JP2008144795A - 保持器付自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】各ポケット９、９の内面のうち、各球面ころ３、３の端面と対向する部分１０ｂ、１０ｂの摩耗を抑えて、軸受の振動増大や温度上昇を防止できる構造を実現する。
【解決手段】保持器４ｂの径方向及び円周方向に関する断面の輪郭を、上記各部分１０ｂ、１０ｂと、上記各球面ころ３、３の端面とで、それぞれ互いに同一若しくは相似する形状とする。即ち、これら各球面ころ３、３の端面の形状が平面であれば、上記各部分１０ｂ、１０ｂの形状を平面とする。これにより、これら各部分１０ｂ、１０ｂと上記各球面ころ３、３の端面との接触面積を増大させる事ができ、上記課題を解決できる。
【選択図】図１

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、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６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６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）、若しくは、最大径部がこの中央部から少しずれた位置に存在する非対称形で、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。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（図６の左右方向）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、上記各ポケット９、９の内面のうち、上記各球面ころ３、３の端面と対向する部分１０、１０（リム部７の軸方向両側面のうち、円周方向に隣り合う柱部８、８の間部分）は、平面部１１と傾斜面部１２とから成る。このうちの平面部１１は、上記部分１０のうちの保持器４の径方向（図６の上下方向）内端部乃至中間部に、この径方向とほぼ平行に形成されている。又、上記傾斜面部１２は、上記部分１０のうちの外径側部分に、上記径方向外方に向かう程、上記保持器４の軸方向端部側に向かう方向に傾斜した状態で形成されている。これにより、上記各部分１０、１０は、上記保持器４の軸方向中央側に凹んだ形状となる。一方、これら各部分１０、１０と対向する、上記各球面ころ３、３の端面の形状は、それぞれ球面ころ３の軸方向に直交する平面としている。

又、上述の従来構造の第１例の場合、各ポケット９、９の内面の一部と、各球面ころ３、３の表面の一部との係合により、上記保持器４の径方向の位置決めを（ころ案内により）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１３、１３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）事により、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、上記各球面ころ３、３の端面が、上記各ポケット９、９の内面のうち、これら各球面ころ３、３と対向する部分１０、１０と接触する場合がある。特に、これら各部分１０、１０と各球面ころ３、３の端面との係合により、保持器４の径方向の位置決めを図る場合には、接触している時間が長くなる。上記各部分１０、１０は、前述した様に、平面部１１と傾斜面部１２とから成るのに対し、上記各球面ころ３、３の端面は平面としている。従って、この様に、各球面ころ３、３の端面と上記各部分１０、１０とが接触した場合、接触面積が小さくなる。具体的には、これら各部分１０、１０のうち、平面部１１の内周縁部及び傾斜面部１２の外周縁部のみが、上記各球面ころ３、３の端面の一部と接触する。

この様に、各球面ころ３、３の端面の形状と各部分１０、１０の形状とが大きく異なると、これら各球面ころ３、３の端面とこれら各部分１０、１０との接触部の面積が小さくなり、この接触部の接触面圧が大きくなる。この為、例えば、上記各球面ころ３、３が軸受鋼製で、上記保持器４が銅合金製である場合、強度の劣る（比較的軟らかい）この保持器４側の各部分１０、１０が摩耗する。上述の従来構造の第１例の場合、平面部１１若しくは傾斜面部１２の周縁部が上記各球面ころ３、３の端面と接触する為、接触面積が小さく、これら各周縁部の摩耗が著しくなる。更に、上記各部分１０、１０と上記各球面ころ３、３の端面との係合により、上記保持器４の径方向の位置決めを図っている場合には、接触時間が長くなる為、摩耗がより著しくなる。

又、図７、８に示した従来構造の第２例の場合、各球面ころ３ａ、３ａの端面の形状を、それぞれ球面ころ３ａの軸方向に突出した凸曲面としている。これに対して、保持器４ａの各ポケット９、９の内面のうち、上記各球面ころ３ａ、３ａの端面と対向する部分１０ａ、１０ａの形状を平面としている。従って、この様な従来構造の第２例の場合も、各球面ころ３ａ、３ａの端面と各部分１０ａ、１０ａとの接触面積が小さくなって、これら各部分１０ａ、１０ａの摩耗が著しくなる。

