特開 2023-130215 樹脂製の軌道輪を備えるクロスローラ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130215

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】樹脂製の軌道輪を備えるクロスローラ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/62 20060101AFI20230912BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20230912BHJP

   F16C 33/34 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F16C33/62

F16C19/36

F16C33/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034762

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000229335

【氏名又は名称】日本トムソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(72)【発明者】

【氏名】本山 真生

(72)【発明者】

【氏名】川島 孝文

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA13

3J701AA26

3J701AA34

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA03

3J701BA09

3J701BA53

3J701BA54

3J701BA64

3J701BA69

3J701BA70

3J701DA14

3J701EA34

3J701EA37

3J701EA38

3J701FA31

3J701FA44

3J701FA51

3J701GA31

3J701GA60

3J701XB03

3J701XB14

3J701XB26

(57)【要約】

【課題】軽量かつ耐摩耗性を有する軸受を提供すること。
【解決手段】内周に互いに直交する一対の外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、外周に互いに直交する一対の内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に周方向に交互に傾斜方向を異にして配置された複数のローラと、を備えるクロスローラ軸受である。前記外輪および前記内輪は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂で形成されてなる。前記ローラは、前記ローラの直径ｄと、前記ローラの前記軸方向の長さＬとが、ｄ×０．９７＞Ｌの関係を満たす。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周に互いに直交する一対の外輪軌道面を有する外輪と、
前記外輪と共通の中心軸を有し、外周に互いに直交する一対の内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に周方向に交互に傾斜方向を異にして配置された複数のローラと、
を備えるクロスローラ軸受であって、
前記外輪および前記内輪は、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂で形成されてなり、
前記ローラは、
前記ローラの直径ｄと、前記ローラの前記軸方向の長さＬとが、
ｄ×０．９７＞Ｌ
の関係を満たす、
クロスローラ軸受。

【請求項2】

前記外輪は、軸方向に分割された第１外輪分割輪と第２分割輪とを含み、
前記内輪は、一体の部材から構成されている、
請求項１に記載のクロスローラ軸受。

【請求項3】

前記外輪及び前記内輪は、ＰＥＥＫ樹脂で構成され、
前記外輪の外径は２６～３１０ｍｍ、
前記内輪の内径は１５～２５０ｍｍ
である、
請求項１または請求項２に記載のクロスローラ軸受。

【請求項4】

前記ローラは、
軸方向に延びる中空円筒形状を有し、前記軸方向における第１端と、前記第１端と前記軸方向における逆側の端部である第２端とを含む第１部分と、
前記第１端と連続し、前記軸方向に直交する面を有する第２部分と、
前記第２端と連続し、前記軸方向に直交する面を有する第３部分と、
を含み、
前記第２部分は、前記第１部分の前記第１端を閉塞し、
前記第３部分は、前記第１部分に対して径方向内方に突出する突出部を含み、
前記第３部分は、前記第１部分の前記第２端を閉塞しない、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のクロスローラ軸受。

【請求項5】

前記第１部分と、前記第２部分と、前記第３部分とは、一連の板材で構成されている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のクロスローラ軸受。

【請求項6】

前記複数のローラのすべては、
前記第１端が前記内輪と対面し、前記第２端が前記外輪と対面するよう配置されている、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のクロスローラ軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂製の軌道輪を備えるクロスローラ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

クロスローラ軸受として、内輪は一体の部品で構成され、外輪は軸方向に分割された分割輪を組み合わせて構成されたものが知られている。例えば特許文献１に開示されたクロスローラ軸受では、分割輪の双方を貫通するねじ穴が形成され、このねじ穴に挿通されたボルトとナットとが締結されることによって、分割輪同士が互いに固定されている。

【0003】

内輪と外輪がいずれもワンピースの一体部品で構成されたクロスローラ軸受が知られている。例えば特許文献２には、ローラの直径および高さが２ｍｍであり、外輪の外径と内輪の内径との差の半分である軸受の断面高さが実質的に５．５ｍｍである超薄型クロスローラ軸受が開示されている。隣接するローラの間にはセパレータが配置され、セパレータは長尺の円柱形状に形成されている。セパレータは、両端面の平面部の中央に、平面部に囲まれた凹部が形成されている。

