(57)【要約】【課題】【解決手段】スキャニングガルバノメータ等の往復ロータデバイス（１０）において、ベアリング組立体（５０）は、ロータシャフト（１０）とベアリング支持構造又はハウジング（５６）との間に介在する流動学的ベアリングカプラ（５４）を含み、この流動学的ベアリングカプラ（５４）は、ロータ回転の一定速度期間中は、相対的に剛性を有し、走査段階中にロータハウジング内で十分なロータの幾何学的精度を確保する。ロータ速度の変化中、シャフトとベアリング支持構造との間に加わる横方向力又は非対称力を発生させる加速度起因モーメントにより設計荷重閾値を超える荷重がかかると、相対的に追従性又は弾性を有するようになり、瞬間的な軸線方向でのロータのミスアライメントを犠牲として、荷重の一部を吸収し、その後、加速度力が減少すると、元の形状に戻り、ロータを精度の高い正しい軸線位置に再整合させる。【選択図】図１
2004515718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復ロータデバイス用ベアリング組立体であって、
流動学的ベアリングカプラと、
ロータシャフトベアリングと、
を備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入されている、ベアリング組立体。
【請求項２】
請求項１記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、設計閾値加速度レベルを超える加速度起因のモーメント荷重に応じて、ベアリングの軸方向の精度を低下させるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項３】
請求項１記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する円形の流動学的構成要素を備え、
前記構成要素は、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間の全ての加速度起因のモーメント荷重を支持するように、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間で圧縮された状態で封じ込められている、ベアリング組立体。
【請求項４】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、前記ロータシャフトベアリングと前記支持構造との間に組み込まれている、ベアリング組立体。
【請求項５】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、前記ロータシャフトベアリングと前記ロータシャフトとの間に組み込まれている、ベアリング組立体。
【請求項６】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成されたＯリングを備える、ベアリング組立体。
【請求項７】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備える、ベアリング組立体。
【請求項８】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、異なる直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同一平面上で同軸となるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項９】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、同一の直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同軸になるように構成され、分離構造によって分離されている、ベアリング組立体。
【請求項１０】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中において、前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ベアリング組立体。
【請求項１１】
ガルバノメータスキャナ用ベアリング組立体であって、
流動学的ベアリングカプラと、
ロータシャフトベアリングと、
を備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入され、
前記流動学的ベアリングカプラは、設計閾値加速度レベルを超える加速度起因のモーメント荷重に応じて、ベアリングの軸方向の精度を低下させるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する少なくとも一つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記構成要素は、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間の加速度起因のモーメント荷重を支持するように、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間に圧縮された状態で封じ込められている、ベアリング組立体。
