WO2012157021A1 - ２段クロスローラベアリング - Google Patents

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晃啓 横山
堀内　雅士
直巳 白澤
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    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70—Diameters; Radii

Definitions

  • the present invention relates to a compact and compact two-stage cross roller bearing having a structure in which two sets of cross roller bearings are arranged concentrically.
  • a cross roller bearing is a bearing portion in which a roller is inserted in an annular raceway having a rectangular cross section formed between an inner ring and an outer ring in a state where center axes are alternately orthogonal, and both radial force and thrust force act. Is often used.
  • the present applicant has proposed a flat multi-stage cross roller bearing with high support rigidity capable of taking out the rotation of two concentric axes in Patent Document 1.
  • the multi-stage cross roller bearing has a first cross roller bearing and a second cross roller bearing, and the second cross roller bearing is disposed concentrically inside the first cross roller bearing, and the first cross roller bearing
  • the inner ring of the roller bearing and the outer ring of the second cross roller bearing are formed from an intermediate ring which is a single annular member.
  • the inner ring side raceway groove of the first cross roller bearing is formed on the circular outer peripheral surface of the intermediate ring, and the outer ring side raceway groove of the second cross roller bearing is formed on the circular inner peripheral surface of the annular member.
  • Patent Document 2 proposes a multistage ball bearing in which ball bearings are arranged in multiple stages concentrically.
  • an object of the present invention is to propose a two-stage cross roller bearing capable of suppressing the preload deformation of the intermediate wheel functioning as an inner ring and an outer ring and ensuring smooth rotation of each cross roller bearing.
  • the two-stage cross roller bearing of the present invention is: An outer ring, an intermediate ring arranged concentrically inside the outer ring, an inner ring arranged concentrically inside the intermediate ring, an annular ring having a rectangular cross section formed between the outer ring and the intermediate ring
  • a plurality of inner rollers inserted in a freely rolling manner in the track
  • the roller size of the inner roller is smaller than the roller size of the outer roller
  • the roller center of the inner roller is at a position offset in the direction along the axis with respect to the roller center of the outer roller.
  • the offset amount of the roller center of the inner roller with respect to the roller center of the outer roller is from 1/2 of the track width of the inner track to 1 / of the added value of the track width and the track width of the outer track. It can be a value in the range up to 2. If the offset amount is less than the value within this range, the preload deformation of the intermediate wheel cannot be sufficiently suppressed, and there is a risk that smooth rotation of the inner and outer cross roller bearings cannot be ensured.
  • the offset amount be 1 ⁇ 2 of the track width of the outer track.
  • the radial thickness between the circular inner peripheral surface and the circular outer peripheral surface of the intermediate wheel is set at least from the circular inner peripheral surface of the outer ring. It is desirable that the thickness in the radial direction between the circular outer peripheral surface is doubled.
  • the outer race and the inner race are formed at positions close to one end face of the outer race, the intermediate race and the inner race, and the intermediate race It is desirable that an insertion hole for inserting a roller is formed in each of the end surfaces of the ring and the inner ring.
  • a large-diameter outer cross roller bearing is constituted by the outer ring, the intermediate ring, the outer raceway, and the outer roller
  • a small-diameter inner cross roller is constituted by the intermediate ring, the inner race, the inner raceway, and the inner roller.
  • a bearing is constructed.
  • a large-diameter outer cross roller bearing located on the outside has a large roller size
  • a small-diameter inner cross-roller bearing located on the inside has a small roller size. Therefore, in a state where the two-stage cross roller bearing is assembled, it is possible to balance the preload stress acting from the inside and the outside on the intermediate wheel which is a common part of the inner and outer cross roller bearings.
