JPH10196649A

JPH10196649A - クロスローラ軸受およびコリオリ歯車装置

Info

Publication number: JPH10196649A
Application number: JP8358651A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kamimura; 一郎上村
Original assignee: NAMU KK; Namu Co Ltd Japan
Current assignee: NAMU KK; Namu Co Ltd Japan
Priority date: 1996-12-28
Filing date: 1996-12-28
Publication date: 1998-07-31
Also published as: US5961221A

Abstract

(57)【要約】【課題】高速、精密な回転動作が可能なクロスローラ
を提供する。【解決手段】インナレース３およびアウタレース４
で、第１アキシャル方向Ｂおよびラジアル方向の荷重を
受ける第１の円錐ローラ７と、第２アキシャル方向Ａお
よびラジアル方向の荷重を受ける第２の円錐ローラ８と
を交互に保持する。また、第１、第２の円錐ローラ７，
８の大端面７ｂ，８ｂと、アウタレース４の軌道面４
ａ，４ｂとの間に、所定の空間９を設ける。そして、空
間９に弾性変形可能な着座リング10を設ける。円錐ロー
ラ７，８を用いることにより、軌道面３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂとローラ７，８との間の滑りを防止する。ま
た、着座リング10を弾性変形させ、その復帰力で第１、
第２の円錐ローラ７，８に適切な予圧を付与する。よっ
て、常に最適の予圧を円錐ローラ７，８に付与すること
が可能となり、高速、精密な回転動作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多方向からの荷重
を１つの軸受で受けることが可能な、クロスローラ軸受
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から良く知られている円錐コロ軸受
は（図15参照）、円錐コロの回転中心を傾けることによ
り、アキシャル方向、ラジアル方向双方の荷重を受ける
ことができるようにしたものである。しかしながら、こ
の円錐コロ軸受が受けることができるアキシャル方向の
荷重は、一方向（背面からの荷重）に限られてしまう。
そこで、図15に矢印Ａ、Ｂで示す第１アキシャル方向、
第２アキシャル方向のいずれの荷重も受けるようにする
為には、図16に示すように、２つの円錐コロ軸受を逆方
向に並べて用いる必要がある。（図16は正面同士を合わ
せているので、正面組み合わせ軸受である。この逆に背
面同士を合わせたものは、背面組み合わせ軸受とい
う。）このことは、スペース効率の悪化、重量の増加等
を招くという欠点がある。

【０００３】そこで、１つの軸受で第１、第２アキシャ
ル方向およびラジアル方向の荷重を受けることが可能
な、クロスローラ軸受が考案されている。図17にはクロ
スローラ軸受１を示している。また、図18には図17にＤ
−Ｄ線で示す部分の断面を示している。クロスローラ軸
受は、隣接するローラ２同士の中心軸Ｃ₁ ，Ｃ₂ を交差
させて同一の回転軌道上に交互に配置し、インナレース
３およびアウタレース４で挟持してなるものである。イ
ンナレース３、アウタレース４には、夫々、軸受の中心
軸Ｃに対して±45°の角度をなす軌道面３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂが設けられている。そして、中心軸を交差して
配置したローラ２は、３ａ，４ａの一対の軌道面、ある
いは３ｂ，４ｂの一対の軌道面にその転動面を当接させ
ている。

【０００４】各ローラ２の間には、リテーナ５を配置し
ている。図19に示すように、リテーナ５は隣接したロー
ラ２の転動面と面接触するように、ローラ径と略同一の
内径を有する接触面５ａ，５ｂを有する。これら接触面
５ａ，５ｂの中心軸Ｃ₁ ，Ｃ ₂ も図示のごとく交差して
いる。そして、各ローラ２は接触面５ａ，５ｂによって
軸受の軌道内で位置決めがなされ、軌道面との間で適正
な接触状態を保ちながら回転することができる。上記従
来のクロスローラは、実公平2-17214 号公報、実公平5-
11379 号公報等にその詳細が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のクロ
スローラには以下に示すような問題点があった。以下図
18を用いて説明する。転動面２ａが軌道面３ａ、４ａに
当接して回転するローラに着目すると、軌道面３ｂ、４
ｂはローラ２の端面２ｂを支えるガイド面となる。とこ
ろが、このローラ２の前後に位置するローラは、転動面
２ａが軌道面３ｂ、４ｂに当接し、軌道面３ａ、４ａは
端面２ｂを支えるガイド面となる。すなわち、各軌道面
は同時にガイド面としても働くことができるように、ロ
ーラの直径および長さを同一かつ一定とし、ローラの中
心軸がいずれの方向に向いていてもその断面形状が同一
となるようにする必要がある。以上の理由から、クロス
ローラ軸受のローラには、円錐コロを用いることができ
ない。

