は、これら２つの同軸配列体の少なくとも一方がスリーブの特性を有する螺旋状のばねで形成され、かつ溝部分が形成されるように巻かれていること、また、螺旋状のばねは、回転ユニットを螺旋状ばねの２つの巻き線の間に入れようとする力を支えられる寸法に作られていることである。

添付図面を参照しながら、上記解決策に関する多数の設計例について以下に説明する。

前述による好適な設計
以下の段落において、本発明の転がり軸受を有する機械構造体の構成要素を（図面中において）特定し、且つ説明する（この転がり軸受は機械部品の回転運動を可能にするものである）。この機械構造体の２つの構成要素は、ここでは、「外側構成要素」及び「内側構成要素」と称する。後者の要素は「軸構成要素」とも称する。一方の構成要素は、スタンド、車体などの大型構造体に連結される。他方の構成要素は、「回転」または「回動」構成要素とも称することができる。固定構成要素は、外側構成要素、又は内側構成要素（軸構成要素）とすることができる。例えば、車輪は、この車輪と共に回転する軸を有することができ、この軸は車輪フォーク内の軸受の周りを回転する。ここでは、車輪フォークは固定構成要素を表す。あるいは、この車輪は、機械の大型構成要素内に保持され且つ固定された軸に対する軸受を備えた外側構成要素を有することができる。

この機械構造体の外側構成要素は、本例の場合、スリーブ（１）として示してあり、その内側構成要素は軸（２）として示してある。スリーブ（１）は回転する車輪又は他の部品を支承でき、この軸の一端部又は両端部がこの機械に取り付けられている。あるいは、この軸は１個以上の回転可能素子を支承でき、ここでスリーブ（１）は固定要素となっている。軸受の外側主要素子は、（図１において４個が示されている）多数の外方向湾曲部分（４）を形成するように巻かれた螺旋状のばねである。湾曲部分の間には円筒状部分（５）が存在している。外方向湾曲部分（４）は、円形レースとして配列された転動体（６）用の溝を形成する。ここで各図面は玉軸受を示しているが、ローラーも使用することができる。後者の場合、外方向湾曲部分（４）には、円筒状部分（５）と交わる内方向湾曲ワイヤ巻き線まで延びる平坦なレースが付与されている。これによって、ローラーを所定位置に保持する部分が形成される。

図示の如く、外側主要素子は螺旋状のばね（３）である。これは、転動体に対してレースを提供すると共に、分離された下層支持部を何ら必要とせずに、転動体により与えられる圧力を支える寸法に支持部分を形成するという、主たる２つの機能を実現する。このばねは、更に別の機能を実施する。即ち、円筒状部分（５）を介して、そこに、単一主要素子内にいくつかのレースを存在させることを可能とする接合取付部分を形成する。ここで、主要素子の巻き線の直径は該当部分の目的とする機能に合致しなければならない。従って、このばねは、主要要素のレースを形成するだけでなく、上記レースの片側又は両側上で軸方向に向けられた巻き線を介して延在し、上記円筒状部分（５）を形成する。図１のような設計においては、これら円筒状部分（５）は数個の連続するレースを結合する。

軸（２）は円柱状であり、転動体（６）の輪郭と一致する溝（８）を有している。従って、この溝は、転動体の円形路に対する内側レースを形成している。ころ軸受を使用する設計の場合、軸は、（図１に示された丸い溝の代わりに）底が平坦な溝を有することができる。ここで、軸は、外側構成要素（１）に対して溝端部を介して軸方向に固定できる。もし固定したくない場合、ころ軸受とともに使用される軸は平滑にされる。ローラーが軸内の溝端部により軸方向に固定されれば、ばね（３）の上記内側湾曲部分を省略することができる。この場合、外側構成要素（１）は異なる方式で固定されねばならない。しかしながら、実施される転動体の軸方向の制御は、外側構成要素及び内側構成要素の双方において、最も使用に適した設計でなければならない。

