JP2006266277A - 保持器付自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 球面ころ３、３の抜け止めを図ると共にこれら球面ころ３、３を設置した空間の端部開口の面積を広く確保する。そして、この空間への潤滑剤の送込を効率良く行なえ、しかも構成各部材の加工が容易でコスト上昇を抑えられる構造を実現する。
【解決手段】 互いに独立して回転する１対の保持器４ｃ、４ｃを構成する各柱部８ｂ、８ｂの長さを、上記各球面ころ３、３の軸方向長さよりも大きくする。そして、これら各柱部８ｂ、８ｂの先端部円周方向側面に、これら各球面ころ３、３の軸方向外端面１４と係合する鍔状の抜け止め部１２、１２を設ける。
【選択図】 図２

Description

この発明に係る保持器付自動調心ころ軸受は、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する為に、製紙機械、製鉄機械の圧延機等、各種産業機械装置のロール等の回転支持部に組み込んだ状態で使用する。

例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、例えば特許文献１、２に記載された様な保持器付自動調心ころ軸受が使用されている。図４〜６は、このうちの特許文献１に記載された、従来構造の第１例を示している。この保持器付自動調心ころ軸受は、互いに同心に組み合わされた外輪１と内輪２との間に、複数の球面ころ３、３を転動自在に配列して成る。そして、保持器４により、これら複数の球面ころ３、３の姿勢並びに位置を規制している。

上記外輪１の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道５を形成している。又、内輪２の外周面の幅方向（図５の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道５と対向する、１対の内輪軌道６、６を形成している。又、上記複数の球面ころ３、３は、その最大径部が各球面ころ３、３の軸方向長さの中央部にある対称形で、上記外輪軌道５と上記１対の内輪軌道６、６との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けている。

上記保持器４は、１個のリム部７と複数の柱部８、８とを備える。このうちのリム部７は、円環状で、上記両列の球面ころ３、３同士の間に配置されている。又、上記各柱部８、８は、それぞれの基端部を上記リム部７の軸方向両側面の円周方向等間隔の複数個所に結合した状態で、上記外輪１及び内輪２の軸方向に配置されている。上記各柱部８、８の先端部はそれぞれ、他の部分と結合されない自由端としている。そして、円周方向に隣り合う柱部８、８同士の間部分を、上記各球面ころ３、３を転動自在に保持する為のポケット９、９としている。又、上記リム部７の外周面を、上記外輪１の中間部内周面に近接対向させて、上記保持器４の径方向の位置決めを（外輪案内により）図っている。更に、上記内輪２の両端部外周面に、それぞれ外向フランジ状の鍔部１０、１０を形成して、上記各球面ころ３、３が、上記外輪１の内周面と上記内輪２の外周面との間の空間から軸方向外方に抜け出ない様にしている。

上述の様に構成される保持器付自動調心ころ軸受により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、外輪１をハウジングに内嵌固定し、内輪２を回転軸に外嵌固定する。回転軸と共に内輪２が回転する場合には、複数の球面ころ３、３が転動して、この回転を許容する。ハウジングの軸心と回転軸の軸心とが不一致の場合、外輪１の内側で内輪２が調心する（外輪１の中心軸に対し内輪２の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、外輪軌道５は単一球面状に形成されている為、上記複数の球面ころ３、３の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。

上述の様な従来構造の第１例の場合、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４を一体としている。これに対して、特許文献２には、図７に示す様に、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ａ、４ａを互いに独立させた構造が記載されている。この従来構造の第２例の場合も、外輪１の内周面と内輪２の外周面との間の空間から各球面ころ３、３が軸方向外方に抜け出ない様にする為に、この内輪２の両端部外周面に鍔部１０、１０を形成している。

更に、前記特許文献１には、図８に示す様に、保持器４ｂを構成する各柱部８ａ、８ａの先端部同士を連結部１１、１１により連結する代わりに、内輪２ａの両端部外周面に鍔部を設けていない構造が記載されている。この様な従来構造の第３例の場合、上記各連結部１１、１１と球面ころ３、３の軸方向端面との係合に基づき、これら各球面ころ３、３が外輪１の内周面と内輪２の外周面との間の空間から軸方向外方に抜け出る事を防止する。

