JPH081222B2 - 傾斜ころ軸受状構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単葉回転双曲面からな
る内外軌道面に線状に接触するように一定角度傾斜して
複数個のころを配設し、それぞれのころ間を保持器で間
隔を隔てて保持した傾斜ころ軸受状構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒状ころを傾斜して配置したころがり
軸受クラッチとしては、例えば、内外輪間にころを傾斜
して配設することにより、内外輪間が相対回転したとき
にころが自転して軸方向にも移動することによりスプラ
グとして作用し、内外輪間がクラッチされる一方クラッ
チとしてのころがり軸受クラッチが公知である（特開平
３ー７４６４１号公報参照）。

【０００３】このころがり軸受クラッチでは、内外輪軌
道面が一端側から他端側に向かって上向きの勾配になっ
ている単葉回転双曲面になっていて、それらの間で形成
される軌道には、内外輪の中心軸方向に対して傾斜して
ころが配設されている。そして、各ころが相互に接触す
ることなく円滑に回転するように、それぞれのころ間は
保持器により仕切られている。この保持器では、ころに
平行な開口部が、ころの上側の半円筒部に余裕をもって
被さるようになっている。ところが、従来のこのような
保持器では、クラッチ時に過大なトルクがかかると、こ
ろが大径側に移動することにより、ころと保持器とが強
く接触し、その間で発熱したり焼け付きを起こす場合が
あるという問題があった。

【０００４】

【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、ころと保持器との間で発熱や焼
け付きを生ずることのない傾斜ころ軸受状構造物を提供
することを課題とする。

【０００５】

【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、内側回転体の外表面と外輪の内表面とに相
対向して軌道を形成するように内側軌道面と外側軌道面
とを設け、前記内側軌道面及び外側軌道面を前記内側回
転体の中心軸を中心とする単葉回転双曲面とし、前記内
側軌道面及び外側軌道面に線状に接触するように前記中
心軸を含む面から一定角度傾斜させて前記軌道の円周方
向に複数個の円筒状のころを配設し、保持器の開口部に
より前記複数のころのそれぞれの間を間隔を隔てて保持
する、傾斜ころ軸受状構造物において、前記外表面は前
記内側軌道面の一端側の外側に円筒状部分を備え、前記
内表面は前記外側軌道面の他端側であって前記中心軸方
向において前記一端側の反対側になる他端側の外側に円
筒状部分を備え、前記保持器は、前記一端側及び前記他
端側の前記円筒状部分に支持される支持部と、前記ころ
の傾斜方向に傾斜し該ころが出入りできる断面積を持つ
前記開口部を備え前記支持部に支持される円筒状の本体
部分と、を有する、ことを特徴とする。

【０００６】

【作 用】本発明が適用される傾斜ころ軸受状構造物
は、ころが軌道面に傾斜して配設されているため、内側
回転体と外輪との間が相対回転すると、ころは内外軌道
面に案内され、その回転方向により、内側回転体の単葉
回転双曲面からなる軌道面上を小径側から大径側に向か
って登って行くか、又はその反対に、大径側から小径側
へ下って行く。このとき、ころは、その傾斜により中心
軸方向にも移動することになる。このようなころの動き
は、外輪に対しては反対方向になる。従って、ころが内
側軌道面を小径側から大径側に動くときには、ころを中
心に考えると、内側回転体は大径側から小径側に移動
し、外輪は小径側から大径側に移動する。その結果、軌
道間隔が狭まり、内側回転体と外輪との間がクラッチさ
れる。そして、それぞれが中心軸方向への移動する量が
多い程、従ってころが内側回転体を大径側に登る量が多
い程、クラッチトルクが大きくなる。

