JP2007225034A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】分割型保持器の保持器スラスト面間での摩耗を防止または抑制し得る複列の転がり軸受を提供する。
【解決手段】この複列円筒ころ軸受１０（複列の転がり軸受）は、環状部４ａと、その環状部４ａから軸方向に突出する複数の柱部４ｂと、を有する保持器４を二つ備えており、これら二つの保持器４は、互いの環状部４ａが軸方向に対向して組み込まれている。そして、その対向して組み込まれる環状部４ａ同士の間には、当該環状部４ａに沿って緩衝部材５が介装されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、旋盤等の工作機械の主軸や、圧延機のロール部、製紙機械などの機械の回転部に用いられる複列の転がり軸受に関する。

この種の転がり軸受に対する要求機能としては、高速化、高定格荷重、長寿命化などがある。このような要求機能を満たすために、上記例示したような機械の回転部においては、複列ころ軸受が用いられることが多い。この種の用途に用いられる複列ころ軸受は、複数のころを保持器によって保持するものが多く、その保持器には、高速・高荷重下においては、稼動時に両列のころから加わる荷重（面圧）やすべり速度に対する耐久性が要求される。また、ころとの間で生じる摩擦や応力を最小限にして、摩耗や保持器切れを防ぐことが必要である。

ところで、複列ころ軸受の保持器としては、複数列のころを保持する一体型保持器が知られている。この種の保持器は、例えば図４に例示する一体型保持器１４０のように、環状部１４０ａと、その環状部１４０ａから軸方向両側にそれぞれ突出する複数の柱部１４０ｂと、を備えている。そして、隣接する柱部１４０ｂ同士により区画されたポケット内に、ころ３が転動可能に装填される。
しかし、この種の保持器は、構成が簡単であり製造コストも比較的安価なものの、これにモーメント荷重が作用した場合、両列のころによる突っ張り合いが生じて、これにより、ころが滑ることで、異音や摩耗が発生するときがある。

そこで、その対策として、一体型保持器の環状部を、いわば軸方向中心位置において二分割した二つの保持器とし、この二つの保持器を組み合わせてなる分割型保持器が開発および利用されている。この種の分割型保持器（２体型保持器）は、例えば図５に例示するように、環状部４０ａと、その環状部４０ａから軸方向に突出する複数の柱部４０ｂと、を有する保持器４０Ａ、４０Ｂを二つ備えて構成されており、これら二つの保持器４０Ａ、４０Ｂは、互いの環状部４０ａが軸方向に対向して組み込まれている。この種の分割型保持器によれば、二つの保持器４０Ａ、４０Ｂの隣接する環状部４０ａ同士の対向面８０（以下、「保持器スラスト面」ともいう）の位置で分割されているので、両列のころの突っ張り合いによって生じる異音や摩耗を緩和することができる。
特開２０００−２２４６号公報 特開２００２−２９５４７８号公報

しかしながら、この種の分割型保持器では、隣接する環状部の保持器スラスト面同士が接触しながら回転することとなるので、例えば、現在頻繁に用いられている銅合金製の保持器などの場合、両列間の相対的な傾きの発生や両列のころの突っ張り合いによって、その保持器スラスト面間で摩耗がある程度発生すると、この摩耗によって軸受寿命が低下するほか、摩耗粉の発生によってグリース寿命が低下することがある。そのため、この種の分割型保持器では、異音や摩耗をより抑制して、二つの保持器での発熱や摩耗に起因する軸受寿命の低下を防ぐことが望まれている。

ここで、保持器に工夫を施すことによって、保持器の摩耗や転動体の進み遅れを抑える技術としては、例えば特許文献１に記載の技術のように、二つの波形保持板と各リベットとの間に弾性体を介して一体化した玉軸受用保持器や、あるいは、例えば特許文献２に記載の技術のように、保持器をその周方向に複数の部分に分割した軸受などが開示されているものの、例えば上述したような分割型保持器を有する複列の転がり軸受において、その二つの保持器での保持器スラスト面間の摩耗による軸受寿命の低下等の問題点を解決するものではない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、分割型保持器の保持器スラスト面間での摩耗を防止または抑制し得る複列の転がり軸受を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、環状部と、該環状部から軸方向に突出する複数の柱部と、を有する保持器を二つ備え、前記二つの保持器は、互いの環状部が前記軸方向に対向して組み込まれている複列の転がり軸受であって、前記対向して組み込まれる環状部同士の間に、当該環状部に沿って緩衝部材が介装されており、当該緩衝部材は、前記軸方向での変位に対して前記二つの保持器のいずれもより小さな弾性係数を有し、前記環状部同士の対向方向の相対変位に対して、前記二つの保持器間の隙間を保持することを特徴としている。

