JP2007002952A - 保持器付自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器４ｂ、４ｂをころ案内とすると共に、非負荷圏に存在する球面ころ３、３のスキューの抑制を図れる構造を実現する。
【解決手段】 上記各球面ころ３、３の転動面と柱部８ｂの円周方向側面との、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向の最短距離Ｈ₁ を、これら各球面ころ３、３の端面とリム部７ｂの軸方向片側面との、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向の最短距離Ｈ₂ 以上とする（Ｈ₁ ≧Ｈ₂ ）。内輪２ａの自重等により、保持器付自動調心ころ軸受の下側が負荷圏となり、上側が非負荷圏となった場合に、上記両保持器４ｂ、４ｂが自重により下方に変位して、非負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と上記リム部７ｂとを接触乃至近接する。これにより、上記課題を解決できる。
【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、金属の圧延機等、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、保持器付自動調心ころ軸受が使用されている。図７は、この様な保持器付自動調心ころ軸受の従来構造の第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７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（ビヤ樽形）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。又、上記各球面ころ３、３の転動面の母線形状の曲率半径は、上記外輪軌道５及び上記内輪軌道６、６の母線形状の曲率半径よりも僅かに小さい。

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の内周面と前記内輪２の中間部外周面との間に案内輪１０を設け、この案内輪１０の外周面を上記リム部７の内周面に、この案内輪１０の内周面を上記内輪２の中間部外周面に、それぞれ近接対向させて、上記保持器４の径方向の位置決めを（内輪案内により）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１１、１１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。

上述の図７に示した構造の場合、保持器４を内輪案内としている。これに対して、特許文献１には、図８に示す様に、保持器４ａを外輪案内とした構造が記載されている（従来構造の第２例）。即ち、この保持器４ａのリム部７ａの外周面を、外輪１の中間部内周面に近接対向させて、上記保持器４ａの径方向の位置決めを図っている。尚、図８に示した構造の場合、内輪２ａの両端部外周面に鍔部を形成していない。その代わりに、上記保持器４ａを構成する柱部８ａ、８ａの先端部を、連結部１２、１２により結合している。

上述の様に構成される、従来構造の第１〜２例の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、２ａを回転軸に外嵌固定する。回転軸と共に内輪２、２ａ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、２ａが調心する（外輪１の中心軸に対し内輪２、２ａ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１〜２例の場合、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４、４ａを内輪案内、或は外輪案内としている為、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、図７に示した従来構造の第１例の場合には、リム部７の内周面と内輪２の外周面との相対速度（滑り速度）が、図８に示した従来構造の第２例の場合には、リム部７ａの外周面と外輪１の内周面との相対速度が、それぞれ大きくなる場合がある。この場合には、図７の構造では、リム部７の内周面と案内輪１０の外周面との係合部、及び、この案内輪１０の内周面と内輪２の外周面との係合部での摩擦が、図８の構造では、リム部７ａの外周面と外輪１の内周面との係合部での摩擦が、それぞれ大きくなる。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。又、図７に示した構造の場合には、保持器４を内輪案内とする為に案内輪１０が必要になり、部品点数が多くなる。

上述の様な問題を解消する為には、保持器の径方向位置を、各ポケットの内面と各球面ころとの係合に基いて規制する、所謂ころ案内とする事が考えられる。但し、保持器付自動調心ころ軸受の場合には、次の様な理由により、単純に保持器をころ案内とする事はできない。例えば、一般的な（円筒ころが保持器の径方向に対して傾斜していない）円筒ころ軸受の場合、保持器の径方向の変位によりこの保持器の各ポケットの内面と係合するのは、各円筒ころの転動面のみである。従って、この保持器の径方向位置を規制する為には、上記各ポケットの内面と上記各円筒ころの転動面との隙間を管理すれば足りる。

これに対して、保持器付自動調心ころ軸受は、前述の図７、８に示す様に、保持器４、４ａにより保持する両列の球面ころ３、３が、これら保持器４、４ａの径方向に対して傾斜した状態で配置される。この為、これら保持器４、４ａが径方向に変位した場合に、これら保持器４、４ａの各ポケット９、９の内面が、上記各球面ころ３、３の転動面と、これら各球面ころ３、３の端面との何れかに接触する。

