JP6733075B2 - ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明はころ軸受の改良に関するものである。

発明者は、過去に以下の２文献を出願した。



特許文献１の要約において、転がり装置のコロに発生する競い合いを解消するため負荷領域内の転動体に隙間を設ける、との課題に対して、コロにコロ外径よりも小径の段部を設け、転送溝の一部分についてこの段部上を公転させて公転量を減少させてコロ同士を当接、もしくは近接させた後、コロ外径部を転送溝に当接、公転させることにより、公転量を増加させて負荷領域に進入するコロの間に隙間を生成させる。との解決手段が開示されている。

その中で、ころと接触点変化路との接触を確実にするために、請求項４では表面粗さを粗くする、請求項５では歯合させる、請求項６では接触点変化路を接触面が内面となる方向に湾曲させる、接触点変化路７では磁力を作用させる、請求項８では接触点を２個所とする、手段が開示されている。

また、特許文献２では、特許文献１と同様の“自律分散式転がり軸受”の構造が示され、その中で接触点変化路の実施例として、丸棒状の減速バー４とそれに合致する丸溝形状の段部を両端に有する球面ころの段部１０ａが開示されている。

特開２００７−１９２４１２号公報 特開２０１４−１６００５号公報

しかしながら、特許文献１が開示する、表面粗さを粗くする、または接触点変化路を接触面が内面となる方向に湾曲させる、または磁力を作用させる、方法はいずれもころと接触点変化路とを滑り難くする効果が期待できるものの、ころの軸方向のずれやスキューを防止する作用は低い。



また、歯合させる方法は、スキュー防止作用が高いものの、歯の成形コストにより高額となる。



さらに、単に接触点を２個所とする方法は２個所の摩擦力のアンバランスがスキューを引き起こす可能性がある。

また、特許文献２の図４が開示する、丸棒状の減速バー（本願の線状ばね）とそれに合致する丸溝形状の段部（本願の小径部）を両端に有する球面ころは、減速バーと段部の断面曲率を一致させることにより、ころの軸方向位置を拘束できるものの、多数のころ段部曲率半径のバラツキに対し寛容ではなかった。 即ち図６（右図）に示す様に、小径部が本来の半径3aよりも大きい半径３ｂとなった場合、線状ばね５との接触点は小径部の底部１点となって、その接触角は略０°であるから、線状ばね５がころ３を軸方向に拘束する力が弱い。

逆に図６（左図）に示す様に小径部が本来の半径3aよりも小さい半径３ｃとなった場合、線状ばね５が小径部に収まらず、ころの回転半径が増えてしまう。この現象はころ両側の小径部で同時に生じるとは限らないので、ころをスキューさせる恐れがあった。さらに小径部の曲率半径のバラツキを最小化したとしても、多数のころについて、小径部の間隔の精度を高めることは容易ではなく、また接触面積が広い故に、当該部に滞留した潤滑剤の動圧効果や異物噛み込みによるころスキューの可能性が高かった。

さらに、線状ばねに位置するころは、内外輪に挟持されていないことより、外部からの衝撃荷重の印加などの非常時に位置ずれが生じる可能性がある。線状ばねにはこれを防ぐ程度の剛性が必要であるが、反面高い剛性は、線状ばねの疲労強度の確保を困難にする可能性、及びころ小径部との接触時に生じる振動、騒音、摩耗の原因となる可能性があった。

そこで本発明の目的は、自律分散式転がり軸受の接触点変化路における、ころ小径部と線状ばねとの接触に関わる諸問題、すなわち接触点の滑り、スキュー、軸方向のころのずれ、振動、騒音、摩耗を防止するとともに、ころ小径部の形状と間隔の精度要件を緩和する 自律分散式転がり軸受用の接触点変化路を提供することにある。

請求項１では、転動体としてころを使用した自律分散式転がり軸受においてころは、外径面と同心で径を小さくした小径部を複列備え、小径部を案内し転動させる接触点変化路を、外輪または内輪の線状ばね係合部からころ転動方向に伸延させた、複列の線状ばねで構成し、線状ばねは、ころの軸方向に所定範囲を超えて撓んだ場合に、線状ばね係合部材に接触する構成としてばねの有効長を縮めて剛性を高めている。

