(57)【要約】      （修正有）【課題】ローラーの構造疲労に関するベアリングの機能的要件を満たす、比較的軽量な、ローラーベアリング用ローラーを提供する。【解決手段】ローラー４は、対称軸Ａを中心として回転する外表面５と、該外表面の両端に位置する側面６とを備える。該ローラーは、該ベアリング中でローラーの外表面５で荷重を受けながら対称軸Ａを中心として回転するする。該ローラーは、各側面６上にそれぞれ形成された、対称軸Ａにそって延びる２つの窪み８を備える。該窪みは、側面６に形成された開口部９を備え、物質架橋部（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）１０によって軸方向に離間している。上記窪み８が、該開口部から物質架橋部に向かって広がる形状を有する回転側方表面１１によって形成される。【選択図】図２
2012097900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラーは、対称軸（Ａ）を中心として回転する外表面（５）と、上記外表面の両端に位置する側面（６）とを備え、
上記ローラーは、上記ベアリング中でローラーの外表面（５）で荷重を受けながら対称軸（Ａ）を中心として回転するものであり、
上記ローラーは、各側面（６）上にそれぞれ形成された、対称軸（Ａ）にそって延びる２つの窪み（８）を備え、
上記窪みは、上記側面（６）に形成された開口部（９）を備え、該２つの窪み（８）は物質架橋部（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）（１０）によって軸方向に離間した、ローラーベアリング用ローラー（４）であって、
上記各窪み（８）は、上記開口部から上記物質架橋部に向かって広がる形状を有する回転側方表面（１１）によって形成されることを特徴とする、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項２】
各窪み（８）は、上記側方表面（１１）と、外表面（５）の半径方向について反対に位置する一部との間に半径方向に形成される回転壁（１２）によって囲まれ、
上記側方表面は、上記壁の厚さ（Ｅ）がほぼ一定になるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項３】
上記壁（１２）の厚さ（Ｅ）は、外表面（５）の最大直径（Ｄ）の１０％〜４０％であることを特徴とする、請求項２に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項４】
各窪み（８）は、物質架橋部（１０）上で半径方向に延びるベース部（１３）を備え、
上記側方表面（１１）は、アール（ｒ）を有する丸縁部（１４）によって、上記ベース部に接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項５】
上記丸縁部（１４）のアール（ｒ）は、１．５ｍｍを超えることを特徴とする、請求項４に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項６】
各窪み（８）は、側方表面（１１）に対してアールを介して接続するベース部（１３）を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項７】
上記開口部（９）は、側面（６）上で測定される直径（ｄ１）を有し、
上記物質架橋部（１０）は、長さ（ｅ）を有し、
上記直径および上記長さは、幾何学的条件、０．１≦ｅ／ｄ１≦１を満たすことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項８】
上記側面（６）は、横断面上で測定される直径（ｄ）を有し、
上記開口部（９）は、ｄ−ｄ１≧１ｍｍとなる直径（ｄ１）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項９】
上記外表面（５）は、丸みを有する樽形状を有し、
上記側面（６）の直径（ｄ）は、上記外表面の最大直径（Ｄ）未満であり、
上記最大直径は、物質架橋部（１０）において形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の、ローラーベアリング用ローラー。
【請求項１０】
内側部材（１）および外側部材（２）を備え、
上記内側部材（１）および上記外側部材（２）の間に、請求項１〜９のいずれか一項に記載のローラー（４）が配置され、
上記ローラーは、外表面（５）を介して上記内側部材（１）および外側部材（２）から荷重を受けながら上記対称軸（Ａ）を中心として回転するように、保持ケージ（７）中に配置される、ローラーベアリング。
【請求項１１】
上記保持ケージ（７）は、２つの襟部および複数の軸方向の横材（ｃｒｏｓｓ  ｍｅｍｂｅｒ）を備え、
