JP2022043548A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪外周面の段付き摩耗を防止すると共に異音等を防止することができ、また所望の案内すきまを確保することができる自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】自動調心ころ軸受１は、内外輪２，３と、２列のころ４，４と、ころ４，４を保持する保持器５，５とを備える。保持器５が、ころ４に対して軸方向中央側に位置する環状部１０と、ころ４に対して環状部１０と軸方向反対側に位置して内径側に延びる被案内用の環状のフランジ部１１と、環状部１０とフランジ部１１との間を円周方向一定間隔おきに区切る複数の柱部１２とを有しころ４が円周方向に隣り合う柱部間に収容される。内輪２の外周面に、フランジ部１１の内周側端面が摺動する案内輪６が設けられる。案内輪６のフランジ部１１が摺動する摺動面の材質が、フランジ部を内輪に摺動させる場合に比べてフランジ部１１の摩耗が発生し難い材質である。【選択図】図１

Description

この発明は、自動調心ころ軸受に関し、例えば、各種産業機械、鉄道車両車軸等に適用され、軌道輪の段付き摩耗等を防止することができ、所望の案内すきまを確保することができる自動調心ころ軸受に関する。

自動調心ころ軸受において、図５に示すように、各ころ３０間の円周方向の間隔を均等に保つ所謂かご形の保持器３１が設けられている。この保持器３１は、鋼板を金型でプレス加工した打抜き保持器であり、図５および図６に示すように、１列のころ３０に対して軸方向中央側に位置する環状部３１ａと、前記１列のころ３０に対して環状部３１ａと軸方向反対側に位置するフランジ部３１ｂと、これら環状部３１ａとフランジ部３１ｂとの間を円周方向一定間隔おきに区切る複数の柱部３１ｃとを有する。この構成の自動調心ころ軸受において、図７に示すように、フランジ部３１ｂの内周面が内輪３２の外周面に案内されるものが知られている（特許文献１）。

特開２００７－１００９３０号公報

前記従来の自動調心ころ軸受は、保持器３１のフランジ部３１ｂの内周面を内輪３２の外周面にて摺動させている案内形式である。このため自動調心ころ軸受の潤滑状態が悪い場合には、図８および図９に示すように、内輪３２の外周面の案内面箇所において、摩耗粉が原因で、摺動箇所が周辺部に対して溝状に凹むいわゆる段付き摩耗３３が発生する場合がある。また前記案内面箇所の摩耗が進展すると、フランジ部３１ｂの内周面と内輪３２の外周面との間の案内すきまが大きくなる。これにより、保持器３１の回転時に保持器３１の振れ回りが発生し、振動、異音の原因になる。

保持器は鋼板を金型でプレス加工した打抜き保持器のため、内輪の軌道面の曲率半径を特殊な設計にした場合であっても金型を新規に製作しなくても済むように、既存の金型を用いた標準品の保持器を兼用する。しかし、特殊な軌道面の曲率半径にした場合、内輪外径が変化するため、案内すきまを確保することができない。またかご形の鋼板製打抜き保持器のため、自動調心ころ軸受の側面からグリースを給脂しようとしてもフランジ部に遮られて保持器内部へ入り難い場合がある。

この発明の目的は、内輪外周面の段付き摩耗を防止すると共に異音等を防止することができ、また所望の案内すきまを確保することができる自動調心ころ軸受を提供することである。

この発明の自動調心ころ軸受は、内外輪と、この内外輪間に介在する２列のころと、これらのころを保持する保持器とを備え、前記保持器が、前記ころに対して軸方向中央側に位置する環状部と、前記ころに対して前記環状部と軸方向反対側に位置して内径側に延びる被案内用の環状のフランジ部と、これら環状部とフランジ部との間を円周方向一定間隔おきに区切る複数の柱部とを有し、前記ころが円周方向に隣り合う柱部間に収容される自動調心ころ軸受であって、
前記内輪の外周面に、前記フランジ部の内周側端面が摺動する案内輪が設けられ、この案内輪の前記フランジ部が摺動する摺動面の材質が、前記フランジ部を前記内輪に摺動させる場合に比べて前記フランジ部の摩耗が発生し難い材質である。