上述の従来構造の第１、２例の様に、保持器４、４ａの各部分１０、１０ａの摩耗が著しいと、これら各部分１０、１０ａと各球面ころ３、３ａの端面との間の隙間が大きくなる。そして、自動調心ころ軸受の運転時に、上記保持器４、４ａのがたつきが大きくなると共に、上記各球面ころ３、３ａがスキューし易くなる可能性がある。この結果、軸受の振動が大きくなったり、温度が上昇して、騒音の発生や軸受寿命の低下と言う問題が生じる可能性がある。

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、各ポケットの内面のうちの各球面ころの端面と対向する部分の摩耗を抑えて、軸受の振動増大や温度上昇を防止でき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、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、上記各ポケットの内面のうちで上記各球面ころの端面に対向する部分の、上記保持器の径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状を、これら各球面ころの端面の同方向に関する断面の輪郭の形状と、同一若しくは相似する形状としている。言い換えれば、上記各部分の断面の輪郭と、上記各球面ころの端面の断面の輪郭とが、互いに同一若しくは相似する形状となる様に、保持器と各球面ころとを組み合わせている。
例えば、上記各柱部を、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場合、リム部の軸方向両側面のうち、円周方向に隣り合う柱部の間部分の断面の輪郭を、上記各球面ころの端面の断面の輪郭と同一若しくは相似する形状とする。又、各柱部の先端部を全周に亙り連結して、保持器の軸方向両端部にそれぞれ連結部を設けたり、或は、各柱部の先端部に円周方向両側に突出する突出部を設ける等して、上記各ポケット内に存在する各球面ころがこれら各ポケット内から脱落する事を防止する構造の場合、上記各連結部或は各突出部の、各球面ころの端面が対向する面の断面の輪郭に関しても、リムの軸方向両側面と同様に、これら各球面ころの端面の断面の輪郭と同一若しくは相似する形状とする。

又、各球面ころの端面の、保持器の径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状が、請求項２に記載した様に、直線であれば、各ポケットの内面のうちの上記各球面ころの端面に対向する部分の、同方向に関する断面の輪郭の形状に就いても、同様に直線とする。この場合、これら各部分とこれら各球面ころの端面とは、それぞれ平面となる。
或は、請求項３に記載した様に、保持器の径方向及び円周方向に関する各球面ころの端面の断面の輪郭の形状が、それぞれ球面ころの軸方向に突出する曲線であれば、各ポケットの内面のうちの上記各球面ころの端面に対向する部分の、同方向に関する断面の輪郭の形状に就いても、それぞれ上記保持器の軸方向中央側に凹む曲線とする。この場合、これら各部分の形状が、保持器の軸方向中央側に凹む曲面で、各球面ころの端面の形状が、それぞれ球面ころの軸方向に突出する曲面である。

更に、上述の各請求項のうちの何れかに記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、各ポケットの内面のうちのリム部の軸方向側面と各球面ころの端面との係合により、保持器の径方向位置を規制する。

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、各ポケットの内面のうちの各球面ころの端面と対向する部分と、これら各球面ころの端面との接触部の面積を大きくできる。この為、接触面圧を小さくできて、上記各ポケットの内面のうちの上記各球面ころの端面と対向する部分の摩耗を低減できる。従って、これら各部分と各球面ころの端面との間の隙間が大きくなる事を防止して、自動調心ころ軸受の運転時に、保持器のがたつきが大きくなったり、上記各球面ころがスキューし易くなる事を防止できる。この結果、軸受の振動の増大や温度上昇を防止でき、騒音の発生や軸受寿命の低下を抑えられる。

