JP4470826B2 - ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、スキューが発生せず長寿命のころ軸受に関する。

従来のころ軸受について図３を用いて説明する。図３は円環状をした従来のころ軸受の略断面図であり、回転中心軸を含む平面で内輪と外輪を切断したときの上側部分の図である。図に示すころ軸受は内輪１と外輪２、スペーサ５、円柱状のころ６から構成されている。内輪１は、外周にＶ字状の溝が形成されており、溝の２つの内輪転走面３が９０度の角度をなして形成されている。左右の２つの部材を合せて構成された外輪２は、内周にＶ字状の溝が形成されており、溝の２つの外輪転走面４が９０度の角度をなして形成されている。そして内輪転走面３と外輪転走面４が向かい合うように内輪１の外側に外輪２が配置されている。図３に図示している円柱状のころ６の外周面は内輪転走面３の左側の面と外輪転走面４の右側の面に接触しており、円柱状のころ６の両端面は内輪転走面３の右側の面および外輪転走面４の左側の面と空隙を介して対向している。図３に示しているころ６に隣接するころ、すなわち紙面の手前側と向こう側にある図示しないころ６は、その外周面が内輪転走面３の右側の面と外輪転走面４の左側の面に接触しており、両端面が内輪転走面３の左側の面および外輪転走面４の右側の面と空隙を介して対向している。図３のころ６は垂直方向から右に４５度傾斜しているが、その手前側と向こう側にある図示しないころ６は左に４５度傾斜している。このように、隣同士のころ６の傾斜する方向が９０度異なって配置されており、一般にはクロスローラ軸受と呼ばれている。隣接するころ６の間にはそれぞれスペーサ５が４個ずつ介装されており、２つの内輪転走面３と２つの外輪転走面４によって形成される角、すなわち図３の4箇所の位置に配置されている。内輪と外輪が周方向に相対回転すると、ころ６は接触している転走面を転がり、内輪１と外輪２がガタを生じることなく滑らかに回転する。そのとき、スペーサ５はころ６と内輪転走面３および外輪転走面４と接してころがり、隣り合うころ６同士が接触して摺動することを防いでおり、異常摩耗が生じないようになっている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３０１８５１

ところが従来技術によると、隣り合うころ同士の周方向の距離は、外周側が内周側より長くなっているにもかかわらず、スペーサ５の直径が４個とも同じであるため、外周側ではころとスペーサの間にクリアランスが存在しており、内輪と外輪が相対回転したときにころにスキュー（揺れ）が生じることがあった。このため、ころが転走面に対してやや傾いて転がることになり、それによって軸受寿命を短くしているという問題があった。
そこで本発明は、そのようなころのスキューが発生せず、長寿命のころ軸受を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、Ｖ字型の内輪転走面が形成された内輪と、Ｖ字型の外輪転走面が形成された外輪と、前記内輪転走面と前記外輪転走面で挟まれて向きが交互に９０度異なる円柱状の複数のころと、隣り合う前記ころの間に各々４個介装された球状の複数のスペーサからなるころ軸受において、軸受の回転中心に近いスペーサの直径より軸受の回転中心より遠いスペーサの直径が大きいことを特徴としている。
さらに、本発明は、軸受の回転中心に近いスペーサは内輪転走面の２つの面と２つのころに接しており、軸受の回転中心から遠いスペーサは外輪転走面の２つの面と２つのころに接しており、残りのスペーサは内輪転走面の１つの面と外輪転走面の１つの面と２つのころに接していることを特徴としている。

本発明によると、軸受の回転中心に近いスペーサの直径より軸受の回転中心より遠いスペーサの直径を大きくしているので、スペーサを配置する空間の大きさが軸受の回転中心からスペーサまでの距離によって変っても、ころとスペーサ間のクリアランスがなくなり、スキューの発生を防止して軸受の寿命を長くすることができるという効果がある。
さらに本発明によると、特にスペーサの全てが内輪転走面と外輪転走面の何れかまたは両方ところの間でクリアランスがなくなるので、スキューの発生を防止して軸受の寿命を長くすることができるという特段の効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。

