JP2014177985A - 円すいころ軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転軸に対してすきま嵌めの嵌め合いとされる複列内輪と上記回転軸の相互間におけるクリープ摩耗を効果的に防止することができるようにした円すいころ軸受を提供することである。
【解決手段】回転軸２にすきま嵌めの嵌め合いとされる複列内輪１１の内径面両端部に一対のリング溝１６を設け、その一対のリング溝１６のそれぞれ内部に回転軸２の外径面に弾性接触する弾性リング１７を組込んで複列内輪１１の内径面と回転軸２の外径面間に密閉状の嵌め合い隙間１８を形成し、その密閉状の嵌め合い隙間１８内に潤滑剤を収容して、複列内輪１１にクリープが生じた際に、回転軸２と複列内輪１１とを潤滑剤の潤滑下で滑りを生じさせてクリープ摩耗を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複列内輪を有する円すいころ軸受に関する。
金属板を圧延する圧延機のワークロールや中間ロールには極めて大きなラジアル荷重やスラスト荷重が負荷されるため、これらのロールは、四列円すいころ軸受によって回転自在に支持される場合が多い。一方、バックアップロールについては、上記ロールに比較してラジアル荷重やスラスト荷重が小さいため、複列円すいころ軸受によって回転自在に支持される場合が多い。
四列円すいころ軸受や複列円すいころ軸受においては、組込みの作業性から、外輪がハウジングにしまり嵌めの嵌め合いとされ、複列内輪がロール軸にすきま嵌めの嵌め合いとされる。この場合、複列内輪にクリープが生じ易く、複列内輪の内径面とロール軸の外径面の接触部においてクリープ摩耗が生じる可能性が高い。
そのような不都合の発生を防止するため、複列内輪の内径面に螺旋溝を形成し、その螺旋溝内に潤滑剤を収容して内輪の内径面とロール軸の外径面の接触部を潤滑剤の潤滑下で滑り接触させてクリープ摩耗を抑制する対策が採られる場合が多くある。しかし、このようなクリープ摩耗の抑止対策においては、潤滑剤が外部に飛散し易く、潤滑剤の枯渇により長期間にわたってクリープ摩耗の抑制することができない。
ここで、特許文献１においては、回転軸の軸受が嵌合される部分の外径面に周溝を形成し、その周溝内に弾性リングを組込み、その弾性リングを軸受内輪の内径面に弾性接触させて、その摩擦力により内輪の回転軸に対するクリープを防止するようにしている。
特開２００７−２７０９６６号公報
ところで、弾性リングの採用によるクリープ防止装置においては、ロール軸に大きなラジアル荷重が負荷されると、弾性リングが弾性変形して内輪内径面とロール軸の外径面とが円周方向の一部で接触してクリープが発生し、接触部でのクリープ摩耗を効果的に防止することができず、改善すべき点が残されている。
この発明の課題は、圧延機におけるロール軸のような回転軸に対してすきま嵌めの嵌め合いとされる複列内輪と上記回転軸の相互間におけるクリープ摩耗を効果的に防止することができるようにした円すいころ軸受を提供することである。
上記の課題を解決するため、この発明においては、少なくとも一つの複列内輪を有し、その複列内輪を回転軸に対してすきま嵌めの嵌め合いとして回転軸を回転自在に支持する円すいころ軸受において、前記複列内輪の内径面における両端部に一対のリング溝を設け、その一対のリング溝のそれぞれ内部に前記回転軸の外径面に弾性接触する弾性リングを組込んで複列内輪の内径面と回転軸の外径面間に密閉状の嵌め合い隙間を形成し、その嵌め合い隙間内に潤滑剤を収容した構成を採用したのである。
上記のように、複列内輪の内径面一対のリング溝を設け、そのリング溝のそれぞれ内部に弾性リングを組込んで回転軸の外径面に弾性接触させることにより、回転軸の外径面に対する一対の弾性リングの弾性接触によってクリープの発生を防止することができる。仮に、クリープが発生したとしても、一対の弾性リング間に形成される密閉状の嵌め合い隙間内に潤滑剤が収容されているため、複列内輪と回転軸は潤滑剤の潤滑下で滑りが生じることになり、クリープ摩耗が生じるようなことはない。
ここで、円すいころ軸受は、一個の複列内輪からなる複列円すいころ軸受であってもよく、あるいは、側面を突き合わせて軸方向に配列された二個の複列内輪からなる四列円すいころ軸受であってもよい。
