JP2006112555A

JP2006112555A - 調心輪付きころ軸受

Info

Publication number: JP2006112555A
Application number: JP2004301852A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Konno; 勝廣今野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】調心輪の内径凹部球面と外輪の外径凸部球面との間で、クリープが生起した場合でも、発熱及び摩耗を防止することにより、軸受寿命を向上すること。
【解決手段】（ａ）の例では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数のポケット２１が加工してある。ポケット２１に、組込み時にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間でクリープが生起した場合でも、ポケット２１内に保持した潤滑剤等により、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。また、ポケット２１内に保持した潤滑剤等により、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間での調心性も良好に維持することができる。（ｂ）の例では、外輪２の外径に、油溜まりとなる多数のポケット２１が加工してある。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧延機用ロールの中心軸等、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重が加わり、しかも軸の長さ寸法が大きく、荷重による軸の変形（曲がり）が比較的大きい回転軸を支持する為に利用することができ、特に、回転軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止し、回転支持部の信頼性及び耐久性の向上を図ることができる、調心輪付きころ軸受に関する。

圧延機用ロールの中心軸等、大きなラジアル荷重を支承する回転支持部に組み込む為の転がり軸受としては、何れも負荷容量の大きな、円筒ころ軸受、テーパころ軸受、自動調心ころ軸受が広く使用されている。又、円筒ころ軸受を構成する外輪の周囲に調心輪を設けた、調心輪付円筒ころ軸受も、従来から知られている。調心輪付円筒ころ軸受の場合には、この調心輪の中心軸と外輪の中心軸とが不一致になる傾向になると、外輪と調心輪とが相対的に揺動変位し、この不一致に基づいて円筒ころ軸受の一部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止する。

上述した様な従来の転がり軸受の場合には、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承し、しかも回転軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止する事が難しかったり、或はコストが嵩む事が避けられなかった。

先ず、一般的な円筒ころ軸受、並びにテーパころ軸受の場合には、外輪、内輪両軌道、並びにころの転動面が何れも単なる円筒面或は円すい曲面である為、回転軸が傾斜した場合、転動面の両端部と外輪、内輪両軌道との当接部にエッヂロードが加わる。そして、このエッヂロードに基づいて、これら転動面と外輪、内輪両軌道との当接部に過大な面圧が作用し、ころ軸受の耐久性を損なうだけでなく、著しい場合にはかじりや焼き付き等の損傷を発生する原因となる。

又、自動調心ころ軸受の場合には、エッヂロードの発生を防止し、しかも或る程度の大きさのスラスト荷重を支承できる反面、ころとして球面ころを使用する為、差動滑りにより軌道面が局部摩耗する可能性があるだけでなく、球面ころの製作が面倒で、コストが嵩む事が避けられない。更に、円筒ころ軸受の周囲に調心輪を設けた調心輪付円筒ころ軸受の場合には、スラスト荷重を支承する機能が殆どない。この為、圧延機用ロール等、非常に大きなラジアル荷重を支承する必要がある回転支持部に使用すると、負荷容量が不足する場合がある。

このような背景から、特許文献１では、調心機構付複列円すいころ軸受を用いている。すなわち、調心機構付複列円すいころ軸受は、大きなラジアル荷重の他に大きなスラスト荷重を支承し、しかも回転軸が傾斜する傾向となった場合にも、構成各部にエッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる構造を安価に得ることができる。

調心機構付複列円すいころ軸受は、１個の外輪と、１対の内輪と、複数の円すいころと、調心輪とを備える。このうちの外輪は、複列の外輪軌道を内周面に形成している。これら各外輪軌道は、それぞれが円すい凹面状で互いに逆方向に、且つそれぞれが開口部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。又、１対の内輪は、円すい凸面状の内輪軌道をそれぞれの外周面に形成している。それぞれをこの様に形成した１対の内輪は、各内輪軌道の小径側となる端面同士を対向させた状態で、外輪の内側に配置している。又、複数の円すいころは、各外輪軌道と各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ設けている。更に、調心輪は、外輪の周囲に配置している。この調心輪の内周面は、この調心輪の中心軸上の点をその中心とする球状凹面であり、外輪の外周面は、この外輪の中心軸上の点をその中心とする球状凸面である。そして、これら調心輪の内周面と外輪の外周面とを、これら調心輪と外輪との揺動変位を自在としてがたつきなく嵌合させる事により、調心機能を持たせている。

