(57)【要約】【課題】  鍔付円筒ころ軸受に大きなアキシアル荷重が作用した場合でも、円筒ころの軸方向端面と鍔部の内側面との当接部で著しい摩耗が生じたり、この当接部での温度が著しく上昇したりする事を抑える。【解決手段】  保持器５ａの各ポケット１０ａ、１０ａを、この保持器５ａの中心軸に平行な仮想線αに対して傾斜させる。この傾斜方向は、上記鍔付円筒ころ軸受を構成する外輪と内輪との相対回転時に、上記各ポケット１０ａ、１０ａに保持された上記各円筒ころからこの内輪に作用するアキシアル方向の力が、外部からこの内輪に作用するアキシアル荷重と反対向となる方向とする。この構成により、このアキシアル荷重が相殺或は軽減され、上記当接部での接触圧力の上昇を抑え、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
2006097764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に円筒形の外輪軌道を有する外輪と、外周面に円筒形の内輪軌道を有する内輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の円筒ころと、円周方向複数個所にこれら各円筒ころを転動自在に保持するポケットを有する保持器と、上記内輪軌道と外輪軌道とのそれぞれの軸方向両端部のうち、少なくともこれら内輪軌道と外輪軌道とで互いに軸方向反対側となる端部に、上記外輪及び内輪と一体又は別体にそれぞれ設けられ、その内側面を上記各円筒ころの軸方向端面と対向させた鍔部とを備え、これら各鍔部の内側面とこれら各円筒ころの軸方向端面との係合に基づいてアキシアル荷重を支承自在とした鍔付円筒ころ軸受に於いて、上記各ポケットは、上記保持器の中心軸に平行な仮想線に対してそれぞれ円周方向に関して互いに同じ方向に傾斜しており、この傾斜方向は、上記外輪と内輪との相対回転時に、上記各ポケットに保持された上記各円筒ころからこれら外輪或は内輪に作用するアキシアル方向の力が、外部からこれら外輪或は内輪に作用するアキシアル荷重と反対向となる方向とした事を特徴とする鍔付円筒ころ軸受。
【請求項２】
各ポケットの傾斜角度を、保持器の中心軸に平行な仮想線に対して０．６〜１．３゜とした、請求項１に記載した鍔付円筒ころ軸受。
【請求項３】
一部に回転方向を識別できる印を設けた、請求項１〜２の何れかに記載した鍔付円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る鍔付円筒ころ軸受は、例えば、圧延機用ロールの端部に固設した支持軸や、歯車伝達装置を構成するはすば歯車を固設した回転軸等、使用時にラジアル荷重だけでなくアキシアル荷重が加わる回転軸を、ハウジング等の固定部分に対し回転自在に支持する為に使用する。
【背景技術】
【０００２】
圧延機用ロールの端部に固設した支持軸や、鉄道車両を駆動する為の歯車伝達装置を構成するはすば歯車を固設した回転軸には、使用時に、ラジアル荷重の他にアキシアル荷重が加わる。従って、これらの回転軸をハウジングに対し回転自在に支持する為の転がり軸受は、ラジアル荷重だけでなく、アキシアル荷重も支承できるものでなければならない。この為に、図４に示す様な鍔付円筒ころ軸受１が、従来から使用されている。この鍔付円筒ころ軸受１は、ＮＪ形と呼ばれるもので、ラジアル荷重だけでなく、アキシアル荷重も支承可能である。
【０００３】
即ち、上記鍔付円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、複数の円筒ころ４、４と、保持器５とから成る。このうちの内輪２は、外周面の中間部に円筒形の内輪軌道６を、同じく一端部（図４の左端部）に外向鍔部７を、それぞれ設けている。又、上記外輪３は、内周面の中間部に円筒形の外輪軌道８を、同じく両端部に内向鍔部９、９を、それぞれ設けている。又、上記各円筒ころ４、４は、上記内輪軌道６と外輪軌道８との間に転動自在に設けられている。又、上記保持器５は、全体を円筒状に形成され、図５に示す様に、円周方向複数個所に上記各円筒ころ４、４を転動自在に保持するポケット１０、１０を有する。尚、これら各ポケット１０、１０は、上記保持器５の中心軸に対してそれぞれ平行に形成されている。
【０００４】