焼ばめ管（９）は、ばね（３）の上に巻きつくようにして形成されている。図示の如く、この管は転動体の最外方レースを超えて延在している。伸張後に、この管の可塑性材料はその伸張した大きさを室温で保持される。従って、管の大きさがばねを覆うものとすることは簡単にできる。加熱された時、可塑性材料はその「静止位置」（rest position）に戻ろうとするので管は収縮する。結局、図１に示される如く、この管はばねの外側面に対して締まることになり、その輪郭のとおりとなる。図に示すように、その端部（１０）は、最外方レースを超え、軸（２）を締めつけるのに十分なほど収縮している。これによって、塵埃と湿気が転動体とそのレースに到達するのを防止する軸シールが形成される。また、潤滑剤が軸受内部から漏洩するのを防止する。

図１の設計により軸受を製造するに際しては、軸（２）及びばね（３）がまず製造される。次に、完成品の転動体（６）が、軸をばね内に設置し外方向湾曲部分（４）即ち、転動体が移動すべき箇所を伸張させ、転動体を１個ずつ挿入して軸（２）の溝（８）に着座できるようにして、取り付けられる。転動体間に最小の空間しかなくなるまで、空間にレースを満たすことができる。これにより転動体に対するケージを設ける必要がなくなる。転動体の間に大きい間隙があると、ケージが必要となってしまう。従って、それらが固定端部を有していても、依然レースは完全な転動体がそろっており、ケージは不要である。これは、非破壊溝縁部のある均質なリングで構成された主要構成要素を有する軸受では、不可能なことである。全ての転動体が取り付けられた後に、ばね上に焼ばめ管（９）が巻き付くようにして覆せられ、図１に示された形状に焼きばめするのに必要な熱にさらされる。次に、軸受ユニットを、外側構成要素であるスリーブ（１）に挿入される。管との摩擦嵌合が必ず起こるようにするため、スリーブは僅かに「寸法が小さく」されている。管がばね構造体を密封するので、スリーブ内の焼ばめ管の縁部にシール化合物又は接着化合物を塗りつけることにより、軸受を更に固定し密封することができる。

別の設計に関する以下の説明に示される如く、また、個々のレースから伸張する部分は、軸受を介して互いに接続される機械部品に主要素子を取り付ける特徴も有することができる。

図２は多列玉軸受を示す。この軸受は、本発明で提案された解決策により構成されたばね素子を利用して、内側レースと外側レースの両方を形成するように設計されている。ここでは、ばねは、それぞれ外側の滑らかな孔付きの機械構成要素と滑らかな軸に対して、それぞれ、直接着座する外側接触面と内側接触面を形成すべく巻かれている。図２において、機械構造体の（上記滑らかな孔を有する）外側構成要素は１２で示され、滑らかな軸は１３で示されている。外側ばねは１４であり、内側ばねは１５である。ばね１４は、ここでは１７で示された転動体用レースを前述した方法にて形成する外方向湾曲部分（１６）を備えている。外方向湾曲部分（１６）の間には結合取付部分（１８）がある。結合取付部分（１８）は外方向湾曲部分（１６）を終端とする巻き線から延在し、円筒状部分（１９）を形成する。従って、これらの部分が一緒になって、機械外側要素（１２）の孔内に導入できる円筒状で非破壊の外側ジャケットを形成する。

内側ばね（１５）は外側ばねに対応する設計になっているが、レースを形成する内方向湾曲部分（２２）を備えている。これらの内方向湾曲部分（２２）から延びて、内方向に湾曲して内側部分（２４）をなす結合部分（２３）があり、これらが円筒状内側ジャケットを形成している。この円筒状内側ジャケットの内側寸法は、滑らかな軸（１３）を導入するのに適切な内径となっている。

軸（１３）を内側ばね（１５）内に導入することによって組み付けが最適に行われる。次に、外側ばね（１４）を内側ばね上に押しこみ、先に説明した如く、外側ばねを離して伸張させることにより転動体を挿入する。次に全体のユニットを外側構成要素の孔（１２）内に導入する。

