(57)【要約】【課題】入力される回転動力を軸方向推進力に変換するようにしたころ軸受１を、簡単かつ安価に提供する。【解決手段】保持器４の円周方向複数箇所に設けたポケット４ａ内に収納した各ころ３を外輪２の内周に外接したころ軸受１であって、外輪２の円周方向一箇所を分離し、保持器４のポケット４ａを、各ころ３の自転軸９が外輪２の中心線８に対し所定角度θ傾きうる大きさにし、各ころ３の転動に伴い各ころ３の姿勢を斜めに傾ける姿勢変更部（屈曲部２ｂ）を備えた。このようにころ３の転動に伴いころ３をスキューさせるようにしており、従来例のようにころ３の姿勢を保持器４のポケットで斜めに傾けるようにしていないから、保持器４のポケット４ａ加工が簡単になり、保持器４の製造コストを低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持器の円周方向複数箇所に設けた各ポケットに収納したころが外輪の内周に外接するころ軸受であって、
上記ポケットを、上記ころの自転軸が該ポケット内で上記外輪の中心線に対し斜めに傾きうる大きさとなし、かつ、上記ころの姿勢をその転動に伴いポケット内で上記斜めに傾かせる姿勢変更部を設けた、ことを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
上記外輪の円周方向一箇所を分離し、この外輪を、弾性環体を介して円筒形のハウジング内周に圧入により嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
【請求項３】
上記外輪の一方分離端の軸方向一端側に、径方向内向きに屈曲する屈曲部を上記姿勢変更部として設けたことを特徴とする請求項２に記載のころ軸受。
【請求項４】
上記弾性環体の円周方向少なくとも一箇所に、上記転動する各ころの一方軸端側に当接する凸部を上記姿勢変更部として設けたことを特徴とする請求項２に記載のころ軸受。
【請求項５】
回転軸と、回転軸と平行に配置されるガイドバーと、回転軸とガイドバーとに跨って軸方向移動可能に取り付けられる移動体と、移動体と回転軸との間に設けられかつ回転軸の回転動力により移動体を軸方向に移動させる駆動手段とを備える送り装置であって、
上記駆動手段を、請求項１から４のいずれかに記載のころ軸受とし、この駆動手段としてのころ軸受を上記回転軸と移動体との間に設けたことを特徴とする送り装置。
【請求項６】
同心状に配置される外輪部材および内輪部材の一方部材を他方部材と一体化する状態と相対回転可能な状態とに切り替えるクラッチであって、
両部材間に介装されかつ当該両部材のうちの一方部材に入力される回転動力により内輪部材上を軸方向に移動する移動体と、移動体の軸方向一方向への移動を阻止するストッパとを備え、
上記移動体を、請求項１から４のいずれかに記載のころ軸受としたことを特徴とするクラッチ。
【請求項７】
上記移動体を請求項２から４のうちのいずれかに記載のころ軸受とし、上記ストッパを、外輪部材の軸方向一端側に径方向内向きに設けられる鍔部と、弾性環体の軸方向一端側に径方向内向きに設けられ外輪部材の鍔部の内側面に沿わされる鍔部とで構成し、
上記ころ軸受の外輪を上記外輪部材に固定することで当該外輪に対して保持器およびころを軸方向移動可能として、この保持器の軸方向一端面を前記弾性環体の鍔部に当接または離隔させるようにしたことを特徴とするクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受及びこれを用いた送り装置ならびにクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば送り装置として、ころ軸受の構成を利用したものがある。この送り装置は、同心状に配置される外輪部材および内輪部材の対向空間に複数個のころを介装し、各ころを保持器で円周等間隔に配置した構成であり、かつ、保持器の円周方向複数箇所に設けたころ収納用のポケットを、保持器の中心線に対し所定角度傾けることによって、ころの姿勢を斜めに傾けている。この送り装置では、外輪部材を非回転にして内輪部材を回転させると、斜め姿勢のころによってスキュー力が発生し、ころ、保持器、外輪部材がセットとなって軸方向に移動するようになっている。（例えば、特許文献１参照。）。この送り装置では、保持器のポケットを傾けた状態で形成しているので、ポケットを高精度に形成することが難しく、製造に時間がかかる。