【請求項１３】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成された少なくとも一つのＯリングを備える、ベアリング組立体。
【請求項１４】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、異なる直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同一平面上で同軸となるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項１５】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素が、同じ直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同軸になるように構成され、分離構造によって分離されている、ベアリング組立体。
【請求項１６】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中に前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ベアリング組立体。
【請求項１７】
上部及び下部ベアリング組立体を備えるガルバノメータスキャナであって、
前記ベアリング組立体の各々は、さらに、流動学的ベアリングカプラとロータシャフトベアリングとを備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入され、
前記流動学的ベアリングカプラは、設計閾値加速度レベルを超える加速度起因のモーメント荷重に応じて、ベアリングの軸方向の精度を低下させるように構成されている、ガルバノメータスキャナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のガルバノメータスキャナであって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する少なくとも一つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記流動学的構成要素は、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間の加速度起因モーメント荷重を支持するように、前記支持構造と前記ロータシャフトとの間に圧縮された状態で封じ込められている、ガルバノメータスキャナ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のガルバノメータスキャナであって、
前記少なくとも一つの流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成された少なくとも一つのＯリングを備える、ガルバノメータスキャナ。
【請求項２０】
請求項１８に記載のガルバノメータスキャナであって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中に前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ガルバノメータスキャナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドベアリングによって支持される回転シャフトを有するデバイスに関し、特に、ロータの加速度がロータベアリングに対する反復的な非対称荷重の原因となるスキャニングガルバノメータその他の往復ロータデバイスに関する。
【０００２】
【背景技術】
ガルバノメータスキャナのロータと荷重には質量があり、その結果、回転する時、ジャイロロータのように動作する。このため、ロータ−荷重組立体は、回転の軸線を変更する任意の試みに抵抗し、更に、回転速度を変更する任意の試みに抵抗する。この現象は、玩具のこまの動きに見られ、こまは最初にリリースした時、先端部を下にして直立し、やがて、重力に対して回転軸線を傾け始め、空気との摩擦、及び先端部とこまが乗っている表面との摩擦により、徐々に回転が遅くなると共に、軸線を摂動させ始める。
【０００３】
ガルバノメータスキャナが、軸線の傾斜の変更を試みる力に晒されることは多くないが、移動プラットフォームでの一部の応用では、これに晒される場合がある。一方、ガルバノメータスキャナは、ほとんど常に、回転速度が急速に変化し、限界においては、ある意味、逆転するような用途で使用される。実際、回転速度及び方向を極めて急速に変更できることは、ガルバノメータスキャナに求められる属性の一つである。例えば、「走査」のために一方向での運動を行う一定速度期間と、これに続いて減速及び方向の逆転を行う急速なフライバック期間と、別の方向での動作と、再度の減速及び方向の逆転と、走査速度への再加速度とで一サイクルが構成される連続的な鋸歯状波形として表されるロータ動作を伴うビーム走査ガルバノメータを有することは一般的である。こうした任意の変更の結果として、ロータとその荷重とによる摂動の試みが発生し、付随するモーメントは、ロータ及び荷重を支持するベアリングによる抵抗を受ける。
