JP6899706B2 - 軸受取付けおよび予圧組立体 - Google Patents

Description

[0001]本発明は一般に軸受組立体に関し、より詳細には、軸受取付けおよび予圧組立体に関する。

[0002]システム構成要素間の相対回転運動に依存するほとんどの機械的システムは、１つまたは複数の軸受組立体を含む。例えば内輪および外輪を含み得る軸受組立体は、システム構成要素間の相対回転運動を最小の摩擦で提供する。軸受組立体の遊び、または「スロップ」を回避するために、個々の軸受予圧組立体が、何らかのばねまたは屈曲部によって予圧されてもよい。

[0003]典型的な予圧組立体は複数の構成要素を含む。例えば、図５に描かれる１つの特定のタイプの予圧組立体は、ばね５０２、キャップ５０４、およびハウジング５０６を含む。ばね５０２および軸受組立体（複数可）５０８（１つのみを描写する）は、ハウジング５０６内に配設される。軸受組立体（複数可）５０８に予圧力を加えるばね５０２は、キャップ５０４によってハウジング内に保持される。理解され得るように、そのような予圧組立体は、機械的システム全体のサイズ、重量、および複雑さを増大させる。システムが小型化するにつれ、および／またはより一体化が進むにつれ、このことはますます大きな課題になり得る。

[0004]したがって、機械的システムのサイズ、重量、および／または複雑さを増大させない軸受予圧組立体が必要とされている。とりわけ注目すべきは、比較的小型および／または一体型のシステムである。本発明は、少なくともこれらの必要性に取り組むものである。

[0005]本概要は、発明を実施するための形態においてさらに記述される選択された概念を、簡略化した形態で記述するために提供される。本概要は、特許請求される主題の主要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。

[0006]一実施形態では、組立体は、第１の構造体と、第１の軸受組立体と、第２の組立体とを含む。第１の構造体は第１の所定の剛性を有し、第１の軸受組立体は第１の構造体に取り付けられる。第２の所定の剛性を有する第２の構造体は、第１の軸受組立体に取り付けられ、それによって第１の回転軸周りの相対運動が第１の構造体と第２の構造体との間で可能となる。第１の構造体および第２の構造体のうちの少なくとも一方は、第１の回転軸に沿って力がそれに加えられたときにゆがみ、第１の構造体および第２の構造体のうちの少なくとも一方のゆがみによって、第１の軸受組立体に第１の予圧力が与えられる。

[0007]別の実施形態では、組立体は、第１の構造体と、第１の軸受組立体と、第２の軸受組立体と、第２の構造体とを含む。第１の所定の剛性を有する第１の構造体は、第１の軸受取付け部、および第１の軸受取付け部から離間した第２の軸受取付け部を含む。第１の軸受組立体は第１の軸受取付け部に取り付けられ、第２の軸受組立体は第２の軸受取付け部に取り付けられる。第２の構造体は、第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に取り付けられそれらを相互連結し、それによって第１の構造体と第２の構造体との間の相対運動が、第１の回転軸に沿って可能となる。第２の構造体は、第１の所定の剛性よりも小さい第２の所定の剛性を有し、それにより少なくとも力がそれに加えられたときにゆがむ。第２の構造体は、そのゆがみによって、第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に予圧力を与える。

