JP2004069011A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内外輪のいずれか一方若しくは両方が分離する軸受において、その分離した軌道輪の合わせ面での密着度を向上し、適正な予圧を付与し得ると共に予圧量が初期状態から変化し得ない長期間にわたって安定した軸受性能を発揮する転がり軸受を提供することである。
【解決手段】外内輪１，２のいずれか一方あるいは両方が二つに分離でき、且つ剛性を高めるために予圧を与えて使用される転がり軸受において、分離された軌道輪の合わせ面４，４の粗さを０．３μｍＲａ以下とした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル荷重、両方向のアキシャル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つの軸受でラジアル荷重、両方向のアキシャル荷重、モーメント荷重を受けられる転がり軸受としては、クロスローラ軸受や多点接触玉軸受、あるいは特開２００１−５０２６４に示される転がり軸受がある。
これらの軸受には、ある荷重を負荷した際の変形を抑えるために予圧を付与し、剛性を持たせて使用される。
上記予圧の付与方法としては、分離された軌道輪の各々の合わせ面を適正な予圧量となるように削り込み、上記合わせ面を密着させることによって予圧を付与する定位置予圧が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記定位置予圧は分離された軌道輪の合わせ面の粗さによって予圧量が変化してしまうといった問題点がある。
言い換えると上記合わせ面の粗さが粗い場合、面全体で密着できず局部的に密着することになり、適正な予圧量が付与されにくくなる。また、装置の振動等により摩耗を引き起こし、その結果予圧量が変化し、安定した軸受性能が発揮し得なくなる。
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、内外輪のいずれか一方若しくは両方が分離する軸受において、その分離した軌道輪の合わせ面での密着度を向上し、適正な予圧を付与し得ると共に予圧量が初期状態から変化し得ない長期間にわたって安定した軸受性能を発揮する転がり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、内外輪のいずれか一方あるいは両方が二つに分離でき、且つ剛性を高めるために予圧を与えて使用される転がり軸受において、分離された軌道輪の合わせ面の粗さを０．３μｍＲａ以下と規定したことである。
【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。
なお、本実施形態は、本発明の一実施形態にすぎずなんらこれに限定して解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【０００６】
図１は、外輪１と、内輪２と、外輪１と内輪２との間に複数個組み込まれる転動体（円筒ころ）５とからなり、該円筒ころ５が円周上に交互に交差状に配されて構成されている、いわゆるクロスローラ軸受で、本実施形態は、外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態である。
この軸受の分離された外輪１の各々の合わせ面４，４の表面は、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている。このように分離された軌道輪の合わせ面４，４の表面粗さを調整した点以外の構成、すなわち、外輪１・内輪２・転動体５などの基本構成・形状などは特に限定されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
この種の軸受は、軽予圧と呼ばれる予圧範囲で通常使用され、詳しくは内径φ８０ｍｍの軸受で０〜１０μｍの範囲で予圧量が設定されている。
図２に示す結果は、内径φ８０ｍｍ、外径φ１１０ｍｍ、幅１７ｍｍのクロスローラ軸受を用いて、予圧荷重を一定とした時に得られた合わせ面の表面粗さと軸方向変位置の関係を示したものである。図中、斜線で示す範囲が本発明の範囲である。予圧付与時の軸方向変位置（締め付け量）は、この予圧範囲の２０％以下であることが望ましく、図２より表面粗さを０．３μｍＲａ以下とすることで、予圧付与時の変位を予圧範囲の２０％以下に抑えられることがわかる。
従って、適正な予圧が付与できると同時に合わせ面４，４での密着度が高いことから、装置の振動等による摩耗の発生も抑制され、長時間安定した軸受性能を発揮することが出来る。
なお、本実施形態では外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されたクロスローラ軸受を例として扱っているが、内輪２が幅方向の中央で軸方向に二つに分離される形態であっても、また外輪１と内輪２の両方が幅方向の中央で軸方向に二つに分離される形態であっても同様である。
【０００７】
以下、他の軸受形態について説明する。以下に示す他の実施形態にあっても、夫々の分離された軌道輪の合わせ面を、上述の通り０．３μｍＲａ以下の表面粗さに設定することで上述した実施形態と同様の作用効果が発揮される。
【０００８】
図３は、転動体５として円すいころを組み込んだ軸受の実施形態で、本実施形態は内輪２が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されており、この軸受の分離された内輪２の各々の合わせ面４，４の表面が、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている。
なお、外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態であっても、また外輪１と内輪２の両方共が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態を用いることも本発明の範囲内で可能である。
転動体５は、相対面５ｂ，５ｄの径を大小異にする円すい状のころで、隣接する転動体５が夫々交互に交差状に配されると共に、転動体５のテーパ状の周面５ｆが、常に外輪１の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ｂ、又は軌道面１ｂと軌道面２ａにて夫々線接触している。
転動体５は、その周面５ｆのテーパ形状に特に限定されず、本発明の範囲内で任意に選択可能である。
なお、本実施形態では、各転動体５の大端５ｄ側を夫々外輪１の軌道面１ａ又は１ｂ側に向くように組み込まれている。
【０００９】
転動体５，５…の組込みは、隣り合う転動体５，５における自転中心軸５ｃ，５ｃが交互に交差状となるようにするが、その交差状態は直交状・非直交状のいずれでも構わない。
転動体５の交差状に配される方式は、両方のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、転動体５が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差しなくとも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくいずれも本発明の範囲内である。
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を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、隣り合う各転動体５，５を上述の通り自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように交互に組み込み可能な保持部７，７…を、周方向に交互に形成している。
その他の構成、作用効果は上述した図１に示す実施形態と同様である。
図４は保持器の代わりとしてセパレータ（スペーサ）８で転動体５，５を案内する実施の一形態を示す。
【００１０】
図５及び図６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５の半径より大径状の二つの軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂからなる軌道溝３を夫々有し、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、連続する転動体５が夫々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本発明転がり軸受の実施の形態で、本実施形態では内輪２が幅方向の中央で軸方向に二つに分離され、その分離された内輪２，２の夫々の合わせ面４，４の表面が、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている形態である。
転がり軸受は、軌道輪（外輪）１の内径と、軌道輪（内輪）２の外径間に形成される軌道溝３に複数の転動体５，５…が組込まれてなる。
軌道輪１，２は、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１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂによって所望形状の軌道溝３が形成されている。