【０００４】
読者にコンテクストを提供することが可能な例には、従来のロータ及びベアリングの仕組みを例示するモンタギュの米国特許第５，２２５，７７０号公報の従来技術が含まれる。チャンドラの米国特許第５，２８０，３７７号公報の従来技術は、この種の走査ガルバノメータロータが受ける力に関するコンテクスト的な説明を提供しており、こうした力には、一定速度の前方走査の間のフライバック期間中に発生する加速度力が含まれる。
【０００５】
加えて、回転部品の任意の不均衡により、ロータ組立体は、質量中心を通過する軸線上で、この軸線が回転軸線から幾何学的に逸脱する程度まで回転しようと試み、ベアリングには一組の追加モーメントが周期的に加わる。実際上の問題として、ある程度の不均衡は、稼働中のガルバノメータスキャナに常に存在する。
【０００６】
限界において、こうしたモーメントは、ベアリングの定格荷重を上回る場合があり、これにより、ベアリング部品、特に軌道及びボールには、復元不能な損害が発生し、動作の滑らかさが失われ、最終的にはベアリングの故障につながる。
【０００７】
こうした問題は、ガルバノメータスキャナに限られておらず、全ての回転機械の特質であることから、ベアリングでのジャイロモーメントの影響を改善するために、多くの努力が為されてきた。ガルバノメータスキャナのような現代の回転機械は、実行可能な最高の精度でバランスを保っている。ベアリングは、この業界で「ブリネリング」と呼ばれるものに対して非常に大きな抵抗性を示すように開発されており、ブリネリングとは、材料の弾性限界を超えることで生じるボール及びリングの局部的なへこみの名称である。使用されているセラミック等の特殊な材料は、圧縮において非常に高い弾性限度を有する。しかしながら、ガルバノメータ設計者は、ベアリングが耐えられるものより大きな加速度が可能な設計を作り出し続けている。
【０００８】
背景の目的で、関係のない技術分野について説明すると、流動学とは、物質の流動及び変形に関する科学として定義される。一部の材料は、理想流体の性質に近く、粘性があるものとして説明される。その他の材料は、理想固体の性質に近く、弾性があるものとして説明される。粘弾性材料は、望ましい流動学的特性を有する有益な製造形状にすることができる。
【０００９】
他のソースからの荷重衝撃及び振動も、非対称なベアリング荷重に損害を与える可能性がある。車両の車軸ベアリング組立体における路面の影響等、回転組立体における不規則な外的に誘発される荷重衝撃及び振動を緩和するデバイスは、特許の対象となってきた。例えば、ピンコスらの米国特許第５，７３０，５３１号公報では、振動を緩和する流動学的流体を有する中央ベアリング組立体が開示されている。車軸速度に関連して電子コントローラにより変化する電磁場が、この緩衝装置内の流動学的流体に作用し、中央ベアリングと支持構造との間において緩衝装置の有効性を増減する。
【００１０】
別の振動緩和に関する出願、ダガンの米国再発行特許第３６２７０号公報は、米国特許第５，４５２，９５７号の再発行特許であり、１９９５年９月２６日に最初に公開されたもので、車両の車軸及びベアリング組立体について開示しており、エラストマ材料で形成され、流動学的流体で満たされたドーナツ形のブラダ内で車軸及び中央ベアリングが支持され、この組立体は適切な支持ブラケットによって、車両に取り付けられる。制御可能な電磁場のソースが、ブラダの近隣に配置され、ブラダ内の流動学的流体の流動又は剪断特性を変化させるために使用され、これにより、可変緩衝能力が提供される。
【００１１】
上で説明した流動学の技術には、一般的な技術と、不均衡及び非対称なベアリング荷重の問題及び加速度によって発生する損害に関する高速往復ロータ及びガルバノメータベアリングの特定の欠点とにおいて、有益であること又は応用できることが示唆される部分は存在しない。
【００１２】
【発明の概要】
背景の節で詳述したように、ガルバノメータスキャナ及びその他の同様の高速往復ロータデバイスの特別なケースにおいて、望ましい場合が多いのは、例えば、受像管の水平走査波形と同様に、一定速度期間に続いて急速なフライバック期間が存在する鋸歯波形となるような走査又は回転位置対時間プロファイルである。当然ながら、受像管では、操作されるのは大きな質量を有するロータではなく、電子ビームである。
【００１３】
受像管の場合と同じく、精度が求められる走査の部分は、一定速度の「前方」部分である。フライバック部分は、相対的に制御されないが、可能な最短時間で行われる必要がある。結果として、前方走査の終わりには非常に大きな加速度が加わり、速度を落とし、回転方向を逆転させ、角度のある経路のもう一方の端部までロータを戻し、再び速度を落とし、回転方向を逆転させ、走査速度まで再加速することになる。走査段階とフライバック段階との間の非対称荷重における違いの度合いは、実質的にはロータの加速度の結果である。ベアリングに損害を与える可能性が最も大きいのは、こうした加速度に起因するジャイロ荷重であり、正確な幾何学的制御下に置く必要がない走査部分で発生するものではない。