上記横材は、上記２つの襟部の間で延びて、２つの隣接する横材と上記２つの襟部との間にローラー（４）を保持する筐体を形成し、
上記ローラーの各側面（６）は、上記筐体の各側面に対向して配置され、
上記ローラーを結合する結合手段は、上記筐体の各側面上に形成され、
上記結合手段は、上記ローラーを上記筐体中で回転させるために、上記ローラーの窪み（８）に挿入される軸突出部を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載のローラーベアリング。
【請求項１２】
遊星型ギアにおいて使用できるように、上記外側部材（２）の外表面に、ギア手段（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載のローラーベアリング。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ローラーベアリング用ローラー、および、上記ローラーが実装されているローラーベアリングに関する。
【０００２】
本発明は、具体的には遊星型ギアベアリング用ローラーに適用され、特に、ヘリコプターのギアボックス用遊星型ステップダウン式ギアの衛星ベアリング（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｂｅａｒｉｎｇ）に適用される。
【０００３】
本願に係る硬質ローラーの使用、特に丸みを有する樽形状を有する硬質ローラーの使用は公知である。各ローラーは、対称軸を中心として回転する外表面と、上記外表面の両端に位置する側面とを有する。該ローラーは、上記外表面で荷重を受けながらベアリング中で対称軸を中心として回転できるように保持ケージ中に配置されることによって、ベアリング中に実装される。
【０００４】
上記目的を達成するために、ローラーの側面には、各ローラーを、対称軸を中心として回転させるために、ケージの軸突出部を挿入する窪みが設けられてもよい。請求項１の序言に記載のローラーの実施形態も、特に“ＤＥ−１０  ２００６  ０５２  ０４４”によって知られている。
【０００５】
ただし、先行技術の衛星ベアリングは非常に重い。特に、ギアボックス内に実装される遊星型ステップダウン式ギアに従来５個〜１０個のベアリングが設置される航空分野には、深刻な影響を与えている。
【０００６】
また、特に上記応用分野において、ローラーは非常に過酷な取り付け／取り外しの繰り返しに供され、これが構造疲労（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｆａｔｉｇｕｅ）を誘発する。
【０００７】
本発明の目的は、先行技術を改善して、ベアリングの機能的要件を、特に、長期間にわたって受ける取り付け／取り外しの繰り返しの影響によるローラーの構造疲労に関するベアリングの機能的要件を満たす、比較的軽量な、ローラーベアリング用ローラーを提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の態様によれば、本発明は、ローラーベアリング用ローラーに関する。上記ローラーが、対称軸を中心として回転する外表面と、上記外表面の両端に位置する側面とを備え、上記ローラーが、上記外表面で荷重を受けながら、上記ベアリング中で対称軸を中心として回転するものであり、上記ローラーが、各側面上にそれぞれ形成された、対称軸にそって延びる２つの窪みを備え、上記２つの窪みが、側面に形成された開口部を備え、物質架橋部（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）によって軸方向に離間され、上記各窪みが、上記開口部から上記物質架橋部に向かって広がる形状を有する回転側方表面によって形成される。
【０００９】
第２の態様によれば、本発明は、ローラーベアリングに関する。上記ローラーベアリングは、上記ローラーを間に挟む、内側部材および外側部材を備え、上記ローラーが、外表面を介して上記内側部材および外側部材から荷重を受けながら上記対称軸を中心として回転するように、保持ケージ中に配置される。
【００１０】
本発明の、さらに他の目的および効果は、以下の添付の図面を参照する記載において明らかになるであろう。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るローラーベアリングの断面斜視図を示している。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態に係るローラーの長手方向の断面図を示している。
【００１３】
図３ａおよび図３ｂは、どちらも、図２に示す実施形態の変形例に係るローラーの長手方向の断面図を示している。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態に係る長手方向の断面図を示している。