軌道溝３は、転動体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。
各軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂの形状は、転動体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、例えばゴシックアーチなどが適用される。
【００１１】
転動体５は、転がり接触面となる外径５ａ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、該転動体５は、隣接する転動体５が夫々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。
例えば、転動体５は、一組の相対面５ｂ，５ｂ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を形成した構造のものをいう。以下同じ。）で、該相対面５ｂ，５ｂに垂直する自転中心軸５ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体５，５…が組込まれると共に、各転動体５の外径５ａ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、転動体５の相対面５ｂ，５ｂ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の全体形状、相対面５ｂ，５ｂの有無や、外径５ａ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に代えて、非平行状の両面を備え、該両面に垂直する自転中心軸５ｃを有するものとしてもよい。
【００１２】
また、転動体５，５…の組込みは、隣接する転動体５，５における各相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃが交互に交差状となるようにするが、その交差状態は直交状・非直交状のいずれでも構わない。
転動体５の交差状に配される方式は、両方のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、転動体５が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差しなくとも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくいずれも本発明の範囲内である。
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を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。
その他の構成、作用効果は上述した図１に示す実施形態と同様である。
【００１３】
図７は、図８に示すような非対称の相対面５ｂ，５ｄを有する転動体（上下切断状玉）５を使用した実施の形態で、本実施形態では、内輪が幅方向の中央で軸方向に二つに分離され、その分離された内輪２，２の夫々の合わせ面４，４の表面が、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている形態である。
また、図示例のように大端側の相対面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。本実施形態は、高速回転の場合に用いられる。
なお、外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態であっても、また外輪１と内輪２の両方共が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態を用いることも本発明の範囲内で可能である。
その他の構成、作用効果は上述した図１，図５に示す実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、転動体５の案内を保持器６で行っているが、セパレータを使用することも勿論可能である。
【００１４】
図９は、図１０に示すような片側カット状玉を転動体５として使用した実施の形態で、本実施形態では、外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離したものを使用し、また外輪１は二つの軌道面１ａ，１ｂを有し、内輪２は単一の軌道面２ａとし、その分離された外輪１，１の夫々の合わせ面４，４の表面が、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている。
転動体５は、例えばカット面５ｅに垂直する自転中心軸５ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体５，５…が組込まれると共に、各転動体５の外径５ａ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にて二点接触している。
なお、内輪２が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態であっても、また外輪１と内輪２の両方共が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態を用いることも本発明の範囲内で可能である。
転動体５は、その片側のカット面５ｅのカット（切断）幅は特に限定されず、またカット面５ｅ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。
本実施形態では、転動体５のカット面５ｅが外輪１側に向くようにして配されているが、カット面５ｅが内輪２側に向くように配することも可能で本発明の範囲内である。
その他の構成、作用効果は上述した図１，図５に示す実施形態と同様である。
【００１５】
図１１は３点接触玉軸受、図１２は４点接触玉軸受で、本実施形態では、外輪１が一体で内輪２が幅方向の中央で軸方向に二つに分離され、その分離された内輪２，２の夫々の合わせ面４，４の表面が、０．３μｍＲａ以下の粗さに仕上げられている形態である。尚、外輪１が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態であっても、また外輪１と内輪２の両方共が幅方向の中央で軸方向に二つに分離されている形態であっても本発明の範囲内で可能である。
その他の構成、作用効果は上述した図１等の実施形態と同様である。
【００１６】
なお、本発明は、外輪と内輪のいずれか一方若しくは両方が幅方向の中央で軸方向に二つに分離され、かつ剛性を高めるため予圧を与えて使用される転がり軸受であれば、上述した軸受形態に限定されず現在周知の転がり軸受全てが適用される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によると、分離された軌道輪の合わせ面の粗さを０．３μｍＲａ以下と規定したことにより、合わせ面での密着度が向上し適正な予圧が付与できるようになる。また、装置の振動等による摩耗の発生を極力抑えることができ、予圧量が初期状態から変化するといった問題を回避することができる。
したがって、長期間にわたって安定した軸受性能を発揮することができる。
【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示す断面図。
【図２】表面粗さと変位置の関係を示す図。
【図３】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図４】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図５】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図６】図５に示す転がり軸受に適用される転動体の一実施形態を示す斜視図。
【図７】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図８】図７に示す転がり軸受に適用される転動体の一実施形態を示す斜視図。
【図９】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図１０】図９に示す転がり軸受に適用される転動体の一実施形態を示す斜視図。
【図１１】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【図１２】本発明転がり軸受の他の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１：外輪
２：内輪
４：合わせ面
５：転動体

Claims (1)

1. 内外輪のいずれか一方あるいは両方が二つに分離でき、且つ剛性を高めるために予圧を与えて使用される転がり軸受において、
   分離された軌道輪の合わせ面の粗さを０．３μｍＲａ以下と規定したことを特徴とした転がり軸受。

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