JP2022021908A - 軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高い軸受性能を発揮すると共に耐用年数を向上させることのできる軸受を提供する。【解決手段】軸受１は、中心線Ｃ１が一致する外輪２及び内輪３と、回転軸心Ｃ２が中心線Ｃ１と同方向に向く複数の転動体４とを備え、各転動体４は、外輪２と内輪３との間において中心線Ｃ１周りに並設されている。各転動体４は、断面円形状をなす第１回転部４１と、第１回転部４１の回転軸心Ｃ２に沿う方向の一側に一体に設けられた断面扁円形状をなす第２回転部４２とを有する。隣り合う２つの転動体４のうち一方の第１回転部４１と他方の第２回転部４２とが対応する配置であり、他方の第１回転部４１と一方の第２回転部４２とが対応する配置になっている。第２回転部４２の外形は、外輪２と内輪３との相対回転動作時において、隣り合う２つの転動体４のうちの少なくとも一組の間に隙間が形成される寸法に設定される。【選択図】 図１

Description

本発明は、軸体を回転自在に支持する軸受に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている軸受は、中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪を備え、当該外輪及び内輪の間には、中心線が外輪及び内輪の中心線と一致する環状をなす保持器が配設されている。該保持器は、回転軸心が前記中心線と同方向に延びる複数のいわゆるコロ型の転動体を回転可能に保持しており、各転動体は、前記中心線周りに所定の間隔をあけて等間隔に位置している。そして、各転動体は、外輪の内周面と内輪の外周面とにそれぞれ接していて、保持器によって隣り合う転動体が互いに間隔をあけた状態で外輪と内輪との間を転動することにより、隣り合う転動体同士が直接接触することで発生しうる大きな摩擦を回避しながら外輪と内輪とがスムーズに相対回転するようになっている。

特開２０１９－１６８０８４号公報

ところで、近年では、故障し難い製品にするための多くの取り組みがなされており、それらの製品に組み込む軸受に関しても同様に、外輪と内輪との間におけるスムーズな相対回転動作を長く維持して耐用年数を向上させることが強く望まれている。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い軸受性能を発揮すると共に耐用年数を向上させることのできる軸受を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、保持器を用いることなく隣り合う２つの転動体同士が接触した際の摩擦が小さくなるよう工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪と、回転軸心が前記中心線と同方向又は交差する方向に延びるとともに前記外輪と内輪との間において前記中心線を中心とした周方向に複数並設され、且つ、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接するように配設された転動体とを備え、前記各転動体が前記回転軸心周りに転動することにより前記外輪と内輪とが前記中心線周りに相対回転するよう構成された軸受を対象とし、次のような対策を講じた。

すなわち、第１の発明では、前記転動体は、断面円形状をなすとともに、転動時において前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接する第１回転部と、該第１回転部の上記回転軸心に沿う方向の一側に一体に設けられ、断面扁円形状をなすとともに、転動時において周方向の全部又は一部が前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とからそれぞれ離間する第２回転部とを備え、前記中心線を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体のうち前記一方の転動体の第１回転部と他方の転動体の第２回転部とが対応する配置であるとともに、前記他方の転動体の第１回転部と一方の転動体の第２回転部とが対応する配置になっているか、或いは、前記一方の転動体の第１回転部と他方の転動体の第１回転部とが対応する配置であるとともに、前記他方の転動体の第２回転部と他方の転動体の第２回転部とが対応する配置になっており、前記第２回転部の外形は、前記外輪と前記内輪との相対回転時において、前記中心線を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体のうちの少なくとも一組の間に隙間が形成される寸法に設定され、前記外輪及び内輪の少なくとも一方には、前記転動体の前記回転軸心に沿う方向への移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、前記第２回転部は、鍔状をなしていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記規制部は、前記外輪の内周面から突出するとともに前記中心線周りに環状に延びる外側レール部と、前記内輪の外周面における前記外側レール部に対向する位置から突出するとともに前記中心線周りに環状に延びる内側レール部とを有し、前記転動体の外周面には、前記回転軸心周りに環状に延び、且つ、前記外側レール部及び内側レール部を案内可能に嵌合させる環状凹条溝部が形成されていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、前記第１回転部は、前記回転軸心に沿う方向の他側に行くにつれて次第に縮径する形状をなし、前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面は、それぞれ前記第１回転部の外形に対応する形状をなし、前記環状凹条溝部は、前記第１回転部における前記回転軸心に沿う方向の他側に偏って形成されていることを特徴とする。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、前記外輪及び内輪における少なくとも前記転動体に接する部分には、弾性領域が設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、外輪及び内輪を相対回転させると、外輪の内周面及び内輪の外周面とにそれぞれ接する各転動体の第１回転部が規制部により回転軸心に沿う方向の移動を規制されながら外輪及び内輪の周方向に転動する。

