(57)【要約】内輪および外輪を備えるアンギュラー軸受。各軌道輪は軌道面を備える。複数の玉が軌道面と転がり接触する。軸受は、保持器の第１の側面と第２の側面との間の距離としての幅、第１の側面と第２の側面との間に延在する外表面、および、外表面とは反対側の内表面を有する保持器を備える。保持器はまた、第１の厚みＴ１を有する中央部、および、第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部を備える。各テーパー部は、（１）側面の一方から中央部へ保持器の幅の長さの最大２８％まで延在し、（２）保持器の内表面に向かって中央部に対して２０°以下の角度でテーパーを付けられ、（３）外輪の内径面から離れる方向にテーパーを付けられる。
2016507712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面および前記外径面に画成された軌道面を有する内輪と、
内径面および前記内径面に画成された軌道面を有する外輪と、
前記軌道面と転がり接触する複数の玉と、
保持器であって、
第１の側面および前記第１の側面とは反対側の第２の側面であって、前記保持器が前記第１の側面と前記第２の側面との間の距離としての幅を有する第１の側面および第２の側面と、
前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する外表面、および、前記外表面とは反対側の、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する内表面であって、第１の厚みＴ１を有する中央部と、第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部と、を画成する外表面および内表面と、有し、
前記各テーパー部が、
（ｉ）前記側面の一方から前記中央部へ前記保持器の幅の長さの最大２８％まで延在し、
（ｉｉ）前記保持器の前記内表面に向かって前記中央部に対して２０°以下の角度でテーパーを付けられ、
（ｉｉｉ）前記外輪の前記内径面から離れる方向にテーパーを付けられており、
前記第２の厚みＴ２が、前記第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である
保持器と、
前記保持器に画成された複数の貫通孔であって、前記貫通孔のそれぞれに前記玉のうちの１つが回転可能に配置される貫通孔と、
を備えるアンギュラー軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記外輪と前記保持器の前記中央部の前記外表面との間に、第１の環状隙間が存在し、前記保持器の前記内表面と前記内輪との間に、第２の環状隙間が存在し、
前記第１の環状隙間Ｇ１の厚みは、前記第２の環状隙間Ｇ２の厚みより小さく、Ｇ１＜Ｇ２であるアンギュラー軸受。
【請求項３】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記テーパー部は、前記保持器の前記外表面に直交する軸に対して対称であるアンギュラー軸受。
【請求項４】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記保持器の前記中央部の前記外表面は、円筒形であるアンギュラー軸受。
【請求項５】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記複数の貫通孔は、前記保持器の前記中央部に画成されているアンギュラー軸受。
【請求項６】
請求項５に記載のアンギュラー軸受であって、
前記保持器の前記中央部の前記外表面は、前記複数の貫通孔の周りにランドを形成するアンギュラー軸受。
【請求項７】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記テーパー部は、前記中央部に対して１３°から１４°の角度で前記内表面に向かってテーパーを付けられているアンギュラー軸受。
【請求項８】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記保持器は、ポリマー材料から形成されるアンギュラー軸受。
【請求項９】
請求項９に記載のアンギュラー軸受であって、
前記保持器は、ポリアミドイミドから形成されるアンギュラー軸受。
【請求項１０】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記複数の玉は、鋼から形成されるアンギュラー軸受。