又、請求項４に記載した様に、各ポケットの内面のうちの各球面ころの端面と対向する部分とこれら各球面ころの端面との係合により、保持器の径方向位置を規制する構造とすれば、接触面積が大きい、上記各部分と上記各球面ころの端面との接触部により、これら各球面ころの挙動を安定させ、軸受の振動の増大や温度上昇をより有効に防止できる。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、保持器４ｂを構成する各ポケット９、９の内面のうちの各球面ころ３、３の端面と対向する部分１０ｂ、１０ｂ（リム部７の軸方向両側面のうち、円周方向に隣り合う柱部８、８の間部分）と、これら各球面ころ３、３の端面との接触面積を確保すべく、これら各部分１０ｂ、１０ｂとこれら各球面ころ３、３の端面との、上記保持器４ｂの径方向（図１の上下方向）及び円周方向（図１の表裏方向）に関する断面の輪郭を、それぞれ互いに同一若しくは相似する形状とする点にある。その他の構造及び作用は、前述の図６に示した従来構造の第１例と同様であるから、重複する部分の説明は省略或は簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記各球面ころ３、３は、例えば軸受鋼等の高炭素鋼製としている。又、上記保持器４ｂは、銅或いは真鍮等の銅系合金等の上記各球面ころ３、３を構成する金属よりも強度の低い（軟質の）素材に、切削加工乃至研削加工を施す事により一体に造られている。又、上記各球面ころ３、３の両端面の形状は、それぞれ球面ころ３の軸方向に直交する平面としている。これに対して、上記各部分１０ｂ、１０ｂの形状は、上記保持器４ｂの中心軸と上記各球面ころ３、３のピッチ円の中心軸とが一致し、且つ、これら各球面ころ３、３がスキューしていない状態で、上記各部分１０ｂ、１０ｂとそれぞれ対向する球面ころ３、３の端面と、ほぼ平行な平面としている。即ち、上記各部分１０ｂ、１０ｂの形状と、上記各球面ころ３、３の端面の形状との、上記保持器４ｂの径方向及び円周方向に関する断面の輪郭を、それぞれ直線としている。

又、本例の場合、上記各部分１０ｂ、１０ｂと上記各球面ころ３、３の端面との係合により、上記保持器４ｂをころ案内としている。この為に、上記各部分１０ｂ、１０ｂと上記各球面ころ３、３の端面との、上記保持器４ｂの径方向に関する間隔を、この保持器４ｂを構成する柱部８、８の円周方向側面とこれら各球面ころ３、３の転動面との、同方向の間隔よりも小さくしている。

上述の様に構成する本例の場合、各ポケット９、９の内面のうちの各球面ころ３、３の端面と対向する部分１０ｂ、１０ｂと、これら各球面ころ３、３の端面との接触部の面積を大きくできる。この為、接触面圧を小さくできて、上記各部分１０ｂ、１０ｂの摩耗を低減できる。従って、これら各部分１０ｂ、１０ｂと各球面ころ３、３の端面との間の隙間が、使用に伴って大きくなる事を防止でき、自動調心ころ軸受の運転時に、前記保持器４ｂのがたつきが大きくなったり、上記各球面ころ３、３がスキューし易くなる事を防止できる。この結果、軸受の振動の増大や温度上昇を防止でき、騒音の発生や軸受寿命の低下を抑えられる。

又、本例の場合、上記各ポケット９、９の内面のうちの各球面ころ３、３の端面と対向する部分１０ｂ、１０ｂと、これら各球面ころ３、３の端面との係合により、上記保持器４ｂの径方向位置を規制している。上記各部分１０ｂ、１０ｂと上記各球面ころ３、３の端面との接触部は、上述した様に、接触面積が大きい為、これら各球面ころ３、３の挙動を安定させ、軸受の振動の増大や温度上昇をより有効に防止できる。

［実施の形態の第２例］
図２は、やはり、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、保持器４ｃを互いに独立した１対の保持器素子１４、１４により構成している。そして、これら両保持器素子１４、１４は、それぞれのリム部７ａ、７ａの内側面（各柱部８、８を結合した側と反対側の側面）同士を突き合わせると共に、相対回転を可能に独立させている。

