JP2004011724A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】両軸方向に受ける荷重大きさの差異が大きいという使用条件において、コンパクト・長寿命をもつラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる軸受を提供することである。
【解決手段】軌道輪間に複数の転動体が組込まれ、各軌道輪は転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、円周上に交差状に配されると共に、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて夫々一点ずつ合計二点で接触し、軸方向に大きい荷重を負荷する第一領域Ｌ１と、小さい荷重を負荷する第二領域Ｌ２が円周方向に交互に交差状に設けられ、第一領域に組み込まれる転動体５数が第二領域に組み込まれる転動体５′数よりも多くした。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられるものとしては、従来、図３０に示すクロスローラ軸受、図３１に示す四点接触玉軸受、そして図示はしないが三点接触玉軸受が知られている。
クロスローラ軸受では、転動体がころ３００であり、転動体３００と軌道輪１００，２００が二ヵ所で線接触するので、モーメント剛性大の長所を持つ一方、トルク及びトルク変動が大きい問題がある。
四点接触玉軸受又は三点接触玉軸受では、転動体が玉３００であり、転動体３００と軌道輪１００，２００と四ヵ所又は三ヵ所で点接触するので、低トルク、作動円滑の長所を持つ一方、モーメント剛性が小さく、また、玉のスピンが大きく、小さなスピン摩耗性能は得られない問題がある。
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明者は、低トルク、高モーメント剛性、高耐スピン摩耗特性を有するラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる優れた転がり軸受（図３２（ａ））を既に発明し、先に出願した（例えば特開２００１−５０２４６）。
この軸受は、一対の軌道輪１，２間に複数の転動体５…が組み込まれ、上記各軌道輪１，２は、転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝３をそれぞれ有し、その中に少なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体５は、転がり接触面となる外径５ａが軸方向にも曲率を持ち、円周上にそれぞれ交互に交差状に配されると共に、各転動体５の外径５ａが、常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にてそれぞれ一点ずつ合計二点で接触している構造を有する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、先に出願した上記軸受の構造では、図３２（ｂ）に示すように、各転動体５が円周上にそれぞれ交互に交差状に配され、且つ一方の傾斜向きの転動体５の数と他方の傾斜向きの転動体５の数が同数とされている。このため、両軸方向に受ける荷重大きさの差異が大きいという使用条件下においては、一方の転動体の負荷能力が不十分で他方の転動体の負荷能力が余裕を持っているということにもなり得る。従って、軸受の負荷能力を満足するためには、より大きいサイズの軸受が使用されることとなり、結局、軸受装置のコンパクト化が図れないという問題がある。
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、両軸方向に受ける荷重大きさの差異が大きいという使用条件において、コンパクト・長寿命をもつラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる軸受を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明がなした技術的手段は、一対の軌道輪間に複数の転動体が組込まれ、上記各軌道輪は転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、円周上に夫々交差状に配されると共に、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて夫々一点ずつ合計二点で接触している転がり軸受であって、円周上にて交差状に配される一方の向きの転動体の数と、他方の向きの転動体の数とが異なることを特徴とした。
上記一方の向きの転動体が軸方向に大きい荷重を負荷する第一領域を構成し、他方の向きの転動体が軸方向に小さい荷重を負荷する第二領域を構成する。そして、上記第一領域と第二領域とが円周方向に交互に交差状に設けられ、第一領域に組み込まれる転動体数が第二領域に組み込まれる転動体数よりも多いものとする。また、第一領域に組み込まれる転動体の数は、第二領域に組み込まれる転動体の数の２倍とする。上記転動体は、一組の対称相対面を有する上下切断状玉、若しくは一組の非対称相対面を有する上下切断状玉、又は片側切断状玉のいずれかとする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明転がり軸受の一実施形態を図に基づいて説明する。
尚、本実施形態は、本発明転がり軸受の説明にあたって開示される一実施形態にすぎず何等限定されるものではなく、本発明の範囲内において自由に変更可能である。
【０００６】
「第一実施形態」
転がり軸受Ａは、図１に開示しているように、一方の軌道輪（外輪）１の内径および他方の軌道輪（内輪）２の外径に形成される夫々の軌道面によって所望形状の軌道溝３が形成されており、本実施形態では、軌道輪（外輪）１が一体で、軌道輪（内輪）２が幅方向の中央で軸方向に二分割されているものとした。そして、上記軌道溝３に、その円周上にて交差状に配される一方の向きの転動体５と、他方の向きの転動体５′が複数組み込まれて構成されている。