【0004】

外輪および内輪からなる軌道輪が、樹脂の成形体である転がり軸受が知られている。例えば特許文献３には、軌道輪がポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂で構成され、転動体がセラミックス製の玉である転がり軸受が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭６０－９５２２８号公報

【特許文献2】特開２００９－２８７５８７号公報

【特許文献3】特開２０１７－１８０７５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

軽量かつ耐摩耗性を有する軸受が望まれる。そこで本発明は、軽量かつ耐摩耗性を有する軸受を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従ったクロスローラ軸受は、内周に互いに直交する一対の外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、外周に互いに直交する一対の内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に周方向に交互に傾斜方向を異にして配置された複数のローラと、を備える。前記外輪および前記内輪は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂で形成されてなる。前記ローラは、前記ローラの直径ｄと、前記ローラの前記軸方向の長さＬとが、ｄ×０．９７＞Ｌの関係を満たす。

【発明の効果】

【0008】

上記クロスローラ軸受は、軽量かつ耐摩耗性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示に従うクロスローラ軸受の一部を切り開いて示す斜視図である。

【図2】図２は、図１におけるII－II断面を示す断面図である。

【図3】図３は、本開示に従うクロスローラ軸受から第１外輪部材および第２外輪部材を省き、一部を拡大して示す斜視図である。

【図4】図４は、本開示に従うクロスローラ軸受から第１外輪部材を省き、一部を拡大して示す模式図である。

【図5】図５は、本開示に従うクロスローラ軸受のローラを示す側面図、平面図および底面図である。

【図6】図６は、図５におけるVI－VI断面を示す断面図である。

【図7】図７は、図５におけるVI－VI断面を含む断面斜視図である。

【図8】図８は、本開示に従うクロスローラ軸受のローラを示す側面図である。

【図9】図９は、図８に示すクロスローラ軸受のローラの断面図である。

【図10】図１０は、図９に示された断面と同じ断面が表れたローラの断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施形態の概要］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
本開示に従ったクロスローラ軸受は、内周に互いに直交する一対の外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪と共通の中心軸を有し、外周に互いに直交する一対の内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に周方向に交互に傾斜方向を異にして配置された複数のローラと、を備える。前記外輪および前記内輪は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂で形成されてなる。前記ローラは、前記ローラの直径ｄと、前記ローラの前記軸方向の長さＬとが、ｄ×０．９７＞Ｌの関係を満たす。

【0011】

従来、軽量なクロスローラ軸受として、外輪や内輪を薄肉に形成したものが知られている（例えば特許文献２）。特許文献２のクロスローラ軸受は、内輪および外輪がそれぞれワンピースの一体部品で構成されており、外輪に設けられた組み込み孔を通じて、外輪と内輪の間にローラが挿入される。特許文献２のクロスローラ軸受は、内輪、外輪、ローラともに高炭素クロム軸受鋼で構成される。ローラは中実の円柱形状で、長さと直径とが実質的に同一のサイズに形成されている。

【0012】

軸受が組み込まれる装置の小型化および軽量化の要求に伴って、軸受に対しても一層の軽量化が望まれている。この背景の下で軸受の軽量化が検討され、従来汎用されている鋼製の軌道輪では軽量化に限界があると考えられた。そこで、より軽量な材料として、軌道輪を樹脂で構成することが検討された。転がり軸受において、樹脂製の軌道輪を用いる検討は一部で行われている（例えば特許文献３）。特許文献３では、荷重変形を防止するために寸法安定性に特に優れた樹脂材料を用いて軌道輪を構成し、かつ、セラミックス製の玉を転動体として用いている。しかしながら、クロスローラ軸受では荷重方向が一様でないこと、また、軽量化の観点から、特許文献３の玉軸受をクロスローラ軸受に転用することは困難と考えられた。

【0013】

本開示にかかるクロスローラ軸受は、外輪および内輪が樹脂で構成されるとともに、外輪と内輪の間に挿入されるローラについて、ローラの直径ｄとローラの軸方向の長さＬとが、ｄ×０．９７＞Ｌの関係を満たす。この構成によって、負荷によって軌道輪が弾性変形を生じた場合であっても、ローラの転走が損なわれず、確実に動作するクロスローラ軸受が得られることが見出された。同時に、前記の形状を有するローラによれば、ローラの端面やその角部分が軌道面に接触することによる軌道面の傷付きが抑制され、軌道輪の摩耗や接触抵抗が低減されて、より耐久性に優れた軸受が得られることが見出された。