上述の様に構成する調心機構付複列円すいころ軸受によれば、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承できる。即ち、複数の円すいころを複列に配置している為、これら複数の円すいころによるラジアル方向の負荷容量を大きくできる。又、外輪と内輪との間にスラスト荷重が加わった場合でも、何れかの列の円すいころが、外輪軌道と内輪軌道との間でスラスト方向に挟持される事により、スラスト荷重を支承する。更に、１対の内輪を外嵌支持した回転軸が、調心輪を内嵌支持したハウジングに対し傾斜する傾向となった場合には、この調心輪の内側で外輪が揺動変位する事により、傾斜分を補償し、外輪の中心軸と内輪の中心軸とを一致させたままの状態とする。この結果、複列円すいころ軸受の本体部分を構成する、外輪内周面の外輪軌道及び内輪外周面の内輪軌道と各円すいころの転動面との当接部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる。しかも、この構造を構成する円すいころは、転動面が単純な円すい曲面である為、自動調心ころ軸受を構成する球面ころの様に製造が面倒ではない。従って、製作費が嵩む事もない。

なお、特許文献２には、円筒ころを用いる調心機構付きの円筒ころ軸受が開示してある。
特開平１０−２２０４６７号公報特開平１１−８２４９５号公報

しかしながら、調心機構付複列円すいころ軸受の場合、使用条件により、調心輪の内径凹部球面と、外輪の外径凸部球面との間で、クリープを起こした場合、発熱、摩耗が大きくなり、ひいては、軸受の損傷に至る可能性がある。なお、ここで、クリープは、嵌めあい面間で、相対的にずれる現象をいう。

従来は、この対策として、表面処理や固体潤滑等による対策が一般的に行われているが、コスト的に高価であり、また、その耐久性にも一部問題があった。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、使用中に、調心輪の内径凹部球面と外輪の外径凸部球面との間で、クリープが生起した場合でも、発熱及び摩耗を確実に防止することにより、軸受寿命を著しく向上することができる、調心輪付きころ軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る調心輪付きころ軸受は、外輪と内輪との間に、複数のころを転動自在に介装し、外輪を揺動自在に調心輪に嵌め合わせてなる調心輪付きころ軸受において、
前記調心輪の内径凹部球面と、前記外輪の外径凸部球面との少なくとも一方に、油溜まりとなる油溝又はポケットが設けてあることを特徴とする。

本発明によれば、調心輪の内径凹部球面と、外輪の外径凸部球面との少なくとも一方に、油溜まりとなる油溝又はポケットが設けてあることから、これら油溝又はポケットに、組込み時にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、調心輪の内径凹部球面と外輪の外径凸部球面との間でクリープが生起した場合でも、油溝又はポケット内に保持した潤滑剤等により、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。

また、油溝又はポケット内に保持した潤滑剤等により、調心輪の内径凹部球面と外輪の外径凸部球面との間での調心性も良好に維持することができる。

さらに、油溝又はポケットを、各部品の両端まで加工することにより、油溝又はポケット内に保持していた潤滑剤が流れ出した場合であっても、油溝の両端部から軸受の潤滑油が入り込むことにより、調心輪の内径凹部球面と外輪の外径凸部球面との間でクリープしても、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る調心輪付きころ軸受を図面を参照しつつ説明する。

（本発明の適用対象となる調心機構付複列円すいころ軸受）
図１は、本発明の適用対象となる調心機構付複列円すいころ軸受の断面図である。

調心機構付複列円すいころ軸受１は、１個の外輪２と、１対の内輪３、３と、複数の円すいころ４、４と、１個の調心輪１２とを備える。このうちの外輪２は、複列の外輪軌道５、５を内周面に形成している。これら各外輪軌道５、５は、それぞれが円すい凹面状で、互いに逆方向に、且つそれぞれが開口部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。従って、外輪２の内径は、中央部で最も小さく、両端開口部に向かう程漸次大きくなる。

又、１対の内輪３、３は、円すい凸面状の内輪軌道６、６を、それぞれの外周面に形成している。又、各内輪３、３の一端部（図１の左右端部）外周面で内輪軌道６の大径側端部に位置する部分には、外向フランジ状の大径側鍔部７を、同じく他端部（図１の中央端部）外周面で内輪軌道６の小径側端部に位置する部分には、同じく外向フランジ状の小径側鍔部８を、それぞれ形成している。それぞれをこの様に形成した、１対の内輪３、３は、各内輪軌道６、６の小径側となる端面同士、即ち、小径側鍔部８、８同士を対向させた状態で、外輪２の内側に配置している。尚、図示の例の場合には、これら１対の内輪３、３の端面同士の間に、間座９を挟持している。