【０００７】このように、クラッチ時にころがその軸方
向位置を変えると、ころは傾斜面を登りそのＰＣＤが変
化するが、保持器は軸方向に平行に動くだけであるか
ら、ころと保持器との関係位置が変化する。この場合、
本発明によれば、内側回転体の外表面及び外輪の内表面
はそれぞれ外側軌道面の一端側の外側及び内側軌道面の
他端側の外側に円筒状部分を備え、保持器の円筒状の本
体部分を支持する支持部を前記内外軌道面の外側の円筒
状部分で支持するので、保持器はこれらの円筒状部分に
案内され、中心軸に対する保持器の平行移動性が確保さ
れる。そして、保持器の円筒状の本体部分が、ころの傾
斜方向に傾斜していてころの出入りできる断面積を持つ
開口部を備えているので、ころが中心軸方向に大径側又
は小径側に移動し、そのＰＣＤが変化しても、保持器は
ころに追従して中心軸方向に動き、一方ころは、開口部
に対して出入りする方向に動くだけで、ころ及び保持器
のそれぞれの動きが妨げられることがない。例えば、自
由回転時にころが軌道の小径側に位置し、傾斜したころ
が保持器の開口部に入っていてその上側半分近くが開口
部から突出しているとし、この状態から内側回転体と外
輪との間がクラッチ側に回転し、ころが中心軸方向を大
径側に移動したとすると、それに連れて保持器の円筒状
の本体部分が中心軸方向を大径側に移動するが、開口部
がころの出入りできる断面積を有するので、ころは開口
部から更に突出し、例えば上側の半分以上が開口部から
突出するだけで、その動きが妨げられることはない。そ
してこの間、傾斜したころの直径部分が常に保持器の開
口部に接触し、ころの回転は保持器の開口部により良好
に案内される。

【０００８】

【実 施 例】図１は実施例の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全体構造を示す断面
図であり、図２はそのころ部分の斜視図である。先ずこ
れらの図により本ころがり軸受クラッチの全体構造につ
いて説明する。本ころがり軸受クラッチは、内側回転体
としての内輪１の外表面と外輪２の内表面とに相対向し
て軌道４を形成するように内側軌道面である内輪軌道面
１ａと外側軌道面である外輪軌道面２ａとを設け、内外
輪軌道面１ａ及び２ａを単葉回転双曲面とし、内外輪軌
道面に線状に接触するように中心軸５を含む面に対して
一定角度β、例えば１５°だけ傾斜させて軌道４の円周
方向に複数個のころ３を配設し（図２参照）、更に、内
輪１に対してその中心軸５方向の一定位置で相対的に回
転自在に取り付けられ外輪２の外表面に対向する位置に
トルク伝達部を備えたハウジング６を設け、ハウジング
６をボールスプライン９を介して外輪２とトルク伝達可
能で外輪２が中心軸５方向に移動自在なように結合する
ことにより構成している。このハウジング６は、内輪１
上に軸受７を介して配設されている。この軸受７は、入
力側又は出力側と結合されるハウジング６からのラジア
ル荷重及びハウジング６を介して外輪２から加えられる
スラスト荷重を受けている。そして、ハウジング６と外
輪２との間には、外輪２をクラッチ方向に付勢するため
の皿ばね８を配設している。又ハウジング６には、入力
側もしくは出力側を結合することができるように、取付
けボルト孔６ａが設けられている。

【０００９】内輪１及び外輪２には、ころ３の軸方向の
動きを停止させるそれぞれ鍔１０及びストッパ１１が設
けられている。これは、ころ３が軌道４内を軸方向にも
進行するときに、軌道４から外れないようにその進行を
停止させるためである。

【００１０】図２において、ころ３は内輪１上に中心軸
５を含む断面から角度βだけ傾けて配列され、各ころ間
は、保持器であるリテイナー１２によりそれぞれの位置
を保持され、互いに接触しないようにされている。同図
では、ころ３のうちの３−１が、中心軸５を含み紙面に
直角な方向の面に対して角度β傾斜した状態を例示して
いる。このようにすると、互いに同方向に自転する隣接
したころ同士が互いに反対方向の接線速度をもって衝突
することがなく、ころ３の自転、公転が滑らかになる。
このリテイナー１２については、後に更に詳しく説明す
る。

【００１１】次に、内輪１及び外輪２の軌道面１ａ及び
２ａは、ころ３と線状に接するように、それぞれ次式に
示す双曲線を中心軸５回りに回転させた単葉回転双曲面
としている。 ｙｉ² ／ａｉ² −ｘｉ² ／ｂｉ² ＝１ ｙｏ² ／ａｏ² −ｘｏ² ／ｂｏ² ＝１ 図３はこのような双曲線の形状を示す。ここで、ｘ_i 、
ｘ_o は、それぞれ内輪軌道面１ａ、外輪軌道面２ａの原
点から中心軸５方向への距離、ｙ_i 、ｙ_o は、それぞ
れ、中心軸５を含む任意断面における内輪軌道面１ａ、
外輪軌道面２ａの中心軸５からの距離、又、ａｉ、ｂ
ｉ、ａｏ、ｂｏは定数である。今、内外輪の小径側の基
準面（双曲線の原点面）における中心軸５から軌道４の
中心Ｏまでの距離をＦ、ころ３の半径をｒ、傾斜角をβ
として、Ｆ＝９、ｒ＝1.5 、β＝１５°の場合の計算を
行うと（計算は複雑であるため省略する）、ａｉ、ｂ
ｉ、ａｏ、ｂｏの値はそれぞれ、約７．５、３０．１、
１０．５、３７となり、内外輪軌道面の単葉回転双曲面
の形状が与えられる。

