JP2013185694A - 調心輪付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】調心性を損なうことなく、軸受の定格荷重を向上し、結果として軸受寿命を向上させる調心輪付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】調心輪付き転がり軸受１は、内輪１０と、球形の断面形状をなす外周面２０ａを有する外輪２０と、内輪１０の外周面１０ａと外輪２０の内周面２０ｂとの間に配置された複数の転動体３０と、外輪２０の外周面２０ａに摺接する内周面４０ａを有する調心輪４０とを有する。外輪２０の外周面２０ａには、間隙を有して、回転軸方向の調心輪４０の動きを制限する第１の段部２１が球面状をなして設けられる。また、調心輪４０の内周面４０ａには、第１の段部２１に対応した球面状をなす第２の段部４１が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼設備等に用いられる調心輪付き転がり軸受に関する。

従来より、鉄鋼設備、特に連続鋳造機に用いられるロール群を支持する軸受として、調心輪付き円筒ころ軸受が知られている（図４参照）。図４に示すように、この調心輪付き円筒ころ軸受１００は、内輪１１０と、外輪１２０と、円筒ころ（転動体）１３０と、調心輪１４０とを有する。外輪１２０の外周面１２０ａは球面状に形成されている。調心輪１４０は、外輪１２０の外周面１２０ａに外嵌する球面状の内周面１４０を有する。調心輪１４０の内周面１４０ａの曲率半径と、外輪１２０の外周面１２０ａの曲率半径とは同じ寸法（Ｒ１）とされている。一方、内輪１１０の外周面１１０ａと外輪１２０の内周面１２０ｂの間には、転動体として、複数の円筒ころ１３０が配設されている。

このような調心輪付き円筒ころ軸受は、連続鋳造機に用いられるロール群を支持する軸受として用いられる場合、低速高荷重による偏摩耗が発生しやすく、限られた径方向のスペース内では、径の小さなころを用いなければならない。このため、円筒ころの径と、円筒ころセットのピッチ円径（円筒ころの中心をつないで形成される円の直径（円筒ころのＰ．Ｃ．Ｄ．））が小さくなり、円筒ころ軸受の負荷容量が小さくなってしまうという問題があった。

このような問題点を解決するために、特許文献１には、負荷容量を増加させることができるという技術が開示されている。具体的には、ロールを３本以上に分割することにより、ロールの撓みを小さくすることで調心性を有しない円筒ころ軸受を用いる必要がなく、円筒ころの本数を増加させたり、円筒ころの径を大きくすることで負荷容量を増加させることができる。

特許第４１１０２０９号

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、円筒ころ軸受の調心性が失われてしまうため、ロールの撓みが大きい場合（例えば、ロールが３本未満である場合や、荷重が非常に大きい場合等）には、負荷容量の増加は期待できない。
また、連続鋳造機で使用される軸受としては、軸受の取り付け誤差や荷重負荷による軸の撓み等、軸受にかかるミスアライメントを緩和するために調心可能とされた調心輪付き転がり軸受を用いることがやはり好ましい。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、調心性を損なうことなく、軸受の定格荷重を向上し、結果として軸受寿命を向上させる調心輪付き転がり軸受を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、内輪と、球形の断面形状をなす外周面を有する外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に配置された複数の転動体と、前記外輪の外周面に摺接する内周面を有する調心輪とを有する調心輪付転がり軸受において、
間隙を有して、回転軸方向の前記調心輪の動きを制限する第１の段部が前記外輪の外周面に球面状をなして設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴としている。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の調心輪付き転がり軸受において、両端部に向かうにつれて径が大きくなるように、第１の段部が前記外輪の外周面に複数設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の調心輪付き転がり軸受において、断面が曲面をなすように第１の段部が設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴としている。

本発明によれば、軸受の定格荷重を向上し、結果として軸受寿命を向上させる調心輪付き転がり軸受を提供することができる。

本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第１の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。 本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第２の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。 本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第３の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。 従来の調心輪付き転がり軸受の構成を示す径方向に沿う断面図である。

以下、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第１の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。なお、図１においては、調心輪付き転がり軸受の回転中心から径方向に半分の断面のみ示し、もう半分は省略している。

