JPH07208503A - 傾斜ころ軸受状構造物 - Google Patents

傾斜ころ軸受状構造物

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JPH07208503A
JPH07208503A JP6015885A JP1588594A JPH07208503A JP H07208503 A JPH07208503 A JP H07208503A JP 6015885 A JP6015885 A JP 6015885A JP 1588594 A JP1588594 A JP 1588594A JP H07208503 A JPH07208503 A JP H07208503A
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JP
Japan
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roller
shape
contact
raceway surface
outer ring
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Pending
Application number
JP6015885A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Takada
信夫 高田
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THK MENT KENKYUSHO KK
Original Assignee
THK MENT KENKYUSHO KK
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Publication date
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Publication of JPH07208503A publication Critical patent/JPH07208503A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/061Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by movement having an axial component

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ころに作用する軸方向力の発生を大幅に低減
する。 【構成】 内外輪軌道面1a、2aを備えた内輪1及び
外輪2と、内外輪軌道面に線状に接触するように傾斜し
て配設されたころ3と、内輪1を予圧する皿ばね5と、
更に、リテーナ6、案内鍔7、皿ばねのスラスト荷重を
受けるベアリング8及びばね受け9、シール10、止め
輪11等が設けられている。ころ3は、中心軸1bに直
角な断面においてころ3が内輪軌道面1aに接触する点
と外輪軌道面2aに接触する点との間の距離をころ3の
長さ方向の中心部を中心として略対称にするような形状
で、例えば軌道の原点側が大端側になる母線角度の小さ
い円錐形状である。 【効果】 ころを軸方向に動かす力が発生せず、性能が
大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内外輪間にころを傾斜
して配設した傾斜ころ軸受状構造物に関し、一方クラッ
チ、トルクリミッタ、トルクアブザーバ等及びこれらを
含む諸機械装置に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】傾斜ころ軸受状構造物としては、例えば
一方クラッチであるころがり軸受クラッチとして、内外
輪軌道面を単葉回転双曲面にすると共に、円筒形状、円
錐形状等のころを中心軸断面から傾斜させて配設したも
のが公知である(特開平3ー74641号公報参照)。
このような構成のころがり軸受クラッチでは、ころと内
外輪軌道面とがクラッチ時に完全に線状に接触し、内外
輪間で極めて良好にトルクが伝達される。しかしなが
ら、このころがり軸受クラッチでは、ころが、円筒形、
円錐形、太鼓型又は鼓型になっているため、中心軸に直
角な断面(以下「直角断面」という)においてころが内
外輪と接触する接触線間距離は、ころの長さ方向の中心
部に対して対称形になっていない。即ち、例えば円筒状
