(57)【要約】【課題】２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても低速度での円滑な回転を長期間にわたって発揮できると共に安価な耐熱深溝玉軸受を提供する。【解決手段】耐熱深溝玉軸受１０は、ステンレス製の内外輪１１，１７の軌道溝１２，１８にセラミック製のボールである複数の転動体２１が嵌め合わされている。転動体２１を保持器で保持しない総玉構造であると共に、転動体２１が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間を設ける。転動体２１と軌道溝１２，１８の間に所定のクリアランスｓを設けることにより、高温雰囲気において転動体２１の動きが内外輪１１，１７によって拘束されない。内輪１１の外周面と外輪１７の内周面の周方向の各一か所に転動体２１を挿入するための入れ溝１３，１９を設け、内輪１１の外周面に内輪プレート１５を設けて転動体２１の抜け止めとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス製の内外輪の軌道溝にセラミック製のボールである複数の転動体が嵌め合わされた耐熱深溝玉軸受であって、前記転動体の配列が該転動体を保持器で保持しない総玉構造であると共に、該転動体が配列された周方向にて該転動体１つないし２つ分の隙間を設け、該転動体と該軌道溝の間に所定のクリアランスを設け、高温雰囲気において該転動体の動きが前記内外輪によって拘束されないようにしたことを特徴とする耐熱深溝玉軸受。
【請求項２】
前記内輪の外周面と前記外輪の内周面の周方向の各一か所にて、それぞれ径方向に凹むと共に該内外輪の一側面から前記軌道溝まで延びた前記転動体を挿入するための入れ溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の耐熱深溝玉軸受。
【請求項３】
前記内輪の外周面にて前記軌道溝と一側面の間に全周に沿って同軸状に取付溝を設け、該取付溝に環状の内輪プレートを嵌め合わせたことを特徴とする請求項２に記載の耐熱深溝玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温雰囲気中で低回転速度で使用される耐熱深溝玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の耐熱深溝玉軸受としては、特許文献１に示すように、内外両軌道輪を耐熱鋼とし、転動体としての球をセラミックスで構成し、グラファイト製等の保持器で転動体を保持したものが知られている。しかし、この耐熱玉軸受については、雰囲気温度が２８０℃程度を超えると、保持器が劣化して摩耗したり、内外輪と転動体との摩擦により鋼材が摩耗することにより、回転性能が損なわれるという不具合があった。特に、６００℃程度の高温になると、内外輪が膨張することにより転動体が挟まれて回動できなくなるという問題があった。
【特許文献１】実開昭６４−３５２１９号
【０００３】
これに対して、特許文献２に示すように、内外輪と転動体のいずれもセラミック製としたセラミック玉軸受が知られている。この玉軸受は、保持器を用いない総玉構造であり、すべての部材がセラミック製であるため、常温から８００℃の超高温までの使用が可能になっている。しかし、この玉軸受は、部材がすべてセラミック製であるため非常に高価であり、さらに入れ溝が無いために２つを重ね合せたアンギュラ玉軸受として使用する必要がありさらに高価なものになっていた。そのため、このセラミック玉軸受を２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気となる通常の熱処理炉、焼成炉等で使用することは価格面で無理であった。
【特許文献２】特開平４−７３４２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決しようとするもので、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても低速度での円滑な回転を長期間にわたって発揮できると共に安価に提供される耐熱深溝玉軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために上記請求項１の発明の構成上の特徴は、ステンレス製の内外輪の軌道溝にセラミック製のボールである複数の転動体が嵌め合わされた耐熱深溝玉軸受であって、転動体の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造であると共に、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間を設け、転動体と軌道溝の間に所定のクリアランスを設け、高温雰囲気において転動体の動きが内外輪によって拘束されないようにしたことにある。ここで、クリアランスは内外輪や転動体の径によって異なるが数十μｍから数百μｍの範囲である。
【０００６】
上記のように構成した請求項１の発明においては、セラミック製の転動体とステンレス製の内外輪の軌道溝との間に、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気において転動体の動きが内外輪によって拘束されないように所定のクリアランスが設けられており、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間が設けられている。そのため、高温雰囲気においてステンレス製の内外輪が膨張してもクリアランスによって膨張分が吸収されることにより、内外輪に挟まれた転動体の回転が損なわれない。また、転動体１つないし２つ分の隙間が設けられたことにより、内外輪の回転運動が滑らかに行われる。
【０００７】