【0014】

本開示にかかるクロスローラ軸受において、前記外輪は軸方向に分割された第１外輪分割輪と第２分割輪とを含み、前記内輪は一体の部材から構成されていてもよい。かかる構成の外輪および内輪を用いることによって、汎用的な製造方法を利用しながら、合理的なコストで軽量かつ耐摩擦性を有するクロスローラ軸受を得ることができる。

【0015】

本開示にかかるクロスローラ軸受において、前記外輪及び前記内輪は、ＰＥＥＫ樹脂で構成され、前記外輪の外径は２６～３１０ｍｍ、前記内輪の内径は１５～２５０ｍｍであってよい。ＰＥＥＫ樹脂を用いてこの範囲のクロスローラ軸受を構成すると、従来の鋼製の軸受に対して質量が６０～８０％程度低減され、かつ、充分な耐摩擦性と実用的な耐荷重を備えるクロスローラ軸受が得られる。

【0016】

本開示にかかるクロスローラ軸受において、前記ローラは、軸方向に延びる中空円筒形状を有し、前記軸方向における第１端と、前記第１端と前記軸方向における逆側の端部である第２端とを含む第１部分と、前記第１端と連続し、前記軸方向に直交する面を有する第２部分と、前記第２端と連続し、前記軸方向に直交する面を有する第３部分と、を含むローラであってよい。前記第２部分は前記第１部分の前記第１端を閉塞し、前記第３部分は前記第１部分に対して径方向内方に突出する突出部を含み、前記第３部分は前記第１部分の前記第２端を閉塞しないものであってよい。すなわち、このローラは、円筒の両端のうち、一端は閉塞され、他端は側壁から径方向内方に突出する突出部を有するが閉塞されない構造を有する。このような形状を備えるローラを採用することによって、さらなる軽量化を実現しながら、耐摩擦性も確保できる。

【0017】

前記第１部分と、前記第２部分と、前記第３部分とは、一連の板材で構成されていてもよい。つまり、ローラは、一連の板材を曲げて構成されたものであってもよい。このようなローラは、板材のプレス加工、具体的には絞り加工によって得ることができる。従来、クロスローラ軸受におけるローラは研削加工によって作製されていたところ、板材の絞り加工によってローラを作製することによって、中空部分を大きくすることが可能で、大幅な軽量化が実現できる。また、生産性が高く合理的なコストで軸受を作製できる。さらに、板材の切断端部を折り曲げて第３部分を構成することによって、軌道面における傷の発生を抑制できる。このため、傷の発生に起因する回転抵抗の増加を抑制し、軸受の早期破損が防止される。

【0018】

本開示にかかるクロスローラ軸受において、前記複数のローラのすべては、前記第１端が前記内輪と対面し、前記第２端が前記外輪と対面するよう配置されていてもよい。かかる構成とすることで、内輪の軌道面とローラとの接触抵抗に起因する回転抵抗の増加を抑制するという効果がある。

【0019】

［実施形態の具体例］
次に、本開示にかかるクロスローラ軸受の具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0020】

（クロスローラ軸受）
図１は本開示に従うクロスローラ軸受１の一部を切り開いて示す斜視図である。図２は、図１におけるII－II断面を示す断面図である。図３は、クロスローラ軸受１から第１外輪部材１１および第２外輪部材１２を省き、一部を拡大して示す斜視図である。

【0021】

図１を参照して、まずクロスローラ軸受１の概要を説明する。クロスローラ軸受１は、円環状の外輪１０と、円環状の内輪２０と、外輪１０と内輪２０との間に挿入された複数の転動体としてのローラ３０と、を主に備える。外輪１０と内輪２０は共通の中心軸Ｒを有する。中心軸Ｒの延びる方向をクロスローラ軸受１の軸方向という。ローラ３０は、側面と端面との間が曲線的に形成された略円柱状の外形を有する。ローラ３０は、第１の方向に配置されたローラ３１と、ローラ３１と直交する第２の方向に配置されたローラ３２と、を含む。ローラ３１とローラ３２とは、交互に傾斜方向を異にして、隣接するローラ３１とローラ３２の転動軸が互いに直交するように配置されている。ローラ３１とローラ３２は、配置方向が異なるのみで同一の材質および形状を有する。