  • roller center of the outer cross roller bearing and the roller center of the inner cross roller bearing are offset from each other in the direction of the center axis, compared to the case where they are positioned in the same plane in the radial direction, Preload deformation that occurs in the intermediate wheel can be reduced. As a result, the preload deformation of the intermediate wheel in a state where the two-stage cross roller bearing is assembled can be suppressed, and smooth rotation of the inner and outer cross roller bearings can be ensured.
  • the two-stage cross roller bearing 1 includes an outer ring 11, an intermediate ring 12 arranged concentrically inside the outer ring 11, and an inner ring 13 arranged concentrically inside the intermediate ring 12. It has.
  • An annular outer raceway 14 having a rectangular cross section is formed between the outer race 11 and the intermediate race 12, and a plurality of outer rollers 15 roll on the outer raceway 14 in a state where the central axes are alternately orthogonal to each other. It is inserted freely.
  • An annular inner raceway 16 having a rectangular cross section is also formed between the intermediate ring 12 and the inner race 13, and a plurality of inner rollers 17 are inserted into the inner raceway 16 with the central axes alternately orthogonal to each other. Has been.
  • An insertion hole 12f for inserting the outer roller 15 into the outer track 14 is formed in one annular end surface 12a of the intermediate ring 12, and this insertion hole 12f is sealed by a stopper 18.
  • an insertion hole 13 f for inserting the inner roller 17 into the inner track 16 is formed in the annular end surface 13 a on the same side of the inner ring 13, and the insertion hole 13 f is sealed by a plug 19.
  • Screw holes 21 and 22 are formed in the annular end surfaces 11a and 11b on both sides of the outer ring 11 at regular angular intervals in the circumferential direction, respectively. These are screw holes of a predetermined depth extending in the direction of the bearing center axis 1a.
  • a plurality of screw holes 23 and 24 are also formed in the annular end faces 12a and 12b on both sides of the intermediate ring 12 at predetermined angular intervals in the circumferential direction. These screw holes 23 and 24 are also screw holes having a predetermined depth extending in the direction of the bearing center axis 1a.
  • a plurality of screw holes 25 and 26 are formed at predetermined angular intervals in the circumferential direction on the annular end faces 13a and 13b on both sides of the inner ring 13 as well.
  • a central through hole 13g is formed in the inner ring 13
  • a screw insertion hole 27 is provided at a predetermined angular interval in the circumferential direction in an annular flange 13h protruding inward from the circular inner peripheral surface with a constant width. Is formed.
  • another member (not shown) can be connected and fixed to the end faces on both sides of the outer ring 11, the intermediate ring 12 and the inner ring 13.
  • the roller size of the inner roller 17 is smaller than the roller size of the outer roller 15, and the outer cross roller bearing has a larger bearing load capacity.
  • the roller center L2 of the inner roller 17 is offset from the roller center L1 of the outer roller 15 in the direction along the bearing center axis 1a.
  • the offset amount ⁇ is 1 ⁇ 2 of the track width w (14) of the outer track 14.
  • the roller center L2 is offset from the roller center L1 toward the annular end faces 11a to 13a.
  • the offset amount ⁇ is in the range from 1/2 of the track width w (16) of the inner track 16 to 1/2 of the sum of the track width w (16) and the track width w (14) of the outer track 14. It is desirable to set the value of. w (16) / 2 ⁇ ⁇ w (16) + w (14) ⁇ / 2
  • the thickness t (12) in the radial direction between the circular inner peripheral surface 12d and the circular outer peripheral surface 12e of the intermediate ring 12 has a circular shape of the outer ring 11.
  • the radial thickness t (11) between the inner peripheral surface 11d and the circular outer peripheral surface 11e is set to be twice or more.
  • annular end surfaces 11a, 12a, 13a on the same side of the outer ring 11, the intermediate ring 12, and the inner ring 13 are located on substantially the same plane, and the outer race 14 is more annular end surface than the annular end surfaces 11b, 12b. It is in a position close to the side of 11a, 12a.
  • the inner track 16 is located closer to the annular end surfaces 12a and 13a than the annular end surfaces 12b and 13b.
  • the insertion holes 12f and 13f are formed in the annular end faces 12a and 13a. In this way, the outer track 14 and the inner track 16 are brought close to the annular end surfaces 12a and 13a on the roller insertion side in the direction of the bearing center axis 1a. Therefore, the assemblability of the two-stage cross roller bearing 1 and the workability of the roller insertion work can be improved.