なお、軌道輪１，２のいずれか一方あるいは双方共が幅方向の中央で軸方向に二分割されているタイプや、いずれの軌道輪１，２も分割されていないタイプを用いることも本発明の範囲内で可能である。また、二分割タイプは、ボルト・リベット等で一体に組み立てられるものもある。さらに、軌道輪１，２はフランジ付きか否か限定されず、一方又は双方共にフランジ付きとすることも可能である。軌道溝３は、転動体５若しくは５′の半径よりも大きな半径の軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂにより形成されている。また、少なくともいずれか一方の軌道輪の軌道溝が、二つの軌道面から構成されているものであればよく本発明の範囲内で適宜選択される。すなわち、外輪１と内輪２のいずれか一方又は双方が、曲率中心の異なる二つの軌道面からなるものである。従って、外輪１と内輪２のいずれか一方のみが曲率中心の異なる二つの軌道面からなるものである場合、他の一方は曲率中心唯一の一つの軌道面となる。
各軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂの形状は、転動体５若しくは５′の転がりに適切な形状を有しているものであれば、断面アーチ状あるいはＶ字状等任意で、また曲線状あるいは直線状等のいずれであってもよく特に限定されるものではないが、例えば本実施形態ではゴシックアーチが適用される。
【０００７】
転動体５若しくは５′は、転がり接触面となる外径５ａ若しくは５′ａが軸方向に曲率を持ち、かつ軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂの夫々の半径よりも小径の半径を有する任意形状で、各転動体５の外径５ａ若しくは５′の外径５′ａが、常に一方の軌道輪１の軌道面１ａ・１ｂと他方の軌道輪２の軌道面２ｂ，２ａにて二点接触している。
転動体５，５′は、例えば本実施形態では図３に開示しているように、一組の相対面（平面ともいう。以下同じ。）５ｂ・５ｂ，５′ｂ・５′ｂを有する上下切断状玉（玉の上下部分を切断して相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂを形成した構造のものをいう。以下同じ。）とする。
そして、図３に示すように、円周上にて交差状に配される一方の向きの転動体５の数と、他方の向きの転動体５′の数とは異なるものとする。
【０００８】
上記一方の向きの転動体５は軸方向に大きい荷重を負荷する第一領域Ｌ１…を構成し、他方の向きの転動体５′は軸方向に小さい荷重を負荷する第二領域Ｌ２…を構成する（図３参照）。また、図１では、その説明上、手前側の転動体を第一領域Ｌ１の転動体５とすると共に、奥側の転動体を第二領域Ｌ２の転動体５′とし、円周上にて隣り合う第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２の隣り合う夫々の転動体５，５′の組み込み状態位置での断面図を示している。
そして、上記第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２とが円周方向に交互に交差状に設けられ、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５の数が、第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の数よりも多いものとする。
本実施形態では、図３に示すように、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５の数を２個、第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の数を１個として、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５の数を、第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の数の２倍とした。
この時、第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２とに存する転動体５，５′の組み込みは、転動体５，５′における各相対面５ｂ・５ｂと５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃと５′ｃが、交差状となるようにする。但し、その交差状態は直交状・非直交状のいずれでも構わない。
また、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５の数と第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の数は、［第一領域Ｌ１の転動体数＞第二領域Ｌ２の転動体数］の式を満足するものであれば特に限定して解釈されるものではない。
すなわち、上記式を満足できるものであれば、第一領域Ｌ１の転動体５数が第二領域Ｌ２の転動体５′数の３倍・４倍等であってもよく、また第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の組み込み数を複数個とすることも可能で本発明の範囲内で任意設計変更可能である。
【０００９】
転動体５若しくは５′は、その上下の切断幅は特に限定されず、また上下の切断割合は、均等あるいは均等でないものであってもよく、本発明の範囲内で任意に選択可能である。すなわち、本実施形態では、相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂは対称としたが、夫々の相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂは、対称であっても非対称であってもよくいずれも本発明の範囲内である。
尚、転動体５若しくは５′の全体形状、相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂの有無や、外径５ａ若しくは５′ａにおける軸方向の曲率の大小等は、上記具体的形状に何等限定されるものではなく、本発明の範囲内において任意に変更可能である。すなわち、例えば、相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂに代えて、非平行状の両面（二平面）を備え、該夫々の両面に垂直する各自転中心軸５ｃ，５′ｃを有するものとしてもよい。また、転動体５若しくは５′は、玉の片側をカット（切断）して一平面（カット面）を設けた片側切断状玉としたものであってもよい。