【0022】

本開示にかかるクロスローラ軸受１の外輪１０および内輪２０は、樹脂製である。本開示にかかるクロスローラ軸受は、軽量化を実現するために軌道輪（外輪および内輪）が樹脂で構成されていることを特徴とする。樹脂製の軌道輪と前述のローラとを備えることによって、従来になく軽量で、かつ耐摩耗性にも優れ実用上必要な耐久性を有する軸受を実現できる。

【0023】

外輪１０および内輪２０を構成する樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む樹脂である。樹脂は１種であっても２種以上が併用されてもよい。

【0024】

軌道輪を構成する樹脂には、フィラー（充填材）を含んでもよい。フィラーとしては、樹脂成形体の強化材、固体潤滑剤、または両者の混合物等が挙げられる。強化材としては、ガラス繊維（ＧＦ）、カーボン繊維（ＣＦ）、アラミド繊維や、チタン酸カリウムウィスカ、酸化チタンウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼酸アルミニウムウィスカ、硫酸マグネシウムウィスカ等のウィスカ類が使用できる。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、グラファイト、二硫化モリブデン、炭素粉末、タルク等が使用できる。さらに、酸化防止剤や安定剤等、公知の添加物成分を含んでよい。

【0025】

図１、図２を参照して、外輪１０は、軸方向に分割された２つの分割輪である、第１外輪部材１１および第２外輪部材１２から構成される。第１外輪部材１１および第２外輪部材１２同士は、穴１５に挿入される締結部材によって固定される。外輪１０は、その内周に第１軌道面１１ａおよび第２軌道面１２ａを有する。第１外輪部材１１が第１軌道面１１ａを有する。第２外輪部材１２が第２軌道面１２ａを有する。第１軌道面１１ａと第２軌道面１２ａとが、互いに直交する一対の外輪軌道面１０ａを構成する。

【0026】

外輪１０において、第１外輪部材１１と第２外輪部材１２は同一の形状を有してよい。このため、裏表の区別のない、軸方向における中心を通る平面に対して対称であるクロスローラ軸受が得られる。なお、クロスローラ軸受１の製造において、第１外輪部材１１と第２外輪部材１２は組み合わされた状態で製造されてもよく、別々に製造されてもよい。すなわち、組み合わせを特定することなく複数の（多数の）外輪部材を作製した後に、任意に２つの外輪部材を組み合わせてクロスローラ軸受を組み立ててもよい。本開示にかかるクロスローラ軸受の寸法は特に制限されないが、小径であること、具体的には外輪の外径は２６～３１０ｍｍ程度、内輪の内径は１５～２５０ｍｍ程度のクロスローラ軸受であることが好ましい。

【0027】

内輪２０は一体に形成された一部品で構成される。内輪２０は、外周に第３軌道面２１ａおよび第４軌道面２２ａを有する。第３軌道面２１ａと第４軌道面２２ａとが、互いに直交する一対の内輪軌道面２０ａを構成する。第１軌道面１１ａ、第２軌道面１２ａ、第３軌道面２１ａ、第４軌道面２２ａによって規定される環状の空間が、ローラ３０が転走する軌道である。

【0028】

図２に示される断面において、第１軌道面１１ａと第４軌道面２２ａとを最短距離でつなぐ仮想直線と、第２軌道面１２ａと第３軌道面２１ａとを最短距離でつなぐ仮想直線とは、互いに直交する。第１の方向に配置されたローラ３１は、円筒側面状の外周面５１ａを有する。外周面５１ａが、第２軌道面１２ａおよび第３軌道面２１ａと接触し、ローラ３１が第２軌道面１２ａおよび第３軌道面２１ａ上を転走する。同様に、第２の方向に配置されたローラ３２は、第１軌道面１１ａおよび第４軌道面２２ａ上を転走する。