のころであれば、接触線がころの長さ方向に進むに従っ
て捩じれてくるため、接触線間距離は、内外輪軌道の原
点位置では円筒ころの直径に等しいが、接触線がころの
長さ方向に進むに従って円筒直径より大きくなる。この
ようにころと内外輪との実質上の接触径が変わってくる
と、直角断面内に於いてころに作用する面圧荷重の長さ
方向成分が発生し、この力がころを軸方向に滑らせよう
とする力になる。このような力が生ずると、内外輪間で
正転/逆転を頻繁に繰り返すような場合には、ころの挙
動において転がり軌跡からのずれが生じ、又、ころが案
内鍔と摺動するときに大きな摩擦力を発生させる等の問
題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、ころに作用する軸方向力の発生
を大幅に低減することができる傾斜ころ軸受状構造物を
提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、傾斜ころ軸受状構造物が、中心軸まわりに
略単葉回転双曲面を成す内輪軌道面を備えた内輪と、前
記中心軸まわりに略単葉回転双曲面を成す外輪軌道面を
備えた外輪と、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面に線
状に接触するように前記中心軸を含む断面から所定角度
傾斜して配設された複数のころと、前記内輪又は前記外
輪を軌道間隔の狭くなる方向に付勢する付勢手段と、を
有し、前記ころは、前記中心軸に直角な断面において前
記ころが前記内輪軌道面に接触する点と前記ころが前記
外輪軌道面に接触する点との間の距離を前記ころの長さ
方向の中心部を中心として略対称にする形状であること
を特徴とする。
【0005】
【作用】本発明によれば、ころは、中心軸に直角な断面
においてころが内輪軌道面に接触する点と外輪軌道面に
接触する点との間の距離をころの長さ方向の中心部を中
心として略対称にする形状であるので、直角断面におい
てころに作用する面圧荷重のころ軸方向の分力が中心部
を中心として略対称になって相殺され、ころを軸方向に
動かす力が殆ど発生しなくなる。このようなころの形状
は、基本的には、ころの長さ方向の中心部を中心とした
対称形状であるが、内外輪との接触線を対称にするため
に、基本形状に修正を加えた形状になる。
【0006】
【実施例】図1及び図2は傾斜ころ軸受状構造物の一例
としてころがり軸受クラッチの全体構造を示す。図1の
ころがり軸受クラッチは、中心軸1bまわりに略単葉回
転双曲面を成す内輪軌道面1aを備えた内輪1及び外輪
軌道面2aを備えた外輪2と、内外輪軌道面に線状に接
触するように中心軸を含む断面から所定角度傾斜して配
設された複数のころ3と、内輪1を軌道4の間隔の狭く
なる方向に付勢する付勢手段としての皿ばね5とを備え
ている。又、各ころ間の回転を案内するリテーナ6、こ
ろ3の抜け出しを防止しその端面を案内する案内鍔7、
皿ばね5のスラスト荷重を受けるベアリング8及びばね
受け9、シール10、止め輪11等が設けられている。
内輪1及び外輪2には、トルクを伝達するためのキー溝
1c及びフランジ部2bが設けられている。ころ3の傾
斜角としては、傾斜ころ軸受状構造物の用途や使用条件
等を考慮し、通常3°乃至25°程度の範囲の角度が選
ばれる。ころ3は、後述するように、中心軸1bに直角
な断面においてころ3が内輪軌道面1aに接触する点と
外輪軌道面2aに接触する点との間の距離がその長さ方
向の中心部を中心として略対称になるような形状であ
る。なお、本実施例のクラッチは、内輪1又は外輪2が
中心軸1b方向に移動可能なように取り付けられる。
【0007】図2のころがり軸受クラッチは、図1のも
のに較べて、トルクを伝達するための外環12を備えて
いる点が相違する。そして外環12は、内輪1の一端側
でベアリング13により軸方向の一定位置で回転自在に
支持され、トルクを伝達するためのネジ部12aを備え
ている。そして、外環12と外輪2との間には、軸方向
に移動可能な状態でトルクを伝達するボールスプライン
15が設けられている。又、本例では、皿ばね14は外
輪2を付勢している。このようにすれば、トルクの入力
側及び出力側が共に軸方向に移動しない状態でクラッチ
を取り付けることができる。
【0008】図3はころ3の形状の一例及び配置を示
す。ころ3は、中心軸1bであるX軸から原点Oの位置
で距離Fだけ離れて中心軸1bを含む断面であるX−Y
面16から角度βだけ傾斜して配設されている。このよ