さらに、外径５ａ若しくは５′ａと平面５ｂ若しくは５′ｂとの繋ぎ部はエッジがあっても、エッジを無くして丸くＲ状に形成したものであってもよい。
【００１０】
また、軌道輪１，２の軌道溝半径の値は特に限定されないが、転動体５若しくは５′の直径の５０．４％〜５６％が好ましい。また、軌道溝の半径の値は同じでも、夫々異なっていても良く特に限定されない。
転動体５若しくは５′の精度値は特に限定されないが、鋼球等級Ｇ６０以上に相当することが好ましい。
【００１１】
各転動体５，５′の運動は、保持器６で案内される。
保持器６は、転動体５，５′を夫々の傾斜向きに保持案内する保持部７…を有する形状であれば、特に限定されるものではなく本発明の範囲内で任意に選択変更可能である。保持器６の案内方式は特に限定されるものではなく、内輪案内でも、外輪案内でも、転動体案内でもよい。また、保持器６の構成は特に限定されるものではなく、一体型でも、幾つかの部分から形成したものでも良い。
例えば、保持器６は、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５…を同一傾斜向きに組み込むように同一方向に傾斜した形状に保持部７…を形成し、そして第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′を、上記第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５と交差状に組み込めるように第二領域Ｌ２に当たる保持部７を、上記第一領域Ｌ１に位置する保持部７の傾斜向きと逆方向に傾斜した形状とし、第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２との円周上隣り合う部分に存する転動体５，５′を、上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが夫々交差状になるように構成している。すなわち、本実施形態では、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体数と第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体数に合わせて、円周上に夫々の保持部７を、２個、１個、２個、１個…と交互に設けている。
【００１２】
転動体と軌道面との間における予圧の付与される状態は特に限定されず、すなわち、製造段階で予圧が付与されても付与されなくてもよくいずれも本発明の範囲内である。
また、内部すきまを負に設定することで、軸受の軸方向の位置変動（ガタ）を完全に無くすことができる。
なお、本実施形態では、密封板を図示していないが、密封板は配設してもしなくても本発明の範囲内である。密封板は接触シール若しくは非接触シール、あるいはシールに代えてシールドを用いることもできる。また、シール，シールドの材質は限定されないが、ニトリルゴムまたはステンレスが好ましい。
【００１３】
これら軸受の軌道輪１，２と転動体５，５′の材質としては、通常軸受鋼が用いられるが、使用環境に応じて、浸炭鋼、ステンレス鋼、Ｍ５０、セラミックス等が適宜選択される。ステンレス鋼の成分は特に限定されず、オステンナイト系ステンレス鋼でも、マルテンサイト系ステンレス鋼でも、析出硬化系ステンレス鋼でもよく本発明の範囲内で適宜選択可能である。また、セラミックス材の種類は特に限定されず、アルミナ系、ジルコニア系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系など構造用セラミックス材は選定可能である。
さらに、軌道輪１，２、転動体５，５′はすべて同じ材質からなるものに限定されず、必要により、夫々異なる材質を使うことでも良く（ハイブリット）任意である。例えば、軌道輪１，２の材質を軸受鋼、転動体５，５′の材質をセラミックス（例えば窒化ケイ素）と選定することもできる。
軌道輪１，２、転動体５，５′の表面処理については特に限定されず任意であり、浸炭，窒化など表面強化処理してもよい。
また、軌道輪１，２、転動体５，５′の表面被膜についても限定されず任意であり、被膜材としては金属、金属化合物やセラミック被膜（例えば窒化ケイ素被膜）などが適宜選択される。被膜は単一被膜でも、複合被膜でもよい。
また保持器６の材料としては、もみ抜き保持器、プレス保持器、樹脂保持器等が適宜選択されるので、例えば銀、黄銅、鉄、ステンレス鋼等の金属や、例えばポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に代表されるポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアミド６６（ナイロン６６）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、芳香族ポリイミド（ＰＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリエステル（ＬＣＰ）および各種含ふっ素樹脂などの合成樹脂が本発明の範囲内で選ばれる。
軸受の潤滑剤は特に限定されず、グリースでもオイルでも良い。また、潤滑方法としては、特に限定されず、グリース、循環給油、噴霧給油、オイルエア給油、ジェット給油などが適宜選択される。
この第一実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
軸受外内輪１，２の間に、転動体５，５′は円周上に交互に交錯するように配されるので、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられることとなり、１個の軸受で２個のアンギュラ軸受の作用を働いている。
