JPS6223165B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、凹形球状の内部レース表面を有す
るアウターレース部材すなわち軸受ハウジング
と、アウターレース内に位置し、相補的な凸形球
状の外部軸受表面を有する球状のインナー部材と
を具える球面軸受とくに、棒の端部連結その他に
使用され、アウターレース部材の軸線と直結する
線分にほぼ沿つて作用する荷重を受けることがで
きる球面軸受に関するものである。

この種の通常の球面軸受では、一般にアウター
レース部材の表面と、球状のインナー部材の外部
軸受表面との間に、わずかな半径方向の間隙が存
在するので、球面軸受を棒の端部連結に使用する
と、その軸受は、アウターレース部材の軸線に直
交する線にほぼ沿つて作用する引張荷重を受ける
に際し、力の作用方向と直角をなすレース部材の
側部が、内向きに球状部材の方向へ動いて間隙を
吸収し、アウターレース部材のレース表面は、幾
分長円形状になる。このような挙動は、作用する
引張荷重に起因する直接的な引張応力に加えて、
アウターレース部材にその中立軸からの距離に応
じて増加する曲げ応力を生起する。この距離、し
たがつて引張応力は、球状のインナー部材の外部
の表面と、作用する力の方向に直交して延在する
直径方向の平面内のアウターレース部材との交点
で最大となる。疲労破壊は、この交点から起こ
り、アウターレース部材のサイクルライフを短縮
し、および／または疲れ強度のより大きな設計が
要求されることが知られている。

レース部材の早期破壊は、メツサーシユミツト
型軸受（messerschmidt−type bearing）として
市販され、軸受ハンジングと、截頭球とを具え、
軸受ハンジングに、組み立ておよび分解のため
に、ボールを挿入および回収し得るキーホール型
スロツトを形成する長穴を設けた型式の球面軸受
に発生することがある。このような型式の軸受の
例として米国特許第3116539号、第2309281号があ
る。このような球面軸受において、キーホールス
ロツトは直径方向に対向し、そして軸受けハウジ
ングの軸受レース表面を中間までもしくは完全に
交差して延在する。キーホールスロツツトが中間
まで延在する球面軸受では、疲労破壊は、軸受ハ
ウジングの長穴をあけない部分の応力集中が大き
な位置で起きる。さらに、キーホールスロツトが
内部軸受レース表面に完全に交差する球面軸受で
は、長穴をあけることにより増加した間隙が球面
軸受への負荷に際して前述したように吸収される
と応力集中の大きな点が、軸受ハウジング内に現
れる。

この発明によれば球面軸受、すなわちアウター
レースのサイクルライフが、応力集中の大きな軸
受ハンジングの部分をレース部材のインナーレー
ス表面と球状部材の外部軸受表面との間の側方の
間隙を増加させることなく除去することにより延
長される。レース部材は、力の作用線と90゜をな
す目穴の側部のレース部材の対向する各面に直径
方向に対向して軸線方向へ延在する一対の弧状を
した長穴を具え、各面における対向する長穴を一
方の面の対向する長穴と直径方向に整列させる。
直径方向に対向する長穴は、各面から内部レース
表面を横方向へ部分的に延在し、対向する面上の
対をなす長穴は、環状の接触帯によつて分離され
る。この環状の接触帯は、レース部材の内部軸受
レース表面と球状部材の外部軸受表面との間の側
方間隙を実質的に一定に維持し球状の部材を側方
より支持する。外部軸受ハンジングに長穴を形成
することができ、または後に長穴を軸受ハンジン
グに、接触帯とともに加工することができ、その
接触帯は、長穴を設けた後に長穴間に残る軸受レ
ース表面の部分より成る。使用に際して、各対の
直径方向に対向する長穴を、引張荷重が作用する
力の方向と直角に整列させる。従つて、レース部
材内の大きな応力集中が起こる点は、実質的に一
定の側方間隙を維持する接触帯に起因して生ずる
余分の曲げを許容することなく取り除かれる。

この発明の目的は応力を緩和する球面軸受を提
供することにある。

この発明の他の目的は、レース部材、すなわち
軸受ハウジングに、早期の疲労破壊が発生しない
球面軸受を提供することにある。

その他の目的は、実際の荷重限界が大きく、ま
た容易に組み立てもしくは分解できる球面軸受を
提供することにある。

以下にこの発明を図示例に基いて詳細に説明す
る。

この発明を示す球面軸受を第１〜６図に符号１
０で示す。軸受１０は、棒の端部組立体１２の形
でしめされているが、この発明の球面軸受が他の
用途にも利用できることはもちろんである。この
ような棒の端部組立体１２、すなわち球面軸受１
０はたとえば、航空機の制御リンク機構に使用す
ることができ、棒の端部組立体は、第１図に線図
的に示すように、その長さ方向軸線に沿つて周期
的な引張荷重Ｔを受ける。