その結果、本発明においては、転動体のみがセラミック製で内外輪がステンレス製の軸受であるが、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても、耐熱深溝玉軸受の低速度での円滑な回転が確保され、長期の安定した使用が可能になる。なお、転動体と内外輪間にクリアランスが設けられ、転動体間にも隙間が設けられているが、耐熱深溝玉軸受が低速度での回転に使用されるため、多少の隙間があっても問題ではない。さらに、耐熱深溝玉軸受は、高価なセラミックは転動体のみで内外輪はステンレス製であるため、全てがセラミックであるセラミック玉軸受に比べて価格を大幅に低減できるため、通常の熱処理炉、焼成炉等で使用することが価格面で十分に可能になった。また、転動体の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造であるため、保持器を設けた場合に比べて転動体の数が増加することにより、耐熱深溝玉軸受の径方向の耐荷重を大きくすることができる。
【０００８】
また、本発明において、内輪の外周面と外輪の内周面の周方向の各一か所にて、それぞれ径方向に凹むと共に内外輪の一側面から軌道溝まで延びた転動体を挿入するための入れ溝を設けることができる。このように、内外輪に入れ溝を設けたことにより、保持器のない総玉構造を形成するために、転動体の軌道溝内への嵌め合わせを入れ溝を通して容易に行うことができる。
【０００９】
また、本発明において、内輪の外周面にて軌道溝と一側面の間に全周に沿って同軸状に取付溝を設け、取付溝に環状の内輪プレートを嵌め合わせることができる。これにより、耐熱深溝玉軸受の回転中に内外輪の入れ溝が径方向に重なって、転動体が入れ溝からぬけようとしたとき、取付溝に嵌め合わされた内輪プレートにより転動体の抜けを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、セラミック製の転動体とステンレス製の内外輪の軌道溝の間に所定のクリアランスを設け、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間を設けたことにより、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても軸受の低速度での円滑な回転が確保され、耐熱深溝玉軸受の長期の安定した使用が可能になる。さらに、この軸受は、全てがセラミック製であるセラミック玉軸受に比べて価格が大幅に低くできるため、価格面でも通常の熱処理炉、焼成炉等で使用することが十分に可能になった。また、転動体の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造であるため、保持器を設けた場合に比べて転動体の数が増加することにより軸受の径方向の耐荷重を大きくすることができる。また、本発明において、内外輪に入れ溝を設けることにより、転動体の軌道溝内への嵌め合わせを入れ溝を通して容易に行うことができ、さらに、内輪の外周面にて軌道溝と一側面の間に全周に沿って同軸状に取付溝を設け、取付溝に環状の内輪プレートを嵌め合わせたことにより、転動体の入れ溝からの抜けを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２、図３は、一実施例である２００〜６５０℃程度の高温雰囲気において１分当たり数百回程度の低速度での回転用に使用される内輪突出タイプの単列の耐熱深溝玉軸受をＩ−Ｉ線方向の断面図、側面図、ＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の断面図により示したものである。耐熱深溝玉軸受（以下、軸受と記す）１０は、ステンレス製の内外輪１１，１７の軌道溝に窒化ケイ素等のセラミック製のボールである複数の転動体２１が嵌め合わされており、転動体２１の配列が転動体を保持器で保持しない総玉構造となっている。
【００１２】
内輪１１は、軸方向両端が外輪１７の軸方向両端から突出しており、外周面の軸方向中央に断面円孤状にわずかに凹んだ軌道溝１２を全周に沿って同軸状に設けており、外周面の周方向一か所において、径方向に円弧状に凹んで一側面１１ａから軌道溝１２まで軸方向に延びた入れ溝１３を設けている。また、内輪１１は、一側面１１ａと軌道溝１２との間の外周面において、径方向に凹んだ線状の取付溝１４を全周に沿って同軸状に設けており、取付溝１４には環状の内輪プレート１５が嵌め合わせ可能になっている。外輪１７は、内周面の軸方向中央に断面円孤状にわずかに凹んだ軌道溝１８を全周に沿って同軸状に設けており、また外周面の周方向一か所において径方向に円弧状に凹んで一側面１７ａから軌道溝１８まで軸方向に延びた入れ溝１９を設けている。
【００１３】
転動体２１は、図１に示すように、内輪１１と外輪１７とを同軸状に配置し、入れ溝１３と入れ溝１９とを径方向で合わせた状態で、入れ溝１３，１９から挿入することによりを両軌道溝１２，１８間に挿嵌される。図２、図３に示すように、複数の転動体２１が軌道溝１２，１８間において周方向に配列されるが、転動体２１が互いに密着した状態から１個除かれてその分の隙間が設けられている。また、転動体２１と外輪１７との間には、内外輪１１，１７の径や転動体２１の径により予め規定された数１０μｍ〜数１００μｍの微小なクリアランスｓが設けられている。その後、取付溝１４に内輪プレート１５が嵌め合わされる。これにより、軸受１０の回転中に入れ溝１３，１９が径方向に重なったときでも、転動体２１の入れ溝１３，１９からの抜けが内輪プレート１５によって確実に防止される。
【００１４】
