JP2004324733A - クロスローラ軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】クロスローラ軸受のエッジロードを確実に低減して軸受寿命を延長することである。
【解決手段】クロスローラ軸受の外輪１の両側面の内径近傍部、外輪１外径面の軸方向分割位置の近傍部、内輪２の両側面の外径近傍部、および内輪２内径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝４、５を設けることにより、外輪１および内輪２がころ３から荷重を受けたときに、逃げ溝４、５を設けた部分がころ３軸心から離れる方向に変形してエッジロードが小さくなるようにして、軸受寿命の延長を図ったのである。
【選択図】 図１
【解決手段】クロスローラ軸受の外輪１の両側面の内径近傍部、外輪１外径面の軸方向分割位置の近傍部、内輪２の両側面の外径近傍部、および内輪２内径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝４、５を設けることにより、外輪１および内輪２がころ３から荷重を受けたときに、逃げ溝４、５を設けた部分がころ３軸心から離れる方向に変形してエッジロードが小さくなるようにして、軸受寿命の延長を図ったのである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クロスローラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロスローラ軸受は、一般に、図６に示すように、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面５１ａ、５１ｂを有し、両軌道面５１ａ、５１ｂの境界で軸方向に２分割された外輪５１と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面５２ａ、５２ｂを有する内輪５２と、これらの両軌道輪５１、５２の間に組み込まれた複数の円筒ころ５３とで構成されている。なお、両軌道輪が２分割されている場合や、外輪が一体で内輪が２分割されている場合もある。そして、単列のコンパクトな構造で、大きなラジアル荷重やスラスト荷重、モーメント荷重を支えることができる軸受として、工業用ロボットの関節部や旋回部、工作機械の旋回テーブル、医療機械、建設機械等に数多く使用されている。
【０００３】
しかしながら、構造上、ころ長さをころ径とほぼ同一の寸法にする必要があるため、建設機械等において低速かつ負荷の大きい条件で使用される場合には、図７に示すエッジロード（ころの両端近傍におけるころと軌道面との接触面圧のピーク）が特に高くなりやすく、ころの外周面や内外輪軌道面で転動疲労による亀裂や表層の剥離が早期に生じて、短寿命となることがある。
【０００４】
上記エッジロードを抑えるための対策としては、通常、ころの両端近傍部を端面に向かって徐々に小径とするクラウニング加工の幅および外径面のドロップ量を大きくする方法を採るが、ころ長さに制約のあるクロスローラ軸受では、クラウニング幅を大きく取ると、ころ外径面の平坦部の減少により接触面圧が全体的に大幅に上昇して、疲労寿命の低下につながる。また、ころ外径面の平坦部が減少すると、軸受運転時にころがふらついてスムーズに自転しない状態となり、摩耗の進展が早まったり、焼き付きが生じて、短寿命となることもある。
【０００５】
一方、ころと軌道輪との間の潤滑を良好に保つことにより、焼き付き等を防止して長寿命化を図ったクロスローラ軸受の提案がある。この軸受は、内外輪の両側面に切欠部を設け、これらの各切欠部に潤滑剤を内外輪間に密封するシール部材を嵌め込んでいる（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７０５５２号公報（図１）
【０００７】
上記の内外輪側面にシール部材を嵌め込んだクロスローラ軸受では、内外輪の両側面に切欠部があるため、軌道輪の側面に近い側のエッジロードは、各軌道輪の変形により、ある程度低減されると考えられる。しかし、その結果、２分割された外輪の２つの傾斜軌道面の境界に近い側のエッジロードは大きくなり、かえって転動疲労寿命の低下が生じやすくなる問題がある。これは、この軸受の内外輪の切欠部が、単にシール部材を嵌め込むためのものであって、エッジロードに対する考察なしに設けられているからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、クロスローラ軸受のエッジロードを確実に低減して軸受寿命を延長することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する外輪と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する内輪と、これらの両軌道輪の間に組み込まれた複数の円筒ころとから成り、前記両軌道輪の少なくとも一方がその２つの傾斜軌道面の境界で軸方向に２分割されているクロスローラ軸受において、前記外輪の両側面の内径近傍部、前記内輪の両側面の外径近傍部、および外輪外径面と内輪内径面のうちの軸方向に２分割された面の分割位置近傍部に、環状の逃げ溝を設けた構成を採用したのである。
