(57)【要約】【課題】機械装置の加減速に伴なってピン型保持器のピンに作用する応力の大きさを、ピンの許容疲労応力以下となるように管理して、ピンの破損を防止し、耐久性の優れた信頼性の高い転がり軸受を提供する。【解決手段】本発明の転がり軸受１００は、対向する２枚の環状板３，４に複数本のピン２の両端２ａ，２ｂが固定されたピン型保持器９のピン２に、転動体８の貫通孔８ａを嵌合させ、転動体８を回動自在に支持している。そして、転動体８の貫通孔８ａの内径寸法Ｄと、ピン２の外径寸法ｄとの比Ｄ／ｄを１．２７以下とした構成を特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に外輪軌道面が形成された外輪と、外周部に内輪軌道面が形成された内輪と、対向する２枚の環状板に複数本のピンの夫々の両端が固定された保持器と、貫通孔に前記ピンが嵌合して回動自在に支持されると共に前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面で形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体とを備えた転がり軸受において、
前記転動体の前記貫通孔の内径寸法と、前記ピンの外径寸法との比が１．２７以下であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記両端が前記環状板に固定された前記ピンの少なくとも一方の前記端部は、前記環状板に形成されたピン受穴に嵌合するブッシュに挿通され、前記端部と前記ブッシュを溶接により前記環状板に固定したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関し、詳しくは圧延機やピニオンスタンド等の回転速度の加減速を伴う機械に用いるのに好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転がり軸受１は、図４に示すようにピン型保持器９を有し、ピン２の一端に形成されたテーパねじ部２ａが、一方の環状板３に螺合して固定されている。他の一端に形成されたストレート部２ｂは、環状板３に対向して配置された他方の環状板４に形成されたテーパ状のピン受穴４ａに挿通させると共に、ピン受穴４ａとストレート部２ｂとの間にブッシュ５が打ち込まれて固定されている。ストレート部２ｂの端部とブッシュ５の外側端面と環状板４のピン受穴４ａとは、溶接ボンド６等で溶接されて固定されている。これによって、ピン２の回止め、及び抜止めが行われている。
ピン２には、転動体８に形成された貫通孔８ａが嵌合し、転動体８を回動自在に支持している。ピン２の一端をブッシュ５を用いて支持することにより、一対の環状板３，４のねじ孔及びピン受穴４ａのピッチ誤差を吸収して、ピン２を正しい位置に固定できるようにすると共に、転がり軸受１の回転時に転動体８からピン２に作用する応力を緩和させて溶接部の破断を防止するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図５に示すように、他のピン型保持器１０は、ピン１２の両端がテーパねじ部１２ａ及びテーパ部１２ｂとして形成されている。テーパねじ部１２ａを一方の環状板１３に螺合して固定すると共に、テーパ部１２ｂを他方の環状板１４に形成されたストレート状のピン受穴１４ａに挿通させ、テーパ部１２ｂとピン受穴１４ａとの間にブッシュ１５を打ち込んだ後、テーパ部１２ｂとブッシュ１５を溶接して環状板１４に固定している。ブッシュ１５の反溶接側端面には、該端面の内周縁から半径方向外側に間隔をおいて同心状の凹部１６が設けられている。これによって、ピン１２の端部に作用する応力集中を緩和するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に、図６に示すように、他のピン型保持器２０は、ブッシュ２５の反溶接側端面の位置に一致、もしくは隣接、或いは近接する環状溝２２ａを、ピン２２のブッシュ装着側端部の外周面の周方向に設け、ピン２２の端部に作用する応力集中を緩和するようにしたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５０−１２３７４５号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献２】
実開昭６０−１８２５２６号公報（第４−８頁、第２図）
【特許文献３】
実開昭６０−１９６０３１号公報（第５−８頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ピン型保持器を有する転がり軸受のピンと転動体との嵌合部には、転動体を滑らかに回動させるために隙間が設けられている。圧延機用減速機やピニオンスタンド等のように、回転速度の加減速を伴う機械に該転がり軸受が組み込まれた場合、加減速時にピン型保持器と転動体との回転速度に差異が発生する。このため、加減速時にピンと転動体とが衝突し、衝撃荷重がピンに作用する。
