JP2009092104A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時に発生する振動を低減する優れた制振性、且つ、優れた耐久性を備えた制振構造を実現する。
【解決手段】外輪１の外輪軌道５、内輪２の内輪軌道６、６、保持器４等の構成部材に比べて、運転時に各球面ころ３、３から加わる負荷が小さい案内輪１１ａを、それぞれが円筒状である鋼材１２、１２と制振材１３、１３とを、径方向に交互に積層した構造の制振部材により構成する。この様にして案内輪１１ａに制振性を持たせる事で、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明に係る自動調心ころ軸受は、各種機械装置に組み込んで、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、特許文献１に記載された様な自動調心ころ軸受が使用されている。この自動調心ころ軸受は、図３に示す様に、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の分離防止を図っている。

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３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列に分けて転動自在に配列されている。

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。又、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、上記リム部７の軸方向片側面と円周方向に隣り合う柱部８、８同士の円周方向側面とで三方を囲まれる部分を、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。又、上記保持器４は、上記リム部７の内周面を案内輪１１の外周面に近接（摺接若しくは微小隙間を介して対向）させる事で、径方向の位置決めを図っている。
上記案内輪１１は、上記保持器４のリム部７の内周面と上記内輪２との間で、上記２列に配列された複数の球面ころ３、３同士の列間の環状隙間に、回転自在に設けられている。

上述の様に構成される自動調心ころ軸受は、上記各球面ころ３、３の転動面と上記両内、外輪軌道６、５との接触部（摺接部）等の様に、上記自動調心ころ軸受を構成する各部材同士の接触部に於ける潤滑が十分でない場合、これら滑り接触部での摩擦振動を十分に抑制できなくなり、振動やこの振動に基づく騒音が発生する事が考えられる。そこで、この様な振動の発生の防止を図る為の構造が、従来から各種考えられている。この様な振動を低減する従来構造として、例えば、特許文献１〜２に記載された構造が知られている。
このうちの特許文献１に記載された従来技術は、スラストニードルころ軸受に関して、発生した振動を低減するもので、転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面を制振部材により構成している。この制振部材とは、固体表面の振動エネルギを熱エネルギに変換し、固体表面の振動を小さくする事ができるものであり、鋼材を基材としてこの基材に樹脂系、ゴム系、金属系等の粘弾性材料（流体の持つ流動性を示す粘性と固体の持つ復元性を示す弾性との両特性を兼ね持つ材料）を貼り合わせたものを使用している。上記樹脂系の粘弾性材料には、フッ素系シリコン、ウレタン系、エステル系、アミド系等がある。又、上記金属系の粘弾性材料には、黒鉛鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ系の制振合金、Ｎｉ−Ｔｉ系制振合金、Ｆｅ−Ａｌ系制振合金、Ａｌ−Ｚｎ系制振合金、ジュラルミン系制振合金等がある。上記Ｍｎ−Ｃｕ系制振合金は、制振性だけでなく成形性、加工性、非磁性等に優れ、上記Ｆｅ−Ａｌ系制振合金は、高温での制振性に優れている。
又、上記特許文献２に記載された従来技術の場合、転がり軸受を構成する保持器を、ゴムやプラスチック等の粘弾性材料の両表面を鋼板等の拘束板で覆った構造の制振部材により作製している。
上記特許文献１〜２に記載された構造は、いずれも、上記粘弾性材料が持つ振動の減衰性を利用して軸受内部で発生した振動を低減する事ができる。但し、上記保持器及び上記軌道輪の軌道面は、転がり軸受の運転時に、この転がり軸受を構成する転動体から大きな負荷が掛かる部分であり、損傷や摩耗が発生する事が考えられる。この為、上記保持器又は上記軌道輪の耐久性が十分に確保できず、長期に亙り制振性を維持する事が困難になる事が考えられる。

特開２００６−１４４８２３号公報 特開２００４−９２７１１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、転がり軸受の運転時に発生する振動を低減する為の制振構造を有し、しかも、優れた耐久性を備えた自動調心ころ軸受を実現すべく発明したものである。

本発明の対象となる自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、保持器と、案内輪とを備える。
このうちの外輪は、内周面に、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を有する。
又、上記各球面ころは、この外輪軌道とこの内輪軌道との間に、２列に分けて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る。
又、上記案内輪は、上記両列の球面ころ同士の列間の環状隙間に設けられている。

特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、上記案内輪を制振部材により構成している。
又、上述の様な、本発明の自動調心ころ軸受を実施する場合に、具体的には、上記制振部材を、それぞれが円筒状である鋼材と制振材とを、径方向に関して交互に積層した積層構造にする。

