JP2004190765A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸受内部の仕様に格別な工夫を施すことによって、耐モーメント荷重性を高くすることができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明の転がり軸受１０は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪１４，１６と、内周面に外輪軌道面１２，１３を形成した外輪１１と、内輪１４，１６の外周面と外輪１１の内周面との間に内外輪１１，１４，１６に対し相対回転自在に配された保持器１９，１９と、保持器１９，１９に転動自在に保持されたころ１８とからなる組合せを複数列または単列を複数列備えている。そして、各列に予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面１５，１７を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の転がり軸受１０は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪１４，１６と、内周面に外輪軌道面１２，１３を形成した外輪１１と、内輪１４，１６の外周面と外輪１１の内周面との間に内外輪１１，１４，１６に対し相対回転自在に配された保持器１９，１９と、保持器１９，１９に転動自在に保持されたころ１８とからなる組合せを複数列または単列を複数列備えている。そして、各列に予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面１５，１７を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般産業機械用に使用される円筒ころ軸受に関し、特に支持軸に撓みを生ずるような重負荷荷重条件に用いられる転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重負荷荷重によるモーメント荷重を支持する軸受では、径方向へのサイズアップを行うことによって負荷容量を増やすのと同時に、複数列の円筒ころ軸受を配置することによって軸受剛性を高めるのが一般的である。
【０００３】
上記の場合、実際的には、重荷重による支持軸の撓みが生ずることによって、軸受内部軌道面と転動面間においては、ミスアライメント角を受けた状態で運転が行われることになる。ミスアライメントを持つ軸受は、内輪の中心軸と外輪の中心軸とが非平行の状態にある軸受であり、実機においては摩擦トルクの上昇などを伴う。
【０００４】
ミスアライメント角が特に大きくなる場合には、転動面軸方向の接触面分布は偏りをもった面圧分布になり、エッジロードの発生によって剥離やかじり等の軸受の損傷を引き起こす問題が懸念されている。ここで、エッジロードとは、軌道輪ところとの接触において、ころの形状が不適切であると、局所的な面圧増大が端部に生じ、そこを起点として早期剥離が生じることである。エッジロードは、軸受が大きく傾いた際にも発生する。
【０００５】
上記従来の不具合に対し、転動面に、転動面端部の落ち込み量が通常よりも大きいクラウニングを施すことによって、エッジロードの発生を抑制するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、ころ径と軌道径とを列毎に変更することによって、エッジロードの発生を抑制するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１に記載されたころ軸受は、案内鍔のない軌道輪の軌道面には半径Ｒのフルクラウニングを施し、案内鍔のある軌道輪にはクラウニングを施さないようにして、ころ中心線と内輪とのなす角度を最も小さくし、案内鍔のある軌道輪には直線部を中央に残し、両端の案内鍔の近傍のみにクラウニングを施している。
【０００７】
特許文献２に記載された圧延機用ロールネック軸受装置は、４列円筒ロールネックに用いられるものであって、ロール側の列の転動体に対向する外輪のロール側軌道面の直径から内輪のロール側軌道面の直径とロール側の列の転動体の直径の２倍とを引き算した値であるロール側転動体径方向隙間を、駆動手段側の列の転動体に対向する外輪の駆動手段側軌道面の直径から内輪の駆動手段側軌道面の直径と駆動手段側の列の転動体の直径の２倍とを引き算した値である駆動手段側転動体径方向隙間よりも大きくしている。
【０００８】
【特許文献１】
実用新案登録第２５５４８８２号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特許第３１５１０８２号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ころ軸受及び圧延機用ロールネック軸受装置では、支持軸の撓み等による軸受へのミスアライメントが生じた条件において、転動面クラウニング形状での対応策のみでは限界があり、過酷な条件下において、剥離やかじり等の軸受損傷を完全に回避することができない。
【００１０】
例えば、複列円筒ころ軸受を用いて上記のような大きなモーメント荷重を支持するに際しては、支持軸のベンディングによって、軸受内部の各列におけるベンディング量や撓み量は異なっており、負荷荷重点に近い側の列が、その角度や量は大きくなる。
しかしながら、通常仕様として、各列（列１，列２）のラジアル内部隙間は同じ値に設定されているため、各々の列にかかる荷重分担に差を生じ、負荷荷重に近い側の列に、より多く負荷されることになる。その結果、軸受の損傷は、負荷分担を多く受けた列、つまり、負荷荷重側の転動面や軌道面に損傷を及ぼす度合いが高くなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の負荷容量のままで、軸受内部の仕様に格別な工夫を施すことによって、耐モーメント荷重性を高くすることができる転がり軸受を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の転がり軸受は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、前記各列に、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有することを特徴とする。
【００１３】
前記構成の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころと、からなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１４】
本発明の請求項２記載の転がり軸受は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、前記各列に、異なる大きさのラジアル内部隙間が設定されていることを特徴とする。
【００１５】
前記構成の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころと、からなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、異なる大きさのラジアル内部隙間を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の転がり軸受は、前記テーパ状軌道面のテーパ角が同一方向に向けて配されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受である。前記構成において、テーパ状軌道面のテーパ角を、同一方向に向けて配すれば、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１７】
本発明の請求項４記載の転がり軸受は、前記ラジアル内部隙間は、各列のテーパ状軌道面に対応して隙間寸法が順次異なる大きさに設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の転がり軸受である。
前記構成において、ラジアル内部隙間が、各列のテーパ状軌道面に対応して隙間寸法が順次異なる大きさに設定されれば、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列のテーパ状軌道面に対応して順次設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１実施形態の転がり軸受の半断面図、図２は図１に示す転がり軸受の使用例（複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデル）である概略図、図３は図１に示す転がり軸受における荷重負荷時の半断面図、図４は本発明に係る第２実施形態の転がり軸受の半断面図、図５は本発明に係る第３実施形態の転がり軸受の半断面図である。なお、第２実施形態以下に示す各実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に対応符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の転がり軸受１０は、内輪分割型の複列円筒ころ軸受であって、内周面に軸方向に平行で同一の内径をもつ一対の外輪軌道面１２，１３を有する単一の外輪１１と、外周面に第１テーパ状軌道面１５を有する第１内輪１４と、外周面に第２テーパ状軌道面１７を有する第２内輪１６と、外輪１１の外輪軌道面１２と第１内輪１４の第１テーパ状軌道面１５との間及び、外輪１１の外輪軌道面１３と第２内輪１６の第２テーパ状軌道面１７との間に複数配置された転動体である円筒形で同一外径のころ１８とを備えている。
【００２０】
ころ１８は、外輪１１の内周面と第１内輪１４の外周面及び外輪１１の内周面と第２内輪１６の外周面との間に組み込まれた一対の環状の保持器１９，１９によって、周方向に一定の間隔を隔てて保持されている。転がり軸受１０は、第１，第２内輪１４，１６に内嵌される支持軸の端部に負荷されるラジアル荷重を自動調心軸受と組み合わせて支持する。
【００２１】
外輪１１には、外輪軌道面１２に連続して大つば１２ａ，小つば１２ｂが形成され、外輪軌道面１３に連続して大つば１３ａ，小つば１３ｂが形成されている。大つば１２ａ，１３ａは外輪軌道面１２，１３の正面側に設けられ、小つば１２ｂ，１３ｂは外輪軌道面１２，１３の背面側に設けられている。
【００２２】
第１内輪１４は、複列のうち、図１中の左方側の荷重負荷側列Ａ１に配されている。第１内輪１４の第１テーパ状軌道面１５は、外輪軌道面１２に平行に配される内周面１４ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面１５は、第２内輪１６側の背面から正面に向けて第１内輪１４の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪１４の中心線Ｘ１上で、ころ１８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００２３】
