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Patent Searching and Data


Title:
DOUBLE-ROW ROLLER BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/020087
Kind Code:
A1
Abstract:
A double-row roller bearing which can be used with low torque by suppressing increase in stirring resistance of lubricant while preventing skew of rollers surely and reducing generation of heat during use. The double-row roller bearing consists of an outer ring (1) having two outer rolling grooves (10) formed in the inner circumferential surface, an inner ring (2) having two inner rolling grooves (20) formed in the outer circumferential surface oppositely to the outer rolling grooves (10) of the outer ring (1), and a large number of rollers (3) arranged in the rolling path where the outer rolling grooves (10) and the inner rolling grooves (20) are formed oppositely to each other. The outer rolling grooves (10) and the inner rolling grooves (20) have a substantially V-shaped cross-section formed by permitting a rolling face (17) on which the roller (3) rolls to intersect the skew regulation surface (14) opposing the axial end face of the roller (3) through a minute gap. Furthermore, a pair of annular grooves (15a, 15b) are formed in the skew regulation surface (14) of the outer rolling groove (10) along the circumferential direction of the outer ring (1) while holding a part of the roller (3) opposing the axis of rotation of the same therebetween.

Inventors:
SHIRAI TAKEKI
MUKAI SHOJI
Application Number:
PCT/JP2008/063950
Publication Date:
February 12, 2009
Filing Date:
August 04, 2008
Export Citation:
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Assignee:
THK CO LTD (JP)
SHIRAI TAKEKI
MUKAI SHOJI
International Classes:
F16C33/58; F16C19/38; F16C33/66
Foreign References:
JPH0544720A1993-02-23
JPS3631012Y11961-11-27
JPH0226315A1990-01-29
Attorney, Agent or Firm:
IDE, Tetsuroh (Ohtamachi 6-chome Naka-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 11, JP)
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Claims:
内周面の周方向に沿って2条の外側転走溝(10)が形成された外輪(1)と、外輪の外側転走溝と対向する2条の内側転走溝(20)が外周面の周方向に沿って形成された内輪(2)と、これら外側転走溝(10)及び内側転走溝(20)が互いに対向して形成された転走路に配列され、前記内輪(2)又は外輪(1)の回転に伴って前記転走路内で荷重を負荷しながら循環する多数のローラ(3)と、から構成される複列ローラ軸受において、
前記外側転走溝(10)及び内側転走溝(20)は、前記ローラ(3)が転走する転走面(17)と、前記ローラの軸方向端面と微小隙間を介して対向するスキュー規制面(14)とが交わって断面略V字状をなし、更に、
前記外側転走溝(10)のスキュー規制面(14)には、ローラ(3)の自転軸に対向する部位を挟んで、一対の環状溝(15a,15b)を外輪(1)の周方向に沿って形成したことを特徴とする複列ローラ軸受。
前記内側転走溝(20)のスキュー規制面(14)には、ローラ(3)の自転軸に対向する部位を挟んで、一対の環状溝(15a,15b)を内輪(2)の周方向に沿って形成したことを特徴とする請求項1記載の複列ローラ軸受。
前記外輪(1)には、外側転走溝(10)の最深部から半径方向に貫通する潤滑油の排出通路(13)が設けられていることを特徴とする請求項1記載の複列ローラ軸受。
Description:
複列ローラ軸受

 本発明は、例えば産業用ロボット、各種 作機械、医療用各種装置等の旋回部分に使 され、内輪と外輪との間にローラの転走路 複列で形成されると共に、各転走路内に配 されたローラの自転軸が内輪及び外輪の回 軸に対して傾斜しているタイプの複列ロー 軸受に関する。

 従来、複列ローラ軸受としては、特開平5 -44720号公報、特開2002-13540号公報等に開示さ るものが知られている。これら文献に開示 れる複列ローラ軸受けでは、外輪と内輪と 間に周方向に沿ってローラの転走路が2条形 されると共に、これら転走路に多数のロー が配列されており、前記内輪及び外輪の相 的な回転運動に伴って、前記ローラが転走 内を自転しながら公転するように構成され いる。

