JP2006349081A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面同士の突き合わせ部１５で生じる摩耗及び発熱を抑制する事ができる構造を実現する。
【解決手段】 上記突き合わせ部１５の径方向外端部に導油溝１６を形成する。これにより、外輪の幅方向中間部に形成した通油孔を通じて供給される潤滑油、或は、この外輪と上記両保持器４ａ、４ａとの間に存在するグリースを、上記導油溝１６に保持して、上記突き合わせ部１５内に効果的に送り込む事ができる。この結果、この突き合わせ部１５で生じる摩耗及び発熱を抑制できる。
【選択図】 図１

Description

この発明に係る自動調心ころ軸受は、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する為に、製紙機械、金属の圧延機等、各種産業機械装置のロール等の回転支持部に組み込んだ状態で使用する。

例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、例えば特許文献１、２に記載された様な自動調心ころ軸受が使用されている。図６は、この様な自動調心ころ軸受の従来構造の１例を示している。この自動調心ころ軸受は、互いに同心に組み合わされた外輪１と内輪２との間に、複数の球面ころ３、３を転動自在に配列して成る。そして、１対の保持器４、４により、これら複数の球面ころ３、３の姿勢並びに位置を規制している。

上記外輪１の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道５を形成している。又、内輪２の外周面の幅方向（図６の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道５と対向する、１対の内輪軌道６、６を形成している。又、上記複数の球面ころ３、３は、その最大径部が各球面ころ３、３の軸方向長さの中央部にある対称形（ビヤ樽形）で、上記外輪軌道５と上記１対の内輪軌道６、６との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けている。又、上記各球面ころ３、３の転動面の母線形状の曲率半径は、上記外輪軌道５及び上記内輪軌道６、６の母線形状の曲率半径よりも僅かに小さい。

又、上記両保持器４、４は、それぞれ、上記各球面ころ３、３を転動自在に保持する為の複数のポケット９、９を備えている。この為に上記両保持器４、４はそれぞれ、上記両列の球面ころ３、３同士の間に配置された円環状のリム部７と、複数の柱部８とを備える。これら各柱部８は、それぞれの基端部をこのリム部７の軸方向側面の円周方向等間隔複数個所に結合した（一体に連続させた）状態で、上記外輪１及び内輪２の軸方向に配置されている。又、上記各柱部８は、それぞれの先端部を、他の部分に結合しない自由端としている。そして、円周方向に隣り合う柱部８の円周方向側面と上記リム部７の軸方向片側面とで三方を囲まれる部分を、上記各ポケット９としている。又、上記両保持器４、４は、上記リム部７の内側面（上記各柱部８を結合した側と反対側の側面）同士を突き合わせると共に、相対回転を可能に独立させている。

又、上記リム部７の内周面を、上記内輪２の中間部外周面に設けた突出部１０の外周面に近接対向させて、上記保持器４、４の径方向の位置決めを（内輪案内により）図っている。更に、上記内輪２の両端部外周面に、それぞれ外向フランジ状の鍔部１１、１１を形成して、上記各球面ころ３、３が、上記外輪１の内周面と上記内輪２の外周面との間の空間から軸方向外方に抜け出ない様にしている。又、上記外輪１の幅方向中央部外周面に全周に亙って凹溝１２を形成し、この凹溝１２の円周方向１乃至複数個所に、径方向に貫通した通油孔１３を形成している。そして、この通油孔１３を通じて上記各球面ころ３、３が存在する空間１４内に、潤滑油を供給自在としている。尚、この空間１４内にグリースを充填する場合もある。

上述の様に構成される自動調心ころ軸受により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、外輪１をハウジングに内嵌固定し、内輪２を回転軸に外嵌固定する。回転軸と共に内輪２が回転する場合には、複数の球面ころ３、３が転動して、この回転を許容する。ハウジングの軸心と回転軸の軸心とが不一致の場合、外輪１の内側で内輪２が調心する（外輪１の中心軸に対し内輪２の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、外輪軌道５は単一球面状に形成されている為、上記複数の球面ころ３、３の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。

