JP2010116996A - 円錐コロ軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中心軸線Lを画定すると共に円錐状の第1外周面11を有する内輪10、内輪と同軸上に配置されて円錐状の第1内周面21を有する外輪20、中心軸線上に頂点Oをもつ仮想円錐面内に回転軸線Sをもつように配列されて第1外周面に外接しかつ第1内周面に内接する第1円錐部31をもつ複数の円錐コロ30、複数の円錐コロを周方向に配列して保持する保持器40を備え、円錐コロ30は、第1円錐部31とは逆向きに先細る円錐状に形成された第2円錐部32を有し、外輪20は、第2円錐部を内接させる第2内周面22を有する。これによれば、構造の簡素化を達成しつつ、摺動の場合に生じる発熱あるいは摩耗等を防止でき、円滑な軸受け作用が得られて、寿命を延長させることができ、回転力の伝達効率を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
この円錐コロ軸受においては、内輪2が中心軸線L回りに回転すると、複数の円錐コロ3がそれぞれの回転軸線S回りに自転し又は軌道面1a,2aに沿って転動(公転)することにより、内輪2が外輪1に回動自在に支持されるようになっている。
ここで、円錐コロ3の端面3aは、大鍔面2bに対して摺動自在に当接した状態にあるため、押出し荷重fが大きくなると摺動摩擦による発熱や摩耗等を生じ、又、摺動摩擦によるロスが大きいため伝達効率が低いという問題がある。
また、円錐コロ3の端面3aが大鍔面2bに対して摺動するため、図13に示すように、その摺動抵抗によって円錐コロ3の回転軸線Sが中心軸線Lに対して捩れた状態となり、円錐コロ3の両端近傍の外縁部が保持器4の矩形開口4aの内縁部に接触して、円錐コロ3の摩耗を招き、円錐コロ軸受の寿命を縮めるという問題がある。
この構成によれば、内輪は複数の円錐コロを介して外輪に転動自在に支持され、又は、外輪は複数の円錐コロを介して内輪に転動自在に支持され、内輪を中心軸線方向(スラスト方向)に押圧するスラスト荷重が生じると、円錐コロには、第1外周面及び第1内周面から受ける法線荷重の合力として、円錐コロを回転軸線方向に押し出そうとする押出し荷重(抜け力)が作用する。この押出し荷重は、円錐コロの第2円錐部が外輪の第2内周面又は内輪の第2外周面を転動(又は、転動及びスピン)することで受け止められる。
このように、円錐コロを押し出す押出し荷重は、従来のようにその端面が受け部に当接して摺動することにより受け止められるのではなく、円錐コロに一体的に設けられた第2円錐部が第2内周面又は第2外周面上を転動して受けとめられるため、構造の簡素化を達成しつつ、摺動の場合に生じる発熱あるいは摩耗等を防止でき、円滑な軸受け作用が得られて、寿命を延長させることができ、回転力の伝達効率を向上させることができる。
この構成によれば、押し出し方向に作用する押出し荷重(抜け力)を第2円錐部の転動(又は、転動及びスピン)により効率良く受け止めることができると共に、円錐コロが内輪内外輪の間からの抜け落ちるのを確実に防止することができる。
この構成によれば、第2円錐部が第2内周面又は第2外周面と接触する際に、円錐コロの回転軸線を中心軸線に対して捩れさせようとするスピン成分を相殺させることができ、保持器と円錐コロとの接触を確実に防止することができる。
この構成によれば、内輪が中心軸線方向に押されると、第1外周面から第1円錐部が法線荷重を受け、この法線荷重に対向するように、第1内周面から第1円錐部が法線荷重を受けかつ第2内周面から第2円錐部が法線荷重を受ける。この場合、第1円錐部が第1内周面から受ける法線荷重と第2円錐部が第2内周面から受ける法線荷重を同じにすることができ、円錐コロを安定した状態で内輪と外輪の間に介在させることができる。
この構成によれば、円錐コロの局部的な摩耗等を防止でき、円錐コロの寿命さらには円錐コロ軸受の寿命を延長させることができる。
