JP2010031992A

JP2010031992A - ころ軸受とそのころ軸受の組立方法

Info

Publication number: JP2010031992A
Application number: JP2008195991A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kuruhara; 聡来原; Hiroaki Inukai; 広亮犬飼
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】部品点数や工程数を増やすことなく、保持器のピンの緩みを防止することができるころ軸受を提供する。
【解決手段】内輪１１と外輪１２との間に介在する複数のころ１３が保持器２０で保持され、保持器２０は一対の環状側板２１、２２の間にころ１３を貫通し回転可能に支持するピン２３が複数設けられたものである。一方の環状側板２１に形成されたスリット２５で分けられた一対の側板部２６を軸方向に弾性変形させた状態で、ピン２３の雄ねじ２３ａを一方の環状側板２１の雌ねじ２４ａに結合し、一対の側板部２６を弾性復元させることで、雌ねじ２４ａが雄ねじ２３ａを軸方向に押圧する。これにより、ピンの緩み方向への回転に対する摩擦トルクを大きくなり、ピンの緩みが防止される。このため、ピンの緩みを防止する目的で、保持器を構成する部品を別途製造し、その部品を組み込むための工程数を増やす必要がなくなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄鋼設備、減速機や圧延機などの重荷重を受ける各種機械装置の回転支持部に組み込まれるころ軸受とそのころ軸受の組立方法に関するものである。

一般に、鉄鋼設備、急加減速や負荷変動が繰り返される減速機、重荷重を受ける圧延機などで使用される転がり軸受では、ラジアル方向に急激な負荷変動が繰り返し発生するため、転がり軸受の負荷容量を大きくとれるように、外輪と内輪との間に組み込まれる転動体として、例えば、円筒状あるいは円錐状のころを使用している。

このような転動体としてころを使用する転がり軸受、いわゆるころ軸受のころを保持する保持器としては、従来から、ピン型保持器が適用されている。このピン型保持器は、一対の環状側板と、その一対の環状側板の間に設け、ころを貫通し回転可能に支持する複数のピンとからなり、ピンの一端に形成された雄ねじを、一方の環状側板に形成された雌ねじにねじ込んで結合し、ピンの他端部を他方の環状側板に固定したものである。

このピン型保持器では、ころの間隔を詰めることによりころ数を増加させることが可能であるため、ころ軸受の負荷容量の増大を図ることができる。

しかし、ピン型保持器を適用したころ軸受は、その回転に伴い、ピンのねじ込み方向と逆方向にころが自転すると、ころから伝達される回転力でピンと環状側板との結合部分に緩みが発生する。結合部分が緩むと、ころを周方向等間隔に保持する保持器としての機能が損なわれるとともに、ころ軸受の損傷を招き、ころ軸受の回転不良が発生する。

ピンと環状側板との結合部分の緩みを防止する手段としては、例えば、ピンの一端部と結合する一方の環状側板を２枚重ね構造とし、２枚重ねた環状側板を締結ねじで互いに軸方向の反力を付与するように締結するもの（特許文献１参照）、一方の環状側板にピンの一端部を結合し、他方の環状側板に挿通したピンの他端部に形成された軸方向のスリットをポンチ等で押し広げて回り止めするもの（特許文献２参照）が提案されている。

また、ピンの一端部と結合する一方の環状側板に、その外径部からその結合部分を越えて形成される径方向のスリットを設け、そのスリットの幅を縮小したり、拡大したりするボルトを締結するもの（特許文献３）、ピンの一端部の雄ねじと一方の環状側板の雌ねじとがそれぞれ平行ねじで構成され、これらのねじが互いに異なるピッチを有しているもの（特許文献４）も提案されている。

特開平１１−２１０７５８号公報特開平１１−２３０１７６号公報特開２００６−７１０６３号公報特開２００４−７６８０２号公報

しかし、特許文献１に記載のように、２枚重ね構造の一方の環状側板を締結ねじにより結合するピン型保持器は、その環状側板に別途雌ねじを複数形成し、さらに、雌ねじに結合する締結ねじが必要となるので、部品点数が増加するとともに、組立工程が増加して、製造コストが上昇する。