【００１０】
すなわち、外輪および内輪の軌道面と反対側の面に、軌道面のエッジロードが作用する位置に対応させて環状の逃げ溝を設けることにより、外輪および内輪がころから荷重を受けたときに、逃げ溝を設けた部分がころ軸心から離れる方向に変形して、エッジロードが小さくなるようにしたのである。
【００１１】
ここで、前記逃げ溝の深さは、軸受が基本動定格荷重相当の荷重を受けて前記外輪および内輪が変形したときに、逃げ溝の底面がその逃げ溝を設けたもとの面から突出しないように設定することが好ましい。軌道輪の変形時に逃げ溝の底面が軸受支持部材や軸に接触して変形を拘束されると、エッジロード低減量が減少するからである。
【００１２】
一方、前記逃げ溝の幅は、逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面との境界から前記円筒ころの軸心に下ろした垂線が、ころの端面からころ長さの０．０７〜０．２１倍の位置でころ軸心に交わるように設定することが好ましい。また、前記逃げ溝の底面は、その逃げ溝を設けたもとの面と平行な平面とし、前記逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面とがなす角は、３０〜４５°とすることが好ましい。外輪および内輪が適度に変形してエッジロードがなるべく小さくなるように設計しやすいからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。このクロスローラ軸受は、図１に示すように、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面１ａ、１ｂを有する外輪１と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面２ａ、２ｂを有する内輪２と、これらの両軌道輪１、２の間に、軸受の軸心に対して４５°傾いた状態で組み込まれた複数の円筒ころ３とで構成されている。外輪１および内輪２は、それぞれ２つの傾斜軌道面１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂの境界で軸方向に２分割されている。
【００１４】
前記外輪１は、その両側面の内径近傍部および外径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝４が設けられている。一方、前記内輪２は、その両側面の外径近傍部および内径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝５が設けられている。
【００１５】
図２に示すように、各軌道輪１、２の逃げ溝４、５の幅Ｂは、その側面と逃げ溝４、５を設けたもとの面との境界からころ３の軸心Ｃに下ろした垂線Ｘが、ころ３の端面からころ長さＬの０．０７〜０．２１倍の位置でころ軸心Ｃに交わるように設定されている。
【００１６】
また、図３に示すように、各逃げ溝４、５の底面は、溝４、５を設けたもとの面と平行な平面となっており、溝側面ともとの面とがなす角θは、３０〜４５°に設定されている。なお、各逃げ溝４、５の底面と側面との境界部分には、両者を滑らかに連続させる適度な曲率半径の円弧面が形成されている。そして、各逃げ溝４、５の深さＤは、０．０１〜０．５ｍｍの範囲で設定され、軸受が基本動定格荷重相当の荷重（この例では、ころと軌道面との接触面圧で４０００ＭＰａに相当）を受けて外輪１および内輪２が変形しても、溝底面がもとの面から突出しないようになっている。
【００１７】
このクロスローラ軸受は、上記の構成であり、外輪１および内輪２がころ３から荷重を受けたときに、逃げ溝４、５を設けた部分がころ軸心から離れる方向に適度に変形し、かつ図示省略した軸受支持部材や軸に接触することもないので、従来の軸受に比べてエッジロードが大幅に緩和される。従って、ころ３には大きなクラウニングを施す必要がなく、標準的な形状のものを使用することができ、ころ３の自転の安定性も確保される。
【００１８】
なお、この発明は、上述した実施形態のように内輪と外輪の両方が軸方向に２分割されている場合だけでなく、内輪と外輪のいずれか一方のみが２分割されている場合にも適用することができる。図４は外輪のみが分割された例を、図５は内輪のみが分割された例を示す。これらの例では、外輪外径面と内輪内径面のうちの分割された方の面の分割位置近傍部に、環状の逃げ溝が設けられる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、クロスローラ軸受の外輪および内輪の軌道面と反対側の面に、軌道面のエッジロードが作用する位置に対応させて環状の逃げ溝を設けたので、逃げ溝を設けた部分の変形によりエッジロードを緩和できるとともに、標準的な形状のころの使用によりころの自転の安定性も確保でき、厳しい荷重条件においても軸受寿命の延長を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のクロスローラ軸受の縦断正面図