上述の様に構成する鍔付円筒ころ軸受１は、図４に示す様に、回転軸１１に上記内輪２を外嵌固定すると共に、ハウジング１２に上記外輪３を内嵌固定する事により、この回転軸１１をこのハウジング１２に対して回転自在に支持し、併せて、この回転軸１１に作用するアキシアル荷重を支承自在としている。即ち、上記鍔付円筒ころ軸受１は、上記各円筒ころ４、４の軸方向両端面を、上記外向鍔部７と上記１対の内向鍔部９、９との各内側面１３、１３にそれぞれ対向させて、上記各円筒ころ４、４とこれら各鍔部７、９との間でアキシアル荷重を支承自在としている。尚、図示の例の場合、上記内輪２の外周面の一端側（図４の左側）にのみ、上記外向鍔部７を設けている為、この一端側から作用するアキシアル荷重Ｆa のみ支承可能である。又、図４に示す構造の場合、上記各鍔部７、９により、上記各円筒ころ４、４が、上記内輪軌道６及び外輪軌道８からはみ出る事を防止できる。
【０００５】
上記鍔付円筒ころ軸受１の場合、上述した様に、各円筒ころ４、４と各鍔部７、９との係合により上記アキシアル荷重Ｆa を支承している。この為、この鍔付円筒ころ軸受１に作用するアキシアル荷重Ｆa が大きい場合には、上記各円筒ころ４、４の軸方向端面と上記各鍔部７、９の各内側面１３、１３との当接部で著しい摩耗が生じたり、この当接部での温度が著しく上昇したりし易い。そして、この様な著しい摩耗や温度上昇により早期に焼き付きが生じる可能性がある。
【０００６】
尚、特許文献１には、保持器の各ポケットを傾斜させる事により、これら各ポケットに保持した円筒ころをスキューさせてこの保持器の軸方向移動を防止する構造が記載されている。但し、この特許文献１に記載された構造は、アキシアル荷重を支承する事を前提としていない、Ｎ、ＮＵ、ＮＮＵ、ＮＮ形の鍔付円筒ころ軸受を対象としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２００３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の鍔付円筒ころ軸受は、上述した様な事情に鑑み、アキシアル荷重を支承可能な構造で、大きなアキシアル荷重が作用した場合でも、円筒ころの軸方向端面と鍔部の内側面との当接部で著しい摩耗が生じたり、この当接部での温度が著しく上昇したりする事を抑えられる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鍔付円筒ころ軸受は、前述の図４に示した従来構造と同様に、外輪と、内輪と、複数個の円筒ころと、保持器と、鍔部とを備える。
このうちの外輪は、内周面に円筒形の外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に円筒形の内輪軌道を有する。
又、上記各円筒ころは、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けている。
又、上記保持器は、円周方向複数個所にこれら各円筒ころを転動自在に保持するポケットを有する。
又、上記鍔部は、上記内輪軌道と外輪軌道とのそれぞれの軸方向両端部のうち、少なくともこれら内輪軌道と外輪軌道とで互いに軸方向反対側となる端部に、上記外輪及び内輪と一体又は別体にそれぞれ設けられ、その内側面を上記各円筒ころの軸方向端面と対向させている。
そして、上記各鍔部の内側面と上記各円筒ころの軸方向端面との係合に基づいてアキシアル荷重を支承自在としている。
尚、上記「円筒ころ」には、「ニードル」を含むものとする。
【００１０】
特に、本発明の鍔付円筒ころ軸受に於いては、上記各ポケットは、上記保持器の中心軸に平行な仮想線に対してそれぞれ円周方向に関して互いに同じ方向に傾斜している。そして、この傾斜方向は、上記外輪と内輪との相対回転時に、上記各ポケットに保持された上記各円筒ころからこれら外輪或は内輪に作用するアキシアル方向の力が、外部からこれら外輪或は内輪に作用するアキシアル荷重と反対向となる方向としている。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明の場合、保持器のポケットにそれぞれ保持された各円筒ころが、常にスキューした状態となる。この為、外輪と内輪との相対回転時には、上記各円筒ころからこれら外輪或は内輪に対してアキシアル方向の力が作用する。