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Abstract

　２段クロスローラベアリング（１）では、同心状に外輪（１１）、中間輪（１２）、内輪（１３）が配列され、外輪（１１）と中間輪（１２）の間の外側軌道（１４）に挿入されている外側ローラ（１５）のローラサイズが、中間輪（１２）と内輪（１３）の間の内側軌道（１６）に挿入されている内側ローラ（１７）のローラサイズより小さい。外側ローラ（１５）のローラ中心Ｌ１に対して内側ローラ（１７）のローラ中心Ｌ２が中心軸線（１ａ）の方向にオフセットしている。中間輪（１２）の半径方向の厚さｔ（１２）が、外輪（１１）の半径方向の厚さｔ（１１）の２倍以上である。中間輪（１２）の予圧変形を抑制でき、内側、外側ローラ（１５、１７）の円滑な回転を確保可能な２段クロスローラベアリングを実現できる。

Description

２段クロスローラベアリング
　本発明は、２組のクロスローラベアリングが同心状に配置されている構造の小型でコンパクトな２段クロスローラベアリングに関する。
　クロスローラベアリングは、内輪および外輪の間に形成される矩形断面の円環状軌道に、中心軸線が交互に直交する状態でローラが挿入されており、ラジアル力およびスラスト力の双方が作用する軸受部分に多用されている。
　本願出願人は、特許文献１において、同心２軸の回転を取り出し可能な支持剛性の高い扁平な多段クロスローラベアリングを提案している。この多段クロスローラベアリングは、第１のクロスローラベアリングと第２のクロスローラベアリングを有し、第１のクロスローラベアリングの内側に第２のクロスローラベアリングが同心状態に配置され、第１のクロスローラベアリングの内輪と第２のクロスローラベアリングの外輪とが単一の円環状部材である中間輪から形成されている。この中間輪の円形外周面に第１のクロスローラベアリングの内輪側軌道溝が形成され、当該円環状部材の円形内周面に第２のクロスローラベアリングの外輪側軌道溝が形成されている。なお、特許文献２には、同心状にボールベアリングを多段に配列されている多段ボールベアリングが提案されている。
ＷＯ２００３／０５０４２８号のパンフレット 特開２０００－２７８５７号公報
　クロスローラベアリングが同心状に配置されている２段クロスローラベアリングにおいては、外側のクロスローラベアリングの内輪および内側のクロスローラベアリングの外輪として機能する中間輪に大きな予圧が作用する。このため、中間輪に予圧変形が生じ、各段のクロスローラベアリングの円滑な回転を確保できないという問題がある。
　本発明の課題は、この点に鑑みて、内輪および外輪として機能する中間輪の予圧変形を抑制して各クロスローラベアリングの円滑な回転を確保可能な２段クロスローラベアリングを提案することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の２段クロスローラベアリングは、
　外輪と、当該外輪の内側に同心状態に配置した中間輪と、当該中間輪の内側に同心状態に配置した内輪と、前記外輪および前記中間輪の間に形成されている矩形断面の円環状の外側軌道と、当該外側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数の外側ローラと、前記中間輪および前記内輪の間に形成されている矩形断面の円環状の内側軌道と、当該内側軌道内に転動自在の状態で挿入されている複数の内側ローラとを備えており、
　前記内側ローラのローラサイズは、前記外側ローラのローラサイズよりも小さく、
　前記内側ローラのローラ中心は、前記外側ローラのローラ中心に対して、前記軸線に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴としている。
　ここで、前記内側ローラのローラ中心の前記外側ローラのローラ中心に対するオフセット量は、前記内側軌道の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値とすることができる。この範囲内の値よりもオフセット量が少ないと、中間輪の予圧変形を十分に抑制できないので内側、外側クロスローラベアリングの円滑な回転を確保できないおそれがある。また、この範囲内の値よりもオフセット量を多くしても、オフセットさせることによる中間輪の予圧変形抑制効果の更なる改善が得られず、２段クロスローラベアリングの中心軸線の方向の幅寸法が大きくなり、２段クロスローラベアリングの偏平化にとって不利になる。
　中間輪の予圧変形を効果的に抑制しつつ、２段クロスローラベアリングを偏平にするためには、オフセット量を、前記外側軌道の軌道幅の１／２にすることが望ましい。
　次に、中間輪の予圧変形を確実に防止するためには、当該中間輪における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さを、少なくとも、前記外輪の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍にしておくことが望ましい。
　一方、２段クロスローラベアリングの組立性を向上させるために、前記外側軌道および前記内側軌道を、前記外輪、前記中間輪および前記内輪において、それらの一方の端面に近い位置に形成し、前記中間輪および前記内輪における前記端面に、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔を形成しておくことが望ましい。