このとき、各転動体における第１回転部と一体に回転する第２回転部は、外輪及び内輪の周方向に並設された隣り合う転動体の第１回転部又は第２回転部と繰り返し接触するが、接触する瞬間において断面扁円形状をなす第２回転部の長径が外輪及び内輪の周方向を向く場合がある。

この場合、その後に引き続き行われる第２回転部の転動動作により当該第２回転部における長径と短径との位置がそれぞれ変化し、例えば瞬間的に第２回転部の短径が外輪及び内輪の周方向を向いた状態になって隣り合う転動体の第１回転部又は第２回転部に対して離間した状態になる。

さらにその後、引き続き行われる第２回転部の転動動作によって再び第２回転部の長径が外輪及び内輪の周方向を向くので、その瞬間において第２回転部が隣り合う転動体の第１回転部又は第２回転部と接触するようになる。このように、第２回転部は、転動体の転動時において隣り合う転動体の第１回転部又は第２回転部に対して接触と離間とを周期的に繰り返す。

すなわち、第１の発明では転動体が断面扁円形状の第２回転部を備えるため、断面円形状の転動体のみ用いた軸受と比較し、外輪と内輪とが相対回転する際において隣り合う転動体同士の間隔が生じやすくなり、隣り合う転動体同士の接触により発生する摩擦が少なくなる。したがって、外輪と内輪との間に保持器を設けなくても、外輪及び内輪の相対回転動作をスムーズにすることができる。

また、外輪と内輪との間に保持器を装着する必要がないので、外輪と内輪との間における保持器が占有していた空間に新たに多くの転動体を組付可能になる。したがって、もし仮に、各転動体の中の１つ又は数個に摩耗や変形等が生じたとしても、その他の多くの各転動体によって外輪と内輪との間における相対回転動作が維持されるようになるので、特許文献１の如き従来の軸受よりも耐用年数を向上させることができる。

第２の発明では、転動体における第２回転部の厚みが薄くなるので、転動体全体に占める第１回転部の回転軸心方向の寸法を大きく確保することが可能になる。したがって、転動体のラジアル荷重に対する耐久性を高めることができ、軸受の耐用年数を向上させることができる。

第３の発明では、外側レール部及び内側レール部が外輪と内輪との間における転動体の回転軸心方向への移動を阻止するようになる。したがって、転動体に不意に力が加わっても、転動体が外輪及び内輪から抜け出るといった不具合を防止することができ、軸受の耐用年数をさらに向上させることができる。

第４の発明では、外輪及び内輪が相対回転する際に発生する振動や、或いは、隣り合う転動体同士の接触による衝撃等を起因として転動体が第１回転部の縮径方向に移動しようとしても、外輪の内周面及び内輪の外周面が第１回転部の縮径方向への移動を規制するようになる。すなわち、第１回転部による当該第１回転部の縮径方向の荷重が外輪の内周面及び内輪の外周面に受け止められるので、外側レール部及び内側レール部に加わる負荷が減って当該外側レール部や内側レール部の破損や変形を防ぐことができるようになり、軸受の耐用年数を一層向上させることができる。特に、第１回転部は環状凹条溝部を境として大径側の方が小径側よりも回転軸心に沿う方向の寸法が大きいため、例えば、風力発電機におけるメインシャフトを軸支する軸受や或いは縮径方向が鉛直下方向を向く水平設置の軸受のように荷重の偏りが大きくなる軸受においては、耐用年数を大きく向上させることができる。

第５の発明では、外輪及び内輪における転動体との接触領域が柔らかくなるので、外輪及び内輪と転動体とが接触したときに発生する音が軸受の全体が金属材やセラミック材により構成される場合と比較して小さくなる。したがって、動作時において静粛性に優れた軸受にすることができる。