具体的には、図４に示したように、ピン型保持器と転動体との相対速度及び質量に比例する大きさの衝撃荷重がピン２に作用して、ブッシュ５の内側端面５ｂとの接触部Ｓ１に最大曲げ応力が生じる。特に、急激な加減速時には、ピン２と転動体８とが激しく衝突して大きな衝撃力がピン２に繰り返し作用する。この時、ピン２に生じる応力が、ピン２の許容疲労応力を越えると、ピン２が破損してしまう虞があるという問題があった。
上述した問題は、ピン２のブッシュ５の内側端面５ｂとの接触部Ｓ１だけの問題ではなく、テーパねじ部２ａが環状板３の内側端面に接触する接触部Ｓ２においても、同様の問題が生じる可能性がある。
【０００７】
特許文献１に記載の転がり軸受１は、ブッシュ５を用いることによって、ピン２に作用する応力の緩和を図ったものである。また、特許文献２及び特許文献３に記載のピン型保持器１０，２０は、ピン１２，２２とブッシュ５，２５との接触部近傍に凹部１６又は環状溝２２ａを設け、ピン１２，２２への応力集中を緩和するようにしたものである。
しかしながら、何れも単にピン１２，２２に作用する応力集中の緩和を図ったものであり、ピン１２，２２に作用する応力の大きさを積極的に管理しようとしたものではない。従って、急激な加減速時には、ピン１２，２２の持つ許容疲労応力を越える大きさの応力がピン１２，２２に作用する場合があり、そのような応力が繰り返し作用すると、ピン１２，２２の破損に至る虞があり、改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ピンに作用する応力の大きさを、ピンの持つ許容疲労応力以下となるように管理して、ピンの破損を防止して耐久性を向上させ、急速な加減速を伴う機械装置に組み込み可能な、信頼性の高い転がり軸受を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の転がり軸受は、内周部に外輪軌道面が形成された外輪と、外周部に内輪軌道面が形成された内輪と、対向する２枚の環状板に複数本のピンの夫々の両端が固定された保持器と、貫通孔に前記ピンが嵌合して回動自在に支持されると共に前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面で形成された軌道内に転動自在に配設された複数個の転動体とを備えた転がり軸受において、前記転動体の前記貫通孔の内径寸法と、前記ピンの外径寸法との比が１．２７以下であることを特徴とする。
【００１０】
前記構成の転がり軸受によれば、転動体の貫通孔の内径寸法と、ピンの外径寸法との比を１．２７以下としたので、機械装置の加減速時にピンに作用する応力の大きさをピンの許容疲労応力以下とすることができる。
従って、ピンの破損を確実に防止して耐久性を向上させ、急速な加減速を伴う機械に用いることができる信頼性の高い転がり軸受を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２記載の転がり軸受は、前記両端が前記環状板に固定された前記ピンの少なくとも一方の前記端部は、前記環状板に形成されたピン受穴に嵌合するブッシュに挿通され、前記端部と前記ブッシュを溶接により前記環状板に固定したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受である。
【００１２】
前記構成の転がり軸受によれば、ピンの少なくとも一方の端部を、環状板に形成されたピン受穴に嵌合するブッシュに挿通させ、溶接により環状板に固定するようにしたので、一対の環状板のピン受穴の位置誤差をブッシュによって吸収してピンを正しい位置に強固に固定することができる。
また、ピンに作用する応力をブッシュにより低減させることができ、転がり軸受の耐久性をより向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の転がり軸受の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態である転がり軸受の要部縦断面図、図２は第２実施形態である転がり軸受の要部縦断面図、図３は転動体の貫通孔の内径寸法とピンの外径寸法の比と、ピンに作用する応力と許容疲労応力の比との関係を示すグラフである。なお、以下に説明する実施形態において、既に図４及び図５において説明した部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより説明を簡略化、あるいは省略する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第１実施形態である転がり軸受１００は、転動体８と、ピン型保持器９とを備えている。ピン型保持器９は、対向して配設された一対の環状板３，４と、両端部であるテーパねじ部２ａ及びストレート部２ｂが該一対の環状板３，４に夫々固着されたピン２と、ストレート部２ｂを環状板４のピン受穴４ａに固定するブッシュ５とから構成されている。
転動体８は、中心に形成された貫通孔８ａにピン２が嵌合し、回動自在に支持されている。また、転動体８は、外輪（図示せず）及び内輪（図示せず）によって形成された転動内（図示せず）に転動自在に配置されている。転動体８の貫通孔８ａの内径寸法Ｄと、ピン２の外径寸法ｄとの比、Ｄ／ｄは、１．２７以下に設定されている。
【００１５】
次に、本発明の転がり軸受の第２実施形態を説明する。
