(57)【要約】【課題】保持器と軌道輪との案内面間の摩擦を減らし、発熱、潤滑不良によるスミアリング等の故障を防止することで、軸受寿命にすぐれた転がり軸受を提供する。【解決手段】外輪軌道２ａを有する外輪２と、内輪軌道３ａを有する内輪３と、前記外輪軌道２ａと前記内輪軌道３ａの間に配置される複数の転動体４と、前記複数の転動体４を保持する保持器６とを備えた転がり軸受であって、前記外輪２および前記内輪３の少なくとも一方に、保持器６を案内する案内面３ｂを有する第１案内部３ｇが形成され、前記保持器６には、前記案内面３ｂに対峙する被案内面６ｅを有する第２案内部６ｇが形成され、前記第１案内部３ｇと前記第２案内部６ｇとの間に複数の案内用転動体５を具備する。【選択図】図１
2014020460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道の間に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、
前記外輪および前記内輪の少なくとも一方に、保持器を案内する案内面を有する、第１案内部が形成され、前記保持器には、前記案内面に対峙する被案内面を有する第２案内部が形成され、前記第１案内部と前記第２案内部との間に複数の案内用転動体を具備することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記案内用転動体は玉であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記第１案内部および前記第２案内部の少なくとも一方に、前記案内用転動体を案内する、深さが案内用転動体の直径より小さく、前記案内面および前記被案内部に直角に凹んで形成された円周状の案内溝を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。  
【請求項４】
前記第２案内部に形成された前記案内溝は、前記被案内面を底面とし、前記第１案内部側に開放し、前記案内溝の両側側面の開放側端部に前記案内用転動体の脱落を防止する保持突起を有していることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記第１案内部と前記第２案内部の間に前記案内用転動体を保持する案内用保持器を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に係わり、より詳しくは、圧延機やトンネル掘削機等に使用される大型のスラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の保持器案内形式には、保持器が転動体に案内される形式と、保持器が軌道輪に案内されるレースガイド形式と称される形式とがあり、スラストころ軸受や、保持器の質量の大きい軸受では保持器が軌道輪に案内されるレースガイド形式が多い。回転時のレースガイド形式においては、保持器の被案内面と軌道輪の案内面との間は、通常滑り接触となる。滑り接触は摩擦が大きく、エネルギーロスや異常発熱が生じやすい。
【０００３】
発熱が大きく、潤滑条件が悪い場合、案内面や被案内面に、表面の微少な焼付き、すなわちスミアリングが発生することがある。特に、図６に示す圧延機やトンネル掘削機等に使用される大型のスラストころ軸受５０を、軸線を垂直にして使用する場合、保持器５６の自重によって、軌道輪５３の案内面５３ｂと保持器５６の被案内面５６ｅが密着し、案内面５３ｂと被案内面５６ｅ間に潤滑剤を保持する隙間がなくなる。
【０００４】
このような状態で軸受が回転すると、案内面と被案内面の間の潤滑剤が不足し、潤滑不良による案内面のスミアリングが発生しやすくなる。案内面や被案内面にスミアリングが発生すると、摩擦はさらに増大し、発熱はさらに大きくなり、案内面や被案内面のスミアリングが拡大し、軸受寿命の低下につながる。このスミアリングの対策として、保持器の表面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）等の摺動抵抗低減膜を形成した転がり軸受がある。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２７８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、保持器の表面への摺動抵抗低減膜の形成は加工設備的に大型の転がり軸受への適用は難しく、また、保持器と軌道輪の案内面間は、基本的に滑り摩擦の範疇にあり、効果は限定的である。
【０００７】
この発明の目的は、保持器と軌道輪との案内面間の摩擦を減らし、発熱、潤滑不良によるスミアリング等の故障を防止することで、軸受寿命にすぐれた転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】
