(57)【要約】【課題】高剛性化および省スペース化を図ることができ、かつ使用回転速度を高くすることのできる軸受ユニットを提供する。【解決手段】外輪２１の外側軌道溝２２および内輪２３の内側軌道溝２４の断面を略Ｖ字状に形成するとともに、転動体２５を円錐ころ状に形成し、かつ転動体２５の自転中心軸２５ａを外輪２１および内輪２３の円周方向に交互にクロスさせて、両方向のアキシャル荷重を受けられるようにすると共に転動体２５と外側軌道溝２２および内側軌道溝２４との間に発生するすべりを抑制する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジング内に収納された軸受と、この軸受の外輪を軸方向に押圧して前記ハウジング内に固定する外輪押えとを備えてなる軸受ユニットであって、前記軸受が、内周面に外側軌道溝を有する外輪と、前記外側軌道溝に対向する内側軌道溝を外周面に有する内輪と、前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に配置された多数の転動体とを備えて構成され、前記外側軌道溝および前記内側軌道溝の断面形状が略Ｖ字状に形成されていると共に前記転動体が円錐ころ状に形成され、かつ前記転動体の自転中心軸が前記外輪および前記内輪の円周方向でクロスしていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
前記転動体は、該転動体の大径端面部が前記外側軌道溝の溝面に向くように前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般産業機械の回転軸やボールねじのボールねじ軸等を支承する軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般産業機械の回転軸やボールねじのボールねじ軸等を支承する軸受ユニットは、ハウジングと、このハウジング内に収納された軸受と、この軸受をハウジング内に固定する外輪押え及び内輪押えリングなどから構成され、軸方向の位置決め精度を確保するために、例えば図８に示すように、二つのアンギュラ玉軸受１を組み合わせたものを軸受として使用し、かつ図９の条件３又は条件４に示す方法で二つのアンギュラ玉軸受１に予圧を与えている場合が多い。なお、図８において、２はハウジング、３は外輪押え、４は内輪押えリング、５は締付ナット、６はボールねじ軸、７はオイルシールを示している。
【０００３】
しかし、このような軸受ユニットでは、アンギュラ玉軸受の転動体が球状であるため、軸受剛性が比較的小さいという問題がある。また、予圧を与えるために、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受を２列以上の組合せとする必要があり、省スペース化を阻害するなどの問題もある。そこで、このような問題を解消するために、回転軸やボールねじ軸等の軸を支承する軸受として、クロスローラ軸受を用いることが検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クロスローラ軸受は、図１０に示すように、転動体である円筒ころ１２の自転中心軸１２ａが外輪２１および内輪２３の中心軸線に対して斜めに傾斜しているため、円筒ころ１２と外輪２１および内輪２３との間にすべりが生じ易い。これに伴って円筒ころ１２と外輪２１および内輪２３との間に大きな摩擦熱が発生するため、軸受トルクが大きくなり、使用回転速度が低いという問題がある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、高剛性化および省スペース化を図ることができ、クロスローラ軸受に比べ使用回転速度を高くすることのできる軸受ユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のうち請求項１の発明は、ハウジングと、このハウジング内に収納された軸受と、この軸受の外輪を軸方向に押圧して前記ハウジング内に固定する外輪押えとを備えてなる軸受ユニットであって、前記軸受が、内周面に外側軌道溝を有する外輪と、前記外側軌道溝に対向する内側軌道溝を外周面に有する内輪と、前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に配置された多数の転動体とを備えて構成され、前記外側軌道溝および前記内側軌道溝の断面形状が略Ｖ字状に形成されていると共に前記転動体が円錐ころ状に形成され、かつ前記転動体の自転中心軸が前記外輪および前記内輪の円周方向でクロスしていることを特徴とする。
本発明のうち請求項２の発明は、請求項１記載の軸受ユニットにおいて、前記転動体が、該転動体の大径端面部が前記外側軌道溝の溝面に向くように前記内側軌道溝と前記外側軌道溝との間に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は本発明の第１の実施形態を示す図であり、図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る軸受ユニットは、ハウジング２と、このハウジング２内に収納された軸受２０と、この軸受（以下、クロステーパ軸受と記す）２０をハウジング２内に固定する外輪押え３及び内輪押えリング４とを備えて構成されている。
