JP2000337368A - 転がり総コロ軸受 - Google Patents

転がり総コロ軸受

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JP2000337368A
JP2000337368A JP18404899A JP18404899A JP2000337368A JP 2000337368 A JP2000337368 A JP 2000337368A JP 18404899 A JP18404899 A JP 18404899A JP 18404899 A JP18404899 A JP 18404899A JP 2000337368 A JP2000337368 A JP 2000337368A
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rollers
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spherical
rolling
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JP18404899A
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Osami Matsumoto
修身 松本
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06Ball or roller bearings
    • F16C23/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • F16C23/086Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】保持器を使用せず、コロのすべてを転がり接触
にして潤滑剤を不必要とし、高速回転に適し、人工衛星
の装置、真空装置内、水中及びクリーンルームあるいは
高温環境下での使用に供する。 【解決手段】転がりコロ軸受のコロを三層構造の総コロ
である、外輪に転がり接触する外周コロ、中間コロ及び
内輪に転がり接触する内周コロを使用して、軌道輪であ
る外輪の内周の溝に外周コロを填め込み、又、内輪の外
周の溝には内周コロを填め込むと共に当該外周コロ、内
周コロの長手方向を鍔付きの中間コロで押さえることに
より、すべてのコロが軸方向に外れないようにしてあ
る。中間コロは外周コロ及び内周コロとは転がり接触す
るが、外輪及び内輪とは接触しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、「産業の米」ともいわ
れる英語のBearingに相当するものとして「軸
受」という語に和訳される、その軸受けの内の「転がり
コロ軸受」に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の転がりコロ軸受は、軌道輪の外輪
と内輪の間に転動体である1種類の複数個のコロを保持
器によってコロ同士が互いに滑り接触しないように全周
に等間隔に排列し、当該コロは外輪の内周と内輪の外周
とに転がり接触して、その隙間を埋める直径であって円
滑な転がり運動をするような構造になっている。その内
の保持器のない総コロ軸受は、図1に示すように複数の
コロ同士が直接に接触するもので、その接触線で滑り接
触し、矢印で示すようにコロ相互の回転方向が反対向き
であるため、その滑り速度は、コロの回転速度の2倍に
なる。一方において、保持器付きの場合は、図2に示す
ようにコロと保持器との滑り速度はコロの速度となり、
総コロ軸受の半分になる。それ故に、保持器のない総コ
ロ軸受より摩擦が少なく高速回転に適するため、現在市
場に出回っているもののそのほとんどが保持器付きの転
がりコロ軸受である。
【0003】しかし、転がりコロ軸受の名称を冠するも
のの、コロと保持器は滑り接触であって滑り摩擦から逃
れられず、この摩擦を少なくするために潤滑剤を必要と
している。即ち、従来の転がりコロ軸受は、軸受内部の
滑り摩擦部分である保持器とコロの滑り摩擦部分の潤滑
を第一義とするために極めて僅かであるが、潤滑剤を与
えなければならず、そのために、潤滑剤の粘性抵抗によ
る滑り摩擦が発生して発熱もする。更に、潤滑剤を保持
・維持させるために密封装置を備えた針状コロ軸受等で
は当該密封装置による滑り摩擦が発生し、これも発熱の