図１、図２は本発明のころ軸受を説明する図であり、図１は図２のＢ−Ｂ’線に沿って内輪と外輪を切り欠いたときに切り欠いた方からみた断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿って内輪と外輪の一部を切り欠いたときに切り欠いた方からみた側面図である。図１が図３と異なるのは、これらの図面上の４つのスペーサのうち上と下にある２つのスペーサの大きさが異なっている点である。２つのスペーサ５ｂは図３のスペーサ５と同じ大きさであるが、下側のスペーサ５ａ、すなわち内輪転走面３によって形成されたＶ字形の底に当たっているスペーサはスペーサ５ｂよりも小さくなっており、上側のスペーサ５ｃ、すなわち外輪転走面４によって形成されたＶ字形の底に当たっているスペーサはスペーサ５ｂよりも大きくなっている。そのスペーサ５ａの直径はころ６の直径の約３０％，スペーサ５ｂの直径はころ６の直径の約４０％、スペーサ５ｃの直径はころ６の直径の約５０％になっている。このようにスペーサの直径が外周に行くほど大きくなっており、ころ６とスペーサ５の間のクリアランスは、内周側と外周側のいずれにおいても無くなっている。すなわち、軸受が組み立てられた状態では、スペーサ５ａは隣り合う２つのころ６と内輪転走面３の２つの面とで挟まれて隙間なく接しており、スペーサ５ｂは隣り合う２つのころ６と内輪転走面３および外輪転走面４とで挟まれて隙間なく接しており、スペーサ５ｃは隣り合う２つのころ６と外輪転走面４の２つの面とで挟まれて隙間なく接している。
なお、ころ６の材料はＳＵＳ４４０Ｃであり、図３の従来のものと同じになっている。
以上の実施例では隣り合うころ同士が直交して配置されたいわゆるクロスローラ軸受を用いたが、本発明の趣旨によると、隣り合うころ同士の外周側と内周側の周方向の距離の違いを補うようにスペーサの直径を変えていることがポイントであるので、隣り合うころ同士の外周側と内周側の周方向の距離の違いがあるものであればどのような軸受であっても適用することができ、ラジアルころ軸受やスラストころ軸受、円すいころ軸受などに適用しても同様の効果を得ることができる。また本発明は、真空中や高温、低温、放射線下などの過酷な環境下で使われる固体潤滑ころ軸受に適用することができ、さらに真空用モータやロボットの固体潤滑ころ軸受に適用することができる。
ここで本発明により軸受の寿命が延びる効果があることを具体例で比較したので以下に示す。その比較の結果、下記のように寿命の大幅な延長効果が認められ、本発明の効果が大きいことが確かめられた。
（軸受仕様）
軸受の内径=30mm、軸受の外径55mm、軸受の幅10mm
ころの直径=4.00mm、ころの長さ=3.85mm
スペーサ5aの直径=1.20mm、スペーサ5bの直径=1.59mm
スペーサ5cの直径=2.00mm、スペーサ５の直径=1.59mm
スペーサ5a、5b、5c、５の材料（軸受ボール）：SUS440C
（寿命試験の内容）
軸受２個に215Nのアキシャル荷重をかける。
320r/minで回転させる。
モータのトルクをモニタする。
（軸受寿命の判定方法）
モータのトルクが定常時の２倍を越えた時点を軸受寿命とする。
（試験の結果（寿命の比））
従来の軸受の寿命：本発明の軸受の寿命＝１：1.69

本発明のころ軸受の一部断面図（図２のＢ−Ｂ’断面図） 本発明のころ軸受の一部破断斜視図（図１のＡ−Ａ’断面図） 従来のころ軸受の一部断面図

符号の説明

１ 内輪、 ２ 外輪、 ３ 内輪転走面、 ４ 外輪転走面
５ スペーサ、 ６、６Ｂ ころ

Claims (1)

1. Ｖ字型の内輪転走面が形成された内輪と、Ｖ字型の外輪転走面が形成された外輪と、前記内輪転走面と前記外輪転走面で挟まれて向きが交互に９０度異なる円柱状の複数のころと、隣り合う前記ころの間に各々４個介装された球状の複数のスペーサからなるころ軸受において、
   軸受の回転中心に近いスペーサの直径より軸受の回転中心より遠いスペーサの直径が大きく、さらに、
   軸受の回転中心に近いスペーサは内輪転走面の２つの面と２つのころに接しており、
   軸受の回転中心から遠いスペーサは外輪転走面の２つの面と２つのころに接しており、
   残りのスペーサは内輪転走面の１つの面と外輪転走面の１つの面と２つのころに接していることを特徴とするころ軸受。

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