特許 5953905 多列ころがり軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5953905

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】多列ころがり軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 27/08 20060101AFI20160707BHJP

   F16C 19/38 20060101ALI20160707BHJP

【ＦＩ】

   F16C27/08

   F16C19/38

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-100061(P2012-100061)

(22)【出願日】2012年4月25日

(65)【公開番号】特開2013-228035(P2013-228035A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(72)【発明者】

【氏名】宮地 武志

【審査官】 稲垣 彰彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２４１５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−８９５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１４８７３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １９／００−１９／５６

２７／０８

３３／３０−３３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周部に外輪軌道が形成された複数の外輪部材と、外周に内輪軌道が形成された複数の内輪部材と、前記各外輪軌道と前記各外輪軌道に対峙する各内輪軌道の間で回転自在に介在する複数の転動体とで軸方向剛性の等しい多列の軸受部を構成し、前記複数の外輪部材の軸方向中間部に介在する外輪間座と、前記複数の内輪部材の軸方向中間部に介在する内輪間座を有する多列ころがり軸受であって、
前記外輪間座及び前記内輪間座は互いに同一の材質で形成されており、
前記外輪間座の軸方向幅と径方向の断面積の比率は、前記内輪間座の軸方向幅と径方向の断面積の比率に等しく、
前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向剛性が等しいことを特徴とする多列ころがり軸受。

【請求項2】

前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向少なくとも一方側の側面に樹脂部を有する請
求項１に記載の多列ころがり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は多列ころがり軸受に係わり、より詳しくは、圧延機のロールネック等に使用される４列円すいころ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

代表的な多列ころがり軸受である４列円すいころ軸受は４列の軸受部と外輪間座、内輪間座から構成され、圧延機のロールネック等に使用される。圧延機において圧延により発生する荷重は常に一定ではなく、圧延の状況によっては圧延機のロールネックの軸受にラジアル荷重、モーメント荷重、スラスト荷重の合成荷重として作用することがわかっている。

【0003】

前述の合成荷重の条件において、４列円すいころ軸受の各列の軸受部への負荷は不均一となり、一部の列の軸受部の寿命が極端に短くなることがある。この対策として、各列の軸受部の剛性を調整して、各列の軸受部の負荷を均等にすることを目的とした多列ころ軸受装置が提案されている。（特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１−１７５３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前述の各列の軸受部の剛性を調整した多列ころ軸受装置も軸受部の剛性には配慮されているが、軸受装置を構成する外輪間座、内輪間座の剛性については何ら配慮されていない。スラスト荷重が作用する用途における多列ころ軸受装置は、外輪間座、内輪間座の軸方向剛性の差によって剛性の高い間座を介して負荷される列の軸受部の負荷は剛性の低い間座を介して負荷される列の軸受部の負荷より大きくなる。この結果、負荷の大きい１列の軸受部の寿命は極端に短くなる。

【0006】

この発明の目的は、スラスト荷重が作用する用途において、外輪間座、内輪間座の軸方向剛性を等しくすることによって、各列のスラスト荷重の負荷を均等化し、寿命の優れた多列ころがり軸受を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内周部に外輪軌道が形成された複数の外輪部材と、外周に内輪軌道が形成された複数の内輪部材と、前記各外輪軌道と前記各外輪軌道に対峙する各内輪軌道の間で回転自在に介在する複数の転動体とで軸方向剛性の等しい多列の軸受部を構成し、前記複数の外輪部材の軸方向中間部に介在する外輪間座と、前記複数の内輪部材の軸方向中間部に介在する内輪間座を有する多列ころがり軸受であって、前記外輪間座及び前記内輪間座は互いに同一の材質で形成されており、前記外輪間座の軸方向幅と径方向の断面積の比率は、前記内輪間座の軸方向幅と径方向の断面積の比率に等しく、前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向剛性が等しいことである。

【0008】

前記外輪間座および前記内輪間座を配置した状態でスラスト荷重が作用すると、各列の軸受部に負荷が生じ軸方向に変形すると同時に、前記外輪間座および前記内輪間座は軸方向に圧縮される。本発明の構成によると、前記外輪間座と前記内輪間座の軸方向剛性が等しく、スラスト荷重が負荷された前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向変形量は等しくなり、スラスト荷重は２列以上の軸受部に略均等に負荷される。

【0009】

前記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向少なくとも一方側の端面に樹脂部を有することである。