上述の様に本発明の自動調心ころ軸受は、案内輪を制振部材により構成している為、軸受内部で発生した振動の低減を図る事ができ、延いてはこの振動に基づく騒音の発生の防止を図る事ができる。しかも、この案内輪は、この自動調心ころ軸受を構成する各部材の中で、各球面ころから加わる負荷が比較的小さい為、優れた耐久性を備えた制振構造を実現できる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の自動調心ころ軸受の特徴は、この自動調心ころ軸受を構成する案内輪１１ａの構造を工夫して、この案内輪１１ａを制振構造とした点にある。この特徴部分以外の構造及び作用は、前述の図３に示した自動調心ころ軸受を含め、従来から知られている自動調心ころ軸受の場合とほぼ同様である。この為、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の自動調心ころ軸受を構成する案内輪１１ａは、保持器４のリム部７の内周面と内輪２の中間部外周面との間で、上記２列に配列された複数の球面ころ３、３同士の列間の環状隙間に、回転自在に設けられている。更に、上記案内輪１１ａの軸方向中央部外周面と上記保持器４のリム部７の内周面とを近接させる事により、この保持器４の径方向の位置決めを図っている。

この様な案内輪１１ａには、図２に示す様に、制振部材１４により構成する事で、制振性を持たせている。
この制振部材１４は、それぞれが円筒状である鋼材１２、１２と制振材１３、１３とを、径方向に交互に積層した構造を有する。
このうちの各制振材１３、１３は、樹脂系、ゴム系、金属系等の粘弾性材料を使用する事ができる。このうちの樹脂系の粘弾性材料は、フッ素系シリコン、ウレタン系、エステル系、アミド系等がある。又、上記金属系の粘弾性材料には、黒鉛鋳鉄、Ｍｎ−Ｃｕ系の制振合金、Ｎｉ−Ｔｉ系制振合金、Ｆｅ−Ａｌ系制振合金、Ａｌ−Ｚｎ系制振合金、ジュラルミン系制振合金等がある。
又、上記案内輪１１ａの断面は、この案内輪１１ａの軸方向両側面がそれぞれ対向する、上記球面ころ３、３の端面に沿う様に傾斜した台形形状を成している。つまり、径方向内側の上記鋼材１２、１２、及び制振材１３、１３程、軸方向の幅寸法が小さくなっており、径方向外側の上記鋼材１２、１２、及び制振材１３、１３程、軸方向の幅寸法が大きくなっている。

上述の様に構成する本例の自動調心ころ軸受によれば、この自動調心ころ軸受の構成部材である上記案内輪１１ａに制振性を持たせる事で、この自動調心ころ軸受内部で発生した振動の低減を図れる。
又、一般的に軸受の運転時に於ける振動の発生は、前記保持器４による振動が大きいと考えられている。本例の構造は、この保持器４を直接案内している上記案内輪１１ａに制振性を持たせている為、より効果的に、発生した振動の低減を図る事ができる。
更に、上記案内輪１１ａは、上記自動調心ころ軸受を構成する、外輪１の外輪軌道５、上記内輪２の内輪軌道６、６、上記保持器４等の各部材と比較して、運転時に前記球面ころ３、３から加わる負荷が小さい。この為、この案内輪１１ａに損傷や摩耗が発生する可能性は低く、長期に亙って良好な制振性を維持する事ができ、上記自動調心ころ軸受の耐久性の向上も図れる。又、この様にこの自動調心ころ軸受の内部で発生した振動の低減は、この振動に基づく騒音の発生の防止を図る事にもなる。

尚、本例図２に示した上記案内輪１１ａの構造は、制振部材１４として、鋼材１２、１２と制振材１３、１３とを複数ずつ積層し、内外両周面を鋼材１２、１２とした構造である。これら鋼材１２、制振材１３の数や配置は、それぞれの材質や、使用環境に於いて必要となる耐久性等の条件を満たす範囲で設計的に決定する。例えば、それぞれ１つずつの上記鋼材１２、制振材１３を積層した様な構造も、本発明の対象である。
又、案内輪を設ける位置は、本例の位置に限らない。例えば、上記保持器４のリム部７の外周面と上記外輪１の中間部内周面との間で、２列に配置された上記各球面ころ３、３同士の列間の環状隙間に上記案内輪を設ける構造も本発明の対象となる。更には、本例の位置及び、上述した上記保持器４のリム部７の外周面と上記外輪１の中間部内周面との間で、２列に配置された上記各球面ころ３、３同士の列間の環状隙間との２個所（径方向に関して上記リム部７の内外両側）に上記案内輪を設ける構造も、本発明の対象となる。この様な構造にすれば、上記保持器４の径方向の位置決めを精度良く行なう事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。 同じく、案内輪の部分断面図。 従来構造の自動調心ころ軸受の部分断面図。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ 球面ころ
４ 保持器
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ リム部
８ 柱部
９ ポケット
１０ 鍔部
１１、１１ａ 案内輪
１２ 鋼材
１３ 制振材
１４ 制振部材

Claims (2)

1. 単一の中心を有する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、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た内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて転動自在に設けられた複数の球面ころと、これら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、上記両列のころ同士の列間の環状隙間に設けられた案内輪とを備える自動調心ころ軸受に於いて、この案内輪が制振部材により構成されている事を特徴とする自動調心ころ軸受。
2. 制振部材が、それぞれが円筒状である鋼材と制振材とを、径方向に関して交互に積層した構造である、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。

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