また、各転動体５，５′は軌道輪１，２と二箇所しか接触していないので、従来の４点接触玉軸受又は３点接触玉軸受における大きいスピンによる滑りがきわめて小さくなり、滑りによる発熱が極力抑えられる。
また、軸受隙間は必要により小さく又は負の値に設定できるので、スラスト荷重による軸受の軸方向の位置変動も極力抑えることができる。
そして、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５の数を、第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′の数よりも多く（２倍）したので、各転動体に負荷される荷重は均等となる。
【００１４】
以下、第二実施形態乃至第十五実施形態について説明する。
「第二実施形態」
図４は、第二実施形態を示す。本実施形態を示す図４も第一実施形態の図１と同じ断面状態である。本実施形態は、外輪１を一体、内輪２を二分割とすると共に、二分割された内輪２，２がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はすきまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一である。
「第三実施形態」
図５は、第三実施形態を示す。本実施形態は、第一実施形態における外輪１が一体、内輪２が二分割タイプのものに代えて、外輪１が二分割、内輪２が一体タイプとする。その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一である。
「第四実施形態」
図６は第四実施形態を示す。本実施形態は、第三実施形態における分割された外輪１，１がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はすきまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作用効果は第一・第三実施形態と同一である。
【００１５】
「第五実施形態」
図７は、第五実施形態を示す。本実施形態は、外輪１と内輪２をそれぞれ一体に形成し、外輪１に転動体入り穴が付いており、また第一実施形態における保持器６の代わりとして、図８に拡大して示したようなセパレータ（スぺーサ）８で転動体５，５又は５，５′を案内する。
セパレータ８は、転動体５又は５′の直径よりも小径状で、隣り合う各転動体５，５又は５，５′を保持する凹状円弧溝９，９を相対面１０，１０に形成している。
図８（ａ）に示すセパレータ８は、第一領域Ｌ１にて隣り合う転動体５，５を保持するセパレータで、隣り合う転動体５，５を同一方向に傾斜させた状態で保持するように、相対する凹状円弧溝９，９を、相対面１０，１０に対称に形成している。
また図８（ｂ）に示すセパレータは、円周上にて隣り合う第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２の隣り合う転動体５，５′を、相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが夫々交差状になるように、第一領域Ｌ１の転動体５を保持する凹状円弧溝９と、第二領域Ｌ２の転動体５′を保持する凹状円弧溝９を、相対面１０，１０に交差状に形成している。
この各円弧溝９の曲率は、転動体外径５ａの曲率と略同一、あるいは大きいものとしてもよく任意である。
このような構造により、軸受はもっとコンパクト化できるようになる。
その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一である。
【００１６】
「第六実施形態」
図９は、第六実施形態を示す。本実施形態は、高速回転の場合に用いられる。第一実施形態における対称の相対面５ｂ，５ｂを有する転動体５の代わりに、図１０に示した非対称の相対面５ｂ，５ｄを有する転動体（上下切断状玉）５を使い、且つ、大端側の相対面５ｄが軸受の内輪２に向くように配することで、転動体５の回転がより安定になり、より低トルクを実現することができる。
その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同一である。
【００１７】
「第七実施形態」
図１１は、第七実施形態を示す。本実施形態は、第六実施形態における二分割された内輪２、２がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はすきまの調整が要らないようにする。
その他の構成及び作用効果は第六実施形態と同一である。
【００１８】
「第八実施形態」
図１２は、第八実施形態を示す。本実施形態は、第六実施形態における外輪１が一体、内輪２，２が二分割のタイプに代わりに、外輪１，１が二分割、内輪２が一体タイプとする。
その他の構成及び作用効果は第六実施形態と同一である。
【００１９】
「第九実施形態」
図１３は、第九実施形態を示す。本実施形態は、第八実施形態における二分割された外輪１，１がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はすきまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作用効果は第六実施形態と同一である。
【００２０】
「第十実施形態」
図１４は、第十実施形態を示す。本実施形態は、第六実施形態における保持器６の代わりとして、図８に示したようなセパレータ（スぺーサ）８で転動体５，５を案内する。図１４では、円周上で隣り合う第一領域Ｌ１の転動体５と第二領域Ｌ２の転動体５′を保持する図８（ｂ）に示したセパレータ８を図示するが、第一領域Ｌ１の転動体５，５を保持する図８（ａ）に示したセパレータ８も勿論使用されている。このような構造により、軸受はもっとコンパクト化できるようになる。なお、本実施形態では、第五実施形態に示した外輪１と内輪２と同様に、外輪１と内輪２のいずれもが一体のものを使用した（第五実施形態参照）。その他の構成及び作用効果は第五実施形態および第六実施形態と同一である。
【００２１】
「第十一実施形態」
図１５及び図１６は、第十一実施形態を示す。本実施形態は、第一実施形態などで用いていた保持器６に代えて、図１６に示すようなもみ抜き保持器（円環状保持器）６を用いた実施の一例で、該保持器６によって各転動体５，５′…の姿勢保持を図る。なお、本実施形態では、外輪１が二分割され、内輪２が一体のものを使用した。