この構成によれば、円錐コロの局部的な摩耗等を防止でき、円錐コロ軸受の寿命を延長させることができると共に、円錐コロの小型化、さらには円錐コロ軸受の小型化を達成することができる。
図1及び図2は、本発明に係る円錐コロ軸受の一実施形態を示すものであり、図1は円錐コロ軸受の構成を示す構成図、図2は円錐コロ軸受に作用する力関係を示す模式図である。
この円錐コロ軸受は、図1及び図2に示すように、所定の中心軸線L回りに回動自在な内輪10、内輪10と同軸L上に配置された(又は回動自在に配置された)外輪20、内輪20と外輪30の間に介在すると共に第1円錐部31及び第2円錐部32を一体的に有する複数の円錐コロ30、複数の円錐コロ30を周方向に配列して保持する保持器40等を備えている。
第1外周面11は、図1に示すように、円錐コロ30の第1円錐部31が外接して転動する領域であり、その母線M1と中心軸線Lとが角度θ1をなし中心軸線L上に頂点Oをもつ円錐面の一部として形成されている。
貫通孔12は、所定の回転軸等が嵌合されて一体的に回転するように形成されている。
第1内周面21は、図1に示すように、円錐コロ30の第1円錐部31が内接して転動する領域であり、その母線M2と中心軸線Lとが角度θ2をなし中心軸線L上に頂点Oをもつ円錐面の一部として形成されている。
第2内周面22は、図1に示すように、円錐コロ30の第2円錐部32が内接して転動(又は、転動及びスピン)する領域であり、第1内周面21及び第1円錐部31の母線M2に対して、傾斜角度βをなすように形成されている。
第1円錐部31は、第1外周面11に外接しかつ第1内周面21に内接するように形成されている。
第2円錐部32は、図1及び図2に示すように、第1円錐部31とは逆向きに(回転軸線S上において頂点Oとは反対側に頂点をもつように)先細る円錐状に形成されて、第2内周面22に内接するようになっている。
ここで、第2円錐部32及び第2内周面22の母線M3は、第1内周面21(及び第1円錐部31)の母線M2に対して傾斜角度βをなすように形成されている。
先ず、図2に示すように、内輪10に対して中心軸線Lの方向にスラスト荷重Fが印加されると、円錐コロ30には、第1外周面11が及ぼす法線荷重Nと第1内周面21が及ぼす法線荷重Nの合力として、回転軸線Sの方向に円錐コロ30を押し出そうとする押出し荷重(抜け力)fが発生する。
この法線荷重Hは、第2円錐部32が第2内周面22に内接して、僅かにスピンを生じつつも、その殆どが転動力に変換される。
このように、円錐コロ30を押し出す押出し荷重fは、従来のようにその端面が受け部に当接して摺動することにより受け止められるのではなく、円錐コロ30に一体的に設けられた第2円錐部32が第2内周面22上を部分的にスピンしつつ転動して受けとめられるため、構造の簡素化を達成しつつ、従来のような摺動の場合に生じる発熱あるいは摩耗等を防止でき、円滑な軸受け作用が得られて、寿命を延長させることができ、回転力の伝達効率を向上させることができる。
図3は、入力トルクの伝達効率を示すものであり、従来の円錐コロ軸受の伝達効率が93パーセント程度であるのに対して、本発明の円錐コロ軸受の伝達効率が97パーセント程度に向上しているのが理解される。
尚、図3に示す伝達効率の評価試験においては、図4に示すような入力トルクTin(Nm)とスラスト荷重F(N)との関係をなす条件のもとで、円錐コロ軸受に図4に示すスラスト荷重F(N)を印加して評価試験を行った。
この円錐コロ軸受は、図5に示すように、内輪10、外輪20´、複数の円錐コロ30、保持器40を備えている。
第1円錐部31は、図6に示すように、内輪10の第1外周面11と接触幅W1にて接触するように形成されている。
外輪20の第1内周面21´は、図6に示すように、第1円錐部31と接触幅W2にて接触するように形成されている。
