JP2001050264A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転動体と軌道溝とのスピン滑りの抑制と共に、
転がり抵抗を低くして低トルク化を実現したラジアル荷
重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けら
れる転がり軸受を提供することである。 【解決手段】外内輪１，２間の軌道溝３に、転がり接触
面となる外径５ａが軸方向にも曲率を持ち、かつ軌道面
の半径よりも小径の半径を有する複数の転動体５，５…
を組込む。該転動体５は、隣接する転動体５，５が夫々
交互に交差状に配されると共に、各転動体５，５の外径
５ａ，５ａが、常に一方の軌道輪１の軌道面１ａ，１ｂ
と他方の軌道輪２の軌道面２ｂ，２ａにて二点接触して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアル荷重と両
方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる軸
受に関するものであり、産業機械、ロボット、医療機
器、半導体／液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロ
ニクス装置などに使われる。

【０００２】

【従来の技術】従来、一つの軸受でラジアル荷重と両方
向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられるもの
としては、クロスローラ軸受、四点接触玉軸受が知られ
ている。従来のクロスローラ軸受は、内輪１００と外輪
２００の間に円筒形のころ３００が介在される（図１
８）。四点接触玉軸受は、内輪１００と外輪２００の間
にボール４００が介在される（図１９）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クロスローラ軸受と四点接触軸受には以下の問題が存在
する。 クロスローラ軸受は、転動体が円筒形のころ３００
で、かつ軌道溝５００に対して転がり接触面３０１が線
接触しているので、トルクが大きい。 四点接触玉軸受は、転動体がボール４００なので、純
アキシアル荷重を受ける場合又はラジアル荷重よりアキ
シアル荷重が優勢な場合、同寸法のクロスローラ軸受よ
りトルクが小さい一方、アキシアル荷重に対してラジア
ル荷重が優勢な場合又は純ラジアル荷重を受ける場合、
各ボール４００は軌道溝５００と四点４０１・４０１・
４０１・４０１で接触するため、ボール４００と軌道溝
５００とのスピン滑りが大きく、トルクが大きいという
問題がある。

【０００４】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、転動体と軌道溝とのスピン滑りの抑制と共に、転が
り抵抗を低くして低トルク化を実現したラジアル荷重と
両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる
転がり軸受を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、一対の軌道輪間に複数
の転動体が組み込まれ、上記各軌道輪は、転動体の半径
より大径状の二つの軌道面からなる軌道溝を夫々有し、
上記各転動体は、転がり接触面となる外径が軸方向にも
曲率を持ち、連続する転動体が夫々交互に交差状に配さ
れると共に、各転動体の外径が、常に相対する一方の軌
道輪の軌道面と他方の軌道輪の軌道面にて二点接触して
いることである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明転がり軸受の一実施
形態を図に基づいて説明する。尚、本実施形態は、本発
明転がり軸受の説明にあたって開示される一実施形態に
すぎず何等限定されるものではなく、本発明の範囲内に
おいて自由に変更可能である。

【０００７】転がり軸受は、軌道輪（外輪）１の内径
と、軌道輪（内輪）２の外径間に形成される軌道溝３に
複数の転動体５，５…が組込まれてなる。軌道輪１，２
は、一方の軌道輪（外輪）１の内径および他方の軌道輪
（内輪）２の外径に形成される夫々の軌道面１ａ・１
ｂ，２ａ・２ｂによって所望形状の軌道溝３が形成され
ており、軌道輪１，２のいずれか一方あるいは双方共が
幅方向の中央で軸方向に二分割されているタイプや、い
ずれの軌道輪１，２も分割されていないタイプが用いら
れる。また、二分割タイプは、ボルト・リベット４等で
一体に組み立てられるものもある。

【０００８】軌道溝３は、転動体５の半径よりも大きな
半径の軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂにより形成されて
いる。各軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・２ｂの形状は、転動
体５の転がりに適切な形状を有しているものであれば、
断面アーチ状あるいはＶ字状等任意で、また曲線状ある
いは直線状等のいずれであってもよく特に限定されるも
のではないが、例えばゴシックアーチなどが適用され
る。

