JP2022042179A

JP2022042179A - クロスローラ軸受

Info

Publication number: JP2022042179A
Application number: JP2020147472A
Authority: JP
Inventors: 恵太片渕; Keita Katabuchi; 雄一郎川上; Yuichiro Kawakami
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-03-14

Abstract

【課題】振動を悪化させることなく潤滑性とその持続性を向上したクロスローラ軸受を提供する。【解決手段】直角に交差する対の円錐面からなる内輪軌道面５が外径側に形成された内輪２と、直角に交差する対の円錐面からなる外輪軌道面６が内径側に形成された外輪３と、内輪軌道面５と外輪軌道面６との間に、回転軸の傾斜方向が周方向に交互に交差するように配置された複数のころ４と、を有し、ころ４に、ころ４の軸端面の外周縁に丸め加工が施された面取り部９と、面取り部９の径方向内側に平面からなる平面部１０と、平面部１０の径方向内側を窪ませたぬすみ部１１と、がそれぞれ形成されている構成とする。【選択図】図２

Description

この発明は、クロスローラ軸受に関する。

産業用ロボットの減速機等には、クロスローラ軸受が用いられることがある。クロスローラ軸受には、高い位置決め精度や繰り返し精度、高い剛性等の特性とともに、所定期間安定的に使用を継続するための転がり寿命が求められる。

クロスローラ軸受は、内輪と、内輪の外側に設けられた外輪と、内外輪間に設けられた複数のころとを主要な構成要素としている。内輪の外径面及び外輪の内径面には、直角に交差する円錐面からなるＶ形軌道面がそれぞれ形成されている。内輪側のＶ形軌道面は凸状の円錐面、外輪側のＶ形軌道面は凹状の円錐面からなる。内外輪の両軌道面間には、回転軸の傾斜方向が内外輪の相対回転方向に交互に交差するように、複数のころが配置されている。

ころの軸端面は、内輪のＶ形軌道面とは溝の深さ方向に亘って線接触し、外輪のＶ形軌道面とはその深さ方向の中央部で点接触する。この点接触は、ころのスキューがない状態では２点接触となる。ところが、このころは、軸端面でＶ形軌道面に摺接しながら転動するためスキューが生じやすく、このスキューが生じると１点接触となる。このように、ころの軸端面とＶ形軌道面との間が１点接触の状態となると、この接触部分における接触面圧が増大するとともに油膜が切れやすい状態となるため、軸受の寿命が短くなる問題が生じ得る。

そこで、この接触面圧の増大を防止するために、例えば下記特許文献１に示すクロスローラ軸受においては、ころ軸端面の外周側のコーナＲ部と内周側の平坦部を接続するだらし面を形成している。このだらし面を形成することにより、ころ軸端面と外輪のＶ形軌道面との間の接触面圧を緩和して、外輪のＶ形軌道面の局部摩耗の抑制を図っている。さらに、だらし面の内周側を窪ませることによって、窪ませた軸端面の中央部にグリース等の潤滑剤を溜め、摺接するＶ形軌道面ところ軸端面間の潤滑を図っている（特許文献１の特に段落００１５～００２０、図４等参照）。

特開２００４－３２４７２６号公報

例えば、特許文献１の図４に示すクロスローラ軸受においては、周縁をだらし面で囲まれた窪み内に潤滑剤を溜めているが、だらし面はそのだれた形状から端面振れ精度を確保することが難しい。ころの端面振れが大きい場合、軸受運転時に振動が発生する虞がある。そこで、ころの端面振れ精度を確保する為に、一部平面部を設ける方が好ましい。

