(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪のそれぞれ対向する面に設けた周方向に伸びるＶ形転走溝と、前記二つのＶ形転走溝の間に挿入した複数個のローラを備え、前記内輪と前記外輪の転走溝、および前記ロ−ラの表面の一部または全部に固体潤滑材の被膜を形成した固体潤滑クロスローラ軸受において、
前記ローラ間に、直径が前記ローラより僅かに小さく、円錐台形状と円柱形状に成形されたものからなる自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサを挿設してあり、
前記ローラと前記疑似円柱状スペーサの一個ずつを一組として、交互に傾斜方向を変えてあり、
前記ローラと前記疑似円柱状スペーサのうち、少なくとも一方の部材の前記外輪側の端面を、前記外輪のＶ形転走溝の中央の曲率半径と同一あるいはこれより僅かに小さな曲率半径の球面形状に形成したことを特徴とする固体潤滑クロスローラ軸受。
【請求項２】
前記ローラおよび前記疑似円柱状スペーサの前記内輪側の端面のコーナ部を、それぞれの端面の直径の約１０％の半径で面取りを施した請求項１に記載の固体潤滑クロスローラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中や放射線下あるいは高温または低温環境などの過酷な環境条件で使用される固体潤滑クロスローラ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロスローラ軸受の第１の従来例をとして、内輪と、外輪のそれぞれ対向する面に設けた円周方向に伸びる二つの転走面からなるＶ形転走溝の間に挿入した複数のローラの保持のために金属製のリング状保持器を用いたものが提案されている。図５において、（ａ）はリング状保持器を用いた軸受の側面図、（ｂ）はリング状保持器の斜視図である。クロスローラ軸受は基本的には、内輪１およびそれに対向する二つ割の外輪２と、内輪１の外周面に設けた内輪Ｖ形転走溝３と、外輪２の内周面に内輪Ｖ形転走溝３と対向して設けた同形の外輪Ｖ形転走溝４と、内輪および外輪Ｖ形転走溝３、４を転動するローラ６で構成されている。
リング状保持器８には、複数個のローラ６を４５°傾斜させて回転自在に保持させるための楕円形状のポケット孔８１が穿設され、各ロ−ラ６をポケット孔８１に通した状態で、その外側に外輪２の各分割片を係合して数箇所をネジ止めしたものである。こうすることにより、外輪２と内輪１との間で各ロ−ラ６は軸受の中心軸線に対して４５°傾斜した軸線を回転軸として転がり運動をするものである。
また、第２の従来例として、ローラの保持用に樹脂製のスペーサリテーナを用いたクロスロ−ラ軸受が提案されている。なお、内輪、外輪、ロ−ラの基本的な軸受の構成は第１の従来例と同じである。図６は第２の従来例のスペーサリテーナの平面図である。複数個のロ−ラ６の間に介装させて保持するスペーサリテーナ９とからなるクロスローラ軸受において、スペーサリテーナ９には、その左右両側面に互いに隣接するロ−ラ６が回転可能に嵌合する曲面溝、すなわち傾斜接触面９１、９２を形成しており、軸受使用時におけるロ−ラのスキュ−（揺れ）を防止し、円滑な回転運動を得る構成にしたものである（実開平１ー１５６３１４）。
また、第３の従来例として、ローラの保持用に樹脂製の円筒形や球形のスペーサを用いたクロスロ−ラ軸受が提案されている。なお、基本的な軸受の構成は第１の従来例と同じである。図７および図８は第３の従来例の円筒形や球形のスペーサを用いたクロスロ−ラ軸受の側面展開図である。内輪Ｖ形転送溝３および図示しない外輪Ｖ形転送溝の間に挿入されたローラ６は円筒形スペーサ１０および球形スペーサ１１と点あるいは一部が線で接触している（実開平２ー７４６２５号公報）。
なお、内輪、外輪およびローラの材料に関しては、一般にＳＵＪ２やＳＵＳ４４０Ｃなどの鉄系金属材料が用いられ、内輪、外輪およびローラの全部または一部の摺動面には、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、二硫化タングステン（ＷＳ2 ）、銀（Ａｇ）などの固体潤滑剤の薄膜が処理されたものが提案されている（例えば、特開昭５５−５７７１７、特開昭５８−１１３６２９、特開昭６１−５５４１０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来技術のうち、リング状保持器を用いる第１の従来例はは、ローラ６の保持性が良くてローラのスキューは起こりにくいが、ローラ６とリング状保持器８のポケット穴８１とがこすれ、ロ−ラ表面の固体潤滑膜が早期に摩耗して潤滑不良となり、ローラ６と内輪１あるいは外輪２が焼き付いて軸受の寿命が短いという問題があった。