第２内輪１６は、複列のうち、図１中の右方側の荷重負荷側列Ａ２に配されている。第２内輪１６の第２テーパ状軌道面１７は、外輪軌道面１３に平行に配される内周面１６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面１７は、第１内輪１４側の背面から正面に向けて第２内輪１６の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪１６の中心線Ｘ２上で、ころ１８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。ここで、第１内輪１４のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪１６のラジアル内部隙間量ΔＡ２との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００２４】
第１，第２テーパ状軌道面１５，１７は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を有する。
【００２５】
ころ１８は、外輪軌道面１２，１３上に転動自在に配されており、大つば１２ａ，小つば１２ｂ、大つば１３ａ，小つば１３ｂによってアキシアル方向の移動を規制される。
【００２６】
保持器１９，１９は、櫛形保持器であって、ころ１８を挿入して転動自在に保持するために、等脚台形のポケット１９ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ１８をポケット１９ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
【００２７】
次に、上記複列円筒ころ軸受１０の使用例として、複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデルについて説明する。
図２に示すように、支持軸５０に負荷されるラジアル荷重Ｗに対して、
複列円筒ころ軸受Ａの荷重負荷側列Ａ１及び非荷重負荷側列Ａ２と、支持軸５０の端部に配される自動調心軸受Ｂに負荷荷重が作用する。過大な荷重が負荷された支持軸５０は、各軸受に支持されながらも支持軸５０に撓みが生じることにより、各軸受内部には各々異なる変位量ΔＡ１，ΔＡ２及びミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２が発生し、これらが使用条件として釣合った状態にある。
【００２８】
ここで、ラジアル荷重Ｗの作用点から自動調心軸受Ｂまでの距離をａとし、ラジアル荷重Ｗの作用点から外輪１１の中心までの距離をｂとし、外輪１１の中心から自動調心軸受Ｂまでの距離をｃとすると、外輪１１の中心にかかる応力Ｆ１は、Ｆ１＝（ａ／ｃ）・Ｗであり、自動調心軸受Ｂにかかる応力Ｆ２は、Ｆ２＝（ｂ／ｃ）・Ｗで表される。
【００２９】
ここで、各列Ａ１，Ａ２の最大転動体荷重がほぼ同等になるように、各列Ａ１，Ａ２のラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を解析により求めて設定することにより、両列Ａ１，Ａ２の負荷割合が均等化される。
従来では、各列Ａ１，Ａ２のラジアル内部隙間量は共に同じ値であり、軸受変位量が大きい荷重負荷側列Ａ１側が多くの荷重を受けてしまう。
【００３０】
また、各列Ａ１，Ａ２のミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２を解析により求めて、それらを内輪軌道面のテーパ角に一致させて第１，第２テーパ状軌道面１５，１７とすることで、各列Ａ１，Ａ２の転動面における接触面圧分布が平均化され、エッジロードの発生を回避することができる。
【００３１】
上述した内部仕様を施すことにより、転動面における接触面圧は、エッジロードの回避とともに、各列Ａ１，Ａ２の接触応力を有効長さ全体で緩和することができるので、軸受寿命の延長化を図ることができる。
【００３２】
図３に示すように、支持軸に過大な荷重が負荷された際、その過大な荷重によって撓む支持軸の撓み量に対応して、ラジアル内部隙間量ΔＡ１を介して配された荷重負荷側列Ａ１の第１テーパ状軌道面１５が、ミスアライメント角∠Ａ１をもって軸線Ｘ０に対して相対的に傾斜する。また、ラジアル内部隙間量ΔＡ２を介して配された非荷重負荷側列Ａ２の第２テーパ状軌道面１７が、ミスアライメント角∠Ａ２をもって軸線Ｘ０に対して相対的に傾斜する。
これにより、両列Ａ１，Ａ２の負荷割合が均等化され、使用条件として釣合うことで、各列Ａ１，Ａ２の転動面における接触面圧分布が平均化され、エッジロードの発生を回避することができる。
【００３３】
第１実施形態の転がり軸受１０によれば、第１，第２内輪１４，１６と、外輪１１と、保持器１９，１９と、ころ１８と、からなる各列Ａ１，Ａ２が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配された第１，第２テーパ状軌道面１５，１７を有する。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３４】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ１８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３５】
また、第１実施形態の転がり軸受１０によれば、第１，第２テーパ状軌道面１５，１７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２が、同一方向に向けて配され、ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面１５，１７に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
【００３６】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸５０の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ１８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面１５，１７に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３７】
次に、図４を用いて本発明の第２実施形態の転がり軸受について説明する。図４に示す転がり軸受２０は、内輪分割型の複列円筒ころ軸受であって、この場合、外輪軌道面にもラジアル内部隙間に相当する変位量を設定している。
【００３８】
転がり軸受２０は、内周面に軸方向に平行で内径が異なる一対の外輪軌道面２２，２３を有する単一の外輪２１と、外周面に第１テーパ状軌道面２５を有する第１内輪２４と、外周面に第２テーパ状軌道面２７を有する第２内輪２６と、を備えている。
また、外輪２１の外輪軌道面２２と第１内輪２４の第１テーパ状軌道面２５との間及び、外輪２１の外輪軌道面２３と第２内輪２６の第２テーパ状軌道面２７との間に複数配置された円筒形で同一外径のころ２８と、一対の環状の保持器２９，２９と、を備えている。
【００３９】
外輪２１は、図４中左側の列Ａ１側に配される外輪軌道面２２の内径が、図４中右側の列Ａ２側に配される外輪軌道面２３の内径よりも変位量Δだけ大きく設定されている。そのため、外輪軌道面２２上に配される列Ａ１のころ２８の外周面における内径の方が、外輪軌道面２３上に配される列Ａ２のころ２８の外周面における内径よりも大きい。
【００４０】
第１内輪２４は、列Ａ１側に配されており、第１内輪２４の第１テーパ状軌道面２５は、外輪軌道面２２に平行に配される内周面２４ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面２５は、第２内輪２６側の背面から正面に向けて第１内輪２４の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪２４の中心線Ｘ１上で、ころ２８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００４１】
第２内輪２６は、列Ａ２側に配されており、第２内輪２６の第２テーパ状軌道面２７は、外輪軌道面２３に平行に配される内周面２６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面２７は、第１内輪２４側の背面から正面に向けて第２内輪２６の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪２６の中心線Ｘ２上で、ころ２８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。ここで、第１内輪２４のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪２６のラジアル内部隙間量ΔＡ２との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００４２】
第１，第２テーパ状軌道面２５，２７は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を有する。
【００４３】
第１，第２テーパ状軌道面２５，２７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２は、列Ａ１，Ａ２におけるミスアライメントによる接触面圧上の悪影響が少なければ、∠Ａ１＝∠Ａ２としても同等の機能を果たすことが可能である。
これにより、テーパ角が異なる場合での識別表示の手間が省けるとともに、異なるテーパ角をもつ内輪を逆の順序で組付けてしまうという組立てミスを回避することができる。よって、生産性の向上によるコスト低減や不具合対策の不要化を図れる。
【００４４】
第２実施形態の転がり軸受２０では、第１，第２内輪２４，２６と、外輪２１と、保持器２９，２９と、ころ２８と、からなる各列Ａ１，Ａ２が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配された第１，第２テーパ状軌道面２５，２７を有している。更に、列Ａ１側に配される外輪軌道面２２の内径が、列Ａ２側に配される外輪軌道面２３の内径よりも変位量Δだけ大きく設定されている。変位量Δは、列Ａ１におけるラジアル内部隙間量ΔＡ１とともにラジアル内部隙間量を構成する。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４５】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ２８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４６】