 また、外輪の内周面には断面V字状の転走 溝が2条形成される一方、内輪の外周面にも 面V字状の転走溝が2条形成されており、これ らの転走溝が互いに対向することにより前記 転走路が内輪と外輪との間に一対形成されて いる。内輪と外輪が相対的に回転することに より、前記ローラは転走路内を自転しながら 公転する。各転走路に配列されたローラの自 転軸は内輪及び外輪の回転軸に対して45度の 度で傾斜しており、また、一方の転走路に 列されたローラの自転軸と他方の転走路に 列されたローラの自転軸は互いに直交して る。これにより、この複列ローラ軸受では 輪及び外輪の回転軸に平行な方向から作用 るアキシアル荷重や、かかる回転軸に直交 る方向から作用するラジアル荷重を負荷で るようになっている。

 更に、前記外輪及び内輪に形成された断面 V字状の転走溝は、前記ローラが転走する転 走面と、前記ローラの自転軸方向端面と微小 隙間を介して対向するスキュー規制面とが略 直角に交わって形成されている。従って、各 ローラは外輪と内輪との間の転走路を転走す るに際し、自転軸方向の端面が外輪側のスキ ュー規制面、内輪側のスキュー規制面と微小 隙間を介して対向しており、これによって前 記転走路内におけるローラの傾倒(スキュー) 防止が図られている。

特開平5-44720号公報

特開2002-13540号公報

 ローラはボールと異なって明確な自転軸 有しており、一方向にのみ転動可能である 従って、前記転走路に配列された各ローラ 当該転走路内においてスキューを生じるこ なく、一定の姿勢で保持されることが重要 ある。転走路内におけるローラのスキュー 防止する方策としては、内輪と外輪との間 ローラと共に公転するリング状の保持器を 装し、この保持器によってローラを回転自 に支承したものが知られている。

 しかし、保持器の製作に手間がかかる他 保持器に対するローラの組み付け、内輪及 外輪に対する保持器の組み付けにも手間が かり生産性が悪いといった問題点がある。 た、転走路内におけるローラの配列間隔が がってしまうことから、転走路内に配列で るローラの総数が減少してしまい、荷重負 能力が低下してしまうといった問題点もあ 。

 従って、保持器を使用せずにローラのス ューを防止するといった観点からすれば、 記スキュー規制面の存在は重要である。こ スキュー規制面によってローラのスキュー 効果的に防止するためには、ローラの自転 方向の端面とスキュー規制面とが極めて小 な隙間で近接していることが好ましく、そ によって転動中におけるローラの姿勢変化 最小限に止めることが可能となる。

 その反面、ローラの端面とスキュー規制 との隙間が極端に微小であると、この隙間 存在する潤滑剤がローラの回転に及ぼす抵 (以下、「攪拌抵抗」という)が大きくなり 外輪と内輪を相対的に回転させる際に必要 トルクが大きくなってしまうといった弊害 発生する。また、攪拌抵抗の増加に伴って 擦熱の発生も増加し、使用途中において内 、外輪及びローラが高温化してしまうとい た問題点もある。これらの問題は、複列ロ ラ軸受を高速で回転させて使用する場合に 著であり、看過できない問題であった。

 一方、このような複列ローラ軸受に対し 高速回転を与えると、ローラが遠心力によ て外輪の転走溝を構成する転走面及びスキ ー規制面に対して強く押し付けられるので これら転走面及びスキュー規制面に形成さ るべき油膜が途切れ易いといった問題点も った。

 本発明はこのような問題点に鑑みなされ ものであり、その目的とするところは、ロ ラのスキューを確実に防止しつつも潤滑剤 攪拌抵抗の増加を抑え、使用中における発 が少なく、低トルクが使用することが可能 あり、しかもローラと内輪及び外輪との間 潤滑を良好に行うことが可能であり、高速 転部での使用に適した複列ローラ軸受を提 することにある。

 すなわち、本発明は、内周面の周方向に って2条の外側転走溝が形成された外輪と、 外輪の外側転走溝と対向する2条の内側転走 が外周面の周方向に沿って形成された内輪 、これら外側転走溝及び内側転走溝が互い 対向して形成された転走路に配列され、前 内輪又は外輪の回転に伴って前記転走路内 荷重を負荷しながら循環する多数のローラ 、から構成される複列ローラ軸受であって 前記外側転走溝及び内側転走溝は、前記ロ ラが転走する転走面と、前記ローラの軸方 端面と微小隙間を介して対向するスキュー 制面とが交わって断面略V字状をなしている そして、前記外側転走溝のスキュー規制面 は、ローラの自転軸に対向する部位を挟み 一対の環状溝が外輪の周方向に沿って形成 れている。