本発明の第１実施形態に係る軸受を示す図であり、図１（ａ）は軸受を中心線方向に見た図、図１（ｂ）は図１（ａ）の外輪及び内輪を示す図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の外輪に係るＢ－Ｂ線断面図、図１（ｄ）は図１（ｂ）の内輪に係るＣ矢視図である。 第１実施形態に係る転動体を示す図であり、図２（ａ）は転動体の側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の転動体を回転軸心周りに９０度回転させた図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＤ矢視図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＡ矢視説明図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受を示す図であり、図３（ａ）は軸受を中心線方向に見た図、図３（ｂ）は図３（ａ）の軸受の背面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＥ－Ｅ線断面図である。 第２実施形態に係る転動体を示す図であり、図４（ａ）は転動体の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＧ矢視図、図４（ｃ）は図３（ａ）のＦ矢視説明図である。 本発明の第３実施形態に係る軸受を示す図であり、図５（ａ）は軸受を中心線方向に見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）の外輪に係るＨ－Ｈ線断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の内輪に係るＩ矢視図である。 第３実施形態に係る転動体を示す図であり、図６（ａ）は転動体の側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＪ矢視図、図６（ｃ）は図５（ａ）のＩ矢視説明図である。 本発明の第４実施形態に係る軸受を示す図であり、図７（ａ）は軸受を中心線方向に見た図、図７（ｂ）は図６（ａ）の軸受の背面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＫ－Ｋ線断面図である。 第４実施形態に係る転動体を示す図であり、図８（ａ）は転動体の側面図、図８（ｂ）は図２（ｂ）のＭ矢視図、図８（ｃ）は図７（ａ）のＬ矢視説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

《第１実施形態》
図１及び図２は、本発明の第１実施形態の軸受１を示す。該軸受１は、図１（ａ）に示すように、中心線Ｃ１周りに環状に延びる高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）製の外輪２と、該外輪２の内側に配設され、当該外輪２と中心線Ｃ１が一致する環状をなす高炭素クロム軸受鋼鋼材製の内輪３と、回転軸心Ｃ２が中心線Ｃ１と同方向に延びる複数の高炭素クロム軸受鋼鋼材製の転動体４とを備え、該各転動体４は、外輪２と内輪３との間において中心線Ｃ１を中心とした周方向に複数並設されている。但し、材質はステンレス鋼材等でもよい。

外輪２は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、断面Ｔ字状をなしており、外輪２の内周面には、当該内周面の中央部から突出するとともに中心線Ｃ１周りに環状に延びる断面矩形状をなす外側レール部２１（規制部）が一体成形されている。

外側レール部２１の所定の位置には、図１（ｂ）に示すように、中心線Ｃ１方向に見て湾曲状をなす第１切欠凹部２１ａが形成されている。また、外側レール部２１の突出端面における中心線Ｃ１方向中央部には、図１（ｃ）に示すように、中心線Ｃ１周りに環状に延びる外側油溝２１ｂが設けられ、該外側油溝２１ｂに油が溜まることにより、転動体４との間に発生する摩擦力が減るようになっている。

内輪３は、図１（ｂ）及び図１（ｄ）に示すように、断面Ｔ字状をなしており、内輪３の外周面には、当該外周面の中央部から突出するとともに中心線Ｃ１周りに環状に延びる断面矩形状をなす内側レール部３１（規制部）が一体成形されている。

内側レール部３１の所定の位置には、図１（ｂ）に示すように、中心線Ｃ１方向に見て湾曲状をなす第２切欠凹部３１ａが形成されている。また、内側レール部３１の突出端面における中心線Ｃ１方向中央部には、図１（ｄ）に示すように、中心線Ｃ１周りに環状に延びる内側油溝３１ｂが設けられ、該内側油溝３１ｂに油が溜まることにより、転動体４との間に発生する摩擦力が減るようになっている。

第２切欠凹部３１ａは、当該第２切欠凹部３１ａに対応する位置における外輪２の第１切欠凹部２１ａとで本発明の開口部５を構成しており、当該開口部５の形状及び寸法は、後述する転動体４の第２回転部４２は通過できるが第１回転部４１は通過できないように設定されている。

転動体４は、図２（ａ）に示すように、回転軸心Ｃ２が一致する第１回転部４１、第２回転部４２、及び括れ部４３を有しており、第１回転部４１、第２回転部４２及び括れ部４３は一体に回転するようになっている。

第１回転部４１は、図１（ａ）に示すように、外周面が外輪２の内周面と内輪３の外周面とにそれぞれ接する厚みを有する円板形状をなしており、その断面形状は真円になっている。

第２回転部４２は、図２（ｃ）に示すように、厚みが第１回転部４１の厚みと略同じである円板形状をなしており、その断面形状は僅かに真円から外れた扁円形をなしている。

第２回転部４２の長径は、第１回転部４１の直径に等しく設定されていて、第２回転部４２は、図１（ａ）に示すように、外輪２と内輪３との間に配設された状態において長径部分に対応する箇所が外輪２の内周面と内輪３の外周面とにそれぞれ接するようになっている。

すなわち、第２回転部４２における長径部分に対応する箇所以外の領域は、外輪２の内周面と内輪３の外周面とから離間するようになっている。

括れ部４３は、図２（ａ）に示すように、第１回転部４１と第２回転部４２との間に配設され、外径が第１回転部４１の外径及び第２回転部４２の短径よりも小さい円柱形状をなしている。