【0029】

図３を参照して、ローラ３１は、両端面のうち開口部ｓ２を有する側の端面である第２端面７１ａが、外輪１０に対面するように配置される。より具体的には、ローラ３１の第１端面６１ａ（図５）が、内輪２０の第４軌道面２２ａ（図２）に対面し、第２端面７１ａが外輪１０の第１軌道面１１ａに対面する。ローラ３２も同様であり、ローラ３２の第２端面７１ａが外輪１０に対面するように配置される。ローラ３２の第１端面６１ａ（図５）が、内輪２０の第３軌道面２１ａ（図２）に対面し、第２端面７１ａが外輪１０の第２軌道面１２ａに対面する。これらの向きにローラを配置することによって、内輪の軌道面とローラとの接触抵抗に起因する回転抵抗の増加を抑制するという効果がある。
なお、ローラ３０の配置方向はこれに限定されない。閉塞側の端面である第１端面６１ａが外輪軌道面１０ａに対向するように配置されてもよく、配置方向を制御せずにランダムに配置してもよい。

【0030】

クロスローラ軸受１の使用態様は制限されないが、例えば、外輪１０が外部装置の軸受ハウジングに固定され、内輪２０が外力を受けて回転する構成として用いられうる。また、内輪２０が外部装置のハウジングに固定され、外輪１０が外力を受けて回転する構成として用いられてもよい。

【0031】

図４は、クロスローラ軸受１から第１外輪部材１１を省き、一部を拡大して示す模式図である。図４を参照して、図中矢印に示すようにクロスローラ軸受１が外周側から径方向に負荷を受けると、図中点線で示すように外輪（第２外輪部材１２）が弾性変形することがある。特に、クロスローラ軸受１は外輪１０および内輪２０が樹脂で構成されるため、鋼製の軌道輪である場合よりも弾性変形の程度が大きくなる。軌道輪が弾性変形すると、転走するローラ３２に隣接するローラ３１のスペースが失われ、ローラ３１と第２軌道面１２ａが当接し、軸受の回転を阻害するおそれがある。本開示にかかるクロスローラ軸受１では、ローラ３１の長さＬをローラ３１の直径ｄよりも小さくすることによって、ローラ３１と第２軌道面１２ａとの干渉を回避しうる。また、ローラ３１は第２端面７１ａの角が湾曲領域４２となり、曲面に形成されているため、第２軌道面１２ａと当接する場合であっても第２軌道面１２ａを傷付けることが少なく、摩擦抵抗も低減される。かかる形状によって、軸受が負荷を受ける場合にも、軸受の円滑な動作を実現できる。さらに、ローラ３１の第１端面６１ａと内輪２０の第４軌道面２２ａとは、第１端面６１ａの中心領域ｃ１付近で接触する。ここで、第１端面６１ａは開口部のない平坦な面に形成されており、開口部ｓ２のある第２端面７１ａが第４軌道面２２ａに対向するよう配置された場合と比べて、第４軌道面２２ａに対する接触抵抗を抑制できる。かかる構成によって、クロスローラ軸受１における回転抵抗の上昇を抑制し、クロスローラ軸受１の耐摩擦性および耐久性をさらに良好にできる。

【0032】

（ローラ）
図５は、本開示に従うクロスローラ軸受に備えられるローラ３０を示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図および（ｃ）底面図である。図６は、図１におけるVI－VI断面を示すローラ３０の断面図である。図７は、図５におけるVI－VI断面を含むローラ３０の断面斜視図である。

【0033】

本開示にかかるクロスローラ軸受１に備えられるローラ３０について説明する。
図５（ａ）～（ｃ）を参照して、ローラ３０は、第１部分としての側壁５１と、側壁５１と湾曲領域４１を介して連続する第２部分としての第１端壁６１と、側壁５１と湾曲領域４２を介して連続する第３部分としての第２端壁７１と、を含む。側壁５１は、軸ｒの方向に延びる円筒形状を有する（以下のローラ３０の説明では、軸ｒの方向を単に軸方向と称する。）。側壁５１の軸ｒに直交する断面は、円形である。側壁５１の外周面５１ａの直径が、ローラ３０の直径ｄである。側壁５１は軸方向における第１端５１Ａと、軸方向における第１端５１Ａと逆側の端部である第２端５１Ｂとを含む。