 ここで、各ローラの自転軸方向の端面と キュー規制面との関係について考察する。 輪側のスキュー規制面は該外輪の内周面に 成されていることから、凹曲面をなしてお 、仮に、ローラの自転軸方向の端面が平坦 であるとすると、ローラの端面は直径の両 に相当する二箇所で外輪側のスキュー規制 と最も近接することになる。一方、内輪側 スキュー規制面は該内輪の外周面に形成さ ていることから、凸曲面をなしており、仮 、ローラの自転軸方向の端面が平坦面であ とすると、ローラは端面の中央部が内輪側 スキュー規制面と最も近接することになる

 従って、ローラのスキュー防止に関して 、前記スキュー規制面の全面が有効に機能 ている訳ではなく、スキュー規制面の特定 部位がローラの端面と微小隙間を介して対 さえしていれば、それ以外の部位はローラ 端面と大きく離間していても、何ら問題な ものと考えられる。

 本発明の複列ローラ軸受では、外輪の外 転走溝のスキュー規制面に対して周方向に った一対の環状溝を設け、ローラの自転軸 対向する部位にのみ突条が配置されるよう したので、この突条がローラの自転軸方向 端面と微小な隙間で対向し、一対の環状溝 有無にかかわらず、ローラの転動中におけ スキューを積極的に防止するように作用す 。その一方、環状溝の形成部位ではローラ 自転軸方向の端面と外輪との隙間が拡がる で、その分だけ潤滑剤の攪拌抵抗は減少す 。このため、本発明では外輪又は内輪を低 ルクで回転させることができ、しかも回転 の発熱量を低減化することが可能となる。

 また、外輪と内輪との間に形成されたロ ラの転走路に対して潤滑剤を供給すると、 かる潤滑剤は遠心力の作用によって外輪の 側転走溝に自ずと移動してくるので、外側 走溝のスキュー規制面に対して周方向に沿 た環状溝を設けた本発明の複列ローラ軸受 は、潤滑剤が前記環状溝に滞留し、外側転 溝を構成する転走面及びスキュー規制面を 極的に潤滑し、これらの部位における油膜 れを防止することが可能となる。

 本発明では外輪の外側転走溝を構成する キュー規制面に対してのみ一対の環状溝を 成すれば、内輪の内側転走溝を構成するス ュー規制面に対しては同様な環状溝を形成 ずとも、前述の効果を得ることが可能であ 。転走路内を転動するローラは遠心力によ て外側転走溝のスキュー規制面に押し付け れることから、内側転走溝のスキュー規制 で生じる攪拌抵抗は外側転走溝のスキュー 制面で生じるそれよりも小さいと考えられ からである。もっとも、攪拌抵抗の一層の 減化を図り、外輪又は内輪の回転必要なト クの最小化を図るという観点からすれば、 輪の内側転走溝を構成するスキュー規制面 対しても一対の環状溝を形成するのが好ま い。

本発明を適用した複列ローラ軸受の実 形態の一例を示す斜視図である。 実施の形態に係る複列ローラ軸受の回 軸方向に沿った断面図である。 外輪に形成された外側転走溝の詳細を す断面図である。 外側転走溝のスキュー規制面に形成さ た突条とローラとの接触状態を示す斜視図 ある。 内側転走溝のスキュー規制面に形成さ た突条とローラとの接触状態を示す斜視図 ある。

 以下、添付図面を用いて本発明の複列ロ ラ軸受を詳細に説明する。

 図1及び図2は本発明を適用した複列ロー 軸受の一実施例を示す斜視図及び断面図で る。この複列ローラ軸受は、外輪1と、内輪2 と、これら外輪1と内輪2との間に配列された 数のローラ3とから構成されており、前記ロ ーラ3の転動によって外輪1と内輪2が相対的に 回転自在に組み合わされている。