上述の様な従来構造の第１〜３例の場合、回転軸の高速化を図る上で、次の様な点を改良する事が望まれる。
先ず、図５、７に示した第１〜２例の場合、内輪２の両端部外周面に存在する鍔部１０、１０によって、外輪１の内周面と内輪２の外周面との間の空間の開口端部の面積が狭くなる。この為、各球面ころ３、３の転動面と外輪軌道５及び内輪軌道６、６との転がり接触部の潤滑を、オイルミストやオイルエアにより図る、飛沫潤滑を行なう場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量が少なくなり、高速運転を行なう面から不利になる。又、上記空間内に上記各球面ころ３、３を組み込む際に上記両鍔部１０、１０が邪魔になる。この為、これら両鍔部１０、１０の一部に、上記各球面ころ３、３を通過させる為の切り欠きを形成する必要があり、上記内輪２の加工が面倒になる他、組立てに熟練を要する。

図８に示した従来構造の第３例の場合、内輪２ａの両端部外周面に鍔部が存在しない為、鍔部によりこの内輪２ａの外周面と外輪１の内周面との間の空間の開口端部の面積が狭くなる事はない。但し、保持器４ｂに設けた円輪状の連結部１１、１１により、上記空間の開口端部の面積がこの開口端部の全周に亙って狭くなる。この為、上述の第１〜２例の場合と同様に、この空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量が少なくなり、高速運転を行なう面から不利になる。

又、図５、８に示した従来構造の第１、３例の場合、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４、４ｂの径方向の位置決めを、リム部７の外周面と外輪１の内周面との係合により図っている為、次の様な点で、回転軸の高速化を図る上で不利が生じる。即ち、この様な構造の場合、上記リム部７の外周面と上記外輪１の内周面との相対速度（滑り速度）が大きくなり、これら両周面同士の係合部での摩擦が大きくなる。この結果、保持器付自動調心ころ軸受の動トルク（回転抵抗）並びに運転に伴う発熱が多くなり、高速運転を行なう面から不利になる。

更に、上記第１、３例の場合、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４、４ｂを一体としている為、これら両列の球面ころ３、３の公転速度の相違に起因して、やはり動トルク並びに運転に伴う発熱が多くなる。即ち、保持器付自動調心ころ軸受の運転時に、両列の球面ころ３、３が同じ荷重を支承した状態で（同じ条件で）運転される事もあるが、多くの場合、何れか一方の列が他方の列に比べて大きな荷重を支承した状態で運転される。この結果、これら両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じる。この様な場合に、これら両列の球面ころ３、３を保持している保持器４、４ｂが一体であると、公転速度が速い列の球面ころ３が、同じく遅い列の球面ころ３を引き摺りつつ公転する事になる。逆に言えば、公転速度が遅い列の球面ころ３が、同じく速い列の球面ころ３の公転運動に対して制動を加える状態になる。特に、アキシアル荷重を支承しつつ運転される場合には、この傾向が顕著になる。この結果、上述の様に、動トルク並びに運転に伴う発熱が多くなる。

特開平９−３１７７６０号公報 実用新案登録第２５２４９３２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、球面ころの抜け止めを図ると共にこれら球面ころを設置した空間の端部開口の面積を広く確保して、この空間への潤滑剤の送込を効率良く行なえ、しかも構成各部材の加工が容易でコスト上昇を抑えられる構造を実現すべく発明したものである。
更に本発明は、必要に応じて、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑える事により、高速運転を有利に行なえる構造を実現する事を意図したものである。

本発明の保持器付自動調心ころ軸受は、前述した従来から知られている保持器付自動調心ころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、保持器とから成る。
このうちの外輪は、球状凹面を有する外輪軌道を、その内周面に形成している。
又、上記内輪は、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成している。
又、上記各球面ころは、上記外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、上記各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備えている。この為にこの保持器は、上記両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部と、それぞれの基端部をこのリム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合した状態で上記各球面ころの軸方向に配置され、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とした複数の柱部とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部同士の間部分を上記各ポケットとしている。

