JP6490243B2 - クロスローラベアリング - Google Patents

Description

本発明はクロスローラベアリングに関し、特に、その内輪に形成されている円筒コロを挿入するためのコロ挿入溝の改良に関する。

クロスローラベアリングは、公知のように、内輪および外輪と、これらの間に区画形成されている矩形断面をした円環状のコロ軌道と、コロ軌道内において、その円周方向に向けて交互に直交する状態で転動可能に挿入された複数個の円筒コロとを備えている。一体型の内輪および一体型の外輪を備えたクロスローラベアリングにおいては、コロ軌道に円筒コロを挿入するために、内輪あるいは外輪にコロ挿入溝あるいはコロ挿入孔を設けている。コロ挿入溝あるいはコロ挿入孔は、円筒コロが挿入された後に、栓によって封鎖される。特許文献１、２には、内輪にコロ挿入溝が形成されたクロスローラベアリングが提案されている。

特開平１１−２８０７５７号公報 特開２００１−５６０２４号公報

内輪にコロ挿入溝が形成されているクロスローラベアリングにおいては、作用する負荷により、コロ挿入溝におけるコロ軌道側に開口している開口縁部分の隅部が、金属疲労による破壊の起点になることがある。

すなわち、図５に示すように、内輪１００に形成されたコロ挿入溝１０１は内輪外周面１０２に形成したコロ軌道面部分１０３に開口している。本発明者等は、コロ軌道面部分１０３に開口しているコロ挿入溝１０１の開口縁１０４の隅部１０５において著しい応力集中が起き、この隅部が金属疲労による破壊の起点になり易いことを見出した。

特に、半径方向の肉厚が薄い内輪にコロ挿入溝が形成されているクロスローラベアリングにおいては、コロ挿入溝の隅部が金属疲労による破壊の起点になり易く、疲労強度が大幅に低下することがある。

本発明の課題は、この点に鑑みて、内輪に形成したコロ挿入溝の隅部の応力集中を緩和して疲労強度の向上を図ることのできるクロスローラベアリングを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のクロスローラベアリングは、
内輪および外輪と、
内輪外周面に形成した内輪側Ｖ溝および外輪内周面に形成した外輪側Ｖ溝の間に形成されるコロ軌道と、
前記コロ軌道に挿入されている複数個のコロと、
前記コロを前記コロ軌道に挿入するために前記内輪に形成されているコロ挿入溝と、
前記コロ挿入溝を封鎖している栓と、
を有しており、
前記内輪側Ｖ溝は、
前記コロが転動する一対の傾斜軌道面と、
前記傾斜軌道面の間に形成され、前記コロに接しない凹状面と、
前記凹状面内に位置する前記内輪の最小外径部と、
を備えており、
前記コロ挿入溝は、
前記内輪の一方の円環状端面に露出している端面側溝開口と、
前記端面側溝開口に連続して前記内輪外周面の前記内輪側Ｖ溝に露出している外周面側溝開口と、
を備え、
前記外周面側溝開口は、前記内輪側Ｖ溝に沿って円周方向に延びる周方向開口縁と、この周方向開口縁の両端から前記円環状端面まで延びる一対の側方開口縁とによって規定されており、
前記コロ挿入溝の前記周方向開口縁は、前記凹状面における前記最小外径部から外れた部分に形成されていることを特徴としている。

コロ挿入溝は、内輪外周面の内輪側Ｖ溝に開口している。この開口、すなわち、外周面側溝開口は、内輪側Ｖ溝に沿って円周方向に延びる周方向開口縁と、この両端から内輪の円環状端面まで延びている一対の側方開口縁とによって規定される。内輪の内輪側Ｖ溝の部分において、周方向開口縁と側方開口縁とが交差する隅部に、応力集中が発生する。

本発明者等は、内輪に形成されるコロ挿入溝の溝深さ、すなわち、内輪の円環状端面から内輪中心軸線の方向の溝深さに着目した。溝深さを変えることにより、内輪側Ｖ溝に形成される外周面側溝開口の周方向開口縁の位置が、内輪中心軸線の方向に移動する。本発明では、周方向開口縁が最小外径部から外れた位置となるように溝深さを設定する。本発明者等は、内輪側Ｖ溝における最小外径部に周方向開口縁が一致するように溝深さを設定した場合に比べて、外周面側溝開口における隅部に生じる応力集中を大幅に緩和できることを確認した。

例えば、前記コロ挿入溝の前記周方向開口縁は、前記最小外径部に対して、前記円環状端面とは反対側の位置に形成される。

前記コロ挿入溝は、例えば、
前記外周面側溝開口の前記周方向開口縁から、内輪中心軸線に直交する方向に延びる溝底面と、
前記外周面側溝開口の前記側方開口縁のそれぞれから、前記内輪中心軸線に直交する方向に延びる一対の溝側面と、
前記溝側面の端を相互に繋ぐ溝端面と、
を備えた溝とすることができる。