又、複数の円すいころ４、４は、各外輪軌道５、５と各内輪軌道６、６との間にそれぞれ複数個ずつ、それぞれ保持器１０、１０のポケット（図示略）内に転動自在に保持した状態で設けている。

更に、調心輪１２は、外輪２の周囲に配置している。この調心輪１２の内周面１３は、この調心輪１２の中心軸Ｘ上の点Ｏをその中心とする球状凹面としている。又、外輪２の外周面１４は、やはりこの外輪２の中心軸Ｘ上の点Ｏをその中心とする球状凸面としている。図示の例では、これら各点Ｏは、調心輪１２及び外輪２の軸方向中央位置に設けている。

従って、内周面１３（内径凹部球面）の内径、並びに外周面１４（外径凸部球面）の外径は、調心輪１２或は外輪２の軸方向中央部で最も大きい。尚、これら内周面１３（内径凹部球面）と外周面１４（外径凸部球面）との曲率半径は、互いに等しい。又、調心輪１２の外周面は、単なる円筒面としている。

それぞれの内外両周面を上述の様に形成した、調心輪１２及び外輪２は、調心輪１２の内周面１３（内径凹部球面）と外輪２の外周面１４（外径凸部球面）とを、これら調心輪１２と外輪２との揺動変位を自在として、がたつきなく嵌合させる。

上述の様に構成した調心機構付複列円すいころ軸受１によれば、大きなラジアル荷重の他にスラスト荷重を支承できる。即ち、複数の円すいころ４、４を複列に配置している為、これら複数の円すいころ４、４によるラジアル方向の負荷容量を大きくできる。又、外輪２と内輪３、３との間にスラスト荷重が加わった場合でも、何れかの列の円すいころ４が、何れかの外輪軌道５と何れかの内輪軌道６との間でスラスト方向に挟持される事により、スラスト荷重を支承する。

更に、１対の内輪３、３を外嵌支持した、図示しない回転軸が、調心輪１２を内嵌支持した、やはり図示しないハウジングに対し傾斜する傾向となった場合には、この調心輪１２の内側で外輪２が揺動変位する。そして、この揺動変位に基づいて、傾斜分を補償し、外輪２の中心軸と上記１対の内輪３、３の中心軸とを一致させたままの状態とする。この結果、調心機構付複列円すいころ軸受１の本体部分を構成する、外輪２の内周面に設けた外輪軌道５、５及び内輪３、３の外周面に設けた内輪軌道６、６と、各円すいころ４、４の転動面との当接部に、エッヂロード等の局部荷重が加わる事を防止できる。

しかも、調心機構付複列円すいころ軸受１を構成する円すいころ４、４は、転動面が単純な円すい面である為、従来から知られている自動調心ころ軸受を構成する球面ころの様に製造が面倒ではない。従って、製作費が嵩む事もない。

（第１実施の形態）
図２（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、外輪の半断面図である。

図２（ａ）の例では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数のポケット２１が加工してある。

これにより、ポケット２１に、組込み時にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間でクリープが生起した場合でも、ポケット２１内に保持した潤滑剤等により、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。

また、ポケット２１内に保持した潤滑剤等により、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間での調心性も良好に維持することができる。

図２（ｂ）の例では、外輪２の外径に、油溜まりとなる多数のポケット２１が加工してある。

ポケット形状は、（図２に示した）四角形に限定されるものではなく、円形、楕円形、多角形でも良い。

（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係り、調心輪の半断面図である。

本実施の形態では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。この油溝２２は、軸方向に延びる長方形に形成してある。

これにより、油溝２２に、組込み時にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間でクリープが生起した場合でも、油溝２２内に保持した潤滑剤等により、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。

また、油溝２２内に保持した潤滑剤等により、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間での調心性も良好に維持することができる。

なお、外輪２の外径凸部球面１４に、油溝２２が形成してあってもよい。

（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係り、調心輪の半断面図である。

本実施の形態では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。この油溝２２は、周方向に延在して形成してある。

（第４実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係り、調心輪の半断面図である。

図５（ａ）の本実施の形態では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。この油溝２２は、その溝を軸方向及び周方向に延びる井形形状に形成してある。

図５（ｂ）の変形例では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。この油溝２２は、その溝を斜めに延在してある井形形状に形成してある。