特に、本発明の保持器付自動調心ころ軸受に於いては、上記各柱部の長さは、上記各球面ころの軸方向長さよりも大きい。
又、上記各柱部の先端部円周方向側面には、上記各球面ころの軸方向端面と係合する、鍔状の抜け止め部を有している。

上述の様に構成する本発明の保持器付自動調心ころ軸受の場合、各球面ころが、各ポケット内で外輪及び内輪の軸方向に変位した場合に、これら各ポケットを構成する各柱部の先端部円周方向側面に設けた鍔状の抜け止め部と上記各球面ころの軸方向端面とが係合する。この為、上記各ポケットからこれら各球面ころが、上記外輪及び内輪の軸方向に抜け出る事を防止できる。従って、内輪の軸方向両端部外周面に鍔部を形成したり、各柱部の先端部同士の間に連結部を設ける必要がなくなる。この為、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間の空間の開口端部の面積を広く確保できる。そして、上記各球面ころの転動面と外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部の潤滑を飛沫潤滑により行なう場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量を多くして、高速運転を行なう面から有利になる。又、上記内輪の軸方向両端部外周面に鍔部を形成する必要がなく、この内輪の外径を、この内輪の軸方向両端部で最も小さくできるので、この内輪の外周面と外輪の内周面との間の空間に、保持器並びに複数の球面ころを組み付ける作業を容易に行なえる。更に、上記内輪の加工作業が容易になって、この内輪を含む、保持器付自動調心ころ軸受のコストを抑えられる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、保持器の径方向位置を、各柱部の円周方向両側面と各球面ころの転動面との係合に基づいて規制する（転動体案内とする）。
この様に構成すれば、上記保持器の径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度を低く抑えて、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、一方の列の球面ころを保持する為の保持器と、他方の列の球面ころを保持する為の保持器とを、相対回転を可能に互いに独立させる。
この様に構成すれば、両列の球面ころの公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころを保持している保持器が独立して回転する。この為、公転速度が速い列の球面ころが、同じく遅い列の球面ころを引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころが、同じく速い列の球面ころの公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。本実施例の保持器付自動調心ころ軸受は、前述の図７に示した従来構造の第２例と同様に、外輪１と、内輪２ａと、複数個の球面ころ３、３と、互いに独立した（相対回転可能に組み合わされた）１対の保持器４ｃ、４ｃとから成る。
このうちの外輪１は、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道５を、その内周面に形成している。
又、上記内輪２ａは、上記外輪軌道５と対向する１対の内輪軌道６、６を、その外周面に形成している。この内輪２ａに就いては、上記従来構造の第２例の場合とは異なり、両端部外周面に鍔部１０、１０（図７参照）を設けてはいない。本実施例に組み込む上記内輪２ａは、前述の図８に示した、従来構造の第３例と同様の形状を有する。
又、上記各球面ころ３、３は、上記外輪軌道５と上記両内輪軌道６、６との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられている。

又、上記両保持器４ｃ、４ｃはそれぞれ、銅或いは黄銅（真鍮）等の銅系合金、又は、ステンレス鋼等の鉄系合金製で、上記各球面ころ３、３を転動自在に保持する為の複数のポケット９、９を備えている。この為に上記両保持器４ｃ、４ｃはそれぞれ、上記両列の球面ころ３、３同士の間に配置された円環状のリム部７ａと、複数の柱部８ｂ、８ｂとを備える。これら各柱部８ｂ、８ｂは、それぞれの基端部を上記リム部７ａの軸方向片側面の円周方向等間隔複数個所に結合した（一体に連続させた）状態で、上記各球面ころ３、３の軸方向に配置されている。又、上記各柱部８ｂ、８ｂは、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端としている。即ち、これら各柱部８ｂ、８ｂの先端部には、上記従来構造の第３例の様な連結部１１（図８参照）は設けていない。そして、円周方向に隣り合う柱部８ｂ、８ｂの円周方向側面と上記リム部７ａの軸方向片側面とで三方を囲まれる部分を、上記各ポケット９としている。