[0008]さらに別の実施形態において、ジンバル装着組立体は、内側ジンバルリングと、シャフトと、第１の軸受組立体と、第２の軸受組立体と、第３の軸受組立体と、第４の軸受組立体と、外側ジンバルリングとを含む。第１の所定の剛性を有する内側ジンバルリングは、第１の軸受取付け部、および第１の軸受取付け部から離間した第２の軸受取付け部を含む。シャフトは、第１の端部および第２の端部を含み、第２の所定の剛性を有する。第１の軸受組立体は第１の軸受取付け部に取り付けられ、第２の軸受組立体は第２の軸受取付け部に取り付けられ、第３の軸受組立体は、第１の端部に少なくとも隣接してシャフトに取り付けられ、第４の軸受組立体は、第２の端部に少なくとも隣接してシャフトに取り付けられる。外側ジンバルリングは、第１の軸受組立体、第２の軸受組立体、第３の軸受組立体、および第４の軸受組立体に取り付けられそれらを相互連結し、それによって内側ジンバルリングと外側ジンバルリングとの間の相対運動が、第１の回転軸に沿って可能となり、シャフトと外側ジンバルリングとの間の相対運動が、第１の回転軸に垂直な第２の回転軸に沿って可能となる。外側ジンバルリングは、第１の所定の剛性および第２の所定の剛性よりも小さい第３の所定の剛性を有し、それにより第１の回転軸および第２の回転軸に沿って少なくとも力がそれに加えられたときにゆがむ。外側ジンバルリングは、そのゆがみによって、等しい大きさの第１の予圧力および第２の予圧力をそれぞれ第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に与え、等しい大きさの第３の予圧力および第４の予圧力をそれぞれ第３の軸受組立体および第４の軸受組立体に与える。

[0009]さらに、軸受取付けおよび予圧組立体の他の望ましい特徴および特性が、添付の図面および上記の背景技術と併せて、以下に続く詳細な記述および添付の特許請求の範囲から明らかになろう。

[0010]本発明は、以降、以下の図面と併せて記述され、図面において同じ符号は同じ要素を指す。

[0011]軸受取付けおよび予圧組立体の一実施形態を組み込んだ構造的組立体の一部分の概略断面図である。 [0012]図１の軸受取付けおよび予圧構成を組み込んだ装置を実際に物理的に実現した一実施形態の斜視図である。 [0013]図１および図２に描かれる構造体の一部分において異なる剛性を実現するための例示的な機構を描く図である。 図１および図２に描かれる構造体の一部分において異なる剛性を実現するための例示的な機構を描く図である。 [0014]知られている軸受予圧組立体の一実施形態の概略断面図である。

[0015]以下の詳細な記述は単に例示的な性質のものであり、本発明、または本発明の適用および使用を限定することは意図されていない。本明細書で使用される言葉「例示的」は、「例、事例、または図解としての役割を果たす」ことを意味する。したがって、本明細書において「例示的」として記述される任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利であるとは解釈されない。本明細書において記述されるすべての実施形態は、当業者が本発明を作成または利用することができるようにするために提供される例示的な実施形態であり、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するためのものではない。さらに、上記の技術分野、背景技術、発明の概要、または以下の詳細な記述において提示されるいかなる明示的もしくは暗示的な理論によっても制限されることは意図されていない。

[0016]まずは図１を参照すると、軸受取付けおよび予圧組立体を組み込んだ構造的組立体１００の一部分の概略断面図が描かれており、この断面図は少なくとも第１の構造体１０２、第１の軸受組立体１０４、および第２の構造体１０６を含む。第１の構造体１０２は軸受取付け部１０３を含む。図から判るように、第１の軸受組立体１０４は軸受取付け部１０３に取り付けられ、第２の構造体１０６は第１の軸受組立体１０４に取り付けられる。したがって、第１の回転軸１０８周りの相対運動が、第１の構造体１０２と第２の構造体１０６との間で可能となる。

[0017]軸受組立体１０４は、一般に知られている通り内輪１１２および外輪１１４を含む。描かれる実施形態では、内輪１１２は軸受取付け部１０３に係合し、外輪１１４は第２の構造体１０６に係合して、軸受組立体１０４は、適切な固定金具によって第２の構造体１０６に接して定位置に保持される。固定金具は様々であってよいが、描かれる実施形態では、ねじなどの単純なねじ付き固定具１１６およびワッシャー１１８を含む。

[0018]図１においてさらに描かれるように、組立体１００は、従来の予圧組立体を組み込んでいない。その代わりに、予圧は第２の構造体１０６によって与えられる。より具体的には、予圧は第２の構造体１０６の相対的な剛性によって与えられる。すなわち、第１の構造体１０２は第１の所定の剛性を有する材料から形成され、第２の構造体１０６は第２の所定の剛性を有する材料から形成される。いくつかの実施形態では、第２の所定の剛性は第１の所定の剛性よりも小さく、他の実施形態では第１の剛性に等しく、さらに他の実施形態では第１の剛性よりも大きい。第１の所定の剛性および第２の所定の剛性の相対値に関わらず、第１の回転軸１０８に沿って第２の構造体１０６に力が加えられるとき、第１の構造体１０２および第２の構造体１０６のうちの少なくとも一方がゆがみ、このゆがみによって、第１の軸受組立体１０４に予圧力が与えられる。

