JP2011190848A

JP2011190848A - 耐熱単列深溝玉軸受

Info

Publication number: JP2011190848A
Application number: JP2010056468A
Authority: JP
Inventors: Shogo Tanaka; 省吾田中
Original assignee: NAGOYA BEARING CO Ltd
Current assignee: NAGOYA BEARING CO Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても低速度での円滑な回転を長期間にわたって発揮できると共に安価な耐熱単列深溝玉軸受を提供する。
【解決手段】耐熱単列深溝玉軸受１０は、ステンレス製の円環状の内輪１１及び外輪１８の軌道溝１７，１９にセラミック製の複数の転動体２１が嵌め合わされている。内輪１１は、円筒形の基部１３の軸方向の両端に径方向外方に延びたフランジ部１４，１５を有する内側輪部材１２と、内側輪部材１２の外周面に密着して挿嵌された内周面の軸方向中央に軌道溝１９を有する外側輪部材１６とからなる。外側輪部材１６は、軸方向中間位置で左右対称に分割された一対の分割部１６Ａにより構成され、分割部１６Ａの合わせ面を中心として軌道溝１７が形成される。フランジ部１５は、外側輪部材１６の軌道溝１７に転動体２１を嵌め合わせた後、基部１３の軸方向一端側を折り曲げることにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温雰囲気中で低回転速度で使用される耐熱深溝玉軸受に関する。

従来、この種の耐熱深溝玉軸受としては、特許文献１に示すように、内外両軌道輪を耐熱鋼とし、転動体としての球をセラミックスで構成し、グラファイト製等の保持器で転動体を保持したものが知られている。しかし、この耐熱玉軸受については、雰囲気温度が２８０℃程度を超えると、保持器が劣化して摩耗したり、内外輪と転動体との摩擦により鋼材が摩耗することにより、回転性能が損なわれるという不具合があった。特に、６００℃程度の高温になると、内外輪が膨張することにより転動体が挟まれて回動できなくなるという問題があった。

これに対して、特許文献２に示すように、内外輪と転動体のいずれもセラミック製としたセラミック玉軸受が知られている。この玉軸受は、保持器を用いない総玉構造であり、すべての部材がセラミック製であるため、常温から８００℃の超高温までの使用が可能になっている。しかし、この玉軸受は、部材がすべてセラミック製であるため非常に高価であり、さらに入れ溝が無いために２つを重ね合せたアンギュラ玉軸受として使用する必要がありさらに高価なものになっていた。そのため、このセラミック玉軸受を２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気となる超高温炉内搬送装置、炉内ファン、耐熱ローラ等で使用することは価格面で無理であった。

実開昭６４−３５２１９号特開平４−７３４２２号

本発明は、上記問題を解決しようとするもので、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても低速度での円滑な回転を長期間にわたって発揮できると共に安価に提供される耐熱単列深溝玉軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の構成上の特徴は、ステンレス製の内輪と外輪の軌道溝にセラミック製のボールである複数の転動体が嵌め合わされ、転動体の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造であると共に、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間を設け、さらに転動体と軌道溝の間に所定のクリアランスを有する単列の耐熱深溝玉軸受であって、内輪が、円筒形の基部の軸方向両端に径方向外方に延びた一対のフランジ部を有する内側輪部材と、円筒形で軸方向中間にて２分割されると共に分割位置を挟んだ両側外周面に跨って軌道溝を設けており、基部の外周面に密着して挿嵌されて一対のフランジ部により挟み付けられた外側輪部材とからなることにある。ここで、クリアランスは内外輪や転動体の径によって異なるが数十μｍから数百μｍの範囲である。

上記のように構成した本発明においては、内輪の外側輪部材が軌道溝を挟んで軸方向に二分割されており、転動体を外側輪部材により両側から挟むようになっているため、転動体の外側輪部材の軌道溝への挿嵌が簡易に行われ、また内外輪がアンギュラ構造ではないため、玉軸受の製造が容易であり、玉軸受が安価に提供される。さらに、本発明においては、玉軸受の内外輪が深溝構造であってアンギュラ構造ではないので、転動体の脱落のおそれがなく、長期にわたっての動作が確保される。また、本発明においては、内輪が一対の外側輪部材の両側に跨った一本の軌道溝を有しており、入れ溝を設けていないため、転動体のスムーズな動きが確保される。

