JP2022012756A

JP2022012756A - ローラ軸受

Info

Publication number: JP2022012756A
Application number: JP2020114816A
Authority: JP
Inventors: 敏和伴; Toshikazu Ban
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-01-17
Anticipated expiration: 2040-07-02
Also published as: JP7245808B2; WO2022004175A1; TW202223257A

Abstract

【課題】定格荷重及び剛性を向上させることができるローラ軸受を提供する。【解決手段】内輪１と外輪２それぞれに形成した断面Ｖ字状の軌道溝間に複数のローラ３を配置し、隣り合うローラ３間にスペーサ４を配置するローラ軸受５において、隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ４の厚さをローラ直径の２０％以下に薄く設定し、スペーサ４が倒れるのを防止するために、側面視におけるスペーサ４の対角寸法をローラ直径よりも大きく設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、内輪と外輪それぞれに形成した断面Ｖ字状の軌道溝間に複数のローラを配置し、隣り合うローラ間にスペーサを配置したローラ軸受に関する。

従来からラジアル荷重、スラスト荷重、及びモーメント荷重が組み合わさった複雑な荷重を支持可能な軸受として、ローラ軸受が知られている。ローラ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪の互いに対向する面に形成される断面Ｖ字状の軌道溝に配置される複数のローラと、隣り合うローラ間に配置されるスペーサと、を備える。スペーサには、ローラに塗布するグリース等の潤滑剤を溜めるポケットが形成される。隣り合うローラ間にスペーサを配置することで、ローラの相互接触を防止できるし、ローラの潤滑性を向上させることができる。

特開２００３－２０６９３２号公報

近年、ローラ軸受の定格荷重及び剛性をさらに向上させることが要望されている。このような要望があった場合には、スペーサを使用せずに、総ローラにて対応している。しかし、スペーサを使用しないとローラが相互接触することに加え、スペーサで保持していた潤滑剤が無くなることで潤滑性も低下してしまい、ローラ軸受が早期に破損に至るケースがある。これを防止する対策として、潤滑剤の給脂時間を短くする、もしくはオイルでの強制潤滑が採られている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、隣り合うローラ間にスペーサを配置しても定格荷重及び剛性を向上させることができるローラ軸受を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、内輪と外輪それぞれに形成した断面Ｖ字状の軌道溝間に複数のローラを配置し、隣り合うローラ間にスペーサを配置するローラ軸受において、隣り合うローラの間隔を定める前記スペーサの厚さ（ｔ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）の２０％以下に薄く設定し、前記スペーサが倒れるのを防止するために、側面視における前記スペーサの対角寸法（Ｄ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）よりも大きく設定するローラ軸受である。

本発明によれば、スペーサを薄くし、ローラの本数を増やすことにより、ローラ軸受の定格荷重及び剛性を向上させることができる。スペーサを薄くすると内輪と外輪の軌道溝の転走面間でスペーサが倒れ易くなるが、側面視におけるスペーサの対角寸法（Ｄ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）（ローラ直径Ｄ_ｗは転走面間の距離と同一である）よりも大きく設定するので、スペーサが転走面間で倒れるのを防止できる。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態のローラ軸受の斜視図であり、図１（ｂ）は従来技術のローラ軸受の斜視図である。本実施形態のローラ軸受の断面図である。本実施形態のローラ軸受のスペーサの斜視図である。上記スペーサの詳細図（図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ－ｂ線断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のｃ－ｃ線断面図）である。図５（ａ）は本実施形態のローラ軸受のピッチ円直径を示す図であり、図５（ｂ）（ｃ）は斜め４５度方向から見た循環路の拡大図である。本実施形態のローラ軸受のスペーサの他の例を示す図（図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ－ｂ線断面図）である。本発明の第２の実施形態のローラ軸受の斜視図（一部断面図を含む）である。図７のVII部拡大図である。本発明の第２の実施形態のローラ軸受のスペーサの詳細図（図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ－ｂ線断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のｃ－ｃ線断面図）である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のローラ軸受を説明する。ただし、本発明のローラ軸受は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（第１の実施形態）