【００１４】
こうした観察は、一定速度の走査部分では剛性を有し、適切な幾何学的精度を確保するが、大きなベアリングモーメントの期間では弾性を有するベアリングとそのハウジングとの結合を提供する可能性につながる。この結合は、望ましくは、ロータ加速度中にベアリングとそのハウジングとの間に加わる力の一部又はほとんどを偏向することで吸収するが、加速度力が消滅した時には初期位置に戻ることになる。
【００１５】
本発明の目標達成を目指す中で、こうした結合は、粘弾性「Ｏ」リング又は多数の「Ｏ」リングを、各ベアリングの外部軌道とベアリングハウジングとの間で、同心状に配置することで構築に成功した。「Ｏ」リング材料の組成は、最高の絶対剛性を提供するように選択され、一定速度の前方走査中の精度を確保するのに必要なロータアライメントの剛性に関連し、これに影響を与える。「Ｏ」リング間のスペーサは、このエラストマリングの圧縮の度合いを制御し、これにより、非対称荷重が比較的高いフライバック期間中、その相対的な剛性を制御する。
【００１６】
多くのエラストマは、非線形の流動学的効果を示す。こうした材料は、ガラスのように、本来の固体ではない。これらは、超冷却流体と考えることができる。結果として、非常に小さな力であっても、力が存在する時、これらは低速で流動する。こうした材料の例として、目にする機会が最も多く分かりやすい消費者製品は、玩具用のバルク材であるＳｉｌｌｙ−Ｐｕｔｔｙ（登録商標）であり、これはシリコン系の粘弾性非ニュートン性流体で、こうした材料の特殊な性質を非常に写実的に示すように構成されている（この商標、Ｓｉｌｌｙ−Ｐｕｔｔｙ（登録商標）に対する請求は行っていない）。一般成人にとって、別の例には、現代のゴルフボールがある。
【００１７】
このメカニズムは次のように思い浮かべることができる。この材料を構成する分子は、非常に高分子量のポリマで、その構造は対称であるため、分子はよじれ、緊密な螺旋となる。らせんの緊密性は、分子に含まれるエネルギの尺度である。結果として、こうした螺旋は、温度に非常に敏感になる。
【００１８】
ゴムの場合、ゴムバンドを加熱する時、つまり、分子にエネルギを加える時、この螺旋は、緊密性を増し、ゴムバンドの長さが縮小し、負の膨張の温度係数のように見えるものを示す。こうした分子のねじれの別の例は、正しい波長の光を照射したスピロ−パラン染料の反応である。こうした染料は、溶接工のフェイスシールドに一般的に使用されており、アークからのＵＶエネルギを取り込み、ねじれを強くして、アークによって放出される有害な放射に対して透明ではなくなる。アークが消えると、この染料は、蓄えたエネルギを失ってねじれを解き、再び透明になる。このプロセスは非常に速いため、溶接工が、アークの最初の光を意識することはない。
【００１９】
当然ながら、本願では、荷重の変化に対する材料の反応において、熱又は光が重要な役割を果たすわけではない。代わりに、機械的な力が、こうした役割を果たす。最初に、この材料は、（本願向けに最適化されていると仮定すると）高い剛性を示し、これは、分子の「バネ」が緊密によじれており、螺旋が互いに緩衝するためである。これは、前方走査中の状態である。加速度によって発生する高い荷重力の下で、このバネは、最終的には、十分に伸張し、コイルの緩衝は徐々に小さくなり、分子は互いを超えてスライドし始める。これは、非線形の低剛性段階である。加速度期間の終わりに、力が減少する時、この材料は、再びコイル状となり、高剛性段階に戻る。
【００２０】
一般に、剛性曲線は、逆さにしたホッケースティックの形状を有する。最初の比較的平坦な部分は、材料が平行な数多くの小さなバネのように作用するエリアを表し、ブレードとハンドルとの結合部は、移行領域であり、大きな負の傾斜が付いたハンドルは、ほぼ直線上になった分子が比較的容易に互いを超えてスライドするエリアを表す。
【００２１】
本発明によれば、「Ｏ」リングの適切な剛性特性は、各応用において、高精度の前方走査中に望まれる幾何学的精度の度合いと、フライバック中の衝撃に似た力を吸収するのに必要なコンプライアンスの度合いとの間にあるものとして確立される。粘弾性材料の選択と、こうした要素及びベアリング組立体全体のジオメトリとは、両方とも、初期バネ定数と、移行力と、曲線の移行エリアにおける変化の時間速度と、曲線の移行エリアにおける傾斜の変化速度とをコントロールする。簡単に言えば、加速度期間中のベアリングのストレスを軽減するために、高負荷サイクル用途において使用されるガルバノメータスキャナのベアリング組立体、及び同様の形で往復ロータを利用するその他のデバイスに、流動学的ベアリングカプラ（ＲＢＣ）を導入するこの新しい方法は、結果として、ベアリングの平均寿命を大幅に増加させる。