[0019]第１の構造体１０２および第２の構造体１０６が形成される材料は様々であってもよいことが理解される。第１の剛性および第２の剛性は、負荷がそれに加えられたときに、第１の構造体１０２に対して第２の構造体１０６がゆがむ限り、様々であってもよいことがさらに理解される。第１の構造体１０２および第２の構造体１０６のいくつかの例示的な材料には、力がそれに加えられたときに弾性を示す様々な金属、金属合金、プラスチック、および複合材が含まれる。第２の構造体１０６は様々な形状であってもよいことがさらに理解される。例えば、少し例を挙げると円形、ひし形、矩形、または星形などの多くの知られている閉じた形状のうちの任意の１つであってもよく、または、少し例を挙げると、Ｃ字形、またはＬ字形などの多くの知られている開いた形状のうちの任意の１つであってもよい。

[0020]ここで図２を参照すると、図１の軸受取付けおよび予圧構成を組み込んだ装置を実際に物理的に実現した一実施形態の斜視図が描かれている。描かれる装置はジンバル機構２００であり、第１の構造体１０２は内側ジンバルリングとして構成され、第２の構造体１０６は外側ジンバルリングとして構成される。描かれるジンバル機構２００は、さらに第２の軸受組立体２０２を含む。第２の軸受組立体２０２は、内側ジンバルリング（例えば第１の構造体１０２）に形成された第２の軸受取付け部２０３に取り付けられる。図２では見えないが、第１の軸受組立体１０４と同様、第２の軸受組立体２０２は、適切な固定金具によって第２の構造体１０６に対して定位置に保持されることが理解されよう。

[0021]第２の軸受取付け部２０３は、第１の軸受取付け部１０３から離間しており、第１の回転軸１０８上に配設される。外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）は、第２の軸受組立体２０２にも取り付けられており、そのゆがみによって第２の予圧力を第２の軸受組立体２０２に与える。理解され得るように、第１の軸受組立体１０４および第２の軸受組立体２０２は、第１の回転軸１０８に沿って同軸に配設されているので、第２の予圧力は大きさが第１の予圧力に等しい（ただし方向は反対である）。

[0022]同じく図２で描かれるように、ジンバル機構２００は、少なくとも描かれる実施形態では、第３の構造体２０６をさらに含む。描かれる実施形態においてシャフトとして実現される第３の構造体２０６は、外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）に回転可能に結合されて、第１の回転軸１０８に垂直な第２の回転軸２０８周りで、シャフト（例えば第３の構造体２０６）と外側ジンバルリング１０６との間の相対回転を可能にする。

[0023]理解され得るように、シャフト２０６は、軸受組立体によって外側ジンバルリング１０６に回転可能に結合される。特に、シャフト２０６は第３の軸受組立体２１２および第４の軸受組立体２１４によって結合される。第３の軸受組立体２１２は、シャフト２０６と外側ジンバルリング１０６との間に配設される。第４の軸受組立体２１４は、第３の軸受組立体２１２から離間され、同じくシャフト２０６と外側ジンバルリング１０６との間に配設される。外側ジンバルリング１０６は、第２の回転軸２０８に沿って少なくとも力がそれに加えられたときにもゆがむように構成され、そのゆがみによって、第３の軸受組立体２１２および第４の軸受組立体２１４に予圧力を与える。より具体的には、外側ジンバルリング１０６は、第３の予圧力を第３の軸受組立体２１２に与え、第４の予圧力を第４の軸受組立体２１４に与える。第３の予圧力および第４の予圧力は、大きさは等しいが方向は反対である。いくつかの実施形態においては、第３の軸受組立体２１２および第４の軸受組立体２１４は、第２の回転軸に沿って摺動可能であってもよいことが理解される。そのような実施形態では、第３の軸受組立体２１２および第４の２１４には予圧は掛からないが、第１の軸受組立体１１８および第２の軸受組立体２０２には、なお予圧力が掛かる。