【特許文献１】実開平１−１１３６５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、軸方向移動可能なころ軸受を簡単かつ安価に提供することを課題とする。また、本発明は、上記ころ軸受を用いた送り装置ならびにクラッチ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】
【０００４】
本発明は、保持器の円周方向複数箇所に設けた各ポケットに収納したころが外輪の内周に外接するころ軸受であって、上記ポケットを、上記ころの自転軸が該ポケット内で上記外輪の中心線に対し斜めに傾きうる大きさとなし、かつ、上記ころの姿勢をその転動に伴いポケット内で上記斜めに傾かせる姿勢変更部を設けたことを特徴としている。
【０００５】
本発明によると、ころの転動に伴い外輪に設けた姿勢変更部でころをスキューさせることによって入力される回転動力を軸方向推進力に変換させるようにしている。これにより、外輪を非回転かつ軸方向移動可能にして、各ころの内周に挿入されるシャフト等の内輪部材を回転駆動した場合、ころのスキューにより発生する摩擦力でもって外輪が軸方向に進退変位される。一方、内輪部材を非回転かつ軸方向移動可能にして、外輪を回転駆動した場合、ころのスキューにより発生する摩擦力でもって内輪部材が軸方向に進退変位される。
【０００６】
しかも、本発明では、ころのスキューを可能とするために、保持器のポケットをころの外形より単純に大きくしているだけであって、従来例のように保持器のポケットを斜めに形成してころを斜め姿勢に保持させていないので、保持器を簡単かつ短時間に製造できる。
【０００７】
また、本発明は、回転軸と、回転軸と平行に配置されるガイドバーと、回転軸とガイドバーとに跨って軸方向移動可能に取り付けられる移動体と、移動体と回転軸との間に設けられかつ回転軸の回転動力により移動体を軸方向に移動させる駆動手段とを備える送り装置であって、上記駆動手段を、上記のころ軸受とし、この駆動手段としてのころ軸受を上記回転軸と移動体との間に設けたことを特徴としている。このように、ころをスキューさせるようにしたころ軸受を用いるから、ボールねじ装置等を用いる場合に比べて送り装置の構成を簡単にできて、安価に提供できる。
【０００８】
さらに、本発明は、同心状に配置される外輪部材および内輪部材の一方部材を他方部材と一体化する状態と相対回転可能な状態とに切り替えるクラッチであって、両部材間に介装されかつ当該両部材のうちの一方部材に入力される回転動力により内輪部材上を軸方向に移動する移動体と、移動体の軸方向一方向への移動を阻止するストッパとを備え、上記移動体を、上記のころ軸受としたことを特徴としている。このように、ころをスキューさせるようにしたころ軸受を用いるから、一方向クラッチを用いる場合に比べて構成を簡単にできて、安価に提供できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、軸方向移動可能なころ軸受を簡単かつ安価に提供できる。本発明は、このころ軸受を送り装置の駆動手段やクラッチの移動体等として用いることにより安価な送り装置やクラッチを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ころ軸受を示す断面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図１の外輪の単体を示す斜視図である。
【００１１】
図１および図２を参照して、ころ軸受１は、外輪２、ころ３、保持器４、ハウジング５、弾性環体６を有する。図３を参照して、外輪２は、円筒形で円周方向一箇所が分離されており、その分離面は中心線８に対し斜めとされている。保持器４は、円筒形で円周方向複数箇所に径方向内外に貫通するポケット４ａが設けられている。各ころ３は、保持器４の各ポケット４ａ内に収納されている。ハウジング５は、円筒形で軸方向両端に径方向内向きの鍔部５ａ，５ｂが設けられている。弾性環体６は、円筒形に形成されている。
【００１２】
外輪２はハウジング５の内周に弾性環体６を介して嵌合され、保持器４で円周方向略等間隔に配置した複数個のころ３は、外輪２の内周面に対しては外接され、シャフト７に対しては内接されている。