【0010】

原則的には、前記外輪間座の軸方向長さは前記複数の外輪部材の軸方向中間部の間隔に等しく、前記内輪間座の軸方向長さは前記複数の内輪部材の軸方向中間部の間隔に等しい。しかし実際には、前記外輪間座および前記内輪間座の軸方向長さの製作上の誤差によって、前記複数の外輪部材と前記外輪間座の間、または前記複数の内輪部材と前記内輪間座の間に隙間が発生する。

【0011】

本発明の構成によると、スラスト荷重受圧面である、前記外輪間座および前記内輪間座の端面に剛性の低い樹脂部を有するため、スラスト荷重が負荷される側の端面は容易に圧縮され、他方の前記複数の外輪部材と前記外輪間座の間、または前記複数の内輪部材と前記内輪間座の間の隙間は消滅し、スラスト荷重は２列以上の軸受部に均等に負荷される。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、スラスト荷重が作用する用途において、外輪間座と内輪間座の軸方向剛性を等しくすることによって、各列のスラスト荷重の負荷が均等化され、寿命の優れた多列ころがり軸受を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の多列ころがり軸受の断面図である。

【図2】図１の多列ころがり軸受における外輪間座の拡大断面図である。

【図3】図１の多列ころがり軸受における内輪間座の拡大断面図である。

【図4】図１の多列ころがり軸受の使用例を説明する説明図である。

【図5】（Ａ）図１の多列ころがり軸受の他の組込み例を説明する説明図である。 （Ｂ）図１の多列ころがり軸受の他の組込み例の作用を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態の多列ころがり軸受の断面図である。
図１において多列ころがり軸受である４列円すいころ軸受１は３個の外輪部材である外輪２Ａ、２Ｂ、２Ｃと２個の内輪部材である内輪３Ａ、３Ｂと４列の複数の円すいころ４と２個の外輪間座５Ａ、５Ｂ、および内輪間座６で構成される。

【0016】

外輪２Ａは、円環状で、外周面２Ａｂは円筒形状で、内周部に円錐面形状の外輪軌道２Ａａが形成されており、外輪軌道２Ａａは所定の硬さに硬化されている。外輪軌道２Ａａの大径側端部から小端面２Ａｃが、外輪軌道２Ａの小径側端部から大端面２Ａｄがそれぞれ径方向外方に外周面２Ａｂまで延在している。

【0017】

外輪２Ｂは、円環状で外周面２Ｂｃは円筒形状で、内周部に外輪軌道２Ａａの円錐角と等しい円錐角の２列の円錐面形状の外輪軌道２Ｂａ、２Ｂｂが軸方向中心部側を小径側として対峙して形成されており、外輪軌道２Ｂａ、２Ｂｂは所定の硬さに硬化されている。両外輪軌道２Ｂａ、２Ｂｂの大径側両端部から径方向外方に外周面２Ｂｃまで延在して小端面２Ｂｄ、２Ｂｅが形成されている。

【0018】

外輪２Ｃは、円環状で、外周面２Ｃｂは円筒形状で、内周部に外輪軌道２Ａａの円錐角と等しい円錐角の円錐面形状の外輪軌道２Ｃａが形成されており、外輪軌道２Ｃａは所定の硬さに硬化されている。外輪軌道２Ｃａの大径側端部から小端面２Ｃｃが、外輪軌道２Ｃａの小径側端部から大端面２Ｃｄがそれぞれ径方向外方に外周面２Ｃｂまで延在している。

【0019】

内輪３Ａは、内周部に円筒形状の内周面３Ａｃ、外周部に大径側を対峙して形成された２列の円すい面形状の内輪軌道３Ａａ、３Ａｂと内輪軌道３Ａａ、３Ａｂの間に径方向外方に突出して形成された大鍔３Ａｄ、内周面３Ａｃの両端部から径方向外方に延在する小端面３Ａｇ、３Ａｈを有している。大鍔３Ａｄの両端面が内輪軌道３Ａａ、３Ａｂの大径側端部から径方向外方に内輪軌道３Ａａ、３Ａｂ側に傾斜して延在する大鍔面３Ａｅ、３Ａｆとなっている。内輪軌道３Ａａ、３Ａｂおよび大鍔面３Ａｅ、３Ａｆは所定の硬さに硬化されている。

