JP2019066027A - 複列ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受全体として、製造コストを抑えつつ、耐荷重性に優れる複列ころ軸受を提供する。【解決手段】内輪と外輪との間に、２列に転動体を介在させた複列ころ軸受において、前記２列の一方の列を構成する転動体と、他方の列を構成する転動体とは、軸方向の長さが互いに異なり、かつ、前記一方の列を構成する転動体を保持する保持器がスタッド形保持器であり、前記他方の列を構成する転動体を保持する保持器が前記スタッド形保持器以外の保持器である。【選択図】図１

Description

本発明は、複列ころ軸受に関する。

複列ころ軸受では、用途によっては両列に作用する荷重が大きく異なる場合がある。例えば、歯車減速機や歯車増速機、歯車分配機等では、歯車や支持軸を支える軸受として、複列ころ軸受が使用されることがあり、通常は荷重点、即ち歯車のある位置に近い列に大きな荷重が作用する。

そのため、例えば特許文献１では、大きな荷重を受ける列を構成する転動体の軸方向の長さを長くした複列ころ軸受を提案している。

また、複列ころ軸受では、内輪と外輪との間に２列の転動体を配し、それぞれの列において転動体を保持器で保持している。保持器としては、ピン形保持器やもみ抜き保持器、かご形保持器のような打抜き保持器等の他、スタッド形保持器も使用されている。

スタッド形保持器は、特許文献２、３等に記載されているように、更には後述する図面に示すように、円環状の側板６ａに、等間隔でスタッドピン８を配置して一体化したものであり、スタッドピン８の頭部８ａを、転動体４の両端面の中心に設けた窪み４ａに係止して転動体４を保持する保持器である。このスタッド形保持器は、ピン形保持器のように、内部を軸線に沿って貫通するピン孔が無いため、軸受に高荷重が加えられた時にピン孔を起点とする割れが発生しないなどの利点がある。また、もみ抜き保持器や、かご形保持器のような打抜き保持器に比べると、転動体の本数を増やすことかでき、高荷重に対する耐性が高まるという利点もある。尚、以降の説明では、ピン孔を起点とする割れの発生が無いことや、高荷重に対する耐性が高まることを総称して「耐荷重性に優れる」という。

特開２００５−１４７３３１号公報 実開平７−２０４２３号公報 特開平１１−１７３３３４号公報

上記したようにスタッド形保持器は、耐荷重性に優れるものの、ピン形保持器やもみ抜き保持器、打抜き保持器に比べると製造コストが高い。そのため、特許文献１のように複列ころ軸受の両列の転動体を保持する保持器を同一種とし、スタッド形保持器を両列に用いると、軸受全体が高価になってしまう。

そこで本発明は、軸受全体として、製造コストを抑えつつ、耐荷重性に優れる複列ころ軸受を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明は、下記の複列ころ軸受を提供する。
（１）内輪と外輪との間に、２列に転動体を介在させた複列ころ軸受において、
前記２列の一方の列を構成する転動体と、他方の列を構成する転動体とは、軸方向の長さが互いに異なり、かつ、
前記一方の列を構成する転動体を保持する保持器がスタッド形保持器であり、前記他方の列を構成する転動体を保持する保持器が前記スタッド形保持器以外の保持器であることを特徴とする複列ころ軸受。
（２）前記スタッド形保持器で保持される転動体が、前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体よりも軸方向の長さが長いことを特徴とする上記（１）記載の複列ころ軸受。
（３）前記スタッド形保持器で保持される転動体が、前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体よりも、亀裂の進展速度が遅い材料または非金属介在物が少ない材料からなることを特徴とする上記（１）または（２）記載の複列ころ軸受。
（４）前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体の数が、前記スタッド形保持器で保持される転動体の数よりも少ないことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の複列ころ軸受。
（５）前記スタッド形保持器のスタッドピンが、潤滑剤通り孔を有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の複列ころ軸受。
（６）前記スタッド形保持器のスタッドピンが、潤滑剤溜り穴を有することを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の複列ころ軸受。

本発明の複列ころ軸受は、２列の転動体のうち、一方をスタッド形保持器で保持し、他方を他の保持器で保持したものであり、高負荷が加わる側の転動体のみを耐荷重性に優れるスタッド形保持器で保持する構成である。そのため、軸受全体として、製造コストを抑えつつ、耐荷重性に優れたものとすることができる。

本発明の複列ころ軸受（複列円筒ころ軸受）を示す軸方向断面図であり、転動体（円筒ころ）の一部を切欠して示す。 スタッドピンの一例を示す一部切欠断面図である。 スタッドピンの他の例を示す一部切欠断面図である。 側板の他の例を示す一部切欠断面図である。 複列ころ軸受の他の例を示す軸方向断面図であり、転動体（円すいころ）の一部を切欠して示す。