原因となる。当然のことであるが、潤滑剤が与えられな
ければコロと保持器は、摩擦熱で焼き付きを起こしてし
まう。
【0004】とりわけ、以上説明した理由により必然的
に潤滑剤を必要とする従来の転がりコロ軸受を人工衛
星、真空装置内で使用する場合、水中で使用する場合、
クリーンルームで使用する場合及び高温環境下で使用す
る場合等には、煩わしいことであるが、潤滑剤の選択並
びに潤滑剤の飛散、流出、蒸発あるいは劣化等を防止す
るための特別な措置を講ずる必要が不可欠であった。
又、常温の大気中での使用に比べると寿命が短いため、
新しいものとの交換頻度が高く、装置の運転停止、当該
転がりコロ軸受の分解・再組立等メンテナンスの煩わし
さがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】転がりコロ軸受のコロ
が外輪内周及び内輪外周と転がり接触することは、すべ
ての転がり軸受に共通の原理的必然性であってこれを避
けることはできず、この転がり接触には、純粋の転がり
摩擦が存在するといわれている。すなわち「弾性ヒステ
リシス」といわれる内部摩擦であり、これは転がりコロ
軸受のみのことではなく、すべての転がり軸受けに当て
はまる。この転がり接触は、弾性流体潤滑の理論から僅
かな潤滑剤の添加が転がり摩擦の低減に効果のあること
が分かっているが、敢えて潤滑しなければならないこと
ではない。
【0006】従来の総コロ軸受は、両隣のコロ同士が滑
り接触して滑り摩擦を生じるために高速回転に不適であ
ったし、そのために総コロのものは低速回転の極く限ら
れた用途にしか用いられなかった。従って、通常及び高
速回転用のものとしては、保持器付きの転がりコロ軸受
にせざるを得なかった。しかし、転がりコロ軸受の保持
器と転動体であるコロとの滑り接触による滑り摩擦の問
題は依然として未解決のままであり、この滑り摩擦の減
少を計るためには潤滑剤が不可欠であった。この滑り摩
擦の第一原因である保持器をなくすることが出来れば、
このことは明らかに潤滑剤を必要としなくてよいことに
なる。とりわけ、人工衛星、真空装置内、水中及びクリ
ーンルームあるいは高温環境下等で使用する場合には、
潤滑剤は不必要であることが望ましい。
【0007】本発明の転がり総コロ軸受は、上記の欠点
を解消しようとするものである。自然現象に基づく転が
り接触のコロの機能を引き出して、総コロであっても、
そのコロのすべてが転がり接触し、それにより保持器を
無くし、その結果潤滑剤を不必要とし、人工衛星、真空
装置内、水中での使用及びクリーンルームでも高温環境
下等でも使用でき、しかも総コロであるから保持器付き
の転がりコロ軸受よりもコロの数が多く、総コロ軸受な
らではのコロ単位の負荷を軽減して、高速回転に適し、
寿命を延ばすことができる等の機能を備える理想的な転
がりコロ軸受を提供することを目的としている。
【0008】その内でも、図8に示す、請求項3に記し
た中間コロを「球」に代えたもの及び図9に示す、請求
項4に記した外輪中間コロを鼓状球面中間コロに代えた
構造の転がり総コロ軸受は、コロ側面に全く滑り接触す
る要素を必要とせず、しかも軸方向のスラスト荷重を受
けることができるものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の転がり総コロ軸受は、軌道輪の外輪と内
輪の間に転動体である3種類のコロすなわち中間コロ、
外周コロ及び内周コロの三層構造のコロを使用してい
る。
【0010】軌道輪である外輪は、内周に外周コロの長
手方向が入り込む寸法幅の浅い内周溝、又、内輪は、外
周に内周コロの長手方向が入り込む寸法幅の浅い外周溝
がある。3種類のコロの内の一種目の中間コロは、外輪
と内輪のほぼ中間の位置に互いに接触しないように一定
の隙間を持たせて全周に等間隔に排列され、従来の転が
りコロ軸受と異なり、軌道輪である外輪の内周にも内輪
の外周にも接触しない「小さい直径のコロ」である。
又、当該中間コロは、その片側にコロの胴部の直径より
やや大きい直径の鍔があり、且つ、その反対側には組立
によって装着できる「鍔」を有する。
【0011】当該中間コロは、軌道輪である外輪の内周
溝に外周コロを填め込み、内輪の内周溝には内周コロを
填め込み、当該外周コロ二箇所・内周コロ二箇所の両コ
ロの四箇所でかこまれる隙間に貫装し、組立後、中間コ
ロの反対側に鍔を装着・固定して完成させる。
【0012】二種目の外周コロは中間コロ二個に挟まれ