【００１３】
外輪２は、例えば帯状の鋼板で形成する他、鋼管などを割り加工して形成することもできる。ころ３は、例えば軸受鋼や浸炭鋼等で形成される。保持器４は、例えば適宜の合成樹脂で形成されるが、適宜の金属とすることもできる。ハウジング５は、例えば鋼板を絞り加工して形成することができる。弾性環体６は、適宜のゴムや合成樹脂等とすることができる。これらはあくまでも一例であって特に限定されるものではない。外輪２、ハウジング５は、適宜の合成樹脂等とすることもできる。
【００１４】
この実施形態のころ軸受１は、各ころ３の転動に伴い各ころ３をスキューさせる構成とすることにより、入力される回転動力を軸方向推進力に変換するようにしているので、以下で詳しく説明する。
【００１５】
具体的に、ポケット４ａを、ポケット４ａ内でころ３の自転軸９が外輪２の中心線８に対し所定角度θ傾きうる大きさにしている。このポケット４ａの周方向幅は、ころ３の直径より大きく、ポケット４ａの軸方向長さはころ３の軸方向長さより大きいことが条件となるが、適宜の寸法に設定される。ころ３の傾き角度θはころ３がスキュー力（摩擦力）を発生するように設定する必要があるので、所定の傾き角度θを確保できるようにポケット４ａの大きさを調整するのが好ましい。
【００１６】
また、外輪２の一方分離端２ａの軸方向一端側に、径方向内向きに屈曲する屈曲部２ｂを設けている。この屈曲部２ｂは、各ころ３をスキューさせるための姿勢変更部の一例である。
【００１７】
さらに、外輪２を弾性環体６の内周に圧入により嵌合することによって、外輪２を縮径して各ころ３に予圧（ラジアル荷重）を付与し、ラジアルすきまを無くしている。このようにすれば、ころ３が傾きやすくなる。
【００１８】
次に、図４から図７を参照して、上述したころ軸受１の動作を説明する。図４は、図１のころ軸受のころがスキューする様子を示す動作説明図で、直線形状に展開した側面図、図５は、図４においてころの動きを平面的に示す図、図６は、図４においてころを逆向きに転動した場合を示す動作説明図で、直線形状に展開した側面図、図７は、図６においてころの動きを平面的に示す図である。
【００１９】
まず、ハウジング５を非回転かつ軸方向移動可能にして、シャフト７を手動、あるいは図示しないモータやアクチュエータ等の適宜の駆動手段により一方向に回転駆動する場合を例に挙げる。
【００２０】
シャフト７を正方向（図１、図４、図５の矢印Ａ１方向）に回転駆動すると、ころ軸受１のころ３がシャフト７周りにシャフト７の回転方向と同方向（図１、図４、図５の矢印Ａ２方向）に転動する（公転）。これにより、図４および図５に展開して示すように、ころ３が外輪２の屈曲部２ｂの位置に到達してころ３の軸方向一端側が当接すると、この屈曲部２ｂによってころ３の軸方向一端側よりも軸方向他端側が転動方向に進むことになるので、ころ３の姿勢が所定角度θ傾く（スキュー現象）。このようにスキューしたころ３は、シャフト７と外輪２との間で図１、図５の矢印Ｆ１方向の摩擦力を発生して自転軸９と直交する方向（図１、図５の矢印Ａ３方向）に斜めに転がろうとする。このころ３の摩擦力Ｆ１によって、ころ軸受１全体が軸方向一方（図１、図５矢印Ａ４方向）に移動させられる。
【００２１】
一方、シャフト７を上記と逆方向（図６、図７の矢印Ｂ１方向）に回転駆動すると、ころ３はシャフト７周りにシャフト７の回転方向と同方向（図６、図７の矢印Ｂ２方向）に転動するが、これにより、図６および図７に展開して示すように、ころ３の軸方向一端側が外輪２の屈曲部２ｂに当接すると、上記同様にころ３が所定角度θ傾く。この場合ころ３の姿勢の傾きは図１に示す状態の反対になる。このようにスキューしたころ３は、シャフト７と外輪２との間で図７の矢印Ｆ２方向の摩擦力を発生して自転軸９と直交する方向（図７の矢印Ｂ３方向）に斜めに転がろうとする。このころ３の摩擦力Ｆ２によって、ころ軸受１全体が軸方向他方（図７の矢印Ｂ４方向）に移動させられる。
【００２２】
なお、上記とは反対に、シャフト７を非回転かつ軸方向移動可能とし、ハウジング５を回転駆動するようにした場合には、ころ３のスキューにより発生する摩擦力でもってシャフト７を軸方向に進退変位させることができる。
【００２３】