また、本発明においては、セラミック製の転動体とステンレス製の内外輪の軌道溝との間に、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気において転動体の動きが内外輪によって拘束されないように所定のクリアランスが設けられており、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間が設けられている。そのため、高温雰囲気においてステンレス製の内外輪が膨張してもクリアランスによって膨張分が吸収されることにより、内外輪に挟まれた転動体の回転が損なわれない。また、転動体１つないし２つ分の隙間が設けられたことにより、内外輪の回転運動が滑らかに行われる。その結果、本発明においては、転動体のみがセラミック製で内外輪がステンレス製の玉軸受であるが、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても、耐熱単列深溝玉軸受の低速度での円滑な回転が確保され、長期の安定した使用が可能になる。さらに、耐熱単列深溝玉軸受は、高価なセラミックは転動体のみで内外輪はステンレス製であるため、全てがセラミックであるセラミック玉軸受に比べて価格を大幅に低減できるため、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用される超高温炉内搬送装置、炉内ファン、耐熱ローラ等で使用することが価格面で十分に可能になった。

また、本発明において、一対のフランジ部の一方が、内側輪部材の基部に挿嵌された外側輪部材の軌道溝に転動体が嵌め合わされた後に、基部の一端側に曲げ加工を施すことにより形成されるものであることが好ましい。このように、基部の一端側を折り曲げることにより、簡易に一方のフランジ部が形成されるため、玉軸受が簡易にかつ安価に提供される。

また、本発明において、内側輪部材の各フランジ部と各外側輪部材の軸方向外端との間にて、基部の外周面にそれぞれ挿嵌され、フランジ部と外側輪部材とにより挟持された一対の円環形状の防塵プレートを設けることができる。これにより、高温の玉軸受使用雰囲気内で発生する塵芥等の異物の軌道溝内への侵入による転動体と軌道溝間の詰まりを防塵プレートによって効果的に抑えることができるため、高温雰囲気においても転動体の円滑な動きを確保できる。

本発明においては、内輪が内側輪部材と軌道溝を挟んで軸方向に二分割された外側輪部材とにより構成されているため、転動体の外側輪部材の軌道溝への挿嵌が簡易に行われ、また内外輪がアンギュラ構造ではないために玉軸受の製造が容易であり、また、転動体のみがセラミック製であるため、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用可能な耐熱単列深溝玉軸受が安価に提供される。さらに、本発明においては、玉軸受の内外輪が深溝構造であってアンギュラ構造ではないので、転動体の脱落のおそれがなく、長期にわたっての動作が確保され、また内輪に入れ溝を設けていないため、転動体のスムーズな動きが確保される。また、本発明においては、基部の一端側を折り曲げることにより、簡易に一方のフランジ部が形成されるため、玉軸受が簡易にかつ安価に提供される。さらに、本発明においては、防塵プレートを設けることにより、高温の玉軸受使用雰囲気内で発生する塵芥等の異物による転動体と軌道溝間の詰まり抑えて、高温雰囲気での転動体の円滑な動きを確保できる。

本発明の一実施例である耐熱単列深溝玉軸受を拡大して示す図２のＩ−Ｉ線方向の一部破断面図である。同玉軸受を示す側面図である。同玉軸受の形成過程を拡大して示す軸線位置での断面図である。内輪を構成する内側輪部材を拡大して示す軸線位置での断面図である。内輪を構成する外側輪部材を拡大して示す軸線位置での断面図である。変形例である耐熱単列深溝玉軸受を拡大して示す図７のＶＩ−ＶＩ線方向の一部破断面図である。同玉軸受を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２は、一実施例である２００〜６５０℃程度の高温雰囲気において１分当たり数百回程度の低速度での回転用に使用される内外輪が同一幅の単列の耐熱深溝玉軸受をＩ−Ｉ線方向の一部破断面図と側面図により示したものである。耐熱単列深溝玉軸受（以下、玉軸受と記す）１０は、ステンレス製の円環状の内輪１１及び外輪１８の軌道溝１７，１９に窒化ケイ素等のセラミック製のボールである複数の転動体２１が嵌め合わされており、転動体２１の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造となっている。

