(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアリング組み立てシャフト支持部であって、
シャフト支持接触部分を画定するハウジングブロックと、
前記ハウジングブロックに設けられ、互いに離間した第１及び第２のカートリッジスロットと、
各々が前記第１及び第２のカートリッジスロットの対応する１つの内部に取り外し可能に挿入され、互いに離間した第１及び第２のカートリッジと、を有し、
前記カートリッジの各々が、負荷ベアリング部分、戻り部分、及び前記負荷ベアリング部分と前記戻り部分とを相互連絡した方向転換部分を設ける少なくとも１つのトラックに配置された複数の負荷要素を備え、
前記負荷ベアリングトラック部分内の前記負荷要素が、シャフトを支持するために、前記シャフト支持接触部分から延出し、
前記負荷要素との転がり接触によって支持される前記シャフトが、過負荷時に前記シャフト支持接触部分と接触することで前記負荷要素との転がり接触に加えて前記シャフト支持接触部分との滑り接触によっても支持されるように、前記カートリッジが、過負荷状態に反応して、ばねの弾性付勢力に対して可動であり、
前記ばねは、過負荷時に前記カートリッジの移動を許容しつつ圧縮エネルギーを蓄積し、過負荷状態の解消時に前記蓄積された圧縮エネルギーを解放して前記カートリッジを元の位置へ復帰させることで、前記シャフトと前記シャフト支持接触部分とを負荷に応じて接触及び離間させる、ベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項２】
前記ベアリング組み立てが２つの案内ベアリングレースを有する請求項１に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項３】
前記カートリッジの各々が細長窓を有し、前記負荷要素が前記細長窓を通って延出する請求項１に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項４】
前記ばねが、前記ハウジングブロック内に配置され、前記カートリッジを、前記ハウジングブロックと接触するよう弾性的に付勢する請求項１に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項５】
前記ばねがらせん形コイルばねである請求項４に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項６】
前記ばねが板ばねである請求項４に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項７】
前記板ばねが波形である請求項６に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項８】
前記シャフト支持接触部分が少なくとも２つの傾斜した面を有する請求項１に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項９】
前記傾斜面が、約４５°から１６０°の角度を画定する請求項８に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１０】
前記傾斜面が、約６０°から１２０°の角度を画定する請求項８に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１１】
前記傾斜面が約８０°から１００°の角度を画定する請求項８に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１２】
ベアリング組み立てシャフト支持部であって、
ａ）縦軸を備えたハウジングブロックを有し、前記ハウジングブロックが、横方向に向けられたチャネルを備え、１対の傾斜壁によって少なくとも部分的に画定された末端シャフト支持接触部をさらに有し、前記傾斜壁の各々が、ベアリングカートリッジを受容するためのスロットを有し、
ｂ）前記カートリッジスロットの対応する１つの内部に各々が取り外し可能に挿入され、互いに離間した１対のベアリングカートリッジをさらに有し、前記カートリッジの各々がボールトラック、前記ボールトラック内に配置された複数のベアリングボール、及び少なくとも同ベアリングボールの１部分が通ることができる窓を有し、前記ボールトラックが前記窓と整列した負荷ベアリング部分、戻り部分、及び少なくとも２つの方向転換部分を有し、前記ボールトラックが前記ベアリングボールの案内再循環のために構成され、前記ベアリングボールとの転がり接触によって支持されるシャフトが、過負荷時に前記末端シャフト支持接触部と接触することで前記ベアリングボールとの転がり接触に加えて前記末端シャフト支持接触部との滑り接触によっても支持されるように、前記カートリッジが、過負荷状態に反応して、ばねの弾性付勢力に対して可動であり、前記ばねは、過負荷時に前記カートリッジの移動を許容しつつ圧縮エネルギーを蓄積し、過負荷状態の解消時に前記蓄積された圧縮エネルギーを解放して前記カートリッジを元の位置へ復帰させることで、前記シャフトと前記末端シャフト支持接触部とを負荷に応じて接触及び離間させる、
ベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１３】
前記ボールトラックの各々が対応する平面を画定し、前記平面が互いに平行し、前記ベアリングブロックの前記縦軸と平行する少なくとも１つの寸法を有する請求項１２に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１４】
前記カートリッジスロットの各々の内部に配置された波形板ばねをさらに有する請求項１２に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１５】
ベアリング組み立てシャフト支持部であって、
ａ）縦シャフトを有するハウジングブロックを有し、前記ハウジングブロックが、チャネルと整列すると共に互いに離間した第１、第２平行細長窓が付いた横方向に向いた前記チャネルを備えた末端シャフト接触部分を有し、前記ハウジングブロックが基端凹部を有し、
ｂ）前記基端凹部内に取り外し可能に挿入された案内ベアリングレースをさらに有し、
ｃ）前記ハウジングブロックと前記レースにより少なくとも部分的に形成された第１、第２ボールトラックをさらに有し、前記ボールトラックの各々が、複数のベアリングボールを有し、前記第１、第２窓の対応する１つと整列した負荷ベアリング部分、戻り部分、少なくとも２つの方向転換部分を有し、前記トラックの各々が、前記ベアリングボールの案内再循環のために構成され、前記トラックの各々が、第１、第２平面の対応する１つを画定し、前記第１、第２平面がＶ字形構成において方向付けされ、前記ベアリングボールとの転がり接触によって支持されるシャフトが、過負荷時に前記末端シャフト接触部分と接触することで前記ベアリングボールとの転がり接触に加えて前記末端シャフト接触部分との滑り接触によっても支持されるように、前記案内ベアリングレースが、過負荷状態に反応して、ばね要素の弾性付勢力に対して可動であり、前記ばね要素は、過負荷時に前記案内ベアリングレースの移動を許容しつつ圧縮エネルギーを蓄積し、過負荷状態の解消時に前記蓄積された圧縮エネルギーを解放して前記案内ベアリングレースを元の位置へ復帰させることで、前記シャフトと前記末端シャフト接触部分とを負荷に応じて接触及び離間させる、ベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１６】
前記ばね要素が、前記レースの基端部に位置付けされたらせん形ばねである請求項１５に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１７】
ベアリング組み立てシャフト支持部であって、
ａ）ハウジングブロックを有し、前記ハウジングブロックが縦シャフトと、チャネルと整列した第１、第２平行窓が付いた横方向に向いた前記チャネルを備えた末端部を有し、前記ハウジングブロックが基端凹部を有し、
ｂ）前記基板凹部内に取り外し可能に挿入された案内ベアリングレースと、
ｃ）前記ハウジングブロックと前記レースによって少なくとも部分的に形成された第１、第２ボールトラックをさらに有し、各ボールトラックが、複数のベアリングボールと負荷ベアリング部分を有し、前記第１、第２窓の対応する１つと整列し、戻り部分と少なくとも２つの方向転換部分を有し、前記トラックの各々が、前記ベアリングボールの案内再循環のために構成され、前記両トラックが１つの平面上に方向付けられ、前記平面が前記ハウジングブロックの前記縦軸に対して垂直であり、前記ベアリングボールとの転がり接触によって支持されるシャフトが、過負荷時に前記末端部と接触することで前記ベアリングボールとの転がり接触に加えて前記末端部との滑り接触によっても支持されるように、前記案内ベアリングレースが、過負荷状態に反応して、ばね要素の弾性付勢力に対して可動であり、前記ばね要素は、過負荷時に前記案内ベアリングレースの移動を許容しつつ圧縮エネルギーを蓄積し、過負荷状態の解消時に前記蓄積された圧縮エネルギーを解放して前記案内ベアリングレースを元の位置へ復帰させることで、前記シャフトと前記末端部とを負荷に応じて接触及び離間させる、ベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１８】
前記ばね要素がらせん形ばねである請求項１７に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【請求項１９】
