JP2000205250A - ころがり軸受 - Google Patents

ころがり軸受

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 全ての接触部分をころがり接触として滑り
摩擦を完全に無くし得る安価なころがり軸受を提供する
ことを目的とするものである。 【構成】 第１の軌道面１を有する第１の軌道輪２の
少なくとも一方の側端部に側部材３を設け、該側部材３
の内側部に前記第１の軌道面１と同心の円輪状の案内面
５を設け、第１の軌道面１と対向する同心の第２の軌道
面７を有する第２の軌道輪８と前記第１の軌道輪２との
間に複数個の転動体９を配列し、円周方向で隣接せる該
転動体９同士間に球状の回転体１０を配列し、該回転体
９を前記側部材３の案内面５に転動可能に接触せしめた
ころがり軸受。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に広く使用さ
れるころがり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にころがり軸受といわれるも
のは、軌道輪たる外輪と内輪との間に複数個配列された
転動体のころがり運動によって摩擦係数の小さな軸受を
構成している。
【０００３】しかし、転動体はそれを支持する保持器と
の間で、又は保持器を有しないいわゆるフルローラ形式
にあっては転動体同士の間で滑り運動が生じており、断
続的に摩擦力が発生する原因となっている。また、転動
体の間に軸状の回転体を配置したもの（出願人による特
願平１０−３３５０７５）があり、完全にころがり運動
だけで負荷を支持して回転するものがあるが、軸状の回
転体その他の製作上のコストダウンが課題となってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記背景の
下に成立したものであり、ころがり軸受内における全て
の接触部分をころがり接触として滑り摩擦を完全に無く
したころがり軸受を安価に提供することを目的とするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は、第１の軌道面を有する第１の軌道輪の側端部に側
部材を設け、該側部材の内側部に前記第１の軌道面と同
心の円輪状の案内面を設け、第１の軌道面と対向する同
心の第２の軌道面を有する第２の軌道輪と前記第１の軌
道輪との間に複数個の転動体を配列し、円周方向で隣接
せる該転動体同士間に球状の回転体を配列し、該回転体
を前記側部材の案内面に転動可能に接触せしめたことに
より達成される。
【０００６】かかる構成の本発明のころがり軸受の作動
原理は次のごとくである。
【０００７】第２の軌道輪を固定した状態で第１の軌道
輪が時計方向に回転するときには、第１の軌道面に接触
している転動体は、反時計方向に自転しながら時計方向
に公転運動を行う。また、転動体に接触している回転体
は時計方向に自転しながら時計方向に公転する。
【０００８】このとき、回転体と第１の軌道輪に取り付
けられた側部材に形成された案内面と接触点における合
成速度と該案内面の回転方向と同方向である。したがっ
て、従来のころがり軸受のように保持器の静止したポケ
ット面と転動体の回転運動面が直接接触するごとき状態
がなく滑らかに回転する。
【０００９】ここで、好ましくは、回転体の半径と、前
記案内面と接触点における回転体の回転半径ととの比
を、側部材の案内面の半径と第１の軌道輪が転動体と接
触する接触面の半径との比に等しくすることによって、
各々の部分での速度を一致させることができ、全ての接
触点で完全なころがり運動とし、摩擦損失を大幅に減少
することができる。
【００１０】このように設定することによって、転動体
と第１の軌道輪との間は完全なころがり運動のみで相互
の位置関係を保ちながら回転を続けることができる。し
たがって、第２の軌道輪が停止している状態での第１の
軌道輪の回転において、従来の保持器との間に見られる
ような滑り摩擦の発生はない。逆に、第１の軌道輪が停
止している状態での第２の軌道輪の回転においても、各
部の相体運動の関係は同じであり、従来の保持器との間
に見られるような滑り摩擦の発生がないことは言うまで
もない。