【００１２】以上のような構成により、例えば内輪１を
図１において右側から見て時計方向に回転させると、こ
ろ３は内輪軌道面１ａに案内されて反時計方向に自転し
つつ内輪１上を公転する共に、内輪１上を中心軸方向に
おいて左から右方向にも進む。このころ３の自転の方向
は、外輪軌道面２ａに対しては反対方向になるので、こ
ろ３は外輪軌道面２ａに対しては反対に右から左方向に
進む。その結果、内外輪１、２は、ころ３の回転に案内
されて中心軸５方向において互いに反対方向に動かさ
れ、軌道４の間隔が狭まり、内外輪間はクラッチされ
る。一方、内輪１が上記とは反対方向に回転すると、上
記と反対の動作が起こり、内外輪１、２間の軌道間隔が
広がり、内外輪間では自由回転が可能になる。そして外
輪２の回転はハウジング６に伝達され、外輪とハウジン
グ６とは一体として回転する。上記作用について、図６
により更に説明する。 図６は、内外輪軌道面１ａ、２ａ
間にころ３が介装された状態を平面的に模擬的に示して
いる。即ち、実際には円錐面に近い単葉回転双曲面であ
る内外輪軌道面１ａ、２ａを部分的に実線の枠１Ｐ、２
Ｐで平面的に表示し、内輪軌道面１ａ上に鎖線で示すこ
ろ３があり、その上に外輪軌道面２ａが被さった状態を
示している。そして、Ｙ、Ｙ′は内外輪の回転方向を示
し、Ｘ、Ｘ′は中心軸５方向を示す。 外輪軌道面２ａを
Ｙ方向に回転させると、内輪軌道面１ａが動かないもの
とすれば、外輪軌道面２ａは傾斜したころ３の回転に案
内されてＹ方向に回転すると共にＸ方向にも動き、太い
２点鎖線で示す枠２Ｐ′の位置に移動する。ころ３もこ
ろ３′で表示されている太い２点鎖線の位置に移動す
る。このころ３′の位置は、内輪軌道面１ａ上では矢印
Ａのように移動した位置であり、外輪軌道面２ａ′上で
はころ３¨で示されている最初の位置から矢印Ｂのよう
に移動した位置である。 このような外輪軌道面２ａ及び
ころ３の動きにより、外輪軌道面２ａは矢印Ｘ方向即ち
中心軸５（図１参照）方向に距離Ｘだけ変位する。この
変位の方向が、図１において左方向であれば、軌道４の
間隔が広がって内外輪間は自由に相対回 転でき、その反
対であれば、軌道４の間隔が狭まり、ころ３が内外輪間
でロックし、内外輪間がクラッチされる。

【００１３】図４はころ３とリテイナー１２の部分を拡
大して示した図であり、図５はその平面図である。内輪
１の内側軌道面１ａの大径側端及び外輪２の外輪軌道面
２ａの小径側端には、それぞれ、内輪１の外表面におい
て内輪軌道面１ａの一端側の外側に備えられた円筒状部
分及び外輪２の内表面において外輪軌道面２ａの他端側
の外側に備えられた円筒状部分として、中心軸５に対し
て円筒形状を成すガイド面１ｂ及び２ｂが設けられてい
る。一方、リテイナー１２は、支持部としての案内脚１
２ａ、１２ｂと、これらに支持案内される円筒状の本体
部分としてのリング部１２ｃとにより構成されていて、
案内脚１２ａ及び１２ｂがそれぞれガイド面１ｂ及び２
ｂに支持案内されるようになっている。又、リング部１
２ｃは、図５に示す如く、ころ３と同じ角度傾斜した開
口部１２ｃ−１を備えている。開口部１２ｃ−１は、こ
ろ３の直径及び長さに略等しい短辺及び長辺からなる長
方形を成し、ころ３がその中を出入りできる寸法になっ
ている。その結果、図５（ｂ）に示す如く、開口部１２
ｃ−１の開口面におけるころ３の断面形状が、楕円曲線
から成る長辺を持つ太鼓形になるため、ころ３とリテイ
ナー１２とは、ころ３の略中央部分のＰ、Ｐ点とリテイ
ナー１２のリング部１２ｃとが接触する関係になり、こ
ろ３の中央部分以外の部分と開口部１２ｃ−１との間で
は、間隙が生じている。