うなころの配置により、直角断面である断面Y−Z面に
平行な面においてころ3と内外輪軌道面とが接触する点
は、原点Oの位置では点P、Qであるが、原点Oから距
離xだけ離れた位置にある断面17では点P´、Q´と
なり、ころ3と内外輪との接触線18及び19は図示の
如く原点からX軸方向に進むに従って次第に捩じれてく
る。このため、図の例では、接触点間の距離をころの長
さ方向の中心部を中心として略対称にするようなころの
形状の一例として、PQ間及びP´Q´間を含めて任意
の直角断面における接触点間距離が略同じになるよう
に、ころ3の直径が原点位置では大きくそこからX軸方
向に進むに従って次第に小さくなるような形状にしてい
る。
【0009】図4は、図3に示す如くころ3を傾斜して
配置した場合の直角断面におけるころ3の形状を中心軸
1bの方向に見た図である。ころ3が内外輪と接触する
接触点間距離2eは、上記の如く、原点Oの位置では点
P、Q間の距離2rであり、原点Oから距離xの位置で
は点P´、Q´間の距離2r´になる。本発明では、こ
ろ3の形状を、接触点間距離がころの長さ方向の中心部
を中心として略対称になるような形状にするので、ころ
3の長さをxとしたときに、2r=2r´で、且つ、x
/2を中心としてそれから等距離にある任意の位置x1
とx2 における直角断面における接触点間距離をそれぞ
れ2r1 、2r2 とすると(x1 、x2 、2r1 、2r
2 は図示せず)、2r1 =2r2 になるようにころ3の
形状を定める。この場合、図3の例ではころの基本形状
が円筒であるため、前述の如くr、r´とr1 、r2
を略等しくしているが、ころの基本形状が太鼓形や鼓形
である場合には、r、r´とr1 、r2 とは当然等しく
ならない。ころ3は、その基本形状に対応して、上記の
ような条件を満足する形状にされる。
【0010】次に、上記のようなころ3の形状を定める
方法について説明する。今、ころ3が円筒形状であると
仮定し、図3に示したように原点Oにおいて中心軸1b
からころ3の中心までの距離をF、ころ3の半径をr、
図4に示すころ3の断面の中心を原点O´としたときの
ころ3と内外輪との接触点のY軸座標をyとすると、図
3に示す原点OからX軸方向の距離xにおけるころと内
外輪軌道面との接触点間距離2eは、
【数1】 となる。ここでyは次式で与えられる。
【数2】
【0011】これらの式は、図4に示すころ断面3sと
中心軸1bを中心としてこれに直角な内外輪軌道断面円
1s、2sとの接点を求めて計算したものであるが、複
雑になるのでその過程は省略する。これらの式により、
例えばβ=21°、F=22mm、r=3.5mmとし
たときの接触点間距離の軸方向の変化量δ=(2e−2
r)を計算した結果を図5に示す。この図から、接触点
間距離2eは、原点位置ではころ3の直径2rに等しい
が、距離xが18mmの位置では、δは2rよりも0.
3mm程度大きくなることが分かる。従って、ころ3を
円筒形状にすると、実際の接触線が一方向側に広がって
くるため、ころ3には面圧に伴う軸方向力が発生する。
そこで本実施例では、ころ3の形状を、図において点線
で示す如く、x/2の位置を中心として接触点間距離の
変化量が対称になるように定める。このようにすれば、
ころ3が内外輪軌道面と接触する距離をX軸方向に一定
にすることができる。この場合、点線で示すような形状
は、上記の如く複雑な式により計算しなければならない
ので、太い点線で示すように直線で近似してもよい。こ
の場合には、ころを、原点側が大端側になる円錐形状と
し、中心線と母線との成す角度を約0.5°にする。即
ち、以上のようにころ3の基本形状が円筒形状である場
合には、実際の形状は、ころの捩じれ角や寸法等に対応
して、例えば円錐形状で近似する等により、修正した形
状にされる。
【0012】以上のようにころ3の形状が修正された形
状であっても、基本的に逆円錐に近い形状であるから、
円筒ころの場合と同様、ころ3に接触する内外輪軌道面
は略単葉回転双曲面になる。内外輪軌道面をこのような
単葉回転双曲面にすることにより、ころが内外輪間で楔
作用をする長さ(ころの直径の2〜3倍程度)範囲にお
いて、ころと内外輪間はクラッチ時に完全に線状に接触
し、ころがり軸受クラッチ等の傾斜ころ軸受状構造物と
しての機能が発揮される。
【0013】以上では、主としてころの基本形状が円筒
である場合について説明したが、ころ3の基本形状は、
図6に示す如く太鼓形、鼓形等、他の形状であってもよ
い。これらの場合にも、ころと内外輪との接触線の形状