（第５実施の形態）
図６（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係り、調心輪の半断面図である。

図５（ａ）の本実施の形態では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。この油溝２２は、螺旋形状に形成してある。

図５（ｂ）の変形例では、調心輪１２の内径に、油溜まりとなる多数の油溝２２が加工してある。

この油溝２２は、螺旋形状に形成してあり、加えて、油溝２２を各部品（調心輪１２）の両端まで加工することにより、油溝２２内に保持していた潤滑剤が流れ出した場合であっても、油溝２２の両端部から軸受の潤滑油が入り込むことにより、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間でクリープしても、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。

また油溝２２に、組込み時にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間でクリープが生起した場合でも、油溝２２内に保持した潤滑剤等により、発熱を抑え、かつ、摩耗を防ぐことができ、軸受寿命を著しく向上することができる。さらに、油溝２２内に保持した潤滑剤等により、調心輪１２の内径凹部球面１３と外輪２の外径凸部球面１４との間での調心性も良好に維持することができる。なお、外輪２の外径凸部球面１４に、油溝２２が形成してあってもよい。

さらに、上述した第２実施の形態（図３）、及び、第４実施の形態（図５（ａ）（ｂ））においても、油溝２２が各部品（例えば、調心輪１２）の両端まで加工してあってもよい。

（油溝又はポケットの形状）
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、油溝又はポケットの断面形状を示す模式図である。

油溝２２又はポケット２１の断面形状は、図７（ａ）のように、四角形であってもよく、（ｂ）のように、円弧形状（Ｒ形状）であってもよく、（ｃ）のように、三角形状であってもよく、さらに、その他の丸や多角形等であってもよく、断面形状は、限定されるものではない。

（本発明の適用対象となる調心機構付円筒ころ軸受）
図８は、本発明の適用対象となる調心機構付円筒ころ軸受の断面図である。

本発明の適用対象となるのは、調心機構付複列円すいころ軸受に限定されず、調心機構付円筒ころ軸受など、その他の調心輪付きころ軸受に適用することができる。

例えば、連続鋳造設備の圧延機では、鋼板等の圧延時に生じるロールの撓みを吸収するため、ロールの自由側を調心性を有する調心輪付円筒ころ軸受で支持している。

図８は、総ころ型の調心輪付円筒ころ軸受を例示している。この軸受は、例えば圧延機のロールの自由側を支持するもので、図示されていないロールに嵌合される内輪３１と、球面状の外径面３２ａ（外径凸部球面）を有する外輪３２と、内輪３１と外輪３２との間に介在する複数の円筒ころ３３と、軸受箱に嵌合され、外輪３２の外径面３２ａ（外径凸部球面）が嵌合される球面状の内径面３４ａ（内径凹部球面）を有する調心輪３４とを備えている。

外輪３２の両端部には鍔部３２ｂが設けられ、軸受回転時、円筒ころ３３は、外輪３２の両鍔部３２ｂによって接触案内される。また、ロールに撓みが生じた場合には、外輪３２が調心輪３４に対して調心移動し、傾斜することにより、ロールの撓みが吸収される。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の適用対象となる調心機構付複列円すいころ軸受の断面図である。（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、外輪の半断面図である。本発明の第２実施の形態に係り、調心輪の半断面図である。本発明の第３実施の形態に係り、調心輪の半断面図である。（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係り、調心輪の半断面図である。（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係り、調心輪の半断面図であり、（ｂ）は、その変形例に係り、調心輪の半断面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、油溝又はポケットの断面形状を示す模式図である。本発明の適用対象となる調心機構付円筒ころ軸受の断面図である。

符号の説明

１調心機構付複列円すいころ軸受
２外輪
３内輪
４円すいころ
５外輪軌道
６内輪軌道
７大径側鍔部
８小径側鍔部
９間座
１０保持器
１２調心輪
１３内周面（内径凹部球面）
１４外周面（外径凸部球面）
２１ポケット
２２油溝
３１内輪３１
３２外輪
３２ａ外径面（外径凸部球面）
３２ｂ鍔部
３３円筒ころ
３４調心輪
３４ａ内径面（内径凹部球面）

Claims

外輪と内輪との間に、複数のころを転動自在に介装し、外輪を揺動自在に調心輪に嵌め合わせてなる調心輪付きころ軸受において、
前記調心輪の内径凹部球面と、前記外輪の外径凸部球面との少なくとも一方に、油溜まりとなる油溝又はポケットが設けてあることを特徴とする調心輪付きころ軸受。