本発明のクロスローラベアリングでは、内輪外周面におけるコロ挿入溝の外周面側溝開口の隅部に生じる応力集中を大幅に緩和できる。よって、コロ挿入溝を設けたことに起因する内輪の疲労強度の低下を抑制できる。また、従来に比べて、コロ挿入溝が形成された内輪を備えたクロスローラベアリングの疲労強度を高めることができるので、その負荷容量を向上できる。さらに、コロ挿入溝を設けたことに起因する応力集中を緩和して内輪の強度を高めることができるので、従来に比べて、内輪の肉厚を薄くして、クロスローラベアリングの軽量化を図ることができる。

本発明を適用したクロスローラベアリングの端面図および断面図である。 図１のクロスローラベアリングのコロ挿入溝の部位を示す拡大部分端面図および拡大部分断面図である。 図１のクロスローラベアリングの内輪を示す斜視図、コロ挿入溝の形成部位を示す拡大部分斜視図である。 図３の内輪側Ｖ溝の部位を示す部分拡大断面図である。 コロ挿入溝が形成された内輪の応力集中部位を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したクロスローラベアリングの実施の形態を説明する。

図１（ａ）は本実施の形態のクロスローラベリングの一例を示す端面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。図２（ａ）はコロ挿入溝の部位を拡大して示す部分端面図であり、図２（ｂ）はその部分断面図である。

これらの図に示すように、クロスローラベアリング１は、一体型の外輪２と、同じく一体型の内輪３とを備えている。外輪２における円形の外輪内周面２１には、内側に開口する外輪側Ｖ溝２２が形成されている。内輪３における円形の内輪外周面３１には、外側に開口する内輪側Ｖ溝３２が形成されている。外輪側Ｖ溝２２および内輪側Ｖ溝３２によって、矩形断面をした円環状のコロ挿入部であるコロ軌道４が区画形成されている。コロ軌道４には、その円周方向に向けて、複数個の円柱状のコロ５が転動自在の状態で挿入されている。コロ５は、その中心軸線が交互に直交する状態に配列されている。

内輪３にはコロ挿入溝６が形成されている。コロ挿入溝６は、内輪３の一方の円環状端面３３の一部を切り欠くことにより形成されている。本例のコロ挿入溝６は、内輪外周面３１から内輪内周面３４の近傍まで延びる一定幅で半径方向に延びる溝である。コロ挿入溝６は、栓７によって封鎖されている。栓７は、締結ボルト８によって内輪３の側に締結固定されている。

栓７は、コロ挿入溝６と相補的な形状をしており、図２（ｂ）に示すように、内輪３の円環状端面３３の一部を形成している端面７１と、内輪側Ｖ溝３２の一部を形成している軌道面部分７２とを備えている。また、端面７１から反対側の端面７３に貫通するボルト挿入孔７４が形成されている。

図３（ａ）は内輪３を示す斜視図であり、図３（ｂ）はコロ挿入溝６の形成部位を示す拡大部分斜視図である。図４は内輪側Ｖ溝３２を示す拡大部分断面図である。

まず、内輪側Ｖ溝３２は、図４から分かるように、コロ５が転動する一対の傾斜軌道面３５、３６を備えている。これらの傾斜軌道面３５、３６は、内輪中心軸線３ａ（図３（ａ）参照）の方向に対して逆方向に４５度傾斜した傾斜面である。傾斜軌道面３５、３６の間には、内輪半径方向の内側に一段深い凹状面３７が形成されている。凹状面３７はコロ５に接しない部分であり、Ｖ溝加工に必要な部分である。

コロ挿入溝６は、図３から分かるように、内輪３の一部を全体として矩形状に切り欠くことによって形成された溝であり、内輪端面方向（内輪中心軸線３ａの方向）および内輪半径方向の外方の二方向に開口している。すなわち、コロ挿入溝６は、内輪３の円環状端面３３に露出している端面側溝開口６１と、端面側溝開口６１に連続して内輪外周面３１の内輪側Ｖ溝３２に露出している外周面側溝開口６２とを備えている。

端面側溝開口６１は、一対の直線状の端面開口縁６１ａ、６１ｂと、これらの端面開口縁６１ａ、６１ｂを繋ぐ湾曲状の端面開口縁６１ｃとによって規定されている。端面開口縁６１ａ、６１ｂは、一定の間隔で、内輪外周面３１から内輪内周面３４に向かって内輪半径方向に平行に延びている。湾曲状の端面開口縁６１ｃは、直線状の端面開口縁６１ａ、６１ｂの半径方向の内側の端に滑らかに繋がっている。

外周面側溝開口６２は、内輪側Ｖ溝３２に沿って内輪円周方向に延びる円弧状の周方向開口縁６２ａと、この周方向開口縁６２ａの両端から円環状端面３３まで延びる一対の側方開口縁６２ｂ、６２ｃとによって規定されている。

このように二方向に開口しているコロ挿入溝６は、外周面側溝開口６２の周方向開口縁６２ａから、内輪中心軸線３ａに直交する方向（内輪半径方向の内方）に延びる平坦な溝底面６３と、側方開口縁６２ｂ、６２ｃのそれぞれから内輪中心軸線３ａに直交する方向に延びる一対の平坦な溝側面６４、６５と、これら溝側面６４、６５の内側端を相互に繋ぐ湾曲面状の溝端面６６とによって規定されている。溝底面６３にはボルト孔６３ａが開口している。