【００２２】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかとなろう。この説明の中では、本発明を実施する上で本発明者らが考える最良の形態の単なる例示として、本発明の好適な実施形態のみを図示及び説明している。
【００２３】
【好適な実施形態の説明】
好適な実施形態は、本発明の範囲を例示するものであり、限定するものではない。これらは、本発明によって達成される手法と利点の発生原因とを十分に実証する。図１の概略図を参照すると、ロータ１０は、質量体２０とシャフト中心線３０とを有し、上部及び下部ベアリング組立体４０及び５０によって支持される。ロータ１０は、質量の垂直中心線ＣＬＭＶと、質量の水平中心線ＣＬＭＨとを有し、これらは質量中心ＣＭを定め、これはシャフト中心線３０から距離Ｄだけオフセットする可能性がある（比率は一定ではない）。
【００２４】
ベアリング組立体４０及び５０は、同一又は非常に類似するサイズ及び構成を有する。下部ベアリング組立体５０は、組立体の主要な部品を示すために、図１において更に詳細に図示されている。メインベアリング５２は、周囲に半円の外部支持チャネルが付いた構成となっている。流動学的ベアリングカプラ（ＲＢＣ）Ｏリング５４は、メインベアリングに密接に適合し、圧縮された状態ではまり込むサイズであり、ここでは分かりやすくするために切断面で図示されている。外部軌道５６は、ここでは同様に分かりやすくするために切断面で図示されており、半円の内部支持チャネルを有し、このチャネルは、Ｏリング５４の標準の直径と密接に適合し、Ｏリング５４を収容する。これら三つの要素は、下部ベアリング組立体５０に含まれており、この組立体は、上で述べたように、上部ベアリング組立体４０と類似するか、或いは同一である。
【００２５】
ロータ１０の回転速度の加速度は、質量中心ＣＭの周りで、ベアリング組立体４０及び５０の非対称荷重として、モーメントＭＡを持ち込むことは、当業者には極めて自明であろう。オフセット距離Ｄは、可能な限り小さくなるように設計されるが、支持軸線と質量中心との間のオフセットが非常に小さな量であっても、加速度が非常に大きい時には、ベアリングの荷重には、更なる非対称状態又は不均衡が生じる。
【００２６】
図２を参照すると、ガルバノメータスキャナの特別なケースにおいては、一般に、ここで鋸歯波形Ｗとして表される走査プロファイル又はロータ位置対時間のパターンが求められ、この波形には、一定速度で加速度のない走査期間Ｔ１と、これに続く急速なフライバック期間Ｔ２（比率は一定ではない）とが存在する。Ｔ２の持続時間が大幅に短く、この間にロータの動作方向を二度変化させ、次の走査のためにロータを素早く再配置する必要がある結果として、急速に繰り返し発生するＴ２期間中には、ロータに非常に大きな加速度が加わり、ベアリングには大きなモーメント荷重が生じる。
【００２７】
図１のロータ１０が図２のモードで動作し、Ｔ１走査段階にある時、ＲＢＣ  Ｏリング５４は、基本的に剛性を有し、走査中の最適な精度のために、ロータマウント又はハウジング内でベアリング５２及びロータ１０を正しい配置で保持する。ロータ１０がＴ２の加速度を受ける時、各ＲＢＣ  Ｏリング５４でのモーメント荷重により、このリングは、半剛性の流動学的段階に入り、その結果、追従性はあるが限定された度合いのコンプライアンスが発生し、ベアリング５２とＯリング５４との間で、非対称の力を効果的に分配する。
【００２８】
図１の実施形態において、ＯリングはＲＢＣ要素にとって都合の良いフォームファクタを提供しているが、その他のフォームファクタを適切な適合支持構造と共に使用し、代替の構造内に配置して、本発明の利点を達成することができる。図３、４、及び５を参照すると、本発明のその他の実施形態には、図３のロータシャフト３１、メインベアリング３３、ＲＢＣ要素３５、及び外部軌道３７による組立体と、図４のロータシャフト４１、ＲＢＣ要素４３、及びメインベアリング４５による組立体と、図５のロータシャフト５１、メインベアリング５３、ＲＢＣ要素５５、及びツーパート外部ベアリング軌道組立体５７とが非限定的に含まれる。
【００２９】
図３及び４の実施形態は、対向する支持表面間での圧縮を提供し、同時に、ＲＢＣ要素の支持されていない表面での一定の拡張を可能にする。支持表面のサイズ及び形状は、ＲＢＣ要素の特性及びサイズと関連させて設計し、望ましい流動学的効果を提供することが可能である。
【００３０】
図５の実施形態は、荷重がかかったＲＢＣ要素の断面積の封じ込め及び圧縮を提供しており、その他の点では、図３及び４と同じ変数を考慮して設計されている。ツーパート外部軌道組立体５７は、ベアリング組立体の製造を容易にする。
【００３１】
その他の断面設計と、ＲＢＣ要素と接触し、これを収容する相互支持構造とを有する多数のＯリング又はエラストマベアリング要素の更に複雑な組立体により、全体的なベアリング設計の流動学的性能を「チューニング」することが可能である。
【００３２】
図６を参照すると、一対のＯリング要素６３がベアリング外部軌道６７とガルバノメータハウジング６９との間に挿入されるスペーサ６５によって区分された二要素ＲＢＣ組立体６０が例示されており、これはクランプ６１によって所定の位置に保持されている。