【０００９】転動体５は、転がり接触面となる外径５ａ
が軸方向に曲率を持ち、かつ軌道面１ａ・１ｂ，２ａ・
２ｂの夫々の半径よりも小径の半径を有する任意形状
で、該転動体５は、隣接する転動体５が夫々交互に交差
状に配されると共に、各転動体５の外径５ａが、常に一
方の軌道輪１の軌道面１ａ・１ｂと他方の軌道輪２の軌
道面２ｂ，２ａにて二点接触している。

【００１０】例えば、転動体５は、一組の相対面５ｂ，
５ｂを有する上下切断状玉（玉の上下部分を切断して相
対面５ｂ，５ｂを形成した構造のものをいう。以下同
じ。）で、該相対面５ｂ，５ｂに垂直する自転中心軸５
ｃが夫々交差状となるように夫々の転動体５，５…が組
込まれると共に、各転動体５の外径５ａが、常に一方の
軌道輪１の軌道面１ａ，１ｂと他方の軌道輪２の軌道面
２ｂ，２ａにて二点接触している。

【００１１】転動体５は、その上下の切断幅は特に限定
されず、また上下の切断割合は、均等あるいは均等でな
いものであってもよく、本発明の範囲内で任意に選択可
能である。すなわち、転動体５の相対面５ｂ，５ｂは、
対称であっても非対称であってもよくいずれも本発明の
範囲内である。

【００１２】尚、転動体５の全体形状、相対面５ｂ，５
ｂの有無や、外径５ａにおける軸方向の曲率の大小等
は、上記具体的形状に何等限定されるものではなく、本
発明の範囲内において任意に変更可能である。すなわ
ち、例えば、相対面５ｂ，５ｂに代えて、非平行状の両
面を備え、該両面に垂直する自転中心軸５ｃを有するも
のとしてもよい。

【００１３】また、転動体５，５…の組込みは、隣接す
る転動体５，５における各相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５
ｂに垂直する自転中心軸５ｃ，５ｃが交互に交差状とな
るようにするが、その交差状態は直交状・非直交状のい
ずれでも構わない。

【００１４】転動体５の交差状に配される方式は、両方
のなりで数が同じなら、特に限定されず、すなわち、転
動体５が１ヶ毎に交差してもよく、１ヶ毎に交差しなく
とも両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あるいは
２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していてもよくいずれ
も本発明の範囲内である。

【００１５】各転動体５，５の運動は、保持器６・６′
あるいはセパレータ（スぺーサ）８で案内される。保持
器６・６′、セパレータ（スぺーサ）８は、転動体５を
保持案内する保持部７…・ポケット１３…、あるいは溝
９，９を夫々有する形状であれば、特に限定されるもの
ではなく本発明の範囲内で任意に選択変更可能である。
保持器６・６′の案内方式は特に限定されるものではな
く、内輪案内でも、外輪案内でも、転動体案内でもよ
い。また、保持器６・６′の構成は特に限定されるもの
ではなく、一体型でも、幾つかの部分から形成したもの
でも良い。

【００１６】例えば、保持器６は、隣接する各転動体
５，５を上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂
直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように
交互に組み込み可能な保持部７，７…を（また、保持器
６′にあってポケット１３，１３…）を、周方向に交互
に形成している。セパレータ８は、転動体５の直径より
も小径状で、隣接して保持する各転動体５，５を上述の
通り相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心
軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように保持する凹状円
弧溝９，９を、相対面１０，１０に交差状に形成してい
る。この円弧溝９の曲率は、転動体外径５ａの曲率と略
同一、あるいは大きいものとしてもよく任意である。

【００１７】転動体と軌道面との間における予圧の付与
される状態は特に限定されず、すなわち、製造段階で予
圧が付与されても付与されなくてもよくいずれも本発明
の範囲内である。