【図２】図１の軸受の逃げ溝の幅の設定範囲を説明する要部拡大断面図
【図３】図１の軸受の逃げ溝の形状と深さ設定範囲を説明する要部拡大断面図
【図４】図１の軸受の内輪を一体とした場合の例を示す縦断正面図
【図５】図１の軸受の外輪を一体とした場合の例を示す縦断正面図
【図６】従来のクロスローラ軸受の縦断正面図
【図７】図６の軸受におけるころと軌道面との接触面圧分布の例を示す説明図
【符号の説明】
１ 外輪
１ａ、１ｂ 軌道面
２ 内輪
２ａ、２ｂ 軌道面
３ ころ
４、５ 逃げ溝
【発明の属する技術分野】
この発明は、クロスローラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロスローラ軸受は、一般に、図６に示すように、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面５１ａ、５１ｂを有し、両軌道面５１ａ、５１ｂの境界で軸方向に２分割された外輪５１と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面５２ａ、５２ｂを有する内輪５２と、これらの両軌道輪５１、５２の間に組み込まれた複数の円筒ころ５３とで構成されている。なお、両軌道輪が２分割されている場合や、外輪が一体で内輪が２分割されている場合もある。そして、単列のコンパクトな構造で、大きなラジアル荷重やスラスト荷重、モーメント荷重を支えることができる軸受として、工業用ロボットの関節部や旋回部、工作機械の旋回テーブル、医療機械、建設機械等に数多く使用されている。
【０００３】
しかしながら、構造上、ころ長さをころ径とほぼ同一の寸法にする必要があるため、建設機械等において低速かつ負荷の大きい条件で使用される場合には、図７に示すエッジロード（ころの両端近傍におけるころと軌道面との接触面圧のピーク）が特に高くなりやすく、ころの外周面や内外輪軌道面で転動疲労による亀裂や表層の剥離が早期に生じて、短寿命となることがある。
【０００４】
上記エッジロードを抑えるための対策としては、通常、ころの両端近傍部を端面に向かって徐々に小径とするクラウニング加工の幅および外径面のドロップ量を大きくする方法を採るが、ころ長さに制約のあるクロスローラ軸受では、クラウニング幅を大きく取ると、ころ外径面の平坦部の減少により接触面圧が全体的に大幅に上昇して、疲労寿命の低下につながる。また、ころ外径面の平坦部が減少すると、軸受運転時にころがふらついてスムーズに自転しない状態となり、摩耗の進展が早まったり、焼き付きが生じて、短寿命となることもある。
【０００５】
一方、ころと軌道輪との間の潤滑を良好に保つことにより、焼き付き等を防止して長寿命化を図ったクロスローラ軸受の提案がある。この軸受は、内外輪の両側面に切欠部を設け、これらの各切欠部に潤滑剤を内外輪間に密封するシール部材を嵌め込んでいる（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７０５５２号公報（図１）
【０００７】
上記の内外輪側面にシール部材を嵌め込んだクロスローラ軸受では、内外輪の両側面に切欠部があるため、軌道輪の側面に近い側のエッジロードは、各軌道輪の変形により、ある程度低減されると考えられる。しかし、その結果、２分割された外輪の２つの傾斜軌道面の境界に近い側のエッジロードは大きくなり、かえって転動疲労寿命の低下が生じやすくなる問題がある。これは、この軸受の内外輪の切欠部が、単にシール部材を嵌め込むためのものであって、エッジロードに対する考察なしに設けられているからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、クロスローラ軸受のエッジロードを確実に低減して軸受寿命を延長することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する外輪と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する内輪と、これらの両軌道輪の間に組み込まれた複数の円筒ころとから成り、前記両軌道輪の少なくとも一方がその２つの傾斜軌道面の境界で軸方向に２分割されているクロスローラ軸受において、前記外輪の両側面の内径近傍部、前記内輪の両側面の外径近傍部、および外輪外径面と内輪内径面のうちの軸方向に２分割された面の分割位置近傍部に、環状の逃げ溝を設けた構成を採用したのである。
【００１０】