【００１５】
図１を参照しながら、ヘリコプターのギアボックス用遊星型ステップダウン式ギアの衛星ベアリングとしてのローラーベアリングの一実施形態について、以下の記載において説明する。上記遊星型ギアは、小スペースでパワーを伝達し、速さを低減するための効果的な機械的原理によるものである。ただし、この機械的組み立て部品は複数（通常５個〜１０個）のベアリングを必要とするので、相当大きな重量を有している。
【００１６】
上記ベアリングは、内側リング１および外側リング２を備えている。本願の場合、外側リング２の外表面には、軸方向に延びる歯状部３から形成されたギア手段が設けられている。１つの変形例として（図示せず）、本発明に係るローラーベアリングは、別の分野において、特に、ベアリングの重量に関する効果（ｇａｉｎ）が望ましい分野において適用されてもよい。
【００１７】
上記リング１、２は、それぞれがベアリングトラックを備え、このベアリングトラックの間に、これらのリングが相対的に回転できるように配置された複数のローラー４からなる列が挟まれている。
【００１８】
ローラー４の一実施形態について以下に記載する。各ローラー４は、対称軸Ａを中心として回転する外表面５と、上記外表面の両端に配置された側面６とを有する。伝達されるパワーおよび高いギア比を考慮すれば、ローラー４は、例えば金属系素材、特に１００Ｃｒ６型のベアリング用鋼鉄で形成されればよい。１つの変形例では、該ローラー４はセラミック系素材で形成されてもかまわない。
【００１９】
ベアリングにおいて、ローラー４は、外表面５を介してベアリングトラックから荷重を受けながら対称軸Ａを中心として回転するようになっている。また、回転中、側面６は、ローラー４がベアリング中に保持されるように、肩部（または保持ケージ）７にそって配置される。
【００２０】
図示した実施形態において、外表面５は、半径Ｒの丸みを有する樽形状を有する（一般に樽型ローラー（ｂａｒｒｅｌ  ｒｏｌｌｅｒ）と称される）。なお、側面６の直径ｄは、外表面の最大直径Ｄより小さい。図示した実施形態において、上記樽形状は対称性を有し、外表面５の中央において最大直径Ｄを有する。変形例では、上記樽形状は非対称であって、最大直径Ｄが外表面５の中央からどちらかの端に向かってずれている。
【００２１】
各側面６は対称軸Ａの横断面上で拡がり、直径ｄは横断面上において測定される。各横断面はローラー４の長さに対応する長さＬだけ離間されるように配置されている。変形例（図示せず）において、ローラー４は、円筒形状または円錐形状を有していてもよい。
【００２２】
ベアリングの重量に関する効果を得るために、本発明は、ベアリング内に実装されるローラー４を軽量化することを提案する。この目的を達成するために、各ローラー４は、側面６において、特に穿孔、回転、または、平削り（ｍｉｌｌｉｎｇ）によって形成される、対称軸Ａにそって延びる２つの窪み８を有する。窪み８は、側面６に形成される開口部９を有し、軸方向に物質架橋部１０によって離間している。
【００２３】
ただし、ローラー４は、長期間にわたって曝される、取り付け／取り外しの繰り返しの影響で構造疲労を起こすことは避けられない。ベアリングに対する機能的要件を満たすために、特に上記疲労との関係から、重量を削減する際、本発明は、最も小さな機械的応力を受ける領域においてローラー４の素材の量を削減し、その他の領域では素材の量を維持することを提案する。
【００２４】
この目的を達成するために、各窪み８は、開口部９から物質架橋部１０に向かって広がる形状を有する回転側方表面１１によって形成される。このようにして、窪み８のこの切り取り形状によって、大きな重量に関する効果（具体的には、硬質ローラーの場合には２５％前後）を得ることが可能になり、物質架橋部１０は疲労耐性のために要求される剛性を維持することができるようになる。具体的には、外表面５とベアリングトラックとの間の接触によって生じる最も大きな応力に曝される、ローラー４の大きな直径Ｄを有する領域では、素材が最大量維持される。
【００２５】
実際に外表面５の最大直径Ｄは、図示した実施形態では外表面５の中央に配置された物質架橋部１０に位置する。このようにして、ローラー４とベアリングトラックとの間の接触（またはヘルツ接触）領域は、ローラー４の中央に隣接して（つまり、物質架橋部１０に隣接して）位置し、ヘルツ応力の大きさ（ｄｅｐｔｈ）はローラー４とベアリングトラックとの間の接触圧力のレベルと直接関連している。
【００２６】
また、窪み８の回転形状によって、ローラー４のバランスを調整することなく、ローラー４の外形は硬質ローラーの外形から変更されない。その結果、ベアリングの製造および組み立てにおいて大きな変更が不必要である。
【００２７】