[0024]上記から、外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）は、少なくとも２つの機能、すなわち第１の回転軸１０８および第２の回転軸２０８におけるすべての軸受組立体１０４、２０２、２１２、２１４の機械的な支持、および予圧を実現することが理解され得る。外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）は、第１の軸１０８および第２の軸２０８における剛性、したがって予圧力の大きさが、等しくなり得るように構成されても、等しくなり得ないように構成されてもよい。したがって、外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）は、第２の所定の剛性を、例えば第１の回転軸１０８において有するとともに、第２の所定の剛性とは等しくない第３の所定の剛性を、例えば第２の回転軸２０８において有するように構成されてもよい。

[0025]外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）が異なる剛性を実現する機構は、様々であってもよい。例えば、図３に描かれるように、外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）の１つまたは複数の寸法（例えば幅、厚さなど）が、第２の所定の剛性および第３の所定の剛性をもたらすようにサイズ設定されてもよい。あるいは、またはこれに加えて、図４に描かれるように、外側ジンバルリング（例えば第２の構造体１０６）は、第２の所定の剛性および第３の所定の剛性をもたらすように寸法設定された、そこに形成された穴、ノッチ、刻み目、溝、または波形などの複数の特徴部４０２を有してもよい。

[0026]この書面では、第１および第２などの相対的な用語は、１つの実体または動作を別の実体または動作から区別するためだけに使用され得、そのような実体または動作間の任意の実際のそのような関係もしくは順序を必ずしも必要とせず、または必ずしも暗示しない。「第１の」、「第２の」、「第３の」などの序数詞は、単に複数のうちの異なる個々を指しており、請求項の文言によって明示的に定義されない限り、いかなる順序または順番も暗示しない。

[0027]さらに、文脈に応じて、異なる要素間の関係を記述するのに使用される「接続する」または「結合される」などの言葉は、それらの要素間に直接的な物理的接続がなされなくてはならないことを暗示しない。例えば、２つの要素は、１つまたは複数のさらなる要素を介して、物理的に、電気的に、論理的に、または任意の他の態様で互いに接続されてもよい。

[0028]本発明の上記の詳細な記述において、少なくとも１つの例示的な実施形態が提示されたが、膨大な数の変形形態が存在することが理解されるべきである。例示的な実施形態は、単なる例であり、本発明の範囲、適用性、または構成をいかなる形でも限定することは意図されていないことも理解されるべきである。むしろ、上記の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を実現するための便利な指針を当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲において説明される本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に記述される要素の機能および構成に様々な変更が加えられ得ることが理解される。以下は、本願の出願当初の本発明の各種形態である。
（形態１） 第１の所定の剛性を有する第１の構造体と、
前記第１の構造体に取り付けられた第１の軸受組立体と、
前記第１の軸受組立体に取り付けられた第２の構造体であって、それによって第１の回転軸周りの相対運動が、前記第１の構造体と前記第２の構造体との間で可能となり、第２の所定の剛性を有する第２の構造体とを備え、
前記第１の構造体および前記第２の構造体のうちの少なくとも一方が、前記第１の回転軸に沿って力がそれに加えられたときにゆがみ、
前記第１の構造体および前記第２の構造体のうちの少なくとも一方の前記ゆがみによって、前記第１の軸受組立体に第１の予圧力が与えられる、組立体。
（形態２） 第１の軸受取付け部、および前記第１の軸受取付け部から離間した第２の軸受取付け部を含む、第１の所定の剛性を有する第１の構造体と、
前記第１の軸受取付け部に取り付けられた第１の軸受組立体と、
前記第２の軸受取付け部に取り付けられた第２の軸受組立体と、
前記第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に取り付けられそれらを相互連結する第２の構造体であって、それによって前記第１の構造体と前記第２の構造体との間の相対運動が第１の回転軸に沿って可能となり、前記第１の所定の剛性よりも小さい第２の所定の剛性を有し、それにより少なくとも力がそれに加えられたときにゆがむ第２の構造体とを備え、
前記第２の構造体が、そのゆがみによって、前記第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に予圧力を与える、組立体。
（形態３） 第１の軸受取付け部、および前記第１の軸受取付け部から離間した第２の軸受取付け部を含む、第１の所定の剛性を有する内側ジンバルリングと、
第１の端部および第２の端部を含み、第２の所定の剛性を有するシャフトと、
前記第１の軸受取付け部に取り付けられた第１の軸受組立体と、
前記第２の軸受取付け部に取り付けられた第２の軸受組立体と、
前記第１の端部に少なくとも隣接して前記シャフトに取り付けられた第３の軸受組立体と、
前記第２の端部に少なくとも隣接して前記シャフトに取り付けられた第４の軸受組立体と、
前記第１の軸受組立体、第２の軸受組立体、第３の軸受組立体、および第４の軸受組立体に取り付けられそれらを相互連結する外側ジンバルリングであって、それによって前記内側ジンバルリングと前記外側ジンバルリングとの間の相対運動が、第１の回転軸に沿って可能となり、前記シャフトと前記外側ジンバルリングとの間の相対運動が、前記第１の回転軸に垂直な第２の回転軸に沿って可能となる、外側ジンバルリングとを備え、
前記外側ジンバルリングが、前記第１の所定の剛性および前記第２の所定の剛性よりも小さい第３の所定の剛性を有し、それにより前記第１の回転軸および第２の回転軸に沿って少なくとも力がそれに加えられたときにゆがみ、
前記外側ジンバルリングが、そのゆがみによって、等しい大きさの第１の予圧力および第２の予圧力をそれぞれ前記第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に与え、等しい大きさの第３の予圧力および第４の予圧力をそれぞれ前記第３の軸受組立体および第４の軸受組立体に与える、ジンバル装着組立体。