そこで、この発明は、クロスローラ軸受において振動を悪化させることなく、潤滑性とその持続性を向上することを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明においては、
直角に交差する対の円錐面からなる内輪軌道面が外径側に形成された内輪と、
直角に交差する対の円錐面からなる外輪軌道面が内径側に形成された外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、回転軸の傾斜方向が周方向に交互に交差するように配置された複数のころと、
を有し、前記ころに、前記ころの軸端面の外周縁に丸め加工が施された面取り部と、前記面取り部の径方向内側に平面からなる平面部と、前記平面部の径方向内側を窪ませたぬすみ部と、がそれぞれ形成されているクロスローラ軸受を構成した。

このようにすると、ぬすみ部の内部にグリース等の潤滑剤を十分な量を溜めておくことができるため、内外輪軌道面ところの間の高い潤滑性を確保することができる。また、一部平面部を設ける事で、ころの端面振れ精度が確保でき、振動等が抑制できる。

前記構成においては、前記面取り部の軸方向幅に対する前記ぬすみ部の深さの比率が０．１以上１以下の範囲内であるのが好ましい。

このようにすると、内外輪軌道面ところとの間の潤滑性を確保するための必要十分な量の潤滑剤をぬすみ部に溜めておくことができるとともに、ぬすみ部を形成したことに起因して、面取り部の近傍の剛性が低下するのを防止することができる。

前記各構成においては、前記ぬすみ部の直径が、前記ころの直径及び前記面取り部の径方向幅との間で、（ころの直径－面取り部の径方向幅×２）×０．１＜ぬすみ部の直径＜（ころの直径－面取り部の径方向幅×２）×０．９５の関係を満たすのが好ましい。

このようにすると、内外輪軌道面ところとの間の潤滑性を確保するための必要十分な量の潤滑剤をぬすみ部に溜めておくことができるとともに、ころにスキューが生じたときのころの端面と内外輪軌道面との間の安定的な接触状態を維持することができる。

この発明では、ころの軸端面に面取り部、平面部、及び、ぬすみ部を形成することによって、このぬすみ部に潤滑剤を溜めておくとともに、この潤滑剤が外部に漏れ出るのを極力防止した。このため、クロスローラ軸受における潤滑性とその持続性が向上し、このクロスローラ軸受の耐久性を向上することができる。

この発明に係るクロスローラ軸受の一部を切り欠いた側面図図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図ころの一部を切り欠いた斜視図図１に示すクロスローラ軸受の要部の断面図

この発明に係るクロスローラ軸受１の一実施形態を図面を用いて説明する。このクロスローラ軸受１は、図１に示すように、内輪２、外輪３、及び、複数のころ４を主要な構成要素としている。これらの構成要素は、いずれも鋼材からなる。

本実施形態に係るクロスローラ軸受１は、内外輪２、３の相対回転方向に沿って隣り合うころ４、４間に所定の間隔を保持するための保持器又は間座を設けない総ころ形の軸受である。このように、総ころ形とすることにより、保持器等を設けた場合と比較してより多くのころ４を内外輪２、３間に設けることができ、クロスローラ軸受１の剛性を向上することができるとともに、その一層の長寿命化を図ることができる。

内輪２の軸芯には貫通孔が形成されており、この貫通孔には、例えば産業用ロボットの減速機等の回転軸（図示せず）が挿通される。そして、内輪２は、この回転軸とともにその軸周りに回転する。また、外輪３は、例えば装置のハウジング等の取付け部（図示せず）に取り付けられる。

図２に示すように、内輪２の外径面には、Ｖ形の内輪軌道面５が形成されている。この内輪軌道面５は、直角に交差する対の凸状の円錐面から構成される。内輪２の周方向断面における、内輪２の外径面と内輪軌道面５を構成する各円錐面とのなす角度は４５度である。外輪３は、内輪２の外側に設けられる。この外輪３の内径面には、Ｖ形の外輪軌道面６が形成されている。この外輪軌道面６は、直角に交差する対の凹状の円錐面から構成される。外輪３の内径面と外輪軌道面６を構成する各円錐面とのなす角度は４５度である。内輪軌道面５及び外輪軌道面６の溝底には、内外輪２、３の相対回転方向に沿って逃げ溝７、８がそれぞれ形成されている。