以上説明したように、本発明のころ軸受１は、ころ３の姿勢を傾かせるにあたって、従来例のように保持器４のポケット４ａを斜めに形成してころ３を斜め姿勢に保持させるのではなく、ころ３の転動に伴い外輪２に設けた姿勢変更部（凸部２ｂ）でころ３をスキューさせるようにしている。つまり、本発明のころ軸受１は、従来例のように保持器４のポケット４ａを高精度に形成する必要がなく、単に、姿勢変更部としての凸部２ｂを外輪２の製造時に僅かに屈曲させるだけで形成するようにしているから、従来例より簡単かつ安価に提供できるようになった。
【００２４】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００２５】
（１）上記ころ軸受１は、例えば図８から図１０に示すような送り装置１０に用いることができる。
【００２６】
この送り装置１０は、回転軸１１と、回転軸１１と平行に隣り合わせに配置されるガイドバー１２と、回転軸１１とガイドバー１２とに跨って軸方向移動可能に取り付けられる移動体１３と、移動体１３と回転軸１１との間に設けられかつ回転軸１１の回転動力により移動体１３を軸方向に移動させる駆動手段としてのころ軸受１とを備えている。この例では、ガイドバー１２と移動体１３との間に、移動体１３の軸方向移動を円滑に案内するリニアガイド軸受１４を設けている。移動体１３は、回転軸１１とガイドバー１２とで非回転にされており、この移動体１３にころ軸受１のハウジング５、弾性環体６および外輪２を非回転に取り付けている。
【００２７】
この送り装置１０の動作を説明する。回転軸１１をモータやアクチュエータ等の適宜の回転駆動手段により一方向に回転駆動すると、ころ軸受１のころ３が上述した原理によりスキューし、このころ３のスキューによってころ軸受１および移動体１３が軸方向一方に移動させられる。一方、回転軸１１を上記と逆方向に回転させると、ころ軸受１および移動体１３が上記と反対の軸方向他方に移動する。なお、ころ軸受１は、本来、ころ３のスキューによって螺旋回転しようとするが、ころ軸受１を移動体１３で非回転に拘束しているので、ころ軸受１は回転せずに単に移動体１３と共に軸方向にスライドするようになる。
【００２８】
（２）上記ころ軸受１は、例えば図１１および図１２に示すようなクラッチ２０に用いることができる。
【００２９】
このクラッチ２０は、内輪部材２１と、内輪部材２１に同心状に外装される外輪部材２２と、内輪部材２１と外輪部材２２との間に介装されかつ入力される回転動力により軸方向に移動する移動体としてのころ軸受１と、内輪部材２１に取り付けられてころ軸受１および外輪部材２２の軸方向一方向への移動を停止させるストッパ２３とを有する。
【００３０】
このクラッチ２０は、内輪部材２１および外輪部材２２の一方部材を他方部材と一体化するロック状態と相対回転可能なフリー状態とに切り替えることができる。
【００３１】
その動作の一例を説明する。外輪部材２２を非回転にして、内輪部材２１を回転駆動する場合を例とする。
【００３２】
まず、内輪部材２１を正方向（図１２の矢印Ｘ１方向）に回転駆動すると、ころ軸受１のころ３が上述した原理によってスキューして、ころ軸受１および外輪部材２２が内輪部材２１上を軸方向一方（図１２の矢印Ｙ１方向）に移動する。これにより、ころ軸受１のハウジング５の片方の鍔部５ｂがストッパ２３に当接すると、そこの摩擦抵抗によって保持器４の回転およびころ３の公転動作が停止されることになり、内輪部材２１の回転が停止される。
【００３３】
一方、内輪部材２１を逆方向（図１２の矢印Ｘ２方向）に回転駆動すると、ころ軸受１のころ３が上述した原理によってスキューして、ころ軸受１および外輪部材２２が内輪部材２１上を軸方向他方（図１２の矢印Ｙ２方向）に移動する。この場合、ころ３の姿勢の傾きは図１２に示す状態の反対になる。これにより、ころ軸受１のハウジング５の片方の鍔部５ｂがストッパ２３から徐々に離れるので、内輪部材２１の回転が許容される。
【００３４】
このように、回転動力が入力される内輪部材２１の一方向の回転のみを許容する形態にしている。但し、上記とは逆に、内輪部材２１を非回転にして、外輪部材２２を回転駆動する形態にした場合には、外輪部材２２の一方向の回転のみを許容する形態とすることができる。
【００３５】
ところで、ストッパ２３は、図示しないが、一つとせずに、ころ軸受１を挟んで軸方向両側に二つ設けることができる。この場合、ころ軸受１の軸方向の移動ストローク量を規制することができて、ころ軸受１の正逆両方向の回転量を規制することに利用できる。このようなクラッチ２０は、プリンタやファクシミリ等といった機器の搬送系に利用することができる。