【０００６】ところで、前記各軌道面は、軸受の中心軸
に対して45°の角度をなしている。よって、Ｐ₁ で示す
部分とＰ₂ で示す部分とでは、その周長が異なる（Ｐ₂
を通る周長の方がＰ₁ を通る周長よりも長い）。しかし
ながら、場所によって周長が異なる角軌道面に当接する
ローラ２は一定径であることから、ローラ２と各軌道面
との間には滑りが生ずることとなる。軸受の回転精度を
高める為には、インナレースおよびアウタレースによっ
てローラにある程度の予圧を与える必要があるが、前記
滑りによって摩擦熱を生じてしまうため、焼き付き防止
の為に予圧の付与をある程度制限する必要があった。ま
た、同様の理由から高速回転には適さないものであっ
た。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、インナレースおよびア
ウタレースの軌道面と、ローラの転動面との滑りをなく
し、高速、高荷重で精密な回転動作が可能なクロスロー
ラを提供することにより、クロスローラの適用範囲を広
げることにある。また、このクロスローラをコリオリ歯
車装置の軸受として用いることにより、コリオリ歯車装
置の小型化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
本発明の請求項１に係るクロスローラ軸受は、共通のイ
ンナレースおよびアウタレースで回転中心の方向が異な
るローラを支持してなる軸受であって、第１アキシャル
方向およびラジアル方向の荷重を受ける第１の円錐ロー
ラと、第２アキシャル方向およびラジアル方向の荷重を
受ける第２の円錐ローラとを交互に配列し、第１、第２
の円錐ローラの大端面とアウタレースの軌道面との間に
所定の空間を設け、該空間に弾性変形可能な着座リング
を設けたことを特徴とする。

【０００９】上記構成によると、円錐ローラを用いるこ
とにより、軌道面とローラとの間の滑りを防止する。ま
た、円錐ローラの大端面とアウタレースの軌道面との間
に設けた空間に、弾性変形可能な着座リングを設け、該
着座リングを該空間で弾性変形させることによって、そ
の復帰力で第１、第２の円錐ローラに適切な予圧を付与
する。

【００１０】また、本発明の請求項２に係るクロスロー
ラ軸受においては、前記着座リングは、解放端部を半径
方向外側に向けた断面Ｕ字状をなし、該半径方向外側端
部をアウタレースとの当接部と、半径方向内側端部を前
記第１、第２の円錐ローラの大端面との当接部とするこ
とが望ましい。そして、ローラの解放端部でアウタレー
スからの荷重を受け、湾曲面をなす半径方向内側端部
で、回転中心の方向が異なるローラの大端面からの荷重
を均等に受けて弾性変形する。

【００１１】さらに、本発明の請求項３に係るクロスロ
ーラ軸受は、共通のインナレースおよびアウタレースで
回転中心の方向が異なるローラを支持してなる軸受であ
って、前記インナレースおよびアウタレースに、中心軸
に対する角度が異なる複数対の軌道面を設け、該軌道面
の径方向断面の半径をＲ、該軌道面に案内されるローラ
の、転動面の径方向断面の半径をｒかつＲ＞ｒとし、該
ローラの端面と前記軌道面とで形成される夫々の空間に
は、弾性変形可能なリテーナを、隣接するリテーナ同士
で当接可能に配置したことを特徴とする。

【００１２】そして、中心軸に対する角度が異なる複数
対の軌道面を設け、各軌道面にローラを配置することに
より、アキシャル、ラジアル両方向からの荷重を受け
る。また、Ｒ＞ｒとなるように、軌道面およびローラの
転動面の半径方向断面を形成することにより、ローラが
軌道面から荷重を受けて回転すると、軌道面と転動面と
の間に生ずる作用力の方向がバランスするように相互の
接触点を移動させ、ローラと軌道面との角度を適切に変
化させる。このとき、前記接触点は軌道面の周長と転動
面の周長とが一致する位置に移動し、軌道面とローラの
転動面との間に滑りを防止する。ローラの端面と軌道面
とで形成される夫々の空間には、ローラの中心軸方向に
任意に弾性変形可能なリテーナを配置し、前記ローラの
角度変化を受け止める。また、隣接するリテーナ同士が
当接することによって、各ローラの位置決めを確実に行
う。

【００１３】また、本発明の請求項４に係るクロスロー
ラ軸受は、前記ローラの中心軸に貫通穴を設け、前記リ
テーナには該貫通穴と嵌合する軸芯部を設けたことを特
徴とする。ローラの中心軸に貫通穴を設けることによ
り、ローラが荷重を受けることによる変形を生じ易くす
る。そして、荷重の負荷時に転動面を楕円状に変形させ
ることにより、レースの軌道面と接触する部分の半径を
大径化し、ローラの転動面とレースの軌道面との間に生
ずるヘルツ応力を低減する。また、前記リテーナは該貫
通穴と嵌合する軸芯部を有することから、ローラの移動
に伴ってリテーナも移動させることができる。