保持器６は、第一実施形態などで用いていた保持器６と同様に、その円周上に第一領域Ｌ１の転動体５と、第二領域Ｌ２の転動体５′を夫々組込み可能な保持部（ポケット）１３…を設けて構成されている。
すなわち、本実施形態の保持器６は、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５…を同一傾斜向きに組み込むように同一方向に傾斜した形状に複数個の保持部１３…が円周上に隣接させて形成され、そして第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′を、上記第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５と交差状に組み込めるように第二領域Ｌ２に当たる保持部１３を上記第一領域Ｌ１に位置する保持部１３の傾斜向きと逆方向に傾斜した形状とし、第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２との円周上隣り合う部分に存する転動体５，５′を、上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが夫々交差状になるように構成している。本実施形態においても、第一実施形態などと同様に、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体数と第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体数に合わせて、円周上に夫々の保持部１３を、２個、１個、２個、１個…と交互に設けている。
各保持部１３…の軸方向の両側面１３ａ，１３ｂは、平行しかつ軸受の回転軸と垂直でも平行でもなく、転動体５の接触角と同等レベルの一定の角度（傾斜状）となっている。各保持部１３…の軸方向の両側面１３ａ，１３ｂ間の距離は、転動体５の幅よりやや大きく構成されている。
上記保持部１３の形状は、傾斜状の平行な両側面１３ａ，１３ｂを有すると共に、両側面１３ａ，１３ｂ間の距離を転動体５の幅よりもやや大きく形成されているものであれば、そのポケット全体形状は特に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で変更可能である。
【００２２】
種々の因子の影響により、回転中の転動体にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動体の姿勢が上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が大きくなったり、スムースに回転できなくなったりする可能性がある。
従って、本実施形態によれば、保持器６のポケット１３が、転動体５の接触角と同等レベルの一定角度と大体同じとした平行状両側面１３ａ，１３ｂを備え、該ポケット両側面１３ａ，１３ｂにより、転動体５のスピン、スキューなどによる転動体５の姿勢変化が抑えられ、軸受の姿勢保持ができるため、軸受の低トルク化を実現することができる。
その他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第十実施形態と同一である。本実施形態は、第一実施形態で用いていた保持器６に代えて、図１６に示すようなもみ抜き保持器６を用いた実施をもって説明するが、第二，第三，第四，第六，第七，第八，第九実施形態にも適用することが可能である。
また、本実施形態では、外輪１、内輪２の少なくとも一方が二分割されていないタイプをもって説明するが、外輪１、内輪２の両方とも二分割されるタイプをもって本実施形態としても良い。
【００２３】
「第十二実施形態」
図１７は、第十二実施形態を示す。
本実施形態では、第一実施形態乃至第十一実施形態における曲率中心の異なる二つの軌道面からなる内輪２に代わり、内輪２が曲率中心唯一の一つの軌道面からなる。図中１４は密封板（シール・シールド）を示す。その他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第十一実施形態と同一である。
【００２４】
「第十三実施形態」
図１８は、第十三実施形態を示す。
本実施形態では、第一実施形態乃至第十一実施形態における曲率中心の異なる二つの軌道面からなる外輪１に代わり、外輪１が曲率中心唯一の一つの軌道面からなる。図中１４は密封板（シール・シールド）を示す。その他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第十一実施形態と同一である。
【００２５】
「第十四実施形態」
図１９は、第十四実施形態を示す。
本実施形態では、第一実施形態乃至第十三実施形態における転動体に代わり、転動体５（５′）として図２０に示す片側切断状玉を使用する。なお、図中１４は密封板（シール・シールド）を示す。
転動体５（５′）は、転がり接触面となる外径５ａ（５′ａ）が軸方向に曲率を持ち、かつ軌道輪１，２における軌道面１ａ（１ｂ），２ａ（２ｂ）の夫々の半径よりも小径の半径を有する片側切断状玉の外形を有している。
該転動体５（５′）は、その外径５ａ（５′ａ）が、常に一方の軌道輪１の軌道面１ａ（１ｂ）と他方の軌道輪２の軌道面２ａ（２ｂ）にて二点接触している。
第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５と、第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′は、例えば夫々のカット面５ｅ，５′ｅに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが交差状となるように夫々の転動体５，５′…が組み込まれる。
転動体５（５′）は、その片側のカット面５ｅ（５′ｅ）のカット（切断）幅は特に限定されず、またカット面５ｅ（５′ｅ）形状も特にフラット面に限定されるものでなく、本発明の範囲内で任意に選択可能である。同じサイズの転動体に対して、ころより玉（ボール）のほうが低コスト、高精度で作ることができる。転動体の形状が完全な玉（ボール）に近いほど製造コストは安いが、本実施形態の転動体５（５′）は外形が片側切断状玉であり、上下切断状玉の転動体より加工部分が少なくなり、より低コストで作ることができる。