特許文献２に記載のピン型保持器では、複数のピンの他端部のスリットをポンチ等により押し広げる必要があり、その押し広げ工程の追加により、製造コストの上昇を招くおそれがある。

さらに、特許文献３に記載のピン型保持器では、一方の環状側板に別途雌ねじを複数形成し、その雌ねじに結合する締結ねじが必要となる。このため、特許文献１に記載されたものと同様、部品点数が増加するとともに、組み立て工程が増加して、製造コストが上昇する。

特許文献４に記載されたように、一方の環状側板の雌ねじと、ピンの雄ねじとのピッチをそれぞれ異ならせるピン型保持器であれば、ピッチの異なるピンを別途用意する必要があり、入手が難しい場合がある。このため、従来使用していたピンおよび環状側板を使用することができない。

そこで、この発明の課題は、部品点数や工程数を増やすことなく、保持器のピンの緩みを防止することができるころ軸受を提供することである。

この課題を解決するために、この発明に係るころ軸受としては、内輪と外輪との間に複数のころが保持器で周方向に間隔をおいて保持され、前記保持器は、一対の環状側板と、その一対の環状側板の間に複数設けられ、前記ころを貫通し回転可能に支持するピンとを備え、このピンの一端部に形成した雄ねじが、前記一方の環状側板に形成した雌ねじに結合され、前記ピンの他端部が前記他方の環状側板に固定されたころ軸受において、前記一方の環状側板は、その外周部または内周部から前記雌ねじを越えて軸方向にすき間をもって形成される径方向のスリットを備え、前記スリットにより分けられて形成される一対の側板部が軸方向に弾性変形可能とされ、前記一対の側板部をそれぞれ軸方向に弾性変形させた状態で、前記ピンの一端部の雄ねじが前記雌ねじに結合され、前記一対の側板部を弾性復元させることにより、前記一対の側板部の雌ねじが前記ピンの雄ねじを軸方向に押圧する構成を採用したのである。

この構成によると、軸方向に弾性変形した一対の側板部の弾性復元力により、両側板部の雌ねじとピンの雄ねじとの接触部分（フランク同士）が押し付け合うので、ピンの緩み方向への回転に対する摩擦トルクを大きくなり、ピンの緩みが防止される。
一方の環状側板の両側板部の弾性復元力を利用することでピンの緩みが防止されるので、ピンの緩みを防止する目的で、保持器を構成する部品を別途製造し、その部品を組み込むための工程数を増やす必要がなくなる。

この構成において、前記スリットが前記一方の環状側板の雌ねじに向かって狭くなるテーパ状である構成を採用することができる。スリットがテーパ状であると、スリットの底部すき間が小さく形成されるため、両側板部の厚みを確保することができるので、スリットによる一方の環状側板の強度低下を抑えることができる。

また、この課題を解決するために、この発明に係るころ軸受の組立方法としては、前記一方の環状側板の一対の側板部を取り付け治具で軸方向に弾性変形した状態に保持し、前記一方の環状側板の各雌ねじに前記ピンの雄ねじを結合した後、前記取り付け治具を取り外して前記一対の側板部を弾性復元させ、内輪と外輪の間に配置した複数のころに前記ピンをそれぞれ貫通し、そのピンの他端部を他方の環状側板に固定した組立方法を採用したのである。

この組立方法によると、取り付け治具を使用しているので、スリットにより分けられた両側板部を軸方向に弾性変形した状態に保持し、その状態で両側板部の雌ねじにピンの雄ねじをそれぞれ容易に結合することができる。

ころ軸受の組立の際に取り付け治具を使用することにより、従来のように、保持器を構成する部品を別途製造し、その部品を組み込むための工程数を増やす必要がなく、ピンの緩み方向への回転に対する摩擦トルクを発生させて、ピンの緩みを防止するころ軸受が得られる。