又、上述の様な従来構造の場合、一方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４と、他方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４とを、相対回転を可能に互いに独立させている為、両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころ３、３を保持している上記両保持器４、４同士が互いに独立して回転する。この為、公転速度が速い列の球面ころ３が、同じく遅い列の球面ころ３を引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころ３が、同じく速い列の球面ころ３の公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、自動調心ころ軸受の動トルク並びに運転に伴う発熱を、低く抑えられる。

この様に相対回転する両保持器４、４は、それぞれのリム部７の内側面同士を突き合わせている為、相対回転時にこの突き合わせ部１５で摩擦が生じる。この為、運転時には、前記外輪１の幅方向中央部に形成した通油孔１３から前記空間１４内に送り込まれる潤滑油、或はこの空間１４内に充填されたグリースにより、上記突き合わせ部１５を潤滑して、上記摩擦の低減を図っている。但し、自動調心ころ軸受を高速回転させた場合や、この自動調心ころ軸受に振動が加わる状態で使用される場合には、上述の様に通油孔１３から送り込まれる潤滑油、或は、上記両保持器４、４の外径側に存在するグリースが飛散して、上記突き合わせ部１５に十分量の潤滑油或はグリースを送り込めない場合がある。この突き合わせ部１５で潤滑不足が生じると、摩擦の増大により、この突き合わせ部１５での摩耗及び発熱が増大する。

尚、上述の図６に示した構造以外に、例えば特許文献３〜４に記載された構造も、従来から知られている。このうちの特許文献３には、特定方向のアキシアル荷重に対する耐久性を向上させる為、一方の列の球面ころの軸方向長さを他方の列の球面ころの軸方向長さよりも大きくした構造が記載されている。又、上記特許文献４には、予圧を付与すべく外輪を分割した構造が記載されている。何れの構造の場合にも、両列の球面ころを保持する保持器が、相対回転を可能に、互いに独立した状態で設けられている。従って、上記特許文献３〜４に記載された構造の場合にも、保持器のリム部の内側面同士の突き合わせ部で、上述の様な問題が生じ得る。

特開平９−３１７７６０号公報 実用新案登録第２５２４９３２号公報 特開２００４−２４５２５１号公報 特開２００５−９６６９号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器のリム部の内側面同士の突き合わせ部で生じる摩耗及び発熱を抑制できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の自動調心ころ軸受は、前述の図６に示した従来から知られている自動調心ころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、１対の保持器とから成る。
このうちの外輪は、球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成している。
又、上記内輪は、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成している。
又、上記各球面ころは、上記外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記両保持器は、上記各球面ころを、両列毎に、それぞれ転動自在に保持する。又、両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部の内側面同士を突き合わせた状態で、相対回転を可能に、互いに独立した状態で設けている。
更に、上記外輪と内輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪の幅方向中間部に、径方向に貫通した通油孔を設けている。
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、上記両保持器のリム部の内側面同士の突き合わせ部の径方向両端部のうち、少なくとも上記一方の軌道輪側の径方向端部に、この突き合わせ部に油、グリース等の潤滑剤を導く為の導油溝（グリースを導く場合も導油溝とする）を形成している。

上述の様に構成する本発明の場合には、一方の軌道輪の幅方向中間部に形成した通油孔から送り込まれた（グリースの場合は、一方の軌道輪と両保持器との間に存在する）潤滑剤を、リム部の内側面同士の突き合わせ部の径方向端部に形成した導油溝に保持して、効果的にこの突き合わせ部に送り込む事ができる。この結果、自動調心ころ軸受が高速回転する場合や、この自動調心ころ軸受に振動が加わって、上記通油孔から送り込まれた（或は、一方の軌道輪と両保持器との間に存在する）潤滑剤が飛散し易い様な環境でも、上記突き合わせ部で生じる摩耗及び発熱を抑制する事ができる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、両保持器のリム部の内側面のうち、少なくとも一方の内側面の径方向端部に傾斜面部を形成し、この傾斜面部と対向する相手面とにより、導油溝を構成する。
この様に構成すれば、簡単な構造で、上記導油溝を形成できる。
又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、両保持器のリム部の内側面のうち、少なくとも一方の内側面に油溝（グリースを保持する場合も油溝とする）を形成する。この油溝の形状は、特に限定しない。例えば、リム部の内側面の円周方向複数個所に凹溝を、放射状に形成したり、リム部の内側面の全周に亙って交差状（ローレット状）に複数の溝を形成する事により、これら各溝を上記油溝とする事ができる。
この様に構成すれば、リム部の内側面同士の突き合わせ部に油、グリース等の潤滑剤を保持し易くして、この突き合わせ部で生じる摩耗及び発熱を、より抑制できる。