＜調心輪付き転がり軸受＞
図１に示すように、本実施形態の調心輪付き転がり軸受１は、内輪１０と、外輪２０と、円筒ころ（転動体）３０と、調心輪４０とを有する。
内輪１０の外周面１０ａと外輪２０の内周面２０ｂの間には、転動体として、複数の円筒ころ３０が配設されている。
外輪２０の外周面２０ａは調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから径Ｒ１の球面状に形成されている。そして、この外周面２０ａの両端部には、球面状をなす第１の段部２１が設けられている。ここで、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第１の段部２１の外周面２１ａまでの径は、Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）に設定される。

一方、調心輪４０の内周面４０ａも調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから径Ｒ１の球面状に形成されている。そして、この内周面４０ａには、第１の段部２１に外嵌する球面状の第２の段部４１が設けられている。なお、この第２の段部４１も、第１の段部２１と同様に、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第２の段部４１の外周面４１ａまでの径が、Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）に設定される。そして、外輪２０の外周面２０ａと調心輪４０の内周面４０ａとが摺動可能に接触していると同様に、第１の段部２１の外周面２１ａと第２の段部４１の内周面４１ａとが摺動可能に接触している

ここで、第１の段部２１と第２の段部４１との間には、調心輪４０を外輪２０の外周面２０ａに沿った円周方向に所定距離だけ動けるように間隙Ｓが設けられる。この間隙Ｓは、設定した調心分を許容できるだけの寸法に設定される。すなわち、第１の段部２１と及び第２の段部４１は、間隙Ｓを有して、調心輪付き転がり軸受１の回転軸方向における調心輪４０の動きを制限し、かつ回転軸が傾いた際に内輪１０、円筒ころ３０、外輪２０が調心するのを阻害しないように、外輪２０及び調心輪４０にそれぞれ設けられる。

このように、外輪２０の外周面２０ａに第１の段部２１を設け、この第１の段部２１に対応するように、調心輪４０の内周面４０ａに第２の段部４１を設けることにより、従来、単一の球形状となっている調心輪付き転がり軸受の外輪及び調心輪よりもそれらの肉厚を薄くすることができる。また、外輪２０及び調心輪４０の肉厚を薄くした分を利用して円筒ころ３０の径を大きくしたり、円筒ころ３０のＰ．Ｃ．Ｄを大きくして、円筒ころの数を増やすことができるので、結果として、軸受定格荷重を上げることができる。これは、調心輪付き円筒ころ軸受（調心輪付き転がり軸受）の寿命を延長する効果に繋がる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第２の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、段部の構成が前述の第１の実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図２は、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第２の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。なお、図２においても、調心輪付き転がり軸受の回転中心から径方向に半分の断面のみ示し、もう半分は省略している。

図２に示すように、本実施形態の調心輪付き転がり軸受１は、外輪２０の外周部２０ａに複数の第１の段部２１，２２が設けられ、調心輪４０の内周面４０ａには、複数の第１の段部２１，２２に対応した複数の第２の段部４１，４２が設けられている。
具体的には、外周部２０ａに設けられた複数の第１の段部２１，２２は、それぞれの径が、回転軸に沿う外輪２０の両端部２０ｃ，２０ｃに向かうにつれて大きくなる（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）ように設けられる。すなわち、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第１の段部２１の外周面２１ａまでの径が、Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）に設定されるように第１の段部２１が設けられる。また、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第１の段部２２の外周面２２ａまでの径が、Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ２）に設定されるように第１の段部２２が設けられる。

一方、調心輪４０の内周面４０ａにも、第１の段部２１，２２に外嵌するように、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから径Ｒ２，Ｒ３の球面状に形成された複数の第２の段部４１，４２が設けられている。すなわち、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第２の段部４１の内周面４１ａまでの径が、Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）に設定されるように第２の段部４１が設けられる。また、調心輪付き転がり軸受１の中心点Ｏから第２の段部４２の内周面４２ａまでの径が、Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ２）に設定されるように第２の段部４２が設けられる。

