JP2019536023A - 摩擦を小さくした軸支持ベアリング - Google Patents

Abstract

本発明は、シャフト（３０）が中で回転する微細機構のためのベアリングに関する。シャフト（３０）の少なくとも一方の端には肩部（３１ａ、３１ｂ）があり、この肩部を介して、シャフト（３０）が、ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の対向面（１２）に接している。肩部（３１ａ、３１ｂ）から、ベアリング（１０ａ、１０ｂ）に形成された穴（１１）内にて係合するピボット（３２ａ、３２ｂ）が続く。ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の接触する対向面（１２）には、少なくとも１つの窪み（１４）が形成されており、これによって、シャフト（３０）の肩部（３１ａ、３１ｂ）とベアリング（１０ａ、１０ｂ）の間の接触面を小さくする。計時器用ムーブメントのシャフトのためのベアリングの製造に利用可能である。【選択図】 図１

Description

本発明は、シャフトが中で回転することができる微細機構のためのベアリングに関し、前記シャフトには、その少なくとも一方の端に肩部があり、この肩部を介して、前記シャフトが当該ベアリングの対向面に接しており、前記肩部から当該ベアリングに形成された穴にて係合するピボットが続く。このようなベアリングは、特に、計時器の分野において用いられる。

計時器用ムーブメントにおいて車を回転駆動するために、少なくとも一方の端に肩部があるシャフトに車を固定し、この肩部から続くピボットがあることが知られている。シャフトは、２つのベアリングの間に位置しており、その各ベアリングには、シャフトのピボットが収容される穴が形成されている。選ばれた作成方法に応じて、シャフトの一方又は両方の端の肩部は、関連づけられたベアリングの対向面と接触する。２つのベアリングは、シャフトの軸方向の並進運動を防ぎつつ、シャフトを回転ガイドする。

シャフトの肩部とベアリングの間の摩擦を小さくする既知の方法として、シャフトのピボットを収容する穴の外縁に凹部を形成して、少量の油を受けるように意図されており一般的に油シンクと呼ばれている槽を作るものがある。槽内にある少量の油は、シャフトとベアリングの穴の壁との間、そして、シャフトの肩部と前記肩部に対向しているベアリングの面との間に毛管現象によって浸透する。この技術は、シャフトとベアリングの間の摩擦を小さくするように用いられる。しかし、シャフトの肩部とベアリングの対向面の間の油の層は特に薄く、これによって、シャフトの肩部とベアリングの対向面の間の接着効果が観察され、そして、シャフトが回転すると、油の層のせん断応力がシャフトの回転に対抗して妨げる。このような干渉現象は避けるべきエネルギー損失を発生させてしまう。

本発明の目的は、シャフトの肩部とシャフトが回転するベアリングの対向面との間にある油の層の領域におけるせん断応力を減らす手法を提案することによって既知の技術を改善することである。

この目的のために、本発明は、シャフトが中で回転する微細機構のためのベアリングに関する。前記シャフトの一方の端には肩部があり、この肩部を介して、前記シャフトが、当該ベアリングの対向面に接している。前記肩部から、当該ベアリングに形成された穴内にて係合するピボットが続く。前記シャフトの肩部に対向する当該ベアリングの面には、少なくとも１つの窪みが形成されており、これによって、前記シャフトの前記肩部と当該ベアリングの間の接触面を小さくする。

シャフトの肩部とベアリングの間の接触面を小さくすることによって、油の層におけるせん断応力の影響を弱めることができる。したがって、シャフトがベアリング内で回転しやすくなる。また、接触面は、小さくなっても、シャフトをベアリング内でガイドするために十分に大きい。

本発明の１つの実施形態において、凹部は、ベアリングの穴のまわりにセンタリングされているリングの形態で存在する。その効果、すなわち、基礎的なせん断応力によって発生するトルクは、このせん断応力と、回転軸と基礎的な応力の作用点の間の距離との積である。シャフトのピボットから離れた位置にある環状の凹部を形成することによって、せん断応力の影響をさらに弱めることができる。

本発明の別の実施形態において、ベアリングに対向している面を介してシャフトの肩部がベアリングに接触し、この面には、ベアリングの穴のまわりに分布している複数の穴が形成されている。したがって、せん断応力の影響の減少は、シャフトの肩部と、そのシャフトの肩部に対向しているベアリングの面の間でより均質になる。

本発明に係るベアリングの例示的な実施形態についての下に与えられる詳細な説明を読むことによって、本発明の他の特徴及び利点についても一層理解することができるであろう。これらの例は、説明の目的のみのために与えられるものであって、本発明を制限するように意図されていない。これらは、添付の図面を参照しながら読むべきである。

本発明に係る２つのベアリングの間にて回転するようにマウントされる計時器用ムーブメントの車についての図である。 本発明に係るベアリングの俯瞰図である。 本発明に係る別のベアリングの俯瞰図である。