内輪１１は、円筒形の基部１３の軸方向の両端に径方向外方に延びた環状の一対のフランジ部１４，１５を有する内側輪部材１２と、内側輪部材１２の外周面に密着して挿嵌された外側輪部材１６とからなる。内側輪部材１２は、図３、図４に示すように、円筒形の基部１３Ａの軸方向一端側に径方向外方に延びた円環状のフランジ部１４を有する内側材１２Ａを用いて後述するように形成される。

外側輪部材１６は、基部１３のフランジ部１４，１５間と同一軸方向長さで、軸孔１６ａの内径が基部１３の外径と同一であり、軸方向中間位置で左右対称に分割された一対の分割部１６Ａにより構成されている。図５に示すように、両分割部１６Ａは一端外周部分と端面にかけて断面円弧状に切り欠かれて全周に沿って延びた環状凹部１７Ａを有している。外側輪部材１６は、一対の分割部１６Ａの一端を合わせることにより構成され、分割部１６Ａの合わせ面を中心として一対の環状凹部１７Ａにより、軸方向両側外周面に跨って全周に沿って同軸状に形成された円弧状の凹みである軌道溝１７が形成される。外輪１８は、内輪１１と同一幅であって、内周面の軸方向中央に断面円孤状に凹んだ上記軌道溝１７と同一幅の軌道溝１９を全周に沿って同軸状に設けている。

図２に示すように、複数の転動体２１が、内外輪１１，１８の軌道溝１７，１９間において周方向に配列されるが、転動体２１が互いに密着した状態から１個除かれてその分の隙間が設けられている。また、転動体２１と外輪１８との間には、内外輪１１，１８の径や転動体２１の径により予め規定された数１０μｍ〜数１００μｍの微小なクリアランスが設けられている。

つぎに、玉軸受１０の組み立てについて説明する。図３に示すように、外輪１８と内側材１２Ａを同軸状に配置し、基部１３Ａの外周面に一方の分割部１６Ａを挿嵌し、外輪１８の軌道溝１９と分割部１６Ａの環状凹部１７Ａに転動体２１を嵌め合わせ、他方の分割部１６Ａを基部１３Ａに挿嵌して転動体２１を挟みつける。この状態で、内側材１２Ａの基部１３Ａの端側を、リベッティング加締機を用いて径方向外方に折り曲げて、外側輪部材１６に押し付けながらフランジ部１５を形成することにより、玉軸受１０が組み立てられる。玉軸受１０は、その軸孔１２ａにボルト等を挿入し、ナット等に締め付けることにより相手部材に固定される。

上記構成の実施例においては、内輪１１の外側輪部材１６が軌道溝１７を挟んで軸方向に二分割されていることにより、転動体２１の内輪１１の軌道溝１７への挿嵌が簡易に行われ、リベッティング加締機を用いて基部１３の一端にフランジ部１５を形成することにより内輪１１を容易に形成できるため、玉軸受１０の製造が容易であり、玉軸受１０が安価に提供される。さらに、この玉軸受１０は、アンギュラ構造ではないので、転動体２１の脱落のおそれがなく、長期にわたっての動作が確保される。また、本実施例においては、玉軸受１０の内輪１１が、外側輪部材１６の両側に跨った一本の軌道溝１７を有しており、転動体２１を軌道溝１７に嵌め合わせるための入れ溝を設けていないため、転動体２１のスムーズな動きが確保される。

また、本実施例においては、セラミック製の転動体２１とステンレス製の内外輪１１，１８の軌道溝１７，１９との間に、高温雰囲気において転動体２１の動きが内外輪１１，１８によって拘束されないように所定のクリアランスが設けられており、転動体２１が配列された周方向にて転動体２１の１つ分の隙間が設けられている。そのため、２８０〜６５０℃程度の高温雰囲気においてステンレス製の内外輪１１，１８が膨張してもクリアランスによって膨張分が吸収されることにより、内外輪１１，１８に挟まれた転動体２１の回転が損なわれない。その結果、本実施例においては、転動体２１のみがセラミック製で内外輪１１，１８がステンレス製の玉軸受であるが、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても、玉軸受１０の低速度での円滑な回転が確保され、長期の安定した使用が可能になる。このように転動体２１と内外輪１１，１８間にクリアランスが設けられ、転動体２１間にも隙間が設けられているが、玉軸受１０が毎分数百回程度の低速度での回転に使用される場合は、多少の隙間があっても円滑な回転を維持するうえで問題にはならない。