ころ４は、図１に示すように、内輪軌道面５と外輪軌道面６との間に、このころ４の回転軸の傾斜方向が内外輪２、３の相対回転方向に交互に交差するように配置されている。なお、以下の説明では、ころ４の回転軸と平行な方向を軸方向、前記回転軸に対し直交する方向を径方向、前記回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。

図３に示すように、ころ４には、このころ４の回転軸の軸端面の外周縁に丸め加工（Ｒ加工）が施された面取り部９と、面取り部９の径方向内側に平面からなる平面部１０と、平面部１０の径方向内側を窪ませたぬすみ部１１とがそれぞれ形成されている。

面取り部９は、ころ４にスキューが生じた際に、その端面と外輪軌道面６が点接触することによって外輪軌道面６が摩耗するのを防止する目的で形成されている。平面部１０は、ころ４の端面（ころ４に面取り部９やぬすみ部１１を形成する前の元の端面）に対応している。ぬすみ部１１の内部には、グリース等の潤滑剤Ｇが溜められており（図４参照）、この潤滑剤Ｇによって、内外輪軌道面５、６ところ４との間の高い潤滑性を確保している。また、平面部１０を設ける事で、ころの端面振れ精度が確保でき、振動等が抑制できる。

図４に示すように、ぬすみ部１１の深さｄ_Ｈ（軸方向深さ）は、面取り部９の軸方向幅ｄ_Ｒ以下となるように設計されている。具体的には、面取り部９の軸方向幅ｄ_Ｒに対するぬすみ部１１の深さｄ_Ｈの比率は０．１以上１以下の範囲内とすることができる。前記比率を０．１よりも小さくすると、潤滑に必要な量の潤滑剤Ｇをぬすみ部１１に溜めることが困難となる。また、前記比率を１よりも大きくすると、面取り部９の近傍の剛性が低下する虞がある。面取り部９の軸方向幅ｄ_Ｒに対するぬすみ部１１の深さｄ_Ｈの比率を０．３以上０．９５以下の範囲内、さらに、０．５以上０．９以下の範囲内とすることもできる。

このようにすると、十分な量の潤滑剤Ｇをぬすみ部１１に保持しつつ、ぬすみ部１１を形成したことに起因する面取り部９の近傍の剛性の低下を防止することができる。この実施形態においては、ぬすみ部１１の深さｄ_Ｈをその全体に亘って一定としたが、例えば、その深さｄ_Ｈを中心部よりも外周側で深くしたり、あるいは、外周側よりも中心部で深くしたり、適宜変更を加えることによって、このぬすみ部１１によって潤滑剤Ｇを安定的に保持し得るようにしてもよい。

また、この実施形態においては、ころ４の軸端部の両端に同じ深さｄ_Ｈのぬすみ部１１を形成したが、例えば、ころ４にスキューが生じた際に、内輪軌道面５と比較してより大きな摩擦が生じやすい外輪軌道面６側に多くの潤滑剤Ｇを供給するために、外輪軌道面６に臨むぬすみ部１１の深さｄ_Ｈを、内輪軌道面５に臨むぬすみ部１１の深さｄ_Ｈよりも深くしてもよい。また、ころ４の軸端部の一端側（例えば、外輪軌道面６に臨む軸端部側）のみにぬすみ部１１を形成することができる場合もある。

ぬすみ部１１の直径Ｄ_Ｈは、ころ４の直径Ｄ及び面取り部９の径方向幅Ｄ_Ｒとの間で、
（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．１＜ぬすみ部の直径Ｄ_Ｈ＜（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．９５
の関係を満たしている。このようにすると、内外輪軌道面５、６ところ４との間の潤滑性を確保するための必要十分な量の潤滑剤Ｇをぬすみ部１１に溜めておくことができる。しかも、丸め加工が施された面取り部９と所定の面積の平面部１０（端面）を確保することにより、ころ４にスキューが生じたときのころ４の端面と内外輪軌道面５、６との間の安定的な接触状態を確保することができる。