【００２６】
保持器６は、図２１に示すように、第一実施形態などで用いていた保持器６と同様に、その円周上に第一領域Ｌ１の転動体５と、第二領域Ｌ２の転動体５′を夫々組込み可能な保持部（ポケット）７…を設けて構成されている。
すなわち、本実施形態の保持器６は、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５…を同一傾斜向きに組み込むように同一方向に傾斜した形状に複数個の保持部７…が円周上に隣接させて形成され、そして第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体５′を、上記第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体５と交差状に組み込めるように第二領域Ｌ２に当たる保持部７を上記第一領域Ｌ１に位置する保持部７の傾斜向きと逆方向に傾斜した形状とし、第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２との円周上隣り合う部分に存する転動体５，５′を、上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが夫々交差状になるように構成している。本実施形態においても、第一実施形態などと同様に、第一領域Ｌ１に組み込まれる転動体数と第二領域Ｌ２に組み込まれる転動体数に合わせて、円周上に夫々の保持部１３を、２個、１個、２個、１個…と交互に設けている。保持部７は、転動体よりも僅かに大径状の円弧面７ａと、該円弧面７ａの端部間を結ぶフラット面（傾斜面）７ｃとで平面視ドーム状に構成されており、外径６ａ側の一辺７ｂと内径６ｂ側の一辺７ｂとは、外径６ａ側から内径６ｂ側に向けてフラット面７ｃで連絡し、外径６ａ側の開口幅Ｗ１よりも内径６ｂ側の開口幅Ｗ２を大径に構成している（図２１・図２２）。
そして、周方向に隣り合う各保持部７の円弧面７ａの中心は、同一の円周上に配されている。従って、本実施形態に示す保持器６を使用すると、各保持部７に配される転動体５，５′は、夫々のカット面５ｅ，５′ｅが外径５ａ，５′ａ側、すなわち夫々が外輪１側に向くように保持される。
【００２７】
また、図２３に示すように、フラット面７ｃの延長線上に同傾斜状に外径６ａに立上げ形成される片側倒れ防止片７ｄを設ける構造を採用することも可能である。該片側倒れ防止片７ｄは特に図示形状に限定されるものではなく、転動体５，５′の回転に影響のない程度の構成であれば本発明の範囲内である。
また図２４・図２５に示す保持器６構造を採用することも可能である。
本図示形態では、保持部７が平面視矩形状に構成され、周方向に延びる外径５ａ側の一辺７ｅと、その下方内径６ｂ側に存する一辺７ｅとは外径６ａ側から内径６ｂ側に向けてフラット面７ｃで連絡し、外径６ａ側の開口幅Ｗ１よりも内径６ｂ側の開口幅Ｗ２を大径に構成している。
そして、円周方向において第一領域Ｌ１に当たる保持部７と、第二領域Ｌ２に当たる保持部７は、平面視幅方向左右にその開口位置をずらして配される。すなわち、円周方向に隣り合う第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２の各保持部７は、そのフラット面７ｃが各保持部７毎に交互左右に配される（図２４）。本形態の保持器６とすれば、図２１の保持器６よりもグリース保持空間が大きく取れる。その他の作用効果は図２１に示す保持器形態と同様である。
【００２８】
また、図２６に示すような凹面１５を有するセパレータ（スペーサ）８を配するものであっても本発明の範囲内である。
セパレータ８は、転動体５の直径よりも小径状で、転動体５，５又は５，５′を案内する。
セパレータ８は、転動体５又は５′の直径よりも小径状で、隣り合う各転動体５，５又は５，５′を保持する凹面１５，１５を相対面１６，１６に形成している。
図８（ａ）に示すセパレータ８は、第一領域Ｌ１にて隣り合う転動体５，５を保持するセパレータで、隣り合う転動体５，５を同一方向に傾斜させた状態で保持するように、相対する凹面１５，１５を、相対面１６，１６に対称に形成している。
また図８（ｂ）に示すセパレータは、円周上にて隣り合う第一領域Ｌ１と第二領域Ｌ２の隣り合う転動体５，５′を、相対面５ｂ・５ｂ若しくは５′ｂ・５′ｂに垂直する夫々の自転中心軸５ｃ，５′ｃが夫々交差状になるように、第一領域Ｌ１の転動体５を保持する凹面１５と、第二領域Ｌ２の転動体５′を保持する凹面１５を、相対面１６，１６に交差状に形成している。すなわち、凹面１５の段部１５ａに転動体のカット面５ｅを対向せしめて保持する。なお、本実施形態に示すセパレータ形状は一実施形態にすぎず、何等限定されることなく任意に設計変更可能である。
第十四実施形態のその他の構成及び作用効果は、第一実施形態乃至第十三実施形態と同一である。
【００２９】
「第十五実施形態」
図２７乃至図２９は第十五実施形態を示す。
本実施形態では、互いに所定間隔を存して対向する二つの加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間において、少なくとも一平面５ｂ，５′ｂ（５ｅ，５′ｅ）を有する転動体（以下、単に転動体ともいう）５（５′）を、鋼球である真球体（以下、単に鋼球若しくは真球体ともいう）１７と共に混合させて加工（研磨若しくは研削）することにより、転動体５の球状表面（外径）５ａ（５′ａ）を真球状に加工するものとしている。本実施形態において転動体５とは、上述の各実施形態にて説明した図３、図１０、図２０に開示の各転動体５（５′）が適用される。
また、本実施形態によれば、転動体５（５′）と共にこれら鋼球１７の表面真球加工も効率よく混合加工可能である。
図２７は、転動体５（５′）を真球状加工するための球体加工装置（ラップ装置）Ｃの構成を示す図であり、球体加工装置として周知の構成である。
同図において、Ｃ１，Ｃ２は互いに所定間隔を存して対向する円形の加工盤体（ラップ盤）である。
