JPH07119739A - 全数自己整合式ローラ軸受 - Google Patents
全数自己整合式ローラ軸受Info
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Abstract
減摩ローラ軸受装置を提供すること。 【構成】 リテーナを含まない自己整合式角度接触減摩
軸受装置で、回転楕円状の内側レース面を有する内側レ
ース部材と、内側レース面と対向する一対の凸状外側レ
ース面を具備した外側レース部材と、軸方向に沿って逆
方向に傾斜した列状に配置された複数のローラを具備す
る。各ローラは、回転楕円状の内側レース面及び対応し
た凸状の外側レース面の各々の曲率半径より大きい曲率
半径を有する凹状の縦方向輪郭を有する。
Description
特にシャフトを回転または振動させるための軸受に関す
る。
945年10月30日発行の米国特許第2,387,9
62号及び1956年10月16日発行の米国特許第
2,767,037号に示されている。これらの各特許
に例示されたローラ軸受は、ほぼ球状の内側レース表面
を与える内側レース部材と、凸状湾曲を有する一対の外
側レース表面と、一対の反対方向に傾斜したくびれ状ロ
ーラ列とを具備する。またそれらの軸受は、各列におけ
るローラの適切な案内及び分離を行う軸受ケージまたは
リテーナも具備している。このような軸受ユニットの一
例は、米国イリノイ州所在のRexnord Bear
ing Division of Downers G
roveから、型式No.DP138Hで製造されてい
る。
は、各瞬間毎にユニットのうち一部分だけのローラによ
って担われ、その部分は「負荷ゾーン」と呼ばれてい
る。特に軸受が航空機の構造支持分野など振動を伴う分
野で使われる場合、ローラは負荷ゾーンを通って循環さ
れるように前進または割り出し移動するのが望ましい。
ローラを循環させることで、潤滑油が再配分され、ロー
ラが一様の摩耗となり、ローラとレース表面との間での
金属間接触によるローラとレース表面における摩損が減
少する。このようなローラの前進または割り出し移動を
生じさせるため、各列内の隣合うローラを分離する軸方
向に突き出たフィンガを有する中央リングを含むリテー
ナを用いることが知られている。周知のリテーナは所望
のスキュー(斜め向き)量を与えるように約4度て傾斜
したフィンガを有し、軸受の振動時そのローラのスキュ
ーによってローラが前進または割り出し移動される。
軸受ユニットに伴う欠点は、リテーナ、ガイドリングな
どを含むことである。かかる部品は軸受ユニットの一部
として製造及び組み立てるのが割高で、またリテーナが
軸受ユニット内のスペースを占めるため、その分追加の
ローラあるいは追加の潤滑油用に使えるスペースが減
る。
かな回転または振動用途に適した改良型減摩ローラ軸受
装置を提供する。本軸受装置では、軸受の前進または割
り出し移動特性を著しく阻害することなく、従来の構成
で用いられていたローラリテーナまたはガイドリングが
取り除かれる。リテーナのない軸受装置はより多数のロ
ーラを収容できるので、負荷ゾーンを占めるより多くの
ローラに負荷が配分される。従って、本発明を実施した
軸受は、軸受ケージまたはガイドリングを含む同サイズ
の軸受より高い負荷担持容量を持てる。またローラリテ
ーナがないので、追加の潤滑用スペースが得られる。
テーナまたはセンターガイドリングを取り除いても、例
えば前記型式DP138Hなどの軸受ユニットで、適切
なスキュー制御及びローラの割り出し移動が達成される
ことを発見した。より詳しく説明すれば、ローラのスキ
ュー制御は1つ以上のレース面とローラとの境界面にお
いて、弧状の外側表面を有するローラとこれに対応した
1つ以上の弧状レース面との接触を介して達成される。
この接触は無負荷状態では、ローラの中央点を中心に実
質上点接触となる。また負荷状態ではその接触が、スキ
ュー移動を制限するためローラの中央点から軸方向外側
へと延びるが、各ローラの端部におけるスライド接触が
最小限となるようローラの端部までは延びないのが好ま
しい。
内側レース部材と、弧状の内側レース面と対向する弧状
の外側レース面を含む外側レース部材と、これら内側及
び外側レース面の間に形成された軌道スペース内のロー