前記ばねが、前記案内ベアリングレースの基端部に位置付けされている請求項１７に記載のベアリング組み立てシャフト支持部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベアリング組み立てに関連し、特に、２つの本体の相互に対する運動に関連した摩擦を減少させるボールトラックベアリング組み立てに関連する。
【０００２】
【従来の技術】
ベアリング組み立ては、縦方向移動または回転移動に関連した摩擦を減少させるべく、細長いシャフト、レール、スプラインのような支持部材に沿った移動のためにキャリッジまたはブロックを支持するタイプのものであってよい。これら述べエアリング組み立ては、開放または閉鎖タイプのものであってよい。
【０００３】
ベアリング組み立ては、本発明でも、外部ハウジングと、外部ハウジング内に挿入するべく寸法したブロックとを備えるものと考慮している。ブロックは、各々が、ベアリングボールを収容および再循環するためのループ形状のボールトラックを少なくとも１つ備えた複数の縦平坦面を画定している。ボールトラックは、支持シャフトから、ブロックまたは外部ハウジングのいずれかと操作的に関連したボール保持部のような負荷構造への負荷伝導を促進する開放部分を備えている。ボールトラックの戻り部分により、直線動作の際に、ボールトラックを通るベアリングボールの連続的な再循環を行うことができる。一般にブロックは、ボールトラックが内部に一体に設けられた単体要素として形成される。Ｈｅｎｎによる米国特許第３、７６７、２７６号を参照のこと。しかしこの構造は、複雑な鋳造を必要とするため効率的な製造が難しい。特に、ボールトラックは鋳型内に設けられ、ボールトラックは、ベアリングボールの正確に再循環するためのボールトラックの正確な整列および公差にさらなる機械的動作を必要とする。
【０００４】
シャフトに沿った縦方向動作のために複数のトラックを備えた直線動作再循環ベアリング組み立てが公知である。例えば、米国特許第４、１８１、３７５号、第４、２９３、１６６号、第４、４６３、９９２号、米国特許第３、５４５、８２６号「直線動作のための従順および自己整列式のボールベアリング」を参照のこと。一般にこれらのベアリング組み立ては、半径平面に、シャフトの縦シャフトに対して配置された複数のトラックを形成するハウジングによって特長付けられる。各トラックは、内部でローラ要素がシャフトと接触する負荷通路と、ローラ要素を負荷通路へと連続的に再循環するための放射状に離間した戻り通路とを備えている。負荷ベアリングを戻り通路と相互連絡するために、方向変換部分がトラックの各軸端部に位置付けされている。これらのベアリング組み立て、特に’９９２特許に示す組み立ては、複数のボールトラックが形成されているために製造がさらに困難である。
【０００５】
負荷ベアリング内で通路回転要素を案内および分離するために、複数の独立型の軸案内部が負荷ベアリング通路と共に共通に設けられている。これらのシャフト案内部は、通常、ベアリング組み立ての軸端部において端部キャップ間に個別配置された、分離し、シャフト方向にのびた要素の形態を成している。同様に、複数の個別内部案内部を方向転換部分の各内部軸に配置し、ローラ要素を負荷ベアリングトラックから戻りトラックへと案内することができる。両方の軸案内部とも内部案内部であり、通常、ベアリング組み立て内に、個々および個別に配置されなければならない。この技術は時間がかかり、非効率である。
【０００６】
軸と内部案内部の組み立ておよび位置付けの問題に加えて、典型的な個別ベアリング板を利用したベアリング組み立ては、これに関連した整列および位置付けの問題を生じる傾向にある。通常これらのベアリング板は、負荷ベアリングトラックよりも上に縦方向に位置付けされ、負荷をキャリッジから、ローラ要素を通ってシャフトへと伝播するべく機能する。これらのベアリング板が正確且つしっかりと位置付けされていない場合、ベアリング組み立ては効率的に動作せず、回転要素の拘束および/または整列不良を生じかねない。
【０００７】
このような直線ベアリング組み立てのためのこれらの設計には固有の欠点がいくつかある。例えば、米国特許第４、７１７、２６４号のベアリングでは、レースウェーレールが負荷ベアリング面と単一戻り面とを備えており、この両方がレースウェイレールの低側部に形成されている。この配置は、レールを包囲する空間を効率的に使用せず、所与の表面範囲について最適な数の負荷ベアリング通路の配設を阻止してしまう。さらに、ボール方向転換構造では、転換のための弧状部分が狭くなってしまうので速度性能が制限され、ボール通路を通るボール移動が停滞する可能性がある。
【０００８】