【請求項１１】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記複数の玉は、セラミックから形成されるアンギュラー軸受。
【請求項１２】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記外輪の前記内径面と前記保持器の前記中央部の前記外表面との間には、０．００１インチから０．００３インチの範囲内の平均隙間が存在するアンギュラー軸受。
【請求項１３】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
前記軸受が５０，０００ｒｐｍを超える速度で回転する装置に組み込まれるアンギュラー軸受。
【請求項１４】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
歯科用装置に組み込まれるアンギュラー軸受。
【請求項１５】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
タービンに組み込まれるアンギュラー軸受。
【請求項１６】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
ターボチャージャーに組み込まれるアンギュラー軸受。
【請求項１７】
請求項１に記載のアンギュラー軸受であって、
電気モーターに組み込まれるアンギュラー軸受。
【請求項１８】
外径面および前記外径面に画成された軌道面を有する内輪と、
内径面および前記内径面に画成された軌道面を有する外輪と、
前記軌道面と転がり接触する複数の玉と、
保持器であって、
第１の側面および前記第１の側面とは反対側の第２の側面であって、前記保持器が前記第１の側面と前記第２の側面との間の距離としての幅を有する第１の側面および第２の側面と、
前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する外表面、および、前記外表面とは反対側の、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する内表面であって、第１の厚みＴ１を有する中央部と、第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部と、を画成する外表面および内表面と、有し、
前記各テーパー部が、
（ｉ）前記側面の一方から前記中央部へ前記保持器の幅の長さの少なくとも１１％以上に延在し、
（ｉｉ）前記保持器の前記内表面に向かってテーパーを付けられ、
（ｉｉｉ）前記外輪の前記内径面から離れる方向にテーパーを付けられており、
前記第２の厚みＴ２が、前記第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である
保持器と、
前記保持器に画成された複数の貫通孔であって、前記貫通孔のそれぞれに前記玉のうちの１つが回転可能に配置される貫通孔と、
を備えるアンギュラー軸受。
【請求項１９】
請求項１８に記載のアンギュラー軸受であって、
前記テーパー部は、前記保持器の前記内表面に向かって前記中央部に対して２０°以下の角度でテーパーを付けられるアンギュラー軸受。
【請求項２０】
アンギュラー玉軸受であって、
外径面および前記外径面に画成された軌道面を有する内輪と、
内径面および前記内径面に画成された軌道面を有する外輪と、
前記軌道面と転がり接触する複数の玉と、
保持器であって、第１の側面および前記第１の側面とは反対側の第２の側面であって、前記保持器が前記第１の側面と前記第２の側面との間の距離としての幅を有する第１の側面および第２の側面と、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する外表面、および、前記外表面とは反対側の、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する内表面であって、第１の厚みＴ１を有する中央部と、第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部と、を画成する外表面および内表面と、有し、
前記各テーパー部が、
（ｉ）前記側面の一方から前記中央部へ前記保持器の幅の長さの最大２８％まで延在し、
（ｉｉ）前記保持器の前記内表面に向かって前記中央部に対して２０°以下の角度でテーパーを付けられ、
（ｉｉｉ）前記外輪の前記内径面から離れる方向にテーパーを付けられており、
前記第２の厚みＴ２が、前記第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である