【０００８】
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、外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道の間に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、前記外輪および前記内輪の少なくとも一方に、保持器を案内する案内面を有する、第１案内部が形成され、前記保持器には、前記案内面に対峙する被案内面を有する第２案内部が形成され、前記第１案内部の前記案内面と前記第２案内部の前期被案内面との間に複数の案内用転動体を具備することである。
【０００９】
本発明の構成によると、軸受の回転によって軌道輪と保持器の相対移動が生じても、前記案内面と前記被案内面との間を転動する複数の案内用転動体を具備しているため、軌道輪と保持器の相対移動時、両案内面間は転がり接触となり、滑り接触にくらべ摩擦が小さくなる。
【００１０】
また、従来品（図６参照）においては、保持器５６の被案内面５６ｅと軌道輪５３の案内面５３ｂが密着し、両案内面間に潤滑剤を保持する隙間がなくなることがある。このため軌道輪５３と保持器５６の相対移動時、前記案内面と前記被案内面間の潤滑剤が不足し、潤滑不良によって、軌道輪の案内面や保持器の被案内面にスミアリングが発生しやすくなる。本発明の構成によると、前記複数の案内用転動体の接触部を除く前記案内面と前記被案内面の間には隙間が形成されており、前記隙間から潤滑剤が供給されるため、前記案内面と前記被案内面の間に潤滑不良が生じることはない。
【００１１】
すなわち、本発明の構成によると、保持器の被案内面と軌道輪の案内面の間の摩擦が小さく、かつ、前記案内面と前記被案内面との間に潤滑不良が生じることはない。この結果、エネルギーロスが減少し、異常発熱による、前記案内面や前記被案内面のスミアリングが防止でき、軸受寿命が長くなる。
【００１２】
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複数の案内用転動体は複数の玉であることである。
【００１３】
転がり接触用の転動体としては、玉ところがあるが、玉はころにくらべ、転がり時の摩擦が小さいことがわかっている。また玉はころにくらべ汎用性が高く、価格も安く、調達も容易である。本発明の構成によると案内用転動体は玉であり、回転時の摩擦が小さく、かつ、製造は安容易かつ安価となる。
【００１４】
前記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記第１案内部および前記第２案内部の少なくとも一方に、前記案内用転動体を案内する、深さが案内用転動体の直径より小さく、前記案内面および前記被案内部に直角に凹んで形成された円周状の案内溝を有することである。
【００１５】
本発明の構成によると、複数の前記案内用転動体は前記案内溝に確実に案内され、前記第１案内部と前記第２案内部の間から離脱することなく、安定した軌跡で回転が可能となり、異常な摩擦が生じることがない。
【００１６】
前記の課題を解決するため、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、前記第２案内部に形成された前記案内溝は、前記被案内面を底面とし、前記第１案内部側に開放し、前記案内溝の両側側面の開放側端部に前記案内用転動体の脱落を防止する保持突起を有していることである。
【００１７】
本発明の構成によると、前記案内用転動体は前記第１案内部と前記第２案内部の間に確実に保持され、安定した回転ができる。さらに前記案内用転動体は前記保持器と一体であり、取扱いが非常に容易である。
【００１８】
前記の課題を解決するため、請求項５に係る発明の構成上の特徴は、前記第１案内部と前記第２案内部の間に前記案内用転動体を保持する案内用保持器を有することである。
【００１９】
本発明の構成によると、複数の前記案内用転動体は、前記第１案内面と前記第２案内面の間に確実に保持され、前記複数の案内用転動体の衝突が防止でき、より安定した回転が可能となり、異常な摩擦が生じることがない。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、保持器と軌道輪との案内面間の摩擦を減らし、発熱、潤滑不良によるスミアリング等の故障を防止することで、軸受寿命にすぐれた転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の転がり軸受の断面図である。
【図２】図１の保持器の主要部周辺の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の転がり軸受の断面図である。