この設計によって周囲の機械構成部品が極めて単純な形状となる。外側構成要素は極めて簡単に或る長さに切断した管から製造可能であり、内側構成要素は或る長さに切断した棒から製造できる。この最も単純化された形態において、前述した如く、軸受は完全に非密封状態にある。しかしながら、この軸受は図１に示したような焼ばめ管を利用して密封できる。あるいは、外側構成要素の孔又は軸を、従来のように、例えば引き抜きシール又はＯリングを利用して密封することもできる。

図３における設計は、図２における設計にほぼ対応している変更例をどのように利用して、可撓回転軸用の軸受を形成できるかを示すものである。ここで、外側ばね（２８）は図１におけるばね（３）とほぼ同じ構成を備えている。内側ばね（２９）は図２における内側ばね（１５）とほぼ同じ構成を備えている。外側ばねと内側ばね（２８及び２９のそれぞれに）に関して、レースを形成する部分は３２で示され、接合部分が３３で示されている。転動体は３０で示されている。

外側ばね（２８）には焼ばめ管（３１）が示されている。これは軸受をしっかりと支持するものである。しかしながら、その意図は、軸受を、回転軸の撓みに合致するように撓ませることができるようにすることである。ただしこれは、ばねが焼ばめ管を備えていると障害になる。設置前に、軸が任意の点で撓むということがわかれば、軸受を対応する形状に成形可能であり、しかる後、焼ばめ管を使用してその形状に固定できる。

この形式の軸受が２種類の可撓性軸用に使用可能であることは想像できる。それらの１つとして、軸が回転して動力が固定モーターから例えば動力工具へ伝達される。ここで、この軸は作動使用中に完全に可撓的になければならない外側スリーブ内に軸支される。ここに示した軸受は、軸全体又はその一部に対して軸受を提供すべく外側スリーブ内に挿入可能であろう。他の方法として、軸受は、軸およびさらにこの軸に取り付けられたスリーブに取り付けることができる。可撓性軸を堅固に巻かれた螺旋状のばねで形成することは一般的なことである。本発明によれば、レースを形成するように巻かれている軸受の内側ばね（２９）は、動力を伝達する可撓性軸の代わりを果たすこともできるであろう。

他の形式の可撓性軸は固定設置部を備え、通常、他の部材の遠隔作動に使用される。嵌合時に、操作軸にはその環境に応じた適切な長さが与えられる。その軸は、適当な部位において曲げることが必要になるかもしれない。それらの部位において軸受の圧力は特に高く、転がり軸受はこの圧力を吸収するのに適している必要がある。これには、図３に示された軸受が優れている。これはメートル単位での販売目的で製造可能であり、且つ種々の製品と設備の要求する長さに容易に切断することができる。

図４は、本発明の解決方法の変更例である角度付き接触軸受を示す図である。この形式の軸受において、転動体は、それらの軸受中心が回転軸に対して斜めになっているレース内の２つの環状経路内で機能する。また、これらのレースは相互に内部鏡像の関係になっている。単一ユニットにおいて、これは軸に対して斜めに作用する力を吸収するのに特に優れた軸受をもたらす。

図４において、機械構造体の外側構成要素が、軸受の外側主要素子に対する座（３６）を備えたハブ（３５）として示されている。この座はレース部分（３７）を終端としている。その反対側端部において、この座はカバー（３８）で閉じることができる。軸受の外側主要構成要素は４０で示され、その終端部分（４１）が内方向に湾曲したばねからなっている。この終端部分は転動体（４２）に対して寄りかかるような形状とされている。後者はここでは玉軸受として示され、各終端部分は、実際には、転動体の表面の１/４を覆っている。転動体は、機械構造体の内側構成要素である軸（４４）の回転中心に対して略４５°になっている。転動面を提供するばね部分（４１）の間で、ばね巻き線は結合取付部分（４３）を形成するように延在している。座が、ベース（３７）と蓋（３８）を介しそれぞれの両端部にてばね（４０）を支持し、かつ、結合取付部分（４３）に対して表面を提供するような形状とされている。