又、保持器をころ案内とした場合には、この保持器により、各球面ころの自転軸の方向が、これら各球面ころの公転方向に直角な方向に対し傾斜角度を持つ、所謂スキューを抑制する必要がある。例えば、前述の図７に示した従来構造の第１例の場合、球面ころ３、３にスキューが生じる事を、案内輪１０及び鍔部１１、１１により抑制している。従って、この構造で、保持器をころ案内としてこの案内輪１０を省略した場合、鍔部１１、１１と保持器により上記各球面ころ３、３のスキューを抑制する必要がある。更に、前述の図８に示した従来構造の第２例の場合の様に、鍔部１１、１１を形成しない構造の場合には、保持器のみにより上記各球面ころ３、３のスキューを抑制する必要がある。又、保持器付自動調心ころ軸受に荷重が作用する側と反対側に位置する、非負荷圏に存在する球面ころは、主として保持器によりその運動が規制される。この為、この非負荷圏に存在する球面ころは、保持器のポケット内面との係合状態によってはスキューが発生し易くなる。

上記各球面ころ３、３にスキューが発生した場合には、これら各球面ころ３、３の転動面と前記外輪軌道５及び前記内輪軌道６、６との各転がり接触部で大きな滑り摩擦が生じる。この結果、保持器付自動調心ころ軸受の動トルクが増大すると共に、発熱量が増え、更には、上記各転がり接触部で発生する振動が大きくなる。この様な動トルク及び発熱量の増大、振動の発生は、保持器付自動調心ころ軸受の運転速度を速くする面から不利になる。

この様に、保持器付自動調心ころ軸受の保持器をころ案内とする場合には、保持器の径方向の位置決めをどの様に図るか（各ポケットの内面と各球面ころの転動面或は端面との何れを接触させるか）、更には、非負荷圏に存在する球面ころのスキューの抑制をどの様に図るか等を考慮する必要がある。従って、保持器付自動調心ころ軸受に組み込む保持器を、単純にころ案内とする事はできない。

特開平９−３１７７６０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器の径方向の位置決めを球面ころとの係合により図る（ころ案内とする）と共に、非負荷圏に存在する球面ころのスキューの抑制を図れる構造を実現すべく発明したものである。

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、球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成している。
又、上記内輪は、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、円周方向複数個所に柱部を有し、円周方向に隣り合う柱部同士の間に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。
又、上記各ポケットの内面と上記各球面ころとの係合によりこの保持器の径方向位置を規制（ころ案内と）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、上記保持器の中心軸が保持器付自動調心ころ軸受の中心軸と一致した状態での、この保持器の各ポケットの内面と上記各球面ころの転動面或は端面との関係を、次の様に規制している。即ち、上記各球面ころが、円周方向に隣り合う柱部同士の円周方向中央（中立位置）に位置した場合の、これら各球面ころの転動面とこれら各柱部の円周方向側面との、上記保持器の径方向の最短距離をＨ₁ とする。又、上記各球面ころが、上記各ポケットの内面のうちのこれら各球面ころの端面と対向する面から最も離れた場合の、これら対向する面と端面との、上記保持器の径方向の最短距離をＨ₂ とする。この場合に、Ｈ₁ ≧Ｈ₂ を満たしている。

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には、保持器が径方向に変位した場合に、この保持器の各ポケットの内面が必ず各球面ころの端面と接触する。従って、この保持器の径方向の位置は、上記各ポケットの内面と上記各球面ころの端面との係合により規制される。この様な本発明の場合、先ず、保持器をころ案内としているので、外輪案内や内輪案内とした場合に比べて、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量を軽減できる。更に、案内輪も必要ない為、部品点数も少なくなる。

又、上述の様に、保持器の径方向の位置を各球面ころの端面とポケットの内面との係合により規制する構造としているので、保持器が自重により径方向に変位した場合にも、非負荷圏に存在する球面ころの端面と保持器の内面との距離を短くして、この非負荷圏に存在する球面ころにスキューが発生する事を効果的に抑制できる。この様に、各球面ころの端面とこの端面と対向する面との距離を短くする事によりスキューの抑制を図れるのは、上記ポケットの内面のうちの上記端面と対向する面が、平面である（柱部の円周方向側面の様に湾曲させる必要がない）為である。上記各球面ころの端面と当接する面が平面であれば、これら各球面ころにスキューが発生する傾向となって、これら各球面ころの端面が上記ポケットの内面のうちのこの端面と対向する面と当接した場合に、それ以上これら各球面ころのスキューが大きくなる事を抑制し易い。この様に、各球面ころにスキューが発生しにくくなれば、スキューが発生する事による発熱や振動を抑える事ができる。この結果、高速性に優れた自動調心ころ軸受を得られる。