また、第２実施形態の転がり軸受２０では、第１，第２テーパ状軌道面２５，２７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２が、同一方向に向けて配され、第１，第２ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面２５，２７に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
【００４７】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ２８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面２５，２７に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４８】
次に、図５を用いて本発明の第３実施形態の転がり軸受について説明する。図５に示す転がり軸受３０は、３列の円筒ころ軸受であって、内輪が単列、外輪が複列と単列の組合せにより構成されている。
【００４９】
転がり軸受３０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面３２，３３を有する第１外輪３１と、内周面が軸方向に平行な外輪軌道面３５を有する第２外輪３４と、外周面に第１テーパ状軌道面３７を有する第１内輪３６と、外周面に第２テーパ状軌道面３９を有する第２内輪３８と、外周面に第３テーパ状軌道面４１を有する第３内輪４０とを備えている。
また、第１外輪３１の外輪軌道面３２と第１内輪３６の第１テーパ状軌道面３７との間、第１外輪３１の外輪軌道面３３と第２内輪３８の第２テーパ状軌道面３９との間及び、第２外輪３４の外輪軌道面３５と第３テーパ状軌道面４１との間に複数配置された同一外径の円筒形のころ４２と、環状の保持器４３，４４，４５とを備えている。
【００５０】
第１外輪３１には、外輪軌道面３２に連続して大つば３２ａ，小つば３２ｂが形成され、外輪軌道面３３に連続して大つば３３ａ，小つば３３ｂが形成されている。大つば３２ａ，３３ａは、外輪軌道面３２，３３の正面側に設けられ、小つば３２ｂ，３３ｂは外輪軌道面３２，３３の背面側に設けられている。
また、第２外輪３４には、外輪軌道面３５に連続して大つば３５ａ，小つば３５ｂが形成されている。大つば３５ａは外輪軌道面３５の正面側に設けられ、小つば３５ｂは外輪軌道面３５の背面側に設けられている。
【００５１】
第１内輪３６は、複列のうち、図５中の左方側の荷重負荷側列（Ａ１）に配されている。第１内輪３６の第１テーパ状軌道面３７は、外輪軌道面３２に平行に配される内周面３６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面３７は、第２内輪３８側の背面から正面に向けて第１内輪３６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪３６の中心線Ｘ１上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００５２】
第２内輪３８は、複列のうち、図５中の中央部の荷重負荷側列（Ａ２）に配されている。第２内輪３８の第２テーパ状軌道面３９は、外輪軌道面３３に平行に配される内周面３８ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面３９は、第１内輪３６側の背面から正面に向けて第２内輪３８の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪３８の中心線Ｘ２上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。
【００５３】
第３内輪４０は、複列のうち、図５中の右方側の荷重負荷側列（Ａ３）に配されている。第３内輪４０の第３テーパ状軌道面４１は、外輪軌道面３５に平行に配される内周面４０ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ３をもって形成されている。
第３テーパ状軌道面４１は、第２内輪３８側の背面から正面に向けて第３内輪４０の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第３内輪４０の中心線Ｘ３上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ３だけ離れて配されている。ここで、第１内輪３６のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪３８のラジアル内部隙間量ΔＡ２と、第３内輪４０のラジアル内部隙間量ΔＡ３との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３である。
【００５４】
第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３を有する。
【００５５】
ころ４２は、外輪軌道面３２，３３，３５上に転動自在に配されており、大つば３２ａ，小つば３２ｂ、大つば３３ａ，小つば３３ｂ、大つば３５ａ，小つば３５ｂによってアキシアル方向の移動を規制される。
【００５６】
保持器４３，４４は、櫛形保持器であって、ころ４２を挿入して転動自在に保持するために、等脚台形のポケット４３ａ，４４ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ４２をポケット４３ａ，４４ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
また、保持器４５は、もみぬき保持器であって、ころ４２を挿入して転動自在に保持するために、矩形状のポケット４５ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ４２をポケット４５ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
【００５７】
第３実施形態の転がり軸受３０では、第１，第２，第３内輪３６，３８，４０と、第１，第２外輪３１，３４と、保持器４３，４４，４５と、ころ４２と、からなる各列Ａ１，Ａ２，Ａ３が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３を介して配された第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１を有する。
【００５８】
したがって、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
また、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３及び各ころ４２が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００５９】
また、第３実施形態の転がり軸受３０では、第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３が、同一方向に向けて配され、第１，第２，第３ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３が、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３の第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
【００６０】
したがって、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３及び各ころ４２が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３の第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６１】
次に、図６を用いて本発明の第４実施形態の転がり軸受について説明する。図６に示す転がり軸受５０は、主に圧延機用のロールネック軸受であり、内輪軌道径をテーパ形状にした４列円筒ころ軸受（内輪１個タイプ）であって、１個の内輪と、各２列２個の外輪とから構成されている。
すなわち、転がり軸受５０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面５２を有する第１外輪５１と、同じく内周面が軸方向に平行な一対の外輪軌道面５４を有する第２外輪５３と、外周面にテーパ状軌道面５６ｂを有する内輪５６とを備えている。
また、第１外輪５１の外輪軌道面５２と内輪５６のテーパ状軌道面５６ｂとの間、及び第２外輪５３の外輪軌道面５４とテーパ状軌道面５６ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ５５ａ〜５５ｄと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器５８とを備えている。
【００６２】
内輪５６のテーパ状軌道面５６ｂは、外輪軌道面５２，５４に平行に配される内周面５６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａをもって、図中右側から左側に向けて内輪５６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ５５ａの中心線Ｘ１上で、ころ５５ａの外周面とテーパ状軌道面５６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１が形成される。
同様に、ころ５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの中心線Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４上で、ころ５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの外周面と共通のテーパ状軌道面５６ｂとの間に異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ２，ΔＡ３，ΔＡ４が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３＞ΔＡ４である。
【００６３】