軸受の内側主要構成要素は、円筒状接続部分（４６）を終端とするばね（４５）で形成される。これらは、軸（４４）を覆うような寸法とされている。ばねの各端部における転動体（４２）の軸受部分（４８）の間には外方向に湾曲した結合部分（４７）が張設してある。従って、転動体は、角度付き接触レースの各中心から延びる一点鎖線（５１）にて示された前述の角度付き接触を与える。

内側ばね（４５）の外側円筒状部は、ばねが巻かれはじめるワイヤで終端し、このワイヤは内方向に曲がった外側部（４９）を形成する。これらの要素は軸の凹部（５０）とスナップ嵌合をなすために使用される。この手段を介して、内側ばね（４５）は軸に対して軸方向に固定され、さらに、外側ばねが座（３６）に嵌合することにより外側構成要素（３５）に対して固定される。ワイヤのスナップ嵌合部（４９）と凹部（５０）を介した、図示の軸方向の固定は、ここに示したもの以外の用途にも使用できる。外側ばねは、凹部へのスナップ嵌合を介し、同じやり方で、連続した座に固定できる。

図５は、軸受レースをもたらすばねがどのようにばね懸架として使用できるかを示している。ここでは、フォーク（５５）の２つの支枝間において、車輪（５４）に対して、軸受が設けられるものと仮定する。軸受の極めて単純な設計が示してあり、ばね（５８）のレース（５７）が軸受の内側構成要素を形成している。軸受の外側主要構成要素は車輪で形成され、その溝（５９）が外側レースを形成している。転動体（この場合、玉軸受）は、ばねのレース部（５７）及び外側レース（５９）の間に収納されている。ばね固有の弾性を、軸受を設置する際に利用することができる。ばねが内側レース（５７）とボール（６０）から両側に延びて、ある長さの取り付け部（６１）を形成している。これらの部分の端部はフォーク（５５）に固定されている。固定はフォーク内の孔に嵌合させるか又は保持具を介して行うことができる。好適な他の例によって、さまざまな形状と機能を有するばねを設計できる可能性が大きい。例えば、図４に示されたものと同様のスナップ嵌合部が使用可能であり、又は、これらのばねはその端部に穴部を設けることもできる。この穴部はフォーク上のフック（又は同様のもの）と係合し、ばねは伸張して、その取り付け点において確実にしっかりと接触する。

従って、図５に示す設計によって、単一素子である本発明のばね（５８）を介して軸受機能と車輪懸架機能の両方が実現される。こうしたばね懸架は、ばねをその両端部で取り付けるように設計する必要はない。１つの選択肢は、レースの後方にてばねを一端部に終端させ、（部分６１に対応する延在部分を備えた）この端部を単一端部の懸架部に対して締結する安定した仕方で固定することである。単一素子を介して軸受機能と懸架機能を実現するこの方法は、例えば図１及び図２に示される如き各種軸受の設計に採用可能であり、ばねの形態の軸受の外側主要素子と併用しても採用可能である。

ばねの抵抗力は、ばねの剛性を変えることによって（即ち、ワイヤの長さ、直径及び厚みを適合させることにより）調節可能である。緩衝素子を挿入するか又は焼ばめ管を採用することにより、更に剛性を増したり、ばね性を制限したりすることができる。

図示し、且つ説明した設計は、本発明の原理を説明するための例にしか過ぎない。即ち、軸受機能に関連性がない諸機能の他の部分も形成する一方で、螺旋状のばねにより軸受の転動体のレースを形成できる。後者の例として、本明細書では、レース列を結合し、軸受が取り付けられた機械部品を取り付けかつ連結し、かつ、ばね懸架を形成することに対して、どのようにばねを使うかを示している。これに加えて、本発明の原理を利用して、あらゆる形式の製品に対する、特殊転がり軸受と一体型軸受の設計を行う、多くの他の方法がある。前掲の内容で説明したもの以外の設計上の諸特徴もばねの原理を利用して達成することができる。