請求項２では、複列の線状ばねと前記ころ小径部との接触点の内、少なくとも１個所の線 状ばねにおいて接触点を２点としている。

本発明によれば、外部からの衝撃荷重の印加などの非常時に、線状ばねが係合部材に接触することによってばねの有効長を縮めて剛性を高めるので、線状ばねで案内されているころの軸方向ずれを抑えることが出来るとともに通常時は線状ばねの剛性が低い範囲を用いることにより、線状ばねの疲労破壊防止と、ころ小径部との接触で考慮すべき振動、騒音、摩耗を緩和する。 反面、線状ばねの低い剛性は、線状ばねところ小径部との圧接力不足を招く場合があるが、線状ばねところ小径部との接触部の少なくとも１ヶ所を２点接触構成とすることによって、線状ばねの径方向圧接力に対するころ小径部との圧接力をくさび効果によって拡大し、ころ小径部と線状ばねとの摩擦力を大きくし、当外部での滑りやスキューを防止することが可能となる。

外輪に接触点変化路を設けたころ軸受の実施例（実施例１）。 図１の接触点変化路周辺詳細。 図２のＸ−Ｘ断面。 ころ小径部と線状ばねとの接触部拡大図。 内輪に接触点変化路を設けたころ軸受の実施例（実施例２）。 従来例のころ小径部と線状ばねとの接触部拡大図。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の記述的範囲を限定するものではない。また文中の、“軸方向”“法線方向”“ころ公転方向”とは、軸受体の“軸方向”“法線方向”“ころ公転方向”の意味である。

図１〜４は外輪に接触点変化路を設けたころ軸受の実施例１。図１は全体図、図２はその要部詳細図、図３は図２の断面図、図４はころ小径部と線状ばねとの接触部拡大図である。



実施例は、内方に外輪軌道１ａを有する外輪１と外方に内輪軌道２ａを有する内輪２、及びこれらの軌道間に転動可能に予圧を持って介挿される複数のコロ３を基本構成要素とするころ軸受であり、コロ３の両端には、径を小さくした溝、小径部３ａを有する。

ばね受け４は、外輪１の両端面に軸方向に突出して固定されている。線状ばね５は、ばね受け溝４ａで下側両端を支持され、上方よりころ３の小径部３ａによって所定量撓んだ状態で接触角±６０°の２点で押圧されている。また、線状ばね５の両端は曲げ５ａが形成され、ころ公転方向への脱落を防いでいる。さらに線状ばね５がねじられてばね受け溝４ａから外れることを防ぐため、ばね受けに突起４ｂを設けている。

ばね受け４の間隔Ｓ１は、ころ３がこの間に常時１個ないし２個位置する様に設定される。これにより線状ばね５は、間隔Ｓ１で両側を支持された両持ち梁として、ころ３を内輪に押圧すると同時に、弾性的に軸方向を支持する。



線状ばね５は、軸方向の中央寄りに大きく撓むと外輪縁部１ｃに接触し、軸方向たわみに対する支持間隔をＳ１からＳ２に狭め軸方向剛性を高める。外輪軌道１ａは、２個のばね受け４の中心位置で、内輪軌道２ａとの間隔を僅かに拡大する凹部１ｂを形成している。

以上の構成の作用説明の前に、従来の自律分散式転がり軸受の作用を説明する。
図２で内輪２がＣＷ方向に回転すると、ころ３はＣＣＷ方向に自転しながらＣＷ方向に公転し、小径部３ａが線状ばね５に接触すると共に、ころ３の外径面と外輪軌道１ａは凹部１ｂで非接触となる。これにより、ころ３の外輪１との転がり接触点は、外径面から小径部３ａに移動し回転半径が減少する。その結果、ころ３の公転速度が僅かに減少する。
図２の中心線から左方に公転するころ３Ｘは、外径面が軌道１ａに転がり接触し、小径部３ａが線状ばね５から離れるため、回転半径が増大し公転速度が僅かに増加する。この加速によってころ３Ｘは後継のころ３に対し分散する。

一方この領域に侵入するころ３Ｙは、前方のころ３が公転速度を減少させるためにころ３と接触するが、前方のころ３は、外輪１の凹部１ｂによって予圧や外部荷重を受けないために、軽い力で押し出され、接触による摩擦増加は僅かとなる。ころの公転速度が減少する領域を分散起点と呼ぶ。