本発明を実施する場合に好ましくは、内部隙間が正であり、使用時に、内輪に内嵌固定された回転軸の自重等により、この内輪に対して下方に荷重が作用して、保持器付自動調心ころ軸受の下側が負荷圏となり、上側が非負荷圏となる構造に、本発明を適用する。
この様に構成すれば、両列の球面ころの間に配置され、保持器を構成するリム部の軸方向片側面が、各球面ころの端面と対向する構造で、自重によりこの保持器が下方に変位した場合に、非負荷圏である上側に存在する球面ころの端面と上記リム部の軸方向片側面が接触乃至近接する。これにより、この非負荷圏に存在する球面ころのスキューの抑制を効果的に図れる。

図１〜３は、本発明の実施例１を示している。本実施例の保持器付自動調心ころ軸受は、外輪１と、内輪２ａと、複数の球面ころ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４ｂ、４ｂ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、前述の図７に示した、従来構造の第１例とは異なり、両端部外周面に鍔部１１、１１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２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、本実施例の保持器付自動調心ころ軸受は、正の内部隙間を有し、使用時には、内輪２ａに内嵌固定された回転軸の自重等により、この内輪２ａに対して図１〜３の下方に荷重が作用する。従って、図１〜３の下側が負荷圏となり、上側が非負荷圏となる。

上記両保持器４ｂ、４ｂはそれぞれ、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４ｂ、４ｂ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７ｂと、複数の柱部８ｂとを備える。これら各柱部８ｂは、それぞれの基端部をこのリム部７ｂの軸方向側面の円周方向等間隔複数個所に結合した状態で、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の先端部には、上記従来構造の第２例の様な連結部１２、１２（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の円周方向側面と上記リム部７ｂ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。又、上記各柱部８ｂの円周方向側面の母線形状の曲率半径は、上記各球面ころ３、３の転動面の母線形状の曲率半径よりも僅かに大きい。又、上記リム部７ｂの軸方向側面は、これら各球面ころ３、３の端面と平行に形成されており、これら各面同士を僅かな隙間を介して対向させている。

特に、本実施例の場合、前記両保持器４ｂ、４ｂの中心軸が保持器付自動調心ころ軸受の中心軸と一致した状態での、上記各ポケット９、９の内面と上記各球面ころ３、３の転動面或は端面との関係を次の様に規制している。先ず、これら各球面ころ３、３が、円周方向に隣り合う柱部８ｂ同士の中央（中立位置）に位置した場合の、これら各球面ころ３、３の転動面とこれら各柱部８ｂの円周方向側面との、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向（図１、２の上下方向）の最短距離をＨ₁ とする。又、上記各球面ころ３、３が、上記リム部７ｂの軸方向片側面から最も離れた（各球面ころ３、３の軸方向に関して最も外側に位置した）場合の、上記リム部７ｂの軸方向片側面と上記各球面ころ３、３の端面との、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向の最短距離Ｈ₂ とする。

尚、図２、３では、上記距離Ｈ₁ として、上記各柱部８ｂの円周方向側面のうちの径方向外側部分と上記各球面ころ３、３の転動面との距離を示しているが、この円周方向側面のうちの径方向内側部分とこれら各球面ころ３、３の転動面との距離の方が短ければ、この距離を上記Ｈ₁ とする。要は、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向側面と上記各球面ころ３、３の転動面との、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向に関する距離が最も短くなる部分の距離を、上記Ｈ₁ とする。これに対して、上記距離Ｈ₂ は、上記各球面ころ３、３の端面と上記リム部７ｂの軸方向片側面とが平行である為、径方向位置によって径方向の距離は変化しない。