【００３３】
図７を参照すると、ベアリング「剛性」の代表的な反応曲線Ｓが、本発明のＲＢＣでの加速度起因荷重と対比して図示されている。走査段階の特色を示す加速度が無いレベル又は低加速度レベルＡ０乃至Ａ１において、ＲＢＣの剛性は、一様に高く、回転の設計軸線に関連するロータの回転において望ましい精度が確保される。加速度がＡ１を超えて増加すると、ＲＢＣのモーメント荷重は、設計荷重閾値を超えて増加し、ＲＢＣの剛性は下向きの曲線で衰え、軸線方向の回転精度を犠牲にして、湾曲によりベアリング荷重の一部を吸収するが、これが発生するのはフライバック段階中のみである。
【００３４】
本発明は、多くの実施形態が可能であり、そのすべてが以下の請求項の範囲に入る。例えば、流動学的ベアリングカプラとロータシャフトベアリングとで構成される往復ロータデバイス用のベアリング組立体で、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入されるベアリング組立体が存在する。この流動学的カプラは、設計閾値加速度レベルを超える加速度起因のモーメント荷重に応じて、軸線方向のベアリング精度を減少させるように構成される。この流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する円形の流動学的構成要素によって構成することができる。この素子は、ロータシャフトと支持構造との間での全ての加速度起因のモーメント荷重に耐えるように、支持構造とロータシャフトとの間で圧縮した状態で封じ込めることができる。
【００３５】
この流動学的ベアリングカプラは、ロータシャフトベアリングと支持構造との間で構成することが可能であり、或いは代わりに、ロータシャフトベアリングとロータシャフトとの間で構成することができる。この流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料で作られるＯリング、或いは、他の断面を有する円形の部材にすることが可能である。この流動学的ベアリングカプラは、二つ以上の円形の流動学的構成要素を有することができる。これらは、異なる直径を有し、ロータベアリングと同一平面及び同軸になるように構成することが可能であり、或いは、これらは、ロータベアリングと同軸になるように積み重ねることが可能であり、ワッシャ、或いは支持構造又はロータベアリング構造から延びるパーティション等の分離構造によって分離される場合と分離されない場合とがある。
【００３６】
このベアリング組立体は、複数の部分からなる円形封止構造を含むことが可能であり、これにより、Ｏリング又はその他の流動学的構成要素を、ベアリング組立体の製造中に封じ込めることができる。
【００３７】
本発明の別の例として、少なくとも上で説明したいくつかのバリエーションと共に、流動学的ベアリングカプラとロータシャフトベアリングとによって構成されるガルバノメータスキャナ用のベアリング組立体が存在する。
【００３８】
更に別の例として、上部及び下部ベアリング組立体によって構成される往復ロータデバイス及びガルバノメータスキャナの両方が存在し、各ベアリング組立体は、同様に少なくとも上で説明したいくつかのバリエーションと共に、流動学的ベアリングカプラとロータシャフトベアリングとを含む。
【００３９】
簡単に言えば、全ての場合において、本発明のベアリング組立体は、メインベアリングと流動学的ベアリングカプラとを含み、このベアリング組立体は、往復ロータデバイスと一体化したベアリング組立体支持構造によって支持され、ロータシャフトは、ベアリング組立体によって回転可能な状態で支持される。この流動学的ベアリングカプラは、構成を変化させることが可能であり、メインベアリングは、構成を変化させることが可能であり、ベアリングと流動学的ベアリングカプラとの配置は、変化させることが可能であり、こうしたすべての実施形態は、本発明の範囲に入る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
シャフト中心線と、質量中心線と、質量中心と、上部及び下部ベアリングと、ロータ速度の加速度に起因するモーメントアームとを示す、ロータの概略斜視図である。
【図２】
ロータ動作の走査フライバック段階を例示する、ロータ位置とスキャニングガルバノメータの時間とを対比した周期波形を示す図である。
【図３】
ベアリングと外部ベアリング軌道との間にあるＲＢＣ  Ｏリングを例示する、本発明の第一の実施形態を示す部分断面図である。
【図４】
ロータシャフトとベアリングとの間に挿入されるＲＢＣカラーを例示する、本発明の第二の実施形態を示す部分断面図である。
【図５】
ベアリングとツーパート外部ベアリング軌道との間に介在し、完全に囲まれたＲＢＣカラーを例示する、本発明の第三の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】
ガルバノメータハウジングのエンドプレートによって保持される多重要素ＲＢＣ組立体を示す部分断面図である。