四列円すいころ軸受の場合、二個の複列内輪の突合せ端側部に形成されたリング溝を、二個の複列内輪の突合せ端に跨る形成として共通とすることにより、部品点数を削減し、組立ての容易化を図ることができる。
密閉状の嵌め合い隙間を形成する弾性リングは、ゴムリングからなるものであってもよく、樹脂リングからなるものであってもよい。また、断面が円環状とされた金属リングからなるものであってもよい。
弾性リングがゴムリングや樹脂リングからなる場合、大径化すると変形し易くなって形状を維持することが困難となり、回転軸に対する複列内輪の嵌合時に弛みや噛み込みが生じて嵌合を阻害することが考えられる。
そこで、ゴムリングや樹脂リングの場合は、内部に芯金をインサートし、あるいは、断面形状を円環状とし、その円環状断面の周方向の一部に形成された切り離し部から中空部内に拡径方向への弾性力を付与する輪状のコイルばねを挿入して保形性を高め、組込み性を阻害することのないようにしておくのが好ましい。
ここで、弾性リングの周方向の少なくとも一部にリング溝の溝幅よりも大きな幅広部を設けておくと、リング溝からの弾性リングの抜け落ちを防止し、安定した組込み状態を得ることができる。
また、弾性リングとして、リング溝に縮径状態で組み込まれるスナップリングの復元弾性によってリング溝の周壁内面に押し付けられる薄肉円筒部を一側面の外周部に有する断面矩形状とされ、回転軸の外径面に弾性接触される内径面と他側面の交差部にテーパ面が形成されたゴムリングまたは樹脂リングからなるものを採用すると、上記スナップリングの弾性によって弾性リングの組込みに安定した組込み状態を得ることができる。また、回転軸に対する複列内輪の嵌合時、上記テーパ面が回転軸の端面外周部で接触案内されるため、回転軸の外径面に複列内輪をスムーズに嵌合することができる。
この発明においては、上記のように、回転軸の外径面に対する一対の弾性リングの弾性接触によってクリープの発生を防止することができると共に、仮に、クリープが発生したとしても、複列内輪と回転軸は密閉状の嵌め合い隙間内に収容された潤滑剤の潤滑下で滑りが生じるため、複列内輪と回転軸の相互間におけるクリープ摩耗を効果的に防止することができる。
また、密閉状の嵌め合い隙間内に潤滑剤を収容したことにより、潤滑剤の外部への漏洩はなく、潤滑剤を長期にわたって保持することができ、クリープ摩耗を長期にわたって防止することができる。
この発明に係る円すいころ軸受を用いて回転軸を支持した軸受装置の縦断面図 この発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す断面図 図２に示す弾性リングの拡大断面図 弾性リングの他の例を示す断面図 弾性リングのさらに他の例を示す断面図 弾性リングのさらに他の例を示し、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面図、(ｃ)は(ａ)のVI−VI線に沿った断面図 弾性リングのさらに他の例を示す断面図 この発明に係る円すいころ軸受の他の実施の形態を示す断面図
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ハウジング１内に組み込んだ四列円すいころ軸受１０によって回転軸２を支持した軸受装置を示す。
四列円すいころ軸受１０は、二個の複列内輪１１と、一個の複列外輪１２ａと、二個の単列外輪１２ｂとを有し、上記二個の複列内輪１１は端面を突き合わせて軸方向に並列した配置とされており、回転軸２に対してすきま嵌めによる嵌め合いとされている。
一方、一個の複列外輪１２ａと二個の単列外輪１２ｂは、一個の複列外輪１２ａの軸方向両側に二個の単列内輪１２ｂが位置するよう軸方向に並列する配置とされ、それぞれの外輪１２ａ、１２ｂと二個の複列内輪１１間に円すいころ１３が組み込まれている。また。それぞれの外輪１２ａ、１２ｂはハウジング１に対してしまり嵌めの嵌め合いとされている。
二個の単列外輪１２ｂのそれぞれ外側にはシール保持リング１４が取付けられ、それぞれのシール保持リング１４の内径側に取付けられたオイルシール１５によって軸受空間が密閉されている。