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態のローラ軸受５の斜視図である。図１（ｂ）は、従来技術のローラ軸受２５の斜視図である。１は内輪、２は外輪、３はローラ、４はスペーサである。図１（ａ）において内輪１と外輪２との間に配置されるローラ３とスペーサ４を示すために、外輪２の一部を切り欠いている。

本実施形態においては、スペーサ４を従来技術のスペーサ２４よりも薄くし、隣り合うローラ３の間隔を狭くし、内輪１と外輪２との間に配置するローラ３の本数を多くしている。これにより、定格荷重及び剛性を向上させている。隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ４の厚さｔ（図４（ｂ））参照）は、ローラ直径Ｄ_ｗの２０％以下、望ましくは１５％以下、さらに望ましくは１０％以下に設定される。

図２に示すように、内輪１の外周面には、円周方向に延び、頂角が直角な断面Ｖ字状の軌道溝６が形成される。軌道溝６は、第１転走面６ａと第２転走面６ｂを備える。外輪２の内周面には、円周方向に延び、頂角が直角な断面Ｖ字状の軌道溝７が形成される。軌道溝７は、第１転走面７ａと第２転走面７ｂを備える。外輪２は上下に２分割される。

内輪１の軌道溝６と外輪２の軌道溝７とは、互いに対向する。軌道溝６と軌道溝７によって、断面が実質的に正方形の循環路８が形成される。循環路８には、複数のローラ３が隣り合うローラ３の軸心が略直角になるようにクロス配置される。ローラ３は、円筒状である。ローラ直径Ｄｗはローラ３の軸方向長さＬよりも僅かに大きく設定される。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のローラ軸受５は、クロスローラ軸受である。ローラ３は、上向きローラ３ａと下向きローラ３ｂに分類される。上向きローラ３ａは、上方に位置する仮想中心点Ｐ１を通る線を軸線として、内輪１の第２転走面６ｂと外輪２の第２転走面７ｂとの間を自公転する。下向きローラ３ｂは、下方に位置する仮想中心点Ｐ２を通る線を軸線として、内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａとの間を自公転する。

隣り合うローラ３間には、個別のスペーサ４が配置される。図３はスペーサ４の斜視図、図４はスペーサ４の詳細図を示す。なお、以下において、説明の便宜上、スペーサ４を進行方向から見たときの方向、すなわち図３の上下、左右、前後の方向を使用してスペーサ４の構成を説明する。

正面視において、スペーサ４は、略四角状に形成される（図４（ａ）参照）。スペーサ４の角部には、円弧状の面取り９が形成される。図３に示すように、スペーサ４の前後方向の両端には、ローラ３を受ける半円筒状の凹面１０，１１が形成される。凹面１０と凹面１１の延びる方向は直角である。凹面１０，１１の断面は、ローラ３の半径よりも半径が僅かに大きい円弧状である。凹面１０，１１とローラ３とは、凹面１０，１１の中央部にて接触する。凹面１０，１１の両縁には、面取り１２が形成される。凹面１０の中央部には、グリース等の潤滑剤を溜める円弧状のポケット１３が形成される。凹面１１の中央部にも、図示しない同様のポケットが形成される。凹面１０のポケット１３と凹面１１のポケットとは、これらの間を潤滑剤が行き来できるように貫通孔１４によって連通される。スペーサ４の上面、左右の側面、下面には、断面円弧状の括れ２３が形成される。括れ２３には、潤滑剤が溜められる。

図４（ａ）に示すように、正面視において、スペーサ４の幅はＡである。スペーサ４の高さはＢである。図４（ｂ）に示すように、隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ４の厚さはｔである。側面視におけるスペーサ４の進行方向の長さはＣである。側面視におけるスペーサ４の対角寸法Ｄは、Ｄ＝√（Ｂ^２＋Ｃ^２）で表される。

スペーサ４を薄くすると、Ｃが小さくなり、内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａの間でスペーサ４が倒れ易くなる。本実施形態においては、側面視におけるスペーサ４の対角寸法Ｄ＞ローラ直径Ｄ_ｗに設定し、スペーサ４の倒れを防止する。ローラ直径Ｄ_ｗは、内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａとの距離に等しい。対角寸法Ｄ＞ローラ直径Ｄ_ｗとすることで、スペーサ４が所定角度以上傾こうとしても、スペーサ４の対角部分が内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａに引っ掛かり、スペーサ４の倒れが防止される。

