(57)【要約】【課題】ローラのスキューによる運転トラブルが生じにくいクロスローラ軸受を提供する。【解決手段】ローラ３の軸方向両側のクラウニング面３ａ、３ｂを、ローラ３の軸方向断面において、ローラ３の最大径を有する仮想円筒面Ｃとローラ３の外周面との間の面積がローラ３の一端側（Ｓ１）で他端側（Ｓ２）よりも大きくなるように非対称に形成し、そのローラ３を一端側が軸受外周側に傾く状態で配することにより、ローラの外周面が軌道輪の負荷側の傾斜軌道面と直線的に接触する従来のものに比べて、ローラ３が回転側の軌道輪から伝達される速度の軸方向分布が均一化され、ローラ３のスキューが抑えられて、長期間にわたって円滑な運転を行えるようにしたのである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する外輪と、外周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する内輪と、前記外輪の一対の傾斜軌道面と前記内輪の一対の傾斜軌道面との間に、周方向に交互に傾斜方向が変わるように配される複数のローラとを備えたクロスローラ軸受において、
前記ローラの外周面には、ローラの軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されており、前記クラウニングは、前記ローラの軸方向断面において、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されており、前記ローラは、その一端側を軸受外周側に傾けた状態で配されていることを特徴とするクロスローラ軸受。
【請求項２】
前記ローラは、その他端側の端部にクラウニングが施されていないことを特徴とする請求項１に記載のクロスローラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪と内輪の間に周方向に交互に傾斜方向が変わるようにローラを組み込んだクロスローラ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロスローラ軸受は、外輪の内周面に形成された互いに直交する一対の傾斜軌道面と、内輪の外周面に形成された互いに直交する一対の傾斜軌道面との間に、複数のローラを軸受周方向に交互に傾斜方向が変わるように配したもので、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、産業機械、例えばロボット用の減速機等に広く使用されている。
【０００３】
このようなクロスローラ軸受には、ローラとして生産量が多くコスト的に有利な円筒ころを使用し、これに合わせて、外輪および内輪（以下、合わせて「軌道輪」とも称する。）の各傾斜軌道面をその軸方向断面において直線状に形成したものが多い（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３９０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の円筒ころからなるローラを使用したクロスローラ軸受の一例を図５に示す。このクロスローラ軸受は、外輪５１および内輪５２がそれぞれ一体形成されたもので、その外輪５１の内周面に互いに直交するように形成された一対の傾斜軌道面５１ａと、内輪５２の外周面に互いに直交するように形成された一対の傾斜軌道面５２ａとの間に、円筒ころからなるローラ５３を周方向に交互に傾斜方向が変わるように配している。
【０００６】
前記外輪５１の一対の傾斜軌道面５１ａは、その軸方向断面において、外輪５１の内周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝５１ｂから軸方向両側へ直線状に延び、そのうちの一方の傾斜軌道面５１ａがローラ５３の外周面と直線的に接触している。同様に、前記内輪５２の一対の傾斜軌道面５２ａは、その軸方向断面において、内輪５２の外周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝５２ｂから軸方向両側へ直線状に延び、そのうちの一方の傾斜軌道面５２ａがローラ５３の外周面と直線的に接触している。なお、以下の説明では、軌道輪（外輪および内輪）の傾斜軌道面のうち、軸方向断面において、ローラの外周面と接触する方を「負荷側」、ローラの外周面と接触しない方を「非負荷側」と称する。
【０００７】
また、ローラ５３の軸方向寸法は、互いに対向する外輪５１の傾斜軌道面５１ａと内輪５２の傾斜軌道面５２ａの間の距離よりも小さく形成され、ローラ５３の端面と外輪５１の非負荷側の傾斜軌道面５１ａとの間および内輪５２の非負荷側の傾斜軌道面５２ａとの間に隙間ができるようになっている。