【００１４】このような構成により、内外輪１、２間が
クラッチ側に回転すると、前述したように、ころ３は軌
道４の間隔を狭めて内外輪間をクラッチさせる。このと
き、ころ３は中心軸５方向を大径側に動く。図４（ｂ）
及び図５（ｃ）は、このようにクラッチしたときの状態
を示す。ころ３の大径側（図において左から右方向）へ
の動きに伴い、リテイナー１２もその方向に動く。この
とき、ころ３のＰＣＤは大きくなり、一方、リテイナー
１２はその案内脚１２ａ、１２ｂがガイド面１ｂ、２ｂ
に案内されて中心軸５に平行に動くだけであるから、こ
ろ３とリテイナー１２との関係位置が変わってくるが、
ころ３が開口部１２ｃ−１に出入り可能になっているの
で、図示の如く、ころ３が開口部の開口面から少し浮き
上がって開口面での断面形状が変化し、ころ３とリング
部１２ｃとの接触する位置が図５（ｂ）のＰ、Ｐ点から
同図（ｃ）のＰ′、Ｐ′点に変化するのみで、両者間の
相対的動きが拘束されることはない。その結果、発熱や
リテイナー１２の破損等の問題が生じることなく、ころ
３はリテイナー１２に良好に案内される。なお、以上の
実施例では、傾斜ころ軸受状構造物としてころがり軸受
クラッチの一例について説明したが、本発明は、他の構
造のころがり軸受クラッチはもとより、トルクリミッ
タ、トルク吸収装置、その他内外輪間に傾斜ころを配設
してその間をリテイナーで案内する構造のものには、全
て適用できるものである。

【００１５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、内側回転体
と外輪との間に大きなクラッチトルクがかかってころが
中心軸方向において大径側に大きく移動するような場合
でも、ころと保持器との間の接触位置が移動するだけ
で、相互に干渉することがなくその間の発熱や焼け付き
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の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】上記ころがり軸受クラッチのころの配置を示す
斜視図である。

【図３】上記ころがり軸受クラッチの内外輪軌道面の形
状を示す曲線図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、上記ころがり軸受クラッ
チのころとリテイナー部分を示す断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、上記ころがり軸
受クラッチのころとリテイナー部分の平面図である。

【図６】 ころを介する内外輪間の相対的動きを平面的に
模擬的に示す説明図である。

【符号の説明】

１ 内輪（内側回転体） １ａ 内輪軌道面（内側軌道面） １ｂ ガイド面（円筒状部分） ２ 外輪 ２ａ 外輪軌道面（外側軌道面） ２ｂ ガイド面（円筒状部分） ３ ころ ４ 軌道 ５ 中心軸 １２ リテイナー（保持器） １２ａ、１２ｂ 支持脚（支持部） １２ｃ リング部（円筒状の本体部分） １２ｃ−１ 開口部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側回転体の外表面と外輪の内表面とに
   相対向して軌道を形成するように内側軌道面と外側軌道
   面とを設け、前記内側軌道面及び外側軌道面を前記内側
   回転体の中心軸を中心とする単葉回転双曲面とし、前記
   内側軌道面及び外側軌道面に線状に接触するように前記
   中心軸を含む面から一定角度傾斜させて前記軌道の円周
   方向に複数個の円筒状のころを配設し、保持器の開口部
   により前記複数のころのそれぞれの間を間隔を隔てて保
   持する、傾斜ころ軸受状構造物において、 前記外表面は前記内側軌道面の一端側の外側に円筒状部
   分を備え、 前記内表面は前記外側軌道面の他端側であって前記中心
   軸方向において前記一端側の反対側になる他端側の外側
   に円筒状部分を備え、 前記保持器は、前記一端側及び前記他端側の前記円筒状
   部分に支持される支持部と、前記ころの傾斜方向に傾斜
   し該ころが出入りできる断面積を持つ前記開口部を備え
   前記支持部に支持される円筒状の本体部分と、を有す
   る、 ことを特徴とする傾斜ころ軸受状構造物。