(57)【要約】ケージ（４０、５０）内で支持された複数のボール（３０、３４）を含んだボール・ベアリング構造であって、列（４２、４４、５４、５８、６２）内の各ボールが、互いに対してオフセットしている。特定の用途では、複数のボール（３０、３４）の転動面が、回転するシャフト（７０）と、当該ベアリングを囲むケースとに当たる。ボール（３０、３４）の数および列（４２、４４、５４、５８、６０）の数は、具体的な用途に基づく。本発明は、医療器具に使用するのに特に効果的である。他の諸実施形態では、この構成されたボールおよびケージとともに、内輪および／または外輪を使用することができる。
2005526938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール・ベアリング構造であって、互いに対してオフセットするように配置された複数の穴（４６、４８）を有するケージ（４０）を含んでおり、複数の球形のボール（３０、３４）それぞれが前記複数の穴（４６、４８）それぞれに据え付けられており、前記複数の球形のボールの前記球形のボール（４６、４８）それぞれに、上側の転動面（４７）および下側の転動面（４９）が含まれており、前記複数の球形のボールの前記球形のボール（４６、４８）それぞれの前記上側の転動面（４７）が、前記ケージ（４０）の上側表面の上方に延びており、前記球形のボールそれぞれの前記下側の転動面（４９）が、前記ケージ（４０）の下側表面の下方に延びている、ボール・ベアリング構造。
【請求項２】
前記複数の穴（４６、４８）が、周方向に離隔され、螺旋状パターンを画定するように配向している、請求項１に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項３】
前記穴（４６〜４８）それぞれが、円錐形で、ケージ（４０）を貫通して延びており、前記円錐形の穴（４６、４８）の大きい方の開口部が、前記球形のボール（３０〜３６）それぞれの直径よりも大きく、前記円錐形の穴（４６、４８）の小さい方の開口部が、前記球形のボール（３０〜３６）それぞれの直径よりも小さい、請求項２に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項４】
前記円錐形の穴（４６〜４８）の大きい方の直径が、前記ケージ（４０）の外表面上にあり、前記円錐形の穴（４６〜４８）の小さい方の直径が、前記ケージ（４０）の内表面上にある、請求項３に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項５】
ボール・ベアリング構造であって、スリーブ状の本体を有するケージ（４０）を含んでおり、前記本体（４１）が、円筒形の上側表面（４３）と、前記円筒形の上側表面（４３）と同心の円筒形の内表面（４５）とを有しており、周方向に離隔された複数の穴（４６、４８）が、前記本体（４１）に形成され、前記本体（４１）を貫通して延びており、前記周方向に離隔された複数の穴（４６、４８）それぞれが、互いにオフセットし、ほぼ螺旋状の経路を画定するように配向しており、複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、前記穴（４６、４８）それぞれに据え付けられ、前記穴（４６、４８）によって保持されており、前記複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、上側の転動面（４７）および下側の転動面（４９）を有していて、前記上側の転動面（４７）が、前記本体（４１）の円筒形の上側表面（４３）を越えて延びており、前記下側の転動面（４９）が、前記円筒形の内表面（４５）を越えて延びている、ボール・ベアリング構造。
【請求項６】
前記周方向に離隔された穴（４６、４８）それぞれが円錐形であり、大きい方の直径が、前記円筒形の上側表面（４３）上にあり、小さい方の直径が、前記円筒形の下側表面（４５）上にある、請求項５に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項７】
前記周方向に離隔された複数の穴（４６、４８）が、第１列（４２）と、前記本体（４１）に形成され、前記第１列（４２）から軸方向に離隔され、互いにオフセットし、ほぼ螺旋状の経路を画定するように配向した、周方向に離隔された複数の穴（４６、４８）の第２列（４４）とを画定しており、追加的な複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、前記第２列（４４）の前記周方向に離隔された穴それぞれに据え付けられ、前記穴によって保持されており、前記追加的な複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、上側の転動面（４７）および下側の転動面（４９）を有していて、前記上側の転動面（４７）が、前記本体（４１）の円筒形の上側表面（４３）を越えて延びており、前記下側の転動面（４９）が、前記円筒形の内表面（４５）を越えて延びており、穴の前記第２列（４２）の数および寸法が、穴の前記第１列（４４）と等しい、請求項５に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項８】