【００１４】さらに、本発明の請求項５に係るクロスロ
ーラ軸受は、前記軌道面を３対以上有することが望まし
い。このように軌道面の数を増やすことにより、ローラ
の軌道面をさまざまな方向に向けることが可能となる。

【００１５】また、本発明の請求項６に係るコリオリ歯
車装置においては、請求項１ないし５記載のクロスロー
ラ軸受を歯車の軸受に用いることを特徴とする。そし
て、コリオリ歯車装置に占める軸受の容積を減少させ、
コリオリ歯車装置の小型化を図る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１ないし図６に基づいて説明する。ここで、従来例
と同一部分若しくは相当する部分については同一符号で
示し、詳しい説明は省略する。

【００１７】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
るクロスローラ軸受６の断面図を示している。このクロ
スローラ軸受の中心軸は、図１の左右方向に延びてい
る。以下の説明では、矢印Ａで示す方向を第１アキシャ
ル方向、矢印Ｂで示す方向を第２アキシャル方向とす
る。クロスローラ軸受６は、インナレース３およびアウ
タレース４で、中心軸の方向が異なる円錐ローラ７，８
を支持している。この内、円錐ローラ７が、第２アキシ
ャル方向およびラジアル方向（図１の上下方向）の荷重
を受けるローラ（第１の円錐ローラ）である。また、円
錐ローラ８が、第１アキシャル方向およびラジアル方向
の荷重を受けるローラ（第２の円錐ローラ）である。こ
れら第１、第２の円錐ローラ７，８は、交互に配列され
ている。

【００１８】また、アウタレース４の軌道面４ａ，４ｂ
には、環状溝４ｃ，４ｄを形成している。この環状溝４
ｃ，４ｄによって、円錐ローラ７，８の大端面７ｂ，８
ｂとアウタレースの軌道面４ａ，４ｂとの間に、空間９
を設けている。この空間９に、弾性変形可能な着座リン
グ10を配置している。

【００１９】着座リング10は、解放端部を半径方向外側
に向けた断面Ｕ字状をなしている。そして、半径方向外
側端部10ａをアウタレース４に当接させている。また、
半径方向内側端部10ｂを、円錐ローラ７，８の大端面７
ｂ，８ｂに当接させている。なお、前記内側端部10ｂと
大端面７ｂ，８ｂとの間には図示しない小さな隙間を設
け、両者間に潤滑油の供給を可能としている。この着座
リング10は、弾性変形自在なバネ材を用いることが望ま
しい。そして、図２（ａ）に示すようにリングの１点に
スリット10ｃを設け、スリット10ｃでリングを押し広げ
るように変形させることにより、組立を容易としてい
る。また、図２（ｂ）に示すように２分割とする場合も
ある。何れにしても、リングの分割部分はワイヤカット
等で形成することにより、隙間を極力小さくする。この
ように、着座リング10の解放端部を半径方向外側に向け
た断面Ｕ字状とすることにより、曲面をなす半径方向内
側端部10ｂが、円錐ローラ７，８の大端面７ｂ，８ｂの
いずれにも均等に当接し、かつ、半径方向内側端部10ａ
がアウタレース４の環状溝４ｃ，４ｄに十分に密着し
て、後述する着座力を十分に発生することができる。

【００２０】なお、本実施の形態では、アウタレース４
は分割形となっており、両者を係合するためのボルト等
の係合部材 100を、点線で示している。また、図示は省
略するが、本実施の形態においても、隣接する円錐ロー
ラ７、８の間に、図19で説明したようなリテーナを配置
することが可能である。

【００２１】さて、上記構成をなすクロスローラ軸受６
が荷重を受ける際に、各構成部材に加えられる力の関係
を、図３に基づいて説明する。なお、図３には説明の便
宜上、円錐ローラ７とその転動面７ａが当接する軌道面
３ａ，４ａ、および着座リング10の半分のみを示す。

【００２２】軌道面３ａから円錐ローラ７の転動面７ａ
へは、ラジアル荷重ｆ₁ と、スラスト荷重ｆ₂ とがかか
る。これらの合成力をＦ₁ とする。また、軌道面４ａか
ら転動面７ａへは、ラジアル荷重ｆ₃ と、アキシャル荷
重ｆ₄ とがかかる。これらの合成力をＦ₂ とする。とこ
ろで、円錐ローラ７が当接する軌道面３ａ，４ａの延長
線は、図示のごとく軸受の中心軸Ｃ上で交わるようにな
っている。すなわち、軌道面３ａと中心軸Ｃとのなす角
度θ₁ 、軌道面４ａと中心軸Ｃとのなす角度θ₂ には差
がある。したがって、合成力Ｆ₁ ，Ｆ₂ の間にもベクト
ル差が生ずる。そこで、合成力Ｆ₁ ，Ｆ₂ を含む力の三
角形を閉じる為の、第３の力Ｆ₃ が必要となる。この力
Ｆ₃ は、一般に着座力といわれる。この着座力Ｆ₃ を、
着座リング10の弾性変形により生ずる弾性力から得るこ
とができる。