【０００８】
ところが、実際には、軸受運転中にローラ５３がスキューして（ローラの回転軸が軸受周方向に傾いて）、ローラ５３端面の外周部が軌道輪５１、５２の非負荷側の傾斜軌道面５１ａ、５２ａに接触することがある。このローラ５３のスキューの発生は、回転側の軌道輪の傾斜軌道面における軸方向の周速差に起因すると考えられる。すなわち、例えば、図６に示すように、内輪５２回転の場合、その傾斜軌道面５２ａの周速は大径側となる軸端側で小径側となる軸中央側よりも大きくなるため、ローラ５３が内輪５２から伝達される速度に軸方向の差が生じ、ローラ５３にその軸方向中心付近まわりのモーメントが作用して、ローラ５３がスキューすることになる。同様に、外輪５１回転の場合は、その傾斜軌道面５１ａの周速が大径側となる軸中央側で小径側となる軸端側よりも大きくなるため、ローラ５３が外輪５１から伝達される速度に軸方向の差が生じ、ローラ５３がスキューする。
【０００９】
そして、ローラ５３のスキューによってその端面が軌道輪５１、５２の非負荷側の傾斜軌道面５１ａ、５２ａに接触すると、その両者の間で油膜切れが生じ、軸受を円滑に運転できなくなるおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、ローラのスキューによる運転トラブルが生じにくいクロスローラ軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するため、内周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する外輪と、外周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面を有する内輪と、前記外輪の一対の傾斜軌道面と前記内輪の一対の傾斜軌道面との間に、周方向に交互に傾斜方向が変わるように配される複数のローラとを備えたクロスローラ軸受において、前記ローラの外周面には、ローラの軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されており、前記クラウニングは、前記ローラの軸方向断面において、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されており、前記ローラは、その一端側を軸受外周側に傾けた状態で配されている構成を採用した。
【００１２】
上記の構成によれば、回転側の軌道輪の負荷側の傾斜軌道面について、その傾斜軌道面の周速の大きい側にローラの一端側が接触することになり、その接触面圧が傾斜軌道面の周速の小さい側とローラの他端側との接触面圧よりも小さくなって、ローラが回転側の軌道輪から伝達される速度の軸方向での不均一が緩和されるので、ローラのスキューが抑えられて、ローラの端面が外輪の非負荷側の傾斜軌道面と内輪の非負荷側の傾斜軌道面のいずれにも接触しにくくなり、軸受運転の安定性を向上させることができる。
【００１３】
ここで、前記ローラは、その他端側の端部にクラウニングが施されていないものとすることにより、加工コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のクロスローラ軸受は、上述したように、ローラの外周面に非対称なクラウニングを施して、ローラが回転側の軌道輪から伝達される速度の軸方向分布が均一化されるようにしたものであるから、ローラのスキューが抑えられ、長期間にわたって円滑な運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態のクロスローラ軸受の要部の縦断正面図
【図２】（ａ）は図１のローラの正面図、（ｂ）は（ａ）のローラの外周面形状の非対称性の説明図
【図３】図１の外輪を除いて上方から見たローラ挙動の説明図
【図４】ローラの外周面形状の変形例を示す正面図
【図５】従来のクロスローラ軸受の要部の縦断正面図
【図６】図５の外輪を除いて上方から見たローラ挙動の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図４に基づき本発明の実施形態を説明する。このクロスローラ軸受は、ロボット用の減速機に組み込まれる内輪回転タイプのもので、図１に示すように、内周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面１ａを有する外輪１と、外周面に互いに直交する一対の傾斜軌道面２ａを有する内輪２と、外輪１の一対の傾斜軌道面１ａと内輪２の一対の傾斜軌道面２ａとの間に、周方向に交互に傾斜方向が変わるように配される複数のローラ３とを備えている。その外輪１および内輪２はそれぞれ一体形成されており、ローラ３は隣り合うものと互いに接触する状態、いわゆる総ころ状態で配されている。