また、両側板部を軸方向に弾性変形した状態に保持するために、前記一対の側板部はその外周部または内周部の前記スリットの両側にそれぞれ形成した係合凹部を有し、その両係合凹部の間に前記取り付け治具を掛け渡すように係合することができる。

このようにすると、一対の側板部を軸方向に互いに離間する向きに弾性変形した状態、あるいは、軸方向に互いに接近する向きに弾性変形した状態のいずれの状態においても、取り付け治具によって、その弾性変形した状態を保持することができる。

また、取り付け治具を一対の環状側板の周方向の任意の位置に係合させるために、前記係合凹部を前記一対の側板部の外周部または内周部の全周に形成することができる。

以上のように、この発明は、弾性変形した状態でピンの雄ねじを結合した両側板部を弾性復元させることにより、両側板部の雌ねじがピンの雄ねじとの接触部分を軸方向に押圧するようにしたので、保持器を構成する部品を別途製造し、その部品を組み込むための工程数を増やす必要がなく、前記押圧を利用して、ピンの緩みを防止することができる。

以下、この発明に係るころ軸受の実施例を図１、図２に基づいて説明する。

この実施例は、図１に示すように、内輪１１と、外輪１２と、内外輪１１、１２間に介在する複数の円筒状のころ１３と、これらのころ１３を周方向に間隔をおいて保持する保持器２０とを備えている。

内輪１１は、その外周部に軌道面１４が形成されたものであり、鍔なしとされる。外輪１２は、内周部に内輪１１の軌道面１４に対向する軌道面１５が形成され、軌道面１５の軸方向両側に鍔部１６、１６を有する。なお、内輪１１に鍔部１６を形成し、外輪１２を鍔なしとしてもよい。

ころ１３は、円柱状に形成され、その軸心に保持器２０のピン２３が貫通する孔１３ａを有する。内外輪１１、１２の両軌道面１４、１５間にころ１３が複数配置され、保持器２０により周方向に間隔をおいて転動可能に保持されている。

保持器２０は、内輪１１と外輪１２の両端部の間に配置される一対の環状側板２１、２２と、これらの環状側板２１、２２の間に設けられる複数のピン２３を備えている。

一方の環状側板２１は、径方向の中央部分にころ１３と同数の孔２４が周方向等間隔に設けられ、図２に示すように、その孔２４には雌ねじ２４ａが形成され、その外周部から各孔２４を越えて内周部近傍にまで達する径方向のスリット２５が形成される。スリット２５により環状側板２１が分けられ、一対の側板部２６が形成される。

スリット２５は、開口が軸方向のすき間を有し、径方向内向きに向かってそのすき間が狭くなり、径方向断面形状がＶ字状をなしている。一対の側板部２６のスリット２５側の内面のなす角度Ａは、一方の環状側板２１の外径、径方向幅およびに板厚に応じて適宜設定され、一対の側板部２６を弾性変形させていない自然状態において、例えば、１度に設定される（図３参照）。

このスリット２５により、一対の側板部２６は軸方向に（スリット２５の間隔が広くなる方向、あるいは狭くなる方向に）弾性変形可能とされる。なお、スリット２５を環状側板２１の内周面から形成してもよいが、環状側板２１の外周面から形成する方がスリット２５を形成し易いので好ましい。

一対の側板部２６の外周部の全周には、図３に示すように、径方向の係合凹部２７がそれぞれ形成される。係合凹部２７は、ころ軸受を組み立てる際に使用される取り付け治具３０が係合する。係合凹部２７の断面形状としては、例えば、矩形、半円形、Ｖ字形、またはＵ字形などに形成することができ、取り付け治具３０がその機能を発揮できるように係合できる形状であればよい。

また、係合凹部２７は一対の側板部２６の外周部に周方向の複数箇所に間欠的に形成することもできるが、全周に形成すると、取り付け治具３０を周方向の任意の位置に係合させることが可能となる。

他方の環状側板２２は、図１に示すように、その径方向の中央部分に環状側板２１の孔２４と同数の固定孔２８が周方向等間隔に設けられ、固定孔２８はピン２３の他端部が挿通し、嵌め合わせ可能となっている。