【0034】

第１端壁６１は、ローラ３０の軸方向に直交する方向に延在する第１端面６１ａを含む。第２端壁７１は、ローラ３０の軸方向に直交する方向に延在する第２端面７１ａを含む。第１端面６１ａと第２端面７１ａとの間の長さが、ローラ３０の長さＬである。第１端壁６１は、側壁５１の第１端５１Ａを閉塞する円盤状の壁面である。第２端壁７１は、第２端５１Ｂと湾曲領域４２を介して連続し、径方向内方に延びる円環状の壁面である。すなわち、側壁５１の第２端５１Ｂは、第２端壁７１によって閉塞されておらず、側壁５１の第２端５１Ｂ側には、軸ｒを中心とした円形の開口部ｓ２が形成されている。開口部ｓ２は、第２端壁７１の先端面７１ｅによって規定される。

【0035】

ローラ３０における直径ｄと長さＬとは、直径ｄ×０．９７＞長さＬとされる。また、直径ｄ×０．５≦長さＬであることが好ましい。すなわち、ローラ３０の長さＬは、直径ｄに対して５０％以上９７％未満であることが好ましい。ローラ３０の長さＬが、直径ｄに対して５０％未満になると、クロスローラ軸受の動作中にローラがスピンし、回転を阻害するおそれがある。また、ローラ３０の具体的な寸法として、直径ｄ（ｍｍ）－０．２（ｍｍ）≧長さＬ（ｍｍ）であってもよい。従来、クロスローラ軸受において、ローラの直径と長さは等しいか、直径よりも長さが若干小さい程度とされていた。本開示にかかる軸受では、軌道輪が樹脂で構成され、負荷を受けた際に弾性変形が生じることがある。このような場合であっても、ローラの長さと直径の関係を上記のとおりとすることによって、軌道輪の弾性変形を許容可能となり、弾性変形が生じた場合であってもローラの端面と軌道面とが接触して回転がロックすることを回避できる。

【0036】

図６、図７を参照して、ローラ３０は、側壁５１と第１端壁６１と第２端壁７１によって囲まれた中空部ｓ１を有する。中空部ｓ１は開口部ｓ２に対して大径である。側壁５１、第１端壁６１、第２端壁７１は実質的に同じ厚みｔ１を有する。ローラ３０の寸法は、本発明の効果が得られる限り制限されないが、一例として、直径ｄが３ｍｍ、長さＬが２．８ｍｍ、壁面の厚みｔ１が０．３ｍｍであってよい。典型的には、直径ｄは２～１２ｍｍであってよく、長さＬは２～１２ｍｍであってよく、壁面の厚みｔ１は０．１～３．０ｍｍであってよい。壁面の厚みｔ１は、直径ｄに対して５～２５％であってよい。第２端壁７１が側壁５１から突出する長さｐ１は特に制限されないが、例えば直径ｄに対して５～２０％であってよい。

【0037】

第１端壁６１と、側壁５１と、第２端壁７１とは、湾曲領域４１、４２を介して一連に連続している。湾曲領域４１、４２の外側表面は、曲面に形成されている。この形状によって、ローラ３０が軌道内で転動する際に接触抵抗が低減され、また、軌道面の摩耗をより低減できる。ローラ３０は連続する一連の曲げられた板材によって形成されている。ローラ３０は、典型的には板材のプレス加工、より具体的には絞り加工によって得られる。

【0038】

ローラ３０は、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気メッキ鋼板等の鋼板、アルミニウム合金板等の曲げ加工によって構成されうる。また、樹脂あるいは軸受鋼で構成されてもよい。さらに、ガラス、セラミックス等の無機材料で構成されてもよい。ローラ３０を構成する材質は、用途に応じて選択されうる。例えば、優れた耐食性が求められる場合にはステンレス鋼板を用いることができる。より軽量性が求められる場合には無機材料を用いることができる。

【0039】

ローラ３０の製造方法は特に限定されないが、例えば金属板の絞り加工によって製造できる。典型的な製造方法として、まず金属板の深絞り加工によって、所望の径を有するとともに、完成品の長さよりも深い円筒部を有するカップ状部分を形成する。次いで、円筒部の開放端を切断してカップ状部材を得る。続いて、開放端を径方向内側に折り曲げるよう、折り曲げ加工を行う。なお、両端面および側面はさらに研磨によって所定の形状を形成してもよい。

【0040】

（ローラの変形例）
図８は、本開示に従うクロスローラ軸受に備えられるローラ１３１を示す側面図である。図９は、ローラ１３１の軸ｒに沿う断面を示す断面図である。図１０は、図９に示された断面と同じ断面が表れたローラ１３１の断面斜視図である。ローラ１３１は、第２端壁１７１を除いて、ローラ３０と同様の構成を備える。以下では、ローラ１３１がローラ３０と異なる構成を中心に説明し、共通する構成の説明は大幅に省略する。