【図４】図３の保持器の主要部の拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の転がり軸受の断面図である。
【図６】従来例の転がり軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第1の実施形態の転がり軸受の断面図である。
図１において、転がり軸受１は、スラスト円すいころ軸受であり、外輪２と、内輪３と、転動体４と、複数の案内用転動体５と、保持器６と、で構成される。
【００２４】
外輪２は軸受鋼等の鋼材からなる円盤状で、軸方向一方の端面に外輪軌道２ａが形成されている。
内輪３は軸受鋼等の鋼材からなる円盤状で、軸方向一方の端面に径方向外方に軸線と同心で、軸線に対して傾斜した内輪軌道３ａが形成され、内輪軌道３ａから径方向内方に軸線に対して直角に第１案内部３ｇである案内面３ｂが延在している。
【００２５】
転動体４は軸受鋼等の鋼材からなる円すい台形状で、円すい形状の外周面が転動面４ａとなっている。
【００２６】
案内用転動体５は規格に基づく、軸受鋼等の鋼材からなる鋼球である。
【００２７】
保持器６は高力黄銅等の金属材料からなり、機械加工によって形成されている。保持器６は径方向両端部に大円環部６ａ、小円環部６ｂを有する。両円環部６ａ、６ｂは、円周方向に複数設けられた柱部６ｃによって径方向に連結され、対峙する両円環部６ａ、６ｂと２個の柱部６ｃで、前記転動体４を転動可能に保持するポケット６ｄが円周上等配に複数個区画形成されている。
【００２８】
図２は、本発明の第1の実施形態の転がり軸受１の保持器６の主要部周辺の拡大断面図である。保持器６の小円環部６ｂの軸方向一方の端部に円周状に、端面から軸方向に凹んで、第２案内部部として断面が矩形の案内溝６ｆが形成されている。案内溝６ｆの底面に被案内面６ｅ、案内溝６ｆの両側の側面６ｈ、６ｉの開放側端部に案内溝６ｆの幅方向内方に突出する円周上状の保持突起６ｊ、６ｋが形成されている。
【００２９】
保持突起６ｊ、６ｋは、複数の案内用転動体５が保持器６の案内溝６ｆ内に装着された後、案内溝６ｆの側面６ｈ、６ｉ近傍の開放側端面をロールかしめを行うことにより形成される。保持突起６ｊ、６ｋの先端部の間隔は案内用転動体５の直径より小さく、案内用転動体５は案内溝６ｆ内に非分離に保持されている。すなわち案内用転動体５は保持器６と一体であり、組立時の取扱いが非常に容易である。
【００３０】
複数の転動体４は、保持器６のポケット６ｄに保持され、転動面４ａを外輪軌道２ａと、内輪軌道３ａに接して、転動可能に配置されている。また、保持器６の案内溝６ｆ内に保持された複数の案内用転動体５は内輪３の案内面３ｂと保持器６の被案内面６ｅとの間に転動可能に配置されている。また、保持器６の案内溝６ｆの深さは案内用転動体５の直径より小さく、複数の案内用転動体５は一部が保持溝６ｆから突出している。
【００３１】
内輪３が回転すると、複数の転動体４が内輪３の回転速度の約１／２の回転速度で公転し、保持器６も、転動体４の公転の回転速度と同じ回転速度で回転する。すなわち、保持器６と内輪３は、内輪３の回転速度の約１／２の回転速度で相対回転する。このとき、案内面３ｂと被案内面６ｆの間には複数の案内用転動体５が介在しているため、転がり接触となり、滑り接触にくらべ摩擦が小さく、相対回転時の案内面３ｂと被案内面６ｅの接触による発熱は非常に少ない。
【００３２】
また、複数の案内用転動体５の接触部を除く案内面３ｂと被案内面６ｅの間には空間が形成され、前記空間に潤滑剤が供給されるため、案内面３ｂと被案内面６ｅの間に潤滑不良が生じることはない。この結果、案内面３ｂや被案内面６ｅのスミアリングの発生が防止でき、従来の転がり軸受にくらべ寿命が長くなる。
【００３３】
図３は、本発明の第２実施形態の転がり軸受の軸方向断面図である。
第２の実施形態の転がり軸受２０は第２案内部と案内用転動体の構成が第１の実施形態の転がり軸受１と異なる。第２の実施形態の転がり軸受２０では、第１の実施形態の転がり軸受１と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の転がり軸受１と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
【００３４】
図３において、転がり軸受２０は、外輪２と、内輪３と、複数の転動体４と、案内用転動体２５と、保持器２６と、案内用保持器２７とで構成される。
案内用転動体２５は軸受鋼等の鋼材からなる円筒形状で、外周面は転動面２５ａとなっている。
【００３５】