二個の複列内輪１１のそれぞれには、内径面における軸方向両端部に一対のリング溝１６が形成され、そのリング溝１６のそれぞれに弾性リング１７が組み込まれている。
弾性リング１７として、ここでは、ゴムからなるＯリングが採用されているが、樹脂からなるＯリングを採用してもよい。この弾性リング１７は回転軸２の外径面に弾性接触しており、その一対の弾性リング１７間において複列内輪１１の内径面と回転軸２の外径面間に密閉状の嵌め合い隙間１８が形成され、その嵌め合い隙間１８内に潤滑剤が収容されている。１９は潤滑剤層を示す。
上記のように、複列内輪１１の内径面に一対のリング溝１６を設け、そのリング溝１６のそれぞれ内部に弾性リング１７を組込んで回転軸２の外径面に弾性接触させることにより、弾性リング１７の弾性力によってクリープの発生を抑制することができる。
また、一対の弾性リング１７間において複列内輪１１の内径面と回転軸２の外径面間に形成される密閉状の嵌め合い隙間１８内に潤滑剤を収容したことにより、仮に、クリープが生じて一対の複列内輪１１が回転軸２に対して回転したとしても、複列内輪１１と回転軸２は密閉状の嵌め合い隙間１８内に収容された潤滑剤の潤滑下で滑りが生じるため、複列内輪１１と回転軸２の相互間においてクリープ摩耗が生じるというようなことはない。
さらに、潤滑剤は密閉状の嵌め合い隙間１８内に収容されているため、潤滑剤が外部に漏洩して枯渇するという不都合の発生はなく、クリープ摩耗を長期にわたって防止することができる。
図１では、弾性リング１７としてＯリングからなるものを示したが、弾性リング１７はＯリングに限定されるものではない。図２乃至図７は、弾性リング１７の他の例を示している。
図２および図３では、断面円形とされ、その中心部に芯金２０がインサートされたゴムリングあるいは樹脂リングを弾性リング１７としている。
上記のように、芯金２０がインサートされたゴムリングや樹脂リングを弾性リング１７とすると、芯金がインサートされていない弾性リングに比較して保形性に優れ、リング溝１６に対する組込み状態おいても円形状態を確保する。
ここで、保形性の低い弾性リング１７の場合、リング溝１６に対する組込み状態において自重により変形して弛みが生じ、周方向の一部がリング溝１６から内径側に大きくはみ出して複列内輪１１の嵌合を阻害する可能性があるが、上記のような芯金入りの弾性リング１７は保形性に優れているため、弛みが生じて複列内輪１１の嵌合を阻害するという不都合の発生はなく、回転軸２に対して複列内輪１１を円滑に嵌合することができる。
図４では、断面が円環状とされて中空部２１を有し、その円環状断面の周方向の一部に径方向の切り離し部２２が形成され、その切り離し部２２から中空部２１内に輪状のコイルばね２３が挿入されて拡径方向への弾性力が付与されたゴムリングや樹脂リングを弾性リング１７としている。
上記弾性リング１７においてもコイルばね２３の組込みによって保形性に優れたものとなり、図２および図３に示す弾性リング１７と同様に、複列内輪１１の嵌合を阻害するという不都合の発生はなく、回転軸２に対して複列内輪１１を円滑に嵌合することができる。
図５では、断面円環状とされた金属リングを弾性リング１７としている。この弾性リング１７においても、剛性が高いため、保形性に優れ、複列内輪１１の嵌合を阻害するという不都合の発生はなく、回転軸２に対して複列内輪１１を円滑に嵌合することができる。
図６(ａ)乃至(ｃ)では、ゴムあるいは樹脂からなるリング本体２４に複列内輪１１に形成されたリング溝１６の溝幅より幅寸法の大きな幅広部２５を周方向の少なくとも一部に形成したリング状物を弾性リング１７としている。
上記弾性リング１７においては、リング溝１６に対する組込み時、幅広部２５がリング溝１６に圧入されるため、安定した組込み状態を得ることができる。
図７では、ゴムあるいは樹脂からなるリング本体２６を断面矩形とし、そのリング本体２６の一側面における外周部に薄肉円筒部２７を設け、上記リング本体２６の回転軸２の外径面に弾性接触される内径面と他側面の交差部にテーパ面２８を形成したリング状物を弾性リング１７としている。
上記の構成からなる弾性リング１７においては、複列内輪１１のリング溝１６に対する組込み後、上記リング溝１６内にスナップリング３０を縮径状態で組み込み、そのスナップリング３０の復元弾性により薄肉円筒部２７をリング溝１６の周壁内面に押し付けて組込み状態を確保する。
