JPWO2012157021A1 - ２段クロスローラベアリング - Google Patents

Abstract

２段クロスローラベアリング（１）では、同心状に外輪（１１）、中間輪（１２）、内輪（１３）が配列され、外輪（１１）と中間輪（１２）の間の外側軌道（１４）に挿入されている外側ローラ（１５）のローラサイズが、中間輪（１２）と内輪（１３）の間の内側軌道（１６）に挿入されている内側ローラ（１７）のローラサイズより小さい。外側ローラ（１５）のローラ中心Ｌ１に対して内側ローラ（１７）のローラ中心Ｌ２が中心軸線（１ａ）の方向にオフセットしている。中間輪（１２）の半径方向の厚さｔ（１２）が、外輪（１１）の半径方向の厚さｔ（１１）の２倍以上である。中間輪（１２）の予圧変形を抑制でき、内側、外側ローラ（１５、１７）の円滑な回転を確保可能な２段クロスローラベアリングを実現できる。

Description

本発明は、２組のクロスローラベアリングが同心状に配置されている構造の小型でコンパクトな２段クロスローラベアリングに関する。

クロスローラベアリングは、内輪および外輪の間に形成される矩形断面の円環状軌道に、中心軸線が交互に直交する状態でローラが挿入されており、ラジアル力およびスラスト力の双方が作用する軸受部分に多用されている。

本願出願人は、特許文献１において、同心２軸の回転を取り出し可能な支持剛性の高い扁平な多段クロスローラベアリングを提案している。この多段クロスローラベアリングは、第１のクロスローラベアリングと第２のクロスローラベアリングを有し、第１のクロスローラベアリングの内側に第２のクロスローラベアリングが同心状態に配置され、第１のクロスローラベアリングの内輪と第２のクロスローラベアリングの外輪とが単一の円環状部材である中間輪から形成されている。この中間輪の円形外周面に第１のクロスローラベアリングの内輪側軌道溝が形成され、当該円環状部材の円形内周面に第２のクロスローラベアリングの外輪側軌道溝が形成されている。なお、特許文献２には、同心状にボールベアリングを多段に配列されている多段ボールベアリングが提案されている。

ＷＯ２００３／０５０４２８号のパンフレット 特開２０００−２７８５７号公報

クロスローラベアリングが同心状に配置されている２段クロスローラベアリングにおいては、外側のクロスローラベアリングの内輪および内側のクロスローラベアリングの外輪として機能する中間輪に大きな予圧が作用する。このため、中間輪に予圧変形が生じ、各段のクロスローラベアリングの円滑な回転を確保できないという問題がある。

本発明の課題は、この点に鑑みて、内輪および外輪として機能する中間輪の予圧変形を抑制して各クロスローラベアリングの円滑な回転を確保可能な２段クロスローラベアリングを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の２段クロスローラベアリングは、
外輪と、当該外輪の内側に同心状態に配置した中間輪と、当該中間輪の内側に同心状態に配置した内輪と、前記外輪および前記中間輪の間に形成されている矩形断面の円環状の外側軌道と、当該外側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数の外側ローラと、前記中間輪および前記内輪の間に形成されている矩形断面の円環状の内側軌道と、当該内側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数の内側ローラとを備えており、
前記内側ローラのローラサイズは、前記外側ローラのローラサイズよりも小さく、
前記内側ローラのローラ中心は、前記外側ローラのローラ中心に対して、前記軸線に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴としている。

ここで、前記内側ローラのローラ中心の前記外側ローラのローラ中心に対するオフセット量は、前記内側軌道の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値とすることができる。この範囲内の値よりもオフセット量が少ないと、中間輪の予圧変形を十分に抑制できないので内側、外側クロスローラベアリングの円滑な回転を確保できないおそれがある。また、この範囲内の値よりもオフセット量を多くしても、オフセットさせることによる中間輪の予圧変形抑制効果の更なる改善が得られず、２段クロスローラベアリングの中心軸線の方向の幅寸法が大きくなり、２段クロスローラベアリングの偏平化にとって不利になる。

中間輪の予圧変形を効果的に抑制しつつ、２段クロスローラベアリングを偏平にするためには、オフセット量を、前記外側軌道の軌道幅の１／２にすることが望ましい。

次に、中間輪の予圧変形を確実に防止するためには、当該中間輪における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さを、少なくとも、前記外輪の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍にしておくことが望ましい。

一方、２段クロスローラベアリングの組立性を向上させるために、前記外側軌道および前記内側軌道を、前記外輪、前記中間輪および前記内輪において、それらの一方の端面に近い位置に形成し、前記中間輪および前記内輪における前記端面に、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔を形成しておくことが望ましい。

本発明の２段クロスローラベアリングでは、外輪、中間輪、外側軌道、および外側ローラによって大径の外側クロスローラベアリングが構成され、中間輪、内輪、内側軌道、および内側ローラによって小径の内側クロスローラベアリングが構成される。外側に位置する大径の外側クロスローラベアリングはローラサイズが大きく、内側に位置する小径の内側クロスローラベアリングはローラサイズが小さい。したがって、２段クロスローラベアリングを組み立てた状態において、内外のクロスローラベアリングの共通部品である中間輪に対して内側および外側から作用する予圧応力の均衡化を図ることができる。

また、外側クロスローラベアリングのローラ中心と内側クロスローラベアリングのローラ中心を、それらの中心軸線の方向にオフセットさせた位置としてあるので、これらが半径方向において同一平面状に位置する場合に比べて、中間輪に生ずる予圧変形を小さくすることができる。この結果、２段クロスローラベアリングを組み立てた状態における中間輪の予圧変形を抑制でき、内側、外側のクロスローラベアリングの円滑な回転を確保できる。