この構成によると、案内輪でフランジ部の内周側端面を摺動させるため、内輪の外周面が段付き摩耗することを防止し得る。案内輪のフランジ部が摺動する摺動面の材質が摩耗が発生し難い材質であるため、フランジ部を内輪に摺動させる場合よりも摩耗粉の発生を抑制することができる。これにより、フランジ部の内周面と案内輪との間の所望の案内すきまを確保することができる。内輪の軌道面の曲率半径を特殊な設計にした場合でも、案内輪の寸法または内輪の案内輪溝寸法を変更することで、所望の案内すきまを確保することができる。所望の案内すきまを確保することで、保持器の振れ回りに起因する振動、異音等を未然に防止することができる。よって軸受使用期間を延ばすことが期待できる。また自動調心ころ軸受の側面からグリースが給脂し易くなる。

前記案内輪の摺動面は、前記摺動面の母材表面に耐摩耗性を有し前記母材表面よりも低摩擦係数の表面処理または熱処理が施された処理層で構成されてもよい。この場合、内輪外周面に表面処理または熱処理を施すよりも、低コストでフランジ部の摩耗を抑制し得るうえ、案内すきまを容易に調整することができる。

前記案内輪が、円周方向のすきまで分割された周方向一つ割り形状であってもよい。この場合、案内輪の円周方向のすきまから保持器内部へグリースを容易に給脂することができる。したがって、この自動調心ころ軸受のメンテナンス性を高めることができる。

前記案内輪の円周方向のすきまは、この自動調心ころ軸受のころ円周ピッチ以下であってもよい。この場合、案内輪でフランジ部の内周側端面を摺動させる摺動性を高め、保持器の振れ回りをより確実に抑えることができる。

この発明の自動調心ころ軸受は、内外輪と、この内外輪間に介在する２列のころと、これらのころを保持する保持器とを備え、前記保持器が、前記ころに対して軸方向中央側に位置する環状部と、前記ころに対して前記環状部と軸方向反対側に位置して内径側に延びる被案内用の環状のフランジ部と、これら環状部とフランジ部との間を円周方向一定間隔おきに区切る複数の柱部とを有し、前記ころが円周方向に隣り合う柱部間に収容される自動調心ころ軸受であって、前記内輪の外周面に、前記フランジ部の内周側端面が摺動する案内輪が設けられ、この案内輪の前記フランジ部が摺動する摺動面の材質が、前記フランジ部を前記内輪に摺動させる場合に比べて前記フランジ部の摩耗が発生し難い材質である。このため、内輪外周面の段付き摩耗を防止すると共に異音等を防止することができ、また所望の案内すきまを確保することができる。

この発明の実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。 図１のII部の部分拡大図である。 同自動調心ころ軸受の半分の側面図である。 この発明の他の実施形態に係る自動調心ころ軸受の部分拡大断面図である。 従来例の自動調心ころ軸受の断面図である。 同自動調心ころ軸受の半分の側面図である。 同自動調心ころ軸受の部分拡大断面図である。 同自動調心ころ軸受に段付き摩耗が発生した状態を示す断面図である 同自動調心ころ軸受の部分拡大断面図である。

［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る自動調心ころ軸受を図１ないし図３と共に説明する。
図１に示すように、この自動調心ころ軸受１は、内外輪２，３と、この内外輪２，３間に介在する２列のころ４，４と、これらのころ４，４を列毎に保持する保持器５，５と、案内輪６，６とを備える。内輪２は２列の軌道面２ａ，２ａを有する。外輪３は、内輪２の２列の軌道面２ａ，２ａに渡ってこれら軌道面２ａ，２ａに対向する一つの部分球面状の軌道面３ａを有する。前記２列のころ４，４は、内輪２の軌道面２ａ，２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に配置されている。

＜内外輪等＞
内輪２の外周面は、２列のころ４，４が転動する２列の軌道面２ａ，２ａと、前記２列の軌道面２ａ，２ａ間に位置する外周中央部と、各軌道面２ａから軸方向外側に延びる外周端部とを有する。前記外周中央部は、内輪２の最大外径となる円筒面状に形成され、円周方向全周に連続し且つ軸方向に沿うように形成されている。各外周端部は軌道面２ａよりも小径に形成されている。各外周端部に、後述する案内輪６を係合する環状の凹み部７が形成されている。外輪３は、この内周側で軸受中心軸Ｃ１上の中心がある単列の部分球面状の軌道面３ａを有する。外輪３は、外周面における２列のころ列間に環状の油溝８を有し、この油溝８から内周面に貫通する油孔９が、円周方向の１箇所または複数箇所に設けられている。