を計算し、図5に示したものと同様な修正をすることに
より(図6において2点鎖線で示す)、実際の接触線を
ころ3の長さ方向の中心に対して略対称にすることがで
きる。
【0014】このように接触点間距離がころの中心に対
して対称であれば、図7に示す如く、クラッチ時の内外
輪からの締めつけ力によりころ3と内外輪との接触線1
8、19に面圧荷重pが掛かっても、これに伴って発生
するころ3の中心軸3a方向の分力q、q´が相殺さ
れ、ころ3には軸方向力が生じない。その結果、トルク
の入り切りが頻繁に繰り返されるような使用条件にあっ
ても、ころが回転軌跡からずれることがなく、又、ころ
の端面と案内鍔との間に不要な圧接力が発生せず、温度
上昇も殆ど生じない等極めて高精度で完全性の高い傾斜
ころ軸受状構造物が実現される。
【0015】なお以上では、傾斜ころ軸受状構造物の一
例としてころがり軸受クラッチについて説明したが、本
発明が、トルク吸収装置、トルクリミッタ、オンオフク
ラッチ等の機械要素及びこれらを応用した機械部品や装
置等、傾斜ころ軸受状構造物を利用した全てのものに適
用できることは勿論である。
【0016】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ころの軸方
向力の発生を防止し、傾斜ころ軸受状構造物としての性
能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】傾斜ころ軸受状構造物の一例であるころがり軸
受クラッチの断面図である。
【図2】ころがり軸受クラッチの他の例を示す断面図で
ある。
【図3】ころがり軸受クラッチのころの配置を示す説明
図である。
【図4】ころの直角断面における形状を示す説明図であ
る。
【図5】接触点間距離の変化量の一例を示す曲線図であ
る。
【図6】(a)及び(b)は、ころの基本形状が太鼓形
及び鼓形である場合のころの形状を示す側面図である。
【図7】ころの接触線に面圧荷重が掛かる場合の説明図
で、(a)及び(b)は基本形状が円筒及び太鼓形の場
合を示す。
【符号の説明】
1 内輪 1a 内輪軌道面 1b 中心軸 2 外輪 2a 外輪軌道面 3 ころ 4 軌道4 5 皿ばね(付勢手段) P、P´ ころが内輪軌道面に接触する点 Q、Q´ ころが外輪軌道面と接触する点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心軸まわりに略単葉回転双曲面を成す
    内輪軌道面を備えた内輪と、前記中心軸まわりに略単葉
    回転双曲面を成す外輪軌道面を備えた外輪と、前記内輪
    軌道面及び前記外輪軌道面に線状に接触するように前記
    中心軸を含む断面から所定角度傾斜して配設された複数
    のころと、前記内輪又は前記外輪を軌道間隔の狭くなる
    方向に付勢する付勢手段と、を有し、前記ころは、前記
    中心軸に直角な断面において前記ころが前記内輪軌道面
    に接触する点と前記ころが前記外輪軌道面に接触する点
    との間の距離を前記ころの長さ方向の中心部を中心とし
    て略対称にする形状であることを特徴とする傾斜ころ軸
    受状構造物。
JP6015885A 1994-01-14 1994-01-14 傾斜ころ軸受状構造物 Pending JPH07208503A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003097605A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Ntn Corp クラッチユニット
JP2006002925A (ja) * 2004-06-21 2006-01-05 Nsk Warner Kk ローラ型ワンウェイクラッチ及びローラ型ワンウェイクラッチ用のローラ
US7364364B2 (en) * 2003-09-23 2008-04-29 Timken Us Corporation Cartridge bearing
EP2329164A4 (en) * 2008-09-15 2017-11-15 Magna Powertrain Inc. Torque transfer unit with sealed one way clutch for an engine starting system

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20021008