JP2000027871A - 改良効率・低騒音発生ロ―ラスラスト軸受 - Google Patents

改良効率・低騒音発生ロ―ラスラスト軸受

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JP2000027871A
JP2000027871A JP11169050A JP16905099A JP2000027871A JP 2000027871 A JP2000027871 A JP 2000027871A JP 11169050 A JP11169050 A JP 11169050A JP 16905099 A JP16905099 A JP 16905099A JP 2000027871 A JP2000027871 A JP 2000027871A
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Charles W Shattuck
ダブリュ シャタック チャールス
Primo P Gugnoni
ピー ガノイ プリモ
Brian H Laskoff
エッチ ラスコフ ブライアン
Ronald Wilcox
ウィルコックス ロナルド
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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/30Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率を高め、動作中の騒音発生を少なくした
ローラスラスト軸受を提供することである。 【構成】 内径と外径及び上表面と下表面を有する円形
軸受保持器の中に半径方向に向けられた複数の円筒形ロ
ーラ要素を備えている。ローラ要素は、保持器の上表面
と下表面からそれぞれ上と下に突き出ており、内径と外
径を有する上側と下側軌道輪は、保持器の上表面と下表
面から上と下に突き出ているローラ要素の各部分と転動
接触している。上側及び下側軌道輪は、軌道輪に対する
ローラの横すべりを減らし、スラスト軸受の動作騒音を
下げる特徴を備えている。もう一つの軌道輪の特徴が軸
受の荷重支承能力を加えられた荷重に比例するよう変え
ることができるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にいえばロ
ーラスラスト軸受に関し、さらに詳しくいえば、効率を
高め、動作中の騒音発生を低減したローラスラスト軸受
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の設計のローラスラスト軸受が極め
てよく動作する。しかし、それらは、ローラが軌道輪に
対して横すべりすることによって生ずる摩擦損失のある
ために最大効率を与えない。そのような横すべりは、動
作中ローラの内、外端が移動した円周における差によっ
て起されている。ローラが与えられた直径の円筒形を有
し、それらは、円形径路内を移動しなければならないの
で、内端は、外端より遅い速度で移動しなければならな
い。ローラは、動作中にねじれないので、ローラの内端
と外端の間の速度差は、軌道輪に対するローラ両端の相
対横すべりを生ずる。これによって摩耗を大きくし、軸
受寿命を短くするローラと軌道輪の回転抗力及び摩擦加
熱を生ずる。なお、ローラの横すべりは、すべての用途
において不快である動作騒音を生ずる。
【0003】ある種のスラスト軸受は、テーパ付ローラ
で作られ、そのローラの内、外端の直径は、軸受が動作
中にそれらの端が移動する円形径路の直径に正比例す
る。テーパ付ローラスラスト軸受は、互換性のある円錐
形状でローラ及び軌道輪を製作する必要があり、従っ
て、円筒形ローラ軸受を作るより製作に高精度を必要と
するので、製作費が高くなる。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】前述のことは、現在の
ローラスラスト軸受にあると知られている限界を例示し
ている。従って、上述の限界の一つ以上を解消すること
を目的とした代替品を提供することは明らかに有益であ
ろう。それゆえ、あとでもっと詳しく開示される特徴を
備える適当な代替品を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの面におい
て、これは、内径と外径及び上表面と下表面を有する円
形軸受保持器内に半径方向に向けられ、前記保持器の上
表面と下表面からそれぞれ上と下に突き出ている複数の
円筒形ローラ要素と、内径と外径を有し、前記保持器の
前記上表面と下表面の上と下にそれぞれ突き出ている前
記ローラ要素の各部分と転動接触している上側と下側の
円形軌道輪と、前記上側及び下側軌道輪上にあって、前
記軌道輪に対するローラの横すべりを減らし、動作騒音
を下げる手段とを備えているローラスラスト軸受を提供
することによって達成される。
【0006】前述及びその他の面は、添付図面と併せて
考慮されるとき、発明の以下の詳細な説明から明らかに
なるであろう。
【0007】
【発明の実施の形態】各図において、同じ番号は、図示
された実施形態のすべてにおいて、同じである部品を表
すために全体を通して使用されている。従って、ローラ
10及び保持器20は、すべての場合について同じであ
り、番号表示を変えている構成要素は、軌道輪30、4
0、50、60だけである。
【0008】従来のローラスラスト軸受か図1に略図
で、図6に誇張した形で示されている。前記軸受は、内
径diと外径doを持った円の半径方向に向けられ、円
形ローラ保持器20内に保持された円筒形ローラ10を
挟持する下側及び上側軌道輪30からなっている。半径
方向に配列されたローラによって形成された円の外径
は、内径に円筒形ローラの長さrの2倍を加えたものに
等しい。ローラは、それらが図示のように保持器本体の
上側及び下側表面のそれぞれから上及び下に一部分突き