本発明によれば、二つの保持器には、互いの環状部同士の間、つまり、上記スラスト接触面間に、その環状部に沿って緩衝部材が介装されており、この緩衝部材は、二つの環状部同士の対向方向の相対変位に対して、前記二つの保持器間の隙間を保持するようになっているので、当該転がり軸受に、過大なモーメント、変動荷重または衝撃荷重が負荷した時に増大する、二つの保持器間およびころと各保持器との間でのスラスト接触応力が緩和される。そのため、これによる発熱や摩耗が防止または抑制される。例えば、片側の列のころのみモーメントがかかることによって、片側の保持器対向面のみが傾く場合においても、環状部のエッジと他方の保持器の対向面との接触摺動による局部摩耗を防ぐことができる。また、保持器の摩耗粉に起因したグリース寿命の低下を防止または抑制できるといった効果もある。なお、本発明は、銅合金製の保持器などに適用する場合、特に有効である。銅合金製の保持器は、摩耗粉が生じ易いからである。

ここで、前記緩衝部材としては、種々のばねを好適に用いることができる。また、そのばねとしては、鋼などの弾性を利用して、衝撃を緩和する作用を有するものであれば適用可能であり、例えば、板ばね、波形座金等を好適に用いることができる。さらに、前記緩衝部材としては、種々のエラストマーを好適に用いることができる。また、そのエラストマーとしては、稼働時の軸受温度で溶融せず、かつゴム弾性を示す高分子物質を選ぶことが望ましく、例えば、合成ゴム、合成樹脂、およびこれらの複合材等の中でこの基準を満たす材質であるものを好適に用いることができる。なお、上記緩衝部材として適用するものとしては、製造コストなどに応じて適宜の材料を選択するのが有効である。

ところで、一般に、保持器が軸方向に分割構造を有する場合、変動荷重や衝撃荷重が作用して両列それぞれの保持器の動きが異なるときには、分割されている各保持器の挙動が互いに追随できなくなり、上記スラスト接触面において、やはり、異音や摩耗が発生してしまうことがある。
そこで、本発明に係る二つの保持器は、連結部材によって相互の対向方向の隙間を保持しつつ互いに連結されていれば好ましい。このような構成であれば、上述した、ころと保持器との間のスラスト接触面での応力緩和の効果に加え、各保持器が相互に連結されているので、連結部材と保持器のスラスト面の間で生じる異音や摩耗も解消される。そして、この二つの保持器の連結構造は、各保持器が、緩衝部材の剛性あるいは弾性を介して連結されているので、上記一体型保持器での、両列のころの突っ張り合いや相対的な傾きによって生じる異音や摩耗についてもその緩衝部材によって緩和される。

上述のように、本発明によれば、分割型保持器での保持器スラスト面の摩耗を防止または抑制し得る複列の転がり軸受を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る複列の転がり軸受の一実施形態である、複列円筒ころ軸受を説明する部分縦断面図である。
同図に示すように、この複列円筒ころ軸受１０は、内輪１と、外輪２と、これら内輪１と外輪２との間に転動自在に配設された２列の円筒ころ３と、各列の円筒ころ３をそれぞれ保持する分割型保持器である銅合金製の保持器４Ａ、４Ｂと、を備えて構成されている。なお、内輪１と外輪２との間に形成される空隙部内には、図示しない潤滑剤が配されている。

各保持器４Ａ、４Ｂは、複列円筒ころ軸受１０の円周方向に連続する環状部４ａと、その環状部４ａから複列円筒ころ軸受１０の軸方向外方に向けてそれぞれ突出する複数の柱部４ｂと、を備えて構成されており、複数の柱部４ｂは環状部４ａの円周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、隣り合う柱部４ｂ同士の間に形成されるポケットに、円筒ころ３が転動自在に保持されるようになっている。なお、本実施形態の例では、保持器４Ａと保持器４Ｂの柱部４ｂは同位相に配置されている。つまり、軸方向で対向する保持器４Ａ、４Ｂ相互のポケットの円周方向に沿った配置位置は同じ位置に形成されている（後述にて参照する図２ないし図３参照）。