ラ列を具備したリテーナレスの減摩軸受装置を提供す
る。本軸受装置はリテーナを含まないため、各ローラは
その両側のローラと係合可能であり、内側及び外側レー
ス面がローラのスキューを制限すると共に、ローラを軌
道スペース内に位置決めし且つ保持する単独手段として
機能する。これを達成するため各ローラは、内側及び外
側レース面の各々の曲率半径と異なる曲率半径を有する
弧状の外側表面を備えている。
受装置は回転楕円状の内側レース面を有する内側レース
部材と、内側レース面と対向する凸状の外側レース面を
有する外側レース部材とを具備する。本軸受装置はま
た、内側及び外側レース面間の軌道スペース内に列状に
配置された複数のローラを具備する。ローラの各々は、
凸状の外側レース面及び回転楕円状の内側レース面の各
々の曲率半径より大きい曲率半径を有する凹状の縦方向
輪郭を有する。本発明者は、ローラとレース面間におけ
る上記の幾何学的関係により、ローラスキューを制御す
るのに従来使われていた非対称形状のローラまたはリテ
ーナ、ガイドリングなどに頼ることなく、軸受の振動を
伴う動作中軸受が前進あるいは割り出し移動するのに充
分なローラスキューが得られることを発見した。本発明
のその他各種の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、特
許請求の範囲の記載、及び添付図面を検討することで当
業者には明かとなろう。
その前に発明の用途は以下の説明に記述されるあるいは
図面に示される各部品の構成及び配置の詳細に限定され
るものでないことが理解されるべきである。本発明はそ
の他の実施例も可能であり、各種の方法で実用化または
実施化可能である。また、ここで用いる言い回し及び用
語は説明を目的としており、限定するものと見なされる
べきでない。図1には、回転するまたは振動するシャフ
ト12を支持するものとして、本発明を実施した減摩ロ
ーラ軸受装置10が例示してある。図面に示した特定の
実施例において、軸受装置10は角度接触の内側自己整
合軸受である。
いて延びる筒状スリーブ16と、例えばプレス嵌めなど
によってスリーブ16に装着された環状の内側レース部
材18とを含む内側レースアセンブリ14を備える。内
側レース部材18は、内側軸受レース面20を形成する
弧状の外表面を具備する。内側レース面20はほぼ回転
楕円状であるのが好ましく、曲率半径Ri(図2)を有
する。所望なら、内側レース部材18の適切な位置決め
を保証したり、あるいは不整合ストッパを与えるため、
スリーブ16の両端にカラー(図示せず)を固定するこ
ともできる。適切なカラーを含む軸受装置は前出の米国
特許第2,767,037号に例示されており、同特許
の明細は参照によってここに包含されるものとする。
8を取り囲む環状の外側レース部材22も備えている。
外側レース部材22は、少なくとも1つの半径方向内向
きの外側レース面を具備する。図示の構成において、外
側レース部材22は軸方向に沿って逆向きに傾斜した一
対の弧状外側レース面24を具備し、各外側レース面2
4が内側レース面20と対向して一対の軌道スペース2
6を与えている。外側レース面24は全体的に凸状の曲
面を成し、各々ほぼ一定であるのが好ましい曲率半径R
o(図2)を有する。両外側レース面24の曲率半径R
oの値は(製造誤差内で)同じであるのが好ましく、図
示の実施例においては曲率半径Riより小さい。
ため、環状溝28が外側レース部材22の外周側に設け
られ、穴30が溝28と軸受装置10の内部とを連通し
ている。例えば、前出の米国特許第2,767,037
号に記載されているようなグリースガン(図示せず)を
用いて、所望の潤滑油を溝28に注入できる。また後述
する理由から、外側レース部材22はその軸方向両側面
にノッチ32を具備する。
えている。図示の実施例において、ローラ34は軸方向
に沿って逆方向に傾斜した環状の列をなし軌道スペース
26内に配置されている。各列は、全数(つまりリテー
ナやその他の構造が隣合うローラ間に介在しない場合
に、列に嵌合可能なローラの最大数)のローラ34を含
む。後でさらに論じるように軸受装置10はリテーナレ
スなので、各ローラ34は両側の隣合うローラ、並びに
内側レース面20及び両外側レース面24のうち対応し