第１回転部４１及び第２回転部４２と括れ部４３との径寸法の差により、回転軸心Ｃ２周りに環状に延びる環状凹条溝部４４が形成されている。該環状凹条溝部４４の断面形状は、外側レール部２１及び内側レール部３１の断面形状に対応する矩形状をなしていて、外側レール部２１及び内側レール部３１を案内可能に嵌合させるようになっている。

各転動体４は、開口部５を介して外輪２と内輪３との間に順に挿入することにより、外輪２と内輪３との間に組み付けられるようになっている。

外輪２と内輪３との間に組み付けられた各転動体４は、図２（ｄ）に示すように、中心線Ｃ１を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体４のうち一方の転動体４の第１回転部４１と他方の転動体４の第２回転部４２とが対応する配置であるとともに、一方の転動体４の第１回転部４１と他方の転動体４の第２回転部４２とが対応する配置になっていて、各転動体４の第２回転部４２の外形は、外輪２と内輪３との相対回転時において、中心線Ｃ１を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体４のうちの少なくとも一組の間に隙間が形成される寸法に設定されている。尚、図２（ｄ）においては、便宜上、内輪３の記載を省略している。

次に、軸受１の使用時における動作について詳述する。

外輪２及び内輪３を相対回転させると、外輪２の内周面及び内輪３の外周面にそれぞれ接する各転動体４の第１回転部４１が外側レール部２１及び内側レール部３１により回転軸心Ｃ２に沿う方向の移動を規制されながら外輪２及び内輪３の周方向に転動する。

このとき、各転動体４における第１回転部４１と一体に回転する第２回転部４２は、外輪２及び内輪３の周方向に並設された隣り合う転動体４の第１回転部４１と繰り返し接触するが、接触する瞬間において断面扁円形状をなす第２回転部４２の長径が周方向を向く場合がある。

この場合、その後に引き続き行われる第２回転部４２の転動動作により当該第２回転部４２における長径と短径との位置がそれぞれ変化し、例えば瞬間的に第２回転部４２の短径が周方向を向いた状態になって隣り合う転動体４の第１回転部４１に対して離間した状態になる。

さらにその後、引き続き行われる第２回転部４２の転動動作によって再び第２回転部４２の長径が周方向を向くので、その瞬間において第２回転部４２が隣り合う転動体４の第１回転部４１と接触するようになる。このように、第２回転部４２は、転動体４の転動時において隣り合う転動体４の第１回転部４１に対して接触と離間とを周期的に繰り返す。

すなわち、第１実施形態では転動体４が断面扁円形状の第２回転部４２を備えるため、断面円形状の転動体４のみ用いた軸受１と比較し、外輪２と内輪３とが相対回転する際において隣り合う転動体４同士の間隔が生じやすくなり、隣り合う転動体４同士の接触により発生する摩擦が少なくなる。したがって、外輪２と内輪３との間に保持器を設けなくても、外輪２及び内輪３の相対回転動作をスムーズにすることができる。

また、外輪２と内輪３との間に保持器を装着する必要が無いので、外輪２と内輪３との間における保持器が占有していた空間に新たに多くの転動体４を組付可能になる。したがって、もし仮に、各転動体４の中の１つ又は数個に摩耗や変形等が生じたとしても、その他の多くの各転動体４によって外輪２と内輪３との間における相対回転動作が維持されるようになるので、特許文献１の如き従来の軸受よりも耐用年数を向上させることができる。

また、軸受１では、外側レール部２１及び内側レール部３１が外輪２と内輪３との間における転動体４の回転軸心Ｃ２方向への移動を阻止するようになる。したがって、転動体４に不意に力が加わっても、転動体４が外輪２及び内輪３から抜け出るといった不具合を防止することができ、耐用年数をさらに向上させることができる。

また、軸受１では、転動体４の第２回転部４２を開口部５に挿通させるとともに、外輪２と内輪３との間で中心線Ｃ１周りに移動させると、外輪２と内輪３との間に転動体４の装着が完了する一方、外輪２と内輪３との間に装着した転動体４の第２回転部４２を開口部５に正確に位置合わせすると、外輪２と内輪３との間から開口部５を介して転動体４を取り出すことも可能となる。したがって、外輪２と内輪３とを分離することなく転動体４を外輪２及び内輪３の間に装着することができ、摩耗や損傷等を受けた転動体４を新しいものに交換するといった軸受１のメンテナンスも従来に比べて容易となる。