上記弾性リング１７においては、リング本体２６の回転軸２の外径面に弾性接触される内径面と他側面の交差部にテーパ面２８が形成されているため、回転軸２に対する複列内輪１１の嵌合時、上記テーパ面２８が回転軸２の端面外周部で接触案内されることになり、回転軸２の外径面に複列内輪１１をスムーズに嵌合することができる。
図１に示す実施の形態においては、二個の複列内輪１１のそれぞれの内径面の両端部に一対のリング溝１６を形成し、それぞれのリング溝１６内に弾性リング１７を組込むようにしたが、図８に示すように、二個の複列内輪１１の突合せ端に跨るようにしてリング溝１６を形成し、そのリング溝１６を二個の複列内輪１１の共通のリング溝としてもよい。
上記のように、二個の複列内輪１１の突合せ端側部に形成されたリング溝１６を、二個の複列内輪１１の突合せ端に跨る形成として共通とすることにより、部品点数を削減し、組立ての容易化を図ることができる。
なお、実施の形態においては、複列内輪を有する円すいころ軸受として四列円すいころ軸受を示したが、円すいころ軸受は四列円すいころ軸受に限定されず、一個の複列内輪と二個の外輪によって構成される複列円すいころ軸受であってもよい。
２ 回転軸
１１ 複列内輪
１６ リング溝
１７ 弾性リング
１８ 嵌め合い隙間
１９ 潤滑剤層
２０ 芯金
２１ 中空部
２２ 切り離し部
２３ コイルばね
２５ 幅広部
２７ 薄肉円筒部
２８ テーパ面
３０ スナップリング

Claims (7)

  1. 少なくとも一つの複列内輪を有し、その複列内輪を回転軸に対してすきま嵌めの嵌め合いとして回転軸を回転自在に支持する円すいころ軸受において、
    前記複列内輪の内径面における両端部に一対のリング溝を設け、その一対のリング溝のそれぞれ内部に前記回転軸の外径面に弾性接触する弾性リングを組込んで複列内輪の内径面と回転軸の外径面間に密閉状の嵌め合い隙間を形成し、その密閉状の嵌め合い隙間内に潤滑剤を収容したことを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 前記複列内輪が、側面を突き合わせて軸方向に配列された二個の複列内輪からなり、その二個の複列内輪の突合せ端側部に形成されたリング溝を、二個の複列内輪の突合せ端に跨る形成として共通とした請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 前記弾性リングが、断面円形とされ、その中心部に芯金がインサートされたゴムリング又は樹脂リングからなる請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
  4. 前記弾性リングが、断面円環状とされて中空部を有し、その円環状断面の周方向の一部に径方向の切り離し部が形成され、その切り離し部から中空部内に輪状のコイルばねが挿入されて拡径方向への弾性力が付与されたゴムリング又は樹脂リングからなる請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
  5. 前記弾性リングが、断面円環状とされた金属リングからなる請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
  6. 前記弾性リングが、前記リング溝の溝幅よりも幅寸法の大きな複数の幅広部を周方向の少なくとも一部に有してなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
  7. 前記弾性リングが、前記リング溝に縮径状態で組み込まれるスナップリングの復元弾性によってリング溝の周壁内面に押し付けられる薄肉円筒部を一側面の外周部に有する断面矩形状とされ、前記回転軸の外径面に弾性接触される内径面と他側面の交差部にテーパ面が形成されたゴムリングまたは樹脂リングからなる請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
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