出るような、標準の方法で保持器内に保持されている。
ローラ10及び軌道輪30は、ローラ10のほとんど全
長に沿って接触していることが分る。接触軌跡の外周
は、πdに等しく、内周はπdに等しく、ローラ1
0の長さはrなので、内、外周間の差は、約6rである
(d=d+2rなので)。
【0009】従って、円形軌道輪30の互いに対する1
回転ごとに、ローラの外端は、内端より、距離6rだけ
遠く移動しなければならない。ローラ10の直径は、端
から端まで一様であり、ローラが回転中ねじれないの
で、内端と外端は、そのような回転中軌道輪30上を反
対方向にすべらなけれはならない。これは、抗力、摩擦
効率損失、摩擦加熱及び摩耗並びに軸受のやかましい動
作を生ずる。
【0010】図2は、本発明の第1実施例形態を示して
いる。それは、図1の従来の軸受と同じ円筒形ローラ1
0及び同じ円形ローラ保持器20を備えるが、それはロ
ーラ10と接触する半径方向に凸形の表面のある上側及
び下側軌道輪40を備えている。図示のように、軌道輪
40は、ローラのピッチ線又は、中点でのみローラ10
に接触する。この方法によって、軌道輪/ローラの接触
軌跡は、小さな半径方向長さの線なので、軌道輪上のロ
ーラの横すべりが低減されるかなくされ、摩擦、加熱及
び摩耗が低減され、効率が高められ、そして騒音が減ら
されるかなくされる。
【0011】図3は、本発明の変化形態を示している。
この場合には、軌道輪50は前述の実施形態の軌道輪4
0の持っているのと実質的に同じ半径方向の凸形を有す
るが、それらは、均一の厚さで形成されているので、ロ
ーラ10に接触する凸面に反対の半径方向の凹面を備え
ている。この設計は、荷重が増加すると、軌道輪50を
変形させることができ、ローラ10と軌道輪50の間の
接触軌跡は加えられた荷重に比例する半径方向の大きさ
を有し、軸受の荷重支承能力は、加えられた荷重に比例
して大きくなるようにしている。この荷重比例接触は、
高荷重での効率を下げ、騒音度を大きくすることになる
が、それは、軸受の寿命を延ばし、可変負荷条件下での
静粛さと効率を連続的に最適化する。
【0012】図4は、図3の発明の実施形態のもう一つ
の変化形態を示している。こゝでは、軌道輪60は、ロ
ーラ10と接触している凸面と接触面に反対側の凹面を
備えているが、軌道輪60の厚さは、軌道輪の半径方向
に内側縁と外側縁の間で変化している。従って、加えら
れた荷重が大きくなると、軌道輪は、それらが図3の実
施形態においてできるように、ローラ接触領域を大きく
するように変形できる。しかし、軌道輪の内側縁及び外
側縁が厚いので、荷重が大きくなるにつれて、変形率は
小さくなる。これは、可変定数ばねと同様である。
【0013】この可変率特徴のさらに別の変化形態(図
示なし)を軌道輪の内側縁と外側縁の間の軌道輪の厚さ
をどちらかの方向に滑らかに増やすこと及び軌道輪の接
触面上に適当な非均一な半径方向凸形によって提供され
る。この実施形態では、連続的に増大する軌道輪厚さ及
び非均一な半径方向凸形は、ゼロ又は低荷重においてロ
ーラの内側端又は外側端のいずれかで線である軌道輪/
ローラ接触軌跡を可能にする。軌跡は、軌道輪厚さ増大
の方向及びゼロ荷重軌道輪/ローラ接触軌跡の如何によ
って、減少又は増大ばね定数で、ローラの内側端又は外
側端から外向き又は内向きに広がる径路である。
【0014】図5及び図6の図は、図6における問題に
対する図5における解決法を誇張している。図6におけ
るスケッチは、ローラの半径方向の内側及び外側端にお
いてローラ10と接触している軌道輪R′を略図で示し
ている。これは、ありそうもない設計選択であるが、そ
れは、図1に示されたような従来の軸受において高荷重
条件の下で起る可能性のある状況である。これは、ロー
ラの横すべりを最大にし、効率損失、摩擦加熱、摩耗及
び動作騒音をも最大にする条件である。
【0015】図5に示された軸受は、本発明による凸形
ローラ接触面を有する軌道輪Rを備えている。ローラ1
0のほぼ半径方向の中点にある軌道輪/ローラ接触軌跡
を示すことを目的としている。これは、本発明の好まし
い実施例形態であり、それは、図2及び図3に示された
軸受に対してゼロ荷重の下で荷重をローラ10の中心に
置いており、図3の変化形態においては、荷重を軌道輪
/ローラ接触軌跡の内側及び外側にほぼ一様に増加する
ように分布させているからである。この解決法は、どの
荷重においても軌道輪R上のローラ10のすべりを最小
にする。低荷重においては、事実上すべりが全く検出さ
れない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の技術のローラスラスト軸受の略立断面
図を示す。
【図2】 本発明の一実施形態によるローラスラスト軸
受の略立断面図を示す。
【図3】 本発明のもう一つの実施形態による支承荷重
適合特徴を組込んでいるローラスラスト軸受の略立断面
図を示す。
【図4】 本発明の第3の実施形態による可変率支承荷
重適合特徴を組込んだローラスラスト軸受の略立断面図
である。
【図5】 本発明によって与えられた改良をさらに強調
して例示するためにローラ対軌道輪の接触の一つの極端
な場合の誇張図である。
【図6】 本発明によって与えられた改良をさらに強調
して例示するためにローラ対軌道輪の接触のもう一つの
極端な場合の誇張図である。
【符号の説明】
10 ローラ 20 保持器 30,40,50,60 軌道輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プリモ ピー ガノイ アメリカ合衆国コネチカット州06756 ゴ シェン アイビー マウンティン ロード (72)発明者 ブライアン エッチ ラスコフ アメリカ合衆国コネチカット州06790 ト リントン フォーレスト ストリート 186 (72)発明者 ロナルド ウィルコックス アメリカ合衆国コネチカット州06791 ハ ーウィントン オーチャード ヒル ロー ド 156