《第２実施形態》
図３及び図４は、本発明の第２実施形態の軸受１を示す。この第２実施形態は、外輪２、内輪３、及び転動体４の各構成の一部がそれぞれ第１実施形態と異なっている以外は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その他、第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

第２実施形態の外輪２における内周面の中心線Ｃ１方向一側には、図３（ｃ）に示すように、中心線Ｃ１周りに環状に延びる断面略Ｌ字状をなす外側環状段差部２ａが形成されている。

該外側環状段差部２ａは、中心線Ｃ１方向一側に行くにつれて次第に径方向外側に位置するように延びる第１外側段差形成面２ｂ（規制部）と、該第１外側段差形成面２ｂに連続するとともに中心線Ｃ１と同方向に延びる第２外側段差形成面２ｃとで構成されている。

第２実施形態の外側レール部２１の断面形状は、図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示すように、三角形状をなしていて、第１実施形態の如き油溝は設けられていない。

第２実施形態の内輪３における外周面の中心線Ｃ１方向一側には、中心線Ｃ１周りに環状に延びる断面略Ｌ字状をなす内側環状段差部３ａが形成されている。

該内側環状段差部３ａは、中心線Ｃ１方向一側に行くにつれて次第に径方向内側に位置するように延びる第１内側段差形成面３ｂ（規制部）と、該第１内側段差形成面３ｂに連続するとともに中心線Ｃ１と同方向に延びる第２内側段差形成面３ｃとで構成されている。

第２実施形態の内側レール部３１の断面形状は、三角形状をなしていて、第１実施形態の如き油溝は設けられていない。

第２実施形態の転動体４は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、外輪２と内輪３との間で転動する略円柱状をなす第１回転部４１と、該第１回転部４１の回転軸心Ｃ２方向一側端部に一体に形成された鍔状をなす第２回転部４２とを有している。

第１回転部４１の中心線Ｃ１方向中央部には、当該中心線Ｃ１周りに環状に延びる環状凹条溝部４４が形成され、該環状凹条溝部４４は、外側レール部２１及び内側レール部３１の断面形状に対応する断面略三角形状をなしている。

環状凹条溝部４４は、第１回転部４１を２つの領域に区分けしており、区分けされた各領域が共に外輪２の内周面と内輪３の外周面とに接している。

第２回転部４２は、図４（ｂ）に示すように、僅かに真円から外れた扁円形状をなしており、図３（ｃ）及び図４（ａ）に示すように、回転軸心Ｃ２方向一側に行くにつれて次第に径方向外側に位置するように延びる第１外周面４２ａと、該第１外周面４２ａに連続するとともに回転軸心Ｃ２と同方向に延びる第２外周面４２ｂとで構成されている。

外輪２と内輪３との間に組み付けられた各転動体４は、図４（ｃ）に示すように、中心線Ｃ１を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体４のうち一方の転動体４の第１回転部４１と他方の転動体４の第１回転部４１とが対応する配置であるとともに、一方の転動体４の第２回転部４２と他方の転動体４の第２回転部４２とが対応する配置になっている。

そして、第２回転部４２は、外輪２及び内輪３の間における中心線Ｃ１方向一端に位置しており、第１外周面４２ａが第１外側段差形成面２ｂ及び第１内側段差形成面３ｂに接する一方、第２外周面４２ｂが第２外側段差形成面２ｃ及び第２内側段差形成面３ｃから離間した位置となるよう構成されている。

尚、図４（ｃ）では、便宜上、内輪３の記載を省略している。また、転動体４を挿入する開口部（図示省略）は、第１回転部４１は通過できるが第２回転部４２は通過できない形状及び寸法に設定されている。

次に、第２実施形態の軸受１の使用時における動作について詳述する。

外輪２及び内輪３を相対回転させると、外輪２の内周面及び内輪３の外周面にそれぞれ接する各転動体４の第１回転部４１が外側レール部２１及び内側レール部３１により回転軸心Ｃ２に沿う方向の移動を規制されながら外輪２及び内輪３の周方向に転動する。

このとき、各転動体４における第１回転部４１と一体に回転する第２回転部４２は、外輪２及び内輪３の周方向に並設された隣り合う転動体４の第２回転部４２と繰り返し接触するが、接触する瞬間において断面扁円形状をなす第２回転部４２の長径が外輪２及び内輪３の周方向を向く場合がある。

この場合、その後に引き続き行われる第２回転部４２の転動動作により当該第２回転部４２の長径と短径との位置がそれぞれ変化し、例えば瞬間的に第２回転部４２の短径が外輪２及び内輪３の周方向を向いた状態になって隣り合う転動体４の第２回転部４２に対して離間した状態になる。