第４実施形態の転がり軸受５０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａをもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４を介して配された共通のテーパ状軌道面５６ｂを有する。
したがって、各ころ５５ａ〜５５ｄで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ５５ａ〜５５ｄで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ５５ａ〜５５ｄが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ５５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６４】
次に、図７を用いて本発明の第５実施形態の転がり軸受について説明する。図７に示す転がり軸受６０は、主に圧延機用のロールネック軸受であり、内輪軌道径をテーパ形状にした４列円筒ころ軸受（内輪２個タイプ）であって、２個の内輪と、各２列２個の外輪とから構成されている。
すなわち、転がり軸受６０は、図中左側の荷重負荷側列の内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面６２を有する第１外輪６１と、外周面にテーパ状軌道面６６ｂを有する第１内輪６６と、第１外輪６１の外輪軌道面６２と第１内輪６６のテーパ状軌道面６６ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ６５ａ，６５ｂと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器６８とを備えている。
【００６５】
また、図中右側の荷重負荷側列の内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面６４を有する第２外輪６３と、外周面にテーパ状軌道面６７ｂを有する第２内輪６７と、第２外輪６３の外輪軌道面６４と第２内輪６７のテーパ状軌道面６７ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ６５ｃ，６５ｄと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器６８とを備えている。
【００６６】
第１内輪６６のテーパ状軌道面６６ｂは、外輪軌道面６２に平行に配される内周面６６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって、図中右側から左側に向けて第１内輪６６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ６５ａ，６５ｂの中心線Ｘ１，Ｘ２上で、ころ６５ａ，６５ｂの外周面とテーパ状軌道面６６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が形成される。
【００６７】
また、第２内輪６７のテーパ状軌道面６７ｂは、外輪軌道面６４に平行に配される内周面６７ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ４をもって、図中右側から左側に向けて第２内輪６７の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ６５ｃ，６５ｄの中心線Ｘ３，Ｘ４上で、ころ６５ｃ，６５ｄの外周面とテーパ状軌道面６７ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ３，ΔＡ４が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３＞ΔＡ４である。
【００６８】
第５実施形態の転がり軸受６０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ４をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４を介して配されたテーパ状軌道面６６ｂ，６７ｂを有する。
したがって、各ころ６５ａ〜６５ｄで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ６５ａ〜６５ｄで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ６５ａ〜６５ｄが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ６５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６９】
次に、図８を用いて本発明の第６実施形態の転がり軸受について説明する。図８に示す転がり軸受７０は、内輪軌道径をテーパ形状にした複列円筒ころ軸受であって、１個の内輪と、各２列１個の外輪とから構成されている。すなわち、転がり軸受７０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面７２を有する外輪７１と、外周面にテーパ状軌道面７６ｂを有する内輪７６と、外輪７１の外輪軌道面７２と内輪７６のテーパ状軌道面７６ｂとの間に２個配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ７５ａ，７５ｂと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器７８とを備えている。
【００７０】
内輪７６のテーパ状軌道面７６ｂは、外輪軌道面７２に平行に配される内周面７６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａをもって、図中右側から左側に向けて内輪７６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ７５ａ，７５ｂの中心線Ｘ１，Ｘ２上で、ころ７５ａ，７５ｂの外周面とテーパ状軌道面７６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１とΔＡ２の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００７１】
第６実施形態の転がり軸受７０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａをもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配されたテーパ状軌道面７６ｂを有する。
したがって、各ころ７５ａ，７５ｂで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ７５ａ，７５ｂで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ７５ａ，７５ｂが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ７５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７２】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、両つばタイプの内輪を用いて、第１〜第６実施形態と同様に構成しても良い。
また、ラジアル内部隙間を設定するに際して、内輪のテーパ状軌道面に加えて、各列のころの外径が異なるものを組み合わせて用いるのも良い。その場合、負荷荷重が大きくなる列の方向に向けて、各列毎に外径が小さくなるころを用いるのが好ましい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころとからなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７４】
また、本発明の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころとからなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、異なる大きさのラジアル内部隙間を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７５】
以上の結果、多列円筒ころ軸受の各列のラジアル内部隙間及び内外輪の軌道面形状において、各列の荷重分担や支持軸の撓み量、傾き角等を予め解析等により想定し、線接触域の接触面圧分圧は平均化するように最適の設定されることから、エッジロードの発生を抑制でき、早期剥離やかじり等の不具合を回避し、特に重荷重条件下において寿命の延長化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図２】図１における転がり軸受の一使用例（複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデル）を示す概略図である。
【図３】図１における荷重負荷時の断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第４実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第５実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図８】本発明に係る第６実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０，６０，７０ 転がり軸受
１１，２１，７１ 外輪
１２，１３，２２，２３，３２，３３，３５，５２，５４，６２，６４，７２外輪軌道面
１４，２４，３６，５６，６６，７６ 内輪（第１内輪）
１５，２５，３７，５６ｂ，６６ｂ，７６ｂ 第１テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
１６，２６，３８，６７ 内輪（第２内輪）
１７，２７，３９，６７ｂ 第２テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
１８，２８，４２，５５，６５，７５ ころ
１９，２９，４３，４４，４５，５８，６８，７８ 保持器
３１，５１，６１ 外輪（第１外輪）
３４，５３，６３ 外輪（第２外輪）
４０ 内輪（第３内輪）
４１ 第３テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般産業機械用に使用される円筒ころ軸受に関し、特に支持軸に撓みを生ずるような重負荷荷重条件に用いられる転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重負荷荷重によるモーメント荷重を支持する軸受では、径方向へのサイズアップを行うことによって負荷容量を増やすのと同時に、複数列の円筒ころ軸受を配置することによって軸受剛性を高めるのが一般的である。