前記第１列（４２）内の周方向に離隔された複数の穴（４６）が、前記周方向に離隔された穴の第２列（４４）内の周方向に離隔された複数の穴（４８）から径方向にオフセットしている、請求項７に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項９】
前記本体（４１）に形成され、前記第１列（５４）および前記第２列（５６）から軸方向に離隔され、互いにオフセットし、ほぼ螺旋状の経路を画定するように配向した、周方向に離隔された複数の穴（６０）の第３列（６２）を含んでおり、さらなる追加的な複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、前記第３列（６２）の前記周方向に離隔された穴（６０）それぞれに据え付けられ、前記穴（６０）によって保持されており、前記さらなる追加的な複数の球状のボール（３０、３４）それぞれが、上側の転動面（４７）および下側の転動面（４９）を有していて、前記上側の転動面（４７）が、前記本体（４１）の円筒形の上側表面（４３）を越えて延びており、前記下側の転動面（４９）が、前記円筒形の内表面（４５）を越えて延びており、穴の前記第２列（５８）の数および寸法が、穴の前記第１列（５４）と等しい、請求項７に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項１０】
前記第２列（５８）内の周方向に離隔された複数の穴（５６）が、前記周方向に離隔された穴（６０）の第３列（６２）内の周方向に離隔された複数の穴（６０）から径方向にオフセットしている、請求項９に記載のボール・ベアリング構造。
【請求項１１】
回転シャフト（７０）と、前記回転シャフト（７０）の周囲にあり、前記回転シャフト（７０）から径方向に離隔されたチューブ（７２）と、前記スペースに据え付けられたボール・ベアリング（７４）との組合せ体であって、前記ボール・ベアリング（７４）が、互いに対してオフセットするように配置された複数の穴（８２）を有するケージ（８４）を含んでおり、複数の球形のボール（８０）それぞれが、前記複数の穴（８２）それぞれに据え付けられており、前記複数の球形のボールの前記球形のボール（８０）それぞれに、上側の転動面（８３）および下側の転動面（８５）が含まれており、前記複数の球形のボールの前記球形のボール（８０）それぞれの前記上側の転動面（８３）が、前記ケージ（８４）の上側表面の上方に延びており、前記球形のボール（８０）それぞれの前記下側の転動面（８５）が、前記ケージ（８４）の下側表面の下方に延びており、前記上側の転動面（８３）が、前記チューブ（７２）の内表面（９２）と接触しており、前記下側の転動面（８５）が、前記シャフト（７０）の外表面（９０）と接触している、組合せ体。
【請求項１２】
前記複数の穴（８２）が、周方向に離隔され、ほぼ螺旋状のパターンを画定するように配向している、請求項１１に記載の組合せ体。
【請求項１３】
前記穴（８２）それぞれが、円錐形で、前記ケージ（７４）を貫通して延びており、前記円錐形の穴の大きい方の開口部が、前記球形のボール（８０）それぞれの直径よりも大きく、前記円錐形の穴の小さい方の開口部が、前記球形のボール（８０）それぞれの直径よりも小さい、請求項１２に記載の組合せ体。
【請求項１４】
前記円錐形の穴（８２）の大きい方の直径が、前記ケージ（７４）の外表面上にあり、前記円錐形の穴（８２）の小さい方の直径が、前記ケージ（７４）の内表面上にある、請求項１３に記載の組合せ体。
【請求項１５】
回転シャフト（７０）を管状部材（７２）に対して支持するボール・ベアリングであって、前記ボール・ベアリング（７４）が、前記回転シャフト（７０）と前記管状部材（７２）との間の環状スペースに据え付けられており、前記ボール・ベアリング（７４）が、スリーブ状の本体（８９）を有するケージ（８４）を含んでおり、前記本体（８９）が、円筒形の上側表面（９１）と、前記円筒形の上側表面（９１）と同心の円筒形の内表面（９３）とを有しており、周方向に離隔された複数の穴（８２）の複数の列（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が、前記本体（８９）に形成され、前記本体（８９）を貫通して延びており、前記複数の列（Ｘ、Ｙ、Ｚ）それぞれの中の前記