以上のように形成された軸受１０は、内輪１１が外輪１７の両側面から延びているため、図４に示すように、内輪１１の軸孔に挿入したボルト３を、ホイール用ベアリングを構成するＬ字型フレーム１の垂直部２の取付孔２ａに挿入し、ボルト３の先端にナット４を締め付けることにより容易に取り付けられる。軸受１０の取り付けられたフレーム１を左右に配置することにより、両軸受１０上に物を載せて転送する用途に用いられる。また、図５に示すように、フレーム１に取り付けられる軸受１０について、外輪１７の外周に同一内径のリング部材２３を嵌め合わせて固定させることができる。これにより、軸受１０の回転半径を大きくすることができ、また軸受１０を保護することもできる。さらに、軸受１０の他の使用例として、図６に示すように、ローラ用ベアリング６の回転軸７の両端近傍位置にそれぞれ軸受１０を固定し、その外周側にローラ８を嵌め合わせて一体とし、回転軸７の両端を一対のＬ字型フレーム１の垂直部２に挿入することにより取り付けられて使用される。なお、フレームについては、Ｌ字型の他にコの字型、平板型、その他種々の形のものが用いられる。
【００１５】
上記構成の実施例においては、セラミック製の転動体２１とステンレス製の内外輪１１，１７の軌道溝１２，１８との間に、高温雰囲気において転動体２１の動きが内外輪１１，１７によって拘束されないように所定のクリアランスｓが設けられており、転動体２１が配列された周方向にて転動体２１の１つ分の隙間を設けられている。そのため、２８０〜６５０℃程度の高温雰囲気においてステンレス製の内外輪１１，１７が膨張してもクリアランスｓによって膨張分が吸収されることにより、内外輪１１，１７に挟まれた転動体２１の回転が損なわれない。その結果、本実施例においては、転動体２１のみセラミック製で内外輪１１，１７がステンレス製の軸受であるが、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても、軸受１０の低速度での円滑な回転が確保され、長期の安定した使用が可能になる。このように転動体２１と内外輪１１，１７間にクリアランスｓが設けられ、転動体２１間にも隙間が設けられているが、軸受１０が毎分数百回程度の低速度での回転に使用される場合は、多少の隙間があっても円滑な回転を維持するうえで問題にはならない。
【００１６】
さらに、転動体２１はセラミック製であるが、内外輪１１，１７はステンレス製であるため、軸受１０の価格を全てがセラミック製であるセラミック玉軸受に比べて大幅に低減できるため、通常の熱処理炉、焼成炉等で使用することが価格面で十分に可能になった。また、転動体２１の配列が転動体２１を保持器で保持しない総玉構造であるため、保持器を設けた場合に比べて転動体の数が増加することにより、軸受１０の径方向の耐荷重を大きくすることができる。
【００１７】
また、本実施例においては、内外輪１１，１７に入れ溝１３，１９を設けたことにより、保持器のない総玉構造を形成するために、転動体２１の軌道溝１２，１８内への嵌め合わせを入れ溝１３，１９を通して容易に行うことができる。さらに、内輪１１の外周面にて軌道溝１２と一側面１１ａの間に全周に沿って取付溝１４を設け、取付溝１４に環状の内輪プレート１５を同軸状に嵌め合わせたことにより、軸受１０の回転中に内外輪の入れ溝１３，１９が径方向に重なって転動体２１が入れ溝１３，１９から抜けようとしたとき、内輪プレート１５により転動体２１の抜けを確実に防止できる。
【００１８】
なお、上記実施例では、内輪１１の外周面に全周に沿って取付溝１４を設け、取付溝１４に環状の内輪プレート１５を嵌め合わせているが、これを省くことも可能である。この場合、軸受１０を単独で使用すると、回転中に入れ溝１３，１９が重なり合った時に、入れ溝１３，１９から転動体２１が抜ける可能性があるので、例えば一対の軸受１０の一側面を互いに向き合わせて使用することにより転動体２１の抜けを防止できる。また、上記実施例では、内輪１１が外輪１７の両側面から突出しているが、これに代えて、図７に示すように、通常の軸受のように内輪１１Ａと外輪１７の長さを同一にしても使用可能である。さらに、軸受１０は、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気で使用するのに最も適しているが、２８０℃以下の温度で使用することも勿論可能である。その他、上記実施例に示した軸受の具体的構成については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明によれば、セラミック製の転動体とステンレス製の内外輪の軌道溝の間に所定のクリアランスを設け、転動体が配列された周方向にて転動体１つないし２つ分の隙間を設けたことにより、２８０℃から６５０℃程度の高温雰囲気においても軸受の低速度での円滑な回転が確保され、軸受の長期の安定した使用が可能になり、また全てがセラミック製であるセラミック玉軸受に比べて価格が大幅に低減できるため、通常の熱処理炉、焼成炉等で使用することが価格面で十分に可能になる。そのため、本発明は有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例である耐熱深溝玉軸受を示す図２のＩ−Ｉ線方向の断面図である。
【図２】同軸受を示す側面図である。
【図３】同軸受を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の断面図である。
【図４】同軸受をホイールベアリングのＬ字型フレームの垂直部にボルトとナットで締め付けることにより取り付けた状態を示す断面図である。
【図５】同軸受のＬ字型フレームへの取り付けの変形例を示す断面図である。
【図６】同軸受をローラコンベアの回転軸に取り付けてＬ字型フレームに取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】軸受の他の例を示す軸線位置での断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０…耐熱深溝玉軸受、１１…内輪、１２…軌道溝、１３…入れ溝、１５…内輪プレート、１７…外輪、１８…軌道溝、１９…入れ溝、２１…転動体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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