外輪20の第2内周面22は、図6に示すように、第2円錐部32と接触幅W3にて接触するように形成されている。
(1) β>(θ2−θ1)
を満足するように形成されている。
すなわち、条件式(1)を満足することで、押し出し方向に作用する押出し荷重(抜け力)fを第2円錐部32の転動(及びスピン)により効率良く受け止めることができると共に、円錐コロ30が内輪10及び外輪20´の間から抜け落ちるのを確実に防止することができる。
(2) β=(3/2)・(θ2−θ1)
を満足するように形成されてもよい。
この場合、内輪10が中心軸線L方向に押されて、第1外周面11から第1円錐部31が法線荷重N1を受け、この法線荷重N1に対向するように、第1内周面21´から第1円錐部31が法線荷重N2を受けかつ第2内周面22から第2円錐部32が法線荷重N3を受ける。
このとき、条件式(2)を満足するように形成されていると、第1円錐部31が第1内周面21´から受ける法線荷重N2と第2円錐部32が第2内周面22から受ける法線荷重N3を同じにすることができる。その結果、円錐コロ30を安定した状態で内輪10と外輪20´の間に介在させることができる。
この場合、円錐コロ30の局部的な摩耗等を防止でき、円錐コロ30の寿命さらには円錐コロ軸受の寿命を延長させることができる。
(3) W3=W2=W1/4
を満足するように形成されてもよい。
これによれば、円錐コロ30の局部的な摩耗等を防止でき、円錐コロ軸受の寿命を延長させることができると共に、円錐コロ30の小型化、さらには円錐コロ軸受の小型化を達成することができる。
この円錐コロ軸受は、図7に示すように、内輪10´、外輪20´´、複数の円錐コロ30´、保持器40を備えている。
外輪20´´は、図7及び図8に示すように、第1円錐部31´と接触幅W2にて接触する第1内周面21´´、第2円錐部32´と接触幅W3にて接触する第2内周面22´´を備えている。
第1円錐部31´は、第1外周面11´に外接しかつ第1内周面21´´に内接するように形成されている。
第2円錐部32´は、図8に示すように、第1円錐部31´とは逆向きに(回転軸線S上において頂点Oとは反対側に頂点をもつように)先細る円錐状に形成されて、第2内周面22´´に内接すると共に、その外周面の接触幅W3の中間領域(C点)を、第1円錐部31´の母線M2の延長線が交差するように形成されている。
この円錐コロ軸受は、図10に示すように、内輪110、外輪120、複数の円錐コロ30、保持器40を備えている。
第1外周面111は、前述の第1外周面11と同様に、第1円錐部31を外接させるように形成されている。
第2外周面113は、第2円錐部32を外接させるように形成されている。
外輪120は、図10に示すように、第1円錐部31を内接させる第1内周面121を備えている。
第1内周面121は、前述の第1内周面21と同様に、第1円錐部31を内接させるように形成されている。
この円錐コロ軸受は、図11に示すように、内輪110´、外輪120´、複数の円錐コロ30´、保持器40を備えている。
第1外周面111´は、前述の第1外周面11´と同様に、第1円錐部31´を外接させるように形成されている。
第2外周面113´は、図11に示すように、第2円錐部32´を外接させると共に、その母線M3が第1円錐部31´(第1外周面111´)の母線M1と傾斜角度βをなすように形成されている。
外輪120´は、図11に示すように、第1円錐部31´を内接させる第1内周面121´を備えている。
第1内周面121´は、前述の第1内周面21´´と同様に、第1円錐部31´を内接させるように形成されている。
円錐コロ30´の第2円錐部32´は、図11に示すように、第1円錐部31´とは逆向きに(回転軸線S上において頂点Oとは反対側に頂点をもつように)先細る円錐状に形成されて、第2外周面113´に外接すると共に、その外周面の接触幅の中間領域(C点)を、第1円錐部31´(第1外周面111´)の母線M1の延長線が交差するように形成されている。