ぬすみ部１１の直径Ｄ_Ｈが、（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．１以下であると、潤滑に必要な量の潤滑剤Ｇをぬすみ部１１に溜めることが困難となる。また、ぬすみ部１１の直径Ｄ_Ｈが、（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．９５以上であると、面取り部９の近傍の剛性が低下するとともに、ぬすみ部１１の内部の潤滑剤Ｇが、内外輪軌道面５、６と平面部１０との間の隙間からぬすみ部１１の外に漏れ出す虞が高まる。

ぬすみ部の直径Ｄ_Ｈと、ころ４の直径Ｄ及び面取り部９の径方向幅Ｄ_Ｒとの間の関係が、
（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．２＜ぬすみ部の直径Ｄ_Ｈ＜（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．８５
あるいは、
（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．３＜ぬすみ部の直径Ｄ_Ｈ＜（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．８
を満たすようにすることもできる。

例えば、直径が５ｍｍ、軸方向長さが４．８５ｍｍのころ４の軸方向の両端に、面取り部９の軸方向幅ｄ_Ｒと深さが同じであって、（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．９を満たす直径Ｄ_Ｈのぬすみ部１１を形成すると、１個のころ４について約６．６ｍｍ^３の潤滑剤Ｇの保持空間を確保できる。このころ４を例えば３８個使用するクロスローラ軸受１の場合、ぬすみ部１１を形成しない場合と比較して、約２５０ｍｍ^３の空間容積がさらに生じ、ころ４約２．５個分（ぬすみ部１１が形成されていないころの体積は約１００ｍｍ^３）の潤滑剤Ｇをさらにクロスローラ軸受１内で保持することができる。このため、クロスローラ軸受１の潤滑性とその持続性を大幅に向上することができる。

上記の実施形態に示すクロスローラ軸受１はあくまでも例示に過ぎず、クロスローラ軸受１において振動を悪化させることなく、潤滑性とその持続性を向上する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置、素材等を適宜変更することが許容される。

２内輪
３外輪
４ころ
５内輪軌道面
６外輪軌道面
９面取り部
１０平面部
１１ぬすみ部
ｄ_Ｈぬすみ部の深さ
ｄ_Ｒ面取り部の軸方向幅
Ｄ_Ｈぬすみ部の直径
Ｄころの直径
Ｄ_Ｒ面取り部の径方向幅

Claims

直角に交差する対の円錐面からなる内輪軌道面（５）が外径側に形成された内輪（２）と、
直角に交差する対の円錐面からなる外輪軌道面（６）が内径側に形成された外輪（３）と、
前記内輪軌道面（５）と前記外輪軌道面（６）との間に、回転軸の傾斜方向が周方向に交互に交差するように配置された複数のころ（４）と、
を有し、前記ころ（４）に、前記ころ（４）の軸端面の外周縁に丸め加工が施された面取り部（９）と、前記面取り部（９）の径方向内側に平面からなる平面部（１０）と、前記平面部（１０）の径方向内側を窪ませたぬすみ部（１１）と、がそれぞれ形成されているクロスローラ軸受。
前記面取り部（９）の軸方向幅（ｄ_Ｒ）に対する前記ぬすみ部（１１）の深さ（ｄ_Ｈ）の比率が０．１以上１以下の範囲内である請求項１に記載のクロスローラ軸受。
前記ぬすみ部（１１）の直径（Ｄ_Ｈ）が、前記ころ（４）の直径（Ｄ）及び前記面取り部（９）の径方向幅（Ｄ_Ｒ）との間で、（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．１＜ぬすみ部の直径Ｄ_Ｈ＜（ころの直径Ｄ－面取り部の径方向幅Ｄ_Ｒ×２）×０．９５の関係を満たす請求項１又は２に記載のクロスローラ軸受。