図２に示すように、本発明の第２実施形態の転がり軸受２００は、転動体８と、ピン型保持器１０とを備えている。ピン型保持器１０のピン１２は、その両端をテーパねじ部１２ａ及びテーパ部１２ｂとして形成されている。テーパねじ部１２ａは、一方の環状板１３に螺合して固定されている。
テーパ部１２ｂは、他方の環状板１４に形成されたストレート状のピン受穴１４ａに挿通され、テーパ部１２ｂとピン受穴１４ａとの間にブッシュ１５が打ち込まれ、テーパ部１２ｂ、ブッシュ１５及び環状板１４とが溶接により固定されている。転動体８の貫通孔８ａには、ピン１２が嵌合し、該ピン１２によって転動体８を回動自在に支持している。転動体８の貫通孔８ａの内径寸法Ｄと、ピン１２の外径寸法ｄとの比、Ｄ／ｄは、１．２７以下に設定されている。
【００１６】
本実施形態の作用を説明する。
ピン型保持器のピンに転動体が回動自在に嵌合する転がり軸受は、該転がり軸受が組み込まれた機械の加減速に伴なって、ピン型保持器及び転動体の回転速度が急激に変化する。この時、ピン型保持器と転動体の回転速度に差異が発生して、ピンと転動体とが衝突し、ピンに大きな衝撃荷重が作用する。
【００１７】
出願人は、衝突時、ピンに作用する衝撃荷重の大きさを知るために、転がり軸受を組み込んだ圧延機用減速機及びピニオンスタンドを用い、該圧延機用減速機及びピニオンスタンドを種々の加速度で加減速させて、これに伴うピン型保持器の衝突により生じる加速度を測定した。
その結果、加速度は最大で１．５ｍ／ｓ２  であり、転がり軸受の形状及び寸法を種々変えながら、１．５ｍ／ｓ２  の加速度でピンと転動体とが衝突する場合のピンに発生する曲げ応力σの大きさを、材料力学の衝撃曲げの理論に基づいて算出した。
図３に示すように、計算により求められた曲げ応力σをピンの許容疲労応力σｕで除した無次元量σ／σｕと、転動体の貫通孔の内径寸法Ｄをピンの外径寸法ｄで除した無次元量Ｄ／ｄとの関係は、一本の曲線で表されことが分かった。ここで、許容疲労応力σｕとは、ピンに応力が１０７  回繰り返し作用しても、ピンの破損が生じない応力の最大値である。
【００１８】
図３に示すように、Ｄ／ｄが１．２７以下においては、σ／σｕが１以下となることが分かる。即ち、Ｄ／ｄを１．２７以下に設定することにより、ピンに生じる応力σの大きさは、許容疲労応力σｕより小さくすることができる。
従って、この条件下においては、疲労によってピンの破損が生じることはなく、ピン型保持器の耐久性を向上させることができる。また、これによって急速な加減速を伴う機械に組み込み可能な信頼性の高い転がり軸受を製作することができる。
【００１９】
なお、本発明の転がり軸受は上記実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態にも適用することができる。例えば、転がり軸受は円筒ころ軸受として説明したが、これに限定されるものではなく、円錐ころ軸受であっても良く、また複列の転がり軸受であっても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転がり軸受によれば、転動体の貫通孔の内径寸法と、ピンの外径寸法との比を１．２７以下としたので、加減速時にピンに作用する応力の大きさをピンの許容疲労応力以下とすることができる。
従って、ピンに作用する応力を低減させて転がり軸受の耐久性をより向上させることができ、信頼性の高い急速な加減速を伴う機械に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の第１実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の第２実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図３】転動体の貫通孔の内径寸法とピンの外径寸法の比と、ピンに作用する応力と許容疲労応力の比との関係を示すグラフである。
【図４】従来の転がり軸受の要部を示す縦断面図である。
【図５】従来の他の形式のピン型保持器の要部を示す縦断面図である。
【図６】更に他の形式のピン型保持器の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２                    ピン
２ａ                  テーパねじ部（ピンの端部）
２ｂ                  ストレート部（ピンの端部）
３，４，１３，１４    環状板
４ａ，１４ａ          ピン受穴
５，１５              ブッシュ
８                    転動体
８ａ                  転動体の貫通孔
９，１０              ピン型保持器（保持器）
１００，２００        転がり軸受
Ｄ                    転動体の貫通孔の内径寸法
ｄ                    ピンの外径寸法
【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】
2004162823.tif 000007
【図６】
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