JP2006194375A - スラスト円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 円筒ころの軸方向端部の形状を改良して、軸受の寿命の向上と、製造コストの低減を図ることができるスラスト円筒ころ軸受を提供する。
【解決手段】 軸方向に互いに対向する一対の軌道部材１２ａ，１２ｂの間に複数の円筒ころ１３ａ〜１３ｃが保持器１４を介して周方向に転動可能に設けられ、かつ保持器１４のポケット１４ａには複数の円筒ころ１３ａ〜１３ｃが、保持器１４の半径方向に並んで配置されるスラスト円筒ころ軸受であって、保持器１４のポケット１４ａに配置された複数の円筒ころ１３ａ〜１３ａの内、保持器１４の半径方向の最も外側に位置する円筒ころ１３ｃの軸方向外端部に凸球面部１６を設けると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ１３ａ，１３ｂの軸方向両端部を平坦面１９とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大きなスラスト力を受ける回転軸を支持するスラスト円筒ころ軸受に関し、より詳細には、少なくとも２つの円筒ころが保持器のポケットに対して半径方向に並んで配置されたスラスト円筒ころ軸受に関する。

例えば図６及び図７に示したように、従来のスラスト円筒ころ軸受１００は、差動滑りによる寿命低下を極力抑えるために、一対の軌道輪（軌道部材）１０２ａ，１０２ｂの間に、周方向に略等間隔で複数箇所配置される３列の円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃが保持器１０４を介して転動可能に介装されており、各円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃは、保持器１０４の１つのポケット１０４ａに、保持器１０４の半径方向内側から外側に向けて同軸線上に配置されている。

保持器１０４のポケット１０４ａに配置された３列の円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの内、保持器１０４の半径方向の最も外側に位置する円筒ころ１０３ｃの軸方向外端部（保持器１０４の半径方向の外方を向く端部）は、円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃに対して働く遠心力により、ポケット１０４ａの半径方向の外側内周面１０５に常に押し付けられた状態で転動するため、円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの軸方向外端部には凸球面部１６が設けられており、これにより、円筒ころ１０３ｃの軸方向外端部とポケット１０４ａの外側内周面１０５との間のエッジ部１０８に摩耗が生じるのを防止するようにしている。

そして、この凸球面部１６は、スラスト円筒ころ軸受の組立管理上、組込み間違いをなくすために、全ての円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの軸方向外端部に設けられている。
なお、図中符号１７は、各円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃにおいて、外周面と軸方向端面との間に設けられた面取部で、符号１９は、各円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの軸方向内端部に設けられた平坦面である（例えば特許文献１参照）。

また、このスラスト円筒ころ軸受を適用したものとしては、圧延機等のチョックのスライド部分に用いられるスイングラダー軸受などが知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００３−３４３５６４号公報 特開２００４−８４７２０号公報

しかしながら、従来のスラスト円筒ころ軸受１００には、保持器１０４のポケット１０４ａに配置される全ての円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの軸方向外端部に、凸球面部１６が設けられているため、一対の軌道輪１０２ａ，１０２ｂと円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃとの有効接触長さが減少して、一対の軌道輪１０２ａ，１０２ｂとの間の接触面圧が高くなり、転がり寿命が短くなるという問題がある。この問題は、保持器１０４のポケット１０４ａに配置される円筒ころの数が多くなればなるほど顕著になる。また、全ての円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃの軸方向外端部に凸球面部１６が設けられているため、製造コストが増加するという問題があった。

本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、円筒ころの軸方向端部の形状を改良して、軸受の寿命の向上と、製造コストの低減を図ることができるスラスト円筒ころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１） 軸方向に互いに対向する一対の軌道部材の間に複数の円筒ころが保持器を介して周方向に転動可能に設けられ、かつ前記保持器のポケットには少なくとも２つの前記円筒ころが、前記保持器の半径方向に並んで配置されるスラスト円筒ころ軸受であって、
前記保持器の前記ポケットに配置された少なくとも２つの前記円筒ころの内、前記保持器の半径方向の最も外側に位置する前記円筒ころの軸方向外端部に凸球面部を設けると共に、軸方向内端部を平坦面とし、残りの円筒ころの軸方向両端部を平坦面としたことを特徴とするスラスト円筒ころ軸受。