保持器と、
前記保持器に画成された複数の貫通孔であって、前記貫通孔のそれぞれに前記玉のうちの１つが回転可能に配置される貫通孔と、
を備えるアンギュラー玉軸受と、
ワークピースに連結するように構成された、前記内輪に受容されるシャフトと、
を備える歯科用装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［分野］
本開示は、アンギュラー玉軸受に関し、具体的には、例えば最大５００，０００ｒｐｍの速度で動作する歯科用高速ハンドピースを含む比較的高速な用途に用いられ得るアンギュラー玉軸受に関する。
【０００２】
［背景］
アンギュラー玉軸受は一般的に、荷重が軸方向と径方向との両方に発生する用途のために選択される。この軸受は、例えば、歯科用途、ターボチャージャー、電気モーター、自動車用途、ポンプ、およびコンプレッサーなどの比較的高速な精密用途に用いられ得る。しかし、高速軸受の故障の主要原因の一つと一般的に理解されている軸受保持器の摩耗を原因とする問題が残されている。
【０００３】
例えば、歯科用高速ハンドピースなどの高速用途で用いられる保持器を、内側または外側軌道輪のランド表面によって誘導（案内）することができるが、ポリマー樹脂などの比較的柔らかい材料で作られた保持器と比較的硬い材料で作られた軌道輪のランド表面との物理的接触が必要とされる。案内は、他の方法では制御不能な保持器の振動を最小限にし、制限するために、例えば最大５００，０００ｒｐｍの速度で回転する歯科用ハンドピースなどの極めて高速で動作する軸受において特に必要である。案内は、保持器と軌道輪との物理的接触を必要とし、これは保持器の摩耗を引き起こす。このため、軸受産業においては、最終的に早期故障につながる可能性のある保持器の摩耗を回避または最小限にする必要性が依然残されている。
【０００４】
［概要］
本開示の一側面は、アンギュラー玉軸受に関する。アンギュラー玉軸受は、外径面および外径面に画成された（ｄｅｆｉｎｅｄ）軌道面を有する内輪と、内径面および内径面に画成された軌道面を有する外輪とを備える。さらにアンギュラー玉軸受は、軌道面と転がり接触する複数の玉を備える。さらに軸受は、第１の側面および第１の側面とは反対側の第２の側面を有する保持器を備える。保持器は、第１の側面と第２の側面との間の距離としての幅を有する。保持器はまた、第１の側面と第２の側面との間に延在する外表面、および、外表面とは反対側の、第１の側面と第２の側面との間に延在する内表面を有する。保持器の外表面および内表面は、第１の厚みＴ１を有する中央部、および、可変の第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部を画成する。各テーパー部は、（ｉ）側面の一方から中央部へ保持器の幅の長さの最大２８％まで延在し、（ｉｉ）保持器の内表面に向かって中央部に対して２０°以下の角度でテーパーを付けられ、（ｉｉｉ）外輪の内径面から離れる方向にテーパーを付けられる。さらに、保持器の第２の厚みＴ２は、第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である。さらに保持器は、保持器に画成された、一般的に玉ポケットとして知られる複数の貫通孔を有し、玉ポケットのそれぞれには１つの玉が回転可能に配置される。
【０００５】
別側面において、本開示は、アンギュラー軸受に関する。軸受は、外径面および外径面に画成された軌道面を有する内輪と、内径面および内径面に画成された軌道面を有する外輪と、を備える。軸受はまた、軌道面と転がり接触する複数の玉および保持器を備える。保持器は、第１の側面および第１の側面とは反対側の第２の側面を備え、第１の側面と第２の側面との間の距離としての幅を有する。保持器はまた、第１の側面と第２の側面との間に延在する外表面、および外表面とは反対側の、第１の側面と第２の側面との間に延在する内表面を有する。外表面および内表面は、第１の厚みＴ１を有する中央部、および第２の厚みＴ２をそれぞれが有する複数のテーパー部を画成する。さらに各テーパー部は、（ｉ）側面の一方から中央部へ保持器の幅の長さの少なくとも１１％以上延在し、（ｉｉ）保持器の内表面に向かってテーパーを付けられ、（ｉｉｉ）外輪の内径面から離れる方向にテーパーを付けられる。第２の厚みＴ２は、第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である。最終的には、複数の貫通孔が保持器において画成され、貫通孔のそれぞれに玉の１つが回転可能に配置される。
【０００６】