た一方と係合可能である。ローラ34は様々な形状を取
り得るが、図示の構成においてローラ34は(製造誤差
内で)同等で、各ローラ34は縦軸36を有し(図
2)、この縦軸36に対して直角で且つローラ34の中
央地点の線38を含む面に関して対称である。
40を含み、該中間部40は一定であるのが好ましい曲
率半径Rrの凹状縦方向輪郭を有する弧状の外側表面を
備える。図面に示した特定の実施例において、曲率半径
Rrは曲率半径RiとRoのどちらよりも大きい。また
各ローラ34は、ほぼ円筒状の両端部42も有する。
で、内側レース面20と外側レース面24が、各列のロ
ーラ34を装置の対応する軌道スペース26内に保持し
且つ位置決めするための単独手段として機能する。さら
に、内側レース面20は回転楕円状でRiがRrより小
さいので、ローラ34と内側レース面20との間の滑り
移動が実質上取り除かれ、各ローラ34のその中央線3
8を中心とした旋回移動が内側レース面20の干渉を最
小限にしか受けない。従って、そのような旋回移動(す
なわちスキュー移動)は実質上、ローラ34とそれに対
応した外側レース面24との間の接触によって全面的に
制御される。本発明者は予期せめことながら、ローラ3
4と外側レース面24との協働が、ローラスキューを制
御する適切な単独手段を与えることを発見した。
ーラ34とそれに対応した外側レース面24との間は実
質上点接触となり、各ローラ34のその中央線38を中
心とした旋回移動(スキュー移動)が外側レース面24
によってのみ制限される。一方負荷状態(図2)では、
ローラ34とそれに対応した各外側レース面24及び内
側レース面20との間の接触が、素材のたわみにより、
ローラ34の中央点から軸方向外側へと延びる。こうし
た関係の効果はまだ充分に理解されてないが、軸受装置
10を振動のある用途で用いると、ローラ34の適切な
割り出し移動または前進が達成されることが観測され
た。また試験の結果、リテーナを含む従来の軸受と比較
し、負荷定格及び破損に至るまでのサイクル数で測定し
た軸受寿命が大幅に増大することが示された。これはお
そらく、負荷が配分されるローラ34の数が増えたこと
による。さらに上記の関係は、ローラ34の端縁と内側
及び外側レース面20、24との接触を減少させること
で、ローラの転動を促すことも観測された。
て、各々約0.4インチの直径(端面図において)を有
する配置可能な(すなわち全数)16個のローラのうち
15個を各列に用い、欠けた16番目のローラ分の空い
たスペースを追加の潤滑油用に用いた。この実施例にお
いて、Rrは約1.536インチで、Ri及びRoの各
々より約100分の1インチ大きく、RoはRiより少
なくとも1000分の数インチ大きい。
外側レース面24が凸状、及び内側レース面20が回転
楕円状をしているが、他の構成において軸受装置10は
異なる形状を持ち得る。例えば、本発明による軸受装置
でバレル状のローラを用い、内側及び外側レース面を各
々凹状としてバレル状のローラを受け入れ、リテーナや
ガイドリングなどを用いることなく、ローラを所定位置
に保持することもできる。
6内へ進入するのを防ぐ手段も具備している。汚染物が
軌道スペース26内へ進入するのを防ぐのに様々な手段
を用いることができるが、図示の実施例におけるかかる
手段は、各側面ノッチ32の一方内にそれぞれ着座され
た環状のシールド部材44とシールド部材44の各々に
装着された環状のシール部材46とを具備する。
軸受装置10はローラ34を案内あるいは位置決めし、
ローラのスキュー動を許容可能なレベル内で制御するの
に、内側及び外側レース面20、24以外のものを具備
してない(すなわち軸受装置10は「リテーナレス」で
ある)。つまり軸受装置10は、リテーナやガイドリン
グなどの存在に伴うコスト及び組立の問題を解消した。
また軸受装置10では、ローラ34の数が増加し及び/
又は追加の潤滑が行われるので、ローラを自動的に割り
出し移動または前進させる装置の能力に実質上悪影響を
及ぼすことなく、性能が改善される。本発明の上記以外
の特徴及び利点は、特許請求の範囲の各項に記載してあ
る。
受装置の一部破断及び断面の側面図。
の加わった状態にあるローラを示す。
図で、ローラとレース表面との間の接触線が大幅に減少