【０００３】
上記の場合、実際的には、重荷重による支持軸の撓みが生ずることによって、軸受内部軌道面と転動面間においては、ミスアライメント角を受けた状態で運転が行われることになる。ミスアライメントを持つ軸受は、内輪の中心軸と外輪の中心軸とが非平行の状態にある軸受であり、実機においては摩擦トルクの上昇などを伴う。
【０００４】
ミスアライメント角が特に大きくなる場合には、転動面軸方向の接触面分布は偏りをもった面圧分布になり、エッジロードの発生によって剥離やかじり等の軸受の損傷を引き起こす問題が懸念されている。ここで、エッジロードとは、軌道輪ところとの接触において、ころの形状が不適切であると、局所的な面圧増大が端部に生じ、そこを起点として早期剥離が生じることである。エッジロードは、軸受が大きく傾いた際にも発生する。
【０００５】
上記従来の不具合に対し、転動面に、転動面端部の落ち込み量が通常よりも大きいクラウニングを施すことによって、エッジロードの発生を抑制するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、ころ径と軌道径とを列毎に変更することによって、エッジロードの発生を抑制するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１に記載されたころ軸受は、案内鍔のない軌道輪の軌道面には半径Ｒのフルクラウニングを施し、案内鍔のある軌道輪にはクラウニングを施さないようにして、ころ中心線と内輪とのなす角度を最も小さくし、案内鍔のある軌道輪には直線部を中央に残し、両端の案内鍔の近傍のみにクラウニングを施している。
【０００７】
特許文献２に記載された圧延機用ロールネック軸受装置は、４列円筒ロールネックに用いられるものであって、ロール側の列の転動体に対向する外輪のロール側軌道面の直径から内輪のロール側軌道面の直径とロール側の列の転動体の直径の２倍とを引き算した値であるロール側転動体径方向隙間を、駆動手段側の列の転動体に対向する外輪の駆動手段側軌道面の直径から内輪の駆動手段側軌道面の直径と駆動手段側の列の転動体の直径の２倍とを引き算した値である駆動手段側転動体径方向隙間よりも大きくしている。
【０００８】
【特許文献１】
実用新案登録第２５５４８８２号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特許第３１５１０８２号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ころ軸受及び圧延機用ロールネック軸受装置では、支持軸の撓み等による軸受へのミスアライメントが生じた条件において、転動面クラウニング形状での対応策のみでは限界があり、過酷な条件下において、剥離やかじり等の軸受損傷を完全に回避することができない。
【００１０】
例えば、複列円筒ころ軸受を用いて上記のような大きなモーメント荷重を支持するに際しては、支持軸のベンディングによって、軸受内部の各列におけるベンディング量や撓み量は異なっており、負荷荷重点に近い側の列が、その角度や量は大きくなる。
しかしながら、通常仕様として、各列（列１，列２）のラジアル内部隙間は同じ値に設定されているため、各々の列にかかる荷重分担に差を生じ、負荷荷重に近い側の列に、より多く負荷されることになる。その結果、軸受の損傷は、負荷分担を多く受けた列、つまり、負荷荷重側の転動面や軌道面に損傷を及ぼす度合いが高くなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の負荷容量のままで、軸受内部の仕様に格別な工夫を施すことによって、耐モーメント荷重性を高くすることができる転がり軸受を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の転がり軸受は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、前記各列に、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有することを特徴とする。
【００１３】
前記構成の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころと、からなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１４】
本発明の請求項２記載の転がり軸受は、外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、前記各列に、異なる大きさのラジアル内部隙間が設定されていることを特徴とする。
【００１５】
前記構成の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころと、からなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、異なる大きさのラジアル内部隙間を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の転がり軸受は、前記テーパ状軌道面のテーパ角が同一方向に向けて配されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受である。前記構成において、テーパ状軌道面のテーパ角を、同一方向に向けて配すれば、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１７】
本発明の請求項４記載の転がり軸受は、前記ラジアル内部隙間は、各列のテーパ状軌道面に対応して隙間寸法が順次異なる大きさに設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の転がり軸受である。
前記構成において、ラジアル内部隙間が、各列のテーパ状軌道面に対応して隙間寸法が順次異なる大きさに設定されれば、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列のテーパ状軌道面に対応して順次設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１実施形態の転がり軸受の半断面図、図２は図１に示す転がり軸受の使用例（複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデル）である概略図、図３は図１に示す転がり軸受における荷重負荷時の半断面図、図４は本発明に係る第２実施形態の転がり軸受の半断面図、図５は本発明に係る第３実施形態の転がり軸受の半断面図である。なお、第２実施形態以下に示す各実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に対応符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の転がり軸受１０は、内輪分割型の複列円筒ころ軸受であって、内周面に軸方向に平行で同一の内径をもつ一対の外輪軌道面１２，１３を有する単一の外輪１１と、外周面に第１テーパ状軌道面１５を有する第１内輪１４と、外周面に第２テーパ状軌道面１７を有する第２内輪１６と、外輪１１の外輪軌道面１２と第１内輪１４の第１テーパ状軌道面１５との間及び、外輪１１の外輪軌道面１３と第２内輪１６の第２テーパ状軌道面１７との間に複数配置された転動体である円筒形で同一外径のころ１８とを備えている。
【００２０】
ころ１８は、外輪１１の内周面と第１内輪１４の外周面及び外輪１１の内周面と第２内輪１６の外周面との間に組み込まれた一対の環状の保持器１９，１９によって、周方向に一定の間隔を隔てて保持されている。転がり軸受１０は、第１，第２内輪１４，１６に内嵌される支持軸の端部に負荷されるラジアル荷重を自動調心軸受と組み合わせて支持する。
【００２１】
外輪１１には、外輪軌道面１２に連続して大つば１２ａ，小つば１２ｂが形成され、外輪軌道面１３に連続して大つば１３ａ，小つば１３ｂが形成されている。大つば１２ａ，１３ａは外輪軌道面１２，１３の正面側に設けられ、小つば１２ｂ，１３ｂは外輪軌道面１２，１３の背面側に設けられている。
【００２２】
第１内輪１４は、複列のうち、図１中の左方側の荷重負荷側列Ａ１に配されている。第１内輪１４の第１テーパ状軌道面１５は、外輪軌道面１２に平行に配される内周面１４ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面１５は、第２内輪１６側の背面から正面に向けて第１内輪１４の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪１４の中心線Ｘ１上で、ころ１８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００２３】
第２内輪１６は、複列のうち、図１中の右方側の荷重負荷側列Ａ２に配されている。第２内輪１６の第２テーパ状軌道面１７は、外輪軌道面１３に平行に配される内周面１６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面１７は、第１内輪１４側の背面から正面に向けて第２内輪１６の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪１６の中心線Ｘ２上で、ころ１８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。ここで、第１内輪１４のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪１６のラジアル内部隙間量ΔＡ２との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００２４】
第１，第２テーパ状軌道面１５，１７は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を有する。
【００２５】
ころ１８は、外輪軌道面１２，１３上に転動自在に配されており、大つば１２ａ，小つば１２ｂ、大つば１３ａ，小つば１３ｂによってアキシアル方向の移動を規制される。
【００２６】
保持器１９，１９は、櫛形保持器であって、ころ１８を挿入して転動自在に保持するために、等脚台形のポケット１９ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ１８をポケット１９ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
【００２７】
次に、上記複列円筒ころ軸受１０の使用例として、複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデルについて説明する。