ここで、図４に示すように、内輪側Ｖ溝３２において、その幅方向（内輪中心軸線３ａの方向）の中央に凹状面３７が形成されている。凹状面３７は、傾斜軌道面３５、３６の半径方向の内端から延びている一対のテーパ面３７ａ、３７ｂと、これらのテーパ面３７ａ、３７ｂの半径方向の内端の間を滑らかに繋ぐ円弧面３７ｃとによって規定されている。円弧面３７ｃにおける内輪中心軸線３ａの方向の中央の位置が、内輪３における最小外径部３８である。また、コロ挿入溝６の溝底面６３は、内輪幅方向（内輪中心軸線３ａの方向）において、凹状面３７が形成されている幅Ｗ３７内の位置であって、かつ、最小外径部３８から外れた位置に配置されている。

したがって、溝底面６３の内輪側Ｖ溝３２の側の端の周方向開口縁６２ａは、凹状面３７上における最小外径部３８から外れた位置に形成される。すなわち、コロ挿入溝６の外周面側溝開口６２の周方向開口縁６２ａと一方の側方開口縁６２ｂとの間の隅部、および、周方向開口縁６２ａと他方の側方開口縁６２ｃの間の隅部が、最小外径部３８から外れた位置に形成される。

円環状端面３３から最小外径部３８までの距離をＤ３８、凹状面３７の幅をＷ３７、コロ挿入溝６の溝深さ（円環状端面３３から溝底面６３あるいは周方向開口縁６２ａまでの距離）をＤ６とすると、次の二条件を満たす。
Ｄ３８−Ｗ３７／２ ≦ Ｄ６ ≦ Ｄ３８＋Ｗ３７／２
Ｄ６ ≠ Ｄ３８

本例では、図４に示すように、溝底面６３は、内輪幅方向において、凹状面３７内における最小外径部３８に対して、円環状端面３３とは反対側に位置するように、コロ挿入溝６の溝深さが設定されている。
Ｄ３８ ＜ Ｄ６ ＜ Ｄ３８＋Ｗ３７／２

コロ挿入溝６を形成した内輪３においては、コロ挿入溝６を形成したことによる断面欠損に起因して、コロ挿入溝６の形成部分（断面欠損部分）の応力が増加する。また、コロ挿入溝６の形成部分においては、その断面欠損部分の隅部に応力が集中する。

本例の内輪３においては、コロ挿入溝６を形成したクロスローラベアリング１では、コロ挿入溝６の溝底部の外径、すなわち、周方向開口縁６２ａの外径が、内輪３の最小外径部３８よりも大きい。したがって、コロ挿入溝６を形成するために内輪３の材料が除去されたことによる応力の増加と、コロ挿入溝６の切り欠き状態に起因する応力集中とが、同一個所で発生しなくなる。

この結果、コロ挿入溝６の外周面側溝開口６２の隅部に生じる応力集中が緩和し、当該部分を起点とする疲労破壊が抑制される。よって、内輪３の疲労強度を高めることができる。

Claims (3)

1. 内輪および外輪と、
   内輪外周面に形成した内輪側Ｖ溝および外輪内周面に形成した外輪側Ｖ溝の間に形成されるコロ軌道と、
   前記コロ軌道に挿入されている複数個のコロと、
   前記コロを前記コロ軌道に挿入するために前記内輪に形成されているコロ挿入溝と、
   前記コロ挿入溝を封鎖している栓と、
   を有しており、
   前記内輪側Ｖ溝は、
   前記コロが転動する一対の傾斜軌道面と、
   前記傾斜軌道面の間に形成され、前記コロに接しない凹状面と、
   前記凹状面内に位置する前記内輪の最小外径部と、
   を備えており、
   前記コロ挿入溝は、
   前記内輪の一方の円環状端面に露出している端面側溝開口と、
   前記端面側溝開口に連続して前記内輪外周面の前記内輪側Ｖ溝に露出している外周面側溝開口と、
   を備え、
   前記外周面側溝開口は、前記内輪側Ｖ溝に沿って円周方向に延びる周方向開口縁と、この周方向開口縁の両端から前記円環状端面まで延びる一対の側方開口縁とによって規定されており、
   前記コロ挿入溝の前記周方向開口縁は、前記凹状面における前記最小外径部から外れた部分に形成されている
   クロスローラベアリング。
2. 請求項１において、
   前記コロ挿入溝の前記周方向開口縁は、前記最小外径部に対して、前記円環状端面とは反対側の位置に形成されているクロスローラベアリング。
3. 請求項２において、
   前記コロ挿入溝は、
   前記外周面側溝開口の前記周方向開口縁から、内輪中心軸線に直交する方向に延びる平坦な溝底面と、
   前記外周面側溝開口の前記側方開口縁のそれぞれから、前記内輪中心軸線に直交する方向に延びる一対の平坦な溝側面と、
   前記溝側面の端を相互に繋ぐ溝端面と、
   を備えているクロスローラベアリング。
   

Images