さらに、転動体２１はセラミック製であるが、内外輪１１，１８はステンレス製であるため、玉軸受１０の価格を全てがセラミック製であるセラミック玉軸受に比べて大幅に低減できるため、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用される超高温炉内搬送装置、炉内ファン、耐熱ローラ等で使用することが価格面で十分に可能になった。また、転動体２１の配列が転動体２１を保持器で保持しない総玉構造であるため、保持器を設けた場合に比べて転動体の数が増加することにより、玉軸受１０の径方向の耐荷重を大きくすることができる。

つぎに、上記実施例の変形例について、図６、図７により説明する。
変形例においては、内側輪部材１２の各フランジ部１４，１５と外側輪部材１６の各分割部１６Ａの軸方向外端との間にて、ステンレス製の円環形状の薄板である防塵プレート２３が基部１３外周面に挿嵌されている。防塵プレート２３は、内径が基部１３外径と同一で外径が外輪１８の内径よりわずかに小さく、フランジ部１４，１５と分割部１６Ａとによりそれぞれ挟持され、フランジ部１５形成時の締め付けにより、フランジ部１４，１５と外側輪部材１６とにより強固に締め付けられている。変形例においては、防塵プレート２３によって、高温の玉軸受使用雰囲気内で発生する塵芥等の異物の軌道溝１７，１９内への侵入による転動体２１と軌道溝１７，１９間の詰まりを効果的に抑えることができるため、高温雰囲気においても転動体２１の円滑な動きを確保できる。

なお、上記実施例では、内輪１１と外輪１８の幅が同一であるが、内輪１１が外輪１８の両側面から突出したものであってもよい。また、玉軸受１０は、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用するのに最も適しているが、２８０℃以下の温度で使用することも勿論可能である。その他、上記実施例に示した玉軸受の具体的構成については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。

本発明の玉軸受は、内輪の外側輪部材が軌道溝を挟んで軸方向に二分割されていることにより、転動体の内輪の軌道溝への挿嵌が簡易に行われ、基部１３の一端にフランジ部１５を形成することにより、玉軸受の製造が容易であり、玉軸受が安価に提供され、さらに、転動体の脱落のおそれがなく、長期にわたっての動作が確保され、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用される超高温炉内搬送装置、炉内ファン、耐熱ローラ等で使用することが価格面で十分に可能であるため、有用である。

１０…耐熱単列深溝玉軸受、１１…内輪、１２…内側輪部材、１３…基部、１４，１５…フランジ部、１６…外側輪部材、１７…軌道溝、１８…外輪、１９…軌道溝、２１…転動体、２３…防塵プレート。

Claims

ステンレス製の内輪と外輪の軌道溝にセラミック製のボールである複数の転動体が嵌め合わされ、前記転動体の配列が該転動体を保持器で保持しない総玉構造であると共に、前記転動体が配列された周方向にて該転動体１つないし２つ分の隙間を設け、さらに該転動体と前記軌道溝の間に所定のクリアランスを有する単列の耐熱深溝玉軸受であって、
前記内輪が、円筒形の基部の軸方向両端に径方向外方に延びた一対のフランジ部を有する内側輪部材と、円筒形で軸方向中間にて２分割されると共に分割位置を挟んだ両側外周面に跨って前記軌道溝を設けており、前記基部の外周面に密着して挿嵌されて前記一対のフランジ部により挟み付けられた外側輪部材とからなることを特徴とする耐熱単列深溝玉軸受。
前記一対のフランジ部の一方が、前記内側輪部材の基部に挿嵌された前記外側輪部材の軌道溝に前記転動体が嵌め合わされた後に、前記基部の一端側に曲げ加工を施すことにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の耐熱単列深溝玉軸受。
前記内側輪部材の各フランジ部と前記各外側輪部材の軸方向外端との間にて、前記基部の外周面にそれぞれ挿嵌され、前記フランジ部と前記外側輪部材とにより挟持された一対の円環形状の防塵プレートを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱単列深溝玉軸受。