本発明は、概して、シャフトの肩部及び前記シャフトを支持するベアリングの対向面の間の接触面を小さくすることを伴う創造性のある考えに基づいている。このために、本発明は、全体的な形が前記接触面を小さくするような新規のベアリングを提案する。

図１は、計時器用ムーブメントの歯車を回転駆動する本発明に係るベアリングの実装例を示している。

歯車２０は、シャフト３０に固定されており、このシャフト３０には、その各端に肩部３１ａ、３１ｂがあり、シャフト３０からはピボット３２ａ、３２ｂが続く。シャフト３０は、本発明に係る２つのベアリング１０ａ、１０ｂの間にて回転するようにマウントされている。ベアリング１０ａ、１０ｂは、好ましくは、環状の形であり、フレーム２１内にて動けなくされる。前記ベアリング１０ａ、１０ｂには、既知の形態で、穴１１が形成されており、この穴１１は、好ましくは、センタリングされており、端から端へと前記ベアリングを貫通している。ピボット３２ａ、３２ｂとの接触を最小化し実行可能性のある潤滑を容易にするように意図されているオリーブカットが穴１１の壁にあることができることを観察することができる。

対応するベアリング１０ａ又は１０ｂによって回転ガイドされるシャフト３０のピボット３２ａ、３２ｂが穴１１内に収容される。シャフト３０の肩部３１ａ、３１ｂは、ベアリング１０ａ、１０ｂの対向面１２と接触し始め、これによって、シャフト３０は、ベアリング１０ａ、１０ｂの間で最も近い遊びまでの軸方向の並進運動しかしないように動けなくされる。

穴１１は、シャフト３０の肩部３１ａ、３１ｂとベアリング１０ａ、１０ｂの間の接触面１２とは反対側にて、外側にて、好ましくは円錐状である凹部１３へと通じている。この凹部１３は、計時器の分野において油シンクと一般的に呼ばれており、少量の油を受けるように意図されることができる。穴１１の他方の端はわずかにフレア状に広がっており、これによって、接触面１２の領域においてベアリング１０ａ、１０ｂと肩部３１ａ、３１ｂの間の油の浸透を容易にする。なお、この凹部は、随意的なものであり、ベアリング１０ａ、１０ｂにおけるシャフト３０の回転が潤滑される場合にのみ設けられることを理解することができるであろう。

本発明に係るベアリング１０ａ、１０ｂは、シャフト３０の肩部３１ａ、３１ｂとベアリング１０ａ、１０ｂの間の接触面１２を減らす窪み１４によって特徴づけられる。窪み１４は、シャフト３０の肩部３１ａ、３１ｂに対抗するように位置しているベアリング１０ａ、１０ｂの接触面１２にて凹部１３の反対側に形成されている。

図２に示している１つの実施形態において、窪み１４は環状である。したがって、シャフト３０の肩部３１ａ、３１ｂとベアリング１０ａ、１０ｂの間の残りの接触面１２は、２つの同心の内側リング１２ａと外側リング１２ｂの形を有する。内側リング１２ａの内側半径Ｒ０は、穴１１の半径と実質的に等しく、内側リング１２ａの外側半径Ｒ１は、窪み１４の内側半径と等しい。他方、同心の外側リング１２ｂは、窪み１４の外側半径と等しい内側半径Ｒ２と外側半径Ｒ３の間に位置する。半径Ｒ１は、シャフト３０が穴１１内にて正しく保持されることを確実にするために十分でなければならない。

別の実施形態において、穴１１のまわりのベアリング１０ａ、１０ｂの面に、複数の窪み１４が形成される。図３に示している例において、６つの窪み１４が、均等な間隔を空けて離れており、シャフト３０のピボット３２ａ、３２ｂのまわりを同心的な形態で配置されており、穴１１のフレア状に広がった端に通じている。

計時器の分野において、ベアリングの寸法は小さく、１ｍｍ未満から最大寸法の場合の数ｍｍまでである。したがって、本発明に係るベアリングの生産はデリケートであり、特定の道具を必要とする。

代替実施形態において、ベアリング１０ａ、１０ｂは、ルビー、コランダム、スピネル又はキュービックジルコニアのような硬質な単結晶材料によって作られており、また、窪み１４は、レーザービームを用いる材料アブレーション、放電侵食、又は研削によって、機械加工される。

別の代替実施形態において、ベアリング１０ａ、１０ｂは、コランダム、ルビー、セラミックス、アルミナ、ジルコニア又は硬質金属のような硬質の焼結材料で作られ、窪み１４は形を形成することによって作られ、又はアブレーション機械加工される。この技術は、特に、出願人による文献ＥＰ２７７８８０１Ａ１に記載されている。