【００２３】Ｆ₁ ，Ｆ₂ の合成力が増加して、円錐ロー
ラ７の大端面７ｂが着座リング10により強く押し付けら
れると、着座リング10はより大きな弾性変形をして着座
力Ｆ₃ を増大させる。その逆に、Ｆ₁ ，Ｆ₂ の合成力が
減少し、円錐ローラ７の大端面７ｂが着座リング10に押
し付けられる力が減少すると、着座リング10の弾性変形
は少なくなり着座力Ｆ₃ を減少させる。すなわち、着座
リング10から円錐ローラの大端面７ｂに対して、常に最
適な着座力を付与することが可能となる。そして、円錐
ローラ７は軌道面３ａ，４ａに正しくガイドされ、ガタ
のない精密な作動をすることができる。なお、上記の力
の関係は、円錐ローラ８においても当然に当てはまるも
のである。

【００２４】図４および図５には、第１の実施の形態に
おける応用例を示している。図１に示す例と同一部分も
しくは相当する部分については、同一符号を付してい
る。この場合には、円錐ローラ７，８の転動面７ａ，８
ａと大端面７ｂ，８ｂとの端部が、図５に示すように半
径Ｒ₁ に研磨加工されている。また、着座リング10の内
側端部10ｂには、図５に示すように半径Ｒ₂ の、球状も
しくは円弧溝状をなす凹部10ｃが形成されている。そし
て、該凹部10ｃに半径Ｒ₁ の前記円錐ローラ端部が係合
している。ここで、半径Ｒ₁ と半径Ｒ₂ との間には、Ｒ
₁ ＞Ｒ₂ の関係がある。

【００２５】このような構成にすると、クロスローラ軸
受６にかかる荷重が無荷重であるか微少荷重である場合
には、円錐ローラ７，８と着座リング10との間の接触状
態は点接触となる。ところが、ある程度の荷重がかかる
と、凹部10ｃが変形して、半径Ｒ₁ がより大きなだ円状
に変形し、凹部10ｃと円錐ローラ７，８の端部との接触
関係は面接触となる。このとき、凹部10ｃには潤滑油が
溜り、該凹部10ｃと円錐ローラ７，８との間には油膜が
形成される。よって、円錐ローラ７，８と着座リング10
との間の面圧を低減し、疲労破壊を防止することができ
る。

【００２６】さて、上記構成をなす本発明の第１の実施
の形態から得られる作用効果は、以下の通りである。本
実施の形態では、クロスローラを構成するローラに、円
錐ローラ７，８を用いるので、円錐ローラ７，８の転動
面７ａ，８ａと、インナレース３の軌道面３ａ，３ｂお
よびアウタレース４の軌道面４ａ，４ｂとの間に滑りが
生ずることがない。したがって、摩擦熱の発生による焼
き付きの恐れがない。また、円錐ローラを用いる場合に
は、各円錐ローラ７，８の大端面７ｂ，８ｂに着座力Ｆ
₃ を付与する必要があるが、これを着座リング10の変形
により適切に発生させることができる。また、ローラに
予圧を与えても、着座リング10が変形することによっ
て、着座力Ｆ₃ を適切に調整することができると同時
に、固定された着座に比してクッション効果が期待でき
るので、固定着座の様に無限大の力が加わる恐れがなく
なる。よって、この部分での破損の防止および、該破損
により生ずる焼き付きの防止を図ることができる。した
がって、適切な予圧を付与し、回転精度の高い軸受が形
成される。以上の理由から、高速回転にも適したクロス
ローラ軸受を得ることができる。

【００２７】また、着座リング10を円錐ローラ７，８の
大端面７ｂ，８ｂと、アウタレース４との間に配置し、
着座リング10で着座力Ｆ₃ を発生させることにより、ロ
ーラおよび軌道面の形状のみでローラを案内する必要が
なくなり、ローラおよび軌道面の形状が制限されること
がなくなる。よって、円錐ローラ７，８の中心軸Ｃ₁，
Ｃ₂ と、クロスローラ軸受の中心軸Ｃとがなす角度α
（図３参照）を45°に限ることなく、さまざまな角度と
することができる。そして、角度α＜45°とすると、ラ
ジアル方向からの荷重をより多く受けることが可能とな
る。また、角度α＞45°とすると、アキシャル方向から
の荷重をより多く受けることが可能となる。図６にはα
＝30°とした場合を例示しているが、このように角度α
をさまざまに変更しても、着座リング10によって適切な
着座力Ｆ₃ を付与し、高速、かつ精密な回転をすること
ができる。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態を図７な
いし図13に基づいて説明する。ここで、従来例または第
１の実施の形態と同一部分若しくは相当する部分につい
ては同一符号で示し、詳しい説明は省略する。

