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発明の名称 回転軸支持構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−24111(P2007−24111A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−204624(P2005−204624)
出願日 平成17年7月13日(2005.7.13)
代理人 【識別番号】100091409
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英彦
発明者 平澤 義光
要約 課題
傾きを生じる回転軸を適切に支持可能な円錐ころ軸受を備える回転軸支持構造を提供する。

解決手段
回転軸支持構造21は、回転軸22と、回転軸22を回転自在に支持する円錐ころ軸受23とを備え、円錐ころ軸受23は、内輪24と、外輪25と、内輪24および外輪25の間に配置された円錐ころ26とを有する。回転軸22の静止時においては、コーンセンタOは、軸受回転軸線上にあり、円錐ころ26の円錐の頂点O´は、コーンセンタOとずれた位置にある。そして、回転軸22が円錐ころ26の小端面側が持ち上がるように傾きながら回転する場合、内輪24は回転軸22に追従して傾くので、円錐の頂点O´とコーンセンタOとが一致する。
特許請求の範囲
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸を回転自在に支持する円錐ころ軸受とを備える回転軸支持構造であって、
前記円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪の間に配置された円錐ころとを備え、
前記円錐ころの円錐の頂点とコーンセンタとがずれたところに位置する、回転軸支持構造。
【請求項2】
前記回転軸が前記円錐ころの小端面側が持ち上がるように傾いた状態で、前記円錐ころの円錐の頂点と前記コーンセンタとが一致するように、ころ角度を前記内輪と前記外輪との軌道面角度より大きく設定する、請求項1に記載の回転軸支持構造。
【請求項3】
前記回転軸が前記円錐ころの大端面側が持ち上がるように傾いた状態で、前記円錐ころの円錐の頂点と前記コーンセンタとが一致するように、ころ角度を前記内輪と前記外輪との軌道面角度より小さく設定する、請求項1に記載の回転軸支持構造。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、傾きながら回転する回転軸を円錐ころ軸受で支持する回転軸支持構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、軸の回転時に撓みや傾きを生じることによって、不均等な荷重が負荷される環境で使用される軸受として、例えば、特開2002−143928公報(特許文献1)に、図3に示すような円筒ころ軸受1が記載されている。
【0003】
同公報によると、円筒ころ軸受1は、内輪2と、外輪3と、内輪2および外輪3の間に配置された複数の円筒ころ4a〜4dとを備える。また、複数の円筒ころ4a〜4dは、ころ径が互いに異なっており、図3に示す円筒ころ軸受1では、左端の円筒ころ4aが最もころ径が小さく、右端の円筒ころ4dが最もころ径が大きい。
【0004】
上記構成の円筒ころ軸受1を回転軸に組み込む場合、荷重の大きい側に円筒ころ4aを配置する。これにより、撓みや傾きによって生じた不均等な荷重を円筒ころ4a〜4dで均等に支持することができると記載されている。
【特許文献1】特開2002−143928公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記と同様に回転時に撓みや傾きを生じる軸を支持する軸受として、円錐ころ軸受を採用する場合について図4を参照して検討する。
【0006】
図4(a)は、回転軸12を円錐ころ軸受13で支持する回転軸支持構造11であって、回転軸12が静止している状態を示す図である。円錐ころ軸受13は、内輪14と、外輪15と、内輪14および外輪15の間に配置された円錐ころ16とを備え、内輪14および外輪15の軌道面の延長線と、円錐ころ16の転動面の延長線とは、軸受回転軸線上の一点Oで交わる。このとき、内輪14および外輪15の軌道面と、円錐ころ16の転動面との接触位置の中心は、円錐ころ16の転動面の中央部付近に位置することとなり、円錐ころ16は安定して回転することができる。
【0007】
一方、図4(b)に示すように、回転軸12が円錐ころ16の小端面側が持ち上がるように傾いた場合、ハウジングに固定されている外輪15はそのままであるのに対して、内輪14は回転軸12に追従して傾くこととなるので、内輪14および外輪15の軌道面の延長線の交点がO´に移動する。その結果、内輪14および外輪15の軌道面と、円錐ころ16の転動面との接触位置の中心は、円錐ころ16の小端面側に移動することとなり、円錐ころ16の円滑な回転を阻害する。また、これは、回転軸12が円錐ころ16の大端面側が持ち上がるように傾いた場合も同様である。
【0008】
そこで、この発明の目的は、傾きを生じる回転軸を適切に支持可能な円錐ころ軸受を備える回転軸支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に係る回転軸支持構造は、回転軸と、回転軸を回転自在に支持する円錐ころ軸受とを備える回転軸支持構造である。円錐ころ軸受に注目すると、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置された円錐ころとを備え、円錐ころの円錐の頂点とコーンセンタとがずれたところに位置する。
【0010】