すなわち、外輪および内輪の軌道面と反対側の面に、軌道面のエッジロードが作用する位置に対応させて環状の逃げ溝を設けることにより、外輪および内輪がころから荷重を受けたときに、逃げ溝を設けた部分がころ軸心から離れる方向に変形して、エッジロードが小さくなるようにしたのである。
【００１１】
ここで、前記逃げ溝の深さは、軸受が基本動定格荷重相当の荷重を受けて前記外輪および内輪が変形したときに、逃げ溝の底面がその逃げ溝を設けたもとの面から突出しないように設定することが好ましい。軌道輪の変形時に逃げ溝の底面が軸受支持部材や軸に接触して変形を拘束されると、エッジロード低減量が減少するからである。
【００１２】
一方、前記逃げ溝の幅は、逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面との境界から前記円筒ころの軸心に下ろした垂線が、ころの端面からころ長さの０．０７〜０．２１倍の位置でころ軸心に交わるように設定することが好ましい。また、前記逃げ溝の底面は、その逃げ溝を設けたもとの面と平行な平面とし、前記逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面とがなす角は、３０〜４５°とすることが好ましい。外輪および内輪が適度に変形してエッジロードがなるべく小さくなるように設計しやすいからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。このクロスローラ軸受は、図１に示すように、内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面１ａ、１ｂを有する外輪１と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面２ａ、２ｂを有する内輪２と、これらの両軌道輪１、２の間に、軸受の軸心に対して４５°傾いた状態で組み込まれた複数の円筒ころ３とで構成されている。外輪１および内輪２は、それぞれ２つの傾斜軌道面１ａ、１ｂおよび２ａ、２ｂの境界で軸方向に２分割されている。
【００１４】
前記外輪１は、その両側面の内径近傍部および外径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝４が設けられている。一方、前記内輪２は、その両側面の外径近傍部および内径面の軸方向分割位置の近傍部に、環状の逃げ溝５が設けられている。
【００１５】
図２に示すように、各軌道輪１、２の逃げ溝４、５の幅Ｂは、その側面と逃げ溝４、５を設けたもとの面との境界からころ３の軸心Ｃに下ろした垂線Ｘが、ころ３の端面からころ長さＬの０．０７〜０．２１倍の位置でころ軸心Ｃに交わるように設定されている。
【００１６】
また、図３に示すように、各逃げ溝４、５の底面は、溝４、５を設けたもとの面と平行な平面となっており、溝側面ともとの面とがなす角θは、３０〜４５°に設定されている。なお、各逃げ溝４、５の底面と側面との境界部分には、両者を滑らかに連続させる適度な曲率半径の円弧面が形成されている。そして、各逃げ溝４、５の深さＤは、０．０１〜０．５ｍｍの範囲で設定され、軸受が基本動定格荷重相当の荷重（この例では、ころと軌道面との接触面圧で４０００ＭＰａに相当）を受けて外輪１および内輪２が変形しても、溝底面がもとの面から突出しないようになっている。
【００１７】
このクロスローラ軸受は、上記の構成であり、外輪１および内輪２がころ３から荷重を受けたときに、逃げ溝４、５を設けた部分がころ軸心から離れる方向に適度に変形し、かつ図示省略した軸受支持部材や軸に接触することもないので、従来の軸受に比べてエッジロードが大幅に緩和される。従って、ころ３には大きなクラウニングを施す必要がなく、標準的な形状のものを使用することができ、ころ３の自転の安定性も確保される。
【００１８】
なお、この発明は、上述した実施形態のように内輪と外輪の両方が軸方向に２分割されている場合だけでなく、内輪と外輪のいずれか一方のみが２分割されている場合にも適用することができる。図４は外輪のみが分割された例を、図５は内輪のみが分割された例を示す。これらの例では、外輪外径面と内輪内径面のうちの分割された方の面の分割位置近傍部に、環状の逃げ溝が設けられる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、クロスローラ軸受の外輪および内輪の軌道面と反対側の面に、軌道面のエッジロードが作用する位置に対応させて環状の逃げ溝を設けたので、逃げ溝を設けた部分の変形によりエッジロードを緩和できるとともに、標準的な形状のころの使用によりころの自転の安定性も確保でき、厳しい荷重条件においても軸受寿命の延長を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のクロスローラ軸受の縦断正面図
【図２】図１の軸受の逃げ溝の幅の設定範囲を説明する要部拡大断面図
【図３】図１の軸受の逃げ溝の形状と深さ設定範囲を説明する要部拡大断面図
【図４】図１の軸受の内輪を一体とした場合の例を示す縦断正面図