【００２９】図７ないし図９には、本発明の第２の実施
の形態に係るクロスローラ軸受11の断面図が示されてい
る。クロスローラ軸受11の中心軸（図示省略）は、図７
ないし図９の左右方向に延びている。このクロスローラ
軸受11は、インナレース12およびアウタレース13に複数
の軌道面12ａ，12ｂ，12ｃ，13ａ，13ｂ，13ｃを設けて
いる。そして、12ａと13ａ、12ｂと13ｂ、12ｃと13ｃが
夫々対となっている。各軌道面は皆、軸受の中心軸に対
する角度が異なっており、図示の例では、一対の軌道面
12ａ，13ａは軸受の中心軸に対し＋30°、一対の軌道面
12ｂ，13ｂは軸受の中心軸に対し−30°、一対の軌道面
12ｃ，13ｃは軸受の中心軸に対し直角をなしている。す
なわち、各軌道面によって形成される軌道の断面形状は
略正六角形となる。そして、各対の軌道面間には、夫々
の中心軸に貫通穴を有するローラ14（図７）、ローラ15
（図８）、ローラ16（図９）が配置されている。ローラ
14は、第１アキシャル方向の荷重を主に受けるものであ
る。また、ローラ15は、第２アキシャル方向の荷重を主
に受けるものである。さらに、ローラ16はラジアル方向
の荷重を主に受けるものである。

【００３０】図10には、図７の一部分を拡大して示して
いる。各軌道面は図示の径方向断面が半径Ｒをなすよう
に形成されている。また、ローラ14（15，16）の転動面
14ａ（15ａ，16ａ）は、径方向断面が半径ｒをなすよう
に形成されている。そしてＲ＞ｒの関係がある。また、
Ｒ＝∞とする場合もある。さらに、各ローラ14，15，16
には、その中心軸に貫通穴14ｃ，15ｃ，16ｃを設けてい
る。

【００３１】ここで、ローラ14と軌道面12ｂ，12ｂとの
関係を中心に説明をする。図７、図10に示す様に、ロー
ラ14の一方の端面14ｂと軌道面12ｂ，12ｃとで形成され
る空間には、リテーナ17が配置されている。また、ロー
ラ14のもう一方の端面14ｂと軌道面13ｂ，13ｃとで形成
される空間には、リテーナ18が配置されている。図７に
実線および点線で示すように、リテーナ17，18の断面形
状は、略正六角形をなす軌道の断面を二分割した略五角
形をなしている。図11には、図７に示されるリテーナ18
を矢印Ｅ方向から見たリテーナ17，18の側面図（ａ）
と、リテーナ18の下面図（ｂ）とを示している。図11
（ａ）に示すように、リテーナ17，18の側面形状は、環
状部材の一部を切り取ったような円弧状をなしている。
この円弧の長さは、クロスローラ軸受11に用いられるロ
ーラ14〜16の数の総和がＮである場合、軌道の全周をＮ
で割った長さとしている。そして、周方向に隣接するリ
テーナ同士が、当接するようになっている。したがっ
て、リテーナ17，18の端面を延長した線Ｌ₁ ，Ｌ₂ は、
クロスローラ軸受11の中心軸上で交わる。

【００３２】ここで、さらにリテーナ17，18について詳
しく説明する。図７および図11に示すように、リテーナ
17，18はローラの貫通穴14ｃと係合する軸芯部 171， 1
81を有している。そして、軸芯部 171， 181には貫通穴
172， 182を、また、軸芯部外壁、ローラ側面との接触
面および軌道面との接触面には、夫々、油溜 173〜 17
6、油溜 183〜 186を有する。油溜 173， 183は、軸芯
部 181の側壁に、その先端部から基端部にかけて設けら
れた複数の溝である。油溜 174， 184は、軸芯部181に
対して中心が偏心した環状溝である。このように油溜 1
74， 184を偏心させると、ローラ14が回転する際にその
端面14ｂの広範囲に渡って油溜 174， 184が面すること
となり、リテーナ18とローラ端面14ｂとの間の潤滑をよ
り良好にすることができる。油溜 175， 185は、軸芯部
181と同心の環状溝である。油溜 176， 186は、軌道面
13ｂ，13ｃとの接触面にくぼみを略等間隔に設けてなる
ものである。