また、上述の第１の実施形態と同様に、第１の段部２１と第２の段部４１との間には、調心輪４０を外輪２０の外周面２０ａに沿った円周方向に所定距離だけ動けるように間隙Ｓが設けられている。
第１の段部２１，２２及び第２の段部４１，４２を以上のように設けることにより、第１の実施形態よりもさらに外輪２０及び調心輪４０の肉厚を薄くすることができる。従って、その薄くした肉厚分を利用して円筒ころの径をさらに大きくでき、円筒ころ３０のＰ．Ｃ．Ｄを大きくして円筒ころ３０の数をさらに増やすことができ、調心輪付き転がり軸受１の定格荷重をさらに上げることができ、調心輪付き転がり軸受１の寿命をさらに延長させることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第３の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、段部の構造が前述の第２の実施形態と異なるだけであるので、上述の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。図３は、本発明に係る調心輪付き転がり軸受の第２の実施形態における構成を示す径方向に沿う断面図である。なお、図３においても、調心輪付き転がり軸受の回転中心から径方向に半分の断面のみ示し、もう半分は省略している。

図３に示すように、本実施形態の調心輪付き転がり軸受１は、第２の実施形態と同様に、外輪２０の外周部２０ａに複数の第１の段部２１，２２が設けられ、調心輪４０の内周面４０ａには、複数の第１の段部２１，２２に対応した複数の第２の段部４１，４２が設けられている。
ここで、第１の段部２１の外周面２１ａと、外輪２０の外周面２０ａとの間の断面形状、並びに第１の段部２１の外周面２１ａと、第１の段部２２の外周面２２ａとの間の断面形状は、それぞれ曲面をなすように形成されている。これは、調心輪４０に設けられた第２の段部４１も同様であり、第２の段部４１の内周面４１ａと、調心輪４０の内周面４０ａとの間の断面形状、並びに第２の段部４１の内周面４１ａと、第２の段部４２の内周面４２ａとの間の断面形状も、それぞれ曲面をなすように形成されている。

第１の段部２１及び第２の段部４１の形状を上記のようにすることにより、第１の実施形態よりもさらに外輪２０及び調心輪４０の肉厚を薄くすることができる。従って、その薄くした肉厚分を利用して円筒ころの径をさらに大きくでき、円筒ころ３０のＰ．Ｃ．Ｄを大きくして円筒ころ３０の数をさらに増やすことができ、調心輪付き転がり軸受１の定格荷重をさらに上げることができ、調心輪付き転がり軸受１の寿命をさらに延長させることができる。
以上説明したように、本発明に係る調心輪付き転がり軸受によれば、調心性を損なうことなく、軸受の定格荷重を向上し、結果として軸受寿命を向上させる調心輪付き転がり軸受を提供することができる。

なお、本発明に係る調心輪付き転がり軸受は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、調心輪付き転がり軸受として、転動体として円筒ころを用いた調心輪付き円筒ころ軸受を例に挙げて説明したが、転動体として円すいころを用いた調心輪付き円すいころ軸受に適用してもよい。また、上述の実施形態では、転動体が単列で配設される調心輪付き転がり軸受を例に挙げて説明したが、転動体が複列で配設される調心輪付き転がり軸受に適用してもよい。また、必要に応じて円筒ころを保持する保持器を設けてもよいし、調心輪の材料として、通常は軸受鋼を使用するが、荷重が小さい箇所では、樹脂製の調心輪を用いてもよい。

１ 調心輪付き転がり軸受
１０ 内輪
１０ａ 外周面
２０ 外輪
２０ａ 外周面
２０ｂ 内周面
２１ 第１の段部
２１ａ 外周面
２２ 第１の段部
２２ａ 外周面
２５ 鍔部
３０ ころ（転動体）
４０ 調心輪
４０ａ 内周面
４１ 第２の段部
４１ａ 内周面
４２ 第２の段部
４２ａ 内周面

Claims (3)

1. 内輪と、球形の断面形状をなす外周面を有する外輪と、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に配置された複数の転動体と、前記外輪の外周面に摺接する内周面を有する調心輪とを有する調心輪付転がり軸受において、
   間隙を有して、回転軸方向の前記調心輪の動きを制限する第１の段部が前記外輪の外周面に球面状をなして設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴とする調心輪付き転がり軸受。
2. 両端部に向かうにつれて径が大きくなるように、第１の段部が前記外輪の外周面に複数設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴とする請求項１に記載の調心輪付き転がり軸受。
3. 断面が曲面をなすように第１の段部が設けられると共に、第１の段部に対応した球面状をなす第２の段部が前記調心輪の内周面にも設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の調心輪付き転がり軸受。

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