上述の様に各距離Ｈ₁ 、Ｈ₂ を規定した場合、上記両保持器４ｂ、４ｂが、これら両保持器４ｂ、４ｂの中心軸に関して互いに対称位置に存在する球面ころ３、３のうちの、一方の球面ころ３の端面又は転動面と接触した状態から他方の球面ころ３の端面又は転動面と接触するまで、それぞれ移動可能であるとした場合の、それぞれの最大移動距離は、次の様に表わせる。即ち、上記各球面ころ３、３が円周方向に関して中立位置に存在する場合に、上記対称位置に存在する各球面ころ３、３の転動面と各柱部８ｂの円周方向側面とがそれぞれ接触するまで上記両保持器４ｂ、４ｂが径方向に移動できる距離が、最大となる。そして、この場合のこれら両保持器４ｂ、４ｂの径方向の移動距離が、２Ｈ₁ である。又、上記各球面ころ３、３が上記リム部７ｂの軸方向片側面から最も離れた位置に存在する場合に、上記対称位置に存在する各球面ころ３、３の端面とリム部７ｂの軸方向片側面とがそれぞれ接触するまで上記両保持器４ｂ、４ｂが径方向に移動できる距離が、最大となる。そして、この場合のこれら両保持器４ｂ、４ｂの径方向の移動可能な距離が、２Ｈ₂ である。本実施例の場合、この様に表わされる上記Ｈ₁ 、Ｈ₂ を、Ｈ₁ ≧Ｈ₂ を満たす様に規制している。

上記Ｈ₁ 、Ｈ₂ のうちのＨ₂ は、上記各球面ころ３、３が上記リム部７ｂの軸方向片側面から最も離れた状態で、これら各球面ころ３、３の端面とこのリム部７ｂの軸方向片側面との、これら各球面ころ３、３の軸方向に関する隙間の大きさをｄ、保持器付自動調心ころ軸受の接触角をαとした場合、Ｈ₂ ＝ｄ／sin αで求められる。但し、上記各球面ころ３、３の端面と、上記接触角α方向（接触角αの作用線Ｌと平行な方向、図２の左下方、図３の下方にそれぞれ向かう方向）とが、互いに平行であるとする。従って、上記リム部７ｂの軸方向片側面と、上記接触角α方向とが、互いに平行となる。尚、上記Ｈ₂ は、上記各球面ころ３、３の端面と上記接触角αが平行でない場合等、上述の条件から外れる場合には、上述の式を適用しても正確な値を求める事はできない。従って、この場合には、保持器付自動調心ころ軸受の仕様毎に、上記Ｈ₂ を求める。

又、上記Ｈ₁ に関しても、上記各球面ころ３、３及び上記各柱部８ｂの円周方向側面の曲率半径や上記接触角α等を考慮して求める。例えば、上記Ｈ₁ を次の様な近似式で求める事ができる。先ず、上記各球面ころ３、３が中立位置に存在する場合の、上記各柱部８ｂの円周方向側面と上記各球面ころ３、３の転動面との、上記保持器４ｂ、４ｂの中心軸Ｏを含みこれら保持器４ｂ、４ｂが径方向に動く方向（図３の上下方向）に存在する平面と平行な仮想平面イ内に於ける接触角α方向の距離をｈとする。この場合、これら各面同士の上記保持器４ｂ、４ｂの径方向距離Ｈ₁ は、ｈ／cos αで近似される（Ｈ₁ ≒ｈ／cos α）。この点に就いて、図２の右側の列に存在し図３の右側に位置する球面ころ３と、この球面ころ３の転動面と対向する柱部８ｂの円周方向側面との関係により、図４を参照しつつ説明する。尚、図２、３に示すＨ₁ 、ｈは、説明の為にそれぞれ長さを誇張して示している。これに伴い、図２では、次述する各点Ｐ、Ｑ、ｑの位置関係を、実際の位置関係よりも離した状態で記載している。又、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である為、Ｈ₁ よりもｈの方が長く見えるが、実際は、Ｈ₁ の方がｈよりも長い。

図４は、上記図２と同方向から見た図で、上記各距離Ｈ₁ とｈとの関係を模式的に表わしている。図２、４に示す各点Ｐ、Ｑ、ｑは、上記仮想平面イ内に存在する。又、このうちの点Ｐは、上記柱部８ｂの円周方向側面上に存在し、上記保持器４ｂを径方向及び接触角α方向に移動した場合に、それぞれ上記球面ころ３の転動面と接触する任意の点を示している。又、上記点Ｑは、上記点Ｐを通り接触角α方向と平行な仮想線Ｍと球面ころ３の転動面とが交わる点である。即ち、上記保持器４ｂを接触角α方向に移動させた場合に、上記点Ｐが接触する上記球面ころ３の転動面上の点である。又、上記点ｑは、上記点Ｐを通り保持器４ｂの径方向と平行な仮想線Ｎと球面ころ３の転動面とが交わる点である。即ち、上記保持器４ｂを径方向に移動させた場合に、上記点Ｐが接触する上記球面ころ３の転動面上の点である。