【０００７】
ハウジング２は円筒状に形成されており、このハウジング２の一端部に形成されたフランジ部２ａには、ハウジング２を複数本の六角穴付きボルト９によりボールねじの軸受ブラケット１０に固定するための複数のボルト孔２ｂがフランジ部２ａの円周方向にほぼ一定間隔で穿設されている。
外輪押え３は円環状に形成されており、この外輪押え３には、複数のボルト孔３ａ（図２参照）が外輪押え３の円周方向にほぼ一定間隔で設けられていると共に、外輪押え３を止めねじ１１によりハウジング２に固定するための取付孔３ｂ（図１参照）が複数設けられている。
【０００８】
クロステーパ軸受２０は、図３に示すように、内周面に外側軌道溝２２を有する外輪２１と、この外輪２１の外側軌道溝２２と対向する内側軌道溝２４を外周面に有する内輪２３と、外輪２１の外側軌道溝２２と内輪２３の内側軌道溝２４との間に組み込まれた多数の転動体２５と、これらの転動体２５を保持する保持器２６とを備えており、外側軌道溝２２および内側軌道溝２４は外輪２１及び内輪２３の軸方向に沿う断面が略Ｖ字状に形成されている。なお、図中２９はシール取付溝を示している。
【０００９】
内輪２３は、予圧を付与するために、幅方向の中央部で軸方向に二分割されており、予圧の与え方としては、二つの分割された内輪２３の間に適当な隙間（Δｂ）を与え、ハウジング２に収納した後、隙間（Δｂ）が無くなるように内輪２３を内輪押えリング４および締付ナット５により軸６の大径軸部６ａに押し付ければよい。また、内輪２３は軸方向に貫通する複数のリベット通し孔２３ａを有しており、これらのリベット通し孔２３ａには、二分割された内輪２３を一体化するためのリベット２７が挿通されている。
【００１０】
転動体２５は、円錐ころ状に形成されている。また、転動体２５はその自転中心軸２５ａを外輪２１および内輪２３の円周方向に交互にクロスさせ、かつ大径端面部２５ｂが外側軌道溝２２の溝面２２ａ又は２２ｂに向くように外側軌道溝２２と内側軌道溝２４との間に配置されている。
なお、外輪２１の端面は、ハウジング２のフランジ部２ａと外輪押え３との間に１０〜５０μｍ程度の隙間ΔＳ（図１参照）が形成されるように、ハウジング２の内周面に形成されたストッパ部（段部）１ｃに外輪押え３により押圧されている。また、保持器２６は黄銅、鉄等の金属あるいはポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂で形成され、外輪２１、内輪２３および転動体２５は、通常、軸受鋼で形成されるが、耐食性や耐熱性が要求される場合には、ステンレス鋼やセラミックス等を軌道輪材料や転動体材料として用いることもできる。また、本実施形態では、上述のように予圧を負荷する構造としているが、二分割された内輪端面間が密着した状態で、軸受内部にガタ（正の隙間）がある状態で構成してもかまわない。また、リベットの代わりにボルト・ナット等を用いて内輪を一体化してもよい。
【００１１】
また、保持器２６の案内方式は、特に限定されるものではなく、内輪案内、外輪案内、転動体案内のいずれでもよい。
このように、外輪２１の外側軌道溝２２および内輪２３の内側軌道溝２４の断面を略Ｖ字状に形成するとともに、転動体２５を円錐ころ状に形成し、かつ転動体２５の自転中心軸２５ａを外輪２１および内輪２３の円周方向に交互にクロスさせたことで、転動体２５の周面部２５ｃが外側軌道溝２２の溝面２２ａ，２２ｂおよび内側軌道溝２４の溝面２４ａ，２４ｂに交互に接触するので、一つの転がり軸受で両方向のアキシャル荷重とモーメント荷重を受けることができる。したがって、前述した従来技術のように、軸受ユニットの軸受として、二つのアンギュラ玉軸受や深溝玉軸受を組み合わせたものを使用しなくてもよいので、軸受剛性を高めることができると共に軸方向の省スパース化を図ることができる。さらに、クロスローラ軸受を使用した場合のように、円筒ころと外輪および内輪との間にすべりが発生することもないので、使用時の回転速度を高くすることができ、ボールねじ軸等の軸を支承することができる。
【００１２】
また、上述した実施形態においては、転動体２５をその大径端面部２５ｂが外側軌道溝２２の溝面２２ａ又は２２ｂに向くように外側軌道溝２２と内側軌道溝２４との間に設けている。その理由を図４を用いて説明する。
本発明のクロステーパ軸受は、図４に示すように、一般の円錐ころ軸受と同様、転動体２５の周面部２５ｃの延長線の交点と軸受の中心線が、１点Ｏで交差するように製作されている。このようにすることで、ころ２５の周面部の曲率半径（Ｌ）と内輪軌道溝の曲率半径（Ｍ）との比（Ｈ）をころ２５の軸方向周面部２５ｃの全接触面にわたって同一にすることができ、回転時の各周面部２５ｃの転がり接触部の滑りをなくすことができる。
【００１３】
仮に、転動体２５の大径端面部２５ｂを、内輪軌道溝２４の溝面２４ａ又は２４ｂに向かせると、曲率比（Ｈ）は同一でなくなり、かつ、大径端面側と小径端面側でその日（Ｈ）の差が最大になってしまうため、転がり部分の滑りが大幅に増大してしまう。
したがって、転動体２５の大径端面部２５ｂは、外輪軌道溝２２の溝面２２ａ又は２２ｂのほうに向かせることが必要である。なお、この関係は外輪軌道溝ところとにおいても同様である。