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内径と外径及び上表面と下表面を有する
    円形軸受保持器内に半径方向に向けられ、前記保持器の
    上表面と下表面からそれぞれ上と下に突き出している複
    数の円筒形ローラ要素と、 内径と外径を有し、前記保持器の前記上表面と下表面の
    上と下にそれぞれ突き出ている前記ローラ要素の各部分
    と転動接触している上側と下側の円形軌道輪と、 前記
    上側及び下側軌道輪上にあって、前記軌道輪に対するロ
    ーラの横すべりを減らし、動作騒音を下げる手段とを備
    えるローラスラスト軸受。
  2. 【請求項2】 前記軌道輪に対するローラのすべりを減
    らし、動作騒音を下げる手段が前記ローラ要素と接触し
    ている軌道輪の表面上に上側軌道輪及び下側軌道輪の内
    径と外径の間に半径方向に凸形の表面を備え、前記半径
    方向に凸形の表面は、前記ローラ要素の半径方向に中間
    の部分において前記ローラ要素に接触する請求項1に記
    載のローラスラスト軸受。
  3. 【請求項3】 前記上側及び下側軌道輪上にあって、前
    記スラスト軸受の荷重支承能力を前記軸受に加えられた
    荷重に比例するように調節する手段をさらに備えている
    請求項2に記載のローラスラスト軸受。
  4. 【請求項4】 前記スラスト軸受の荷重支承能力を調節
    する手段が前記軌道輪のほぼ均一な厚さの部分からな
    り、前記均一な厚さは、軌道輪が加えられた荷重に適応
    するように弾性的に変形できるようにする請求項3に記
    載のローラスラスト軸受。
  5. 【請求項5】 前記スラスト軸受の荷重支承能力を調節
    する手段が前記軌道輪の半径方向に非均一な厚さの部分
    からなり、前記半径方向に非均一な厚さの部分は、荷重
    下の前記軌道輪の弾性変形の増加と共に増加するばね定
    数を与える請求項3に記載のローラスラスト軸受。
JP11169050A 1998-06-17 1999-06-16 改良効率・低騒音発生ロ―ラスラスト軸受 Pending JP2000027871A (ja)

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US09/098,370 US5975763A (en) 1998-06-17 1998-06-17 Roller thrust bearing having improved efficiency and reduced noise generation
US09/098370 1998-06-17

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