JP2011007281A

JP2011007281A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2011007281A
Application number: JP2009152230A
Authority: JP
Inventors: Masaya Takama; 征也高馬
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】ころあるいはピンの摩耗軽減およびトルク低減を容易にする。
【解決手段】内輪１０と外輪２０との間に配された複数のころ３０を挟んで対向する一対の環状側板５０，６０に、各ころ３０の中心を貫通するピン７０の両端を固定したピン型保持器４０により、前記ころ３０を転動自在に保持した転がり軸受であって、前記ピン７０に、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段として、ピン７０の軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくすることにより、ピン７０の軸方向中央部でピン７０の外周面ところ３０の貫通孔３０ａの内径面との間にぬすみ７０ａを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内外輪間に配されたころをピン型保持器で保持した転がり軸受に関する。

例えば、製鉄設備の一つである圧延機のロールネックや転炉を支持する四列円すいころ軸受や四列円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受等のように高い負荷容量が必要とされる転がり軸受には、内外輪間に配された複数のころを挟んで対向する一対の環状側板に各ころの中心を貫通するピンの両端を固定したピン型保持器を用いることにより、ころの間隔を詰めてころ数を増加させ、負荷容量の増大を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１７は、ピン型保持器４を用いた従来の円すいころ軸受を示す。この円すいころ軸受は、外径面に内側転走面１ａが形成された内輪１と、その内輪１の外側に配置され、内径面に外側転走面２ａが形成された外輪２と、内輪１と外輪２との間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、各円すいころ３を円周方向等間隔に保持するピン型保持器４とで構成されている。

各円すいころ３は、その軸中心に貫通孔３ａが形成されている。また、ピン型保持器４は、各円すいころ３を挟んで対向する一対の環状側板５，６と、各円すいころ３の貫通孔３ａに挿通されて円すいころ３を転動自在に支持するピン７とで構成されている。ピン７の一端部はテーパねじで大径側の側板５に固定され、その他端部は溶接で小径側の側板６に固定されている。

このピン型保持器４を用いた円すいころ軸受では、円すいころ３とピン７とが線接触しており、その接触部分で滑りが生じている。

実開昭６３−１１９９３１号公報

ところで、前述した従来の円すいころ軸受では、円すいころ３とピン７とが、その円すいころ３の転動面の軸方向長さ分で線接触している。その結果、円すいころ３とピン７との接触部分での滑りによって摩擦抵抗が増大する。このように摩擦抵抗が増大すると、円すいころ３あるいはピン７の摩耗量が大きくなると共にトルクの増大も招くことになる。なお、ピン型保持器を用いた円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受にも前述の円すいころ軸受と同じ課題がある。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ころあるいはピンの摩耗軽減およびトルク低減を容易にし得る転がり軸受を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内外輪間に配された複数のころを挟んで対向する一対の環状側板に、各ころの中心を貫通するピンの両端を固定したピン型保持器により、前記ころを転動自在に保持した転がり軸受であって、前記ピンあるいはころの少なくとも一方に、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設けたことを特徴とする。なお、本発明における摩擦抵抗低減手段は、円すいころ、円筒ころまたは自動調心ころのいずれにも適用できる。

本発明では、ピンに摩擦抵抗低減手段を設けた場合、その摩擦抵抗低減手段によりころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

この場合の摩擦抵抗低減手段としては、ピンの軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくすることが有効である。このようにすれば、ころとピンとの接触面積を減少させることができるので、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

他の摩擦抵抗低減手段としては、ピンの外周面に複数の環状凹溝を配設することも有効である。このようにすれば、潤滑油の通過が円滑となり、この円滑な潤滑性を確保することで、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

他の摩擦抵抗低減手段としては、ピンの外周面を樹脂コーティングすることが有効である。このようにすれば、ころとピンとの間での円滑な滑りを確保することができ、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。なお、樹脂コーティング材としてはポリアミドイミドまたは四フッ化エチレンが好適である。

他の摩擦抵抗低減手段は、ピンの外周面に多数の微小凹部を点在させることも有効である。このようにすれば、多数の微小凹部が潤滑油の油溜まりとなって、円滑な潤滑性を確保することができ、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

本発明では、ころに摩擦抵抗低減手段を設けることも可能である。その場合の摩擦抵抗低減手段としては、ころの軸方向両端部に逃がし部を設けることが有効である。このようにすれば、ころとピンとの接触面積を減少させることができるので、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、また、ころ端部でのエッジ当りを緩和することもできるので、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