これらのベアリング組み立ては、例えば自動車のラック・アンド・ピニオンタイプのステアリング装置に使用できる。通常、ステアリング組み立ては、車両の軸に対して横方向に走行するラック・アンド・ピニオンタイプのものである。ピニオンは一般にラックの脇に積まれているため、ラックシャフトとハウジング底部の間で力が伝播される。ラック・アンド・ピニオンタイプのステアリングギアでは、ラックバーの歯と合致する歯を備えたピニオンがステアリングホイールと柱組み立てによって回転されると、ラックバーがその軸に沿って横断する。通常、ピニオンの回転中にラック歯とピニオン歯の所望の合致を維持するために、支持ヨークがラックバーをピニオンに向かって付勢する。支持ヨークはさらに、車輪、サスペンション、ステアリングシステムタイロッドを介して道路の隆起部からラックバーへ伝播された衝撃負荷に対しても反応する。
【０００９】
過去には、この反応の結果生じた摩擦を減少するための、従来の方法において使用される低摩擦材料を適用した試みがなされてきた。摩擦は、構成部品に低摩擦面コーティングを施すことで減少することができる。摩擦の最小限化は、安全な運転状態を促進しながら、優れたステアリング感を達成するための重要な要素である。特に動力不足の場合、摩擦を減少することにより、運転者は車両のコントロールを失うことなく車両を操縦することができる。ベアリングボールを利用したベアリング組み立ては、ステアリング装置と共に使用することが特に有益である。これは、ステアリング装置によって部品の相互に対する滑らかな移動が得られるためである。
【００１０】
回転要素技術の低コスト使用において、２つの本体の相互に対する移動に関連した摩擦を減少するように構成された回転要素トラックを少なくとも１つ備えたベアリング組み立てを設けることが非常に望ましい。
従って、本発明の目的の１つは、２つの本体の相互に対する移動に関連した摩擦を減少するための、ベアリングボールの再循環を促進する回転要素トラックを少なくとも１つ備えたベアリング組み立てを提供することである。
本発明のさらなる目的は、トラック内の回転要素の数を最適化するために、負荷ベアリングと戻り通路を効率的に配置した、回転要素トラックを備えたベアリング組み立てを提供することである。
本発明の別の目的は、製造および組み立てを容易且つ効率的に行うことができるベアリング組み立てを提供することである。
【００１１】
これらの、そしてこれ以外の非常に望ましい目的は、本発明の、回転要素技術の低コスト使用において、２つの本体の相互に対する移動に関連した摩擦を減少するための、内設されたベアリングボールの再循環を促進する回転要素トラックを備えたベアリング組み立てよって達成することができる。
本発明の目的および利点は、本願明細書中である程度説明しており、この説明から明瞭になるか、または本発明の実施によって理解することができ、添付の特許請求の範囲で指摘している方法および組み合わせの手段によって実現および達成することができる。本発明は、ここで図示および説明する新規の部品、構造、配置、組み合わせ、段階、改良を備えている。
【００１２】
【発明の要約】
本発明によれば、負荷ベアリング部分、戻り部分、負荷ベアリングおよび戻り部分と相互接続した方向転換部分を具備する回転要素トラックを少なくとも１つ備えたベアリング組み立てが開示されている。ベアリングボールのような複数の回転要素がトラック内に設けられている。トラックは、回転要素を案内再循環するように構成されている。
ベアリング組み立ては、中央リブによって分離した１対の回転要素トラックを設けていてもよい。
以下に、図面を参照しながら本発明の様々な実施形態について説明する。
【００１３】
【実施の実施の形態】
本発明のベアリング組み立ては、例えばラック・アンド・ピニオンタイプのステアリング装置の自動車、または可動シャフトがベアリング上に支持されるその他の用途に使用することができる。本願明細書中で用いているように、「垂直」および「水平」という用語は互いに関連して使用される。以下にベアリング組み立てをベアリングボールの使用と共に説明しているが、あらゆるタイプの回転要素が本発明の範囲内で実現されることを特筆すべきである。
【００１４】
次に図１および図２を参照すると、直線可動シャフト、またはレール、またはラック１０４を支持するためのベアリング組み立て１００を示している。ベアリング組み立て１００はハウジングブロック１１０、ベアリングカートリッジ１２０、光波形板ばね１５０を備えている。ベアリング組み立て１００は、相互に対して運動する２つの本体に関連して生じた摩擦力を減少するために、回転負荷要素（例えばベアリングボール）の案内再循環を採用している。その単純な構造および組み立てのために、ベアリング組み立てによって、回転要素技術に関連した可動部品の滑らかな移動が低コストで得られる。
【００１５】