　本発明の２段クロスローラベアリングでは、外輪、中間輪、外側軌道、および外側ローラによって大径の外側クロスローラベアリングが構成され、中間輪、内輪、内側軌道、および内側ローラによって小径の内側クロスローラベアリングが構成される。外側に位置する大径の外側クロスローラベアリングはローラサイズが大きく、内側に位置する小径の内側クロスローラベアリングはローラサイズが小さい。したがって、２段クロスローラベアリングを組み立てた状態において、内外のクロスローラベアリングの共通部品である中間輪に対して内側および外側から作用する予圧応力の均衡化を図ることができる。
　また、外側クロスローラベアリングのローラ中心と内側クロスローラベアリングのローラ中心を、それらの中心軸線の方向にオフセットさせた位置としてあるので、これらが半径方向において同一平面状に位置する場合に比べて、中間輪に生ずる予圧変形を小さくすることができる。この結果、２段クロスローラベアリングを組み立てた状態における中間輪の予圧変形を抑制でき、内側、外側のクロスローラベアリングの円滑な回転を確保できる。
本発明を適用した２段クロスローラベアリングを示す端面図および縦断面図である。
　図面を参照して本発明を適用した２段クロスローラベアリングの実施の形態を説明する。図１に示すように、２段クロスローラベアリング１は、外輪１１と、当該外輪１１の内側に同心状態に配置した中間輪１２と、当該中間輪１２の内側に同心状態に配置した内輪１３とを備えている。外輪１１と中間輪１２の間には矩形断面の円環状の外側軌道１４が形成されており、当該外側軌道１４には、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の外側ローラ１５が転動自在の状態で挿入されている。中間輪１２と内輪１３の間にも、矩形断面の円環状の内側軌道１６が形成されており、当該内側軌道１６には、中心軸線が交互に直交する状態で複数個の内側ローラ１７が挿入されている。
　中間輪１２における一方の円環状端面１２ａには、外側ローラ１５を外側軌道１４内に挿入するための挿入孔１２ｆが形成されており、この挿入孔１２ｆは栓１８によって封鎖されている。同様に、内輪１３における同一側の円環状端面１３ａには、内側ローラ１７を内側軌道１６に挿入するための挿入孔１３ｆが形成されており、この挿入孔１３ｆは栓１９によって封鎖されている。
　外輪１１における両側の円環状端面１１ａ、１１ｂには、それぞれ、円周方向に向けて、一定の角度間隔でねじ孔２１、２２が形成されている。これらはベアリング中心軸線１ａの方向に延びる所定深さのねじ孔である。中間輪１２の両側の円環状端面１２ａ、１２ｂにも、円周方向に向けて所定の角度間隔で複数本のねじ孔２３、２４が形成されている。これらのねじ孔２３、２４もベアリング中心軸線１ａの方向に延びる所定深さのねじ孔である。同様に、内輪１３の両側の円環状端面１３ａ、１３ｂにも円周方向に向けて所定の角度間隔で複数本のねじ孔２５、２６が形成されている。また、内輪１３には中心貫通孔１３ｇが形成されており、この円形内周面から一定幅で内側に突出している円環状フランジ１３ｈには、円周方向に所定の角度間隔でねじ挿入孔２７が形成されている。これらのねじ孔２１～２６、ねじ挿入孔２７を用いて、外輪１１、中間輪１２、内輪１３の両側の端面に別部材（図示せず）を連結固定可能である。
　ここで、内側ローラ１７のローラサイズは外側ローラ１５のローラサイズよりも小さく、外側クロスローラベアリングの方がベアリング負荷容量が大きい。また、内側ローラ１７のローラ中心Ｌ２は、外側ローラ１５のローラ中心Ｌ１に対して、ベアリング中心軸線１ａに沿った方向にオフセットした位置となっている。
　本例では、中間輪１２の予圧変形を効果的に抑制しつつ、２段クロスローラベアリング１を偏平にするために、オフセット量Δが、外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の１／２になっており、ローラ中心Ｌ１に対してローラ中心Ｌ２が円環状端面１１ａ～１３ａの側にオフセットした位置となっている。オフセット量Δは、内側軌道１６の軌道幅ｗ（１６）の１／２から、当該軌道幅ｗ（１６）と外側軌道１４の軌道幅ｗ（１４）の加算値の１／２までの範囲内の値としておくことが望ましい。
　　ｗ（１６）／２＜　Δ　＜｛ｗ（１６）＋ｗ（１４）｝／２
　また、中間輪１２の予圧変形を確実に防止するために、当該中間輪１２における円形内周面１２ｄから円形外周面１２ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１２）が、外輪１１の円形内周面１１ｄから円形外周面１１ｅまでの間の半径方向の厚さｔ（１１）の２倍以上に設定されている。
　さらに、外輪１１、中間輪１２および内輪１３における同一側の円環状端面１１ａ、１２ａ、１３ａがほぼ同一面上に位置しており、外側軌道１４が、円環状端面１１ｂ、１２ｂよりも円環状端面１１ａ、１２ａの側に近い位置にある。また、内側軌道１６も円環状端面１２ｂ、１３ｂよりも円環状端面１２ａ、１３ａの側に近い位置にある。前述したように、円環状端面１２ａ、１３ａに、挿入孔１２ｆ、１３ｆが形成されている。このように、外側軌道１４、内側軌道１６を、それらのベアリング中心軸線１ａの方向において、ローラ挿入側の円環状端面１２ａ、１３ａの側に近い位置に寄せてある。したがって、２段クロスローラベアリング１の組立性、ローラの挿入作業の作業性を向上させることができる。