本発明によれば、ピンあるいはころの少なくとも一方に、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設けたことにより、ころとピンとの接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、ころあるいはピンの摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。その結果、耐久性に優れた長寿命で高性能の転がり軸受を提供することができる。

本発明の第一の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第一の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大正面図である。本発明の第二の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第二の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大正面図である。本発明の第三の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第三の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大正面図である。本発明の第四の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第四の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大断面図である。本発明の第五の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第五の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大断面図である。本発明の第六の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第六の実施形態におけるピン型保持器のピンを示す拡大断面図である。本発明の第七の実施形態で、円すいころ軸受の全体構成を示す断面図である。第七の実施形態における円すいころおよびピンを示す拡大断面図である。第一の実施形態を適用した円筒ころ軸受の全体構成を示す断面図である。第一の実施形態を適用した自動調心ころ軸受の全体構成を示す断面図である。従来の転がり軸受の全体構成を示す断面図である。

本発明に係る転がり軸受の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の各実施形態では、転がり軸受の一つとして円すいころ軸受を例示する。

図１は第一の実施形態の円すいころ軸受を示し、図２はその円すいころ軸受のピン型保持器４０に使用するピン７０を示す。この第一の実施形態の円すいころ軸受は、外径面に内側転走面１０ａが形成された内輪１０と、その内輪１０の外側に配置され、内径面に外側転走面２０ａが形成された外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に転動自在に配された複数の円すいころ３０と、各円すいころ３０を円周方向等間隔に保持するピン型保持器４０とで構成されている。

各円すいころ３０は、その軸中心に貫通孔３０ａが形成されている。また、ピン型保持器４０は、各円すいころ３０を挟んで対向する一対の環状側板５０，６０と、各円すいころ３０の貫通孔３０ａに挿通されて円すいころ３０を転動自在に支持するピン７０とで構成されている。ピン７０の一端部はテーパねじで大径側の側板５０に固定され、その他端部は溶接で小径側の側板６０に固定されている。

このピン型保持器４０を用いた円すいころ軸受では、円すいころ３０とピン７０とが線接触しており、その接触部分で滑りが生じている。

第一の実施形態の円すいころ軸受では、ピン型保持器４０のピン７０に摩擦抵抗低減手段を設けている。この場合の摩擦抵抗低減手段として、図１および図２に示すようにピン７０の軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくしている。つまり、ピン７０の軸方向中央部でその外周面と円すいころ３０の貫通孔３０ａの内径面との間にぬすみ７０ａを形成する。これにより、円すいころ３０とピン７０との接触面積を減少させることができるので、円すいころ３０とピン７０との接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７０の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

なお、前述した第一の実施形態では、摩擦抵抗低減手段として、ピン型保持器４０のピン７０の軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくした場合に説明したが、本発明はこれに限定されることなく、以下の各実施形態における摩擦抵抗低減手段を採用することも可能である。以下の各実施形態では、第一の実施形態における円すいころ軸受と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。以下の各実施形態では、摩擦抵抗低減手段が異なる。

第二の実施形態の円すいころ軸受では、摩擦抵抗低減手段として、図３および図４に示すようにピン型保持器４０のピン７１の外周面に複数の環状凹溝７１ａを配設する。これにより、潤滑油の通過が円滑となり、この円滑な潤滑性を確保することで、円すいころ３０とピン７１との接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７１の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

第三の実施形態の円すいころ軸受では、摩擦抵抗低減手段として、図５および図６に示すようにピン型保持器４０のピン７２の外周面に例えば数１０μｍ程度の大きさを有する多数の微小凹部７２ａをＨＬ（High Lubrication）加工により点在させる。これにより、多数の微小凹部７２ａが潤滑油の油溜まりとなって、油膜形成能力が高くなり、円滑な潤滑性を確保することができ、円すいころ３０とピン７２との接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７２の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

第四の実施形態の円すいころ軸受では、摩擦抵抗低減手段として、図７および図８に示すようにピン型保持器４０のピン７３の外周面を樹脂コーティングしてコーティング層７３ａを形成する。樹脂材としては、ポリアミドイミドや四フッ化エチレン等の摩擦係数が小さいものが好適である。これにより、円すいころ３０との間での円滑な滑りを確保することができ、円すいころ３０とピン７３との接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７３の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。ここで、金属同士の接触による摩擦係数はμ＝０．１５であり、樹脂同士の接触による摩擦係数がμ＝０．１であることから、樹脂と金属の接触による摩擦係数は０．１以上０．１５以下となるので、トルクの低減が可能であることが明らかである。