参考のために、当該方法は、バインダーに分散されたセラミックスベースの粉末からセラミックスの前駆体を形成する第１のステップを備える。このセラミックスベースの粉末は、少なくとも１種類の金属酸化物、少なくとも１種類の金属窒化物又は少なくとも１種類の金属炭化物を含有することができる。例として、前記セラミックスベースの粉末は、合成サファイアを形成するように酸化アルミニウムを含有することができ、また、合成ルビーを形成するように酸化アルミニウムと酸化クロムの混合物を含有することができる。他方では、バインダーは、ポリマーバインダーないし有機バインダーであることができる。

当該方法は、上ダイと下ダイを互いに近づけてセラミックスの前駆体を圧縮して、将来のベアリング１０ａ、１０ｂの素地を形成する第２のステップを備える。上面と下面にはそれぞれ、少なくとも１つの窪み１４、そして、適用可能な場合には、凹部１３がある。したがって、このようにして形成された素地にはそれぞれ、既に、窪み１４と凹部１３のブランクがある。

これらの窪み１４と凹部１３のブランクを得るために、実質的に平坦なダイにはそれぞれ、少なくとも１つのポンチがあり、これは、窪み１４、そして、随意的に、凹部１３、を形成するように意図されている。このために、上ダイには、窪み１４を形成するために実質的に環状の面があるポンチがあり、下ダイには、凹部１３を形成するために実質的に円錐状の面があるポンチがある。

最後に、セラミックス製ベアリング１０ａ、１０ｂを形成するように素地を焼結し、ベアリング１０ａ、１０ｂの上面と下面を互いに接続するように穴１１がボアリングされる。このステップは、好ましくは、非常に正確なエッチングを行うようにレーザータイプの破壊的な放射を用いて行う。しかし、このステップは、例えば、機械的なボアリング又は高圧水を用いるエッチングによって、行うことができる。

本発明が上記の実施形態に限定されず、当業者であれば、添付の請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱せずに、様々な単純な代替構成や改変を考えることができることは明白である。特に、本発明の基礎的な実施形態において、本発明は、窪み１４がある、対応するピボット３２ａ又は３２ｂの肩部３１ａ又は３１ｂとの接触面１２において、シャフト３０をガイドする２つのベアリング１０ａ、１０ｂの一方のみが装備される場合においても適用されることには留意すべきである。両方のベアリング１０ａ、１０ｂのそれぞれに、ピボット３２ａ及び３２ｂの肩部３１ａ及び３１ｂとの接触面１２の範囲を小さくする窪み１４がある場合も明らかに考えることができる。

１０ａ、１０ｂ ベアリング
１１ 穴
１２ 接触面
１２ａ 同心の内側リング
１２ｂ 同心の外側リング
Ｒ０、Ｒ２ 内側半径
Ｒ１、Ｒ３ 外側半径
１３ 凹部
１４ 窪み
２０ 車
２１ フレーム
３０ シャフト
３１ａ、３１ｂ シャフトの肩部
３２ａ、３２ｂ シャフトのピボット

Claims (6)

1. シャフト（３０）が中で回転する微細機構のためのベアリングであって、
   前記シャフト（３０）の少なくとも一方の端には肩部（３１ａ、３１ｂ）があり、
   この肩部を介して、前記シャフト（３０）が、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の対向面（１２）に接しており、
   前記肩部（３１ａ、３１ｂ）から、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）に形成された穴（１１）内にて係合するピボット（３２ａ、３２ｂ）が続き、
   当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）においては、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）に対向する接触面（１２）に少なくとも１つの窪み（１４）が形成されており、
   これによって、前記シャフト（３０）の前記肩部（３１ａ、３１ｂ）と当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の間の接触面を小さくする
   ベアリング。
2. 前記窪み（１４）は、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の前記穴（１１）のまわりにセンタリングされたリングの形態で存在する
   請求項１に記載のベアリング。
3. 前記シャフト（３０）の前記肩部（３１ａ、３１ｂ）と前記ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の間の接触面（１２）には、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の前記穴（１１）のまわりにて分布する複数の窪み（１４）が形成されている
   請求項１に記載のベアリング。
4. 前記窪み（１４）は、均等な間隔を空けて離れており、当該ベアリング（１０ａ、１０ｂ）の前記穴（１１）のまわりにて同心的な形態で配置されている
   請求項３に記載のベアリング。
5. 当該ベアリングは、ルビー、コランダム、スピネル及びキュービックジルコニアからなる群から選ばれた単結晶材料で作られており、
   前記窪み（１４）は、レーザービームを用いる材料アブレーション、放電侵食又は研削によって機械加工される
   請求項１〜４のいずれかに記載のベアリング。
6. 当該ベアリングは、焼結コランダム、焼結ルビー、焼結セラミックス、焼結アルミナ、焼結ジルコニア又は焼結された硬質金属からなる群から選ばれた焼結材料で作られ、
   前記窪み（１４）は、形を形成すること又はアブレーション機械加工によって作られる
   請求項１〜４のいずれかに記載のベアリング。

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