周方向に離隔された複数の穴（８２）それぞれが、互いに対してオフセットし、ほぼ螺旋状の経路を画定するように配向しており、前記複数の球状のボール（８０）それぞれが、前記穴（８２）それぞれに据え付けられ、前記穴（８２）によって保持されており、前記複数の球状のボール（８０）それぞれが、上側の転動面（８３）および下側の転動面（８５）を有していて、前記上側の転動面（８３）が、前記本体（８９）の円筒形の上側表面（９１）を越えて延びており、前記下側の転動面（８５）が、前記本体（８９）の前記円筒形の内表面（９３）を越えて延びており、前記上側の転動面（８３）が前記管状部材（７２）に当たっており、前記内側の転動面（８５）が前記シャフト（７０）に当たっている、ボール・ベアリング。
【請求項１６】
前記複数の列（Ｘ、Ｙ、Ｚ）それぞれの中の前記周方向に離隔された穴（８２）それぞれが、円錐形をしており、大きい方の直径が、前記円筒形の上側表面（９１）上にあり、小さい方の直径が、前記円筒形の下側表面（９３）上にある、請求項１５に記載のボール・ベアリング。
【請求項１７】
前記列（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の少なくとも１つ（Ｘ）内の前記周方向に離隔された複数の穴（８０）それぞれが、前記本体（８９）に形成された、前記第１列から軸方向に離隔され、互いにオフセットし、ほぼ螺旋状の経路を画定するように配向した、他の列（Ｙ）の周方向に離隔された複数の穴から、径方向にオフセットしており、追加的な複数の球状のボール（８０）それぞれが、前記複数の列（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の前記周方向に離隔された穴（８２）それぞれに据え付けられ、前記穴（８２）によって保持されており、前記追加的な複数の球状のボール（８０）それぞれが、上側の転動面（８３）および下側の転動面（８５）を有していて、前記上側の転動面（８３）が、前記本体（８９）の円筒形の上側表面（９１）を越えて延びており、前記下側の転動面（８５）が、前記円筒形の内表面（９１）を越えて延びており、穴（８２）の前記第２列（Ｙ）の数および寸法が、穴（８２）の前記第１列（Ｚ）と等しい、請求項１６に記載のボール・ベアリング。
【請求項１８】
前記列（Ｚ）内の周方向に離隔された複数の穴（８２）が、周方向に離隔された穴（８２）の前記他の列（Ｘ）内の周方向に離隔された複数の穴（８２）から径方向にオフセットしている、請求項１７に記載のボール・ベアリング。
【請求項１９】
管状部材（７２）内で回転シャフト（７０）を支持するボール・ベアリング（７４）を、ベアリング・キャビティ内に設置する方法であって、
Ｉ）複数の円錐形の穴（８２）がその周りに同心状に据え付けられたケージ（８４）を提供するステップと、
ｉｉ）前記回転シャフト（７０）上に前記ケージ（８４）を据え付けるステップと、
ｉｉｉ）前記ケージ（８４）の穴（８２）をグリースでコーティングするステップと、
ｉｖ）前記穴（８２）それぞれに球状のボール（８０）を挿入するステップと、
ｖ）前記球状のボール（８０）の上側の転動面（８３）が管状部材（７２）に当たり、前記球状のボール（８０）の下側の転動面（８５）がシャフト（７０）に当たるように、前記球状のボール（８０）を備えた前記ケージ（８４）を前記ベアリング・キャビティに挿入するステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記回転シャフト（７０）の代わりに、前記回転シャフトと直径が同一の固定具を用い、
ｉ）前記固定具を取り除き、前記回転シャフト（７０）を前記ボール・ベアリング（７４）に挿入するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材を支持するベアリングに関し、より詳細にはボール・ベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術では周知のように、回転するシャフトなどを支持するボール・ベアリングには様々なものがあり、これらは、通常、荷重を伝達し、軸方向荷重もしくはスラスト荷重を支持することを特徴としており、しばしば、重いラジアル荷重を支えるために使用される。通常、ボール・ベアリング構成の複数のボールは、１対の同心リングの間、すなわち、内輪と外輪との間で支持されており、これら複数のボールが、回転軸に垂直な平面内にある。また、特に高速運転では、複数のボールを径方向に位置合わせしておくために、これらの内・外輪（ｒａｃｅｓ）に予圧が加えられる。当業者には周知のように、明らかに、これらのタイプのベアリングでは、ボール・ベアリング構成が単列であるか２列であるかを問わず、ボール間の位置合わせがずれると、位置がずれたボールが他のボールよりも高速で回転し、熱および摩擦を生み出して、ベアリングの故障または早期摩耗をまねくことになる。