【００１１】また、本発明において、転動体が球状であ
り、該転動体の転動軸が軸受の回転軸と並行であるごと
き構成のみでなく、該転動体の転動軸が軸受の回転軸に
対して傾斜しているごとき構成においても実現可能であ
る。前者は一般にラジアル軸受と呼ばれるものであり、
後者はアンギュラーコンタクトタイプと呼ばれるもので
ある。
【００１２】また、本発明において、転動体が両端に小
径部を有する円筒状であり、第１の軌道輪の第１の軌道
面及び第２の軌道輪の第２の軌道面は、軸線方向にて該
転動体と線状に接触する断面形状を有し、円周方向に隣
接する該転動体の小径部に球状の回転体を配列し、該回
転体を前記側部材の案内面に転動可能に接触せしめたご
とき構成にすることもできる。更に、この様な構成にお
いて、転動体は一方が太くなっているいわゆるテーパー
ローラーとしても良く、この場合、テーパーローラー
は、細い側には移動できないので球状の回転体は転動体
の太い側のみに配置すれば良く、細い側の回転体は省略
することができる。
【００１３】上記説明で共通している事は回転体の形状
は球体であることであり、製作が容易で安価である。こ
の事によって完全な転がり接触状態を極めて安価に実現
する事ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図について本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明の一実施形態のころがり
軸受の構造を示す軸受軸線を含む面での断面図、図２は
図１における点ＡＢＣＤＥＦを通る軸受軸線に直角な面
での断面図である。
【００１５】図１、図２において、円弧状断面を有し環
状溝をなす第１の軌道面１が形成された第１の軌道輪２
の一方の側面にフランジ状の側部材３が設けられてい
る。該側部材３の円筒状の内側部には前記軌道面１と同
心の円輪状の案内面５が形成されている。第１の軌道面
１と対向し円弧状断面の環状溝をなす第２の軌道面７を
有する第２の軌道輪８と前記第１の軌道輪２との間に
は、複数個の球状の転動体９が配列されている。また、
円周方向に隣接せる転動体９同士の間には、球状の回転
体１０が前記側部材３の案内面５に接触した状態で転動
可能に組み込まれている。
【００１６】尚、本実施形態においては、第１の軌道輪
２は軸受としての外輪を、第２の軌道輪８は内輪を形成
している。
【００１７】以上のごとく構成した本実施形態のころが
り軸受の作動を説明する。
【００１８】図１、図２に示す本実施形態のころがり軸
受は、いま、第２の軌道輪８を固定した状態で第１の軌
道輪２が図２にて時計方向に回転するときには、第１の
軌道輪２の軌道面１に接触している複数の転動体９は、
反時計方向に自転しながら時計方向に公転運動を行う。
また、転動体９と接触している回転体１０は時計方向に
自転しながら時計方向に公転する。このとき、回転体１
０は軸受の回転中心軸に並行な回転軸のまわりに回転し
ているが、回転体１０の案内面５との接触点における回
転速度は、この点における回転半径と、回転体自体の半
径との比の設定により、第１の軌道輪２に取り付けられ
た側部材３の案内面５の回転速度に等しくなる。このよ
うに設定することによって転動体９と第１の軌道輪２と
の間は完全なころがり運動のみで相互の位置関係を保ち
ながら回転を続けることができる。したがって、第１の
軌道輪２が停止している状態での第２の軌道輪８の回転
において、従来の保持器との間に見られるような滑り摩
擦の発生はない。逆に、第１の軌道輪２が停止している
状態での第２の軌道輪８の回転においても、各部の相体
運動の関係は同じであり、従来の保持器との間に見られ
るような滑り摩擦の発生がないことは言うまでもない。
【００１９】したがって、この運動によって生ずる摩擦
力は極めて小さく従来のころがり軸受の数１０〜数１０
００分の１になり得る。
【００２０】尚、回転体１０の案内面５との接触点にお
ける回転速度は、この点における回転半径Ｒ１は、第１
の軌道面１と転動体９との接触点の軸受中心からの半径
をＲ２、回転体１０の半径をＲ３、側部材３の案内面５
の半径をＲ４とすると、軸受の回転中心が移動せず回転
体１０の位置が変わらずに回転する状態を考えると、全