て転がり接触し、しかも外輪の内周の三箇所目にも転が
り接触する直径を有するコロであり、三種目の内周コロ
はこれも中間コロ二個に挟まれて転がり接触し、しかも
内輪の外周の三箇所目にも転がり接触する直径を有する
コロである。これらの外周コロ及び内周コロの全数は、
中間コロの両側の鍔で挟むことで軸方向に外れることが
防止される。
【発明の実施の形態】
【0013】発明の実施形態を実施例に基づき図面を参
照して説明する。図3に示す例は、外輪と内輪の間に外
周コロ5、内周コロ6及び中間コロ7の3種のコロのす
べてを組立てた状態の正面図である。但し、中間コロの
一個は穴あき円板状の鍔9を取り付けないで図示してあ
る。
【0014】組立の順序は、図4に示すように、当該3
種のコロの内の外周コロ5を外輪の内周溝に、内周コロ
6を内輪の外周溝にそれぞれの必要数を排列し、最後に
図5に示すように当該外周コロ5二箇所・内周コロ6二
箇所の両コロの四箇所で囲まれる隙間に、鍔付きの中間
コロ7を貫装したのち、当該中間コロの反対側を別途に
準備した穴あき円板状の鍔9を填め込み固定する。
【0015】図6は、外周コロ5及び内周コロ6が軸方
向に外れないように、一端に鍔のある中間コロのその他
端を、鍔9で挟んだ状態を示す正面図と断面図である。
【0016】本発明の転がり総コロ軸受は、従来にない
コロ排列を特徴とする総コロであって、すべてのコロが
転がり接触するために、従来の転がりコロ軸受では必須
であった保持器を必要としない。
【0017】図7に示す正面図は、本発明の転がり総コ
ロ軸受のすべてのコロ相互の回転接触・回転方向の状態
を示すものである。
【0018】図8は、請求項3に記した外輪、内輪、外
周コロ、内周コロ、及び中間コロの形態を図示したもの
である。即ち、外周コロ及び内周コロは中心部にくびれ
のあるくびれ球面コロとし、凹状球面にした外輪の内周
と凹状球面に代えた内輪の外周に嵌合して自転し、中間
コロはコロの代わりに「球14」に代えて、くびれ球面
外周コロ12及びくびれ球面内周コロ13の中心部の隙
間に挿入して自転・公転する「球とコロ」を折衷使用し
た転がり総コロ軸受の応用タイプの例である。
【0019】この形態の場合、外輪をハウジングに挿入
・固定し、内輪に回転軸を貫装することにより、自動調
心コロ軸受に似た機能が働き、且つ、深溝玉軸受の機能
も併せ持っているために、軸方向のスラスト荷重をもあ
る程度受けることができる。
【0020】図9は、請求項4に記した外輪、内輪、外
周コロ、内周コロ、及び中間コロの形態を図示したもの
である。即ち、外周コロ及び内周コロは樽状球面コロと
し、凹状球面にした外輪の内周と凹状球面に代えた内輪
の外周に嵌合して自転し、中間コロは円柱状のコロの代
わりに「鼓状球面中間コロ15」に代えて、樽状球面外
周コロ16及び樽状球面内周コロ17の中心部の隙間に
挿入して自転・公転するタイプの転がり総コロ軸受の応
用例である。この応用例は、コロ両端側面を押さえる鍔
を必要としないため、滑り接触するものがなく、滑り摩
擦は一切ない。しかも、図8の場合と同様に、自動調心
コロ軸受に似た機能が働き、軸方向のスラスト荷重を受
けることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した、外輪、内輪、外周コロ、
内周コロ、中間コロの5種類の部品を組立て完成させ
た、本発明の転がり総コロ軸受は、図7に示したよう
に、内輪と中間コロが時計回りに回転するとき、内周コ
ロ、外周コロ及び外輪は反時計回りに回転し、総コロ軸
受であっても、従来の総コロ軸受の場合に発生したコロ
とコロとの滑り接触による滑り摩擦は解消され、当該5
種類の構成部品すべてが相互に転がり接触して回転す
る。
【0022】従って、従来使用せざるを得なかった保持
器は必要なくなり、保持器が必須であったが故に必要で
あった潤滑剤も不要になる。従って、人工衛星、真空装
置内、水中での使用、クリーンルームでの使用及び高温
環境下での使用等ができ、すべてのコロが転がり接触で
あるため高速回転にも適し、しかも、総コロ軸受ならで
はの数が多いコロであるからコロ単位当たりの負荷が軽
減され、寿命を延ばすことができる。
【0023】構成部品の素材にセラミックや不錆鋼のS
US440C、耐熱金属の高速度鋼、ステライトあるい
は超硬合金を用いることで、酸、アルカリの雰囲気ある
いは摂氏200℃以上になる高温の悪環境下での使用も