【０００３】
本発明者は、ボールの円周経路がいくらか螺旋経路状になるように、ベアリング内でボールを慎重に配向させることによって、改良型のボール・ベアリングが得られることを発見した。この配置では、各ボールが独立した経路に従うので、本来ならば公知のボール・ベアリングで起こるはずの摩耗が軽減される。複数のボールは、ケージ内で支持され、内輪および／もしくは外輪とともに、または内輪および／もしくは外輪なしに組み立てることができ、予圧を加える必要がない。内・外輪（ｒａｃｅｓ）なしで組み立てられるときには、所与の包絡線（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）についてのボールが大きくなり、これが、ベアリングの摩耗特性を向上させる働きをする、もう１つの特徴である。
【０００４】
多くの医療器具用途では、ボール・ベアリングは、通常、ラジアル荷重には使用されるが、これは、支持機構が、通常、ベアリングによって支持されるシャフトなどの組立ておよび分解を必要とするからである。例えば、外科手術で使用されるドリルでは、カッターがモータによって駆動され、これらのカッターが、通常、様々なサイズおよびタイプについて交換される。Ａｎｓｐａｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙは、本特許出願の譲受人であるが、例えば、ＥＭａｘ（商標）ドリルを製造かつ販売しており、当該ドリルは、当該ドリル内にスライド可能に据え付けられる、様々なサイズおよび形状のカッターとともに使用される。
【０００５】
外科用器具に使用されるベアリングの他の例は、本特許出願と同一の譲受人に譲渡された、２００１年９月２５日出願の「Ｂｅａｒｉｎｇｓ  Ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」という名称の米国特許出願第０９／９６２，９８９号（代理人整理番号Ｎ８８０号）に開示かつ請求されており、その特許出願を参照により本願に援用する。その特許出願をここに引用するのは、本発明が、一実施形態では、その特許出願に開示されている微小切開アタッチメント（ＭＤＡ：Ｍｉｃｒｏ  Ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）内のベアリングの１つに置き換わるからである。前述の特許出願で教示されているように、ＭＤＡは、ポリイミド樹脂とグラファイト複合材とのポリマーから作製されるジャーナル・ベアリングを使用し、対合面が２点で接触するように慎重に構成される。このベアリング構成が、遠位端にあるＭＤＡの小型化を可能にするので、外科医にとってのカッターの視線が向上して、外科処置を容易にする。また、この教示のジャーナル・ベアリングは、ＭＤＡの摩耗特性を向上させる。前述の第０９／９６２，９８９号特許出願で教示されているジャーナル・ベアリングと同様に、本発明のボール・ベアリングは、十分に小さくすることができるので、器具の荷重特性を向上させると同時に、ＭＤＡ用途で探求される特徴に類似した、外科処置を実施している外科医にとっての視線を与えるという特徴を提供する。さらに、本発明のボール・ベアリングは、ボールの直径が例えば０．０３２インチ程度であるような、かなり小型化されたベアリングを提供するが、ベアリングのボール・サイズに上限はない。したがって、ボール・ベアリングがラジアル荷重だけを支持する外科用器具では、ベアリング・サイズが小さいことが基本的に重要であり、実際、ベアリングは、小さいほど良い。
【０００６】
本発明によって作製されるベアリングは、以下の特徴を提供するが、他の特徴も実現することができる：
１）当該ボール・ベアリングは、内・外輪なしで使用されるときに直径がより大きくなり、したがって、当該ベアリングの摩耗特性が向上する。
【０００７】
２）複数のボールは、共通の通路を転がらず、したがって、各ボールが独立した軌道を転がり、このことが当該ベアリングの摩耗特性を向上させる。
【０００８】
３）当該ベアリングを小型化して、包絡線の直径を小さく維持することができる。
【０００９】
４）当該ベアリングは、製造が容易で、公知のベアリングよりも安価であり、メンテナンスが不要で、信頼性があり、長い動作寿命を有することを特徴とする。
【００１０】
５）当該ベアリングの材料は、セラミックや金属など、いずれか周知の材料にすることができる。
【００１１】
６）予圧を加える必要がない。
【００１２】
７）当該ベアリングの組立ておよび分解は、公知のボール・ベアリングに比べて簡単である。
【００１３】