保持器２６は高力黄銅等の金属材料からなり、機械加工によって形成されている。保持器２６は径方向両端部に大円環部２６ａ、小円環部２６ｂを有する。両円環部２６ａ、２６ｂは、円周方向に複数設けられた柱部２６ｃによって径方向に連結され、対峙する両円環部２６ａ、２６ｂと２個の柱部２６ｃで、前記転動体４を転動可能に保持するポケット２６ｄが円周上等配に複数個区画形成されている。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施形態の転がり軸受２０の保持器２６の主要部周辺の拡大断面図である。保持器２６の小円環部２６ｂの軸方向一方の端部に円周状に、端面から軸方向に凹んで、第２案内部２６ｇとしての、断面が矩形の案内溝２６ｆが形成されている。案内溝２６ｆの底面に被案内面２６ｅが形成されている。
【００３７】
案内用保持器２７は鋼板からなり、プレス加工によって形成されている。案内用保持器２７の径方向両端部に大円環部２７ａ、小円環部２７ｂを有する。両円環部２７ａ、２７ｂは、円周方向に複数設けられた複数の柱部２７ｃによって径方向に連結されており、対峙する両円環部２７ａ、２７ｂと２個の柱部２７ｃで、複数の案内用転動体２５を転動可能に保持するポケット２７ｄが円周上等配に複数個区画形成されている。
【００３８】
案内用保持器２７は複数の案内用転動体２５をポケット２７ｄに保持した状態で、保持器２６の小円環部２６ｂの軸方向一方の端部の軸方向外方に配置され、複数の案内用転動体２５は保持器２６の案内溝２６ｆに案内され、内輪３の案内面３ｂと保持器２６の被案内面２６ｅとの間に転動可能に配置されている。
【００３９】
内輪３が回転すると、複数の転動体４が内輪３の回転速度の約１／２の回転速度で公転し、保持器２６も、転動体４の公転の回転速度と同じ回転速度で回転する。すなわち、保持器２６と内輪３は、内輪３の回転速度の約１／２の回転速度で相対回転する。このとき、第１案内面３ｂと第２案内面２６ｅの間には複数の案内用転動体２５が介在しているため、転がり接触となり、滑り接触にくらべ摩擦が小さく、相対回転時の案内面３ｂと被案内面２６ｅの接触による発熱は非常に少ない。
【００４０】
また、複数の案内用転動体２５の接触部を除く案内面３ｂと被案内面２６ｅの間には空間が形成され、前記空間に潤滑剤が供給されるため、案内面３ｂと被案内面２６ｅの間に潤滑不良が生じることはない。この結果、第１案内面３ｂや第２案内面２６ｆのスミアリングの発生が防止でき、従来の転がり軸受にくらべ寿命が長くなる。
【００４１】
第１および第２の実施形態の転がり軸受は、内輪に第1案内部、保持器に第２案内部が形成されているが、本発明においては、外輪に第1案内部、保持器に第２案内部が形成されていてもよい。また、内輪、外輪両方に２箇所の第1案内部、保持器に２箇所の第２案内部が形成されていてもよい。
【００４２】
第１および第２の実施形態の転がり軸受は、第２案内部に案内溝が形成されているが、本発明においては、第1案内部に案内溝が形成されていてもよい。
【００４３】
上述の実施形態の転がり軸受は、スラスト円すいころ軸受であるが、本発明においては、転がり軸受は図５に示す、ラジアル軸受である円筒ころ軸受３０等、他の形式の転がり軸受であってもよい。
【００４４】
上述の実施形態の転がり軸受装置においては、案内用転動体を案内する案内溝を有しているが、本発明においては、案内用転動体を保持する案内溝を有しない構成のころがり軸受であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１、２０、３０、５０          ‥転がり軸受
２、３２、５２                ‥外輪
２ａ                          ‥外輪軌道
３、３３、５３                ‥内輪
３ａ                          ‥内輪軌道
３ｂ、３３ｂ、５３ｂ          ‥案内面
３ｇ、３３ｇ                  ‥第１案内部
４、３４、５４                ‥転動体
４ａ                          ‥転動面
５、２５、３５                ‥案内用転動体
６、２６、３６、５６          ‥保持器
６ｅ、２６ｅ、３３ｅ、５６ｅ  ‥被案内面
６ｆ、２６ｆ、３６ｆ          ‥案内溝
６ｇ、２６ｇ、３３ｇ          ‥第２案内部
６ｈ、６ｉ                    ‥側面
６ｊ、６ｋ                    ‥保持突起
２７                          ‥案内用保持器
【図１】
2014020460.tif 000003
【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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