以下、図面を参照して本発明を詳述する。

本発明の複列ころ軸受は、内輪と外輪との間に、２列に転動体を介在させたものであるが、一方の列を構成する転動体と、他方の列を構成する転動体とは、軸方向の長さが互いに異なっており、更には、一方の列を構成する転動体を保持する保持器がスタッド形保持器であり、他方の列を構成する転動体を保持する保持器がスタッド形保持器以外の保持器である。

例えば、図１に示す複列ころ軸受（複列円筒ころ軸受）１では、外輪２と、内輪３との間に、２列の転動体（円筒ころ）４，５を配し、保持器６，７で転動自在に保持しているが、一方の列の転動体４の軸方向長さＬ１が、他方の列の転動体５の軸方向長さＬ２よりも長くなっており、更には転動体４を保持する保持器６にスタッド形保持器（以下「スタッド形保持器６」と言う。）を用い、転動体５を保持する保持器７にスタッド形保持器以外の保持器（以下「他の保持器７」と言う。）を用いる。

スタッド形保持器６は、転動体４の両端面の中心に設けた窪み４ａに、スタッドピン８の頭部８ａを係止して転動体４を保持する保持器であり、耐荷重性に優れる。転動体では軸方向長さが長いほど耐荷重性に優れるため、軸方向長さの長い転動体４をスタッド形保持器６で保持することにより、両者の相乗効果により、耐荷重性により優れたものとなる。

従って、軸方向長さの長い転動体４をスタッド形保持器６で保持した列を、軸受の高負荷が作用する側に用いることにより、軸方向長さの短い転動体５を他の保持器７で保持した列には高負荷が作用しなくなる。そのため、他の保持器７には、高価なスタッド形保持器６を用いる必要がなくなり、軸受全体として製造コストの増加を抑えつつ、高負荷対応が可能になる。また、製造容易性や製造期間短縮のためには、内輪３や外輪２の転動体（円筒ころ）が転動する面の径は、２列とも同じ径であることが好ましい。

尚、他の保持器７としては、スタッド形保持器以外であれば制限はなく、ころ軸受の保持器として使用されている一般的なもので構わず、例えばピン形保持器、もみ抜き保持器、かご形保持器のような打抜き保持器等を用いることができる。図１では、他の保持器７としてピン形保持器を用いている。このような構成にすることにより、高負荷が作用する側の列の転動体の合計断面積を大きくすることができることや、高負荷対応が可能になる。

上記構成に加えて、スタッド形保持器６で保持される側の転動体４を、他の保持器７で保持される側の転動体５の材料よりも亀裂の進展が遅い材料、もしくは非金属介在物が少ない材料で形成することが好ましい。亀裂の進展が遅くなるほど、非金属介在物が少なくなるほど、転動体４の亀裂や摩耗や割れ、剥離による軸受起因の事故の発生リスクが低くなくなり、スタッド形保持器６を用いることとの相乗効果がより高まる。

亀裂の進展が遅い材料としては、浸炭鋼がある。具体的には、ＪＩＳで規定されている代表的な浸炭鋼であるＳＮＣＭ８１５やＡＳＴＭで規定されている代表的な浸炭鋼である９３１０Ｈが好ましい。また、金属組織は微細な方が好ましい。

また、軸受材料において非金属介在物としては酸化物系や窒化物系、硫化物系、炭化物系等が一般的であり、これらを起点とする亀裂や割れ、剥離が起こる。そこで、スタッド形保持器６で保持される側の転動体４にはこれら非金属介在物を、他の保持器７で保持される側の転動体５の材料よりも少なくする。

尚、他の保持器７で保持される側の転動体５の材料は、上記亀裂の進展の遅い材料や非金属介在物が少ない材料を用いることもできるが、高負荷が作用しないため、コストを抑える観点から、もみ抜き保持器やかご形保持器のような打抜き保持器で用いられる中実の転動体ではＳＵＪ２、ＳＵＪ３等の高炭素クロム軸受鋼等を、ピン形保持器で用いられる中空の転動体では非金属介在物の量が一般的な浸炭鋼等を用いることができる。

加えて、他の保持器７で保持される転動体５の数を、スタッド形保持器６で保持される側の転動体４の数よりも少なくしてもよい。転動体の数を具体的にどの程度少なくするかは、負荷の大きさや転動体の径や軸方向長さ、材料等に応じて適宜設定すればよい。

上記のように、高荷重が作用する側の転動体４をスタッド形保持器６で保持した構成の複列ころ軸受は、特に、下記（１）〜（３）の条件下において有効である。
（１）（軸受に作用するラジアル荷重：Ｐ）÷（軸受の基本動定格荷重：Ｃ）＞０．７の場合
（２）複列ころ軸受における軸受幅の中心をＧとするとき、軸受に作用するラジアル荷重がＧに対してオフセットしていて、（軸受幅）×０．０５＜（軸受に作用するラジアル荷重の中心からＧまでの距離）である場合（尚、（軸受幅）×０．０５とは、Ｇから中顎の端までの最小値と考えることができる。）
（３）（２）のオフセットが原因で、軸受に作用するラジアル荷重の中心に近い方の列に大きな荷重が作用する場合