基本的な前提は、レースを、ばねが転動体からの力を支持できるようにする寸法の堅く巻かれたワイヤで形成すべきことである。ばねの他の巻き線部は結合取付部とすることができる。ワイヤの消費を少なくし、かつ/あるいは、ばねの軸方向寸法付けの可能性を確立するために、結合取付部分を大きく間隔の空いた巻き線で形成することができる。現代の巻き線技術を使用すれば、（主要素子の適合化と当該機械部品への接続に対して適切であれば）上記部分を非円筒形状、例えば、特に円錐形、更に非円形状とすることもできる。

巻き線に使用されるワイヤの特質を利用して、ばねを設計に導入するための種々の条件に対する適合を最適化することができる。このワイヤに使用される基礎材料はもちろん重要である。例えば、ステンレス鋼を使用することができる。図面記載の方法においては、その材料の硬度は、発生する圧縮の影響を受けることがある。硬度も、ばねを巻き線状態にした後の硬化による影響を受けることがある。

例えば、レースが、ばね用に丸いワイヤを使用して得られる接触面よりも大きい接触面を有することが望ましい場合には、ワイヤを巻いて基本的なばねを形成し、次いでそれを研磨することができる。四角あるいは平らなワイヤを使用して、丸いワイヤを使用して得られた接触面よりも大きい接触面を形成することもできる。

螺旋状のばねは、一方向にねじるとその寸法が減少し、反対方向にねじるとその寸法が増加するという特性を備えている。これは、ばねを一方向にねじり、そのばねを「寸法以下の」孔内に導入し、あるいは、逆に、このばねを反対方向にねじり、これで「寸法を超過した」ジャーナル部を覆うことで、そのばねを所定位置に保持する可能性があることを表している。このねじれが終了すると、そのばねはその孔内で膨張し、あるいは、ジャーナル部上で収縮し、所定位置で固着する。

先に述べた如く、ばねの弾力性は軸受の組み立て時に使用可能である。引用された一例では、レースにおいてばねを伸張させることにより転動体を挿入するものである。この伸張は、ばねの巻き線部の間に転動体（通常、玉軸受）を挿入可能にする程度に十分な大きさでなければならない。この様にして、転動体の列は、上記転動体を相互に離すための保持具を必要としない程度に、充填可能である。その上、弾力性の特性によって、完成品の軸受を当該機械部品に取り付ける大きな可能性が得られる。この例については、既に述べた。（前掲の段落及び図４に関連した設計上の固着部分を参照のこと。）
現代のＣＮＣ技術が極めて複雑なばね形状を自動工程において巻き線状にできることを考えると、本発明の解決策は特に有利である。ＣＮＣは、各形状に対して特別な工具を製造する必要がないので、ばねの形式は高い据付コストを伴わずに現代のニーズにマッチできる。これにより本発明は極めて小型の特殊軸受に対しても適したものとなる。本発明の原理を実行する全ての設計例に共通している点は、これらの設計例が軽い作動条件にて使用される軸受、さらには、比較的一時的に使用される機器に最も良く適していることである。

従って、本発明の解決策の主たる考え方は、所定形状に巻かれた螺旋状のばねを軸受の主要素子の一方若しくは両方に使用する、従って、このばねによって軸受のフレーム及び力吸収部品を形成する点にある。また、上記ばねはレース外側の部分と共に巻かれ、その巻き線はレースを提供する以外の機能をなす部分を形成するものである。従って、ばねは多数の機能を統合する本体として形成される。
新しい解決策
図１ないし図５において、先に説明した転がり軸受は玉軸受（６０）の形体の球体である。この軸受は、ばねワイヤ（６２）製のスリーブとして形成された螺旋状のばね（５８）と共に作動する。このスリーブは周方向溝（６４）を備えている。この溝を調べると、この場合、溝は並置されたワイヤのループで形成されている。これらは、形状がどのようなものであれ、外表面をなすものである。しかしながら、円筒形状が好ましい。ボール（６４）は球状なので、外表面の各部と接触している軸受は、点状の特性を備えている。従って、玉軸受にかかる負荷はそれ程大きくできない。