さらなる側面において、本開示は、歯科用ハンドピースへのアンギュラー軸受の組み込みに関する。
本開示の上述のおよびその他の特徴、ならびにそれらの実現方法は、添付の図面とあわせて本明細書に記載された実施形態の以下の説明を参照することでより明らかになり、よりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書で意図される軸受の実施形態の、直径に沿う斜視断面図である。
【図２】図１の軸受の直径に沿う断面および厚み部分を通る断面を表す断面図である。
【図３】図１の軸受の、軸受の直径に沿う断面の正面図である。
【図４】図１の保持器の、保持器の直径に沿う断面の正面図である。
【図５】図１の保持器の、保持器の直径に沿う断面の正面上部斜視図である。
【図６】外輪と保持器との間、および、内輪と保持器との間の隙間を表す、図１の軸受の側面図である。
【図７】本明細書の玉軸受を組み込むことができる歯科用ハンドピースの一例の断面を表す。
【図８】標準的な軸受の直径に沿った断面を表す。
【図９】７°のテーパー、１４°のテーパー、および、標準（テーパーなし）設計を含む複数の軸受設計に対する一連のライフサイクル試験の結果として、統計的に計算されたワイブル特性寿命のグラフを表す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［詳細な説明］
本開示は、アンギュラー玉軸受に関し、具体的には毎分最大５００，０００回転の速度で作動する歯科用ハンドピースにおいて比較的高速で用いることができるアンギュラー玉軸受に関する。本明細書では、こうした用途に関してアンギュラー玉軸受の使用に言及するが、本発明は、より広くは、保持器と外輪との接触、ならびに、保持器全体の摩擦および摩耗の低減に、向けられる。
【０００９】
上述のとおり、軸受保持器（すなわちケージ、セパレーター）の摩耗は、軸受故障の単一の主要原因の一つと理解されている。軸受は極めて高速で動作するため、ハンドピースの望ましくないノイズおよび摩耗の促進を引き起こす保持器の制御不能な振動を防ぐためには、保持器の動的安定性が維持されることが望ましい。保持器の振動を最小限にするための方法の一つは、保持器が誘導ランドにごく近接して回転する寸法に保持器を設計して保持器を誘導または案内することである。保持器は、内輪ランドまたは外輪ランドのいずれかで誘導することができる。ほとんどの歯科用高速ハンドピースで一般的なサイズの軸受において、内輪の回転速度は、保持器の速度のほぼ２．５倍速いため、外輪ランドによる保持器の誘導が好ましい。このため、外輪ランドに誘導された場合には、保持器表面に見られる摩耗は、少ない。しかしながら、いくらかの摩耗は依然存在する。
【００１０】
図１および２は、アンギュラー玉軸受１００の実施形態を表す。軸受１００は、一般的に丸い形状で、内輪１０２、外輪１０４、これらの軌道輪に転がり接触する複数の玉１０６、および、玉ポケット１１０を有する保持器１０８を備え、玉ポケットは、保持器に画成された貫通孔であって、保持器において複数の玉１０６を軸受の直径周りに間隔を空けて配置するための貫通孔である。内輪１０２は、内径面１１２、外径面１１４、および内輪１０２の外径面１１４に画成された内側軌道面１１６を有する。外輪１０４は、外径面１１８、内径面１２０、および内径面１２０に画成された外側軌道面１２２を有する。内外軌道面は、複数の玉１０６を軸受表面に対して回転するように部分的に保持する。
【００１１】
図３、４、および５は、保持器１０８の実施形態を表す。保持器１０８は、第１の側面１３０、および、第１の側面とは反対側の第２の側面１３２を有する。さらに保持器１０８は、第１の側面と第２の側面との間に延在する外表面１３４、および、第１の側面１３０と第２の側面１３２との間に延在し、外表面とは反対側の内表面１３６を有する。
【００１２】
外表面１３４および内表面１３６は、第１の厚みＴ１を有する中央部１３８、および第２の厚みＴ２をそれぞれが有するテーパー部１４０ａ、１４０ｂを画成する。保持器の中央部１３８の外表面１３４は、円筒形であり得る。テーパー部１４０ａ、１４０ｂは、各側面から中央部１３８に延在する。さらにテーパー部は、保持器側面１３０、１３２間の保持器の幅の長さＬの最大５６％まで延在し、これは、外表面１３４、すなわち保持器側面１３０、１３２間の保持器の幅の長さＬの１１％から５６％、１１％から４０％までのすべての値および範囲を含む。例えば各テーパー部は、各側面１３０、１３２から第１の側面と第２の側面との間の距離である幅の長さＬの最大２８％まで延在してもよく、これは、例えば５．５％、６．０％、６．５％、７．０％、７．５％、８．