ところで、スタッド形保持器６では、転動体４に形成した窪み４ａとスタッドピン８の頭部８ａとが摺動するため、スタッドピン８の頭部８ａが摩耗しやすい。そこで、図２及び図３に示すように、スタッドピン８に潤滑剤通り孔９や、潤滑剤溜り穴１０を形成することが好ましい。

即ち、図２に示すスタッドピン８では、頭部８ａの転動体（ころ）側の端面の中央部に潤滑剤溜り穴１０を穿設し、潤滑剤溜り穴１０の同軸上に連続して胴部８ｂを貫通する潤滑剤通り孔９を設けている。また、図３に示すスタッドピン８では、頭部８ａに同様の潤滑剤溜り穴１０を穿設し、潤滑剤溜り穴１０に連続して胴部８ｂの途中から側板６ａの内径面または外径面まで延びる断面略Ｌ字状の潤滑剤通り孔９が設けられている。

このようなスタッド形保持器６では、定期的に潤滑剤を軸受内に供給することで、潤滑剤が、側板６ａの内径面や外径面、またはスタッドピン８の端面からスタッドピン８の潤滑剤通り孔９を通じて、頭部８ａの潤滑剤溜り穴１０へと送られる。そして、潤滑剤溜り穴１０からの潤滑剤は、スタッドピン８の頭部８ａと転動体４の窪み４ａとの隙間を通じて頭部８ａ外周面１１、即ち頭部８ａと窪み４ａとの摺接面へと送られる。これにより、スタッドピン８の頭部８ａの摩耗が抑制される。

尚、図２及び図３では、潤滑剤通り孔９と潤滑剤溜り穴１０とが連続して形成されているが、潤滑剤通り孔９のみ、あるいは潤滑剤溜り穴１０のみを形成してもよい。何れも図示は省略するが、潤滑剤通り孔９のみの場合は、潤滑剤溜り穴１０を形成することなく、スタッドピン８を貫通して潤滑剤通り孔９を形成し、潤滑剤を頭部８ａの先端へと送られる。一方、潤滑剤溜り穴１０のみの場合は、軸受組み立て時に予め転動体４の窪み４ａに潤滑剤を充填しておき、この窪み４ａにスタッドピン８の頭部８ａを係止して保持するとともに、定期的に潤滑剤を軸受内に補給する。

このような潤滑方式によりスタッドピン８の頭部８ａの摩耗が抑えられるため、耐摩耗性に優れる高価な材料でスタッドピン８を作製する必要が無く、スタッド形保持器６、ひいては軸受全体として製造コストを更に低く抑えることができる。

尚、潤滑剤には制限はなく、グリースでも潤滑油でよいが、グリースにする場合は潤滑剤通り穴９を通じて良好に供給できるように、適度の粘度に調整することが必要である。

本発明は種々の変更が可能であり、例えば図４に示す別の実施形態では、スタッド型保持器６の側板６ａの転動体側をテーパー状にしている。テーパー状にすることにより、軸受内部の潤滑剤が摺動面に流れ込みやすくなる。

また、本発明は、図５に示すように複列円すいころ軸受にも適用可能である。

１ 複列ころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４，５ 転動体
６ スタッド形保持器
７ 他の保持器
８ スタッドピン
９ 潤滑剤通り孔
１０ 潤滑剤溜り穴

Claims (6)

1. 内輪と外輪との間に、２列に転動体を介在させた複列ころ軸受において、
   前記２列の一方の列を構成する転動体と、他方の列を構成する転動体とは、軸方向の長さが互いに異なり、かつ、
   前記一方の列を構成する転動体を保持する保持器がスタッド形保持器であり、前記他方の列を構成する転動体を保持する保持器が前記スタッド形保持器以外の保持器であることを特徴とする複列ころ軸受。
2. 前記スタッド形保持器で保持される転動体が、前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体よりも軸方向の長さが長いことを特徴とする請求項１記載の複列ころ軸受。
3. 前記スタッド形保持器で保持される転動体が、前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体よりも、亀裂の進展速度が遅い材料または非金属介在物が少ない材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の複列ころ軸受。
4. 前記スタッド形保持器以外の保持器で保持される転動体の数が、前記スタッド形保持器で保持される転動体の数よりも少ないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の複列ころ軸受。
5. 前記スタッド形保持器のスタッドピンが、潤滑剤通り孔を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の複列ころ軸受。
6. 前記スタッド形保持器のスタッドピンが、潤滑剤溜り穴を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の複列ころ軸受。

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