図１〜２は、本発明の実施例１を示している。尚、本発明の特徴は、保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面同士の突き合わせ部１５に油、グリース等の潤滑剤を効果的に送り込むべく、この突き合わせ部１５の径方向外端部に、導油溝１６を形成した点にある。その他の構造及び作用は、前述の図６に示した従来構造と同様である為、重複する説明及び図示を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。上記両保持器４ａ、４ａはそれぞれ、銅或いは真鍮等の銅系合金、又は、ステンレス鋼等の鉄系合金製の素材に、切削加工乃至研削加工を施す事により、一体に造られたものである。又、本実施例の両保持器４ａ、４ａも、上記図６に示した従来構造の保持器４、４と同様に、リム部７ａの内側面（各柱部８ａ、８ａを結合した側と反対側の側面）同士を突き合わせると共に、相対回転を可能に、互いに独立させている。尚、図示の例では、本実施例の構造を明りょうにする為、上記リム部７ａの内側面同士の間に隙間を存在させている。自動調心ころ軸受に組み込んだ状態では、この隙間は、必ずしも存在しない。

特に、本実施例を構成する上記両保持器４ａ、４ａの場合には、これら両保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面同士の突き合わせ部１５の径方向外端部に、導油溝１６を全周に亙って形成している。即ち、本実施例の保持器４ａ、４ａを組み込む、前述の図６に示した自動調心ころ軸受は、外輪１の幅方向中間部に通油孔１３（図６参照）を形成している。この為、この通油孔１３と対向する、上記両保持器４ａ、４ａの突き合わせ部１５の径方向外端部に、上記導油溝１６を形成している。尚、内輪２（図６参照）の幅方向中間部に通油孔を形成した構造の場合には、上記突き合わせ部１５の径方向内端部に、導油溝を形成する。又、この突き合わせ部１５の径方向両端部に導油溝をそれぞれ形成すれば、通油孔が外輪或は内輪の何れに形成されている場合にも、同種の保持器４ａ、４ａを使用できるので、コスト低減の面からは好ましい。

本実施例の場合、上記導油溝１６は、径方向外方に向かう程、軸方向に関する幅が広くなる様に形成されている。この為に、上記両保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面外径側半部にそれぞれ、径方向外方に向かう程ポケット９に向かう方向に傾斜した、傾斜面部１７を、全周に亙って形成している。そして、これら両保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面同士を突き合わせた状態で、それぞれのリム部７ａに形成した傾斜面部１７同士を対向させて、上記導油溝１６を構成している。図示の例では、両傾斜面部１７、１７同士が成す角度θを１５゜としている。即ち、それぞれの傾斜面部１７を、リム部７ａの内側面の内径寄り部分（傾斜面部１７を除く部分）に対し、７．５゜傾斜させている。尚、この様な傾斜面部１７の傾斜角度は、保持器４ａ、４ａを組み込む自動調心ころ軸受の使用環境等を考慮して、設計的に定める。例えば、上記突き合わせ部１５に送り込む潤滑剤の量を多くする事を意図する場合には、上記傾斜角度を大きくして、上記導油溝１６内に多量の潤滑剤を保持できる様にする。但し、上記両リム部７ａ、７ａ同士の当接面への潤滑剤の取り込みを効果的に行なわせる面から、上記角度θは、１０°以上、３０°以下にする事が好ましい。