本発明の場合、この方向を、外部からこれら外輪或は内輪に作用するアキシアル荷重と反対向となる方向としている為、このアキシアル荷重を相殺或は軽減できる。この結果、鍔付円筒ころ軸受に大きなアキシアル荷重が作用しても、上記各円筒ころの軸方向端面と各鍔部の内側面との各当接部の接触圧力の上昇を抑える事ができる。そして、これら各当接部で著しい摩耗が生じたり、これら各当接部での温度が著しく上昇したりする事を抑えられ、上記鍔付円筒ころ軸受に早期に焼き付きが生じる事を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を、例えばヘリカルギアボックス等に組み込まれる、一般的な鍔付円筒ころ軸受に於いて実施する場合には、請求項２に記載した様に、各ポケットの傾斜角度を、保持器の中心軸に平行な仮想線に対して０．６〜１．３゜（より好ましくは、０．６〜０．９゜）とする事が好ましい。
又、更に好ましくは、請求項３に記載した様に、鍔付円筒ころ軸受の一部に、回転方向を識別できる印を設ける。例えば、外輪或は内輪の軸方向端面に回転方向を示す矢印等を刻印する。
この様に構成すれば、回転支持部分への誤組み付けを防止でき、本発明の効果を確実に得る事ができる。
【実施例】
【００１３】
図１〜２は、本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、保持器５ａの各ポケット１０ａ、１０ａの形状を工夫する事により、これら各ポケット１０ａ、１０ａに保持した各円筒ころ４から内輪２にアキシアル方向の力を付与し、外部からこの内輪２に作用するアキシアル荷重を相殺或は軽減する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図４に示した構造と同様であるから、同等部分に関する図示及び説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
本実施例の場合、上記保持器５ａを、ステンレス鋼板等の金属板により円筒状に形成している。そして、この保持器５ａの円周方向複数個所に、上記各円筒ころ４を転動自在に保持する上記各ポケット１０ａ、１０ａを形成している。特に、本実施例の場合、図１に示す様に、これら各ポケット１０ａ、１０ａを、上記保持器５ａの中心軸に平行な仮想線αに対してそれぞれ所定方向に傾斜させている。
【００１５】
本実施例の鍔付円筒ころ軸受の場合、例えば、端部にはすば歯車を固設した回転軸に上記内輪２を外嵌固定すると共に、ハウジングに外輪３（図４参照）を内嵌固定する事により、この回転軸をこのハウジングに対して回転自在に支持する。この為、上記はすば歯車を組み込んだ装置の運転時には、上記回転軸から上記内輪２に、図２に示す様なアキシアル荷重Ｆa1が作用する。尚、図２では、円筒ころ４の傾斜角度を誇張して示す為、この円筒ころ４の軸方向端面と内輪２の端部に形成した外向鍔部７の内側面１３との間に隙間を設けた状態で示している。但し、実際には、この内側面１３と上記円筒ころ４の軸方向端面とは当接する。
【００１６】
本実施例の場合、上記各ポケット１０ａ、１０ａのそれぞれの傾斜方向は、円周方向に関して互いに同じで、且つ、上記外輪３と内輪２との相対回転時に、これら各ポケット１０ａ、１０ａに保持された上記各円筒ころ４からこの内輪２に作用するアキシアル方向の力が、上記アキシアル荷重Ｆa1と反対向となる方向としている。即ち、図１〜２の左方から上記内輪２にこのアキシアル荷重Ｆa1が作用すると共に、上記保持器５ａ（図２では図示を省略）が上記内輪２に対し、図１〜２の下方に向けて相対回転する場合には、図１に示す様に、図の右方に向かう程図の下方に向かう方向に、上記各ポケット１０ａ、１０ａを傾斜させる。尚、この場合、内輪２及び保持器５ａは、図２の上方に回転している。但し、この保持器５ａの方がこの内輪２よりも回転速度が遅い為、この保持器５ａはこの内輪２に対して図２の下方に相対回転する状態となる。
【００１７】