ハウジングブロック１１０は、適切な材料でダイカスト鋳造したり、適切な工業用プラスチック、例えばポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド等で鋳造することができる。使用する工業用プラスチックに金属補剛材を採用して、特定のベアリング用途に十分な剛性を設けることもできる。ブロック１１０は、冷間引き抜き工程によって形成した後に所望の長さに切断したり、あるいは従来の製品技術を用いて押し出し成形することができる。ブロック１１０に陽極処理または亜鉛メッキ等を施して、耐腐食性にすることができる。しかし、当業者は組み立ておよび製造に適した、本発明によるこれ以外の材料および制作方法も使用できることがわかるであろう。
【００１６】
ハウジングブロック１１０は、図示のように垂直である縦軸Ｘを画定する概して円筒形の本体１１４を備えているが、本体１１４は別の幾何学形状、例えば矩形、楕円形等であってもよい。ハウジングブロック１１０は、ねじ、接着剤、クリップ、他の適切な方法により、所望の機械構成要素に取り付けることができる。
【００１７】
ハウジングブロック１１０は、集中した傾斜壁１１２間に配置されたチャネル１１１により画定されたシャフト接触部分を備えている。シャフト接触部分は、シャフトと適合する疲労特性を有することが好ましく、これは、ハウジングブロックおよび/またはシャフトの構造に適した材料を選択するか、低摩擦または疲労減衰コーティング、疲労片の取り付け等手段によりシャフト接触部分の表面を変形することで得られる。一般に傾斜壁１１２は、壁どうしの間に好ましくは約４５°から１６０°の角度、さらに好ましくは約６０°から１２０°の角度、もっとも好ましくは約８０°から１００°の角度を画定するが、この範囲以外の角度も適宜使用できる。チャネル１１１は、縦軸Ｘと直交する横方向Ｙを画定する。各々の傾斜壁１１２は、ハウジングブロック１１０ないへと縦方向にのびたカートリッジスロット１１３を画定する。カートリッジスロット１１３の各々は、チャネル１１１の対向する側部上に画定され、各カートリッジスロット１１３は対応する傾斜壁１１２に、横方向に向き、チャネル１１１と平行する細長開口部を備えている。
【００１８】
任意で、各カートリッジスロット１１３の底部に波形板ばね１５０を配置する。板ばね１５０は、鋼鉄、プラスチック等のような頑丈で弾性を持った任意の材料で製造することができる。板ばね１５０は、所定レベルの負荷力にて弾性的に平坦化して用いられる。負荷のレベルは好ましくは５０から１００ポンド、より好ましくは約６０から８０ポンド、最も好ましくは約７０から８０ポンドの力である。用途によって、これ以外の力の範囲を選択することもできる。板ばね１５０は、力がしきい値レベルを超えて緩和した際に元の形状に戻るように弾性的に付勢される。さらに板ばね１５０は衝撃吸収体としても機能する。
【００１９】
図３、図４、図５および図６を参照すると、ベアリングカートリッジ１２０は、シャフト１０４と接触するための複数のベアリングボール１０２を収容している。各々のベアリングカートリッジは、ベアリングカートリッジ１２０を形成するべく結合されて採用される、ベアリングカートリッジレース１３０（図５）とベアリングカートリッジ保持部１４０（図６）を備えている。
【００２０】
ベアリングカートリッジレース１３０は任意の適切な材料、例えば鋼鉄、アルミニウム、銅合金、または、ポリカーボネートのような工業用プラスチック、あるいはこれ以外の十分な強度と耐久性を持つその他のポリマー、合金で製造することができる。好ましい材料は銅溶浸した粉末金属鋼鉄である。
【００２１】
ベアリングカートリッジレース１３０は、矩形の突起を設けた後壁を備えている。矩形突起１３２は、関連する湾曲壁１４３（以降で説明する）と共にトラック部分を形成する外縁の湾曲壁１４３を備えており、このトラック部分内でベアリングボール１０２が移動することができる。柱１３４が矩形突起１３２から横方向にのびており、対応する穴１４４（以降で説明する）と係合するべく採用されている。底部１３５が後壁１３１からのび、ベアリングカートリッジ１２０の底部を形成している。
【００２２】
ベアリングカートリッジ保持部１４０は、ベアリングカートリッジレース１３０と同一または異なる材料で製造することができる。中温から高温での使用では、ベアリングカートリッジ保持部１４０の好ましい製造材料は液晶ポリマーまたはシート金属を含む。
【００２３】
ベアリングカートリッジ保持部１４０は、好ましくはベアリングカートリッジレース１３０の矩形突起１３２と同じ長さおよび幅寸法の矩形突起１４２を具備した板１４１を備えている。矩形突起１４２は、湾曲壁１３３と合致するよう採用された外縁の湾曲壁１４３を備えている。湾曲壁１３３、１３４の各々は、ベアリングボールの移動を案内するトラックの1部分を構成する。ベアリングカートリッジレース１３０とベアリングカートリッジ保持部１４０を組み立てると、ベアリングボール１０２の移動は、付近の湾曲壁１３３、１４３により形成されたトラックに沿った移動のみに限定される。
【００２４】
ベアリングカートリッジ保持部はさらに、組み立て時に、ベアリングカートリッジレースの柱１３４を受容するべく設けられた穴１４４を画定する。スロット１４５は、ベアリングカートリッジレースの底部１３５を受容するように設けられている。