【００１８】これら軸受の軌動輪１，２と転動体５の材
質としては、通常軸受鋼が用いられるが、使用環境に応
じて耐食性や、耐熱性を向上させる場合にはステンレス
鋼やセラミック等が適宜選択される。また保持器６・
６′の材料としては、もみ抜き保持器、プレス保持器、
樹脂保持器等が適宜選択されるので、例えば黄銅や鉄等
の金属や、例えばポリアミド６６（ナイロン６６）・ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂が本
発明の範囲内で選ばれる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について図に基
づいて説明する。

【００２０】「第一実施例」図１は、本発明転がり軸受
の第一実施例を示す。転動体５，５は、図２に示したよ
うに一組の相対面５ｂ，５ｂを有する上下切断状玉であ
り、一体に形成された軸受の外輪１と、二分割された内
輪２、２との間に形成される軌道溝３に介在される。本
実施形態の軌道溝３は、転動体５の半径よりも大径状の
半径を有している夫々の二つの軌道面１ａ・１ｂと２ａ
・２ｂからなるゴシックアーチとし、また転動体（上下
切断状玉）５の相対面５ｂ，５ｂは対称とした。

【００２１】また、相対面５ｂ，５ｂに垂直する各転動
体５，５の自転中心軸５ｃ，５ｃが交互に交差するよう
に配されて、転動体５，５の運動は保持器６の保持部
７，７で案内される。保持器６は、隣接する各転動体
５，５を上述の通り相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂
直する自転中心軸５ｃ，５ｃが夫々交差状になるように
交互に組み込み可能な保持部７，７を、周方向に交互に
形成している。

【００２２】従って、この第一実施例によれば、転動体
５の外径５ａが相対する外輪１の軌道面１ａと内輪２の
軌道面２ｂに夫々点接触（接触点を１１，１１で示す）
し、隣接する転動体５が外輪１の軌道面１ｂと内輪２の
軌道面２ａに夫々点接触（接触点を１２，１２で示す）
する。

【００２３】転動体５，５の接触角交互に交差するの
で、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷
重、モーメント荷重を受けることができる。また、転動
体５が軌道面１ａ，２ｂで、もう一方の転動体５が軌道
面１ｂ，２ａで夫々二箇所しか点接触（１１・１１，１
２・１２）していないので、従来の四点接触軸受におけ
る大きなスピンを除くことができる。

【００２４】さらに、転動体５，５と外内輪１，２との
接触形式は一般の玉軸受と同じなので、クロスローラに
比べ、転がり抵抗が低く、低トルクを実現することがで
きる。

【００２５】「第二実施例」図３は、第二実施例を示
す。本実施例は、第一実施例における二分割された内輪
２、２がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はす
きまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作
用効果は第一実施例と同一である。

【００２６】「第三実施例」図４は、第三実施例を示
す。本実施例は、第一実施例における外輪１が一体、内
輪２，２が二分割タイプのものに代えて、外輪１，１が
二分割、内輪２が一体タイプとする。その他の構成及び
作用効果は第一実施例と同一である。

【００２７】「第四実施例」図５は、第四実施例を示
す。本実施例は、第三実施例における分割された外輪
１，１がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はす
きまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作
用効果は第一実施例と同一である。

【００２８】「第五実施例」図６は、第五実施例を示
す。本実施例は、図に示したように、外輪１と内輪２を
それぞれ一体に形成し、外輪１に転動体入り穴が付いて
おり、また第一実施例における保持器６の代わりとし
て、図７に拡大して示したようなセパレータ（スぺー
サ）８で転動体５，５を案内する。このような構造によ
り、軸受はもっとコンパクトできるようになる。その他
の構成及び作用効果は第一実施例と同一である。

【００２９】セパレータ８は、転動体５の直径よりも小
径状で、隣接して保持する各転動体５，５を上述の通り
相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心軸５
ｃ，５ｃが夫々交差状になるように保持する凹状円弧溝
９，９を、相対面１０，１０に交差状に形成している。