【図７】
ＲＢＣの一般的反応特性を示す、剛性と加速度起因荷重とを対比したグラフである。
【符号の説明】
１０…ロータ
２０…質量体
３０…シャフト中心線
３１…ロータシャフト
３３…メインベアリング
３５…ＲＢＣ要素
３７…外部軌道
４０…ベアリング組立体
４０…下部ベアリング組立体
４０…上部ベアリング組立体
４１…ロータシャフト
４３…ＲＢＣ要素
４５…メインベアリング
５０…下部ベアリング組立体
５１…ロータシャフト
５２…ベアリング
５２…メインベアリング
５３…メインベアリング
５４…Ｏリング
５５…ＲＢＣ要素
５６…外部軌道
５７…ツーパート外部ベアリング軌道組立体
５７…ツーパート外部軌道組立体
６０…二要素ＲＢＣ組立体
６１…クランプ
６３…Ｏリング要素
６５…スペーサ
６７…ベアリング外部軌道
６９…ガルバノメータハウジング
【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７】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年8月12日(2002.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復ロータデバイス用ベアリング組立体であって、
エラストマ流動学的ベアリングカプラと、
ロータシャフトベアリングと、
を備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入されている、ベアリング組立体。
【請求項２】
請求項１記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮荷重が設計閾値レベルを超えるとコンプライアンスを増加させる圧縮起因の流動学的な相特性を有する円形の流動学的構成要素を備える、ベアリング組立体。
【請求項３】
請求項１記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する円形の流動学的構成要素を備え、
前記ベアリング組立体は、前記円形の流動学的構成要素を圧縮状態で封じ込めるとともに、設計閾値レベルを超える前記ロータシャフトからのモーメント荷重を吸収するように、前記ロータシャフトと前記往復ロータデバイスの前記ベアリング組立体支持構造との間で構成可能である、ベアリング組立体。
【請求項４】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、前記ロータシャフトベアリングと前記支持構造との間に組み込まれている、ベアリング組立体。
【請求項５】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、前記ロータシャフトベアリングと前記ロータシャフトとの間に組み込まれている、ベアリング組立体。
【請求項６】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成されたＯリングを備える、ベアリング組立体。
【請求項７】
請求項３に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備える、ベアリング組立体。
【請求項８】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、異なる直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同一平面上で同軸となるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項９】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、同一の直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同軸になるように構成され、分離構造によって分離されている、ベアリング組立体。
【請求項１０】
請求項７に記載のベアリング組立体であって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中において、前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ベアリング組立体。
【請求項１１】
ガルバノメータスキャナ用ベアリング組立体であって、
流動学的ベアリングカプラと、
ロータシャフトベアリングと、
を備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入され、
前記流動学的ベアリングカプラは、設計閾値加速度レベルを超える加速度起因のモーメント荷重に応じて、ベアリングの軸方向の精度を低下させるようにコンプライアンスが増加するように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する少なくとも一つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記構成要素は、前記加速度起因のモーメント荷重を支持するように、支持構造とロータシャフトとの間に圧縮された状態で封じ込められている、ベアリング組立体。