【００２５】
ベアリングカートリッジ保持部１４０はさらに、ボールベアリング１０２の1部分が通る細長窓１４６を画定している。図３に見られるように、例えば、細長窓１４６の幅はボールベアリング１０２の直径よりも短いため、ボールベアリングがベアリングカートリッジ１２０内部に保持され、その一方でベアリングの1部分が、シャフト１０４からの負荷を受けるために窓１４６を超えてのびることができる。図３からわかるように、結合時に、ベアリングカートリッジ保持部１４０とベアリングカートリッジレース１３０は、ホールベアリング１０２がシャフトと係合できる窓１２５を画定する。
【００２６】
ベアリングカートリッジ１２０の各々は、外シャフト１０４を傾斜壁１０４よりも上、そして傾斜面１０４と接触しない距離に保つために、傾斜面１１２においてベアリングボール１０２が露出され、十分に突出する状態で、カートリッジスロット１１３の対応する１つの内部に滑り入るよう構成および寸法されている。ベアリング組み立て１００は、シャフト１０４の低摩擦の縦方向滑動を促進する。
【００２７】
過負荷状態の場合には、ベアリングカートリッジ１２０がばね１５０の付勢力に対して押し下げられ、ばね１５０を圧縮するため、シャフト１０４の支持を増すことによりベアリング組み立ての負荷容量を増大するべく、シャフト１０４がシャフト接触部（チャネル１１１と傾斜面１１２）と接触させられる。シャフト１０４との接触と同時に摩擦抵抗が増加した状態で、ベアリング組み立てのシャフト接触部分がブレーキ面として機能する。
【００２８】
シャフト１０４が移動するとベアリングボール１０２が回転し、対応するトラック内を案内される形で循環する。
一般に、各トラックは縦方向に向いた平面を画定する。すなわち、各平面は、ハウジングブロックの縦軸と平行する寸法を有する。ベアリングトラックによって画定された平面どうしも相互に平行する。
【００２９】
次に、図７、図８および図９を参照すると、ベアリング組み立ての別の実施形態を示している。
ベアリング組み立て２００はハウジングブロック２１０、ベアリングレース２２０、ベアリングボール２０２、ばね２３０（図９）を備えている。
ハウジングブロック２１０はさらに、ベアリング保持部として機能し、縦軸Ｚを画定するほぼ円筒形の本体２１１を備えている。その末端部において、ハウジングブロック２１０は、縦シャフトＺに対して横方向に向いたシャフト２０４を受容するためのチャネル２１２を備えている。シャフト２０４は円筒形であることが好ましいが、ベアリング組み立てチャネル２１２を、断面が非円形のシャフトを収容するように構成することもできる。ベアリング組み立て２００は、シャフト２０４の直線および/または回転移動を収容するように設けられることが好ましい。
【００３０】
チャネル２１２は、末端壁２１６の末端面により画定され、シャフト２０４とチャネル１２１の方向と平行する２つの相互に平行する細長窓２１３ａ、２１３ｂを備えている。各々の窓２１３ａ、２１３ｂの幅は、ベアリングボール２０２の直径よりも短いため、ベアリングボールの1部分が窓からチャネル内へ突出してシャフト２０４を支持することができる。そのため、シャフト２０４は末端壁２１６の末端面と接触しないが、末端面よりも上に上昇され、末端面から離間し、過負荷状態の際にはベアリングボール２０２上で休止する。
【００３１】
ハウジングブロック２１０の基端部は基端凹部２１５を画定し、基端凹部２１５はベアリングレース２２０受容し、また、少なくとも部分的に末端壁２１６の内部Ｖ字型基端面によって画定されている。末端壁２１６の基端面は中央リブ２１４ｃによって分離された２つの湾曲トラック部分２１４ａ、２１４ｂを備えており、ここで、トラック部分２１４ａは、末端壁２１６のＶ字型基端面の片側に沿ってのび、また、トラック部分２１４ｂは、末端壁２１６のＶ字型基端面の対向する側に沿ってのびている。各トラック部分２１４ａ、２１４ｂは、トラック内でのベアリングの循環を許容するべく、直線状の島部分（それぞれ２１９ａ、２１９ｂ）の周囲に閉鎖回路を形成するために、チャネル２１２に対して平行してのびる２つの平行する直線部分（それぞれ２１８ａ、２１８ｂ）と２つの方向転換部（それぞれ２１７ａ、２１７ｂ）とを備えている。細長窓２１３ａ、２１３ｂは、それぞれトラック部分２１４ａ、２１４ｂの最末端直線部分に沿ってのびているため、トラックのこれらの部分に沿って移動するベアリング２０２が、対応する窓を通って少なくとも部分的に突出してシャフト２０４を支持することができる。
【００３２】
ハウジングブロック２１０は単一部品構造であり、ハウジングブロック１１０および/またはベアリング保持部１４０に関連して上述したような、任意の適切な材料、また任意の適切な方法で製造することができることが好ましい。