【００３０】「第六実施例」図８は、第六実施例を示
す。本実施例は、高速回転の場合に用いられる。第一実
施例における対称の相対面５ｂ，５ｂを有する転動体５
の代わりに、図９に示した非対称の相対面５ｂ′，５
ｄ′を有する転動体（上下切断状玉）５′を使い、且
つ、相対面５ｂ′，５ｄ′の大端５ｄ′が軸受の内輪２
に向くように配することで、転動体５′の回転がより安
定になり、より低トルクを実現することができる。その
他の構成及び作用効果は第一実施例と同一である。

【００３１】「第七実施例」図１０は、第七実施例を示
す。本実施例は、第六実施例における二分割された内輪
２、２がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はす
きまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作
用効果は第六実施例と同一である。

【００３２】「第八実施例」図１１は、第八実施例を示
す。本実施例は、第六実施例における外輪１が一体、内
輪２，２が二分割のタイプに代わりに、外輪１，１が二
分割、内輪２が一体タイプとする。その他の構成及び作
用効果は第六実施例と同一である。

【００３３】「第九実施例」図１２は、第九実施例を示
す。本実施例は、第八実施例における二分割された外輪
１，１がボルト又はリベット４で固定され、予圧又はす
きまの調整が要らないようにする。その他の構成及び作
用効果は第六実施例と同一である。

【００３４】「第十実施例」図１３は、第十実施例を示
す。本実施例は、図に示したように、外輪１と内輪２を
それぞれ一体に形成し、外輪１に転動体入り穴が付いて
おり、また第一実施例における保持器６の代わりとし
て、図１４に拡大して示したようなセパレータ（スぺー
サ）８で転動体５，５を案内する。このような構造によ
り、軸受はもっとコンパクトできるようになる。その他
の構成及び作用効果は第六実施例と同一である。

【００３５】「第十一実施例」図１５乃至図１７は、第
十一実施例を示す。図１５は本実施例の転がり軸受を一
部省略して示す縦断面図、図１６は保持器の実施例を示
す拡大斜視図、図１７は転動体の一実施例を示す拡大斜
視図を示す。本実施例は、第一実施例などで用いていた
保持器６に代えて、図１６に示すようなもみ抜き保持器
（円環状保持器）６′を用いた実施の一例で、該保持器
６′によって各転動体５…の姿勢保持を図る。

【００３６】保持器６′は、隣接する各転動体５，５を
相対面５ｂ・５ｂ，５ｂ・５ｂに垂直する自転中心軸５
ｃ，５ｃが夫々交差状になるように交互に組み込み可能
なポケット１３…を、円環体の円周上で転動体５…数量
と同一数量をもって等間隔で、かつ交互に交差状に配し
て構成されている。各ポケット１３…の軸方向の両側面
１３ａ，１３ｂは、交互に平行しかつ軸受の回転軸と垂
直でも平行でもなく、転動体５の接触角と同等レベルの
一定の角度（傾斜状）となっている。各ポケット１３…
の軸方向の両側面１３ａ，１３ｂ間の距離は、転動体５
の幅よりやや大きく構成されている。上記ポケット１３
の形状は、傾斜状の平行な両側面１３ａ，１３ｂを有す
ると共に、両側面１３ａ，１３ｂ間の距離を転動体５の
幅よりもやや大きく形成されているものであれば、その
ポケット全体形状は特に限定解釈されるものではなく本
発明の範囲内で変更可能である。なお、本実施例では、
円周上で転動体５…数量と同一数量のポケット１３…が
等間隔で、かつ交互に交差状に配されているが、特に限
定されず、両方のなりで数が同じなら、２ヶずつ交差あ
るいは２ヶ１ヶ１ヶ２ヶ等のように交差していても良く
本発明の範囲内である。また、保持器６′の材質は特に
限定されるものではなく、黄銅・鉄などの金属でも良い
し、合成樹脂などのプラスチック類でもよい。例えば、
ポリアミド６６（ナイロン６６）・ポリフェニレンサル
ファイド（ＰＰＳ）等が選ばれる。保持器６′の案内方
式は特に限定されるものではなく、内輪案内でも、外輪
案内でも、転動体案内でもよい。また、保持器６′の構
成も特に限定されるものではなく、一体型でも、幾つか
の部分から形成したものでも良い。