【００３３】そして、図11に示す様に、半径方向内側面
の略中央部には、ローラ14（図７）を包含する為の筒状
凹部 177， 187が形成され、さらにその中心に前記軸芯
部 171， 181を突出させている。ところで、リテーナ17
は、各部位の構成が、軸受の半径方向においてリテーナ
18と逆の順番で配置されてなるものである。そして、環
状凹部 177， 187および軸芯部 171， 181が向かい合う
ことにより、ローラ14を回転自在に保持することができ
る。リテーナ17，18の材質としては、高分子樹脂、超超
粒子素材等を用い、弾性変形を可能としている。そし
て、後述するローラ14と軌道面との角度変化を許容す
る。また、図示の例のようにリテーナ17，18を中密の部
品とはせずに、板材を折り曲げて従来のベアリングと同
様な保持方法とすることも可能である。

【００３４】図８および図12に示されるリテーナ19，20
については、リテーナ17，18の説明が当てはまるので、
ここでは図示するにとどめ、詳しい説明は省略する。図
９および図13に示すリテーナ21，22も、リテーナ17，18
とほぼ同様の構成をなすものであるが、ローラ16はその
端面16ｂの方向をクロスローラ軸受11の半径方向（Ｇ−
Ｇ線方向）と一致させているので、リテーナ21，22はＧ
−Ｇ線を中心に向かい合う。したがって、リテーナ21，
22は、リテーナ17，18の関係と異なり、全く対称形をな
している。ところで、リテーナ22においては油溜 224
を、２本の独立した円弧溝としている。この形状でも、
ローラ16が回転する際にその端面16ｂの広範囲に渡って
油溜 224が面することとなり、リテーナ18とローラ端面
14ｂとの間の潤滑をより良好にすることができる。

【００３５】以上のごとく、クロスローラ軸受11は図７
ないし図９に示されるような３通りの、ローラ（14，1
5，16）およびリテーナ（17と18、19と20、21と22）の
組み合わせを有するものである。そして、各リテーナを
ローラの軌道内で密着して組み合わせることにより、環
状のリテーナ組を形成する。各ローラのピッチは、これ
らリテーナによって常に均等に維持することができる。
ところで、前記３通りのローラおよびリテーナの配列の
パターンを、種々に設定することもできる。図７に示す
組み合わせをαと、図８に示す組み合わせをβと、図９
に示す組み合わせをγとすると、 γ，α，β，γ，α，β，γ…… の順序（各組み合わせ均等）で整列させた場合は、第
１、第２のアキシャル方向の荷重と、ラジアル方向の荷
重とをほぼ均等に受けることが可能なクロスローラ軸受
を構成することができる。また、 γ，α，γ，β，γ，α、γ…… の順序（γの組み合わせと、α，βの組み合わせとの比
率が２：１の割り合い）で整列させた場合には、特にラ
ジアル方向の許容荷重が大きいクロスローラ軸受を構成
することができる。このほかさまざまな配列パターンを
設定することにより、所望のクロスローラ軸受を構成す
ることができる。

【００３６】上記構成をなす、本発明の第２の実施の形
態に係るクロスローラより得られる作用効果は、以下の
通りである。インナレース12およびアウタレース13に
は、中心軸に対する角度が異なる複数対の軌道面12ａ，
13ａ、12ｂ，13ｂ、12ｃ，13ｃを設け、各軌道面にロー
ラ14，15，16を配置している。そして、ローラ14で第１
アキシャル方向の荷重を、ローラ15で第２アキシャル方
向の荷重を、ローラ16でラジアル方向の荷重を主に受け
ることができる。

【００３７】ところで、各軌道面およびローラの転動面
の半径方向断面Ｒ，ｒを、Ｒ＞ｒとなるように形成して
いるので、ローラ14，15，16が各軌道面から荷重を受け
て回転すると、各軌道面とローラの転動面14ａ，15ａ，
16ａとの間に生ずる作用力の方向がバランスするように
相互の接触点を移動させ、ローラと軌道面との角度を適
切に変化させる。このとき、前記接触点は軌道面の周長
と転動面の周長とが一致する位置に移動し、軌道面とロ
ーラの転動面との間に滑りを防止する。また、各ローラ
を支持するリテーナ17，18，19，20，21，22は、ローラ
の端面14ｂ，15ｂ，16ｂと各軌道面とで形成される空間
に配置されて、弾性変形可能となっているので、ローラ
の位置決めをしつつ、後述するヘルツ応力による受圧面
積を増大させることができる。したがって、クロスロー
ラ軸受11には、所望の予圧を付与しても、焼き付きを生
ずることがなく、高精度かつ、高速回転が可能な軸受を
得ることができる。

【００３８】また、貫通穴14ｃ，15ｃ，16ｃを設けるこ
とにより、ローラが荷重を受けることによる変形を生じ
易くし、荷重の負荷時に転動面を14ａ，15ａ，16ａを楕
円状に変形させ、ｒを大径化する。そして、ローラの転
動面とレースの軌道面との間に生ずるヘルツ応力を低減
することにより、軸受としての耐久性を向上させる。ま
た、第１の実施の形態に係る円錐ローラ７，８において
も、その中心軸に貫通穴を設ければ、同様の作用効果を
得ることができる。また、各ローラの中心軸に貫通穴14
ｃ，15ｃ，16ｃを設けることにより、各リテーナの軸芯
部 171， 181，191， 201， 211， 221がこれに係合し
て、ローラおよびリテーナ間の位置決めを確実にし、ロ
ーラの転動に伴うリテーナの移動を確実に行うことがで
きる。