【図５】図１の軸受の外輪を一体とした場合の例を示す縦断正面図
【図６】従来のクロスローラ軸受の縦断正面図
【図７】図６の軸受におけるころと軌道面との接触面圧分布の例を示す説明図
【符号の説明】
１ 外輪
１ａ、１ｂ 軌道面
２ 内輪
２ａ、２ｂ 軌道面
３ ころ
４、５ 逃げ溝
Claims (4)
- 内径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する外輪と、外径面に互いに直交する２つの傾斜軌道面を有する内輪と、これらの両軌道輪の間に組み込まれた複数の円筒ころとから成り、前記両軌道輪の少なくとも一方がその２つの傾斜軌道面の境界で軸方向に２分割されているクロスローラ軸受において、前記外輪の両側面の内径近傍部、前記内輪の両側面の外径近傍部、および外輪外径面と内輪内径面のうちの軸方向に２分割された面の分割位置近傍部に、環状の逃げ溝を設けたことを特徴とするクロスローラ軸受。
- 前記逃げ溝の深さを、軸受が基本動定格荷重相当の荷重を受けて前記外輪および内輪が変形したときに、逃げ溝の底面がその逃げ溝を設けたもとの面から突出しないように設定した請求項１に記載のクロスローラ軸受。
- 前記逃げ溝の幅を、逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面との境界から前記円筒ころの軸心に下ろした垂線が、ころの端面からころ長さの０．０７〜０．２１倍の位置でころ軸心に交わるように設定した請求項１または２に記載のクロスローラ軸受。
- 前記逃げ溝の底面を、その逃げ溝を設けたもとの面と平行な平面とし、前記逃げ溝の側面とその逃げ溝を設けたもとの面とがなす角を３０〜４５°とした請求項１乃至３のいずれかに記載のクロスローラ軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003118628A JP2004324733A (ja) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | クロスローラ軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003118628A JP2004324733A (ja) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | クロスローラ軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004324733A true JP2004324733A (ja) | 2004-11-18 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003118628A Pending JP2004324733A (ja) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | クロスローラ軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004324733A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009275837A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Denso Wave Inc | ベアリングの固定構造 |
| JP2010127319A (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Antex Corp | 旋回座軸受 |
| JP2010151152A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Antex Corp | 旋回座軸受 |
| JP2010190408A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クロスローラ軸受、アンギュラローラ軸受、及びクロスローラ軸受とアンギュラローラ軸受の製造方法 |
| CN107917139A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-04-17 | 苏州普拉米精密机械有限公司 | 一种两半式轴承外圈十字交叉滚子轴承 |
| WO2021059961A1 (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 日本トムソン株式会社 | キャスタ |
-
2003
- 2003-04-23 JP JP2003118628A patent/JP2004324733A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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