又、本実施例の場合、図２（Ｂ）に示す様に、上記リム部７ａの内側面で、上記傾斜面部１７よりも内径側の円周方向複数個所に、油溝である複数本の凹溝１８、１８を、放射状に形成している。即ち、上記リム部７ａの内側面で両保持器４ａ、４ａを組み合わせた時に相手面と当接する部分に、上記傾斜面部１７の内周縁部と上記リム部７ａの内周縁部とを連通させる様に、上記各凹溝１８、１８を形成している。従って、このリム部７ａの内側面同士を突き合わせた場合に、上記各凹溝１８、１８と、これら各凹溝１８、１８と対向する相手面との間に、隙間が存在する状態となる。この様な隙間は、上記両保持器４ａ、４ａの放射方向に貫通した状態で、前記突き合わせ部１５の円周方向複数個所に存在する。尚、上記各凹溝１８、１８の幅及び本数は、上記両保持器４ａ、４ａを組み込む自動調心ころ軸受の使用環境等を考慮して、設計的に定める。

上述の様に構成する本実施例の場合には、外輪１の通油孔１３（図６参照）から送り込まれた潤滑油（或は、外輪１の内周面と両保持器４ａ、４ａの外周面との間に存在するグリース）が、上記リム部７ａの内側面同士の突き合わせ部１５の径方向外端部に形成した導油溝１６に保持される。そして、この様な油、グリース等の潤滑剤を効果的にこの突き合わせ部１５に送り込む事ができる。又、この突き合わせ部１５の円周方向複数個所に存在する、上記各凹溝１８、１８と相手面との間の隙間により、潤滑剤が上記導油溝１６からこの突き合わせ部１５に流れ込み易くなると共に、この流れ込んだ潤滑剤をこの突き合わせ部１５内で保持し易くなる。この為、自動調心ころ軸受が高速回転する場合や、この自動調心ころ軸受に振動が加わって、上記通油孔１３から送り込まれた（或は、外輪１の内周面と両保持器４ａ、４ａとの間に存在する）潤滑剤が飛散し易い様な環境でも、上記突き合わせ部１５で生じる摩耗及び発熱を抑制する事ができる。

尚、本実施例の場合、上記両保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面にそれぞれ、上記傾斜面部１７及び凹溝１８、１８を形成しているが、これら傾斜面部１７及び凹溝１８、１８は、何れか一方のリム部７ａの内側面にのみ形成する事もできる。又、上記リム部７ａの内側面に傾斜面部１７のみを形成して、凹溝１８、１８を省略しても良い。これらの様に構成しても、本実施例の構造で得られる効果程ではないが、突き合わせ部１５で生じる摩耗及び発熱の抑制効果を得られる。但し、本実施例の様に、両方の保持器４ａ、４ａのリム部７ａの内側面にそれぞれ上記傾斜面部１７及び凹溝１８、１８を形成すれば、自動調心ころ軸受の製造工程で保持器４ａ、４ａを組み合わせる場合に、取り違えが生じる事がない。

又、本実施例の場合、導油溝１６を形成する為に、リム部７ａの内側面外径側に傾斜面部１７を形成したが、例えば、この傾斜面部に代えて、切り欠き等を形成する事により、導油溝とする事もできる。要は、リム部７ａの内側面同士の突き合わせ部１５の径方向外端部に、潤滑剤を保持してこの突き合わせ部１５内にこの潤滑剤を導入し易い様な形状の溝を形成できれば良い。又、本実施例の場合、上記導油溝１６を全周に亙って形成しているが、例えば、円周方向に関して間欠的に形成しても良い。