【００３６】
（３）上記クラッチ２０において、ストッパ２３を無くすことができる。具体的に、図１３および図１４に示すように、ころ軸受１の弾性環体６の軸方向一端に径方向内向きに延びる鍔部６ａを設け、この鍔部６ａをハウジング５の片方の鍔部５ｂの内側面に沿わせている。つまり、この弾性環体６の鍔部６ａおよびハウジング５の鍔部５ｂを上記ストッパ２３の代用としている。この場合、内輪部材２１の回転に伴い、ころ３が上記同様にスキューすると、ころ３および保持器４だけが外輪２と内輪部材２１との間で軸方向に移動することになる。
【００３７】
このクラッチ２０の動作を説明する。外輪部材２２を非回転にして、内輪部材２１を回転駆動する場合を例とする。
【００３８】
まず、内輪部材２１を正方向（図１４の矢印Ｘ１方向）に回転させると、保持器４が軸方向一方（図１４の矢印Ｙ１方向）に移動して保持器４の端面が弾性環体６の鍔部６ａに当接し、この当接による摩擦抵抗により保持器４の回転およびころ３の公転動作が停止されることになり、内輪部材２１の回転が停止される。
【００３９】
一方、内輪部材２１を逆方向（図１４の矢印Ｘ２方向）に回転させると、保持器４が軸方向他方（図１４の矢印Ｙ２方向）に移動して保持器４の端面が弾性環体６の鍔部６ａから離れるので、内輪部材２１の回転が許容される。この場合、ころ３の姿勢の傾きは図１４に示す状態の反対になる。但し、この方向に保持器４が移動する場合、ハウジング５の鍔部５ａに当接すると停止される。
【００４０】
このように回転動力が入力される内輪部材２１の一方向の回転のみを許容する形態にしている。但し、上記とは逆に、内輪部材２１を非回転にして、外輪部材２２を回転駆動する形態にした場合には、外輪部材２２の一方向の回転のみを許容する形態とすることができる。
【００４１】
ところで、弾性環体６に鍔部６ａを設けずに、ハウジング５の片方の鍔部５ｂのみをストッパとしてもよい。
【００４２】
（４）ころ３をスキューさせる姿勢変更部については、上記各実施の形態のみに限定されない。例えば外輪２の一方分離端２ａの屈曲部２ｂを無くして、図１５および図１６に示すように、弾性環体６の軸方向一端の円周方向１８０度対向の二箇所に、転動する各ころ３の一方軸端側に当接する凸部６ｂを上記姿勢変更部として設けることができる。この場合、ころ３が正逆どちらの方向に転動してもころ３を安定してスキューさせることが可能になる。また、凸部６ｂをころの軸方向一端側から軸方向に突出させるようにして設けているから、凸部６ｂでスキューされたころ３が凸部６ｂを乗り上げることがない。このため、ころ３の円周方向での動きが安定する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の最良の形態のころ軸受を示す断面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図１の外輪の単体を示す斜視図
【図４】図１のころ軸受のころがスキューする様子を示す動作説明図で、直線形状に展開した側面図
【図５】図４においてころの動きを平面的に示す図
【図６】図４においてころを逆向きに転動した場合を示す動作説明図で、直線形状に展開した側面図
【図７】図６においてころの動きを平面的に示す図
【図８】本発明の一実施の形態の送り装置を示す斜視図
【図９】図８の送り装置を一側から見た図
【図１０】図９の（１０）−（１０）線断面の矢視図
【図１１】本発明の一実施の形態に係るクラッチを示す断面図
【図１２】図１１のクラッチの動作説明図
【図１３】本発明の他の実施の形態に係るクラッチを示す断面図
【図１４】図１３のクラッチの動作説明図
【図１５】本発明の他の実施の形態に係るころ軸受を示す断面図
【図１６】図１５の弾性環体の単体を示す斜視図
【符号の説明】
【００４４】
１…ころ軸受、２…外輪、２ａ…一方分離端、２ｂ…屈曲部（姿勢変更部）、３…ころ、４…保持器、４ａ…ポケット。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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