ベアリングレース２２０も単一部品構造であり、任意の適切な材料、例えば鋼鉄、アルミ青銅合金、または、ポリアミドのような工業用プラスチック等で製造することができる。ベアリングレース２２０の製造に好ましい材料は銅溶浸した粉末金属鋼鉄である。
【００３３】
ベアリングレース２２０は、Ｖ字型末端壁２２２を備えた本体２２１を設けており、Ｖ字型末端壁２２２は、中央リブ２２４ｃで分離されたトラック部分２２４ａ、２２４ｂを備えている。トラック部分２２４ａ、２２４ｂは、Ｖ字型末端壁２２２の対応する側部に沿ってのびており、ハウジングブロックのトラック部分２１４ａ、２１４ｂと同一の方法で方向付けされている。ベアリングレース２２０がハウジングブロックの末端凹部２１５内に完全に挿入されると、末端壁２２２が末端壁２１６と近接するため、壁２２２の末端面が壁２１６の基端面と水平になる。その後、トラック部分２２４ａ、２２４ｂがトラック部分２１４ａ、２１４ｂと整列し、ベアリング２０２が封入され、可動的に閉じ込められる細長トラックを形成する。ベアリング２０２は、対応するトラック内を循環することができる。
【００３４】
一般にトラックは対応する平面を画定し、この両方がハウジングブロックの末端部のＶ字型構造と関連する。図からわかるように、トラックの対応する平面は縦シャフトＺからの角度にある。つまり、トラックのいずれの平面も、シャフトＺに対して平行または垂直な任意の寸法を有さない。Ｖ字型構造の角度αの好ましい範囲は約４５°から１６０°、より好ましい範囲は約６０から１２０°、最も好ましくは約８０°から１００°であるが、これらの範囲以外の角度も適宜使用することができる。
【００３５】
ベアリングレース２２０は基端部方向へのびた柱２２５を備え、その周囲には光らせん形圧縮ばね２３０が取り付けられている。ばね２３０は衝撃吸収体として機能し、過負荷力を吸収し、これにより、過負荷状態にある際に、ベアリングレース２２０がばね２３０の付勢力に対して下方向へ移動することができる。過負荷状態が終了すると、ベアリングレースが、ハウジングブロック２１０に対して完全に伸張した元の位置へと付勢される。
過酷な過負荷状態において、シャフト２０４はハウジングブロックの末端面２１６と接触させられ、末端壁２１６の末端面のＶ字型幾何形状のために、ベアリング組み立て２００が平坦なベアリングとして機能する。
【００３６】
次に図１０および図１１を参照すると、ベアリング組み立て３００はハウジングブロック３１０、ベアリングレース３２０、複数のベアリングボール３０２を備えている。
ハウジングブロック３１０はさらにベアリング保持部としても機能し、縦軸Lを画定するほぼ円筒形の本体３１１を備えている。ハウジングブロック３１０はその末端部において、シャフト支持接触部として機能する２つの傾斜側面３１３と底面３１４を設けたチャネル３１２を備えている。チャネル３１２は縦軸Lに対して横方向に方向付けられ、軸Kを有するシャフト３０４を受容するべく設けられており、シャフト３０４は軸Kに沿って直線移動する。底面３１４は、互いに平行して方向付けられ、軸Kの方向を向いた２つの細長窓３１５を備えている。ベアリングの１部分が窓から突出し、ボールベアリング上で休止するシャフト３０４を支持できるようにするために、窓３１５の各々の幅はベアリングボール３０２の直径よりも短い。
【００３７】
ハウジングブロック３１０の基端部は、ベアリングレース３２０を受容するための基端凹部３１６を備えている。基端凹部３１６の末端部にある壁３１７はトラック部分３１８を備えている。
ベアリングレース３２０は、トラック部分３２３を具備した平坦な末端面３２２を持った本体３２１を備えている。各トラック部分３２３は、島３２３ｄの周囲にほぼＤ字型の閉鎖ループを形成するために、矩形部分３２３ａ、接続方向回転部３２３ｃを設けた湾曲部分３２３ｂを備えている。各矩形部分３２３ａは、窓３１５の対応する１つと整列するように構成および位置付けされているため、矩形部分３２３ａ内のベアリングが、対応する窓３１５から少なくとも部分的に突出することができる。ベアリングボール３０２が可動的に閉じ込められる閉鎖トラックを形成するためにベアリングレースが基端凹部３１６内に完全に挿入されると、トラック部分３２３はトラック部分３１８と整列する。例えばシャフト３０４がチャネル３１２に沿って直線移動する際に、ベアリングボール３０２は対応するトラック内で循環することができる。
【００３８】
トラック３２３は共に、ベアリングレースの末端面３２２によって画定された平面内に置かれる。平面は、ハウジングブロックの軸Lに対して垂直である。
ベアリング組み立て３００は過負荷力と衝撃を吸収するために、らせん形の圧力ばね３３０を設けることができる（図１１）。