図２に示すように、支持軸５０に負荷されるラジアル荷重Ｗに対して、
複列円筒ころ軸受Ａの荷重負荷側列Ａ１及び非荷重負荷側列Ａ２と、支持軸５０の端部に配される自動調心軸受Ｂに負荷荷重が作用する。過大な荷重が負荷された支持軸５０は、各軸受に支持されながらも支持軸５０に撓みが生じることにより、各軸受内部には各々異なる変位量ΔＡ１，ΔＡ２及びミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２が発生し、これらが使用条件として釣合った状態にある。
【００２８】
ここで、ラジアル荷重Ｗの作用点から自動調心軸受Ｂまでの距離をａとし、ラジアル荷重Ｗの作用点から外輪１１の中心までの距離をｂとし、外輪１１の中心から自動調心軸受Ｂまでの距離をｃとすると、外輪１１の中心にかかる応力Ｆ１は、Ｆ１＝（ａ／ｃ）・Ｗであり、自動調心軸受Ｂにかかる応力Ｆ２は、Ｆ２＝（ｂ／ｃ）・Ｗで表される。
【００２９】
ここで、各列Ａ１，Ａ２の最大転動体荷重がほぼ同等になるように、各列Ａ１，Ａ２のラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を解析により求めて設定することにより、両列Ａ１，Ａ２の負荷割合が均等化される。
従来では、各列Ａ１，Ａ２のラジアル内部隙間量は共に同じ値であり、軸受変位量が大きい荷重負荷側列Ａ１側が多くの荷重を受けてしまう。
【００３０】
また、各列Ａ１，Ａ２のミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２を解析により求めて、それらを内輪軌道面のテーパ角に一致させて第１，第２テーパ状軌道面１５，１７とすることで、各列Ａ１，Ａ２の転動面における接触面圧分布が平均化され、エッジロードの発生を回避することができる。
【００３１】
上述した内部仕様を施すことにより、転動面における接触面圧は、エッジロードの回避とともに、各列Ａ１，Ａ２の接触応力を有効長さ全体で緩和することができるので、軸受寿命の延長化を図ることができる。
【００３２】
図３に示すように、支持軸に過大な荷重が負荷された際、その過大な荷重によって撓む支持軸の撓み量に対応して、ラジアル内部隙間量ΔＡ１を介して配された荷重負荷側列Ａ１の第１テーパ状軌道面１５が、ミスアライメント角∠Ａ１をもって軸線Ｘ０に対して相対的に傾斜する。また、ラジアル内部隙間量ΔＡ２を介して配された非荷重負荷側列Ａ２の第２テーパ状軌道面１７が、ミスアライメント角∠Ａ２をもって軸線Ｘ０に対して相対的に傾斜する。
これにより、両列Ａ１，Ａ２の負荷割合が均等化され、使用条件として釣合うことで、各列Ａ１，Ａ２の転動面における接触面圧分布が平均化され、エッジロードの発生を回避することができる。
【００３３】
第１実施形態の転がり軸受１０によれば、第１，第２内輪１４，１６と、外輪１１と、保持器１９，１９と、ころ１８と、からなる各列Ａ１，Ａ２が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配された第１，第２テーパ状軌道面１５，１７を有する。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３４】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ１８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３５】
また、第１実施形態の転がり軸受１０によれば、第１，第２テーパ状軌道面１５，１７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２が、同一方向に向けて配され、ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面１５，１７に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
【００３６】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸５０の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ１８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面１５，１７に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００３７】
次に、図４を用いて本発明の第２実施形態の転がり軸受について説明する。図４に示す転がり軸受２０は、内輪分割型の複列円筒ころ軸受であって、この場合、外輪軌道面にもラジアル内部隙間に相当する変位量を設定している。
【００３８】
転がり軸受２０は、内周面に軸方向に平行で内径が異なる一対の外輪軌道面２２，２３を有する単一の外輪２１と、外周面に第１テーパ状軌道面２５を有する第１内輪２４と、外周面に第２テーパ状軌道面２７を有する第２内輪２６と、を備えている。
また、外輪２１の外輪軌道面２２と第１内輪２４の第１テーパ状軌道面２５との間及び、外輪２１の外輪軌道面２３と第２内輪２６の第２テーパ状軌道面２７との間に複数配置された円筒形で同一外径のころ２８と、一対の環状の保持器２９，２９と、を備えている。
【００３９】
外輪２１は、図４中左側の列Ａ１側に配される外輪軌道面２２の内径が、図４中右側の列Ａ２側に配される外輪軌道面２３の内径よりも変位量Δだけ大きく設定されている。そのため、外輪軌道面２２上に配される列Ａ１のころ２８の外周面における内径の方が、外輪軌道面２３上に配される列Ａ２のころ２８の外周面における内径よりも大きい。
【００４０】
第１内輪２４は、列Ａ１側に配されており、第１内輪２４の第１テーパ状軌道面２５は、外輪軌道面２２に平行に配される内周面２４ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面２５は、第２内輪２６側の背面から正面に向けて第１内輪２４の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪２４の中心線Ｘ１上で、ころ２８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００４１】
第２内輪２６は、列Ａ２側に配されており、第２内輪２６の第２テーパ状軌道面２７は、外輪軌道面２３に平行に配される内周面２６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面２７は、第１内輪２４側の背面から正面に向けて第２内輪２６の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪２６の中心線Ｘ２上で、ころ２８の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。ここで、第１内輪２４のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪２６のラジアル内部隙間量ΔＡ２との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００４２】
第１，第２テーパ状軌道面２５，２７は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を有する。
【００４３】
第１，第２テーパ状軌道面２５，２７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２は、列Ａ１，Ａ２におけるミスアライメントによる接触面圧上の悪影響が少なければ、∠Ａ１＝∠Ａ２としても同等の機能を果たすことが可能である。
これにより、テーパ角が異なる場合での識別表示の手間が省けるとともに、異なるテーパ角をもつ内輪を逆の順序で組付けてしまうという組立てミスを回避することができる。よって、生産性の向上によるコスト低減や不具合対策の不要化を図れる。
【００４４】
第２実施形態の転がり軸受２０では、第１，第２内輪２４，２６と、外輪２１と、保持器２９，２９と、ころ２８と、からなる各列Ａ１，Ａ２が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配された第１，第２テーパ状軌道面２５，２７を有している。更に、列Ａ１側に配される外輪軌道面２２の内径が、列Ａ２側に配される外輪軌道面２３の内径よりも変位量Δだけ大きく設定されている。変位量Δは、列Ａ１におけるラジアル内部隙間量ΔＡ１とともにラジアル内部隙間量を構成する。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４５】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ２８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４６】
また、第２実施形態の転がり軸受２０では、第１，第２テーパ状軌道面２５，２７のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２が、同一方向に向けて配され、第１，第２ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面２５，２７に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
したがって、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
【００４７】
また、各列Ａ１，Ａ２で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２及び各ころ２８が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２の第１，第２テーパ状軌道面２５，２７に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００４８】
次に、図５を用いて本発明の第３実施形態の転がり軸受について説明する。図５に示す転がり軸受３０は、３列の円筒ころ軸受であって、内輪が単列、外輪が複列と単列の組合せにより構成されている。
【００４９】
転がり軸受３０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面３２，３３を有する第１外輪３１と、内周面が軸方向に平行な外輪軌道面３５を有する第２外輪３４と、外周面に第１テーパ状軌道面３７を有する第１内輪３６と、外周面に第２テーパ状軌道面３９を有する第２内輪３８と、外周面に第３テーパ状軌道面４１を有する第３内輪４０とを備えている。