８）ボールの位置のずれが起こらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、改良型ボール・ベアリングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の特徴は、各ボールが、回転軸を横断する異なる平面内にあるように、複数のボールが個々にオフセットしていることである。単一のベアリングに含めることのできるボールの数または列に制限はなく、列の数および各列のボールの数は、具体的な設計に基づく。
【００１６】
本発明の他の特徴は、特定の実施形態では内・外輪が使用されないことである。他の実施形態では、当該ボール・ベアリングを、内輪および／もしくは外輪とともに、または内輪および／もしくは外輪なしに構築することができる。
【００１７】
本発明は、ベアリングの寿命の延長、高速運転に対する適合性、ベアリング室の包絡線のサイズを縮小する小型化、低いメンテナンス・コスト、ならびに組立ておよび分解の容易さを特徴とする。
【００１８】
本発明の前述および他の特徴は、以下の説明および添付図面から、より明らかになる。
【００１９】
これらの図は、単に、本発明を明確にし、説明するためのものにすぎず、本発明の範囲を制限しようとするものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明について、本発明のボール・ベアリングの詳細を示す本発明の好ましい実施形態で説明するが、当業者には理解されるように、本発明のボール・ベアリングは、多種多様な用途を有しており、いずれか特定の用途に限定されない。当業者には理解されるように、本発明のボール・ベアリングのボールを小型化できるので、本発明は、特に医療器具の分野で効果的である。
【００２１】
ここで、図１および図２を参照すると、これらの図は、参照番号１０で図示された従来技術のボール・ベアリングのボール・ベアリング構造と、全体を参照番号２０で図示された本発明のボール・ベアリングのボール・ベアリング構造とを概略的に比較しており、従来技術のボール・ベアリング１０が、内輪１２および外輪１４と、それらの間で周方向に離隔された、スリーブ状ハウジング１８内でシャフト１６を支持する複数の球状のボール１５とを有しており、本発明のボール・ベアリング２０には、シャフト２２およびスリーブ状ハウジング２４と、それらの間で周方向に離隔された複数の球形のボールとが含まれる。これらの図からわかるように、従来技術のボール・ベアリング１０には、内輪および外輪が含まれるが、本発明のボール・ベアリング２０には、内・外輪が含まれない。この比較から明らかであるのは、本発明のボール・ベアリング（図２）のボールが、従来技術の構成（図１）のボールよりもかなり大きいということである。ボールの構成がより大きければ、各ボールのより低速のスピン速度およびより大きな摩耗面が与えられ、両方のパラメータの結果として、改善された摩耗特性、したがって、より長いベアリング寿命をもたらす。
【００２２】
加えて、図３のグラフからわかるように、外輪／（ＯＵＴＥＲ  ＲＡＣＥ）についてボールＡを見ると、これは、本発明のボール・ベアリングのボールのうちの１つが単一軌道上を走行する様子を表しており、一方、従来技術の６ボール型のボール・ベアリングの６つのボールＢは、単一軌道上を走行する。明らかに、本発明のボール・ベアリングの各ボールが互いに対して横にずれ、またはオフセットしているので、６つのボールそれぞれが相補的かつ独立した軌道上を走行する。
【００２３】
再び外輪を見て、従来技術のボール・ベアリングと本発明とを比較すると、６つのボールが単一軌道上を走行するのに対し、単一のボールが単一軌道上を走行している。たとえ従来技術のボール・ベアリングの軌道の方が長いとしても、本発明の走行距離と同一の距離上を走行する従来技術の構成のボールの数は、本発明よりもはるかに多い。
【００２４】
したがって、本発明によれば、ボール２６それぞれが互いに対してオフセットしている。これは、複数のボールＡがオフセットした状態で示されている図４から最も良くわかり、各ボールがベアリングの軸方向の中心または回転軸を通る平行な平面内にあるように、各ボールが互いに対して横にずれている。したがって、各ボールは、線Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨによって表わされるそれぞれ独自の軌道上を転がる。やはり、本発明のボール・ベアリングと従来技術のボール・ベアリングとを比較したときに、所与の単一軌道における摩耗が少ないので、本発明によって作製されるベアリングの寿命が延長される。
【００２５】
ボール・ベアリング２０は、金属材料または非金属材料から作製することができる。明らかに、非金属材料が使用される場合、そのユニットは、磁石や電磁石などの影響を受けない。
【００２６】