これら各点Ｐ、Ｑ、ｑのうちの点ｑから上記仮想線Ｍに垂線を引いて交点をｒとし、この交点ｒと上記点Ｐとの、接触角α方向に関する距離をｉとした場合に、この点Ｐから上記点ｑまでの距離ｊは、ｉ／cos αで表わされる。この距離ｊは、前記図２、３に示した上記径方向距離Ｈ₁ に相当する（ｊ＝Ｈ₁ ）。従って、この距離Ｈ₁ は、ｉ／cos αで表わされる。図２〜４では誇張して示しているが、実際には上記球面ころ３の転動面と柱部８ｂの円周方向側面の、この球面ころ３の軸方向に関する曲率半径は大きい。この為、上記距離ｉは、上記点Ｐから点Ｑまでの距離、即ち、上記接触角α方向の距離ｈと近似できる（ｉ≒ｈ）。以上より、上記径方向距離Ｈ₁ は、ｈ／cos αで近似される（Ｈ₁ ≒ｈ／cos α）。

尚、上述の様に、Ｈ₁ をｈで表わすのは、このｈは、上記柱部８ｂの側面と上記球面ころ３の転動面との隙間の大きさ（両面の曲率半径の差）等から、Ｈ₁ を直接求める場合よりも比較的容易に求める事ができる為である。又、上述した近似式は、上記Ｈ₁ を求める式の１例であり、前述した様な条件を満たす場合（或はこの条件に近い条件を有する場合）に適用可能である。従って、条件によっては、上記近似式が適用できない場合もある。この為、上記Ｈ₁ は、保持器付自動調心ころ軸受の仕様毎に設計的に定める。

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、保持器４ｂ、４ｂが径方向に変位した場合に、これら両保持器４ｂ、４ｂの各ポケット９、９の内面のうち、上記リム部７ｂの軸方向片側面と上記各球面ころ３、３の端面とが必ず接触する。即ち、前述した様に、上記両保持器４ｂ、４ｂの、互いに対称位置に存在する各球面ころ３、３の転動面と各柱部８ｂの円周方向側面とがそれぞれ接触するまでの径方向の移動可能距離は２Ｈ₁ である。又、互いに対称位置に存在する各球面ころ３、３の端面とリム部７ｂの軸方向片側面とがそれぞれ接触するまでの径方向の移動可能距離は２Ｈ₂ である。本実施例の場合、Ｈ₁ ≧Ｈ₂ としている為、上記両保持器４ｂ、４ｂが径方向に移動して、上記各ポケット９、９の内面と上記各球面ころ３、３とが接触する場合、少なくとも、上記リム部７ｂの軸方向片側面と上記各球面ころ３、３の端面とが接触する。従って、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向の位置は、上記リム部７ｂの軸方向片側面と上記各球面ころ３、３の端面との係合により規制される。この様な本実施例の場合、先ず、保持器４ｂ、４ｂをころ案内としているので、前述の図７、８に示した従来構造の様に、外輪案内や内輪案内とした場合に比べて、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量を軽減できる。更に、上記図７の従来構造の様に案内輪も必要ない為、部品点数も少なくなる。

又、上述の様に、保持器４ｂ、４ｂの径方向の位置を、各球面ころ３、３の端面とリム部７ｂの軸方向片側面との係合により規制する構造としているので、上記両保持器４ｂ、４ｂが自重により径方向に変位した場合にも、上記各球面ころ３、３のうち、非負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と前記リム部７ｂの軸方向片側面との距離を短くして、これら非負荷圏に存在する球面ころ３、３にスキューが発生する事を効果的に抑制できる。即ち、上記非負荷圏に存在する球面ころ３、３は、主として保持器４ｂ、４ｂによりその運動が規制される（本実施例の様に、正の内部隙間を有する保持器付自動調心ころ軸受の場合には、非負荷圏に存在する球面ころ３、３は、ほぼ保持器４ｂ、４ｂのみにより運動が規制される）。具体的には、これら非負荷圏に存在する球面ころ３、３は、上記両保持器４ｂ、４ｂの柱部８ｂに押される事により公転する。これに対して、負荷圏に存在する球面ころ３、３は、外輪１と内輪２ａとに拘束される為、これら各球面ころ３、３の転動面と外輪軌道５及び内輪軌道６、６との転がり接触により公転する。従って、上記負荷圏に存在する球面ころ３、３に対して上記非負荷圏に存在する球面ころ３、３の方が、上記両保持器４ｂ、４ｂにより及ぼされる影響が大きく、スキューが発生し易くなる。