【００３７】種々の因子の影響により、回転中の転動体
にはスピン又はスキューが発生する可能性があり、転動
体の姿勢が上手く制御できないと、軸受の回転抵抗が大
きくなったり、スムースに回転できなくなったりする可
能性がある。従って、本実施例によれば、保持器６′の
ポケット１３が、転動体５の接触角と同等レベルの一定
角度と大体同じとした平行状両側面１３ａ，１３ｂを備
え、該ポケット両側面１３ａ，１３ｂにより、転動体５
のスピン、スキューなどによる転動体５の姿勢変化が抑
えられ、軸受の姿勢保持ができるため、軸受の低トルク
化を実現することができる。

【００３８】その他の構成及び作用効果は、第一実施例
乃至第四実施例および第六実施例乃至第九実施例と同一
である。すなわち、本実施例では、外輪１および内輪２
の双方共に一体タイプのものとしているが、特に限定解
釈されるものではなく、外輪１，２のいずれか一方若し
くは双方が幅方向の中央で軸方向に二分割されているタ
イプのものであってもよく本発明の範囲内で選択され
る。また分割タイプは、ボルト・リベット４等で一体に
組み立てられるものもある。また、転動体５は、本実施
例では図１７に示す通り第一実施例と同様の転動体を用
いているが、第六実施例乃至第九実施例にて用いられて
いる転動体５′を用いることも可能である。すなわち、
非対称の相対面５ｂ′，５ｄ′を有する転動体（上下切
断状玉）５′を使い、且つ、相対面５ｂ′，５ｄ′の大
端５ｄ′が軸受の内輪２に向くように配するものとし
て、転動体５′の回転がより安定になり、より低トルク
を実現することができることも本実施例の範囲内であ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、上述の通りの構成を有
するため、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシ
アル荷重、モーメント荷重を受けられる。

【００４０】また本発明によれば、上述の効果と共に次
の効果も奏することとなる。各転動体が軌道輪の軌道溝
と常に二点接触しているので、従来の四点接触軸受にお
ける玉の大きいスピンによるトルクの増加を抑制でき
る。さらに、転動体がその転がり接触面となる外径が軸
方向にも曲率をもって形成されているので、クロスロー
ラに比べ、転がり抵抗が低く、低トルク化を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図 １】本発明の第一実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ２】転動体の一実施例を示す拡大斜視図。

【図 ３】本発明の第二実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ４】本発明の第三実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ５】本発明の第四実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ６】本発明の第五実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ７】セパレータの一実施例を示す拡大斜視図。

【図 ８】本発明の第六実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図 ９】転動体の他の実施例を示す拡大斜視図。

【図１０】本発明の第七実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図１１】本発明の第八実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図１２】本発明の第九実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図１３】本発明の第十実施例を一部省略して示す縦断
面図。

【図１４】セパレータの他の実施例を示す拡大斜視図。

【図１５】本発明の第十一実施例を一部省略して示す縦
断面図。

【図１６】保持器の他の実施例を示す拡大斜視図。

【図１７】転動体の一実施例を示す拡大斜視図。

【図１８】従来技術の一例で、クロスローラ軸受の縦断
面図。

【図１９】従来技術の一例で、四点接触玉軸受の縦断面
図。

【符号の説明】

１：外輪 ２：内輪 ３：軌道溝 ５：転動体 ５ａ：外径 ５ｂ：相対面 ５ｃ：自転中心軸 ６，６′：保持器 ８：セパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/60 Ｆ１６Ｃ 33/60 Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA15 AA25 AA26 AA32 AA33 AA42 AA54 AA62 BA02 BA13 BA34 BA44 BA53 BA54 BA64 FA02 GA32 GA53 GA55

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込
   まれ、上記各軌道輪は、転動体の半径より大径状の二つ
   の軌道面からなる軌道溝を夫々有し、上記各転動体は、
   転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、連続
   する転動体が夫々交互に交差状に配されると共に、各転
   動体の外径が、常に相対する一方の軌道輪の軌道面と他
   方の軌道輪の軌道面にて二点接触していることを特徴と
   する転がり軸受。