また、スペーサーリテーナを用いる第２の従来例は、ローラ６の保持性が良くてローラのスキューは起こりにくいが、ローラ６とスペサーリテーナ９とが面接触状態で滑っていて、そこの摩擦力が大きくなるために、軸受の摩擦トルクが大きいという問題があった。
また、樹脂製の円筒形や球形のスペーサローラを用いる第３の従来例は、ローラ６は円筒形スペーサ１０および球形スペーサ１１と点で接触しているため、ローラ６の保持性が悪くてローラのスキューが起こり易く、軸受摩擦トルクの変動が大きいという問題があった。
そこで本発明は、ロ−ラのスキュ−が起こり難く、軸受摩擦トルクおよびその変動が小さく、そして軸受寿命が長い固体潤滑クロスローラ軸受を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の発明は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪のそれぞれ対向する面に設けた周方向に伸びるＶ形転走溝と、前記二つのＶ形転走溝の間に挿入した複数個のローラを備え、前記内輪と前記外輪の転走溝、および前記ロ−ラの表面の一部または全部に固体潤滑材の被膜を形成した固体潤滑クロスローラ軸受において、前記ローラ間に、直径が前記ローラより僅かに小さく、円錐台形状と円柱形状に成形されたものからなる自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサを挿設してあり、前記ローラと前記疑似円柱状スペーサの一個ずつを一組として、交互に傾斜方向を変えてあり、前記ローラと前記疑似円柱状スペーサのうち、少なくとも一方の部材の前記外輪側の端面を、前記外輪のＶ形転走溝の中央の曲率半径と同一あるいはこれより僅かに小さな曲率半径の球面形状に形成したものである。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の固体潤滑クロスローラ軸受において、前記ローラおよび前記疑似円柱状スペーサの前記内輪側の端面のコーナ部を、それぞれの端面の直径の約１０％の半径で面取りを施したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例の一部を示す側面展開図で、図２は図１のＡＡ’線に沿う側断面図である。内輪１、外輪２、内輪Ｖ形転走溝３、外輪Ｖ形転走溝４、ローラ６の基本的な構成は従来技術と同じである。５は内輪Ｖ形転走溝３、外輪Ｖ形転走溝４およびローラ６の表面にスパッタ法により付着させた二硫化モリブデンの固体潤滑膜である。７は直径がローラよりわずかに小さく、円錐台状と円柱状の形状をした自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサである。なお、内輪１、外輪２およびローラ６の材料は金属系およびセラミック系材料を用いたもので、ローラ６と疑似円柱状スペーサ７の一個ずつを一組として、交互に傾斜方向を変えてた構成にしたものである。
図３および図４は、それぞれローラ６、疑似円柱状スペーサ７の側面図である。ローラ６および疑似円柱状スペーサ７の軸方向に位置する両端面のうち、外輪Ｖ形転走溝４に対面する方の球面側端面６２および７２は、外輪２の転走面の中央の曲率半径と同一あるいはこれより僅かに小さな曲率半径を有する球面に成形されており、そして、内輪Ｖ形転走溝３に対面する方の平面状端面６１および７１のコーナ部６３および７３は、それぞれローラ６および疑似円柱状スペーサ７の平面状端面６１および７１の直径の約１０％の半径の円弧で面取りが施されている。
なお、図３のローラ６と疑似円柱状スペーサ７のうち、少なくとも一方の部材の外輪２側の端面を球面形状に成形した構成のものでも良い。
【０００６】
次に動作について説明する。内輪１と外輪２が相対的に回転すると、ローラ６は軸受荷重を負担した状態で回転しながら内輪Ｖ形転走溝３、外輪Ｖ形転走溝４内を移動する。このとき、固体潤滑膜５と自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサ７の固体潤滑作用により、ローラ６は円滑に転動する。また、ローラ６および疑似円柱状スペーサ７の球面側端面６２、７２は曲面の中央部で外輪Ｖ形転走溝４とは点接触して、ローラ６および疑似円柱状スペーサ７のエッジ部６４、７４が外輪Ｖ形転走溝４と接触することがなくなるために、ローラ６および疑似円柱状スペーサ７の球面側端面６２、７２の局部的な摩耗あるいは外輪Ｖ形転走溝４表面の固体潤滑膜５の過大な摩耗を防ぐことができる。