した無負荷状態のローラを示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 弧状の内側レース面を含む内側レース部
材、 前記内側レース部材を取り囲み且つ前記弧状の内側レー
ス面と対向する弧状の外側レース面を含む外側レース部
材で、これら弧状の内側及び外側レース面が両面間に軌
道スペースを形成すること、 前記軌道スペース内に配置されたローラ列を含む複数の
ローラで、列内の各々のローラが隣合うローラと係合可
能であること、及び前記列内におけるローラのスキュー
を制限すると共に、ローラを前記軌道スペース内に位置
決めし且つ保持するリテーナレス手段で、該リテーナレ
ス手段が前記弧状の内側及び外側レース面だけを含むこ
と、からなることを特徴とする減摩軸受装置。 - 【請求項2】 前記弧状の外側レース面が凸状て、前記
ローラの各々が凹状の縦方向輪郭を含み、各ローラの曲
率半径が前記弧状の内側及び外側レース面の各々の曲率
半径より大きいことを特徴とする請求項1記載の減摩軸
受装置。 - 【請求項3】 前記弧状の内側レース面が球の一部を形
成し、前記弧状の外側レース面の曲率半径が一定で、前
記ローラの各々の曲率半径が一定であることを特徴とす
る請求項2記載の減摩軸受装置。 - 【請求項4】 前記ローラの列が全数のローラを含むこ
とを特徴とする請求項3記載の減摩軸受装置。 - 【請求項5】 前記弧状の内側レース面が曲率半径を有
し、前記弧状の外側レース面が曲率半径を有し、前記ロ
ーラの各々が中央点を有し且つ該中央点に関して対称的
であり、各ローラが前記弧状の内側及び外側レース面の
各々の曲率半径と異なる曲率半径を有する弧状の外側表
面を含み、無負荷状態では、1つのローラの中央点と弧
状の内側レース面及び凸状の外側レース面両方との間が
実質上点接触となり、また負荷の増大につれ、1つのロ
ーラの中央点と弧状の内側レース面及び凸状の外側レー
ス面各々との間の接触長さが、その1つのローラの中央
点から軸方向外側へと延びることを特徴とする請求項1
記載の減摩軸受装置。 - 【請求項6】 前記外側レース部材が第2の弧状外側レ
ース面を含み、該第2の弧状外側レース面が前記弧状の
内側レース面と対向して両面間に第2の軌道スペースを
形成し、前記2つの弧状外側レース面は軸方向に沿って
逆向きに傾斜しており、前記複数のローラが第2の軌道
スペース内に配置された第2のローラ列を含み、さらに
前記減摩軸受装置が、第2列内におけるローラのスキュ
ーを制限すると共に、第2列のローラを第2の軌道スペ
ース内に位置決めし且つ保持する第2のリテーナレス手
段を具備し、該第2のリテーナレス手段が前記弧状の内
側レース面と前記第2の弧状外側レース面だけを含むこ
とを特徴とする請求項1記載の減摩軸受装置。 - 【請求項7】 前記弧状の内側レース面が曲率半径を有
し、前記弧状の各外側レース面が曲率半径を有し、前記
ローラの各々が中央点を有し且つ該中央点に関して対称
的であり、各ローラが前記弧状の外側レース面のうち対
応する1つと係合し、さらに各ローラが前記弧状の内側
レース面及び前記弧状の外側レース面のうち対応する1
つの各々の曲率半径と異なる曲率半径を有する弧状の外
側表面を含むことを特徴とする請求項6記載の減摩軸受
装置。 - 【請求項8】 前記弧状の外側レース面の各々が凸状
で、前記ローラの各々が凹状の縦方向輪郭を有し、各ロ
ーラの曲率半径が前記弧状の内側レース面及び前記弧状
の外側レース面のうち対応する1つの各々の曲率半径よ
り大きいことを特徴とする請求項7記載の減摩軸受装
置。 - 【請求項9】 弧状の内側レース面を含む内側レース部
材、 前記内側レース部材を取り囲み且つ前記内側レース面と
対向する凸状の外側レース面を含む外側レース部材で、
該凸状の外側レース面が曲率半径を有し、これら弧状の
内側レース面及び凸状の外側レース面が両面間に軌道ス
ペースを形成すること、 前記軌道スペース内に配置されたローラ列を含む複数の
ローラで、前記軌道スペース内のローラの各々がその両
側の隣合うローラと係合可能であり、また前記軌道スペ
ース内のローラの各々が前記凸状の外側レース面の曲率
半径より大きい曲率半径を有する凹状の縦方向輪郭を有
すること、及び前記ローラを軸受装置内に位置決めする
リテーナレス手段で、該ローラ位置決め用リテーナレス