以上のとおり、本実施形態のスペーサ４において、Ｂ，Ｃは以下の（１）式を満たすように設定される。

（数１）
Ｄ＝√（Ｂ^２＋Ｃ^２）＞Ｄ_ｗ…（１）

また、図４（ｃ）に示すように、内輪１の第２転走面６ｂと外輪２の第２転走面７ｂとの間でスペーサ４が倒れるのを防止するために、Ａ，Ｃは以下の（２）式を満たすように設定される。

（数２）
Ｄ＝√（Ａ^２＋Ｃ^２）＞Ｄ_ｗ…（２）
上記の（１）式及び（２）式を満たせば、スペーサ４を薄くしてもスペーサ４が倒れるのを防止できる。なお、Ａ＝Ｂにしても、Ａ≠Ｂにしてもよい。

上述のように、（１）式及び（２）式は、Ａ，Ｂを大きくし、スペーサ４の倒れを防止することを意味する。ただし、Ａ，Ｂを大きくすれば、スペーサ４が軌道溝６，７に干渉する。干渉を防止するために、以下のようにＡ，Ｂの上限を定める必要がある。

図５（ａ）は、ローラ軸受５のピッチ円直径を示す図である。３はローラ、Ｄ_ｐｗはピッチ円直径である。ピッチ円直径Ｄ_ｐｗは、循環路８に配列されたローラ３の中心を結んだ円の直径である。図５（ｂ）は斜め４５度の方向（図５（ａ）の矢印Ｖの方向であり、内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａに平行な方向）から見た循環路８の拡大図である。スペーサ４の高さＢをＡＢ_ｍａｘまで大きくすると、スペーサ４が内輪１の第１転走面６ａに１点Ｎ１で接触し、外輪２の第１転走面７ａに２点Ｎ２，Ｎ３で接触する。図５（ｃ）に示すように、斜め４５度の方向から見ると、内輪１の第１転走面６ａと外輪２の第１転走面７ａはいずれも楕円状であるので、点Ｍ１と点Ｍ２の間の距離であるＡＢ_ｍａｘを下記の（３）式から求めることができる。

（数３）

ここで、Ｄ_ｐｗはピッチ円直径、Ｄ_ｗはローラ直径である。
Ａ，Ｂを（４）式のようにＡＢ_ｍａｘ未満に設定することで、スペーサ４と軌道溝６，７との干渉を防止できる。
（数４）

以上に本実施形態のローラ軸受５の構成を説明した。本実施形態のローラ軸受５によれば以下の効果を奏する。

隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ４の厚さｔをローラ直径Ｄ_ｗの２０％以下に薄く設定するので、ローラ軸受５の定格荷重及び剛性を向上させることができる。スペーサ４を薄くすると、スペーサ４が内輪１と外輪２の第１転走面６ａ，７ａ間及び第２転走面６ｂ，７ｂ間で倒れ易くなるが、側面視におけるスペーサ４の対角寸法Ｄをローラ直径Ｄ_ｗよりも大きく設定することで、スペーサ４の倒れを防止できる。

（３）式及び（４）式が成立するようにスペーサ４のＡ、Ｂ及びＣ寸法を設定することで、スペーサ４と軌道溝６，７との干渉を防止できる。

スペーサ４の進行方向の両端にローラ３を受ける凹面１０，１１を形成するので、スペーサ４の厚さｔを薄くしてもＣを大きくすることができ、スペーサ４の対角寸法Ｄを大きくすることができる。