特に、本実施例を構成する上記両保持器４ｃ、４ｃの場合には、上記各柱部８ｂ、８ｂの長さＬ₈ を上記各球面ころ３の軸方向長さＬ₃ よりも大きくし（Ｌ₈ ＞Ｌ₃ ）て、これら各柱部８ｂ、８ｂの先端部を、これら各球面ころ３の端面よりも突出させている。そして、この様に、各球面ころ３の端面よりも突出した、上記各柱部８ｂ、８ｂの先端部円周方向両側面に、鍔状の抜け止め部１２、１２を設けている。又、これら各抜け止め部１２、１２の円周方向両側縁部には、その径方向（図１の上下方向）中間寄り部分が最も円周方向（図１の表裏方向）に凹入した凹部１３、１３を、それぞれ形成して（円周方向両側縁の形状を、上記各球面ころ３とほぼ同心の凹円弧状として）いる。
尚、上記各抜け止め部１２、１２（のうち、円周方向に最も突出した部分）の突出量は、次の様に規制している。即ち、上記各球面ころ３が、上記各ポケット９内で前記外輪１及び内輪２ａの軸方向に変位した場合に、これら各球面ころ３の軸方向外端面１４の少なくとも一部分と係合できる程度の大きさに規制している。具体的には、保持器付自動調心ころ軸受の大きさ、上記各抜け止め部１２、１２（上記保持器４ｃ、４ｃ）の材質、上記各球面ころ３の軸方向外端面１４の直径等との関係により設計的に定める。但し、円周方向に隣り合う（対向する）上記両抜け止め部１２、１２同士の間には所望の（上記各球面ころ３の抜け止めを図れる限り、できるだけ大きな）隙間（開口部）を設けて、これら円周方向に隣り合う両抜け止め部１２、１２同士を不連続としている。

上述の様に構成する本実施例の保持器付自動調心ころ軸受の場合には、上記各球面ころ３が、上記各ポケット９内で上記外輪１及び内輪２ａの軸方向に変位しても、これら各ポケット９から上記各球面ころ３が抜け出る事はない。即ち、これら各球面ころ３の軸方向外端面１４と、上記各抜け止め部１２、１２とがそれぞれ係合する事により、上記各球面ころ３が、上記各ポケット９内で上記外輪１及び内輪２ａの軸方向外方にそれ以上変位する事を防止して、抜け止めを図れる。従って、前述の図５、７に示した従来構造の第１〜２例の様に、内輪２の軸方向両端部外周面に鍔部１０、１０を形成したり、前述の図８に示した従来構造の第３例の様に、各柱部８ａの先端部同士の間に円輪状の連結部１１を設ける必要がなくなる。この為、上記外輪１の内周面と上記内輪２ａの外周面との間の空間の開口端部の面積を広く確保できる。そして、上記各球面ころ３、３の転動面と前記外輪軌道５及び前記両内輪軌道６、６との転がり接触部の潤滑を飛沫潤滑により行なう場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量を多くして、高速運転を行なう面から有利になる。
尚、本実施例に於いては、上記各抜け止め部１２に上記各凹部１３を形成する事により、これら各抜け止め部１２と上記各球面ころ３の軸方向外端面１４との擦れ合い部の面積を小さくすると共に潤滑剤を取り込み易くしている。

又、上記内輪２ａの軸方向両端部外周面に鍔部を形成する必要がなく、この内輪２ａの外径を、この内輪２ａの軸方向両端部で最も小さくできるので、この内輪２ａの外周面と上記外輪１の内周面との間の空間に、上記両保持器４ｃ、４ｃ並びに複数の球面ころ３、３を組み付ける作業を容易に行なえる。更に、上記内輪２ａの加工作業が容易になって、この内輪２ａを含む、保持器付自動調心ころ軸受のコストを抑えられる。