 前記外輪1の内周面には軸方向に間隔を有 して断面略V字状の外側転走溝10が2列形成さ ている。各外側転走溝10は前記ローラ3の転 面17とスキュー規制面14とが略90°の角度で交 わって構成されており、これら転走面17及び キュー規制面14は外輪1の回転軸mに対して45 傾斜している。また、外輪1にはこれを回転 軸m方向へ貫通するようにして固定ボルト11の 取付孔12が形成されている。

 一方、前記内輪2の外周面にも軸方向に間 隔を有して断面略V字状の内側転走溝20が2列 成されており、これらの内側転走溝20は外輪 1の外側転走溝10と夫々対向している。この内 輪2側の内側転走溝20も前記ローラ3の転走面17 とスキュー規制面14とが略90°の角度で交わっ て構成されており、これら転走面17及びスキ ー規制面14は内輪2の回転軸mに対して45度傾 している。また、内輪2にはこれを回転軸m 向へ貫通するようにして固定ボルト21の取付 孔22が形成されている。

 外輪1の外側転走溝10と内輪2の内側転走溝 20は互いに対向して一対の環状転走路を形成 ている。前記ローラ3はこれらの環状転走路 に配列されており、外輪1と内輪2とが相対的 回転すると、前記環状転走路内を自転しな ら公転する。前記ローラ3は外側転走溝10の 走面と内側転走溝20の転走面との間で荷重 負荷しながら転走するが、一方の転走路内 配列されたローラ3aと他方の転走路内に配列 されたローラ3bはその自転軸方向を互いに直 させている。このため、ローラ3a及びロー 3bに対する荷重作用方向は互いに直交してお り、また、各ローラ3a,3bに対する荷重作用方 は外輪1及び内輪2の回転軸mに対して45度ず 傾斜している。従って、この複列ローラ軸 では、外輪1及び内輪2の回転軸mに沿って作 するアキシアル荷重や、かかる回転軸mと直 する方向から作用するラジアル荷重等、あ ゆる方向から外輪1又は内輪2に作用する荷 を負荷し得るように構成されている。

 尚、ローラ3を前記転走路に配列するにあ たっては、互いに隣接するローラ3とローラ3 の間にスペーサを介装し、ローラ同士の摺 を防止するようにしても良い。しかし、ス ーサをローラ3の間に介装すると、その分だ け転走路内に配列し得るローラ3の数が減少 、この複列ローラ軸受の荷重負荷能力が低 するので、スペーサを用いることなく転走 内にローラ3を配列することが好ましい。

 また、前記内輪2には半径方向に沿って潤 滑剤の供給通路23が開設されている。この供 通路23は内輪2に形成された一対の内側転走 20の中間に開口しており、外輪1の内周壁と 輪2の内周壁とが対向する空間にグリースや 潤滑油などの潤滑剤を注入し、かかる空間に 隣接する外輪1の外側転走溝10、内輪2の内側 走溝20及びローラ3に対して潤滑剤を供給す ことができるようになっている。この供給 路23は必要に応じ内輪2の円周上の複数箇所 設けることができる。

 更に、外輪1には半径方向に沿って潤滑剤 の排出通路13が形成されている。これら排出 路13は外輪1の各外側転走溝10の最深部に開 しており、外輪1の回転又はローラ3の公転に 起因した遠心力によって外側転走溝10に流動 てきた潤滑剤を、効率よく軸受外に排出す ことかできるようになっている。

 図3は前記外輪1の外側転走溝10の詳細を示 す断面図である。かかる外側転走溝10を構成 るスキュー規制面14には、かかる外輪1の周 向(図3の紙面垂直方向)に沿って一対の環状 15a,15bが形成されている。これらの環状溝15a ,15bは突条16によって隔てられており、かかる 突条16は転走面17を転走するローラ3の自転軸 対向している。従って、ローラ3の自転軸方 向の端面は前記突条16とのみ油膜を介して接 しており、前記環状溝15a,15bの形成部位にお いてはローラ3の端面とスキュー規制面14との 間に比較的大きな隙間が形成されている。ま た、一対の環状溝15a,15bのうち、外側転走溝10 の最深部に位置する環状溝15aは前記排出通路 13と連通しており、かかる環状溝15aに流入し 潤滑剤が前記排出通路13に流動するように 成されている。