【請求項１３】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成された少なくとも一つのＯリングを備える、ベアリング組立体。
【請求項１４】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素は、異なる直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同一平面上で同軸となるように構成されている、ベアリング組立体。
【請求項１５】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、
前記流動学的ベアリングカプラは、少なくとも二つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記少なくとも二つの円形の流動学的構成要素が、同じ直径を有するとともに、前記ロータベアリングと同軸になるように構成され、分離構造によって分離されている、ベアリング組立体。
【請求項１６】
請求項１２に記載のベアリング組立体であって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中に前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ベアリング組立体。
【請求項１７】
上部及び下部ベアリング組立体を備えるガルバノメータスキャナであって、
前記ベアリング組立体の各々は、さらに、流動学的ベアリングカプラとロータシャフトベアリングとを備え、
前記ベアリング組立体は、ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に挿入され、
前記流動学的ベアリングカプラは、設計閾値加速度レベルを超えて前記ロータシャフトに加えられる加速度起因のモーメント荷重に応じて、ベアリングの軸方向の精度を低下させるように構成されている、ガルバノメータスキャナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のガルバノメータスキャナであって、
前記流動学的ベアリングカプラは、圧縮に起因する流動学的な相特性を有する少なくとも一つの円形の流動学的構成要素を備え、
前記流動学的構成要素は、それぞれの前記ベアリング組立体内に圧縮された状態で封じ込められている、ガルバノメータスキャナ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のガルバノメータスキャナであって、
前記少なくとも一つの流動学的構成要素は、閾値レベルを上回る側面圧縮に起因する流動学的な相特性を有する材料から形成された少なくとも一つのＯリングを備える、ガルバノメータスキャナ。
【請求項２０】
請求項１８に記載のガルバノメータスキャナであって、さらに、
前記ベアリング組立体の製造中に前記流動学的構成要素を封じ込め可能な複数の部分からなる円形封じ込め構造を備える、ガルバノメータスキャナ。
【請求項２１】
ロータデバイスにおいてロータシャフトを支持する方法であって、
設計閾値レベルを圧縮荷重が超えるとコンプライアンスを増加させる圧縮起因の流動学的な相特性を有するエラストマ流動学的ベアリングカプラを、流動学的ベアリング組立体としてロータシャフトベアリングとともに準備する工程と、
前記往復デバイスの前記ロータシャフトとベアリング組立体支持構造との間に前記ベアリング組立体を挿入する工程と、
を備える、支持方法。
【請求項２２】
請求項２１記載のロータシャフト支持方法であって、
前記流動学的構成要素は、設計閾値レベルを超える側面圧縮に起因する前記流動学的な相特性を有する材料から形成された少なくとも一つのＯリングを備える、支持方法。
【請求項２３】
ロータデバイス用ベアリング組立体であって、
流動学的ベアリングカプラと、
ロータシャフトベアリングと、
を備え、
前記ベアリングカプラは、圧縮荷重が設計閾値レベルを超えるとコンプライアンスを増加させる圧縮起因の流動学的な相特性を有する円形の流動学的構成要素を備えることを特徴とする、ベアリング組立体。
【請求項２４】
ロータベアリング用エラストマ流動学的ベアリングカプラであって、
前記カプラは、一定の速度のときには高い剛性を有し、ベアリングモーメントが大きいときには大きな弾力性を有することを特徴とする、ベアリングカプラ。
【請求項２５】
少なくとも一つのベアリング組立体を有するガルバノメータスキャナであって、
前記ベアリング組立体は、さらに、ロータシャフトベアリングと流動学的ベアリングカプラとを備え、
前記カプラは、一定の速度のときには高い剛性を有し、ベアリングモーメントが大きいときには大きな弾力性を有することを特徴とする、ガルバノメータスキャナ。
【国際調査報告】
2004515718.tif 000032