各窪み８は、側方表面１１と、外表面５の半径方向について反対に位置する一部との間に半径方向に形成される回転壁１２によって囲まれている。窪み８の上記切り取りに関する実施形態によって、側方表面１１を壁１２の厚さＥがほぼ一定になるように構成することができるようになる。具体的には、樽型ローラー４の場合であれば、側方表面１１の放射状における角度が、外表面５の角度にほぼ等しければよい。こうすることによって、一定の壁１２の厚さＥが得られる。
【００２８】
一実施形態の１つの例において、重量と疲労耐性との間で最適な妥協を達成できるように、壁１２の厚さＥは、外表面５の最大直径Ｄの１０％〜４０％である。
【００２９】
図２および図３に示した、この妥協に関連するさらに別の好適な特徴によれば、各窪み８が、物質架橋部１０上で半径方向に延びるベース部１３を備え、側方表面１１が、アールｒを有する丸縁部１４によってベース部に接続されていてもよい。具体的には、丸縁部１４のアールｒは１．５ｍｍより大きくてもよい。このようにして、ローラー４の最も大きな応力に曝される領域では、急峻な角度、または、制御を受けない表面接点によって局所的な応力過剰が発生する、いかなる危険性も取り除かれる。図４に示す実施形態では、各窪み８が、側方表面１１に対してアールを介して接続するベース部１３を備える。
【００３０】
また、図３に示すように、半径方向のベース部１３は、円錐形状を有する内部窪み１３ａをベース部の中央付近に備えていても（図３ａ）、または、細長い形状を有する内部窪み１３ａを上記底部の高さ方向ほぼ全体にわたって備えていても（図３ｂ）よい。
【００３１】
本発明のさらに別の好適な特徴によれば、開口部９は側面６上で測定される直径ｄ１を有し、物質架橋部１０は長さｅを有し、上記直径および上記長さが幾何学的条件、０．１≦ｅ／ｄ１≦１を満たす。このようにして、窪み８は、十分な壁の厚さ１２を維持して、ベアリングの回転中に印加される応力に対して機械的な耐性を有する。
【００３２】
具体的には、物質架橋部１０の長さｅは、適用事例においてふさわしい安全性マージンを考慮して、ベアリング中のローラー４の疲労によって破裂する危険性がないことを保証できるだけの十分な長さになるように、上記適用事例に合わせて決定される。
【００３３】
また、側面６上における基準の信頼性を保証するために、直径ｄ１は、ベアリング中のローラー４の十分な基準高さが維持されるように、例えば、ｄ−ｄ１≧１ｍｍを満たしてもよい。
【００３４】
ベアリングが回転する間、ローラー４をベアリングの空間中に保持することを可能にするために、上記ローラーは、外表面５を介して部材１、２から荷重を受けながら対称軸Ａを中心として回転できるように、保持ケージ７中に配置される。
【００３５】
一実施形態によれば、ケージ７は、第１の襟部と、第１の襟部と等しい直径を有し軸方向にずれて配置された第２の襟部とを備えるように、特に、金属系素材を機械加工することによって、単一の部材から構成される。ケージ７は、上記襟部と襟部との間で延びる複数の軸方向の横材（ｃｒｏｓｓ  ｍｅｍｂｅｒ）をさらに備えている。よって、２つの隣接する横材と襟部との間にローラー４を保持するための筐体が形成される。具体的には、筐体の内部形状は、ローラー４を対称軸Ａを中心として回転できるように、ローラー４の外周部に合って形成される。
【００３６】
また、ローラー４の各側面６は、それぞれ筐体の側面に対向して配置され、上記ローラーを結合するための手段が上記筐体の各側面上に形成される。一実施形態によれば、上記結合手段は、上記ローラーを上記筐体中で回転させるために、ローラー４の窪み８に挿入される軸突出部を備えている。
【００３７】
本発明に係るローラー４の特徴的な幾何学な寸法の数値の一例を以下に列挙する。
【００３８】
Ｌ＝３０ｍｍ
Ｄ＝２０ｍｍ
Ｒ＝５０ｍｍ
ｄ＝１６ｍｍ
ｄ１＝１０ｍｍ
ｒ＝２ｍｍ
ｅ＝６ｍｍ
Ｅ＝５ｍｍ
上記ローラー４について、本発明による重量削減によって、約２０ｇ〜７０ｇの効果を得ることが可能になる。上記効果はかなり大きく、注目している応用事例にとって非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラーベアリングの断面斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るローラーの長手方向の断面図。
【図３ａ】図２に示す実施形態の変形例としての実施形態に係るローラーの長手方向の断面図。
【図３ｂ】図２に示す実施形態の変形例に係るローラーの長手方向の断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る長手方向の断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【外国語明細書】
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