さらにその後、引き続き行われる第２回転部の４２の転動動作によって再び第２回転部４２の長径が外輪２及び内輪３の周方向を向くので、その瞬間において第２回転部４２が隣り合う転動体４の第２回転部４２と接触するようになる。このように、第２回転部４２は、転動体４の転動時において隣り合う転動体４の第２回転部４２に対して接触と離間とを周期的に繰り返す。

すなわち、第２実施形態では転動体４が断面扁円形状の第２回転部４２を備えるため、断面円形状の転動体４のみ用いた軸受１と比較し、外輪２と内輪３とが相対回転する際において隣り合う転動体４同士の間隔が生じやすくなり、隣り合う転動体４同士の接触により発生する摩擦が少なくなる。したがって、外輪２と内輪３との間に保持器を設けなくても、外輪２及び内輪３の相対回転動作をスムーズにすることができる。

また、転動体４の第２回転部４２は鍔状をなしていることから、転動体４全体に占める第１回転部４１の回転軸心Ｃ２方向の寸法を大きく確保することが可能になる。したがって、転動体４のラジアル荷重に対する耐久性を高めることができ、軸受１の耐用年数を向上させることができる。

また、軸受１では、外側レール部２１及び内側レール部３１が断面三角形状であることから、第１実施形態の構成と比較して外側レール部２１及び内側レール部３１と転動体４との接触面積が減少し、外側レール部２１及び内側レール部３１と転動体４との間の摩擦が減少する。したがって、外輪２及び内輪３の相対回転動作をさらにスムーズにすることができる。

また、転動体４は、第１外周面４２ａが第１外側段差形成面２ｂ及び第１内側段差形成面３ｂに接するので、第１回転部４１側への移動が規制されるようになっている。すなわち、転動体４の第２回転部４２によってアキシャル荷重が受け止められるので、外側レール部２１及び内側レール部３１に作用する荷重が抑えられる。したがって、外側レール部２１及び内側レール部３１に変形や破損がさらに発生し難くなり、軸受１の耐用年数を向上させることができる。

《第３実施形態》
図５及び図６は、本発明の第３実施形態の軸受１を示す。この第３実施形態は、外輪２、内輪３、及び転動体４の各構成の一部が第２実施形態と異なっている以外は第２実施形態と同様であるので、第２実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その他、第２実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

第３実施形態の外輪２における内周面には、図５（ｂ）に示すように、中心線Ｃ１方向一側だけでなく他側にも外側環状段差部２ａが形成され、各外側環状段差部２ａにおける第１外側段差形成面２ｂは、傾斜することなく中心線Ｃ１と直交する方向に延びている。

第３実施形態の外側レール部２１の断面形状は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、突出先端側で丸みを帯びた蒲鉾形状をなしている。

第３実施形態の内輪３における外周面には、図５（ｃ）に示すように、中心線Ｃ１方向一側だけでなく他側にも内側環状段差部３ａが形成され、各内側環状段差部３ａにおける第１内側段差形成面３ｂは、第１外側段差形成面２ｂと同様に傾斜することなく中心線Ｃ１と直交する方向に延びている。

第３実施形態の内側レール部３１の断面形状は、外側レール部２１と同様に突出先端側で丸みを帯びた蒲鉾形状をなしている。

第３実施形態の転動体４における第２回転部４２の第１外周面４２ａは、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、傾斜することなく回転軸心Ｃ２と直交する方向に延びている。

外輪２と内輪３との間に組み付けられた各転動体４は、図６（ｃ）に示すように、中心線Ｃ１を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体４のうち一方の転動体４の第１回転部４１と他方の転動体４の第２回転部４２とが対応する配置であるとともに、一方の転動体４の第２回転部４２と他方の転動体４の第１回転部４１とが対応する配置になっている。

すなわち、外輪２と内輪３との間に組み付けられた各転動体４の第２回転部４２は、中心線Ｃ１周りにおいて当該中心線Ｃ１方向の一側と他側とに交互に千鳥状にずれた配置になっている。

尚、図６（ｃ）では、便宜上、内輪３の記載を省略している。

また、第３実施形態の軸受１の使用時における動作は、中心線Ｃ１の周方向において隣り合う転動体４の第１回転部４１と第２回転部４２とが互いに接触する第１実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。

以上より、本発明の第３実施形態によると、外側レール部２１及び内側レール部３１が断面蒲鉾形状であるため、第１実施形態の断面矩形状のものに比べて転動体４との接触面積が減少して摩擦が小さくなるとともに、第２実施形態の断面三角形状のものに比べて剛性が増すため、軸受性能をさらに高めながら耐用年数を向上させることができる。