【００１４】
さらに、上述した実施形態においては、内輪２３が幅方向の中央部で軸方向に二分割され、隙間（Δｂ）を設けているので、予圧を付与することができる。
図５に、二列背面組合せアンギュラ玉軸受、クロスローラ軸受およびクロステーパ軸受のモーメント剛性を示す。同図に示すように、軸受ユニットの軸受として、クロステーパ軸受を用いた場合には、クロスローラ軸受と同等のモーメント剛性が得られることがわかる。
【００１５】
なお、上述した第１の実施形態では転動体２５の自転中心軸２５ａを外輪２１および内輪２３の円周方向に交互にクロスさせたが、必ずしも交互にクロスさせる必要はなく、外輪２１および内輪２３の円周方向にランダムにクロスしていてもよい。また、第１の実施形態では予圧を付与するために内輪２３を幅方向の中央部で軸方向に二分割したが、内輪２３の代わりに外輪２１を幅方向の中央部で軸方向に二分割してもよい。さらに、第１の実施形態ではハウジング２のフランジ部２ａの形状を円形としたが、図６に示す第２の実施形態のように、フランジ部２ａの形状を非円形としてもよい。
【００１６】
図７は本発明の第３の実施形態を示す図であり、この第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、保持器の代わりにセパレータ（スペーサ）２８を用いた点である。このように、保持器の代わりにセパレータ２８を用いることで、内部空間を増加させ、封入グリース増加による潤滑寿命の延長が可能である。
本実施形態では、図３及び図７のシール取付溝２９に挿入する密封手段の図示を省略するが、必要に応じて、例えば、密封板（内輪側に接触もしくは非接触のシール又はシールド）等を備えることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る軸受ユニットによれば、外側軌道溝および内側軌道溝の断面を略Ｖ字状に形成するとともに、転動体を円錐ころ状に形成し、かつ転動体の自転中心軸を外輪および内輪の円周方向に交互にクロスさせたことで、転動体の周面部が外側軌道溝および内側軌道溝の左右の溝面に交互に接触するので、一つの転がり軸受で両方向のアキシャル荷重とモーメント荷重を受けることができる。したがって、軸受ユニットの軸受として、二つのアンギュラ玉軸受や深溝玉軸受を組み合わせたものを使用しなくてもよいので、軸受剛性を高めることができると共に軸方向の省スパース化を図ることができる。さらに、クロスローラ軸受を使用した場合のように、円筒ころと外輪および内輪との間にすべりが発生することもないので、使用時の回転速度を高くすることができ、ボールねじ軸等の軸を支承することができる。
請求項２の発明に係る軸受ユニットによれば、転動体をその大径端面部が外側軌道溝の溝面に向くように外側軌道溝と内側軌道溝との間に設けたことで、転がり中の円錐ころと外輪および内輪との間の滑りをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸受ユニットの軸方向断面図である。
【図２】図１に示す軸受ユニットの正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る軸受ユニットの要部構成を示す断面図である。
【図４】円錐ころ軸受の断面図である。
【図５】二列背面組合せアンギュラ玉軸受、クロスローラ軸受およびクロステーパ軸受のモーメント剛性を比較して示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る軸受ユニットの正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る軸受ユニットの要部構成を示す断面図である。
【図８】従来の軸受ユニットの軸方向断面図である。
【図９】予圧のかけ方を説明するための図である。
【図１０】クロスローラ軸受の軸方向断面図である。
【符号の説明】
２    ハウジング
３    外輪押え
４    内輪押えリング
５    締付ナット
６    ボールねじ軸
７    オイルシール
９    六角穴付きボルト
１０    軸受ブラケット
１１    止めねじ
２０    軸受（クロステーパ軸受）
２１    外輪
２２    外側軌道溝
２３    内輪
２４    内側軌道溝
２５    転動体（円錐ころ）
２５ａ    自転中心軸
２５ｂ    大径端面部
２５ｃ    周面部
２６    保持器
２７    リベット
２８    セパレータ
【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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【図７】
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【図８】
2004308716.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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