図５は、本発明の他の実施形態の略図である。従来技術のボール・ベアリングを使用する特定の用途では、両側に据え付けられた１対のボール・ベアリングを使用することが望ましい。明らかに、この配置では、各ボール・ベアリングの複数のボールの軸方向の位置合わせを、軸方向の位置合わせと一致させることができ、または軸方向の位置合わせからずらすことができ、これが起こるのは偶然の出来事であり、すなわち、一方のボール・ベアリングの複数のボールの関係が、他方のボール・ベアリングのボールの関係と何ら関連がなく、すなわち、それらのボールが単にそれ自体の位置を求めることができる。他方、本発明によれば、より詳細に後述するように、単一のケージによって保持された複数のボールを軸方向にオフセットさせ、またはずらすことができる。これは、本発明の略図である図５Ａから最も良くわかり、本発明のボール・ベアリングの単一のボール列内のボール３０が、円３２で概略的に図示されたケージによって保持される。図５Ｂに図示されているように第２のボール列が追加されるときには、２つのボール３０が、単一のオフセット・ボール列内で周方向にずれ、単一のボール３４が、軸方向の図からわかるように、ほぼ、２つのボール３０の間に配向し、または言い方を変えれば、第１列内の複数のボールが、第２ボール列内のボール３４から径方向にオフセットしている。第１ボール列内の複数のボールの中心を軸方向に通る直線を描いても、その直線は、第２列内の複数のボールと一致することがない。この場合、ケージ３６は、第２ボール列を収容するために、より長くなる。前述のことから、ボール３０および３４に、ベアリングを支持するボアの内壁に当たることになる上側表面４７と、ケージ３６の下方にある下側表面４９とが含まれることが理解されよう。この配置は、従来技術の２つのボール・ベアリングを両側に据え付けることによる２つのボール列に比べて、ラジアル荷重の分散を向上させるだけでなく、ボール・ベアリングの構造的健全性を向上させるが、これは、単一のベアリングが、ベアリング・キャビティの包絡線の増加した長さにわたって作用し、したがって２つのボール列を互いに調和して機能させるからである。
【００２７】
図６および図７は、本発明のボール・ベアリングのケージを示しており、図６に示したケージ４０は、２列ボール構成のためのものであり、図７に示したケージ５０は、３列ボール構成のためのものである。図６からわかるように、２列ボール・ケージ４０は、円筒状の中空の本体部分であり、または、スリーブ状部材４１は、円筒形の外表面４３と円筒形の内表面４５とを有し、また、螺旋経路に慎重に配置された、周方向に離隔された円錐形の穴４６および４８の、２つの列４２および４４を有する。複数の穴４６および４８は、それぞれ、ボール２６の一部分が円錐形の穴の下側部分を越えて突き出し、ボール２６の上側部分が円錐形の穴の頂部を通って突き出すように、単一の球状ボール２６（図１）を保持する働きをしており、言い換えれば、穴の上側部分の直径が、ボール・ベアリング２６の直径よりも大きく、皿穴（ｃｏｕｎｔｅｒｓｕｎｋ  ｈｏｌｅ）の下側部分の直径が、ボール・ベアリング２６の直径よりも小さい。図７に示した３つのボール列を支持するケージ５０は、同様に構築されており、すなわち、列５４の複数の穴５２、列５８の複数の穴５６、および列６２の複数の穴６０は、すべて円錐形で、外表面に隣接したところで直径がより大きくなるという同一の寸法をしており、穴の各列は、組み立てられたときに複数のボールをオフセットさせるために、螺旋経路に従うように配向している。
【００２８】
前述のことから、どれか１つの内・外輪が使用されないときには、本発明によって作製されるボール・ベアリングがベアリング・キャビティについて必要とする包絡線サイズが、より小さくなることが明らかであり、また、このタイプの構成では、同一の外径をもつ従来技術の構造のベアリングに比べて、ボールがより大きくなるので、当該ボールと対合コンポーネントとが接触する接触面積がより大きくなることが明らかである。本発明では、複数のボールがオフセットしているので、各ボールは、それ自体の軌道上に乗っており、したがってベアリングの摩耗が向上する。加えて、特にボール列が２列、３列、または多数の列の場合、ベアリングの荷重支持能力が増大するので、公知のボール・ベアリングに比べて、より小さいベアリングを利用できるようになる。
【００２９】