本発明を適用した２段クロスローラベアリングを示す端面図および縦断面図である。

図面を参照して本発明を適用した２段クロスローラベアリングの実施の形態を説明する。図１に示すように、２段クロスローラベアリング１は、外輪１１と、当該外輪１１の内側に同心状態に配置した中間輪１２と、当該中間輪１２の内側に同心状態に配置した内輪１３とを備えている。外輪１１と中間輪１２の間には矩形断面の円環状の外側軌道１４が形成されており、当該外側軌道１４には、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の外側ローラ１５が転動自在の状態で挿入されている。中間輪１２と内輪１３の間にも、矩形断面の円環状の内側軌道１６が形成されており、当該内側軌道１６には、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の内側ローラ１７が挿入されている。

中間輪１２における一方の円環状端面１２ａには、外側ローラ１５を外側軌道１４内に挿入するための挿入孔１２ｆが形成されており、この挿入孔１２ｆは栓１８によって封鎖されている。同様に、内輪１３における同一側の円環状端面１３ａには、内側ローラ１７を内側軌道１６に挿入するための挿入孔１３ｆが形成されており、この挿入孔１３ｆは栓１９によって封鎖されている。

外輪１１における両側の円環状端面１１ａ、１１ｂには、それぞれ、円周方向に向けて、一定の角度間隔でねじ孔２１、２２が形成されている。これらはベアリング中心軸線１ａの方向に延びる所定深さのねじ孔である。中間輪１２の両側の円環状端面１２ａ、１２ｂにも、円周方向に向けて所定の角度間隔で複数本のねじ孔２３、２４が形成されている。これらのねじ孔２３、２４もベアリング中心軸線１ａの方向に延びる所定深さのねじ孔である。同様に、内輪１３の両側の円環状端面１３ａ、１３ｂにも円周方向に向けて所定の角度間隔で複数本のねじ孔２５、２６が形成されている。また、内輪１３には中心貫通孔１３ｇが形成されており、この円形内周面から一定幅で内側に突出している円環状フランジ１３ｈには、円周方向に所定の角度間隔でねじ挿入孔２７が形成されている。これらのねじ孔２１〜２６、ねじ挿入孔２７を用いて、外輪１１、中間輪１２、内輪１３の両側の端面に別部材（図示せず）を連結固定可能である。

ここで、内側ローラ１７のローラサイズは外側ローラ１５のローラサイズよりも小さく、外側クロスローラベアリングの方がベアリング負荷容量が大きい。また、内側ローラ１７のローラ中心Ｌ２は、外側ローラ１５のローラ中心Ｌ１に対して、ベアリング中心軸線１ａに沿った方向にオフセットした位置となっている。

本例では、中間輪１２の予圧変形を効果的に抑制しつつ、２段クロスローラベアリング１を偏平にするために、オフセット量Δが、外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の１／２になっており、ローラ中心Ｌ１に対してローラ中心Ｌ２が円環状端面１１ａ〜１３ａの側にオフセットした位置となっている。オフセット量Δは、内側軌道１６の軌道幅ｗ（１６）の１／２から、当該軌道幅ｗ（１６）と外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の加算値の１／２までの範囲内の値としておくことが望ましい。
ｗ（１６）／２＜ Δ ＜｛ｗ（１６）＋ｗ（１４）｝／２

また、中間輪１２の予圧変形を確実に防止するために、当該中間輪１２における円形内周面１２ｄから円形外周面１２ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１２）が、外輪１１の円形内周面１１ｄから円形外周面１１ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１１）の２倍以上に設定されている。

さらに、外輪１１、中間輪１２および内輪１３における同一側の円環状端面１１ａ、１２ａ、１３ａがほぼ同一面上に位置しており、外側軌道１４が、円環状端面１１ｂ、１２ｂよりも円環状端面１１ａ、１２ａの側に近い位置にある。また、内側軌道１６も円環状端面１２ｂ、１３ｂよりも円環状端面１２ａ、１３ａの側に近い位置にある。前述したように、円環状端面１２ａ、１３ａに、挿入孔１２ｆ、１３ｆが形成されている。このように、外側軌道１４、内側軌道１６を、それらのベアリング中心軸線１ａの方向において、ローラ挿入側の円環状端面１２ａ、１３ａの側に近い位置に寄せてある。したがって、２段クロスローラベアリング１の組立性、ローラの挿入作業の作業性を向上させることができる。

Claims (5)

1. 外輪（１１）と、
   当該外輪（１１）の内側に同心状態に配置した中間輪（１２）と、
   当該中間輪（１２）の内側に同心状態に配置した内輪（１３）と、
   前記外輪（１１）および前記中間輪（１２）の間に形成されている矩形断面の円環状の外側軌道（１４）と、
   当該外側軌道（１４）内に転動自在の状態で挿入されている複数の外側ローラ（１５）と、
   前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）の間に形成されている矩形断面の円環状の内側軌道（１６）と、
   当該内側軌道（１６）内に転動自在の状態で挿入されている複数の内側ローラ（１７）とを備えており、
   前記内側ローラ（１７）のローラサイズは、前記外側ローラ（１５）のローラサイズよりも小さく、
   前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）は、前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対して、ベアリング中心軸線（１ａ）に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
2. 請求項１において、
   前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記内側軌道（１６）の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道（１４）の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
3. 請求項１において、
   前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記外側軌道（１４）の軌道幅の１／２であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
4. 請求項１において、
   前記中間輪（１２）における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さは、少なくとも、前記外輪（１１）の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
   前記外側軌道（１４）および前記内側軌道（１６）は、前記外輪（１１）、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）において、それらの一方の端面に近い位置に形成されており、
   前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）における前記端面に、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔（１２ｆ、１３ｆ）が形成され、これらの挿入孔が栓（１８、１９）によって封鎖されていることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。

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