ての部材は回転のみを行なっていることとなり、転動体
９を介して接触回転するときの各部の速度は、Ｒ１上の
速度はＲ４の部分の速度に等しく、Ｒ２上の速度は転動
体９の回転運動を介してＲ３上の速度に等しければよ
い。したがって各部の半径の比は Ｒ１／Ｒ４＝Ｒ３／Ｒ２ となりこの関係から、 Ｒ１＝（Ｒ３・Ｒ４）／Ｒ２ として求めることができる。
【００２１】図３は本発明の他の実施形態のころがり軸
受を示す軸受軸線を含む面での断面詳細図である。
【００２２】図３は一般にアンギュラーコンタクトタイ
プと呼ばれるものであり、図１、２に示す実施形態との
相違点は転動体９の第１の軌道面１、第２の軌道面７と
の接触点が回転面に対して傾斜していることである。し
たがって、回転体１０の回転軸も傾斜しており案内面５
との接触点における相対速度の比が前記説明内容とは少
し異なる。この場合、回転体１０と案内面５との接触点
における傾斜した回転軸に対する回転半径をＲ１、転動
体９と第１の軌道面１との接触点における軸受中心から
の半径をＲ２、回転体の半径をＲ３、側部材３の案内面
５の半径をＲ４とすることによって前式に当て嵌める事
ができる。
【００２３】図４は本発明の他の実施形態のころがり軸
受を示す軸受軸線を含む面での断面詳細図である。
【００２４】図４に示される本実施形態おいては、転動
体２９は円筒ころであり、第１の軌道輪２２及び第２の
軌道輪２８にそれぞれ形成された第１の軌道面２１及び
第２の軌道面２７は、前記転動体２９と線状に接触する
ごとき断面を有する。また、転動体２９の両端には小径
部３１、３２を有し、第１の軌道輪２２の両側面には、
フランジ状の側部材２３、２４が設けられている。該側
部材２３、２４の円筒状の内側部には前記軌道面２１と
同心の円輪状の案内面２５、２６が形成されている。ま
た、円周方向に隣接せる転動体２９同士の間には、その
小径部３１、３２に接するとともに、前記側部材２３の
案内面２５に接触した状態で、球状の回転体３０が転動
可能に組み込まれている。
【００２５】図４に示されているような円筒ころ軸受の
場合は、転動体２９の小径部３１、３２と回転体３０の
接触は点接触となっているが転動体２９と軌道面２１、
２７の接触が線状となっていて、大きなラジアル荷重を
受けることができ、本来の特性に見合った負荷性能を保
つことができる。
【００２６】図５は本発明の他の実施形態のころがり軸
受を示す軸受軸線を含む面での断面図である。
【００２７】図５において転動体４９は一方が太く形成
されたいわゆるテーパーローラータイプのもである。こ
の場合は、第１の軌道輪４２及び第２の軌道輪４８にそ
れぞれ形成された第１の軌道面４１及び第２の軌道面４
７は、前記転動体４９と線状に接触するごときテーパー
状の断面を有する。第２の軌道面４７には一方の端に段
部５４を有する。小径部５１は転動体４９の径の太い側
のみにあり、回転体５０及び側部材４３に設けた案内面
４５も一方のみである。これは転動体４９は軌道面４
１、４７に挟まれた状態では径の細い側に移動する事が
できないためである。このタイプの軸受の場合、段部５
４は使用状態においては第１の軌道輪４２に対して第２
の軌道輪４８を図において左側に押し付けた状態とする
ので、転動体４９の側面との接触はないが、使用前の状
態で第２の軌道輪４８の脱落を防止するためのものであ
る。
【００２８】ただし、図５に示す実施形態においても図
４に示すごとく転動体の両端に小径部を設け、各々に回
転体を配置して案内面に接触して保持する方式としても
良いことは言うまでもなく、この場合は第２の軌道輪４
８に設けた段部５４を取り去れば、第２の軌道輪を着脱
可能にすることができる。
【００２９】図３、図５に示すごとき実施形態の場合
は、主にスラスト荷重を支持する上で有効である。特
に、スラスト方向の荷重を受ける使用状態においては、
常時、各転動体に荷重が等しく加わっており、従来は一
旦、隣り合う転動体が保持器の壁を介して接触した状態
になると、これを解除する機会がなく、連続した接触摩
擦が発生する。これに対して本実施形態の軸受は、前記
の転動体と保持器との接触面がころがり接触であり相対
速度が等しいので摩擦距離が０に近く、摩擦損失が極め
て少ないのでその優位性は極めて高い。
【００３０】ここで、摩擦損失は接触部の摩擦力と摩擦