また、第１外輪３１の外輪軌道面３２と第１内輪３６の第１テーパ状軌道面３７との間、第１外輪３１の外輪軌道面３３と第２内輪３８の第２テーパ状軌道面３９との間及び、第２外輪３４の外輪軌道面３５と第３テーパ状軌道面４１との間に複数配置された同一外径の円筒形のころ４２と、環状の保持器４３，４４，４５とを備えている。
【００５０】
第１外輪３１には、外輪軌道面３２に連続して大つば３２ａ，小つば３２ｂが形成され、外輪軌道面３３に連続して大つば３３ａ，小つば３３ｂが形成されている。大つば３２ａ，３３ａは、外輪軌道面３２，３３の正面側に設けられ、小つば３２ｂ，３３ｂは外輪軌道面３２，３３の背面側に設けられている。
また、第２外輪３４には、外輪軌道面３５に連続して大つば３５ａ，小つば３５ｂが形成されている。大つば３５ａは外輪軌道面３５の正面側に設けられ、小つば３５ｂは外輪軌道面３５の背面側に設けられている。
【００５１】
第１内輪３６は、複列のうち、図５中の左方側の荷重負荷側列（Ａ１）に配されている。第１内輪３６の第１テーパ状軌道面３７は、外輪軌道面３２に平行に配される内周面３６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって形成されている。
第１テーパ状軌道面３７は、第２内輪３８側の背面から正面に向けて第１内輪３６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されており、第１内輪３６の中心線Ｘ１上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ１だけ離れて配されている。
【００５２】
第２内輪３８は、複列のうち、図５中の中央部の荷重負荷側列（Ａ２）に配されている。第２内輪３８の第２テーパ状軌道面３９は、外輪軌道面３３に平行に配される内周面３８ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ２をもって形成されている。
第２テーパ状軌道面３９は、第１内輪３６側の背面から正面に向けて第２内輪３８の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第２内輪３８の中心線Ｘ２上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ２だけ離れて配されている。
【００５３】
第３内輪４０は、複列のうち、図５中の右方側の荷重負荷側列（Ａ３）に配されている。第３内輪４０の第３テーパ状軌道面４１は、外輪軌道面３５に平行に配される内周面４０ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ３をもって形成されている。
第３テーパ状軌道面４１は、第２内輪３８側の背面から正面に向けて第３内輪４０の外径が逆テーパ状に大きくなるように傾斜して形成されており、第３内輪４０の中心線Ｘ３上で、ころ４２の外周面から予め定められたラジアル内部隙間量ΔＡ３だけ離れて配されている。ここで、第１内輪３６のラジアル内部隙間量ΔＡ１と、第２内輪３８のラジアル内部隙間量ΔＡ２と、第３内輪４０のラジアル内部隙間量ΔＡ３との関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３である。
【００５４】
第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１は、荷重負荷側の同一方向に向けたテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３をもち、荷重負荷側が大きくなるように互いに異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３を有する。
【００５５】
ころ４２は、外輪軌道面３２，３３，３５上に転動自在に配されており、大つば３２ａ，小つば３２ｂ、大つば３３ａ，小つば３３ｂ、大つば３５ａ，小つば３５ｂによってアキシアル方向の移動を規制される。
【００５６】
保持器４３，４４は、櫛形保持器であって、ころ４２を挿入して転動自在に保持するために、等脚台形のポケット４３ａ，４４ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ４２をポケット４３ａ，４４ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
また、保持器４５は、もみぬき保持器であって、ころ４２を挿入して転動自在に保持するために、矩形状のポケット４５ａが周方向に一定の間隔で複数形成され、ころ４２をポケット４５ａ内に収容して周方向の間隔が一定に保たれる。
【００５７】
第３実施形態の転がり軸受３０では、第１，第２，第３内輪３６，３８，４０と、第１，第２外輪３１，３４と、保持器４３，４４，４５と、ころ４２と、からなる各列Ａ１，Ａ２，Ａ３が、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３を介して配された第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１を有する。
【００５８】
したがって、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られるので、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
また、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３及び各ころ４２が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００５９】
また、第３実施形態の転がり軸受３０では、第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１のテーパ角∠Ａ１，∠Ａ２，∠Ａ３が、同一方向に向けて配され、第１，第２，第３ラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２，ΔＡ３が、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３の第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１に対応して隙間寸法を順次異なる大きさに設定されている。
【００６０】
したがって、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向にして設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３及び各ころ４２が均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列Ａ１のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が、各列Ａ１，Ａ２，Ａ３の第１，第２，第３テーパ状軌道面３７，３９，４１に対応して順次設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６１】
次に、図６を用いて本発明の第４実施形態の転がり軸受について説明する。図６に示す転がり軸受５０は、主に圧延機用のロールネック軸受であり、内輪軌道径をテーパ形状にした４列円筒ころ軸受（内輪１個タイプ）であって、１個の内輪と、各２列２個の外輪とから構成されている。
すなわち、転がり軸受５０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面５２を有する第１外輪５１と、同じく内周面が軸方向に平行な一対の外輪軌道面５４を有する第２外輪５３と、外周面にテーパ状軌道面５６ｂを有する内輪５６とを備えている。
また、第１外輪５１の外輪軌道面５２と内輪５６のテーパ状軌道面５６ｂとの間、及び第２外輪５３の外輪軌道面５４とテーパ状軌道面５６ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ５５ａ〜５５ｄと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器５８とを備えている。
【００６２】
内輪５６のテーパ状軌道面５６ｂは、外輪軌道面５２，５４に平行に配される内周面５６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａをもって、図中右側から左側に向けて内輪５６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ５５ａの中心線Ｘ１上で、ころ５５ａの外周面とテーパ状軌道面５６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１が形成される。
同様に、ころ５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの中心線Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４上で、ころ５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの外周面と共通のテーパ状軌道面５６ｂとの間に異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ２，ΔＡ３，ΔＡ４が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３＞ΔＡ４である。
【００６３】
第４実施形態の転がり軸受５０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａをもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４を介して配された共通のテーパ状軌道面５６ｂを有する。
したがって、各ころ５５ａ〜５５ｄで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ５５ａ〜５５ｄで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ５５ａ〜５５ｄが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ５５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６４】
次に、図７を用いて本発明の第５実施形態の転がり軸受について説明する。図７に示す転がり軸受６０は、主に圧延機用のロールネック軸受であり、内輪軌道径をテーパ形状にした４列円筒ころ軸受（内輪２個タイプ）であって、２個の内輪と、各２列２個の外輪とから構成されている。