Claims (5)

  1. 　外輪（１１）と、
    　当該外輪（１１）の内側に同心状態に配置した中間輪（１２）と、
    　当該中間輪（１２）の内側に同心状態に配置した内輪（１３）と、
    　前記外輪（１１）および前記中間輪（１２）の間に形成されている矩形断面の円環状の外側軌道（１４）と、
    　当該外側軌道（１４）内に転動自在の状態で挿入されている複数の外側ローラ（１５）と、
    　前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）の間に形成されている矩形断面の円環状の内側軌道（１６）と、
    　当該内側軌道（１６）内に転動自在の状態で挿入されている複数の内側ローラ（１７）とを備えており、
    　前記内側ローラ（１７）のローラサイズは、前記外側ローラ（１５）のローラサイズよりも小さく、
    　前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）は、前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対して、ベアリング中心軸線（１ａ）に沿った方向にオフセットした位置にあることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
  2. 　請求項１において、
    　前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記内側軌道（１６）の軌道幅の１／２から、当該軌道幅と前記外側軌道（１４）の軌道幅との加算値の１／２までの範囲内の値であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
  3. 　請求項１において、
    　前記内側ローラ（１７）のローラ中心（Ｌ２）の前記外側ローラ（１５）のローラ中心（Ｌ１）に対するオフセット量（Δ）は、前記外側軌道（１４）の軌道幅の１／２であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
  4. 　請求項１において、
    　前記中間輪（１２）における円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さは、少なくとも、前記外輪（１１）の円形内周面から円形外周面までの間の半径方向の厚さの２倍であることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
  5. 　請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
    　前記外側軌道（１４）および前記内側軌道（１６）は、前記外輪（１１）、前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）において、それらの一方の端面に近い位置に形成されており、
    　前記中間輪（１２）および前記内輪（１３）における前記端面に、それぞれ、ローラ挿入用の挿入孔（１２ｆ、１３ｆ）が形成され、これらの挿入孔が栓（１８、１９）によって封鎖されていることを特徴とする２段クロスローラベアリング（１）。
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