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の転がり総コロ軸受の正面図
【図2】保持器付き転がりコロ軸受の原理図
【図3】本発明の転がり総コロ軸受の正面図
【図4】外輪、外周、内周コロ及び内輪だけの正面図
【図5】中間コロを組み込んだ状態の正面図
【図6】本発明転がり総コロ軸受の正面図と断面図
【図7】コロの回転接触・回転方向図
【図8】球とくびれ球面コロを併用した転がり総コロ軸
受の応用例の正面図と断面図
【図9】樽状球面コロと鼓状中間コロの転がり総コロ軸
受の応用例の正面図と断面図
【符号の説明】
1 コロ 2 保持器 3 外輪 4 内輪 5 外周コロ 6 内周コロ 7 中間コロ 8 鍔付き中間コロ 9 鍔 10 凹状球面内周溝のある外輪 11 凹状球面外周溝のある内輪 12 くびれ球面外周コロ 13 くびれ球面内周コロ 14 球 15 鼓状球面中間コロ 16 樽状球面外周コロ 17 樽状球面内周コロ CW 時計回り CCW 反時計回り

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がりコロ軸受における軌道輪の外輪と
    内輪の間に複数個の転動体である3種類のコロ、すなわ
    ちその内の一種目の中間コロは外輪と内輪のほぼ中間の
    位置に互いに接触しないよう全周に等間隔に排列され、
    且つ、当該中間コロは軌道輪の外輪の内周にも内輪の外
    周にも接触しない直径のコロであって、二種目の外周コ
    ロは二個の中間コロの間にあって転がり接触し、しかも
    外輪の内周の三箇所目にも転がり接触する直径のコロで
    あり、三種目の内周コロは二個の中間コロの間にあって
    転がり接触し、しかも内輪の外周の三箇所目にも転がり
    接触する直径のコロであり、当該3種類のコロを組立て
    たとき、コロ全数のそれぞれが互いに転がり接触するこ
    とを特徴とする転がり総コロ軸受。
  2. 【請求項2】 軌道輪である外輪は、内周に外周コロの
    長手方向が入り込む寸法幅の浅い内周溝、又、内輪は、
    外周に内周コロの長手方向が入り込む寸法幅の浅い外周
    溝があり、外周コロを当該外輪内周溝に、内周コロを当
    該内輪外周溝に填め込み、当該外周コロ二箇所・内周コ
    ロ二箇所の両コロの四箇所で囲まれる隙間に、片側には
    鍔があり反対側には組立によって装着できる鍔を取り付
    けられる形状で、その両鍔の内側間の長さが外周コロあ
    るいは内周コロよりやや大きい寸法の中間コロを貫装
    し、組立後、当該中間コロの反対側に鍔を装着・固定
    し、3種類のコロの総数が軸方向に外れることを無くし
    たことを特徴とする請求項1に記載の転がり総コロ軸
    受。
  3. 【請求項3】 当該外周・内周両コロは、樽状のコロの
    中心部にくびれのある「くびれ球面外周コロ」及び「く
    びれ球面内周コロ」に代え、中間コロは、「くびれ球面
    外周コロ」と「くびれ球面内周コロ」の中心部に嵌合す
    る「球」に代え、軌道輪である外輪は内周に「くびれ球
    面外周コロ」が嵌合して転がる「凹状球面内周溝のある
    外輪」に代え、内輪は外周に「くびれ球面内周コロ」が
    嵌合して転がる「凹状球面外周溝のある内輪」に代えた
    ことを特徴とする請求項1に記載の転がり総コロ軸受。
  4. 【請求項4】 当該外周・内周両コロは、「樽状球面外
    周コロ」及び「樽状球面内周コロ」に代え、中間コロ
    は、樽状球面外周コロと樽状球面内周コロの中心部に嵌
    合する「鼓状球面中間コロ」に代え、軌道輪である外輪
    は、樽状球面外周コロが嵌合して転がる「凹状球面内周
    溝のある外輪」に代え、内輪は、外周に樽状球面内周コ
    ロが嵌合して転がる「凹状球面外周溝のある内輪」に代
    えたことを特徴とする請求項1に記載の転がり総コロ軸
    受。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005027503A1 (de) * 2005-06-15 2006-12-28 Schaeffler Kg Wälzlager mit drei Reihen Wälzkörpern
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