【0020】

内輪３Ｂは、内周部に円筒形状の内周面３Ｂｃ、外周部に大径側を対峙して形成された２列の円すい面形状の内輪軌道３Ｂａ、３Ｂｂと内輪軌道３Ｂａ、３Ｂｂの間に径方向外方に突出して形成された大鍔３Ｂｄ、内周面３Ｂｃの両端部から径方向外方に延在する小端面３Ｂｇ、３Ｂｈを有している。大鍔３Ｂｄの両端面が内輪軌道３Ｂａ、３Ｂｂの大径側端部から径方向外方に内輪軌道３Ｂａ、３Ｂｂ側に傾斜して延在する大鍔面３Ｂｅ、３Ｂｆとなっている。内輪軌道３Ｂａ、３Ｂｂおよび大鍔面３Ｂｅ、３Ｂｆは所定の硬さに硬化されている。

【0021】

複数の円すいころ４は円すい面形状の転動面４ａと大端面４ｂを有し、各外輪軌道と内輪軌道の間に転動面４ａを各外輪軌道、内輪軌道に接し、大端面４ｂをそれぞれ大鍔面に接して転動自在に配置されている。

【0022】

ここで、外輪軌道２ａと内輪軌道３ａと１列の複数の円すいころ４とで軸受部Ａ、外輪軌道２ａと内輪軌道３ａと１列の複数の円すいころ４とで軸受部Ｂ、外輪軌道２ａと内輪軌道３ａと１列の複数の円すいころ４とで軸受部Ｃ、外輪軌道２ａと内輪軌道３ａと１列の複数の円すいころ４とで軸受部Ｄをそれぞれ構成している。また、軸受部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する各列の円すいころ４の数は等しいため、軸受部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの軸方向剛性は等しい。

【0023】

図２は図１の多列ころがり軸受１における外輪間座の拡大断面図である。図３は図１の多列ころがり軸受１における内輪間座の拡大断面図である。外輪間座５Ａおよび５Ｂは材質、寸法とも同一であり、各部の符号は同一である。

【0024】

外輪間座５Ａ、５Ｂは母材部５ｅがＳ２５Ｃ等の鋼材からなる中空の円筒形状の円環であり、軸方向両端部に繊維強化ポリアミド等からなる樹脂層５ｆ、５ｇを有している。内周面５ｄと外周面５ｃは同心で、内周面５ｄの両端部から径方向外方に端面５ａ、５ｂが外周面５ｃまで延在する。

【0025】

内輪間座６は母材部６ｅがＳ２５Ｃ等の鋼材からなる中空の円筒形状の円環であり、軸方向両端部に外輪間座５Ａ、５Ｂの樹脂層５ｆ、５ｇと同じ繊維強化ポリアミド等からなる樹脂層６ｆ、６ｇを有している。内周面６ｄと外周面６ｃは同心で、内周面６ｄの両端部から径方向外方に端面６ａ、６ｂが外周面６ｃまで延在する。

【0026】

ここで、外輪間座５Ａ、５Ｂの軸方向幅Ｌ５と樹脂層の厚さδ５との比率は内輪間座６の軸方向幅Ｌ６と樹脂層の厚さδ６との比率に等しい。また、外輪間座５Ａ、５Ｂの軸方向幅Ｌ５と断面積の比率は内輪間座６の軸方向幅Ｌ６と断面積の比率に等しい。すなわち外輪間座５Ａ、５Ｂの内周面５ｄの直径をｄ５、外周面５ｃの直径をＤ５、軸方向幅Ｌ５、内輪間座６の内周面６ｄの直径をｄ６、外周面６ｃの直径をＤ６、軸方向幅Ｌ６とすると、
Ｌ５／（Ｄ５^２−ｄ５^２）＝Ｌ６／（Ｄ６^２−ｄ６^２）の関係にある。

【0027】

通常、円筒部材の軸方向荷重に対する軸方向剛性は半径方向断面の面積と、軸方向形状、軸方向幅、および材料の弾性率によって決定される。外輪間座５Ａ、５Ｂと内輪間座６は同一材質で同一形状に形成されており、前述の関係を満足することにより、外輪間座５Ａ、５Ｂと内輪間座６の軸方向剛性は等しくなる。

【0028】

図１に示すように、外輪間座５Ａは外輪２Ａの小端面２Ａｃと外輪２Ｂの小端面２Ｂｄの間に端面５ａ、５ｂを接して配置され、外輪間座５Ｂは外輪２Ｂの小端面２Ｂｅと外輪２Ｃの小端面２Ｃｃの間に端面５ａ、５ｂを接して配置されている。また内輪間座６は内輪３Ａの小端面３Ａｈと内輪３Ｂの小端面３Ｂｇの間に端面６ａ、６ｂを接して配置されている。