上記構成とすることにより、回転軸が傾いた状態で内外輪の軌道面と円錐ころの転動面の接触が適正な状態となるので、円錐ころの円滑な回転を得ることができる。なお、本明細書中「コーンセンタ」とは、内輪および外輪の軌道面の母線の延長線の交点を指すものとする。
【0011】
回転軸支持構造は、回転軸が円錐ころの小端面側が持ち上がるように傾いた状態で、円錐ころの円錐の頂点とコーンセンタとが一致するように、ころ角度を内輪と外輪との軌道面角度より大きく設定するのが好ましい。
【0012】
または、回転軸が円錐ころの大端面側が持ち上がるように傾いた状態で、円錐ころの円錐の頂点とコーンセンタとが一致するように、ころ角度を内輪と外輪との軌道面角度より小さく設定するとよい。
【0013】
上記の各構成のように、回転軸の傾きに合わせてころ角度を適切な値とすることにより、傾き等によって不均等な荷重が負荷される回転軸を適切に支持可能な回転軸支持構造を得ることができる。なお、本明細書中「ころ角度」とは、円錐ころの転動面の延長線がなす円錐の頂角を指すものとし、「軌道面角度」とは、内輪および外輪の転動面の延長線のなす角を指すものとする。
【発明の効果】
【0014】
この発明は、傾き等によって不均等な荷重が負荷される回転軸を適切に支持可能な回転軸支持構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
図1を参照して、この発明の一実施形態に係る回転軸支持構造21を説明する。
【0016】
回転軸支持構造21は、回転軸22と、回転軸22を回転自在に支持する円錐ころ軸受23とを備え、円錐ころ軸受23は、内輪24と、外輪25と、内輪24および外輪25の間に配置された円錐ころ26とを有する。
【0017】
図1(a)は、回転軸22が静止している状態であり、この状態でコーンセンタOは、軸受回転軸線上にある。一方、円錐ころ26の円錐の頂点O´は、コーンセンタOとずれた位置にある。このとき、ころ角度αは軌道面角度βより大きい。
【0018】
次に、図1(b)は、回転軸22が回転している状態であり、回転軸22が円錐ころ26の小端面側が持ち上がるように傾きながら回転すると、内輪24は回転軸22に追従して傾くので、コーンセンタOと円錐の頂点O´とが一致する。このとき、ころ角度αと軌道面角度βとは、α=βとなる。
【0019】
次に、図2は、この発明の他の実施形態に係る回転軸支持構造31であって、基本構成は、図1に示す回転軸支持構造21と同様である。
【0020】
図2(a)は、回転軸32が静止している状態であり、この状態でコーンセンタOは、軸受回転軸線上にある。一方、円錐ころ36の円錐の頂点O´は、コーンセンタOとずれた位置にある。このとき、ころ角度αは軌道面角度βより小さい。
【0021】
次に、図2(b)は、回転軸32が回転している状態であり、回転軸32が円錐ころ36の大端面側が持ち上がるように傾きながら回転すると、内輪34は回転軸32に追従して傾くので、コーンセンタOと円錐の頂点O´とが一致する。このとき、ころ角度αと軌道面角度βとは、α=βとなる。
【0022】
上記の各構成のように、回転軸の傾いた状態で、コーンセンタOと円錐の頂点O´とが一致するようにころ角度αを適切な値に設定することにより、回転時に内輪および外輪の軌道面と円錐ころの転動面との接触が適正な状態となるので、円錐ころの円滑な回転を得ることができる。その結果、傾き等によって不均等な荷重が負荷される回転軸を適切に支持可能な回転軸支持構造を得ることができる。
【0023】
なお、上記の各実施形態において、コーンセンタOと円錐ころの頂点O´とが相対的に近づくことにより、この発明の効果が得られると考えられることから、両者は厳密に一致することを要しないものとする。
【0024】
また、上記の各実施形態においては、コーンセンタOと円錐の頂点O´との位置関係について、回転軸の上側の軸受部分についてのみ説明したが、回転軸の下側の軸受部分については、回転軸の傾きに伴ってコーンセンタOと円錐の頂点O´のずれが大きくなり、軸受の回転を阻害することが考えられる。しかし、ラジアル荷重が負荷される環境では、軸受の一方側に集中して荷重が負荷されることが一般的であることから、高負荷側の軸受部分にこの発明を適応することにより、全体として円滑な回転となると考えられる。
【0025】
さらに、上記の各実施形態においては、単列の円錐ころ軸受を使用した回転軸支持構造の例を示したが、これに限ることなく、複列および多列の円錐ころ軸受を使用した回転軸支持構造にも適用可能である。この場合、円錐ころ軸受の各列について、回転軸の傾きに合わせた適切なころ角度の設定が必要となる。
【0026】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0027】
この発明は、傾きながら回転する回転軸を円錐ころ軸受で支持する回転軸支持構造に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】この発明の一実施形態に係る回転軸支持構造であって、(a)は静止時、(b)は、回転時の状態を示す図である。
【図2】この発明の他の実施形態に係る回転軸支持構造であって、(a)は静止時、(b)は、回転時の状態を示す図である。
【図3】各列に不均等な荷重が負荷される環境で使用される円筒ころ軸受を示す図である。
【図4】傾きながら回転する回転軸を従来の円錐ころ軸受で支持する回転軸支持構造であって、(a)は静止時、(b)は、回転時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【0029】
1 円筒ころ軸受、2,14,24,34 内輪、3,15,25,35 外輪、4a,4b,4c,4d 円筒ころ、11,21,31 回転軸支持構造、12,22,32 回転軸、13,23,33 円錐ころ軸受、16,26,36 円錐ころ。




 

 


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