相対移動距離との積として算出されるもので、摩擦によ
り失われる仕事量をいうが、ころがり接触の場合、この
摩擦相対移動距離が、すべり摩擦の状態に比べて極めて
小さいので、結果的に摩擦損失が小さいことになる。
尚、この摩擦損失を回転速度で除したものが摩擦トルク
である。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなごとく、本発明に
よるころがり軸受は接触部での運動が全てころがり運動
なので回転中の滑り摩擦がなく回転が滑らかであるほ
か、ラジアル軸受のみでなく、スラスト加重を受ける軸
受にも実施可能であり、特に回転体が球体であるために
製作が容易で極めて安価に実現できるので、応用分野が
広く機械製品の性能の向上及びコストダウンの上で、そ
の効果は極めて著しい。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のころがり軸受を示す軸線
を含む面での断面図である。
【図２】図１における点ＡＢＣＤＥＦを通る軸受軸線に
直角な面での断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態のころがり軸受を示す軸
線を含む面での断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態のころがり軸受を
示す軸線を含む面での断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態のころがり軸受を
示す軸線を含む面での断面図である。
【符号の説明】
１；２１；４１ 第１の軌道面 ２；２２；４２ 第１の軌道輪 ３；２３、２４；４３ 側部材 ５；２５、２６；４５ 案内面 ７；２７；４７ 第２の軌道面 ８；２８；４８ 第２の軌道輪 ９；２９；４９ 転動体 １０；３０；５０ 回転体 ３１、３２；５１ 小径部 ５４ 段部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の軌道面を有する第１の軌道輪の少
    なくとも一方の側端部に側部材を設け、該側部材の内側
    部に前記第１の軌道面と同心の円輪状の案内面を設け、
    第１の軌道面と対向する同心の第２の軌道面を有する第
    ２の軌道輪と前記第１の軌道輪との間に複数個の転動体
    を配列し、円周方向で隣接せる該転動体同士間に球状の
    回転体を配列し、該回転体を前記側部材の案内面に転動
    可能に接触せしめたことを特徴とするころがり軸受。
  2. 【請求項２】 転動体が球状であり、該転動体の転動軸
    が軸受の回転軸と並行である事を特徴とする請求項１に
    記載のころがり軸受
  3. 【請求項３】 転動体が球状であり、該転動体の転動軸
    が軸受の回転軸に対して傾斜している事を特徴とする請
    求項１に記載のころがり軸受
  4. 【請求項４】 第１の軌道面を有する第１の軌道輪の両
    側端部に側部材を設け、該側部材の内側部に前記第１の
    軌道面と同心の円輪状の案内面を設け、転動体が両端に
    小径部を有する円筒状であり、第１の軌道輪の第１の軌
    道面及び第２の軌道輪の第２の軌道面は、軸線方向にて
    該転動体と線状に接触する断面形状を有し、円周方向に
    隣接する該転動体の小径部に球状の回転体を配列し、該
    回転体を前記側部材の案内面に転動可能に接触せしめた
    ことを特徴とするころがり軸受。
  5. 【請求項５】 第１の軌道面を有する第１の軌道輪の一
    方の側端部に側部材を設け、該側部材の内側部に前記第
    １の軌道面と同心の円輪状の案内面を設け、転動体が一
    方の端に小径部を有するテーパー状円筒であり、第１の
    軌道輪の第１の軌道面及び第２の軌道輪の第２の軌道面
    は、軸線方向にて該転動体と線状に接触する断面形状を
    有し、円周方向に隣接する該転動体の小径部に球状の回
    転体を配列し、該回転体を前記側部材の案内面に転動可
    能に接触せしめたことを特徴とするころがり軸受。
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