スペーサ４の厚さｔをローラ直径Ｄ_ｗの１５％以下に薄く設定すれば、多くの型番のローラ軸受５でローラ３の本数を増やすことができるようになる。

本実施形態のスペーサ４は、ローラ３が上向きローラ３ａと下向きローラ３ｂに分類されるクロスローラ軸受の定格荷重及び剛性を向上させるのに適する。

スペーサ４は、ナイロン等の樹脂にガラスファイバー等の強化繊維を混合した成形体からなる。こうすることで、スペーサ４を薄くしても十分な強度を確保できる。

図４（ｂ）に示すように、第１の実施形態のスペーサ４において、凹面１０の下端縁の中央部と凹面１１の下端縁の中央部との間の厚みａと凹面１０の上端縁の中央部と凹面１１の上端縁の中央部との間の厚みｂは、実質的に同一（ａ＝ｂ）に設定される。スペーサ４の厚さｔが薄くなり、ローラ３の本数が増えると、平面視において、隣り合うローラ３の軸線が平行に近くなる。このため、ａ＝ｂに設定しても、ローラ３が問題なく移動する。ａ＝ｂに設定することで、ピッチ円直径が異なる毎にスペーサ４を作成する必要が無くなるし、スペーサ４の成形も容易になる。
（スペーサの他の例）

図６は、スペーサ４の他の例を示す。この例では、凹面１０の下端縁の中央部と凹面１１の下端縁の中央部との間の厚みａと凹面１０の上端縁の中央部と凹面１１の上端縁の中央部との間の厚みｂは、a＜ｂに設定される。凹面１０と凹面１１は、角度θだけ傾斜する。これにより、図１に示すように、上向きローラ３ａの軸線が仮想中心点Ｐ１を向き易くなり、下向きローラ３ｂの軸線が仮想中心点Ｐ２を向き易くなる。スペーサ４の他の構成は、図４に示すスペーサ４と同一である。

この例の場合、図６（ｂ）に示すように、隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ４の厚さｔは、凹面１０の中央部と凹面１１の中央部との間の厚さである。対角寸法Ｄは２つの対角寸法のうち短い方の対角寸法である。
（第２の実施形態）

図７及び図８は、本発明の第２の実施形態のローラ軸受１５の斜視図（一部断面図を含む）である。第１の実施形態のローラ軸受５は、クロスローラ軸受であるのに対し、第２の実施形態のローラ軸受１５は、パラレルローラ軸受である。第２の実施形態のローラ軸受１５では、隣り合うローラ３の軸線が略平行になるようにパラレル配列される。ローラ３は、上向きローラ３ａと下向きローラ３ｂに分類される。

図８に示すように、内輪１６の外周面には、上下２つの転動溝１８，１９が形成される。外輪１７の内周面には、転動溝１８，１９に対向する上下２つの転動溝２０，２１が形成される。上側の転動溝１８と上側の転動溝２０との間には、下向きローラ３ｂがパラレル配列される。下側の転動溝１９と下側の転動溝２１との間には、上向きローラ３ａがパラレル配列される。図７に示すように、上向きローラ３ａは、上方に位置する仮想中心点Ｐ１を通る線を軸線として、内輪１６の転走面１９ａと外輪１７の転走面２１ａとの間を自公転する。下向きローラ３ｂは、下方に位置する仮想中心点Ｐ２を通る線を軸線として、内輪１６の転走面１８ａと外輪１７の転走面２０ａとの間を自公転する。

図９は、第２の実施形態のローラ軸受１５で用いられるスペーサ２２を示す。スペーサ２２の構成は、凹面１０，１１の延びる方向が平行に形成される点を除いて、第１の実施形態のスペーサ４と同一である。図９（ｂ）（ｃ）に示すように、隣り合うローラ３の間隔を定めるスペーサ２２の厚さｔは、ローラ３の直径の２０％以下、望ましくは１５％以下、さらに望ましくは１０％以下に薄く設定される。また、スペーサ２２が倒れるのを防止するために、図９（ｃ）に示すように、側面視におけるスペーサ２２の対角寸法Ｄをローラ直径Ｄｗよりも大きく設定する。こうすることで、スペーサ２２が内輪１６の転走面１９ａと外輪１７の転走面２１ａとの間及び内輪１６の転走面１８ａと外輪１７の転走面２０ａとの間で倒れるのを防止することができる。なお、第２の実施形態のスペーサ２２においても、凹面１０と凹面１１を左右対称にθだけ傾斜させてもよい。