更に本実施例の場合には、上記両保持器４ｃ、４ｃの径方向位置を、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向両側面と上記各球面ころ３の転動面との係合に基づいて規制する、所謂転動体案内により行なっている。即ち、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向両側面の少なくとも径方向の一部を上記各球面ころ３の転動面に摺接若しくは近接対向させて、上記両保持器４ｃ、４ｃの径方向位置が大きくずれ動かない様にしている。これに伴って、前記リム部７ａの外周面が上記外輪１の内周面と、同じく内周面が上記内輪２ａの外周面と、十分に離隔している。本実施例の場合には、この様な構成により、上記両保持器４ｃ、４ｃの径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度を低く抑えて、保持器付自動調心ころ軸受の動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる様にしている。

又、本実施例の場合には、前述の様に、一方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４ｃと、他方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４ｃとを、相対回転を可能に互いに独立させている為、両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころ３、３を保持している上記両保持器４ｃ、４ｃ同士が互いに独立して回転する。この為、公転速度が速い列の球面ころ３が、同じく遅い列の球面ころ３を引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころ３が、同じく速い列の球面ころ３の公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、やはり、保持器付自動調心ころ軸受の動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

図３は、前述の図４〜６に示した従来構造の第１例に準じて構成した保持器付自動調心ころ軸受と、上述した様な構成を有する本発明の実施例の保持器付自動調心ころ軸受とで、運転時に生じる発熱量の差を知る為に行なった実験の結果を示している。実験には、呼び番号が２２３１０である保持器付自動調心ころ軸受（外径＝１１０mm、内径＝５０mm、幅＝４０mm）を使用した。この様な保持器付自動調心ころ軸受に９．８ｋＮ（１０００kgf ）の純ラジアル荷重を負荷し、潤滑油（ＶＧ６８）による強制潤滑下で運転した（内輪を回転させた）。運転速度は、１５００min^-1 、３０００min^-1 、６０００min ^-1、７８００min^-1 、９７００min^-1 の５通りに変化させた。

この様な条件で行なった実験の結果を図３に示す。この図３から明らかな通り、本実施例の保持器付自動調心ころ軸受の運転時の温度上昇は、従来の保持器付自動調心ころ軸受の温度上昇よりも運転速度全域で低く抑えられる。この事から、本発明が、保持器付自動調心ころ軸受を組み込んだ各種機械装置の高速化を図る上で有利である事が明らかである。

本発明の実施例を示す半部断面図。 同じく保持器を取り出して示す部分斜視図。 本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示す線図。 従来構造の第１例を示す正面図。 図４の拡大Ａ−Ａ断面図。 従来構造の第１例に組み込んでいる保持器を取り出して示す部分斜視図。 従来構造の第２例を示す部分断面図。 同第３例を示す部分断面図。

符号の説明

１ 外輪
２、２ａ 内輪
３ 球面ころ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 保持器
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ リム部
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ ポケット
１０ 鍔部
１１ 連結部
１２ 抜け止め部
１３ 凹部
１４ 軸方向外端面

Claims (3)

1. 球状凹面を有する外輪軌道を、その内周面に形成した外輪と、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成した内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた球面ころと、これら各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備えた保持器とから成り、この保持器は、上記両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部と、それぞれの基端部をこのリム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合した状態で上記各球面ころの軸方向に配置され、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とした複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部同士の間部分を上記各ポケットとしたものである保持器付自動調心ころ軸受に於いて、これら各柱部の長さは、上記各球面ころの軸方向長さよりも大きく、これら各柱部の先端部円周方向側面に、これら各球面ころの軸方向端面と係合する、鍔状の抜け止め部を有している事を特徴とする保持器付自動調心ころ軸受。
2. 保持器の径方向位置が、各柱部の円周方向両側面と各球面ころの転動面との係合に基づいて規制されている、請求項１に記載した保持器付自動調心ころ軸受。
3. 一方の列の球面ころを保持する為の保持器と、他方の列の球面ころを保持する為の保持器とが、相対回転を可能に互いに独立している、請求項１〜２の何れか１項に記載した保持器付自動調心ころ軸受。

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