これら両加工盤体Ｃ１，Ｃ２の互いに対向する面には、同心円状の溝Ｃ３がそれぞれ形成されている。Ｃ４は定位置で回転可能な円板状のコンベアで、多量の転動体５（５′）と鋼球１７をストレージする。
このコンベアＣ４の回転に伴い、該コンベアＣ４上にある転動体５（５′）と鋼球１７は、整列した状態で両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間に順次送り込まれる（図２８）。
そして、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間に転動体５（５′）と鋼球１７を挟持して、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２を軸方向に加圧しながら、少なくとも一方の加工盤体Ｃ１またはＣ２を回転させることにより、転動体５（５′）と鋼球１７の表面を真球状に加工するものである。
この加工動作時において両加工盤体Ｃ１，Ｃ２の溝Ｃ３に案内されて、転動体５（５′）と鋼球１７が転動しながら加工（研磨または研削）されることになる。
この際、球体の表面の微細除去速度が最終的に得られる真球度に影響し、ゆっくり加工するほど最終精度が高くなることが既に知られている。
ところが、一般に球体の加工には時間が掛かり、数日に及ぶことが珍しくない。加工速度を低くすると、加工時間が更に延び、その結果、実際には気温の変化等によるラップ装置の変形による加工圧力の変化、均一性の欠如等の現象が顕著となり、数１０ｎｍ程度の真球度が限度であった。
当然、平面を有する転動体５（５′）のみを上記装置Ｃに投入して球体加工する場合にはそれ以下である。
そこで、本実施形態においては、転動体５（５′）を、鋼球１７と共に混合させて加工（研磨若しくは研削）することにより、転動体５（５′）と鋼球１７の表面を高精度に真球加工するものとした。
本実施形態の場合、転動体５（５′）側から見ると、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の加工荷重は鋼球１７のみで殆ど支えられることになり、転動体５（５′）に配分される両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の加工荷重は低くなる。
従って、転動体５（５′）表面の微細除去加工が行われる。
更に、鋼球１７が両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の加工荷重を支えて、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の相対位置を拘束するので、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間距離に影響する球体加工装置の変形が多少生じても、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２相互間の寸法が安定して転動体５（５′）表面の微細除去が正確に行えるので、転動体５（５′）への悪影響は少なくなる。
【００３０】
図２９は、鋼球１７と転動体５（５′）との混合比率と、加工時間と、鋼球１７と転動体５（５′）の期待し得る被加工球相互差との関係を示す図であり、本図の作成条件は次の通りである。
（イ）具体的材料
鋼球，転動体：ＳＵＪ−２（焼入れ焼戻し品）、ＨＲＣ６１〜６２
（ロ）使用砥石
ダイヤモンド砥粒＋メタルボンド
（ハ）球体一個当たりの平均加工力
２００ｇｒ／個
加工速度は、鋼球１７と転動体５（５′）との混合比率に従い、図２９の実線のようになる。ところが、最終的に得られる真球度及び被加工球相互差は、両加工盤体Ｃ１，Ｃ２を一回通過する毎の球体表面除去量が少ないほど良く、特に、被加工球相互差は、その除去量以下にはならないので、図２９中、破線のような傾向となる。図２９では、一例として転動体が１００％の場合、２４時間で被加工球相互差３００ｎｍの前記転動体を加工できる球体加工装置を仮定した。
よって、加工時間と必要精度とのバランスを考慮に入れて、鋼球１７と転動体５（５′）との混合比率を変えて加工を行えば良く、鋼球１７を７５％、転動体５（５′）を２５％とした場合、加工時間は１５０時間かかるが、被加工球相互差は９０ｎｍ以下を期待できる。
【００３１】
以上詳述したように、本実施の形態に係る球体の加工方法によれば、鋼球１７に対して混合比率１／３の転動体５（５′）を混合して加工（研磨若しくは研削）するので、転動体のみで加工した場合に比べて、微少量ずつ安定した加工が行われ、外乱の影響を受け難く、低コストで高精度の転動体を得ることが出来る。また、本実施形態の方法によれば、平面５ｂ，５′ｂ（５ｅ，５′ｅ）と外径５ａ（５′ａ）との繋ぎ部分５ｆ（５′ｆ）が、エッジを無くして連続した滑らかな円弧状とすることができる。従って、後加工は不要となり、転動体製造コストの低減に繋がる。
また、球体加工装置であるラップ装置Ｃでは、被加工球体一個当たりに加わる加工荷重を一定に保つことが高い加工精度を得るために必要であり、そのために両加工盤体間の球数を多くすることが有効なのでロットを大きくすることが望ましいが、本実施の形態に係る球体の加工方法によれば、小ロットでも高精度の加工が可能となる。
なお、上述した実施形態では、鋼球１７に対する転動体５の（５′）混合比率を１／３としたが、本発明はこれに限られるものではなく、鋼球１７に対する転動体５の混合率は、１０％〜１００％の範囲で適宜選択可能である。好ましくは１０％〜９５％の範囲で選択し、さらに好ましくは１０％〜７５％の範囲で選択することが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受外内輪の間に、転動体は円周上に交互に交錯するように配されるので、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられることとなり、１個の軸受で２個のアンギュラ軸受の作用を働いている。また、各転動体は外内軌道輪と二箇所しか接触していないので、従来の４点接触玉軸受または３点接触玉軸受における大きいスピンによる滑りがきわめて小さくなり、滑りによる発熱が極力抑えられる。