《第４実施形態》
図７及び図８は、本発明の第４実施形態の軸受１を示す。この第４実施形態は、外輪２の内周面及び内輪３の外周面の各形状と、転動体４の第１回転部４１の形状とが第２実施形態と異なっている以外は第２実施形態と同様であるので、第２実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その他、第２実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

第４実施形態の外輪２の内周面における転動体４の第１回転部４１に対応する領域は、図７（ｃ）に示すように、外側環状段差部２ａから離れるにつれて次第に縮径する円錐台形状をなしており、断面が突出先端側で丸みを帯びた蒲鉾形状の外側レール部２１が外側環状段差部２ａから離れた位置に偏って形成されている。

また、外輪２の中心線Ｃ１方向一端側に位置する外側環状段差部２ａにおける第１外側段差形成面２ｂは、傾斜することなく中心線Ｃ１と直交する方向に延びる一方、外輪２の中心線Ｃ１方向他端には、当該中心線Ｃ１に向けて突出するとともに中心線Ｃ１周りに環状に延びる外側襟部２ｄ（規制部）が形成されている。

第４実施形態の内輪３の外周面における転動体４の第１回転部４１に対応する領域は、内側環状段差部３ａから離れるにつれて次第に拡径する擂鉢状をなしており、断面が突出先端側で丸みを帯びた蒲鉾形状の内側レール部３１が内側環状段差部３ａから離れた偏った位置で、且つ、外輪２の外側レール部２１に対応する位置に形成されている。

また、内輪３の中心線Ｃ１方向一端側に位置する内側環状段差部３ａにおける第１内側段差形成面３ｂは、傾斜することなく中心線Ｃ１と直交する方向に延びる一方、内輪３の中心線Ｃ１方向他端には、外輪２に向けて突出するとともに中心線Ｃ１周りに環状に延びる内側襟部３ｄ（規制部）が形成されている。

第４実施形態の転動体４における第１回転部４１は、図８（ａ）及び図８（ｃ）に示すように、第２回転部４２から離れるにつれて次第に縮径する略円錐台形状をなしていて、外輪２の内周面及び内輪３の外周面に対応する形状をなしている。尚、図８（ｃ）では、便宜上、内輪３の記載を省略している。

第１回転部４１の外側レール部２１及び内側レール部３１に対応する位置には、環状凹条溝部４４が形成されていて、該環状凹条溝部４４の断面形状は、外側レール部２１及び内側レール部３１の断面形状に対応している。

そして、第４実施形態の転動体４は、外輪２及び内輪３の間に組み付けられると、第１外周面４２ａが第１外側段差形成面２ｂ及び第１内側段差形成面３ｂに接するとともに第１回転部４１の回転軸心Ｃ２方向他端が外側襟部２ｄ及び内側襟部３ｄに接するので、第１回転部４１側への移動が規制されるようになっている。

尚、第４実施形態は、外輪２の内周面、内輪３の外周面及び転動体４における第１回転部４１の外形が実施形態２と異なるが、第４実施形態の軸受１の使用時における動作は、実施形態２と同じであるので、詳細な説明を省略する。

以上より、外輪２及び内輪３が相対回転する際に発生する振動や、或いは、隣り合う転動体４同士の接触による衝撃等を起因として転動体４が第１回転部４１の縮径方向に移動しようとしても、外輪２の内周面及び内輪３の外周面が第１回転部４１の縮径方向への移動を規制するようになる。すなわち、第１回転部４１による当該第１回転部の縮径方向の荷重が外輪２の内周面及び内輪３の外周面に受け止められるので、外側レール部２１及び内側レール部３１に加わる負荷が減って当該外側レール部２１や内側レール部３１の破損や変形を防ぐことができるようになり、軸受１の耐用年数を一層向上させることができる。特に、第１回転部４１は環状凹条溝部４４を境として大径側の方が小径側よりも回転軸心Ｃ２に沿う方向の寸法が大きいため、例えば、風力発電機におけるメインシャフトを軸支する軸受や或いは縮径方向が鉛直下方向を向く水平設置の軸受のように荷重の偏りが大きくなるく軸受においては、耐用年数を大きく向上させることができる。

尚、本発明の第１～第４実施形態では、転動体４の回転軸心Ｃ２が外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１と同方向に延びているが、これに限らず、中心線Ｃ１と交差する方向に延びる構造であってもよい。

また、第１～第４実施形態では、第２回転部４２の断面形状は扁円形であるが、楕円形、若しくは扁円形と楕円形とを合成した形状のものなど、真円ではなく長径と短径を持つ形状であればよい。そして、各々の転動体４ごとに異なる断面形状の第２回転部４２を有するものであってもよい。