又、本実施例の場合、前述した様に、内輪２ａに内嵌する回転軸の自重等により、保持器付自動調心ころ軸受の下側が負荷圏となり、上側が非負荷圏となる。従って、上記両保持器４ｂ、４ｂが自重により下方に変位して、上記非負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と、上記リム部７ｂの軸方向片側面とが、これら各球面ころ３、３にスキューが発生する傾向となる以前に接触乃至近接した状態となる。この為、上記非負荷圏に存在する各球面ころ３、３にスキューが発生する傾向となった場合には、スキューが大きくなる前にこれら各球面ころ３、３の端面が上記リム部７ｂの軸方向片側面に接触して、上記スキューの発生を効果的に抑制できる。

一方、上記両保持器４ｂ、４ｂの下方への変位により、保持器付自動調心ころ軸受の下側の上記負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と、上記リム部７ｂの軸方向片側面とが離れる。この為、これら負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と上記リム部７ｂの軸方向片側面とが接触しにくくなる。これら負荷圏に存在する球面ころ３、３は、運転時に、これら各球面ころ３、３を保持するポケット９、９の内面と転がり接触する。従って、これら各球面ころ３、３の端面と上記リム部７ｂの軸方向片側面とが接触しにくくなる事は、これら各球面ころ３、３と上記両保持器４ｂ、４ｂとの接触部分を減らして、これら各球面ころ３、３との転がり接触によるこれら両保持器４ｂ、４ｂの摩耗の増大を防止する点から好ましい。尚、前述した様に、上記負荷圏に存在する球面ころ３、３は、スキューしにくい為、このスキューを防止する為に、これら負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面と上記リム部７ｂの軸方向片側面とを積極的に接触させる必要はない。

尚、前記外輪１に下側に向く荷重が負荷される等して、保持器付自動調心ころ軸受の非負荷圏が下側となる場合、リム部７ｂの軸方向片側面と非負荷圏に存在する球面ころ３、３の端面とが離れる傾向となる。従って、この場合には、例えば、前述の図８に示した様に、保持器の先端部に連結部を設け、この連結部と球面ころの端面との関係を、本発明の様に規制する。この様に構成すれば、保持器が下側に移動した場合に、非負荷圏に存在する球面ころの端面と上記連結部とが接触して、この非負荷圏に存在する球面ころのスキューの発生を効果的に抑制できる。又、本実施例の場合、ころ案内としている為、各球面ころ３、３の転動面と柱部８ｂとが接触する事により、これら各球面ころ３、３の動きがポケット９内で或る程度規制される。この為、仮に、上記各球面ころ３、３の端面とリム部７ｂ或は連結部とが離れていても、スキューは発生しにくい。何れにしても、各球面ころ３、３にスキューが発生しにくくなれば、スキューが発生する事による発熱や振動を抑える事ができる。この結果、高速性に優れた自動調心ころ軸受を得られる。

又、本実施例の場合、前記両保持器４ｂ、４ｂの柱部８ｂの先端部を他の部分に結合しない自由端としている。この為、上記各球面ころ３、３が存在する空間１３の開口端部の面積を広くでき、この空間１３内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量を多くできる。即ち、前述の図８に示した従来構造の第２例の場合、各柱部８ａ、８ａの先端部を連結部１２により結合している為、上記空間１３の開口端部の面積が狭くなり、この空間１３内に入り込む潤滑剤の流量が少なくなる。これに対して、本実施例の場合には、この様な事はない。潤滑剤の流量を多くできれば、高速運転を行なう際に有利である。