さらに、図１に示すように、二つの保持器４Ａ、４Ｂは、互いの環状部４ａが対向するように配されており、対向する環状部４ａ同士の対向面である保持器スラスト面８間には、環状部に沿って全周に亘って円環状の緩衝部材５が介装されている。
この緩衝部材５は、環状部４ａ同士の対向方向に弾性変形することによって、二つの保持器４Ａ、４Ｂの対向方向での変位を許容するようになっている。そして、本実施形態では、この緩衝部材５としてエラストマーを用いている。ここで、そのエラストマーとしては、軸受稼働温度において溶融せずに、ゴム弾性を示す高分子物質であれば種々のものが適用可能であり、前記保持器スラスト面がこれに接触した際に、両列のころ保持器間、および両保持器間の過大面圧（突っ張り合い）を低減できる緩衝部材として機能するものであれば特に限定されない。具体的には、例えばこの緩衝部材としては、４６ナイロン、６６ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポレフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジニアリングプラスチックが好適に適用できる。

また、強度が要求される場合は、前記プラスチック材質に１０〜４０ｗｔ％のガラス繊維や炭素繊維を強化繊維として混入したものを用いることができる。また、その製造にあたっては射出成形することにより量産が可能である。なお、ポレテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を用いることにより、その耐摩擦、摩耗性能及び緩衝性能を向上させることができる。また、ニトリルゴム、ポリアクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料を用いることも可能であり、金属板の芯金に前記ゴム材を一体成形したものを用いることもできる。

次に、この複列円筒ころ軸受１０の作用・効果について説明する。
上述のように、この複列円筒ころ軸受１０によれば、その二つの保持器４Ａ、４Ｂには、互いの環状部４ａ同士の間、つまり、上記スラスト接触面８間に、その環状部４ａに沿って緩衝部材５が介装されており、この緩衝部材５は、環状部４ａ同士の対向方向に弾性変形することによって、二つの保持器４Ａ、４Ｂの間に対向方向での隙間を許容するようになっているので、この複列円筒ころ軸受１０に、過大なモーメント、変動荷重または衝撃荷重が負荷した時に増大する、ころ３と各保持器４Ａ、４Ｂとの間でのスラスト接触応力が緩和される。そのため、これによる発熱や摩耗が防止または抑制される。また、保持器４Ａ、４Ｂの摩耗粉に起因したグリース寿命の低下を防止または抑制できる。

なお、本発明に係る複列の転がり軸受は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る複列の転がり軸受として、複列円筒ころ軸受の例で説明したが、これに限定されず、複列の転がり軸受全般に適用することができる。例えば、複列の転がり軸受であれば、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、あるいは玉軸受などに適用可能である。
また、例えば、上記実施形態では、銅合金製の保持器４Ａ、４Ｂを例に説明したが、これに限定されず、保持器としては、金属製、あるいはプラスチック製の保持器全般に対して適用可能である。

また、上記実施形態では、二つの保持器４Ａ、４Ｂには、互いのスラスト接触面８間に、緩衝部材５が介装されており、この緩衝部材５としてエラストマーを用いている例で説明したが、これに限定されず、この緩衝部材５としては、環状部４ａ同士の対向方向に変形することによって、二つの保持器４Ａ、４Ｂの対向方向での変位を許容するものであれば、適用可能である。例えば、この緩衝部材５として、ばねを好適に用いることができる。また、そのばねとしては、鋼などの弾性および減衰特性を利用して、衝撃を緩和する作用を有するものであれば種々のばねが適用可能である。

具体的には、例えば上記実施形態の変形例として第一の変形例を図２に示す。
同図に示す例では、その緩衝部材５は、上記実施形態でのエラストマーを用いたものに替えて、鋼製の板ばねを用いている。詳しくは、この例では、環状部４ａのスラスト接触面８に沿ってその全周に亘る円環状の波形座金（ウエーブワッシャ）を緩衝部材５として介装している。このような構成であっても、この波形座金（ウエーブワッシャ）は、その弾性および減衰特性を利用して、衝撃を緩和する作用を奏し、環状部４ａ同士の対向方向に弾性変形することによって、二つの保持器４Ａ、４Ｂの対向面に発生する応力が緩和され、上述の、過大なモーメント、変動荷重または衝撃荷重が負荷した時に増大する、ころ３と各保持器４Ａ、４Ｂとの間でのスラスト接触応力が同時に緩和される。したがって、これによる発熱や摩耗が防止または抑制することができる。

また、上記実施形態では、二つの保持器４Ａ、４Ｂは、相互が連結されていない例で説明したが、これに限定されず、二つの保持器４Ａ、４Ｂは、相互が連結されていてもよい。
二つの保持器が緩衝部材を介して相互に連結された実施形態の具体例を図３に示す。
同図に示す例では、二つの保持器４Ａ、４Ｂは、対向する環状部４ａ同士が、連結部材６によって相互の対向方向での隙間を許容しつつ互いに連結されている。