尚、これら各ポケット１０ａ、１０ａの傾斜角度θは、上記各円筒ころ４の外周面とこれら各ポケット１０ａ、１０ａの内周面との間のポケット隙間及び、これら各円筒ころ４の軸方向長さにより定める。例えば、一般的な円筒ころ軸受の場合には、上記各ポケット１０ａ、１０ａの傾斜角度θを上記仮想線αに対して０．６〜１．３゜（好ましくは０．６〜０．９゜）とする。又、本実施例の場合、図示は省略するが、外輪３（図４参照）或は内輪２の端面に回転方向を示す矢印等を刻印している。この様な印を付ける場所は、外部から視認できる個所なら良く、印も回転方向或は組み付け方向が分かれば良い。例えば、この印として、通常、外輪３の端面に刻印される軸受仕様を識別する為の名番を用いる事もできる。
【００１８】
又、本実施例の場合、上記内輪２が回転する構造に本発明を適用した場合に就いて説明したが、外輪が回転し、この外輪にアキシアル荷重が作用する構造に適用する事もできる。この場合も、この外輪に作用するアキシアル荷重を対向する方向に、各円筒ころからこの外輪にアキシアル方向の力が作用する様に、保持器の各ポケットを傾斜させる。
【００１９】
上述の様に構成する本実施例の場合、上記各ポケット１０ａ、１０ａを傾斜させている為、これら各ポケット１０ａ、１０ａに保持された各円筒ころ４に、図２に誇張して示す様なスキューが生じる。この為、これら各円筒ころ４が上記内輪２に対して相対回転する事により、上記各円筒ころ４からこの内輪２にアキシアル方向に向かう力が発生する。即ち、本実施例の場合、上記保持器５ａの各ポケット１０ａ、１０ａに保持された上記各円筒ころ４は、これら各円筒ころ４の軸方向と直角の方向に、上記内輪２に対して速度ｖr で相対的に移動する傾向となる。しかし、これら各円筒ころ４は、上記保持器５ａにより拘束されている為、実際には、この内輪２に対して速度ｖi で円周方向に相対的に移動する。従って、これら両速度ｖr 、ｖi の差によって、上記各円筒ころ４から上記内輪２にＦa2なるアキシアル方向の力が作用する。
【００２０】
本実施例の場合、上述の様に、上記アキシアル荷重Ｆa1が作用する内輪２に、このアキシアル荷重Ｆa1と対向する方向に上記各円筒ころ４から上記アキシアル方向の力Ｆa2が作用する。この為、この内輪２に作用するアキシアル荷重Ｆa1を、上記アキシアル方向の力Ｆa2により相殺或は軽減できる。一方、上記各円筒ころ４と上記外輪３との間では、これら各円筒ころ４からこの外輪３に対して、上記アキシアル荷重Ｆa1と同方向（図２の右方）にアキシアル方向の力が作用する。
【００２１】
即ち、上記各円筒ころ４を保持した上記保持器５ａは、上記内輪２と同方向（図２の上方）に回転している為、上記ハウジングに内嵌された状態で回転しない上記外輪３に対しては、図２の上方に相対回転する。従って、上記各円筒ころ４とこの内輪２との間で作用するアキシアル方向の力と同様に、これら各円筒ころ４から上記外輪３に対して図２の右方にアキシアル方向の力が作用する。
【００２２】
従って、上記各円筒ころ４を上述の様に傾斜させる事により、これら各円筒ころ４から上記内輪２及び外輪３に対して互いに反対方向の力がそれぞれ作用する。この為、上記鍔付円筒ころ軸受に作用するアキシアル荷重Ｆa1により、上記内輪２及び外輪３にそれぞれ形成した外向鍔部７及び内向鍔部９、９（図４参照）の各内側面１３と上記各円筒ころ４の軸方向両端面との間に、これら各内側面１３と両端面とが近付く方向に作用する力が、相殺或は軽減される。この結果、上記内輪２に作用する上記アキシアル荷重Ｆa1が大きくても、上記各内側面１３と両端面との当接部の接触圧力の上昇を抑える事ができる。
【００２３】
尚、本実施例の場合、上記各円筒ころ４がスキューする事により、これら各円筒ころ４の両端面と上記各鍔部７、９の各内側面との各当接部での接触面積が小さくなり、これら各当接部での接触圧力が上昇する可能性がある。但し、上記各円筒ころ４を保持する前記各ポケット１０ａ、１０ａの傾斜角度θは、前述した様に、一般の鍔付円筒ころ軸受で、０．６〜１．３゜である為、これら各円筒ころ４の傾斜角度もほぼ０．６〜１．３゜程度となる。この為、これら各円筒ころ４のスキューによる上記各当接部での接触圧力の上昇の影響は小さい。従って、接触面積が小さくなる事によりこれら各当接部での接触圧力が上昇する割合よりも、上記各円筒ころ４から上記内輪２及び外輪３に作用するアキシアル方向の力よりこれら各当接部での接触圧力が低下する割合の方が大きく、結果的に、これら各当接部での接触圧力の上昇を抑えられる。特に、上記各円筒ころ４の軸方向端面に適切なクラウニングを施せば、上記スキューによる接触圧力の上昇は、殆ど問題ない程度に抑えられる。
【００２４】