【００１７】
前記外輪１および内輪２は前述の図５に示した従来のものと同じ構成であり、外輪１の一対の傾斜軌道面１ａは、その軸方向断面において、外輪１の内周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝１ｂから軸方向両側へ直線状に延び、内輪２の一対の傾斜軌道面２ａも、その軸方向断面において、内輪２の外周面の軸方向中央部に形成された逃げ溝２ｂから軸方向両側へ直線状に延びている。
【００１８】
一方、前記ローラ３は、図２（ａ）に示すように、その外周面に軸方向中心位置で軸方向と直交する面に対して非対称なクラウニングが施されている。そのうち、一端側のクラウニング面３ａは、軸方向断面形状が曲率半径Ｒを有する単一のＲ形状で、ローラ３の軸方向中心付近から軸端のだらし面３ｃまでの間に形成されている。そして、他端側のクラウニング面３ｂは、軸方向断面形状が曲率半径Ｒを有する単一のＲ形状である点は一端側のクラウニング面３ａと同じであるが、ローラ３の軸方向中心から軸端のだらし面３ｃまでの範囲のうちの軸端側の半分程度の範囲に形成されている。
【００１９】
したがって、図２（ｂ）に示すように、ローラ３の軸方向断面において、ローラ３の最大径を有する仮想円筒面Ｃを考えると、この仮想円筒面Ｃとローラ３の外周面との間の面積は、ローラ３の一端側の面積Ｓ１の方が他端側の面積Ｓ２よりも大きくなっている。なお、この図２（ｂ）では、仮想円筒面Ｃとローラ３の外周面との間の隙間を誇張して描いている。
【００２０】
そして、図１に示すように、ローラ３をその一端側が軸受外周側に傾く状態で配して、内輪２の負荷側の傾斜軌道面２ａの軸端側（周速の大きい側）にローラ３の一端側が接触し、その接触面圧が負荷側の傾斜軌道面２ａの軸中央側（周速の小さい側）とローラ３の他端側との接触面圧よりも小さくなるようにしている。これにより、図３に示すように、ローラ３が内輪２から伝達される速度の軸方向分布は、ローラの外周面が軌道輪の負荷側の傾斜軌道面と直線的に接触する場合（図６参照）に比べて均一化されるようになっている。
【００２１】
このクロスローラ軸受は、上記の構成であり、ローラ３の外周面に非対称なクラウニングを施して、ローラ３が内輪２から伝達される速度の軸方向分布が均一化されるようにしたので、ローラ３のスキューが抑えられる。したがって、ローラ３の端面が外輪１の非負荷側の傾斜軌道面１ａと内輪２の非負荷側の傾斜軌道面２ａのいずれにも接触しにくく、長期間にわたって円滑な運転を行うことができる。
【００２２】
ここで、上述した図１乃至図３の例では、ローラ３の外周面の一端側と他端側にクラウニング面３ａ、３ｂを非対称に形成したが、図４に示す変形例のように、ローラ３の他端側（軸受外方側に配される側）の端部にはクラウニングを施さず、ローラ３外周面の一端側にのみクラウニング面３ａを形成するようにしてもよい。この変形例のようにすれば、図１乃至図３の例に比べてローラ３の加工コストの低減を図ることができる。
【００２３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２４】
例えば、ローラのクラウニング面の軸方向断面形状は、実施形態のような単一のＲ形状に限らず、ローラの外周面とローラの最大径を有する仮想円筒面との間の面積がローラの一端側で他端側よりも大きくなるように形成されていればよく、複数のＲ形状を連続させたもの等を採用することができる。
【００２５】
また、本発明のクロスローラ軸受は、実施形態のように外輪および内輪をそれぞれ一体形成し、ローラを総ころ状態で配した内輪回転タイプのものに限らず、外輪と内輪のいずれか一方が軸方向に分割されているものや、ローラが保持器によって周方向に等間隔で配されているもの、外輪回転タイプのものにも、もちろん適用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  外輪
１ａ  傾斜軌道面
１ｂ  逃げ溝
２  内輪
２ａ  傾斜軌道面
２ｂ  逃げ溝
３  ローラ
３ａ、３ｂ  クラウニング面
３ｃ  だらし面
Ｃ  仮想円筒面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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