第五の実施形態の円すいころ軸受は、第一の実施形態と第四の実施形態を組み合わせたもので、摩擦抵抗低減手段として、図９および図１０に示すようにピン型保持器４０のピン７４の外周面を樹脂コーティングしてコーティング層７４ａを形成すると共にピン７４の軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくすることにより、樹脂コーティングされた外周面と円すいころ３０の貫通孔３０ａの内径面との間にぬすみ７４ｂを形成する。これにより、円すいころ３０とピン７４との接触面積を減少させることができると共に円すいころ３０とピン７４との間での円滑な滑りを確保することができ、円すいころ３０とピン７４との接触部分での摩擦抵抗をより一層低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７４の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

第六の実施形態の円すいころ軸受は、第二の実施形態と第四の実施形態を組み合わせたもので、摩擦抵抗低減手段として、図１１および図１２に示すようにピン型保持器４０のピン７５の外周面を樹脂コーティングしてコーティング層７５ａを形成すると共にピン７５の外周面に複数の環状凹溝７５ｂを配設する。これにより、潤滑油の通過がより一層円滑となり、この円滑な潤滑性を確保することで、円すいころ３０とピン７５との接触部分での摩擦抵抗をより一層低減することができ、その結果、円すいころ３０あるいはピン７５の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。

なお、前述した各実施形態では、摩擦抵抗低減手段をピン７０〜７５に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、摩擦抵抗低減手段を円すいころに設けることも可能である。

第七の実施形態の円すいころ軸受は、摩擦抵抗低減手段を円すいころ３１に設けたものであり、その摩擦抵抗低減手段として、図１３および図１４に示すように円すいころ３１の軸方向両端部に逃がし部３１ｂを設けている。これにより、円すいころ３１とピン７０との接触面積を減少させることができるので、円すいころ３１とピン７０との接触部分での摩擦抵抗を低減することができ、また、円すいころ３１の端部でのエッジ当りを緩和することもできるので、円すいころ３１あるいはピン７０の摩耗を軽減でき、トルクの低減が可能となる。なお、この実施形態は第一の実施形態におけるピン７０に適用した場合について説明したが、他の実施形態におけるピン７１〜７５についても適用可能である。

以上の第一〜第七の実施形態は、円すいころ３０，３１を用いた円すいころ軸受に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図１５に示すように円筒ころ３２を用いた円筒ころ軸受や、図１６に示すように自動調心ころ３３を用いた自動調心ころ軸受にも適用可能である。図１５は、第一の実施形態を、ピン型保持器を用いた円筒ころ軸受に適用した場合を例示し、図１６は、第一の実施形態を、ピン型保持器を用いた自動調心ころ軸受に適用した場合を例示する。図１と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。なお、図示しないが、第二〜第七の実施形態も円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受に適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１０内輪
２０外輪
３０，３１ころ（円すいころ）
３１ｂ摩擦抵抗低減手段（逃がし部）
４０ピン型保持器
５０，６０側板
７０ａ摩擦抵抗低減手段（ぬすみ）
７１ａ摩擦抵抗低減手段（環状凹溝）
７２ａ摩擦抵抗低減手段（微小凹部）
７３ａ摩擦抵抗低減手段（コーティング層）
７４ａ摩擦抵抗低減手段（コーティング層）
７４ｂ摩擦抵抗低減手段（ぬすみ）
７５ａ摩擦抵抗低減手段（コーティング層）
７５ｂ摩擦抵抗低減手段（ぬすみ）

Claims

内外輪間に配された複数のころを挟んで対向する一対の環状側板に、各ころの中心を貫通するピンの両端を固定したピン型保持器により、前記ころを転動自在に保持した転がり軸受であって、前記ピンあるいはころの少なくとも一方に、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設けたことを特徴とする転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくした請求項１に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの外周面に複数の環状凹溝を配設した請求項１に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの外周面を樹脂コーティングした請求項１に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの軸方向中央部の直径を軸方向両端部よりも小さくすると共に前記ピンの外周面を樹脂コーティングした請求項１に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの外周面に複数の環状凹溝を配設すると共に前記ピンの外周面を樹脂コーティングした請求項１に記載の転がり軸受。
前記樹脂コーティング材がポリアミドイミドまたは四フッ化エチレンである請求項４〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ピンの外周面に多数の微小凹部を点在させた請求項１に記載の転がり軸受。
前記摩擦抵抗低減手段は、ころの軸方向両端部に逃がし部を設けた請求項１〜８のいずれか一項に記載の転がり軸受。
前記ころは、円筒ころ、円すいころまたは自動調心ころのうちから選択されるいずれか一つである請求項１〜９のいずれか一項に記載の転がり軸受。