球面軸受１０は、アウターレース部材、すなわ
ち軸受ハウジング１４を具え、この軸受ハウジン
グは棒１６と一体的に構成すること、または、別
個に構成して所要に応じて組み立てることができ
る。レース部材１４は対向する平坦面１８，２０
およびレース部材１４の目穴を形成する凹形球状
の内部軸受レース表面２２を有する。球面軸受１
０はさらに、レース部材１４内に収容される内部
球状部材２４を具える。球状部材２４は、球面軸
受の従来技術によるものと同様であり、基本的に
は、中央穴２６を有する截頭球形をしており、レ
ース部材１４の凹形内部レース表面２２を補完
し、その表面よりもわずかに小さい半径の凸形球
状外部表面を有する。

この発明によれば、レース部材１４に、面１
８，２０の各々に直径方向に対向する２対の長穴
３０，３２をそれぞれ設ける。各対の長穴３０，
３２は、作用する引張荷重Ｔと直角に直径方向に
整列させる。このようにすることの理由は以下の
記述において明らかにする。好ましくは長穴３
０，３２を、半径が球状部材２４の半径にほぼ等
しい円筒の一部をなす窪みとし、図示のようにレ
ース部材１４の目穴内に機械加工もしくは成形加
工することができる。長穴３０，３２は軸受レー
ス表面を横方向に部分的に延在し、対向する対の
横方向に向き合う長穴はレース部材のそれぞれの
側において環状接触帯３４により分離される。環
状接触帯３４は、長穴を設けた後に横方向に向き
合う長穴間に残つた軸受レース表面の部材から成
り、それゆえそのレース表面に連続する。したが
つて、内部軸受レース表面２２と、球状部材２４
の外部軸受表面２８との間の側方の間隙は、長穴
をあけることによつては増加しない。なおここで
はレース部材を機械加工および／または成形加工
することとしたが、所要形状に鋳造できることは
もちろんである。

実施例に示したように、好ましくは、一方の対
の長穴の対の長穴３０を、軸受レース表面に交差
させてほぼ半分まで延在させるに対して、他方の
対の長穴３２を、軸受レース表面に部分的に交差
させて半分より短く、またはほぼ1/3まで延在さ
せ、軸受ハウジングのほぼ1/6の軸線長さを有す
る接触帯３４を残す。長穴３０の長さはまた、少
なくとも球状部材２４の軸線長さ、つまり厚さと
同一とし、このことにて球面軸受１０は、従来の
ように球状部材を縁に沿つて長穴３０へ挿入し、
第１図に示す位置に球状部材を回転させることに
よつて組み立てることができる。なお、接触帯を
図示のように軸線方向にオフセツトさせ、または
もし好ましければレース部材の中心に位置させ、
球面軸受を他の方法で組み立て得ることはもちろ
んである。

第６図に基づいてこの発明の応力緩和機能を説
明する。第６図は、第１図に矢印Ｔで示した引張
荷重の作用方向と直角をなすレース部材１４の直
径方向平面に沿つたレース部材の断面図を示し、
レース部材１４の該部分は通常は、破線３５で輪
郭を描いた長穴によつて除去される。従つて、レ
ース部材の組み合わせた断面領域は、この発明に
よる長穴を設けていないレース部材の説明であ
り、それゆえ応力は緩和されない。このようなレ
ース部分が引張荷重を受けると、作用する力に直
交する（第６図に示したように、レース部材の頂
部および底部における）レース部材の側部は、レ
ース部材の内部レース表面と球状部材の外部表面
との間の間隙を吸収し横向き内方に動くことにな
る。このような内向き挙動は、レース部材に曲げ
応力を生じ、直接的な引張応力と組み合わさつて
集中応力の大きな区域を生じさせる。加えて、曲
げによる応力は中立軸Ｘからの距離が大きくなる
につれて増大し、この応力に中立軸の内側の直接
的な引張応力が加わる。従つて、最大引張応力
は、レース表面の周辺と、作用する力の方向に直
交して延在する直径方向の平面との符号３６で示
した交点に生じる。加えて、応力集中が最大とな
るそれらの点に隣接するレース部材の部分もまた
大きな応力集中を受ける。

大きな応力が集中するこれらの部分を、前述し
たように位置３０，３２に長穴を設けることにて
除去することにより、最大の応力集中は、中立軸
Ｘからの距離が図示のように非常に短かな残存す
る接触帯３４の半径方向の最も内側の端縁３７に
生ずるので、最大引張力が大幅に減少する。な
お、図中Ｄ_bは長穴を形成する前の中立軸Ｘから
レース表面までの距離、またＤ_aは長穴を形成し
た後の中立軸Ｘからレース表面までの距離を示
す。さらにまた、前述したように接触帯の存在
は、長穴を設けたことによりレース部材の内部レ
ース表面と球状部材の外部表面との間の間隙が増
加しないようにするために重要であり、この接触
帯はその間隙を維持するとともに、力の作用線と
90゜をなす長穴の領域内でのボールのための必要
な支持を与える。側方の間隙を仮に増加させたな
らば、より大きな曲げに対してレース部材の付加
的な部分へ大きな応力の集中が発生するので、こ
のため、通常は高い応力が作用する軸受ハウジン
グの部分を除去することにより得られる利益が減
少し、また失われてしまうことになる。