上記実施形態においては、第2円錐部32,32´が接触する部分として、外輪20,20´,20´´,120,120´に第2内周面22,22´´を設けるか、又は、内輪110,110´に第2外周面113,113´を設ける場合を示したが、これに限定されるものではなく、第2円錐部が接触する部分として、内輪に第2外周面を設けかつ外輪に第2内周面を設ける構成を採用してもよい。
S 回転軸線
O 頂点
10,10´,110,110´ 内輪
11,11´,111,111´ 第1外周面
12,112 貫通孔
113,113´ 第2外周面
20,20´,20´´,120,120´ 外輪
21,21´,21´´,121,121´ 第1内周面
22,22´´ 第2内周面
30,30´ 円錐コロ
31,31´ 第1円錐部
32,32´ 第2円錐部
40 保持器
40a 矩形開口
M1 第1外周面及び第1円錐部の母線
M2 第1内周面及び第1円錐部の母線
M3 第2円錐部,第2内周面,及び第2外周面の母線
θ1 中心軸線と第1外周面との角度
θ2 中心軸線と第1内周面との角度
β 第1内周面又は第1外周面の母線に対する第2円錐部の母線の傾斜角度
W1 第1円錐部が第1外周面と接触する接触幅
W2 第1円錐部が第1内周面と接触する接触幅
W3 第2円錐部が第2内周面と接触する接触幅
Claims (6)
- 所定の中心軸線を画定すると共に円錐状の第1外周面を有する内輪と、前記内輪と同軸上に配置されて円錐状の第1内周面を有する外輪と、前記中心軸線上に頂点をもつ仮想円錐面内に回転軸線をもつように配列されて前記第1外周面に外接しかつ前記第1内周面に内接する第1円錐部をもつ複数の円錐コロと、前記複数の円錐コロを周方向に配列して保持する保持器と、を備えた円錐コロ軸受であって、
前記円錐コロは、前記第1円錐部とは逆向きに先細る円錐状に形成された第2円錐部を有し、
前記外輪又は内輪は、前記第2円錐部を内接させる第2内周面又は前記第2円錐部を外接させる第2外周面を有する、
ことを特徴とする円錐コロ軸受。 - 前記中心軸線と前記第1外周面の母線との角度をθ1、前記中心軸線と前記第1内周面の母線との角度をθ2、前記第1内周面又は第1外周面の母線に対する前記第2円錐部の母線の傾斜角度をβとするとき、β>(θ2−θ1)、を満足する、
ことを特徴とする請求項1に記載の円錐コロ軸受。 - 前記第2円錐部は、前記第2外周面又は第2内周面との接触幅の中間領域において、前記第1円錐部の母線の延長線が交差する位置に形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の円錐コロ軸受。 - 前記中心軸線と前記第1外周面の母線との角度をθ1、前記中心軸線と前記第1内周面の母線との角度をθ2、前記第1内周面又は第1外周面の母線に対する前記第2円錐部の母線の傾斜角度をβとするとき、β=(3/2)・(θ2−θ1)、を満足する、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載の円錐コロ軸受。 - 前記第2円錐部が前記第2内周面との接触で受ける面圧は、前記第1円錐部が前記第1内周面との接触で受ける面圧と略同一となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一つに記載の円錐コロ軸受。 - 前記第1円錐部が前記第1外周面と接触する接触幅をW1、前記第1円錐部が前記第1内周面と接触する接触幅をW2、前記第2円錐部が前記第2内周面と接触する接触幅をW3とするとき、W3=W2=W1/4、を満足する、
ことを特徴とする請求項1ないし5いずれか一つに記載の円錐コロ軸受。
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