過負荷状態にある際に、ベアリングボール３０２はシャフト３０４によって下方へ押圧されるため、それ以上窓３１５から突出することがない。次に、これがベアリングレース３２０をばね３３０の付勢力に対して下方へ押圧し、ばねを圧縮する。これにより、シャフト３０４がシャフト支持接触部、つまりチャネル３１２の側面３１３および/または底面３１０と接触するため、シャフト３０４を支持するべくベアリング組み立て３００の負荷容量が増大する。上述したように、増加した摩擦抵抗により、シャフト支持接触部がブレーキ面として機能することができる。
【００３９】
次に図１２、図１３および図１４を参照すると、ベアリング組み立て４００はハウジングブロック４１０、板４２０、蓋４３０、スペーサ４４０、ベアリングボール４０２を備えている。
ハウジングブロック４１０もベアリング保持部として機能し、縦軸Ｍを画定するほぼ円筒形の本体４１１を備えている。ハウジングブロック４１０はその末端部に、２つの傾斜した側面４１３と底面４１４を設けたチャネル４１２を備えている。チャネル４１２は縦軸Ｍに対して横方向に向き、可動シャフト（図示せず）受容するよう設けられている。チャネル４１２は、互いに対して実質的に平行に方向付けられ、シャフトおよびチャネル４１２の方向に向いた２つの細長窓４１５を備えている。各窓の幅はベアリングボール４０２の直径よりも短いため、ベアリングの１部分が窓から突出して、ボールベアリング上で休止するシャフトを支持することができる。
【００４０】
ハウジングブロック４１０の基端部は、板４２０、蓋４３０、スペーサ４４０を受容するための基端凹部４１６を備えている。基板凹部４１６の末端部にある壁４１７はほぼＤ字型形状であり、このＤ字型形状はチャネル４１２と整列した矩形部分と、閉鎖ループ形状を形成するための方向転換部を設けた湾曲部分を備えている。組み立ての構成要素の整列をよういにするべく、柱４１９が壁４１７から基端部方向へとのびている。
【００４１】
板４２０はほぼ矩形の本体４２１を備えている。板４２０の末端面４２２は直線トラック部４２３を備えている。以下に説明するように、矩形末端面４２４は、蓋４３０の開口部４３２内に配置されるよう設けられている。
蓋４３０は、板４２０の基端面４２４を受容するべく構成および寸法された矩形開口部４３２を設けたディスク形の本体４３１を備えている。蓋４３０は、ハウジングブロックの柱４１９を受容するべく設けられた開口部４３９を備えている。
スペーサ４４０は、ハウジングブロックの柱４１９を受容するための開口部４４９を備えたディスク形部材である。
【００４２】
組み立て状態で、ボールベアリング４０２はトラック部分４１８に沿って配置される。板の直線トラック部分４２３は、ハウジングブロックのトラック部分４１８の直線部分と整列している。ベアリング４０２の各々の１部分は、窓４１５から少なくとも部分的に突出して、シャフトを支持する。蓋４３０は板の基端部に配置されている。スペーサ４４０が蓋の基端部に配置され、開口部４３２を通って配置された基端面４２４と接触する。
図からわかるように、ベアリングボール４０２は対応するトラック内に可動的に封入されており、例えばシャフトが移動した際に、対応するトラック周囲を自由に循環することができる。トラックは、軸Ｍに対して垂直な平面内にある。
【００４３】
上述の説明は多くの特定事項を含むが、これらの特定事項は本発明の範囲の限定として考慮されるべきではなく、単に本発明の好ましい実施形態の例証として考慮されるべきである。当業者はこれ以外にも、本願明細書に添付された特許請求の範囲により定義された通りの本発明の範囲および精神の範囲に入る数多くの応用形を想像できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はシャフトと組み合せたベアリング組み立ての実施形態の展開斜視図である。
【図２】  図２は図１の実施形態の断面立面図である。
【図３】  図３はベアリングカートリッジの斜視図である。
【図４】  図４は図１のベアリング組み立ての斜視図である。
【図５】  図５はベアリングカートリッジレースの斜視図である。
【図６】  図６はベアリングカートリッジ保持部の斜視図である。
【図７】  図７はベアリング組み立ての別実施形態の展開斜視図である。
【図８】  図８はベアリング保持部の斜視図である。
【図９】  図９は図７のベアリング組み立ての断面立面図である。
【図１０】  図１０はシャフトと組み合せた、ベアリング組み立ての別実施形態の展開斜視図である。
【図１１】  図１１は図１０の実施形態の断面図である。
【図１２】  図１２はベアリング組み立ての別実施形地の平面図である。
【図１３】  図１３は図１２の実施形態の断面図である。
【図１４】  図１４は図１２の実施形態の展開斜視図である。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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