ピン２３はその一端部に雄ねじ２３ａが形成され、雄ねじ２３ａが形成された一端部の長さが、一方の環状側板２１の軸方向の厚みよりも大きく形成される。これにより、雄ねじ２３ａが環状側板２１の孔２４の雌ねじ２４ａの軸方向全長にわたってねじ込むことができる。

ピン２３は、ころ１３を貫通し中間部において回転可能に支持し、その他端部が他方の環状側板２２の固定孔２８に嵌め合わされ、溶接や接着剤による固着など公知の手段によって固定される。

この実施例におけるころ軸受は、図１に示す円筒ころ軸受に限られず、例えば、自動調心ころ軸受、円錐ころ軸受にも適用することが可能であり、また、ころ１３の軸方向の配列については、単列、複列いずれであってもよい。

また、ころ軸受では、その保持器２０はころ１３の間隔を詰めることによりころ数を増加させることが可能であるので、その負荷容量の増大を図ることができる。このため、過大なラジアル荷重、アキシャル荷重が負荷される軸受、例えば、鉄鋼用圧延機や圧延機ロールネック用の軸受、および風力発電機の主軸を支持する円筒ころ軸受に適用することできる。

以下、この実施例におけるころ軸受の第１組立方法を、図３〜図５に基づいて説明する。
まず、一方の環状側板２１の両側板部２６を、公知の手段によって、互いに接近する方向（軸方向）に弾性変形させ、取り付け治具３０を、両側板部２６の係合凹部２７に係合し、その弾性変形させた状態で保持する。（図４参照）。

ここで、その取り付け治具３０は、図３に示すように、一対の側板部２６の係合凹部２７に係合する一対の係合片３１、３１と、これらの係合片３１、３１を互いに対向するように連結する軸状の連結体３２とを備えたものである。一対の係合片３１、３１は板状をなし、その中央部分に貫通する連結体３２に対して所要の間隔をもって固定されている。

この取り付け治具３０を係合する数および位置は、一対の側板部２６の弾性変形状態を保持することが可能であれば、特に限定されず、例えば、環状側板２１の孔２４の径方向外側にそれぞれ係合することができる。

次に、一対の側板部２６を弾性変形させた状態で、一方の環状側板２１の各孔２４の雌ねじ２４ａにピン２３の雄ねじ２３ａをそれぞれねじ込んで結合する。その後、取り付け治具３０を一対の側板部２６から取り外す（図５の一点鎖線参照）。

取り付け治具３０を取り外して、一対の側板部２６を互いに接近する向きに弾性復元させると、弾性復元した一対の側板部２６は、その雌ねじ２４ａのフランクがピン２３の雄ねじ２３ａのフランクを押し付ける。その結果、雌ねじ２４ａおよび雄ねじ２３ａのフランクにおいて、ピン２３の緩み方向への回転に対する摩擦トルクが大きくなり、ピン２３の緩みが防止される。

続いて、図６に示すように、内輪１１と外輪１２との間に配置した各ころ１３の孔１３ａに、ピン２３を貫通し、その他端部を他方の環状側板２２の固定孔２８に固定する。この固定手段は、溶接や接着剤による固着など公知の手段によって行うことができる。

以上のようにして、この実施例におけるころ軸受は組み立てられる。この組み立てに使用した取り付け治具３０は、組み立ての際にのみ使用するので、保持器２０を構成するものではない。このため、ころ軸受の保持器２０の部品点数が増加せず、製造コストの上昇を抑えることができる。

この実施例におけるころ軸受の第２組立方法を図７に基づいて説明する。
この組立方法では、使用する取り付け治具３０が、図７に示すように、前述の第１組立方法で使用する取り付け治具３０と相違し、一対の側板部２６に取り付け治具３０の係合片３１をそれぞれ係合し、取り付け治具３０に設けた一対の係合片３１の間隔調節手段により一対の側板部２６を互いに接近する向きに弾性変形させ、その取り付け治具３０で一対の側板部２６を弾性変形した状態に保持するようにしたのである。その他の組立工程は、前述の第１組立方法と同様である。