本発明によれば、保持器のポケットに配置された少なくとも２つの円筒ころの内、保持器の半径方向の最も外側に位置する円筒ころの軸方向外端部に凸球面部を設けると共に、軸方向内端部を平坦面とし、残りの円筒ころの軸方向両端部を平坦面としているので、保持器のポケットに配置された少なくとも２つの円筒ころと一対の軌道部材との有効接触長さを増やすことができ、これにより、円筒ころと一対の軌道部材との間に生じる接触面圧を低くすることができるので、軸受の寿命の向上を図ることができる。また、凸球面部の加工を施す円筒ころの数を減らすことができるので、軸受の製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明のスラスト円筒ころ軸受に係る各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態であるスラスト円筒ころ軸受の一部切欠平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１の保持器の変形例を示す一部切欠平面図、図４は本発明の第２実施形態であるスイングラダー軸受の説明図、図５は本発明の第３実施形態である多段式スラスト円筒ころ軸受の断面図である。なお、本発明の第１実施形態では、既に図６及び図７で説明した従来のスラスト円筒ころ軸受１００と基本的構造が略同一のものを例に採っている。従って、重複又は相当する部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態であるスラスト円筒ころ軸受について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のスラスト円筒ころ軸受１０は、一対の軌道輪（軌道部材）１２ａ，１２ｂの間に、周方向に略等間隔で複数箇所配置される３列の円筒ころ１３ａ〜１３ｃが保持器１４を介して転動可能に介装されており、３列の円筒ころ１３ａ〜１３ｃは、保持器１４のポケット１４ａに保持器１４の半径方向に沿って同軸線上に配置されている。

そして、保持器１４のポケット１４ａに配置された３つの円筒ころ１３ａ〜１３ｃの内、保持器１４の半径方向の最も外側に位置する円筒ころ１３ｃの軸方向外端部に凸球面部１６を設けて、円筒ころ１３ｃの軸方向外端部とポケット１４ａの外側内周面１５との間のエッジ部１８の摩耗を防止すると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ１３ａ、１３ｂの軸方向両端部を平坦面１９としている。

ここで、本実施形態での各円筒ころ１３ａ〜１３ｃの径をφ１０ｍｍ、円筒ころ１３ａのころ長さ：７ｍｍ、円筒ころ１３ｂのころ長さ：８ｍｍ、円筒ころ１３ｃのころ長さ：９ｍｍ、各面取部１７の寸法：０．５ｍｍ、円筒ころ１３ｃの凸球面部１６による有効接触長さ減少分：０．３５ｍｍとした場合に、一対の軌道輪１２ａ，１２ｂと円筒ころ１３ａ〜１３ｃとの有効接触長さは、円筒ころ１３ａ：６ｍｍ、円筒ころ１３ｂ：７ｍｍ、円筒ころ１３ｃ：７．６５ｍｍで、合計２０．６５ｍｍとなる。

これに対して、図６及び図７に示す従来のスラスト円筒ころ軸受１００では、各円筒ころのころ径、ころ長さ、各面取部１７の寸法及び凸球面部１６による有効接触長さ減少分を同一条件とした場合、一対の軌道輪１０２ａ，１０２ｂと円筒ころ１０３ａ〜１０３ｃとの有効接触長さは、円筒ころ１０３ａ：５．６５ｍｍ、円筒ころ１０３ｂ：６．６５ｍｍ、円筒ころ１０３ｃ：７．６５ｍｍで、合計１９．９５ｍｍとなる。従って、本実施形態では、従来のスラスト円筒ころ軸受１００に比べて、一対の軌道輪と円筒ころとの有効接触長さを０．７ｍｍ増やすことができる。