手段が前記弧状の内側レース面と前記凸状の外側レース
面だけを含むこと、からなることを特徴とするリテーナ
レスの自己整合式減摩軸受装置。 - 【請求項10】 前記弧状の内側レース面が前記ローラ
の各々の曲率半径より小さい曲率半径を有することを特
徴とする請求項9記載の減摩軸受装置。 - 【請求項11】 前記弧状の内側レース面が球の一部を
形成するように前記弧状の内側レース面の曲率半径が一
定で、前記凸状の外側レース面の曲率半径が一定で、前
記ローラの各々の曲率半径が一定であることを特徴とす
る請求項10記載の減摩軸受装置。 - 【請求項12】 前記軸受装置がローラのスキューを制
限する手段を含み、該ローラスキューの制限手段が前記
凸状の外側レース面だけを含むことを特徴とする請求項
9記載の減摩軸受装置。 - 【請求項13】 前記各ローラが中央点と両端部を有
し、該ローラの両端部の各々が隣合うローラの一方と係
合可能であることを特徴とする請求項9記載の減摩軸受
装置。 - 【請求項14】 前記外側レース部材が第2の凸状外側
レース面を含み、該第2の凸状外側レース面が前記弧状
の内側レース面と対向して両面間に第2の軌道スペース
を形成すると共に曲率半径を有しており、前記2つの凸
状外側レース面は軸方向に沿って逆向きに傾斜してお
り、前記複数のローラが第2の軌道スペース内に配置さ
れた第2のローラ列を含み、第2のローラ列内のローラ
の各々が同じ列内の隣合うローラと係合可能であり、ま
た第2のローラ列内のローラの各々が前記弧状の内側レ
ース面の曲率半径及び前記第2の凸状外側レース面の曲
率半径より大きい曲率半径を有する凹状の縦方向輪郭を
有しており、さらに前記ローラの各々の曲率半径が一定
で、前記ローラの各々が中央点を有し且つ該中央点に関
して対称的であり、各ローラが前記凸状の外側レース面
のうち対応する1つと係合しており、前記2つのローラ
列が軸方向に沿って逆方向に傾斜し、ローラ列の各々が
全数のローラを含んでおり、無負荷状態では、各ローラ
と弧状の内側レース面及び凸状の外側レース面のうち対
応する一方との間が実質上点接触となり、また負荷の増
大につれ、各ローラと弧状の内側レース面及び凸状の外
側レース面のうち対応する一方との間の接触長さが延び
ることを特徴とする請求項9記載の減摩軸受装置。 - 【請求項15】 弧状の内側レース面を含む内側レース
部材で、該弧状の内側レース面が曲率半径を有する球の
一部を形成すること、 前記内側レース部材を取り囲む外側レース部材で、該外
側レース部材が前記内側レース面と対向して一対の軌道
スペースを形成する軸方向に沿って逆方向に傾斜した一
対の凸状外側レース面を含み、該凸状外側レース面の各
々が一定の曲率半径を有すること、 軸方向に沿って逆方向に傾斜した列に配置された複数の
ローラで、各列が前記一対の軌道スペースの一方を占
め、前記ローラの各々が前記弧状の内側レース面及び前
記凸状の外側レース面のうち対応する一方と係合し、前
記ローラの各々が同じ列内の隣合うローラと係合可能で
あり、前記ローラの各々が中央点を有し且つ該中央点に
関して対称的であり、前記ローラの各1つが前記弧状の
内側レース面の曲率半径及び前記凸状の外側レース面の
うち対応する一方の曲率半径の各々より大きい曲率半径
を有する凹状の縦方向輪郭を有し、無負荷状態では、1
つのローラの中央点と弧状の内側レース面及び凸状の外
側レース面のうち対応する一方の両方との間が実質上点
接触となり、また負荷の増大につれ、1つのローラと弧
状の内側レース面及び凸状の外側レース面のうち対応す
る一方の各々との間の接触長さが、その1つのローラの
中央点から軸方向外側へと延びること、及び前記ローラ
の各々を軸受装置内に位置決めし且つ保持する手段で、
該位置決め及び保持手段が前記弧状の内側レース面と前
記凸状外側レース面のうち対応する一方だけを含むこ
と、からなることを特徴とするリテーナレスの自己整合
式減摩軸受装置。 - 【請求項16】 前記軸受装置がローラのスキューを制
限する手段を含み、該ローラスキューの制限手段が前記
凸状の外側レース面だけを含むことことを特徴とする請
求項15記載の減摩軸受装置。
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