すなわち、この組立方法で使用する取り付け治具３０は、連結体３２がねじ棒により形成され、一対の係合片３１、３１の間隔を調節する間隔調整手段を備えている。この間隔調整手段は、ねじ棒に軸方向移動可能に結合するねじ部材である蝶ナット３３から構成される。

蝶ナット３３は、一対の係合片３１、３１のうち一方の係合片３１ａの軸方向外側に設けられる。蝶ナット３３を回転してねじ棒に対して軸方向に移動させることで、一方の係合片３１ａがねじ棒に対して移動する。蝶ナット３３の移動によって、一方の係合片３１ａと、ねじ棒に対して固定した他方の係合片３１ｂとの間隔を調整することができる。

このように、第２組立方法では一対の側板部２６の軸方向の弾性変形と、その弾性変形状態の保持を取り付け治具３０によって行うことができる。また、一対の側板部２６の間隔を調整することができるので、必要に応じて、弾性変形量を調節して弾性復元力を任意に設定することができる。

また、第２組立方法において、使用可能な取り付け治具３０の変形例１を図８に基づいて説明する。
この変形例１の取り付け治具３０は、前述の蝶ナット３３を備えた取り付け治具３０のねじ棒にナット３４をさらに設けたものであり、このナット３４が一方の係合片３１ａを挟むように蝶ナット３３と反対側に設けられている（図８参照）。

この取り付け治具３０の一対の係合片３１を一対の側板部２６の係合凹部２７にそれぞれ係合し、蝶ナット３３、ナット３４を回転させ、一対の係合片３１の間隔を狭めて一対の側板部２６を互いに接近する軸方向に弾性変形させる。その後、取り付け治具３０で一対の側板部２６を軸方向に弾性変形した状態に保持する。

さらに、第２組立方法において、使用可能な取り付け治具３０の変形例２を図９に基づいて説明する。
この変形例２の取り付け治具３０は、前述の蝶ナット３３を備えた取り付け治具３０の一対の係合片３１の間にコイルばね３５をさらに設けたものであり、このコイルばね３５により一方の係合片３１ａがねじ棒の軸方向外向きに付勢される（図９参照）。

この取り付け治具３０の一対の係合片３１を一対の側板部２６の係合凹部２７にそれぞれ係合し、蝶ナット３３を回転させ、一対の係合片３１の間隔を狭めて一対の側板部２６を互いに接近する軸方向に弾性変形させる。その後、取り付け治具３０で一対の側板部２６を軸方向に弾性変形した状態に保持する。この取り付け治具３０は、上述の第１組立方法にも当然、使用することができる。

取り付け治具３０の変形例１、２は、上述した第１組立方法に使用することができる。また、一対の側板部２６を互いに離間する向きに弾性変形させる場合にも、使用することができる。この場合、一対の係合片３１の間隔を広げて一対の側板部２６を互いに接近する軸方向に弾性変形させ、その状態を保持する。

この発明に係るころ軸受の実施例を示す断面図同上の実施例の保持器の要部拡大断面図同上の組立方法での取り付け治具の係合前の状態を示す斜視図同上の取り付け治具の係合状態を示す断面図同上の取り付け治具を取り外した状態を示す断面図同上の環状側板に結合したピンをころに差し込む状態を示す断面図同上の他の組立方法でのピンの結合を示す拡大断面図同上の他の組立方法で使用される取り付け治具の変形例１を示す拡大断面図同上の取り付け治具の変形例２を示す拡大断面図

符号の説明

１１内輪
１２外輪
１３ころ
１３ａ孔
１４軌道面
１５軌道面
１６鍔部
２０保持器
２１環状側板
２２環状側板
２３ピン
２３ａ雄ねじ
２４孔
２４ａ雌ねじ
２５スリット
２６側板部
２７係合凹部
２８固定孔
３０取り付け治具
３１係合片
３２連結体
３３蝶ナット
３４ナット
３５コイルばね