【００３９】さらに、前記各リテーナには、軸芯部、ロ
ーラ側面との接触面および軌道面との接触面に、夫々油
溜り油溜 173〜 176， 183〜 186， 193〜 196， 203〜
206， 213〜 216， 223〜 226を設け、ローラ、リテー
ナ、インナレースおよびアウタレースの各軌道面の間で
の潤滑を十分に行っている。したがって、各ローラの回
転は円滑となり、クロスローラ軸受の回転抵抗を減少さ
せ、かつ、耐久性を向上させることができる。

【００４０】ところで、本実施の形態においては、３対
のローラおよび軌道面を有しているが、これをさらに４
対以上設けることも可能である。また、前記３対のロー
ラおよび軌道面が軸受の中心軸となす角度を、第１の実
施の形態と同様にさまざまに変更することも可能であ
る。

【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態について
を、図14に基づいて説明する。本実施の形態は、第１、
第２の実施の形態で例示したクロスローラ軸受６，11
を、コリオリ歯車装置に用いたものである。コリオリ歯
車装置の詳細については、本発明者が特公平7-56324 号
公報にその詳細を開示している。ここでその内容を簡単
に説明する。コリオリ歯車装置30は、歯数の異なる４つ
の歯車として、第１〜第４歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ を有してい
る。このうち第１歯車Ａ₁ は、ハウジング34に形成され
た固定歯車である。第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ は、回
転体33に一体に形成されている。また、回転体33は、入
力軸31の傾斜部31ａにより、回転自在に軸支されてい
る。また、第４歯車Ａ₄ は出力軸32に設けられ、ハウジ
ング34により回転自在に支持されている。そして、第１
歯車Ａ₁ と第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃と第４歯車Ａ₄
が夫々かみ合っている。

【００４２】このコリオリ歯車装置は、第１〜第４歯車
Ａ₁ 〜Ａ₄ のみで大減速比を実現することができるとい
う利点がある。本実施の形態では、このコリオリ歯車の
軸受としてクロスローラ軸受６，11を用いることによ
り、従来の組み合わせ軸受を用いる場合に比べ、コリオ
リ歯車装置に占める軸受の容積を減少させ、コリオリ歯
車装置の小型化を図ることができる。従って、コリオリ
歯車装置の適応範囲を広げることが可能となる。

【００４３】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。まず、請求項１に係るクロスロ
ーラ軸受によると、ローラ形状を円錐形とすることによ
り、同一面でありながら場所によって周長が異なる軌道
面に合わせて、円錐ローラが回転するので、軌道面とロ
ーラとの間の滑りを防止することができる。また、円錐
ローラの大端面とアウタレースの軌道面との間に設けた
空間に、弾性変形可能な着座リングを設け、該着座リン
グを該空間で弾性変形させることによって、その復帰力
で第１、第２の円錐ローラに適切な予圧を付与すること
ができる。したがって、高精度で高速回転にも適したク
ロスローラ軸受を得ることができる。

【００４４】また、本発明の請求項２に係るクロスロー
ラ軸受によると、断面Ｕ字状をなす着座リングは、半径
方向外側端部をアウタレースと当接し、半径方向内側端
部を前記第１、第２の円錐ローラの大端面と当接するの
で、ローラの解放端部でアウタレースからの荷重を受
け、湾曲面をなす半径方向内側端部で、回転中心の方向
が異なるローラの大端面からの荷重を均等に受けて弾性
変形する。したがって、着座リングで生ずる弾性力によ
り、円錐ローラ、インナレース、アウタレース間に、常
に適切な予圧を付与することが可能となる。したがっ
て、高精度の回転動作が可能なクロスローラ軸受を得る
ことができる。

【００４５】また、本発明の請求項３に係るクロスロー
ラ軸受によると、回転中心に対する角度が異なる複数対
の軌道面を設け、各軌道面にローラを配置することによ
り、アキシャル、ラジアル両方向からの荷重を受けるこ
とが可能となる。また、Ｒ＞ｒとなるように、軌道面お
よびローラの転動面の半径方向断面を形成することによ
り、ローラと軌道面との角度を適切に変化させ、軌道面
とローラの転動面との間の滑りを防止することができ
る。さらに、ローラの端面と軌道面とで形成される夫々
の空間には、弾性変形可能なリテーナを設けることによ
って、前記ローラと軌道面との角度変化を許容しつつ、
各リテーナ同士が当接することによって、各ローラの位
置決めを確実に行うことができる。したがって、高精度
で高速回転にも適したクロスローラ軸受を得ることがで
きる。