次に本実施例の作用を説明する。接触点変化路におけるころは、内外輪からの予圧を受けていないので、線状ばねの剛性が低い場合、外部からの衝撃荷重を受けたころが大きく動き軸受の機能を損なう可能性があるが、本実施例ではその際に線状ばねが外輪縁部１ｃに接触し、軸方向たわみに対する支持間隔をＳ１からＳ２に狭めて線状ばねの剛性を上げるので、それ以上のころの動きを抑制する。

これにより外輪縁部１ｃに接触するまでの通常時は線状ばねの剛性が低く出来るので、ころが線状ばねを通過する際に掛かる繰り返し応力に対する線状ばねの疲労破壊防止と、ころ小径部との接触で考慮すべき振動、騒音、摩耗を緩和する。また、多数のころの段部３ａの間隔のばらつきに対しても線状ばねが軸方向に撓むことによって、図６下図に示す片当たり状態を防ぐことが出来る。

反面、線状ばねの低い剛性は、線状ばねところ小径部との圧接力不足を招く可能性があるが、本実施例でのころ小径部３ａは線状ばねと接触角±６０°の２点接触形状としているので、くさび効果により線状ばねのたわみ荷重よりも大きな圧接力を発生させることが出来、当外部での滑りを防止する。

この２点接触形状は例えば線状ばね５を丸線とする場合、小径部はＶ溝状やゴシックアーチ形状とすることで実現する。また線状ばね５を四角形とする場合、小径部は丸溝状で実現する。 係る２点接触の接触角は概ね１５°から７５°の範囲から、外部からの衝撃や潤滑環境なども考慮して決定される。

さらに、この接触点を２点とする構成は、図６に示す減速バー４と段部１０ａの断面曲率を一致させる構成と比べて、小径部形状のバラツキに対する接触点の変化が少く、かつ当該部に滞留した潤滑剤の動圧効果や異物噛み込みによるころスキューの可能性も低減出来る。

図５は本発明の実施例２の要部詳細図、実施例１との相違点を以下に説明する。



本例では内輪に接触点変化路を構成する線状ばね５を設けている。線状ばねの両端は内輪２の両端面に突出した２個のばね受け４に回転自在に固定されている。 ばね受けは、線状ばね５がここを公転するころ小径部３ａに僅かに接触するように、偏心量ｙの方向を調整し固定する。

内輪軌道２ａは、２個のばね受け４の中心位置で、外輪軌道１ａとの間隔を僅かに拡大する平面部２ｃを形成している。



ころ３の両端小径部３ａの断面は、線状ばね５との摩擦力を高くするために、図４に示す通り、線状ばねと２点で接触させる形状としている。

本構成では回転時にころ３に作用する遠心力が実施例１と逆方向、即ち線状ばね５との接触圧を弱める方向であることから、接触点の摩擦力が不十分となって滑り、線状ばねを摩耗させる懸念がある。対策としてコロ３の両端小径部３ａと線状ばねを２点接触させ、その接触角を１５°から７５°の範囲に設定することが好ましい。さらに、線状ばねやコロ３の両端小径部へ着磁して磁気吸引力を作用させる、表面粗度を大きくして摩擦係数を上げる、などの方策も併用することが出来る。

以上の実施例は転動体をころとして説明したが、ころとは、円筒ころ、円錐ころ、樽型ころ、ニードルを含むものである。

産業機械、輸送機械、等に使用される転がり装置に広く利用できる。

１ 外輪



１ａ 外輪軌道



１ｂ 凹部



２ 内輪



２ａ 内輪軌道



３、３ｘ、３ｙ ころ



３ａ ころ小径部



４ ばね受け



５ 線状ばね

Claims (2)

1. 転動体としてころを使用した自律分散式転がり軸受において、前記ころは、外径面と同心で径を小さくした小径部を複列備え、前記小径部を案内し転動させる接触点変化路を、外輪または内輪の線状ばね係合部からころ転動方向に伸延させた、複列の線状ばねで構成し、前記線状ばねは、ころの軸方向に所定範囲を超えて撓んだ場合に、線状ばね係合部材に接触する構成としてばねの有効長を縮めて剛性を高めることを特徴とする転がり装置。
2. 前記複列の線状ばねと前記ころ小径部との接触点の内、少なくとも１個所の線状ばねにおいて、前記接触点が２点であることを特徴とする請求項１に記載の転がり装置。
   
   

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