【0041】

図８～図１０を参照して、ローラ１３１は、第１部分としての側壁５１と、側壁５１と湾曲領域４１を介して連続する第２部分としての第１端壁６１と、側壁５１と湾曲領域４２を介して連続する第３部分としての第２端壁１７１と、を含む。第２端壁１７１は、ローラ１３１の軸方向に直交する方向に延在する第２端面１７１ａを含む。第２端壁１７１は、側壁５１の第２端５１Ｂと湾曲領域４２を介して連続し、側壁５１から径方向内方に突出して延びる円環状の部分である。側壁５１の第２端５１Ｂは、第２端壁１７１によって閉塞されず、軸ｒを中心とした円形の開口部ｓ１２を有する。開口部ｓ１２は、第２端壁１７１の内周面１７１ｄによって規定される部分である。第２端壁１７１は、径方向内方に突出して延びるとともに、その先端はさらに湾曲してローラ１３１の軸方向に延びている。第２端壁１７１の先端面１７１ｅは、ローラ１３１の軸方向に直交する方向に延びている。

【0042】

ローラ１３１はローラ３０と同様に、金属板の絞り加工によって製造できる。典型的な製造方法として、まず金属板の深絞り加工によって、所望の径を有するとともに、完成品の長さよりも深い円筒部を有するカップ状部分を形成する。次いで、円筒部の開放端を切断してカップ状部材を得る。続いて、開放端側を径方向内側に丸め込むようにカーリング加工する。両端面および側面はさらに研磨によって所定の形状を形成してもよい。

【0043】

（クロスローラ軸受の製造）
軌道輪が樹脂製であるクロスローラ軸受１は、例えば次の手順で作製される。すなわち、所定の形状を備える内輪と、複数のローラと、２つの外輪部材とを準備する。樹脂製の内輪および外輪部材は、例えばＰＥＥＫ樹脂の切削加工または樹脂成形加工（射出成形や押出成形を含み、これらに限らない）によって得ることができる。ローラは、前述したプレス加工によって得ることができる。続いて組み立てを行う。図１を参照して、内輪２０と外輪部材の一方（図１では第２外輪部材１２）を組み合わせて、ローラ３０を配置する。このとき、隣接するローラの軌道面を交互に逆に位置するように配置する。また、ローラ３０の閉塞側端面が内輪２０に対面するように配置する。続いて第１外輪部材をかぶせて、第１外輪部材と第２外輪部材の周方向位置を合わせる。次いで、穴１５に、例えばねじである締結部材を挿入して締結し、第１外輪部材と第２外輪部材とを固定する。

【0044】

本開示にかかるクロスローラ軸受は、軌道輪（外輪および内輪）は樹脂製であり、かつ、ローラはプレス加工された鋼板の薄板で形成されることが好ましい。この組み合わせによれば、軽量化の効果が特に優れるとともに、耐摩擦性を有し、耐久性に優れたクロスローラ軸受が得られる。また、軌道輪（外輪および内輪）は樹脂製であり、かつ、ローラも樹脂製であるクロスローラ軸受であることも好ましい。

【0045】

上記のほか、本開示にかかるクロスローラ軸受は様々な変形例がありえる。例えば、クロスローラ軸受は、外輪および内輪がいずれも一体部品で形成されてもよい。例えば、隣接するローラ間にセパレータが配置されてもよい。

【0046】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0047】

１ クロスローラ軸受、１０ 外輪、１０ａ 外輪軌道面、１１ 第１外輪部材、１１ａ 第１軌道面、１２ 第２外輪部材、１２ａ 第２軌道面、１５ 穴、２０ 内輪、２０ａ 内輪軌道面、２１ａ 第３軌道面、２２ａ 第４軌道面、３０、３１、３２、１３１ ローラ、４１、４２ 湾曲領域、５１ 側壁、５１ａ 外周面、６１ 第１端壁、６１ａ 第１端面、７１、１７１ 第２端壁、７１ａ、１７１ａ 第２端面、７１ｅ、１７１ｅ 先端面、１７１ｄ 内周面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】