１００ 組立体
１０２ 第１の構造体
１０３ 軸受取付け部
１０４ 第１の軸受組立体
１０６ 第２の構造体
１０８ 第１の回転軸
１１２ 内輪
１１４ 外輪
１１６ ねじ固定具
１１８ ワッシャー
２００ ジンバル機構
２０２ 第２の軸受組立体
２０３ 第２の軸受取付け部
２０６ 第３の構造体
２０８ 第２の回転軸
２１２ 第３の軸受組立体
２１４ 第４の軸受組立体

Claims (1)

1. 第１の軸受取付け部、および前記第１の軸受取付け部から離間した第２の軸受取付け部を含む、第１の所定の剛性を有する内側ジンバルリングと、
   第１の端部および第２の端部を含み、第２の所定の剛性を有するシャフトと、
   前記第１の軸受取付け部に取り付けられた第１の軸受組立体と、
   前記第２の軸受取付け部に取り付けられた第２の軸受組立体と、
   前記第１の端部に少なくとも隣接して前記シャフトに取り付けられた第３の軸受組立体と、
   前記第２の端部に少なくとも隣接して前記シャフトに取り付けられた第４の軸受組立体と、
   前記第１の軸受組立体、第２の軸受組立体、第３の軸受組立体、および第４の軸受組立体に取り付けられそれらを相互連結する外側ジンバルリングであって、それによって前記内側ジンバルリングと前記外側ジンバルリングとの間の相対運動が、第１の回転軸に沿って可能となり、前記シャフトと前記外側ジンバルリングとの間の相対運動が、前記第１の回転軸に垂直な第２の回転軸に沿って可能となる、外側ジンバルリングとを備え、
   前記外側ジンバルリングが、前記第１の所定の剛性および前記第２の所定の剛性よりも小さい第３の所定の剛性を有し、それにより前記第１の回転軸および第２の回転軸に沿って少なくとも力がそれに加えられたときにゆがみ、
   前記外側ジンバルリングが、そのゆがみによって、等しい大きさの第１の予圧力および第２の予圧力をそれぞれ前記第１の軸受組立体および第２の軸受組立体に与え、等しい大きさの第３の予圧力および第４の予圧力をそれぞれ前記第３の軸受組立体および第４の軸受組立体に与える、ジンバル装着組立体。

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