このように、本実施形態では、保持器１４のポケット１４ａに配置された３つの円筒ころ１３ａ〜１３ｃの内、保持器１４の半径方向の最も外側に位置する円筒ころ１３ｃの軸方向外端部に凸球面部１６を設けると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ１３ａ、１３ｂの軸方向両端部を平坦面１９としているので、保持器１４のポケット１４ａに配置された３つの円筒ころ１３ａ〜１３ｃと一対の軌道輪１２ａ，１２ｂとの有効接触長さを増やすことができる。これにより、円筒ころ１３ａ〜１３ｃと一対の軌道輪１２ａ，１２ｂとの間に生じる接触面圧を低くすることができるので、軸受の寿命の向上を図ることができる。また、円筒ころ１３ａ、１３ｂの軸方向外端部に凸球面部１６を加工しないので、軸受の製造コストの低減を図ることができる。

なお、本実施形態の変形例として、保持器１４は、図３に示すような保持器１４’であってもよい。この保持器１４’は、円筒ころ１３ａ〜１３ｃ保持するポケット１４ａ’を形成した保持器本体１４ｂ’と、その外周を蓋する円環状の外環蓋１４ｃ’と、外環蓋１４ｃ’を保持器本体１４ｂ’に止め付けるピン１４ｄ’とで構成される。

この場合、保持器１４’の部材数は増加するが、保持器本体１４ｂ’のポケット１４ａ’に円筒ころ１３ａ〜１３ｃが保持されるので、スラスト円筒ころ軸受１０の作製及び組立が容易となる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態であるスイングラダー軸受について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図４に示すように、本実施形態のスイングラダー軸受２０は、互いに対向配置された一対の軌道板（軌道部材）２２ａ，２２ｂと、この軌道板２２ａ，２２ｂ間に円弧板状の保持器２４を介して周方向に転動可能に配置された４列の円筒ころ２３ａ〜２３ｄと、保持器２４を周方向に案内する案内部材２６とを備える。保持器２４には、曲率半径方向に２列のポケット２４ａが周方向に略等間隔で複数箇所形成され、４列の円筒ころ２３ａ〜２３ｄは、保持器２４のポケット２４ａに保持器２４の曲率半径方向に沿って同軸線上に配置される。
そして、円弧状の保持器２４の曲率中心を支点として各軌道板２２ａ，２２ｂが比較的小さな角度で反復して相対的にスラスト回動する。

案内部材２６は、保持器２４の外周部及び内周部の周面に摺接し、この外周部及び内周部を周方向に沿って案内して、軌道板２２ａ，２２ｂ及び保持器２４をスラスト回動させるもので、軌道板２２ｂに固定される。

ここで、本実施形態では、保持器２４のポケット２４ａに配置された４つの円筒ころ２３ａ〜２３ｄの内、保持器２４の曲率半径方向の最も外側に位置する円筒ころ２３ｄの軸方向外端部に凸球面部１６を設けて、この円筒ころ２３ｄの軸方向外端部とポケット２４ａの外側内周面２５との間のエッジ部２８の摩耗を防止すると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの軸方向両端部を平坦面１９としている。

従って、本実施形態のスイングラダー軸受２０では、保持器２４のポケット２４ａに配置された４つの円筒ころ２３ａ〜２３ｄの内、保持器２４の曲率半径方向の最も外側に位置する円筒ころ２３ｄの軸方向外端部に凸球面部１６を設けると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ２３ａ〜２３ｃの軸方向両端部を平坦面１９としているので、保持器２４のポケット２４ａに配置された４つの円筒ころ２３ａ〜２３ｄと、一対の軌道板２２ａ，２２ｂとの有効接触長さを増やすことができる。これにより、円筒ころ２３ａ〜２３ｄと一対の軌道板２２ａ，２２ｂとの間に生じる接触面圧を低くすることができるので、軸受の寿命の向上を図ることができる。また、円筒ころ２３ａ〜２３ｃの軸方向外端部に凸球面部１６を加工しないので、軸受の製造コストの低減を図ることができる。
その他の構成及び作用効果については上記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態である多段式スラスト円筒ころ軸受を説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図５に示すように、本実施形態の多段式スラスト円筒ころ軸受３０は、例えばプラスチック成形押出機の減速機等に用いられるもので、軸方向に互いに対向する内輪（軌道部材）３２ａと外輪（軌道部材）３２ｂとの間に、周方向に略等間隔で複数箇所配置された２列の円筒ころ３３ａ，３３ｂが保持器３４を介して転動可能に介装された軸受部３１を、軸方向に多段（図では８段）配置したものである。２列の円筒ころ３３ａ，３３ｂは、保持器３４のポケット３４ａに、該保持器３４の半径方向に沿って同軸線上に配置されている。