０％、８．５％、９．０％、９．５％、１０．０％、１０．５％、１１．０％、１１．５％、１２．０％、１２．５％、１３．０％、１３．５％、１４．０％、１４．５％、１５．０％、１５．５％、１６．０％、１６．５％、１７．０％、１７．５％、１８．０％、１８．５％、１９．０％、１９．５％、 ２０．０％、２０．５％、２１．０％、２１．５％、２２．０％、２２．５％、２３．０％、２３．５％、２４．０％、２４．５％、２５．０％、２５．５％、２６．０％、２６．５％、２７．０％、２７．５％、２８．０％、好ましくは５．５％から２８％、５．５％から２０％、６．０％から２０％、１０％から２０％など、長さＬの５．５％から２８％までのすべての値および範囲を含む。さらに図３に関して、テーパー部１４０ａ、１４０ｂは、保持器の内表面１３６に向かって外輪の内径面から離れる方向にテーパーを付けられる。テーパー部１４０ａ、１４０ｂの厚み、すなわち第２の厚みＴ２は、中央部の厚み、すなわち第１の厚みＴ１より小さく、Ｔ２＜Ｔ１である。さらに実施形態において、テーパー部の厚みＴ２は側面に向かって小さくなる。テーパー設計によって、保持器は、誘導能力を保持し、なおかつ特に外表面の長さＬの少なくとも１１％に亘って延在していないテーパーを表す図７の保持器と比べて、比較的低い滑り摩擦で作動する。
【００１３】
実施形態において、テーパー部１４０ａ、１４０ｂは、保持器１０８の外表面１３４に直交する軸Ａ−Ａに対称である。軸Ａ−Ａはまた、軸受１００の側面１３０、１３２と平行である。他の実施形態では、テーパー部は非対称であるが、外輪の内径面から離れる方向に保持器の内表面に向かってテーパーを付けられる。言い換えれば、両側のテーパーは異なる角度で付けられてもよく、または異なる長さで延在してもよい。
【００１４】
実施形態において、テーパーの角度αは、図５に表すように保持器の中央部１３８によって画成された平面に対して、２０°以下の範囲であり、その範囲内のすべての値および範囲を含み、好ましくは１０°、１１°、１２°、１３°、１４°、１５°、１６°、１７°、１８°、１９°、２０°、１０°から１５°、より好ましくは１３°から１４°である。
【００１５】
さらに保持器のテーパー加工により、軸受内の保持器１０８の外表面１３４と外輪１０４の内径面１１６との間に付加的空間１６０（図３を参照）が生じる。付加的空間１６０は、さらなる潤滑剤または汚染粒子を収容することができ、そのため、軸受性能が向上する。
【００１６】
実施形態において、保持器１０８はポリマー材料から作られる。ポリマー材料には例えば減摩特性を示すものも含まれ、本質的に潤滑性があってもよく、または、油、二硫化モリブデン、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、ＰＴＦＥ粉末、二硫化タングステンなどの種々の添加剤が材料に混合されてもよい。好ましくはポリマー材料には、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン、エポキシ樹脂などが含まれる。そのため、こうしたポリマー材料には、１５０℃から３５０℃などの１５０℃以上のガラス転移点を持つものが含まれてもよい。セラミック材料や他の無機材料などの、その他の材料が用いられてもよい。そうした減摩材料を使用すると、軸受システムの全体の摩耗が低減される。
【００１７】
図６に関して、第１の環状隙間１４４が、外輪１０４の内径面１１２と保持器１０８の中央部１３８の外表面１３４との間に存在する。第２の環状隙間１４６が、保持器１０８の内表面１３６と内輪１０２の外径面１１６との間に存在する。第１の環状隙間１４４の厚みＧ１は、第２の環状隙間１４６の厚みＧ２より小さく、Ｇ１＜Ｇ２である。実施形態において、第２の環状隙間の厚みＧ２は、第１の環状隙間の厚みＧ１の少なくとも２倍である。Ｇ２は、Ｇ１の（２から７）倍の範囲内にあり、Ｇ２＝３＊Ｇ１、Ｇ２＝４＊Ｇ１など、その範囲内のすべての値および範囲を含む。実施形態において、第１の環状隙間１４４は、０．００１インチから０．００３インチの範囲内の厚みを有し、これは、０．００１インチから０．００２インチの範囲内など、その中のすべての値および範囲を含む。さらなる実施形態において、保持器が例えば歯科用軸受で使用することができる外輪誘導保持器とみなされるために、外輪の隙間（クリアランス）Ｇ１は、．００１″から．００２″までに維持されなければならない。同時に、内輪のクリアランスＧ２は、例えば．００５″から．００７″までである。
【００１８】