 前記内輪2の内側転走溝20の詳細は外輪1の 外側転走溝10と同一である。但し、外側転走 10は外輪1の内周面に形成されていることか 、ローラ3の転走面及びスキュー規制面14は 曲面をなしているのに対し、内側転走溝20 内輪2の外周面に形成されているので、ロー 3の転走面及びスキュー規制面が凸曲面をな しており、この点においてのみ両者は相違す る。

 図4は、外輪1のスキュー規制面14の略中央 に設けられた突条16とローラ3の自転軸方向の 端面との接触状態を説明する斜視図である。 前記突条16はローラ3の自転軸に対向する位置 に設けられているが、前述如く外輪1のスキ ー規制面14は凹曲面をなしており、しかもロ ーラ3の自転軸方向の端面は平坦面として形 されているので、転走路内を公転するロー 3が遠心力によって外側転走溝10に押し付け れた場合、各ローラ3の端面は直径の両端に 当する二箇所の部位(図4中に破線円で囲ま た部位A)でスキュー規制面14の突条16と接触 ることになる。

 一方、図5は、内輪2のスキュー規制面14の 略中央に設けられた突条16とローラ3の自転軸 方向の端面との接触状態を説明する斜視図で ある。この内輪2側の突条16もローラ3の自転 に対向する位置に設けられているが、前述 く外輪1のスキュー規制面14は凸曲面をなし おり、しかもローラ3の自転軸方向の端面は 坦面として形成されているので、転走路内 公転するローラ3が内輪2側に押し付けられ 場合、各ローラ3の端面は中央の部位(図5中 破線円で囲まれた部位B)でのみスキュー規制 面14の突条16と接触することになる。尚、図4 び図5における符号Oは各ローラ3の自転軸が 差するローラ3の旋回中心であり、同一の転 走路内に配列された総てのローラ3の自転軸 この旋回中心に向いている。

 すなわち、ローラ3は外側転走溝10のスキ ー規制面14に対しては二箇所で、内側転走 20のスキュー規制面14に対しては一箇所で接 しており、内輪2及び外輪1と三箇所で接触 ることによって転走路内での姿勢が決定さ 、スキューを生じることなく転走路内を転 することができるものである。

 外側転走溝10及び内側転走溝20のスキュー 規制面14に対するこのようなローラ3の接触状 態は、スキュー規制面14が一対の環状溝15a,15b を具備せず、その結果としてスキュー規制面 14に前記突条16が具備されていない従来の場 であっても、何ら変わるところがない。従 て、スキュー規制面14に一対の環状溝16を設 た本発明の複列ローラ軸受においても、ス ュー規制面14を有効に活用して転動中にお るローラ3のスキューを防止することが可能 ある。

 そればかりか、本発明の複列ローラ軸受 は、各スキュー規制面14に一対の環状溝15a,1 5bを設けたことにより、ローラ3の自転軸方向 の端面とスキュー規制面14との間には前記環 溝15a,15bに対応する潤滑油の収容空間が生じ る。このため、かかるローラ3の端面とスキ ー規制面14との間における潤滑剤の攪拌抵抗 を低減することができ、環状溝15a,15bを具備 ない従来のローラ軸受と比較して内輪2又は 輪1の回転トルクを低減化することが可能と なる他、回転時の発熱量を低減化することが 可能となる。

 従って、本発明複列ローラ軸受では、ロ ラ3のスキューを防止して外輪1又は内輪2の 滑な回転を確保しつつ、かかる回転の高速 を達成することができるものである。

 また、前述の如く、外輪1には潤滑油の排 出通路13が外側転走溝10の最深部から半径方 に貫通して設けられ、外輪1の回転又はロー 3の公転に起因する遠心力を利用して、潤滑 剤を前記外側転走溝10から軸受外に効率良く 出することができるので、外側転走溝10の 部に潤滑剤が過剰に溜まることがなく、こ 点においても潤滑剤の攪拌抵抗を減少させ 内輪2又は外輪1の回転トルクを低減化するこ とが可能となる。また、潤滑剤の軸受外への 排出が効果的に行われることから、潤滑剤に よるローラ3の冷却効果が高まり、高速回転 における軸受の高温化を防止することも可 となる。