そして、軸方向に互いに対向する各内輪３２ａ間に内輪間座３５が介装されて、各内輪３２ａ及び各内輪間座３５がスリーブ３８を介して回転軸３６に取り付けられると共に、軸方向に互いに対向する各外輪３２ｂ間に外輪間座３７が介装されて、各外輪３２ｂ及び各外輪間座３７がハウジング（図示せず）に取り付けられている。
これにより、減速機から回転軸３６に伝わるスラスト荷重を、複数のスラスト円筒ころ軸受で分散して受けることができるので、１つのスラスト円筒ころ軸受の負担を少なくすることができる。

ここで、本実施形態では、保持器３４のポケット３４ａに収容された２つの円筒ころ３３ａ，３３ｂの内、保持器３４の半径方向外側に位置する円筒ころ３３ｂの軸方向外端部に凸球面部１６を設けると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、他方の円筒ころ３３ａの軸方向両端部を平坦面１９としている。

従って、本実施形態の多段式スラスト円筒ころ軸受３０では、保持器３４のポケット３４ａに配置された２つの円筒ころ３３ａ，３３ｂ内、保持器３４の半径方向の外側に位置する円筒ころ３３ｂの軸方向外端部に凸球面部１６を設けると共に、軸方向内端部を平坦面１９とし、残りの円筒ころ３３ａの軸方向両端部を平坦面１９としているので、保持器３４のポケット３４ａに配置された２列の円筒ころ３３ａ，３３ｂと、軸方向に互いに対向する内輪３２ａと外輪３２ｂとの有効接触長さを増やすことができる。これにより、円筒ころ３３ａ，３３ｂと内輪３２ａと外輪３２ｂとの間に生じる接触面圧を低くすることができるので、軸受の寿命の向上を図ることができる。また、円筒ころ３３ａの軸方向外端部に凸球面部１６を加工しないので、軸受の製造コストの低減を図ることができる。
その他の構成及び作用効果については上記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

その他、上記実施の形態において例示した軌道部材、円筒ころ、保持器、ポケット、凸球面部、平坦面等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の第１実施形態であるスラスト円筒ころ軸受の一部切欠平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の保持器の変形例を示す一部切欠平面図である。 本発明の第２実施形態であるスイングラダー軸受の説明図で、（ａ）は一部切欠平面図、（ｂ）は（ａ）の下側面図である。 本発明の第３実施形態である多段式スラスト円筒ころ軸受の断面図である。 従来のスラスト円筒ころ軸受の一部切欠平面図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ スラスト円筒ころ軸受
１２ａ，１２ｂ 軌道輪（軌道部材）
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 円筒ころ
１４，１４’ 保持器
１４ａ，１４ａ’ ポケット
１４ｂ’ 保持器本体
１４ｃ’ 外環蓋
１４ｄ’ ピン
１５ 外側内周面
１６ 凸球面部
１７ 面取部
１８ エッジ部
１９ 平坦面
２０ スイングラダー軸受
２２ａ，２２ｂ 軌道板（軌道部材）
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 円筒ころ
３０ 多段式スラスト円筒ころ軸受
３２ａ 内輪（軌道部材）
３２ｂ 外輪（軌道部材）
３３ａ，３３ｂ 円筒ころ

Claims (1)

1. 軸方向に互いに対向する一対の軌道部材の間に複数の円筒ころが保持器を介して周方向に転動可能に設けられ、かつ前記保持器のポケットには少なくとも２つの前記円筒ころが、前記保持器の半径方向に並んで配置されるスラスト円筒ころ軸受であって、
   前記保持器の前記ポケットに配置された少なくとも２つの前記円筒ころの内、前記保持器の半径方向の最も外側に位置する前記円筒ころの軸方向外端部に凸球面部を設けると共に、軸方向内端部を平坦面とし、残りの円筒ころの軸方向両端部を平坦面としたことを特徴とするスラスト円筒ころ軸受。

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