前の段落で述べたように、本発明によって作製されるボール・ベアリングは、ボールをきわめて小さく、例えば、千分の３２インチ（０．０３２）±０．００５インチにすることができるので、医療器具用途にきわめて効果的である。また、前の段落で述べたように、本発明のボール・ベアリングは、組立てが容易である。内輪および外輪を含む従来技術のボール・ベアリングでは、ユニットが対合チャンバおよびシャフトの表面上に圧入されるように、寸法が非常に重要であり、複数のボールを、それら複数のボール間で、かつシャフトに対して、完璧に位置合わせしなければならない。本発明では、締まり嵌めなどが存在せず、複数のボールがシャフト上を転がって、ベアリング室を画定するチューブまたはスリーブ内へと入るので、それらの組立ておよび分解が容易である。これは、図８に最もうまく図示されているが、この図８は、単に、ベアリングを据え付けて使用できる例示的な一方法を図示しているにすぎない。例えば、回転シャフト７０を、本発明によって作製されるボール・ベアリング７４によってチューブ７２内で支持されるカッターのシャフトにすることができる。この図には、３つの列Ｘ、Ｙ、およびＺが含まれており、各列が、ケージ８４に形成された円錐形の穴８２内で保持される球状の６つのボール８０を運ぶ。ボール８０の転動面、すなわち、上側表面８３および下側表面８５のことであるが、それぞれ、上側表面８３が、ケージ８４の本体８９の外表面９１を外側に向かって、または当該外表面９１を越えて延び、シャフト７０の外表面９０に直接当たっており、下側表面８５が、ケージ８４の本体８９の内表面９３を越えて内側に向かって延び、チューブ７２の内表面９２に直接当たっており、内輪も外輪も存在しないことが理解されよう。この例では、シャフト７０の直径は、ほぼ０．０９３インチであり、スリーブ７２の外径および内径は、それぞれ０．２３７インチおよび０．１８７インチであり、ボールは、ほぼ０．０３１インチである。これらの寸法は、明らかに非常に小さい寸法であり、したがって、ベアリング７４は、小型である。各コンポーネントがばらばらの状態のときにこのユニットを組み立てるには、ケージをシャフト７０上にスライドさせるステップ（シャフトが使用に適していない場合、円筒状の固定具が、同じ目的を果たし、ベアリングが所定の位置にきた後で取り除かれることになる）と、少量の薄い市販のグリースが各穴８２の中に移動するように少量の当該グリースを適用するステップと、各穴８２の中にボール８０を据え付けるステップ（非常に小さいので、ボールを扱うのにピンセットの使用が必要なことがある）と、ケージをチューブ７２内にスライドさせるステップ（グリースがあるので、ボールは、そのそれぞれの穴の中に留まることになる）とが必要であるが、このスライドさせるステップは、複数のボールがそれぞれの表面上を転がるので、簡単なことである。次いで、ケージの両端にそれぞれが当たるように、一端にはショルダ９４を、他端にはノーズ・ピース９６を設けることによって、ボール・ベアリング７４を所定の位置に固定する。ノーズ・ピースは、それがベアリングを押しのけることがないように、チューブ７０の端部に圧力���めされる。本発明の詳細について、内輪および外輪を含まないボール・ベアリング・アセンブリに関して説明したが、本発明の教示を、内輪および外輪のいずれか一方または両方を含むボール・ベアリング構造に適用できることが、当業者には理解されよう。明らかに、小型もしくは小さな外径を維持することが望ましいまたは必要な用途では、本発明のボール・ベアリングは、内輪および外輪のいずれも用いずに構築される。
【００３０】
本発明を、その詳細な諸実施形態に関して示し、かつ記載してきたが、特許請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の形態および詳細に様々な変更を実施できることが、当業者には認識かつ理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】回転シャフトを支持するように据え付けられた、従来技術のボール・ベアリングの立面の端面図である。
【図２】回転シャフトを支持するように据え付けられた、本発明のボール・ベアリングの立面の端面図である。
【図３】ボールの走行長さに対してプロットされた、本発明の内輪および外輪を従来技術と比較するグラフ図である。
【図４】本発明のボール・ベアリングのボールの走行パターンを概略的に示す投影図である。
【図５】ボールの２つの転がりが使用される、本発明のボール・ベアリング構成の略図である。
【図６】本発明で使用されるボールの２つの転がりのためのケージの斜視図である。
【図６Ａ】図６の線６Ａ−６Ａに沿った断面図である。
【図６Ｂ】図６の線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。
【図７】本発明の一構造の一実施形態を例示する３列ケージの斜視図である。
【図８】本発明のベアリング構成の２列ボール・ベアリング構成の詳細を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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