すなわち、転がり軸受６０は、図中左側の荷重負荷側列の内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面６２を有する第１外輪６１と、外周面にテーパ状軌道面６６ｂを有する第１内輪６６と、第１外輪６１の外輪軌道面６２と第１内輪６６のテーパ状軌道面６６ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ６５ａ，６５ｂと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器６８とを備えている。
【００６５】
また、図中右側の荷重負荷側列の内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面６４を有する第２外輪６３と、外周面にテーパ状軌道面６７ｂを有する第２内輪６７と、第２外輪６３の外輪軌道面６４と第２内輪６７のテーパ状軌道面６７ｂとの間に複数配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ６５ｃ，６５ｄと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器６８とを備えている。
【００６６】
第１内輪６６のテーパ状軌道面６６ｂは、外輪軌道面６２に平行に配される内周面６６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ１をもって、図中右側から左側に向けて第１内輪６６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ６５ａ，６５ｂの中心線Ｘ１，Ｘ２上で、ころ６５ａ，６５ｂの外周面とテーパ状軌道面６６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が形成される。
【００６７】
また、第２内輪６７のテーパ状軌道面６７ｂは、外輪軌道面６４に平行に配される内周面６７ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａ４をもって、図中右側から左側に向けて第２内輪６７の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ６５ｃ，６５ｄの中心線Ｘ３，Ｘ４上で、ころ６５ｃ，６５ｄの外周面とテーパ状軌道面６７ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ３，ΔＡ４が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２＞ΔＡ３＞ΔＡ４である。
【００６８】
第５実施形態の転がり軸受６０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａ１，∠Ａ４をもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１〜ΔＡ４を介して配されたテーパ状軌道面６６ｂ，６７ｂを有する。
したがって、各ころ６５ａ〜６５ｄで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ６５ａ〜６５ｄで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ６５ａ〜６５ｄが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ６５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００６９】
次に、図８を用いて本発明の第６実施形態の転がり軸受について説明する。図８に示す転がり軸受７０は、内輪軌道径をテーパ形状にした複列円筒ころ軸受であって、１個の内輪と、各２列１個の外輪とから構成されている。すなわち、転がり軸受７０は、内周面が軸方向に平行で内径が同一の一対の外輪軌道面７２を有する外輪７１と、外周面にテーパ状軌道面７６ｂを有する内輪７６と、外輪７１の外輪軌道面７２と内輪７６のテーパ状軌道面７６ｂとの間に２個配置されアキシアル方向の移動を規制された同一外径の円筒形のころ７５ａ，７５ｂと、該ころを挿入して転動自在に保持する環状で櫛形の保持器７８とを備えている。
【００７０】
内輪７６のテーパ状軌道面７６ｂは、外輪軌道面７２に平行に配される内周面７６ａに対して予め定められたミスアライメント角∠Ａをもって、図中右側から左側に向けて内輪７６の外径がテーパ状に小さくなるように傾斜して形成されている。これにより、ころ７５ａ，７５ｂの中心線Ｘ１，Ｘ２上で、ころ７５ａ，７５ｂの外周面とテーパ状軌道面７６ｂとの間にラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２が形成される。ここで、各々ラジアル内部隙間量ΔＡ１とΔＡ２の関係は、ΔＡ１＞ΔＡ２である。
【００７１】
第６実施形態の転がり軸受７０は、予め定められたミスアライメント角∠Ａをもち、異なる大きさのラジアル内部隙間量ΔＡ１，ΔＡ２を介して配されたテーパ状軌道面７６ｂを有する。
したがって、各ころ７５ａ，７５ｂで受け持つ支持軸のベンディング角を、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに同一方向に設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。
また、各ころ７５ａ，７５ｂで受け持つ支持軸の撓み量を負荷荷重の条件として捉え、各ころ７５ａ，７５ｂが均等に全体荷重を分担できるようにするため、ころ７５ａ側のラジアル内部隙間量ΔＡ１を大きくするように、各々ラジアル内部隙間量が設定される。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７２】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、両つばタイプの内輪を用いて、第１〜第６実施形態と同様に構成しても良い。
また、ラジアル内部隙間を設定するに際して、内輪のテーパ状軌道面に加えて、各列のころの外径が異なるものを組み合わせて用いるのも良い。その場合、負荷荷重が大きくなる列の方向に向けて、各列毎に外径が小さくなるころを用いるのが好ましい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころとからなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸のベンディング角を、その列の軸受において、ミスアライメント角の発生する条件として捉え、軸線に対する軌道面のテーパ角を得られたミスアライメント角と同じに設けられ、接触面圧分布の均等化が図られる。その結果、エッジロードの発生が抑制され、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７４】
また、本発明の転がり軸受によれば、内輪と、外輪と、保持器と、ころとからなる複数列または単列を複数列備えた組合せの各列が、異なる大きさのラジアル内部隙間を有する。
したがって、各列で受け持つ支持軸の撓み量を、その列の軸受部分において負荷荷重の条件として捉え、各列及び各ころが均等に全体荷重を分担できるようにするため、負荷荷重側の列のラジアル内部隙間量を大きくするように、各々のラジアル内部隙間量が設定される。その結果、耐モーメント荷重性を高くすることができる。
【００７５】
以上の結果、多列円筒ころ軸受の各列のラジアル内部隙間及び内外輪の軌道面形状において、各列の荷重分担や支持軸の撓み量、傾き角等を予め解析等により想定し、線接触域の接触面圧分圧は平均化するように最適の設定されることから、エッジロードの発生を抑制でき、早期剥離やかじり等の不具合を回避し、特に重荷重条件下において寿命の延長化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図２】図１における転がり軸受の一使用例（複列円筒ころ軸受と自動調心ころ軸受で軸を支持したモデル）を示す概略図である。
【図３】図１における荷重負荷時の断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第４実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第５実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図８】本発明に係る第６実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０，６０，７０ 転がり軸受
１１，２１，７１ 外輪
１２，１３，２２，２３，３２，３３，３５，５２，５４，６２，６４，７２外輪軌道面
１４，２４，３６，５６，６６，７６ 内輪（第１内輪）
１５，２５，３７，５６ｂ，６６ｂ，７６ｂ 第１テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
１６，２６，３８，６７ 内輪（第２内輪）
１７，２７，３９，６７ｂ 第２テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
１８，２８，４２，５５，６５，７５ ころ
１９，２９，４３，４４，４５，５８，６８，７８ 保持器
３１，５１，６１ 外輪（第１外輪）
３４，５３，６３ 外輪（第２外輪）
４０ 内輪（第３内輪）
４１ 第３テーパ状軌道面（テーパ状軌道面）
Claims (4)
- 外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、
前記各列に、予め定められたテーパ角をもつテーパ状軌道面を有することを特徴とする転がり軸受。 - 外周面に内輪軌道面を形成した内輪と、内周面に外輪軌道面を形成した外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に該内外輪に対し相対回転自在に配された保持器と、前記保持器に転動自在に保持されたころと、からなる組合せを複数列または単列を複数列備えた転がり軸受であって、
前記各列に、異なる大きさのラジアル内部隙間が設定されていることを特徴とする転がり軸受。 - 前記テーパ状軌道面のテーパ角は、同一方向に向けて配されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
- 前記ラジアル内部隙間は、各列のテーパ状軌道面に対応して隙間寸法が順次異なる大きさに設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の転がり軸受。
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