本発明の目的は、玉軸受に対する負荷の可能性を高めることにある。これはボールとワイヤの間に最大接触を付与するように隣接ループにより提供される各外表面を形成することにより達成される。換言すれば、ボールと外表面の間に最大接触が達成されるように、各ループの接触面を多かれ少なかれ球状又は円筒状に近付けるべきである。

周方向溝に着座するように、スリーブにおける個々の隣接ループの外表面を上記のごとく形成するには多くの方法がある（このように形成するのは接触面積を最大にするためである。）最も単純な方法は、転がり軸受を、ボールとワイヤが点接触する玉軸受の形態に、設計することである。軸受の作動に伴い、ボール自体が相互作用ループの外表面に対して作用し、上記最大接触領域が確実に形成される。勿論、この別の結果として、ボールとループの接触領域の間に間隙（６５）が発生する。この間隙は、使用ボールを、「再形成した」溝の幅の外周と一致する外周を有する別のボールと交換することにより補償できる。

この間隙を補償する他の方法は、玉軸受がループの表面に作用するに伴い、その発生した間隙を機械的伸張によって吸収するように、製造されたスリーブに対してその機械的伸張を付与することである。このようにして、スリーブの伸張によって材料の欠損を補償するので、元の玉軸受を得ることができる。

第３の可能性は、接触領域が最大となるように溝のループ表面に対して研磨工程を行うことである。

第４の可能性は、スリーブが形成される前にワイヤに機械的影響を与え、これによって、溝のループ面がループと玉軸受の間に最大接触が生じる正確な形状を確実に有するようにすることである。

第５の可能性は、玉軸受それ自体の製造中に間隙を補償することである。

本発明の他の諸特性は以下の特許請求の範囲に記載してある。

次に、２枚の最終図面を参照し、本発明についてより詳細に説明する。

図６ないし図８は、ホイールハブの内周面における溝内を走行する玉軸受（６０）と相互作用する車輪ボス（５４）を示す。これらのボールは、ばねワイヤ（６２）で形成されたばねスリーブ（５８）の溝（６４）と接触している。これらの状況下において、ボール（６０）は各ワイヤ（６２）の外表面と点接触しており、この外表面は円筒状特性を備えている。図６に示された玉軸受はテスト作動のものであり、このときボール（６０）は、各ループがボールと最大接触面積を形成するように、溝（６４）内のループの外表面にじかに作用する。図７及び図８は、ばねワイヤ（６２）とボール（６０）との接触を示している。図７は、ボール（６０）が周方向溝（６４）内のばねワイヤ（６２）の外表面にどのように作用するかを明瞭に示している。この表面の作用によって、図１０に明瞭に示されている間隙（６５）が生じる。図１１は、ばねワイヤ（６２）の各ループの外側面（６３）がどの様に作用するかを示している。以上説明したプロセスにおいては、使用されたボールを再形成した溝（６４）の直径に一致する外周を有するボールと交換することが必要である。図１２は、溝内のループの外表面に対して最適な形状を付与するように処理されたばねワイヤ・スリーブを示す。

玉軸受で発生する溝の拡大作用を補償する別の方法は、玉軸受（６０）で生じる磨耗による拡大作用を連続的に補償するように螺旋状のばね（５８）に前もって張力を与えることである。

溝を再形成する第３の方法は、溝内のループをループとボールの間に所望の接触状態を発生させる研磨工程を行うことである。

第４の可能性もある。すなわち、溝を有するスリーブを形成すべくワイヤが巻かれる際、溝がワイヤとボールの間の最大接触状態を与える形状をなすように、その製造中にワイヤの表面を処理する。