２列のころ４，４のうち一方のころ４は、内輪２の一方の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に介在し、他方のころ４は、内輪２の他方の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に介在する。各ころ４は球面状の転動面を有する。軸受回転中、２列のころ４，４の転動面が内輪２の２列の軌道面２ａ，２ａと外輪３の軌道面３ａとの間を転動することにより、調心性が発揮される。

＜保持器＞
保持器５は、所謂かご形であり１列のころ４間の円周方向の間隔を均等に保つ。各保持器５は、例えば、鋼板を金型でプレス加工した打抜き保持器であり、環状部１０と、環状のフランジ部１１と、複数の柱部１２とを有する。環状部１０は、ころ４に対して軸方向中央側に位置し、ころＰＣＤよりもやや外径側で軸方向に所定距離延びる円環状に形成されている。環状のフランジ部１１は、前記ころ４に対して環状部１０と軸方向反対側に位置して柱部１２よりも内径側に延び内輪２の外周面に案内される。

複数の柱部１２は、環状部１０とフランジ部１１との間を円周方向一定間隔おきに区切る。前記ころ４が円周方向に隣り合う柱部間に収容される。柱部１２は、ころ４の中心軸よりも外径側で前記転動面と接触する円周方向のポケット面を有する。
フランジ部１１の外側面は、ころ４の中心軸の略延長上から内輪端面と平行に内径側に延びる。フランジ部１１の内側面は、ころ４の中心軸の略延長上から内径側に向かうに従ってころ４へ接近する側（軸方向内側）へ傾斜するように延びる。

＜案内輪＞
図２は図１のII部の部分拡大図である。図１および図２に示すように、内輪２の外周面に、フランジ部１１の内周側端面が摺動する案内輪６が設けられている。すなわち内輪２の外周面における各外周端部には、断面矩形状の段差部を成す環状の凹み部７が形成されている。この環状の凹み部７に、案内輪６が係合されている。図示しないが、段差部を成す環状の凹み部７の代わりに、案内輪６の両側面が嵌まり込む環状溝であってもよい。案内輪６は、円周方向のすきまδ２（図３）で分割された周方向一つ割り形状であり、円周方向両端部にそれぞれ分割部６ａ（図３）が形成されている。この例の案内輪６は例えばＣ形止め輪等から成る。案内輪６を弾性変形により拡径して環状の凹み部７の軸方向位置に位置決めした後この案内輪６を弾性復帰により縮径させることで、環状の凹み部７に案内輪６を係合可能である。案内輪６の幅寸法は、例えば、フランジ部１１の内周側端面の幅寸法と略同一となるように設定されている。案内輪６のフランジ部１１が摺動する摺動面の材質は、フランジ部１１を内輪２に摺動させる場合に比べてフランジ部１１の摩耗が発生し難い材質である。

案内輪６の摺動面は、前記摺動面の母材表面に、耐摩耗性を有し前記母材表面よりも低摩擦係数の表面処理または熱処理が施された処理層で構成される。例えば、ステンレス鋼板製の案内輪６の母材６Ａの表面に、耐摩耗性を有する低摩擦係数の表面処理が施される。具体的には、案内輪６の母材６Ａにおける、少なくとも外周面に、例えば、硬質カーボン皮膜（ダイヤモンドライクカーボン皮膜，略称：ＤＬＣ皮膜）１２が設けられている。硬質カーボン皮膜（処理層）１２はＣＶＤ法またはＰＶＤ法で形成し得る。なお硬質カーボン皮膜１２を前記母材６Ａの外周面および側面に設けてもよいし、前記母材６Ａの全表面に設けてもよい。図２の例では、母材６Ａの全表面に硬質カーボン皮膜１２が形成されている。

耐摩耗性を有する低摩擦係数の皮膜としては、硬質カーボン皮膜１２に限定されるものではなく、セラミックコーティング皮膜、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene）)コーティング皮膜等を適用し得る。また低摩擦係数の表面処理皮膜に熱処理が施されてもよく、母材表面に耐摩耗性を有する熱処理のみが施されるものであってもよい。耐摩耗性を有する熱処理としては、窒化処理等が挙げられる。

＜径方向の案内すきま、円周方向のすきまについて＞
フランジ部１１の内周面と案内輪６の外周面との間には、所望の案内すきまδ１が設定されている。この例では、案内輪６の母材表面に設けられた処理層を加味して所望の案内すきまδ１が設定される。内輪２の軌道面２ａの曲率半径を特殊な設計にした場合でも、案内輪６の外周面の径方向寸法または内輪２の環状の凹み部７の溝深さを変更することで、所望の案内すきまδ１を確保し得る。