第１の環状隙間１４４が第２の環状隙間より小さいために、保持器１０８は、外輪によって誘導または案内され、内径面１２０は、軌道面１１６の両側に誘導ランド１５０ａ、１５０ｂを有する。第１の環状隙間の寸法、および保持器の高速運動のがたつく非同心的な性質に伴い、保持器外表面と外輪ランドとの間には、周期的な直接の物理的接触が存在する。この接触は、保持器の振動を制限するという目的にかなう一方で、理解され得るように、保持器の摩耗を促進する。
【００１９】
再び図５を参照すると、複数の玉ポケット１１０が保持器１０８を貫いて画成され、内表面１３６と外表面１３４とを接続している。上述したように、軸受玉１０６は、玉ポケット１１０内に回転可能に配置される。すなわち、玉１０６は、保持輪１０８内に位置するときにいかなる方向に回転することもできる。保持輪１０８は、軸受の直径周りに間隔を空けて玉を配置する。例えば、４個から２０個の軸受玉など４個以上の軸受玉１０６があってもよく、これは、６、８、１０、１２、１４、１６個など、その範囲内のすべての値および範囲を含む。玉の間隔は、存在する玉の数に依存する。実施形態において、玉の間に等しい間隔が設けられる。軸受玉は、熱処理ステンレス鋼などの金属材料や、窒化ケイ素、キュービックジルコニアなどのセラミックタイプの材料で作られてもよい。
【００２０】
実施形態において、複数の玉ポケット１１０は、保持器１０８の中央部１３８に画成され、好ましくは中心軸Ａ−Ａを中心に配置される。あるいは、複数の玉ポケットは、中心軸Ａ−Ａからずれて、中央部とテーパー部の一部との両方に画成される。さらに、玉ポケット１１０が完全に中央部１３８内に画成されるときには、保持器１０８の中央部１３８の外表面１３４は、複数の玉ポケット１１０の周りに、複数の玉ポケット１１０を完全に取り巻く一つまたは複数のランド１５４を形成する。
【００２１】
このように、テーパーを付けた保持器を設けることで保持器と外輪との直接接触領域は減少し、そのため保持器の滑り摩擦および摩耗は最小限になると理解することができる。実施形態において、比較的細い円筒状の「帯」を形成するランド１５４が、玉ポケット（すなわち貫通孔）のすぐ左右に残り、保持器の誘導を行う。保持器の外表面にテーパーを付けることで、摩耗が減少するだけでなく付加的空間１６０が作り出され、軸受の作動中に遠心力によってそこに潤滑剤が集められる。両側テーパーの実施により断面が減少することから生じる保持器の機械的完全性の低下を補うために、保持器の内径を標準的な円筒状保持器に比べて減らしてもよく、保持器の厚みを増加させて、保持器の断面を増加させ、テーパーを補ってもよい。しかし、上述したとおり、保持器の内表面と内輪の外径面との間の隙間は、保持器の外表面と外輪の内表面との間の隙間より大きい。例えば、保持器が一般的な歯科用軸受用の外輪誘導保持器とみなされるためには、外輪の隙間（クリアランス）は．００１″から．００２″までに維持されなければならない。同時に、内輪のクリアランスは一般的により大きく、例えば．００５″から．００７″までである。
【００２２】
このように形成されたアンギュラー軸受は、以下の実施例にさらに記載されるニューハンプシャー  ボール  ベアリング加速寿命試験手順に従って試験した場合、６０から８５時間の範囲内などの６０時間以上のワイブル特性寿命を示し、これは、６５時間、８２時間など、その範囲内のすべての値および範囲を含み、軸受は、軸受が故障するまで２７５°Ｆでの反復消毒を伴う最低限の潤滑状況において、最大５００，０００ｒｐｍの速度で、外部荷重下での回転周期動作にさらされる歯科用高速ハンドピースに使用される。本明細書に記載のアンギュラー軸受は、種々の装置に、具体的には５０，０００ｒｐｍより高い回転速度を示す装置に組み込まれてもよく、これは、５０，０００ｒｐｍから１，０００，０００ｒｐｍなど、その範囲内のすべての値および範囲を含み、１００，０００ｒｐｍや５００，０００ｒｐｍなどを含む。
【００２３】
図７に表す実施形態において、本明細書に記載のアンギュラー軸受は、図７に表すように歯科用高速ハンドピース７００に組み込まれる。軸受７１３、７１４は、スピンドル７１２に取り付けられ、空気羽根車７１６が軸受の間に位置する。より具体的には、バー側の軸受７１４は、ゴム製Ｏリング７１８に支持され、内輪７２０、外輪７３０、複数の玉７２２、および保持器７３１を含む。従って、スピンドルシャフト７１２は、軸受の内径に受容され、内輪とともに回転するように（かつ、内輪に対しては回転不可能なように）保持され得る。シャフトまたはスピンドル７１２は、ワークピース（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）に直接的または間接的に連結するように構成される。