又、本実施例の場合、一方の列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ｂと、他方の列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ｂとを、相対回転を可能に互いに独立させている。この為、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を保持している保持器４ｂ、４ｂが独立して回転する。即ち、保持器付自動調心ころ軸受は、両列の球面ころ３、３のうち、一方の列が他方の列に比べて大きな荷重を支承して運転される場合が多い。この場合には、これら両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じる。本実施例の場合、この様な場合に、これら両列の球面ころ３、３を保持する保持器４ｂ、４ｂは、それぞれ独立して回転する為、公転速度が速い列の球面ころ３、３が、同じく遅い列の球面ころ３、３を引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころ３、３が、同じく速い列の球面ころ３、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、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

図５は、本発明の効果を確認する為に、 発明者が行なった実験の結果を示している。実験には、呼び番号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。そして、この様な仕様を有する保持器付自動調心ころ軸受の保持器と球面ころの隙間を規制して、次の（１）〜（３）に示す３種類の試料を用意した。尚、Ｈ₁ 、Ｈ₂ が示す距離は、前述の図２〜４で説明した通りである。
（１）Ｈ₁ ＝０．２４mm、Ｈ₂ ＝０．４mm（Ｈ₁ ＜Ｈ₂ ）
（２）Ｈ₁ ＝０．４mm、Ｈ₂ ＝０．４mm（Ｈ₁ ＝Ｈ₂ ）
（３）Ｈ₁ ＝０．４mm、Ｈ₂ ＝０．２mm（Ｈ₁ ＝２Ｈ₂ 、Ｈ₁ ＞Ｈ₂ ）

実験では、上述の様な各試料にに、９．８ｋＮ（１０００kgf ）のラジアル荷重を負荷し、０．５L ／min の流量の潤滑油（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、図５の横軸に示す様に変化させた。そして、所定時間経過後の外輪温度を各回転速度毎に計測した。尚、上記仕様の保持器付自動調心ころ軸受の許容回転速度（継続して運転可能な回転速度）は、４８００min^-1 である。

この様な条件で行なった実験の結果を示す図５から明らかな通り、本発明の要件を満たす（２）及び（３）の保持器付自動調心ころ軸受は、本発明の技術的範囲から外れる（１）の保持器付自動調心ころ軸受に対して、外輪の発熱を抑えられる。例えば、回転速度が、４８００min^-1 の場合、２〜３℃程度低く抑えられ、回転速度が、９６００min^-1 （許容回転速度の２倍）の場合、約１３℃低く抑えられる。この様に、本発明の構造によれば、回転速度が高くなる程本発明の効果がより顕著に得られる事が分かった。

図６は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ｃとして、前述の図７〜８に示した従来構造の第１〜２例の保持器４、４ａの場合と同様に、一体型のものを使用している。本実施例の場合には、この様な一体型の保持器４ｃを使用している為、上記両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じた場合には、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上述の実施例１程低く抑える事はできないが、その他の作用・効果に就いては、この実施例１の場合と同様に得られる。

本発明の実施例１を示す半部断面図。 実施例１の構造を、球面ころとポケットの内面との隙間の大きさを誇張して示す、断面略図。 同じく、図２のＡ−Ａ断面図。 柱部の円周方向側面と球面ころの転動面との、保持器の径方向の距離を求める為に、これら各面上に配置した各点の位置関係を模式的に示す図。 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。 本発明の実施例２を示す半部断面図。 従来構造の第１例を示す半部断面図。 従来構造の第２例を示す半部断面図。

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、７ｂ リム部
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ ポケット
１０ 案内輪
１１ 鍔部
１２ 連結部
１３ 空間

Claims (1)

1. 球状凹面である外輪軌道を、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、円周方向複数個所に柱部を有し、円周方向に隣り合う柱部同士の間に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、これら各ポケットの内面と上記各球面ころとの係合によりこの保持器の径方向位置を規制する、保持器付自動調心ころ軸受に於いて、この保持器の中心軸がこの保持器付自動調心ころ軸受の中心軸と一致した状態での、上記各球面ころが円周方向に隣り合う柱部同士の円周方向中央に位置した場合の、これら各球面ころの転動面とこれら各柱部の円周方向側面との、上記保持器の径方向の最短距離をＨ₁ 、上記各球面ころが上記各ポケットの内面のうちのこれら各球面ころの端面と対向する面から最も離れた場合の、これら対向する面と端面との、上記保持器の径方向の最短距離をＨ₂ とした場合に、Ｈ₁ ≧Ｈ₂ を満たす事を特徴とする保持器付自動調心ころ軸受。

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