図３に示すように、案内輪６には、円周方向一端部の分割部６ａと他端部の分割部６ａとの間のすきまである円周方向のすきまδ２が設けられている。案内輪６の円周方向のすきまδ２は、この自動調心ころ軸受１のころ円周ピッチ以下に設定されている。円周方向のすきまδ２の下限値は、特に制限されるものではないが、例えば、保持器５の柱部１１の円周方向幅を基準として適宜に設定される。具体的には、円周方向のすきまδ２の下限値は、柱部１１の幅寸法以上に設定される。

＜作用効果＞
以上説明した自動調心ころ軸受１によれば、案内輪６でフランジ部１１の内周側端面を摺動させるため、内輪２の外周面が段付き摩耗することを防止し得る。案内輪６のフランジ部１１が摺動する摺動面の材質が摩耗が発生し難い材質であるため、フランジ部１１を内輪２に摺動させる場合よりも摩耗粉の発生を抑制することができる。これにより、フランジ部１１の内周面と案内輪６との間の所望の案内すきまδ１を確保することができる。内輪２の軌道面２ａの曲率半径を特殊な設計にした場合でも、案内輪６の外周面の径方向寸法または内輪２の環状の凹み部７の溝深さを変更することで、所望の案内すきまδ１を確保することができる。所望の案内すきまδ１を確保することで、保持器５の振れ回りに起因する振動、異音等を未然に防止することができる。よって軸受使用期間を延ばすことが期待できる。

案内輪６の摺動面は、前記摺動面の母材表面に、耐摩耗性を有し前記母材表面よりも低摩擦係数の表面処理または熱処理が施された処理層で構成される。このため、内輪外周面に表面処理または熱処理を施すよりも、低コストでフランジ部１１の摩耗を抑制し得るうえ、案内すきまδ１を容易に調整することができる。
案内輪６に円周方向のすきまδ２が設けられているため、案内輪６の円周方向のすきまδ２から保持器内部へグリースを容易に給脂することができる。したがって、この自動調心ころ軸受１のメンテナンス性を高めることができる。円周方向のすきまδ２はこの自動調心ころ軸受１のころ円周ピッチ以下であるため、案内輪６でフランジ部１１の内周側端面を摺動させる摺動性を高め、保持器５の振れ回りをより確実に抑えることができる。

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図４に示すように、案内輪６は、フランジ部１１の摩耗が発生し難い樹脂材料から成るものであってもよい。樹脂材料から成る案内輪６は、例えば、内輪２の環状の凹み部７に接着剤等を介して係合される。前記樹脂材料として、例えば、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン等が適用可能である。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…自動調心ころ軸受、２…内輪、３…外輪、４…ころ、５…保持器、６…案内輪、１０…環状部、１１…フランジ部、１２…柱部、δ２…円周方向のすきま

Claims (4)

1. 内外輪と、この内外輪間に介在する２列のころと、これらのころを保持する保持器とを備え、前記保持器が、前記ころに対して軸方向中央側に位置する環状部と、前記ころに対して前記環状部と軸方向反対側に位置して内径側に延びる被案内用の環状のフランジ部と、これら環状部とフランジ部との間を円周方向一定間隔おきに区切る複数の柱部とを有し、前記ころが円周方向に隣り合う柱部間に収容される自動調心ころ軸受であって、
   前記内輪の外周面に、前記フランジ部の内周側端面が摺動する案内輪が設けられ、この案内輪の前記フランジ部が摺動する摺動面の材質が、前記フランジ部を前記内輪に摺動させる場合に比べて前記フランジ部の摩耗が発生し難い材質である自動調心ころ軸受。
2. 請求項１に記載の自動調心ころ軸受において、前記案内輪の摺動面は、前記摺動面の母材表面に、耐摩耗性を有し前記母材表面よりも低摩擦係数の表面処理または熱処理が施された処理層で構成される自動調心ころ軸受。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動調心ころ軸受において、前記案内輪が、円周方向のすきまで分割された周方向一つ割り形状である自動調心ころ軸受。
4. 請求項３に記載の自動調心ころ軸受において、前記案内輪の円周方向のすきまは、この自動調心ころ軸受のころ円周ピッチ以下である自動調心ころ軸受。

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