以上この発明を図示例に基いて説明したが、こ
の発明はその技術的範囲内で種々の変更、修正を
加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による球面軸受を棒の端部組
立体として利用した例を示す斜視図、第２図は第
１図の棒の端部組立体の断面斜視図、第３図は第
１図の棒の端部組立体の平面図、第４図は第１図
の棒の端部組立体を部分的に断面とした側面図、
第５図は棒の端部組立体を第４図の５−５線に沿
つて断面とし、内部のレース正面部分でボールを
破断して示す断面図、第６図は棒の端部組立体の
長穴を設けていない第５図と同様の断面図であ
る。 １０……球面軸受、１２……端部組立体、１４
……軸受ハウジング、１６……棒、１８，２０…
…平坦表面、２２……軸受表面、２４……球状部
材、２６……中央穴、２８……外部軸受表面、３
０，３２……長穴、３４……接触帯、３６……位
置、３７……端縁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向する面１８，２０および凹形球状の内部
   レース表面２２を有するアウターレース部材１４
   と、相補的な凸形の球状の外部軸受表面２８を有
   する球状のインナー部材２４とを具え、前記アウ
   ターレース部材１４は、直径方向に対向する長穴
   ３０，３０，３２，３２を前記各面１８，２０内
   に有し、前記各面１８，２０内の対向する長穴３
   ０，３０，３２，３２を一方の面の対向する長穴
   と直径方向に実質的に整列させ、それら直径方向
   に対向する前記長穴３０，３０，３２，３２を前
   記外部軸受表面２８の部分の軸線方向内側に、前
   記内部レース表面２２を横方向に部分的に延在さ
   せ、前記長穴の領域で前記アウターレース部材１
   ４に応力集中が現われるのを阻止し、前記長穴が
   荷重の作用方向に対してほぼ90゜に配設された前
   記アウターレース部材の直径方向に荷重が作用し
   た時に、長穴の領域における内部レース表面およ
   び外部軸受表面間の側方の間隙を実質的に一定に
   保持し、前記各面の対向する長穴間の前記内部レ
   ース表面の半径と実質的に対応する半径を有する
   環状接触帯によつて対向する面に整列させた長穴
   を分離してなることを特徴とする球面軸受。 ２ 前記接触帯３４が前記内部レース表面２２か
   ら連続する特許請求の範囲第１項記載の球面軸
   受。 ３ 前記直径方向に対向する長穴３０，３０，３
   ２，３２が、円筒の弧状をした長穴である特許請
   求の範囲第１項記載の球面軸受。 ４ 前記軸受１０は、アウターレース部材１４の
   直径方向に沿つて前記軸受に荷重を作用させる部
   材１６を具え、前記長穴３０，３０，３２，３２
   を、該直径方向に対してほぼ90゜に配置した特許
   請求の範囲第１項記載の球面軸受。 ５ 一方の前記面１８の長穴３０，３０を、前記
   内部レース表面２２に交差させてほぼ半分まで延
   在させ、他方の前記面２０の長穴３２，３２を、
   前記内部レース表面２２に交差させてほぼ半分以
   下まで延在させて前記各面１８，２０の対向する
   長穴３０，３０，３２，３２間に、前記内部レー
   ス表面２２の半径に実質的に対応する半径を有
   し、対向する面１８，２０の整列させた長穴３
   ０，３０，３２，３２を分離する環状接触帯を残
   してなる特許請求の範囲第１項記載の球面軸受。 ６ 前記球状の部材２４が截頭球状をなし、一方
   の前記面１８の長穴３０，３０が、截頭した前記
   球状部材の半径よりも大きい半径を有する円筒の
   弧状をした長穴である特許請求の範囲第１項記載
   の球面軸受。 ７ 前記環状接触帯３４は、前記内部レース表面
   ２２の軸線方向長さのほぼ1/6の軸線方向長さを
   有する特許請求の範囲第１項記載の球面軸受。 ８ 一方の前記面１８の長穴３０，３０を前記内
   部レース表面２２に交差させてほぼ半分まで延在
   させ、他方の前記面２０の長穴３２，３２を前記
   内部レース表面２２に交差させてほぼ1/3まで延
   在させて前記各面１８，２０の前記対向する長穴
   ３０，３０，３２，３２間に、前記内部レース表
   面２２の軸線方向長さのほぼ1/6の環状接触帯３
   ４を設けてなる特許請求の範囲第１項記載の球面
   軸受。