Claims

内輪(１１)と外輪(１２)との間に複数のころ(１３)が保持器(２０)で周方向に間隔をおいて保持され、前記保持器(２０)は、一対の環状側板(２１、２２)と、その一対の環状側板(２１、２２)の間に複数設けられ、前記ころ(１３)を貫通し回転可能に支持するピン(２３)とを備え、このピン(２３)の一端部に形成した雄ねじ(２３ａ)が、前記一方の環状側板(２１)に形成した雌ねじ(２４ａ)に結合され、前記ピン(２３)の他端部が前記他方の環状側板(２２)に固定されたころ軸受において、
前記一方の環状側板(２１)は、その外周部または内周部から前記雌ねじ(２４ａ)を越えて軸方向にすき間をもって形成される径方向のスリット(２５)を備え、前記スリット(２５)により形成される一対の側板部(２６)が軸方向に弾性変形可能とされ、前記一対の側板部(２６)をそれぞれ軸方向に弾性変形させた状態で、前記ピン(２３)の一端部の雄ねじ(２３ａ)が前記雌ねじ(２４ａ)に結合され、前記一対の側板部(２６)を弾性復元させることにより、前記一対の側板部(２６)の雌ねじ(２４ａ)が前記ピン(２３)の雄ねじ(２３ａ)を軸方向に押圧することを特徴とするころ軸受。
前記スリット(２５)が、前記一方の環状側板(２１)の雌ねじ(２４ａ)に向かって狭くなるテーパ状であることを特徴とする請求項１のいずれかに記載のころ軸受。
請求項１または２に記載のころ軸受の組立方法であって、前記一方の環状側板(２１)の一対の側板部(２６)を取り付け治具(３０)で軸方向に弾性変形した状態に保持し、前記一方の環状側板(２１)の各雌ねじ(２４ａ)に前記ピン(２３)の雄ねじ(２３ａ)を結合した後、前記取り付け治具(３０)を取り外して前記一対の側板部(２６)を弾性復元させ、前記内輪(１１)と前記外輪(１２)の間に配置した前記複数のころ(１３)に前記ピン(２３)をそれぞれ貫通し、そのピン(２３)の他端部を前記他方の環状側板(２２)に固定したころ軸受の組立方法。
前記一対の側板部(２６)は、その外周部または内周部の前記スリット(２５)の両側にそれぞれ形成した係合凹部(２７)を有し、前記両係合凹部(２７)の間に前記取り付け治具(３０)を掛け渡すように係合して、前記一対の側板部(２６)を軸方向に弾性変形した状態に保持した請求項３に記載のころ軸受の組立方法。
前記係合凹部(２７)を前記一対の側板部(２６)の外周部または内周部の全周に形成した請求項４に記載のころ軸受の組立方法
前記取り付け治具(３０)は、前記一対の側板部(２６)の係合凹部(２７)にそれぞれ係合する一対の係合片(３１)と、この一対の係合片(３１)を連結する連結体(３２)とからなり、前記一対の側板部(２６)の係合凹部(２７)に前記係合片(３１)をそれぞれ係合して、前記一対の側板部(２６)を軸方向に弾性変形した状態に保持した請求項４または５に記載のころ軸受の組立方法。
前記取り付け治具(３０)は、前記連結体(３２)に前記一対の係合片(３１)の間隔を調整する間隔調整手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載のころ軸受の組立方法。
前記取り付け治具(３０)は、前記連結体(３２)がねじ棒であり、前記間隔調整手段が前記ねじ棒に軸方向移動可能に結合し前記係合片(３１)の前記ねじ棒に対する位置を保持するねじ部材(３３)である請求項７に記載のころ軸受の組立方法。
前記一対の側板部(２６)に前記取り付け治具(３０)の係合片(３１)をそれぞれ係合し、前記取り付け治具(３０)の前記間隔調節手段により前記一対の側板部(２６)を軸方向に弾性変形させ、その取り付け治具(３０)で前記一対の側板部(２６)を軸方向に弾性変形した状態に保持した請求項７または８に記載のころ軸受の組立方法。