また、第１～第４実施形態では、外側レール部２１及び内側レール部３１の断面形状は、矩形状や蒲鉾形状、或いは、三角形状としたが、その断面形状は適宜変更可能である。

また、第１実施形態の外側レール部２１及び内側レール部３１には、外側油溝２１ｂ及び内側油溝３１ｂを設けたが、これらの油を溜める油溝は、発生する摩擦力を抑える必要のあるその他の部位に設けるようにしてもよい。

第１～第４実施形態では、外輪２、内輪３、及び転動体４を高炭素クロム軸受鋼鋼材製により構成しているが、各構成を合成ゴムなどの弾性を有する材質を用いて構成してもよい。このように、外輪２及び内輪３における少なくとも転動体４と接する部分に弾性領域が設けられると、外輪２及び内輪３における転動体４との接触領域が柔らかくなるので、外輪２及び内輪３と転動体４とが接触したときに発生する音が軸受１の全体が金属材やセラミック材などの硬質材料で構成される場合と比較して小さくなる。したがって、動作時において静粛性に優れた軸受１にすることができる。

第１～第４実施形態の軸受１に対し、主軸が挿通される内輪３の開口を残して外輪２及び内輪３を覆うカバーを取り付けてもよい。そうすると、カバーによって外輪２と内輪３との間から侵入する粉塵等が低減し、軸受１の性能維持を図ることができる。

本実施形態は、軸体を回転自在に支持する軸受であれば適用できる。

１ 軸受
２ 外輪
２ｂ 第１外側段差形成面（規制部）
２ｄ 外側襟部（規制部）
２１ 外側レール部（規制部）
３ 内輪
３ｂ 第１内側段差形成面（規制部）
３ｄ 内側襟部（規制部）
３１ 内側レール部（規制部）
４ 転動体
４１ 第１回転部
４２ 第２回転部
４４ 環状凹条溝部
Ｃ１ 中心線
Ｃ２ 回転軸心

Claims (5)

1. 中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪と、回転軸心が前記中心線と同方向又は交差する方向に延びるとともに前記外輪と内輪との間において前記中心線を中心とした周方向に複数並設され、且つ、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接するように配設された転動体とを備え、前記各転動体が前記回転軸心周りに転動することにより前記外輪と内輪とが前記中心線周りに相対回転するよう構成された軸受であって、
   前記転動体は、断面円形状をなすとともに、転動時において前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接する第１回転部と、該第１回転部の上記回転軸心に沿う方向の一側に一体に設けられ、断面扁円形状をなすとともに、転動時において周方向の全部又は一部が前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とからそれぞれ離間する第２回転部とを備え、
   前記中心線を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体のうち前記一方の転動体の第１回転部と他方の転動体の第２回転部とが対応する配置であるとともに、前記他方の転動体の第１回転部と一方の転動体の第２回転部とが対応する配置になっているか、或いは、前記一方の転動体の第１回転部と他方の転動体の第１回転部とが対応する配置であるとともに、前記他方の転動体の第２回転部と他方の転動体の第２回転部とが対応する配置になっており、
   前記第２回転部の外形は、前記外輪と前記内輪との相対回転時において、前記中心線を中心とした周方向に隣り合う２つの転動体のうちの少なくとも一組の間に隙間が形成される寸法に設定され、
   前記外輪及び内輪の少なくとも一方には、前記転動体の前記回転軸心に沿う方向への移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とする軸受。
2. 請求項１に記載の軸受において、
   前記第２回転部は、鍔状をなしていることを特徴とする軸受。
3. 請求項１又は２に記載の軸受において、
   前記規制部は、前記外輪の内周面から突出するとともに前記中心線周りに環状に延びる外側レール部と、前記内輪の外周面における前記外側レール部に対向する位置から突出するとともに前記中心線周りに環状に延びる内側レール部とを有し、
   前記転動体の外周面には、前記回転軸心周りに環状に延び、且つ、前記外側レール部及び内側レール部を案内可能に嵌合させる環状凹条溝部が形成されていることを特徴とする軸受。
4. 請求項３に記載の軸受において、
   前記第１回転部は、前記回転軸心に沿う方向の他側に行くにつれて次第に縮径する形状をなし、
   前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面は、それぞれ前記第１回転部の外形に対応する形状をなし、
   前記環状凹条溝部は、前記第１回転部における前記回転軸心に沿う方向の他側に偏って形成されていることを特徴とする軸受。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の軸受において、
   前記外輪及び内輪における少なくとも前記転動体に接する部分には、弾性領域が設けられていることを特徴とする軸受。

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