【００４６】さらに、本発明の請求項４に係るクロスロ
ーラ軸受によると、該ローラの中心軸に貫通穴を設ける
ことにより、ローラが荷重を受けることによる変形を生
じ易くする。そして、荷重の負荷時に転動面を楕円状に
変形させることにより、レースの軌道面と接触する部分
の半径を大径化し、ローラの転動面とレースの軌道面と
の間に生ずるヘルツ応力を低減する。したがって、軸受
としての耐久性を向上させることができる。また、前記
リテーナは該貫通穴と嵌合する軸芯部を有することか
ら、ローラの移動に伴ってリテーナも確実に移動させる
ことができる。

【００４７】また、本発明の請求項５に係るコリオリ歯
車装置は、請求項１ないし５記載のクロスローラ軸受を
歯車の軸受に用いることによって、コリオリ歯車装置に
占める軸受の容積を減少させ、コリオリ歯車装置の小型
化を図ることができる。従って、４つの歯車で大減速比
を得ることが可能なコリオリ歯車装置の適応範囲を広げ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るクロスローラ
軸受を示す断面図である。

【図２】図１に示す着座リングの正面図である。

【図３】図１に示すクロスローラ軸受が荷重を受ける際
に、各構成部材に加えられる力の関係を示す摸式図であ
る。

【図４】図１に示すクロスローラ軸受の応用例を示す摸
式図である。

【図５】図４の要部拡大図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係るクロスローラ
軸受の更なる応用例を示す断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るクロスローラ
軸受を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係るクロスローラ
軸受の、図７とは異なる位置における断面図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係るクロスローラ
軸受の、図７、図８とは異なる位置における断面図であ
る。

【図１０】図７の要部拡大図である。

【図１１】図７に示されるリテーナの側面図および下面
図である。

【図１２】図８に示されるリテーナの側面図および下面
図である。

【図１３】図９に示されるリテーナの下面図およびイン
ナレース、アウタレースの周方向断面図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るコリオリ歯
車装置の断面図である。

【図１５】円錐コロ軸受の断面図である。

【図１６】背面合わせ軸受の断面図である。

【図１７】従来のクロスローラを示す斜視図である。

【図１８】図１７のＤ−Ｄ線における断面図である。

【図１９】図１７に示されるリテーナの斜視図である。

【符号の説明】

３インナレース３ａ軌道面３ｂ軌道面４アウタレース４ａ軌道面４ｂ軌道面４ｃ環状溝４ｄ環状溝６クロスローラ軸受７第１の円錐ローラ７ａ転動面７ｂ大端面８第２の円錐ローラ８ａ転動面８ｂ大端面９空間 10 着座リング 10ａ外側端部 10ｂ内側端部Ａ第１アキシャル方向Ｂ第２アキシャル方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通のインナレースおよびアウタレース
で回転中心の方向が異なるローラを支持してなる軸受で
あって、第１アキシャル方向およびラジアル方向の荷重
を受ける第１の円錐ローラと、第２アキシャル方向およ
びラジアル方向の荷重を受ける第２の円錐ローラとを交
互に配列し、第１、第２の円錐ローラの大端面とアウタ
レースの軌道面との間に所定の空間を設け、該空間に弾
性変形可能な着座リングを設けたことを特徴とするクロ
スローラ軸受。
【請求項２】前記着座リングは、解放端部を半径方向
外側に向けた断面Ｕ字状をなし、該半径方向外側端部を
アウタレースとの当接部と、半径方向内側端部を前記第
１、第２の円錐ローラの大端面との当接部としたことを
特徴とする請求項１記載のクロスローラ軸受。
【請求項３】共通のインナレースおよびアウタレース
で回転中心の方向が異なるローラを支持してなる軸受で
あって、前記インナレースおよびアウタレースに、中心
軸に対する角度が異なる複数対の軌道面を設け、該軌道
面の径方向断面の半径をＲ、該軌道面に案内されるロー
ラの、転動面の径方向断面の半径をｒかつＲ＞ｒとし、
該ローラの端面と前記軌道面とで形成される夫々の空間
には、弾性変形可能なリテーナを、隣接するリテーナ同
士で当接可能に配置したことを特徴とするクロスローラ
軸受。
【請求項４】前記ローラの中心軸に貫通穴を設け、前
記リテーナには該貫通穴と嵌合する軸芯部を設けたこと
を特徴とする請求項３記載のクロスローラ軸受。
【請求項５】前記軌道面を３対以上有することを特徴
とする請求項３または４記載のクロスローラ軸受。
【請求項６】請求項１ないし５記載のクロスローラ軸
受を歯車の軸受に用いることを特徴とするコリオリ歯車
装置。