図３〜４は、本発明の効果を確認する為に、本発明の発明者が行なった実験の結果を示している。実験には、呼び番号２２３１０である自動調心ころ軸受（外径＝１１０mm、内径＝５０mm、幅＝４０mm）を使用した。この様な自動調心ころ軸受に、１４．７ｋＮ（１５００kgf ）のラジアル荷重を負荷し、給油温度を４０℃で一定とした（４０℃に於ける動粘度が６８mm² ／ｓの）鉱油（ＶＧ６８）による強制潤滑下で運転した（内輪を回転させた）。そして、前述の図６に示した従来構造に準じて構成した自動調心ころ軸受（従来品）と、上述した様な構成を有する本発明の実施例１の構造で、リム部内側面に凹溝を形成していない保持器を組み込んだ自動調心ころ軸受（本発明品）とで、外輪の温度上昇（図３）及び試験後の保持器の摩耗量（図４）を、それぞれ調べた。尚、運転速度は、図３の横軸に示す様に変化させた。又、外輪温度は、各回転速度毎に所定時間経過した後に計測した。又、保持器の摩耗量は、試験後に自動調心ころ軸受を分解して調べた。

この様な条件で行なった実験の結果を示す図３〜４から明らかな通り、本発明の要件を満たす自動調心ころ軸受は、本発明の技術的範囲から外れる従来構造の自動調心ころ軸受に対して、４〜５℃程度、外輪の発熱を抑えられる。又、本実施例の保持器の摩耗量は、従来の保持器の摩耗量に比べて半分程度に止まり、本発明により、保持器の摩耗防止を図れる事が確認できた。

図５は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、両列の球面ころ３、３（図６参照）を保持する為の保持器４ｂのリム部７ｂの内側面に、全周に亙って交差状（ローレット状）に複数の溝を形成して、この部分を油溝部１９としている。即ち、リム部７ｂの内側面のうち、外径側に形成した導油溝１６（図１参照）を構成する傾斜面部１７よりも内径側部分を、全周に亙って上記油溝部１９としている。本実施例の場合、この油溝部１９は、複数の溝を交差状に形成する事により構成されている為、上述の実施例１よりも油、グリース等の潤滑剤を保持し易い。その他の構造及び作用は、上述の実施例１と同様である。

本発明の実施例１を示す、保持器の半部断面図。 （Ａ）は、一方の列の保持器のみを取り出して示す断面図。（Ｂ）は、（Ａ）の左側面図。 本発明の効果を確認する為に行なった実験のうち、外輪の温度上昇を調べた結果を示す線図。 同じく、保持器の摩耗量を調べた結果を示すグラフ。 （Ａ）は、本発明の実施例２を示す保持器のうち、一方の列の保持器のみを取り出して示す断面図。（Ｂ）は、（Ａ）の左側面図。 自動調心ころ軸受の従来構造の１例を示す半部断面図。

符号の説明

１ 外輪
２ 内輪
３ 球面ころ
４、４ａ、４ｂ 保持器
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ、７ｂ リム部
８、８ａ 柱部
９ ポケット
１０ 突出部
１１ 鍔部
１２ 凹溝
１３ 通油孔
１４ 空間
１５ 突き合わせ部
１６ 導油溝
１７ 傾斜面部
１８ 凹溝
１９ 油溝部

Claims (3)

1. 球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成した外輪と、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成した内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた球面ころと、これら各球面ころを両列毎にそれぞれ転動自在に保持し、両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部の内側面同士を突き合わせた状態で、相対回転を可能に互いに独立した状態で設けられた１対の保持器とから成り、上記外輪と内輪とのうちの少なくとも一方の軌道輪の幅方向中間部に、径方向に貫通した通油孔を設けた自動調心ころ軸受に於いて、上記両保持器のリム部の内側面同士の突き合わせ部の径方向両端部のうち、少なくとも上記一方の軌道輪側の径方向端部に、この突き合わせ部に潤滑剤を導く導油溝を形成している事を特徴とする自動調心ころ軸受。
2. 両保持器のリム部の内側面のうち、少なくとも一方の内側面の径方向端部に傾斜面部を形成し、この傾斜面部と、対向する相手側リム部の内側面とにより導油溝を構成した、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。
3. 両保持器のリム部の内側面のうち、少なくとも一方の内側面に油溝を形成した、請求項１又は請求項２に記載した自動調心ころ軸受。

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