【0029】

図４は図１の多列ころがり軸受１の使用例を説明する説明図である。
図４は図１の多列ころがり軸受１が圧延機のロールネックに組込まれた状態を示している。スラスト荷重はロール７からスラストリング８を介して内輪３Ａに入力し、２つの経路でハウジング９に伝わり、外輪２Ｃにハウジング９からのスラスト反力が作用する。一方の経路は内輪３Ａから軸受部Ｂ，外輪２Ｂ，外輪間座５Ｂ、外輪２Ｃを経由し、他方の経路は内輪３Ａから内輪間座６、内輪３Ｂ、軸受部Ｄ，外輪２Ｃを経由しハウジング９に伝わる。

【0030】

ここで、本発明の実施形態においては、外輪間座５Ｂと内輪間座６の軸方向剛性が等しいため、外輪間座５Ｂを経由する経路の軸受部Ｂのスラスト荷重の負荷と、内輪間座６を経由する経路の軸受部Ｄのスラスト荷重の負荷は等しくなる。すなわち、本発明の実施形態の多列ころがり軸受１はスラスト荷重が作用する用途において、一列の両軸受部のみ負荷が大きくなることによって寿命が低下することはない。

【0031】

図５（Ａ）は図１の多列ころがり軸受１の他の組込み例を説明する説明図である。図５（Ｂ）は図１の多列ころがり軸受１の他の組込み例の作用を説明する説明図である。
図５（Ａ）は、外輪間座５Ａ，５Ｂを組込んだ状態の多列ころがり軸受１の状態を示している。外輪間座５Ａ，５Ｂの加工誤差による幅寸法のばらつきによって、内輪３Ａの小端面３Ａｈと内輪３Ｂの小端面３Ｂｇの間の間隔ｌより内輪間座６の軸方向幅Ｌ６が小さくなり、内輪間座６と内輪３Ａ、３Ｂの間に軸方向の隙間Δが介在している。

【0032】

図５（Ａ）の状態において、内輪１Ａにスラスト荷重、外輪２Ｃにスラスト反力が作用すると、軸受部Ｂ，外輪間座５Ｂの経路のみに軸方向の負荷が生じ、図５（Ｂ）に示すように外輪間座５Ｂは軸方向に圧縮され、内輪３Ａと外輪２Ｂは軸方向に内輪３Ｂの方向に移動する。移動する量は前記外輪間座５Ｂの圧縮の量と軸受部Ｂの軸方向変形量の和に等しい。前記移動の量が隙間Δと等しくなると、内輪間座６と内輪３Ａ、３Ｂの間の軸方向の隙間Δは消滅し、軸受部Ｂと軸受部Ｄの両軸受部にスラスト荷重による負荷が発生する。

【0033】

このとき、外輪間座５Ｂは両端面に金属にくらべ剛性の低い樹脂層５ｆ、５ｇを有しており、隙間Δに等しい軸方向の圧縮量に相当するスラスト荷重による負荷は金属材料のみの外輪間座の場合よりはるかに小さい。その結果負軸受部Ｂと軸受部Ｄの負荷の差は金属材料のみの外輪間座の場合より小さくなり、軸受部全体の寿命は向上する。

【0034】

上述の実施形態の多列ころがり軸受は４列円すいころ軸受であるが、本発明においては他の形式の多列ころがり軸受であってもよい。

【0035】

上述の実施形態の多列ころがり軸受において、外輪間座、内輪間座は両端部に樹脂層を有する構造であるが、本発明において外輪間座、内輪間座は、片側端部のみに樹脂層を有する構造であっても良い。

【0036】

上述の実施形態の多列ころがり軸受において、外輪間座、内輪間座は母材が鋼材で両端部に樹脂層を有する構造であるが、本発明において外輪間座、内輪間座は金属材料のみ、または樹脂のみで形成されていても良い。

【0037】

上述の実施形態の多列ころがり軸受は、断面積と軸方向幅で剛性を調整し軸方向の剛性を等しくした外輪間座、内輪間座で構成されているが、本発明においては、形状等他の剛性調整方法で軸方向の剛性を等しくした外輪間座、内輪間座で構成された多列ころがり軸受であっても良い。

【符号の説明】

【0038】

１０ ‥４列円すいころ軸受（多列ころがり軸受）
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ‥外輪部材
２Ａａ、２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｃａ ‥外輪軌道
３Ａ、３Ｂ ‥内輪部材
３Ａａ、３Ａｂ、３Ｂａ、３Ｂｂ ‥内輪軌道
４ ‥円すいころ（転動体）
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ ‥軸受部
５Ａ、５Ｂ ‥外輪間座
５ｆ、５ｇ、６ｆ、６ｇ ‥樹脂部
６ ‥内輪間座

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】