詳しくは、この連結部材６は、互いに螺合可能な、止めねじ６ａと、ナット６ｂとから構成されている。そして、対向する環状部４ａには、この連結部材６を装着するための連結部材取り付け穴７がそれぞれ形成されている。この連結部材取り付け穴７は、ころ３が転動自在に保持されるポケット４ｃが形成される位置に、環状部４ａの周方向に必要な個数だけほぼ等間隔に形成される。この連結部材取り付け穴７は、同図に示すように、貫通穴７ａと、その貫通穴７ａと同軸の座繰り穴７ｂと、から形成されている。貫通穴７ａは、前記止めねじ６ａの軸部を挿通可能な内径を有し、環状部４ａの対向方向に向けて貫通形成されている。また、座繰り穴７ｂは、ころ３が保持される側に形成され、前記ナット６ｂおよび止めねじ６ａの頭が、ころ３に干渉しないように連結部材６を装着可能な内径および深さになっている。さらに、対向する環状部４ａ間に介装される緩衝部材５には、上記連結部材取り付け穴７の位置に対応した位置に、貫通穴７ａが形成される。これにより、二つの保持器４Ａ、４Ｂは、対向する環状部４ａ同士が、対向方向での緩衝部材５による変位については互いに許容しつつ、連結部材６によって相互に連結されるようになっている。

ここで、上述したように、一般に、保持器が軸方向に分割構造を有する場合、変動荷重や衝撃荷重が作用して両列それぞれの保持器の動きが異なるときには、分割されている各保持器の挙動が互いに追随できなくなり、上記スラスト接触面８において、やはり、異音や摩耗が発生してしまうことがある。
そこで、このような場合には、上述の例のように、二つの保持器４Ａ、４Ｂを、連結部材６によって互いに連結されていれば好ましい。このような構成であれば、上述した、ころ３と保持器４Ａ、４Ｂとの間のスラスト接触面８での応力緩和の効果に加え、各保持器４Ａ、４Ｂが相互に連結されているので、相互のスラスト接触面８で生じる異音や摩耗も解消することができる。

なおまた、上記実施形態の例では、保持器４Ａおよび保持器４Ｂの柱部４ｂは互いに同位相（対向位置が同じ位置）で配置されている（上記変形例での図２ないし図３を参照）例としているが、これに限定されず、保持器４Ａ、４Ｂを連結する連結部材６の位置を円周方向にずらすことにより相互の柱部４ｂの周方向での対向位置を異ならせる（千鳥とする）こともできる。ここで、周方向での対向位置を同じにするか、あるいは異ならせるかは、回転中の保持器のバランスや、回転に伴う油やグリース等の潤滑剤の流れ等を考慮して決定する。

本発明に係る複列の転がり軸受の一実施形態である、複列円筒ころ軸受を説明する部分縦断面図である。 本発明に係る保持器の変形例（第一の変形例）を説明する図であり、同図では、保持器の要部を拡大して示すととももに、内外輪を省略して図示している。 本発明に係る保持器の変形例（第二の変形例）を説明する図であり、同図では、保持器の要部を拡大して示すととももに、内外輪を省略して図示している。 従来の複列の転がり軸受の一例を説明する部分縦断面図である。 従来の複列の転がり軸受の一例を説明する部分縦断面図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 円筒ころ
４Ａ、４Ｂ 保持器
４ａ 環状部
４ｂ 柱部
５ 緩衝部材
６ 連結部材
７ 連結部材取り付け穴
８ 保持器スラスト面
１０ 複列円筒ころ軸受（複列の転がり軸受）

Claims (4)

1. 環状部と、該環状部から軸方向に突出する複数の柱部と、を有する保持器を二つ備え、前記二つの保持器は、互いの環状部が前記軸方向に対向して組み込まれている複列の転がり軸受であって、
   前記対向して組み込まれる環状部同士の間に、当該環状部に沿って緩衝部材が介装されており、当該緩衝部材は、前記軸方向での変位に対して前記二つの保持器のいずれもより小さな弾性係数を有し、前記環状部同士の対向方向の相対変位に対して、前記二つの保持器間の隙間を保持することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記緩衝部材は、ばねであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記緩衝部材は、エラストマーまたはエラストマーを含む合成樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記二つの保持器は、連結部材によって相互の対向方向での変位を許容しつつ互いに連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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