また、ローラ６は、内輪Ｖ形転走溝３と外輪Ｖ形転走溝４によって軸受の軸方向の動きを、疑似円柱状スペーサ７の円錐面７７によって軸受の円周方向の動きを規制される。そして、疑似円柱状スペーサ７は、内輪Ｖ形転走溝３と外輪Ｖ形転走溝４によって軸受の軸方向の動きを、ローラ６の円柱面６６で軸受の円周方向の動きを規制される。その結果、ローラ６および疑似円柱状スペーサ７はスキューを起こしにくい。
そして、自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサ７を使用するために、固体潤滑膜５が摩耗しても、ローラ６は焼き付きを起こしにくい。
【０００７】
上記手段によって、固体潤滑クロスローラ軸受において、ローラとローラの間に、直径がローラよりわずかに小さく、円錐台状と円柱状の形状をした自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサを設置して、ローラと疑似円柱状スペーサのうち、少なくとも一方の部材の外輪側の端面を外輪のＶ形転走溝の中央の曲率半径と同一あるいはこれより僅かに小さな曲率半径の球面状に形成し、かつ、ローラおよび疑似円柱状スペーサの内輪側の端面のコーナ部をローラの直径の約１０％の半径で面取りを施し、内輪と外輪の転走面およびローラの表面の一部あるいは全部に二硫化モリブデン、二硫化タングステン、銀などの固体潤滑剤の薄膜を形成し、さらに、ローラと疑似円柱状スペーサは一個ずつを一組として、交互に傾斜方向を変えて配列されているので、ローラおよび自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペ−サがスキュ−することがなくなるとともに、接触面の局部磨耗は少なくなり、長時間に渡って焼き付きを生じることがなくなる。
さらに、ローラと疑似円柱状スペーサはその端面、コーナ部に球面やＲ状の面取りを施した構成にしているので、それらのエッジ部が軌道溝とこすれたり、固体潤滑膜を傷つけることがなく、その結果、軸受摩擦トルクおよびその変動が小さくなるとともに軸受寿命が長くなる。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、固体潤滑クロスローラ軸受において、複数のローラ間に、直径がローラよりわずかに小さい、円錐台状と円柱状の形状をした自己潤滑性材料製の疑似円柱状スペーサを設けるとともに、ローラと疑似円柱状スうーサはその端面、コーナ部に球面やＲ状の面取りを施した構成にしているので、ロ−ラのスキュ−が起こり難い、軸受摩擦トルクおよびその変動が小さい、そして軸受寿命が長い、高信頼性の固体潤滑クロスローラ軸受を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の一部を示す側面展開図である。
【図２】  図１のＡＡ’線に沿う側断面図である。
【図３】  ローラの側面図である。
【図４】  疑似円柱状スペーサの側面図である。
【図５】  （ａ）は第１の従来例を示すリング状保持器を用いた場合の側面図、（ｂ）はリング状保持器の斜視図である。
【図６】  第２の従来例を示すスペーサリテーナを用いた場合の平面図である。
【図７】  第３の従来例を示す円筒形スペーサを用いた場合の側面展開図である。
【図８】  その他の第３の従来例を示す球形スペーサの側面展開図である。
【符号の説明】
１：内輪、２：外輪、３：内輪Ｖ形転走溝、
４：外輪Ｖ形転走溝、５：固体潤滑膜、
６：ローラ、６１：平面状端面、６２：球面状端面、
６３：コーナ部、６４：エッジ部、６５：面取り、
６６：円筒面、７：疑似円柱状スペーサ、
７１：平面状端面、７２：球面状端面、
７３：コーナ部、７４：エッジ部、７５：面取り、
７６：円柱面，７７：円錐面，８：リング状保持器、
８１：ポケット穴、９；スペーサリテーナ、
９１、９２：傾斜接触面、１０：円筒形スペ−サ、
１１：球形スペーサ
【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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