そして、軸方向に大きい荷重を負荷する領域に組み込まれる転動体の数を、軸方向に小さい荷重を負荷する領域に組み込まれる転動体の数よりも多くしたので、各転動体に負荷される荷重を均等にすることができ、軸受のサイズ・材質を変えることなく、軸受のコンパクト化と長寿命を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明転がり軸受の一実施形態を一部省略して示す断面図。
【図２】転動体の一実施形態を示す斜視図。
【図３】本発明転がり軸受における転動体の組み込み状態を示す概略図。
【図４】第二実施形態を一部省略して示す断面図。
【図５】第三実施形態を一部省略して示す断面図。
【図６】第四実施形態を一部省略して示す断面図。
【図７】第五実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図８】セパレータの一実施形態を示す拡大斜視図で、（ａ）は第一領域にて転動体を同一傾斜状に保持するセパレータ、（ｂ）は第一領域と第二領域との間で、夫々の転動体を交差状に保持するセパレータ。
【図９】第六実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１０】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。
【図１１】第七実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１２】第八実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１３】第九実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１４】第十実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１５】第十一実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１６】保持器の他の実施形態の部分拡大斜視図。
【図１７】第十二実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１８】第十三実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図１９】第十四実施形態を一部省略して示す縦断面図。
【図２０】転動体の他の実施形態を示す拡大斜視図。
【図２１】保持器の他の実施形態を一部省略して示す拡大平面図。
【図２２】図２１の保持器のＩ−Ｉ線断面図。
【図２３】保持器の他の実施形態を示す断面図。
【図２４】保持器の他の実施形態を一部省略して示す拡大平面図。
【図２５】図２４の保持器のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図２６】第十四実施形態に用いられるセパレータの拡大斜視図で、（ａ）は第一領域にて転動体を同一傾斜状に保持するセパレータ、（ｂ）は第一領域と第二領域との間で、夫々の転動体を交差状に保持するセパレータ。
【図２７】第十五実施形態の転動体の加工方法を実施するための加工装置の要部構成を示す概略斜視図。
【図２８】図２７に示す加工装置における加工盤体を拡大して示す概略断面図。
【図２９】鋼球と転動体との混合比率と、加工時間と、鋼球と転動体の期待し得る被加工球相互差との関係を示す図。
【図３０】クロスローラ軸受の縦断面図。
【図３１】４点接触玉軸受の縦断面図。
【図３２】先行技術の転がり軸受を示し、（ａ）は転がり軸受を一部省略して示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示した転がり軸受における転動体の組み込み状態を示す概略図。
【符号の説明】
Ａ：転がり軸受
１：外輪
２：内輪
３：軌道溝
５：転動体（第一領域の転動体）
５′：転動体（第二領域の転動体）
５ａ，５′ａ：外径
５ｂ，５′ｂ：相対面（平面）
５ｃ，５′ｃ：自転中心軸
Ｌ１：第一領域
Ｌ２：第二領域

Claims (6)

1. 一対の軌道輪間に複数の転動体が組込まれ、上記各軌道輪は転動体の半径より大径状の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、その中に少なくとも一つの軌道輪は二つの軌道面からなり、上記各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、円周上に夫々交差状に配されると共に、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて夫々一点ずつ合計二点で接触している転がり軸受であって、
   円周上にて交差状に配される一方の向きの転動体の数と、他方の向きの転動体の数とが異なることを特徴とする転がり軸受。
2. 一方の向きの転動体が軸方向に大きい荷重を負荷する第一領域を構成し、他方の向きの転動体が軸方向に小さい荷重を負荷する第二領域を構成し、
   上記第一領域と第二領域とが円周方向に交互に交差状に設けられ、
   第一領域に組み込まれる転動体数が第二領域に組み込まれる転動体数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 第一領域に組み込まれる転動体の数が、第二領域に組み込まれる転動体の数の２倍であることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
4. 転動体が、一組の対称相対面を有する上下切断状玉であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 転動体が、一組の非対称相対面を有する上下切断状玉であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
6. 転動体が、片側切断状玉であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。

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