【００２４】
他の実施形態において、アンギュラー軸受は、タービン、ターボチャージャー、高速電気モーターやその他の高速機構に組み込まれ、軸受は、５０，０００ｒｐｍを超える速度で回転する。
【００２５】
［実施例］
本明細書に開示する軸受は、図８に表すような歯科用高速ハンドピースの標準的な軸受と比較して試験された。標準的な軸受８００は、（外輪の外径面によって画定された）０．２５インチの外径ＯＤ、および（内輪の内径面に画定された）０．１２５インチの内径ＩＤを有し、円筒状の（テーパーの付いていない）外径を有する保持器を使用して組み立てられた。さらに、標準的な軸受の保持器８０８は、側面８３０から側面８３２まで０．０７７インチの全長Ｌを有する。面取り部８７０は、それぞれが０．００４インチの長さで、保持器の両側に設けられ、あわせて保持器外表面の全長の１０％に延在する。さらに、保持器の中央部８３８における保持器の厚みＴ２は、０．０２０インチであり、両端にある面取り部の間の保持器の厚みＴ１は、０．０１６インチである。さらに、面取り部は４５°の角度を示す。標準的な軸受は、ニューハンプシャー  ボール  ベアリングからＤＳＭＤＲＩＦ−４１８ＺＯＷ０５ＭＣＭ４  Ａ７Ｐ２４ＬＹ７３２という製品番号で入手することができる。本明細書で開示する軸受は、標準的な軸受と同一仕様の外径輪、内径輪、および玉を用いて組み立てられた。さらに、保持器は同一の全長を示した。両者とも、軸受は試験のためにミネベア高速用グリースＭ１４７３を用いて潤滑された。
【００２６】
保持器の材料は、ソルベイ  プラスチックスから入手可能なＴＯＲＬＯＮ  ４３０１であり、軌道輪および軸受玉は、４４０Ｃステンレス鋼製であった。３つの設計について各１０個のサンプルを、デンツプライ  ミッドウェスト社から入手可能なミッドウェスト  トラディション  歯科用高速ハンドピースを用いて試験し、試験には（１）７°のテーパーを有する本開示の設計、（２）１４°のテーパーを有する本開示の設計、および（３）標準設計の軸受が含まれた。試験は、速度約４００，０００ｒｐｍ、駆動空気圧３０ｐｓｉ、周期動作時側面荷重５ｏｚで行なわれ、周期動作の手順は故障するまでオン１０秒、オフ５秒であった。側面荷重は、ハンドピースの回転と同調する。ハンドピースもまた、１時間の周期動作の後毎に２７５°Ｆで３０分間消毒された。速度が開始または初期速度から２０％を超えて低下したときに故障が発生したと判断した。以下の表１は、試験データを含み、図９は、その結果得られた統計解析データを示しており、加速寿命試験技術において既知かつ一般的なワイブル統計解析方法を用いてワイブル特性寿命（エータ）およびワイブルチャートの傾き（Ｗｅｉｂｕｌｌ  ｃｈａｒｔ  ｓｌｏｐｅ）（ベータ）を得た。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記データから見て取れるように、両側テーパー保持器を備えた軸受は、一般的な円筒状のＯＤを有する標準的な保持器を取り付けられた同様の軸受に比べて、７°の保持器テーパーでは１０％近く寿命が改善し、１４°の保持器ＯＤテーパーでは最大５０％近く寿命が改善した。
【００２９】
このように、本明細書では、外輪ランドによって案内される総玉保持器を用いた高速アンギュラー玉軸受アセンブリーが提供される。実施形態において、保持器は、玉ポケット（すなわち貫通孔）領域に隣接する細い円筒状の「帯」を形成する、軸受案内ランド（すなわち外輪の内径面）に面する、対称にテーパーを付けられた外径を有する。これは、テーパーを付けられた保持器の形状により保持器の外径（または外表面）と外側軌道輪の誘導面との間の直接的な接触が減るために、実質的に外径全体に亘って延在する円筒状表面とは対照的に、摩擦および保持器の摩耗を低減する。さらに、保持器の外表面と案内面との間に付加的空間が作られ、従来の円筒状外径の保持器形状と比べて、そこに従来の潤滑剤をより多く収容することができる。
【００３０】
いくつかの方法および実施形態の前述の説明は、例示の目的で示されたものである。説明はすべてを網羅するものではなく、請求項を開示されたまさにその手順および／または態様に限定するものではない。前述の教示に照らして、言うまでもなく多くの変更および変形が可能である。本発明の範囲は、本明細書に添える請求項により定義されるものとする。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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