但し、上記各ポケット１０ａ、１０ａの傾斜角度θを１．３゜よりも大きくした場合、上記各円筒ころ４の転がり抵抗が大きくなり、鍔付円筒ころ軸受の回転抵抗が大きくなる。しかも、上記各円筒ころ４のスキューによる各当接部での接触圧力の上昇の影響が大きくなり、軸方向端面のクラウニングに拘らず、これら各当接部での接触圧力の上昇を十分に抑えられない可能性がある。この為、一般的な鍔付円筒ころ軸受では、上記各ポケット１０ａ、１０ａの傾斜角度θは、１．３゜（より好ましくは０．９゜）以下とする事が好ましい。これに対して、上記傾斜角度θを０．６゜よりも小さくした場合には、上記各円筒ころ４から上記内輪２及び外輪３に作用するアキシアル方向の力が小さくなり、やはり、上記各当接部での接触圧力の上昇を十分に抑えられない。この為、一般的な鍔付円筒ころ軸受では、上記傾斜角度θは０．６゜以上とする事が好ましい。
【００２５】
又、本実施例の場合、上記外輪３或は内輪２に回転方向を識別する為の印を設けている為、上記鍔付円筒ころ軸受を回転支持部分に誤って組み付ける事を防止でき、上述した本実施例の効果を確実に得る事ができる。即ち、本実施例の構造の場合、回転方向により上記各円筒ころ４から内輪２及び外輪３に作用するアキシアル方向の力の方向が定まる。従って、組み付け方向を反対とした場合には、この内輪２を外嵌した回転軸から作用するアキシアル荷重Ｆa1と同方向の力が、上記各円筒ころ４からこの内輪２に対して作用する事となり、これら各円筒ころ４の両端面と上記各鍔部７、９の各内側面１３との当接部の接触圧力が上昇してしまう。この為、本実施例の構造の場合には、上述した様に、回転方向を識別できる印を設ける事により、誤組み付けを防止して、上述した様な効果を確実に得られる様にしている。
【００２６】
尚、図３には、本実施例の対象となる、４種類の鍔付円筒ころ軸受を示している。このうちの（Ａ）は、前述の図４に示した構造と同じであるＮＪ形を、（Ｂ）はＮＵＰ形を、（Ｃ）はＮＦ形を、（Ｄ）はＮＨ形を、それぞれ示している。尚、これら（Ａ）〜（Ｄ）の各構造では保持器を省略して示している。又、これら（Ａ）〜（Ｄ）に示した各構造の場合、内輪軌道６と外輪軌道８とのそれぞれの軸方向両端部のうち、少なくともこれら内輪軌道６と外輪軌道８とで互いに軸方向反対側となる端部に、外輪３及び内輪２と一体又は別体にそれぞれ設けられ、その内側面１３を各円筒ころ４の軸方向端面と対向させた外向、内向各鍔部７、９とを備えている。そして、これら各鍔部７、９の各内側面１３、１３と上記各円筒ころ４の軸方向端面との係合に基づいてアキシアル荷重を支承自在としている。本実施例は、この様なアキシアル荷重を支承自在とした構造に適用されるものであり、前述の特許文献１に記載された発明の対象であり、アキシアル荷重を支承できない構造であるＮ、ＮＵ、ＮＮＵ、ＮＮ形の鍔付円筒ころ軸受は対象としていない。又、本実施例の鍔付円筒ころ軸受を構成する「円筒ころ」は、「ニードル」を含むものとする。従って、上述した鍔付円筒ころ軸受には、鍔付のニードル軸受を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例に組み込む保持器を、各ポケットの傾斜を誇張して示す模式図。
【図２】本発明の効果を説明する為に、運転時に、内輪と円筒ころとにそれぞれ作用する力を、この円筒ころの傾斜を誇張した状態で示す模式図。
【図３】本発明の対象となる４種類の鍔付円筒ころ軸受を、保持器を省略した状態で示す半部断面図。
【図４】本発明の対象となる鍔付円筒ころ軸受を、回転支持部分に組み込んだ状態を示す断面図。
【図５】従来の鍔付円筒ころ軸受に組み込まれる保持器のポケットの配列状態を示す為の模式図。
【符号の説明】
【００２８】
１    鍔付円筒ころ軸受
２    内輪
３    外輪
４    円筒ころ
５、５ａ  保持器
６    内輪軌道
７    外向鍔部
８    外輪軌道
９    内向鍔部
１０、１０ａ  ポケット
１１    回転軸
１２    ハウジング
１３    内側面
【図１】
2006097764.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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