本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。

例えば、ローラには、円筒状のローラの替わりにテーパローラを用いることもできる。テーパローラは、隣り合うテーパローラの軸線が略直角になるようにクロス配列されてもよいし、隣り合うテーパローラの軸線が略平行になるようにパラレル配列されてもよい。テーパローラの軸方向の中央部の直径をテーパローラの直径とみなし、スペーサの中央部の厚さｔ、スペーサの中央部の対角寸法Ｄを上記実施形態のスペーサと同様に設定すればよい。

１…内輪
２…外輪
３…ローラ
４…スペーサ
５…ローラ軸受
６…内輪の軌道溝
７…外輪の軌道溝
１０…スペーサの一方の凹面
１１…スペーサの他方の凹面
１５…ローラ軸受
１６…内輪
１７…外輪
１８，１９…内輪の転動溝
２０，２１…外輪の転動溝
２２…スペーサ
Ｄ…スペーサの対角寸法
Ｄ_ｗ…ローラ直径

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、内輪（１）と外輪（２）それぞれに形成した断面Ｖ字状の軌道溝（６，７）間に複数のローラ（３）を配置し、隣り合うローラ（３）間にスペーサ（４）を配置するローラ軸受において、隣り合うローラ（３）の間隔を定める前記スペーサ（４）の厚さ（ｔ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）の２０％以下に薄く設定し、前記スペーサ（４）が倒れるのを防止するために、側面視における前記スペーサ（４）の対角寸法（Ｄ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）よりも大きく設定し、前記スペーサ（４）の進行方向の両端に前記ローラ（３）を受ける凹面（１０，１１）を形成し、一方の凹面（１０）の下端縁の中央部と他方の凹面（１１）の下端縁の中央部との間の厚み（ａ）と前記一方の凹面（１０）の上端縁の中央部と前記他方の凹面（１１）の上端縁の中央部との間の厚み（ｂ）を実質的に同一に設定するローラ軸受である。

本発明によれば、スペーサを薄くし、ローラの本数を増やすことにより、ローラ軸受の定格荷重及び剛性を向上させることができる。スペーサを薄くすると内輪と外輪の軌道溝の転走面間でスペーサが倒れ易くなるが、側面視におけるスペーサの対角寸法（Ｄ）をローラ直径（Ｄｗ）（ローラ直径Ｄｗは転走面間の距離と同一である）よりも大きく設定するので、スペーサが転走面間で倒れるのを防止できる。
スペーサの厚さｔが薄くなり、ローラの本数が増えると、平面視において、隣り合うローラの軸線が平行に近くなる。このため、ａ＝ｂに設定しても、ローラが問題なく移動する。ａ＝ｂに設定することで、ピッチ円直径が異なる毎にスペーサを作成する必要が無くなるし、スペーサの成形も容易になる。

Claims

内輪と外輪それぞれに形成した断面Ｖ字状の軌道溝間に複数のローラを配置し、隣り合うローラ間にスペーサを配置するローラ軸受において、
隣り合うローラの間隔を定める前記スペーサの厚さ（ｔ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）の２０％以下に薄く設定し、
前記スペーサが倒れるのを防止するために、側面視における前記スペーサの対角寸法（Ｄ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）よりも大きく設定するローラ軸受。
正面視における前記スペーサの幅をＡ、正面視における前記スペーサの高さをＢ、側面視における前記スペーサの進行方向の長さをＣとするとき、以下の（３）式及び（４）式が成立することを特徴とする請求項１に記載のローラ軸受。

ここで、Ｄ_ｐｗは前記ローラ軸受のピッチ円直径、Ｄ_ｗはローラ直径である。
前記スペーサの進行方向の両端にローラを受ける凹面を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のローラ軸受。
前記スペーサの厚さ（ｔ）をローラ直径（Ｄ_ｗ）の１５％以下に薄く設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のローラ軸受。
前記軌道溝間に隣り合うローラの軸心が直角になるように前記複数のローラを互い違いに配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のローラ軸受。
前記スペーサは、樹脂に強化繊維を混合した成形体からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のローラ軸受。