第５の可能性は、玉軸受自体の製造中に間隙を補償することである。

玉軸受が２個の管状の螺旋状のばねで形成される場合、各ばねはそれ自体の周方向溝を有し、従って、２個のスリーブ（ばね）は、いろいろなやり方で、ある種の装置で一緒に保持しなければならない。

溝内のワイヤの外面の再形成に関連して、ワイヤは硬質材料で被覆される比較的軟質の材料で構成されることが有利である。

ワイヤと玉軸受に適切な合金としては、さまざまなものがある。

使用されるワイヤが、いずれにせよどのような任意の断面でよいことは、おそらく明らかである。しかしながら、円周部を有するワイヤを使用することが最も適していることは証明されている。

本発明に従って設計された玉軸受は、特に従来の玉軸受が全体的にあまり良く機能しないような場合、設計上適切であることが証明された。

本発明の上記解決策により設計された多列玉軸受ユニットの断面図である。 本発明の他の設計による多列玉軸受ユニットの断面図である。 例えば可撓性の回転軸用の軸受に対する可撓性の多列玉軸受を示す断面図である。 螺旋状のばねが係止機能を提供するよう設計された角度接触型軸受の断面図である。 ばね付きのサスペンションを備えた軸受の断面図である。 図５のホイールハブに対応する、本発明により設計されたホイールハブを示す図である。 軸受が作動する周方向溝を形成するループ上の点状の軸受との、玉軸受の相互作用を示す図である。 ループとボールの間の軸受を示す図である。 個々のループの表面が再形成された点を除き、図６に示された構成と同様の構成を示す図である。 再形成が玉軸受によりどのようになされ、間隙がどのように生じたかを示す図である。 スリーブ面が一旦再削りされた時点でのボールとループの間の接触を示す。 最大接触領域を提供すべく処理された螺旋状のばねの外表面を示す図である。

Claims (8)

1. ２つの同軸的に配列された本体（３、２；１４、１５；２８、２９；４０、４５；及び５４、５８）を有する転がり軸受であって、一方の前記本体が他方の前記本体の外側に配設され、前記２つの本体は２つの対向する表面を有し、この対向する表面の間にボール又はローラーの如き多数の回転ユニット（６，１７、３０、４２及び６０）が配列され、
   前記対向する表面は溝を有し、前記回転ユニットは前記２つの本体の２つの対向する表面の前記溝内に保持され、
   前記本体の少なくとも１つは、スリーブの特性を持ちかつ溝部分（４、１６、２２、２３、４１、４８及び６７）を有するように巻かれた螺旋状のばねとして形成され、
   更に、前記螺旋状のばねは、前記回転ユニットにより作用する力により該螺旋状のばねが軸方向の力を受けて前記回転ユニットを該ばねの２つの巻き線の間に入れようとする力を支えられる寸法に作られており、
   全体として、回転ユニットと相互に作用する溝内の表面が、前記溝が前記回転ユニットの外表面と対応する前記溝の外側面の間で最大の可能な接触が得られる形状とされていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記溝の外側表面に対して回転ユニットにより動作形状が付与され、前記回転ユニットは前記溝に与えられる外周に対応する外周を有するユニットと交換可能とされることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 回転ユニットによる表面の磨耗によって引き起こされる幅方向の拡大を補償するように、収縮するように作用する機械的伸張が付与された螺旋状のばねで形成されるスリーブを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記溝の形状が、スリーブの製造前のワイヤの前処理（例えば、圧延）によって得られることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
5. 研磨処理により所要の開始形状が与えられた１つ以上の溝を有するスリーブを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
6. 以下の強度特性を有するワイヤを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
7. 外側から内側へ硬度が異なるワイヤを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
8. ２つのスリーブから形成され、前記各スリーブが対応する溝を有する請求項１に記載の転がり軸受であって、単一の製品ユニットが形成されるように、前記２つのスリーブを回転ユニットと共に保持する装置又は設備を特徴とする。

Images