本例の場合、一方の列の球面ころ３を保持する為の保持器素子１４と、他方の列の球面ころ３を保持する為の保持器素子１４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には、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素子１４、１４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の公転速度に対して制動を加える事がなくなる。この結果、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。その他の構造及び作用は、上述の実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図３〜５は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、前述の図７、８に示した従来構造の第２例と同様に、各球面ころ３ａ、３ａの両端面の形状を、それぞれ球面ころ３ａの軸方向に突出した凸曲面としている。又、保持器４ｄの各ポケット９、９の内面のうち、上記各球面ころ３ａ、３ａの端面に対向する部分１０ｃ、１０ｃの形状を、上記保持器４ｄの軸方向（図３〜５の左右方向）中央側に凹む凹曲面としている。この凹曲面の、この保持器４ｄの径方向（図３、４の上下方向）及び円周方向（図５の上下方向）に関する曲率半径は、図４、５に示す様に、上記各球面ころ３ａ、３ａの端面に形成した凸曲面のそれぞれの方向の曲率半径よりも、この端面との隙間（潤滑油を送り込み可能な程度のポケット隙間）分だけ、それぞれ大きくしている。即ち、本例の場合、上記各部分１０ｃ、１０ｃの、上記保持器４ｄの径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状が、それぞれ上記保持器４ｄの軸方向中央側に凹む曲線であり、上記各球面ころ３ａ、３ａの端面の同方向に関する断面の輪郭の形状が、それぞれ球面ころ３ａの軸方向に突出する曲線である。

上述の様な本例の場合も、上記各部分１０ｃ、１０ｃと上記各球面ころ３ａ、３ａの接触面積を大きくして、これら各部分１０ｃ、１０ｃの摩耗を低減できる。尚、本例の保持器４ｄを、上述の実施の形態の第２例の構造の様に、相対回転可能な１対の保持器素子同士を組み合わせた構造としても良い。その他の構造及び作用は、前述の実施の形態の第１例と同様である。

上述した実施の形態の各例を実施する場合に、各柱部の長さを各球面ころの軸方向長さの１／２よりも大きくし、円周方向に隣り合うこれら各柱部の先端部円周方向側面同士の間隔を、上記各球面ころの最大直径よりも小さくする構造を採用する事もできる。これにより、各球面ころが保持器のポケット内から脱落する事を防止できる為、内輪の両端部外周面に形成した鍔部を省略できる。又、保持器の各ポケットの円周方向両側を仕切る各柱部の円周方向両側面を、各球面ころの転動面と凹凸が逆である、凹曲面部としても良い。即ち、これら各凹曲面部の曲率半径を、上記各ポケット内に保持された上記各球面ころの転動面と上記各凹曲面部との間に、潤滑油を送り込み可能なポケット隙間を介在させる程度に、上記各球面ころの転動面の径方向曲率半径よりも大きくする。この様な構成を採用する事により、これら各球面ころのスキューをより抑制できる。

本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。 同じく第２例を示す半部断面図。 同じく第３例を示す部分断面図。 図３のＡ部拡大図。 図３の拡大Ｂ−Ｂ断面図。 従来構造の第１例を示す半部断面図。 同じく第２例を示す部分断面図。 図７のＣ部拡大図。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３、３ａ 球面ころ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 保持器
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ リム部
８、８ａ 柱部
９ ポケット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 部分
１１ 平面部
１２ 傾斜面部
１３ 鍔部
１４ 保持器素子

Claims (4)

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、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保持器付自動調心ころ軸受に於いて、上記各ポケットの内面のうちで上記各球面ころの端面に対向する部分の、上記保持器の径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状を、これら各球面ころの端面の同方向に関する断面の輪郭の形状と、同一若しくは相似する形状とした事を特徴とする保持器付自動調心ころ軸受。
2. 各ポケットの内面のうちで各球面ころの端面に対向する部分の、保持器の径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状と、これら各球面ころの端面の同方向に関する断面の輪郭の形状とを、それぞれ直線とした、請求項１に記載した保持器付自動調心ころ軸受。
3. 各ポケットの内面のうちの各球面ころの端面に対向する部分の、保持器の径方向及び円周方向に関する断面の輪郭の形状が、それぞれこの保持器の軸方向中央側に凹む曲線であり、上記各球面ころの端面の同方向に関する断面の輪郭の形状が、それぞれ球面ころの軸方向に突出する曲線である、請求項１に記載した保持器付自動調心ころ軸受。
4. 各ポケットの内面のうちのリム部の軸方向側面と各球面ころの端面との係合により、保持器の径方向位置を規制している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した保持器付自動調心ころ軸受。

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