(57)【要約】【課題】ころのスキュー防止が可能でコストも低減できる自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】この自動調心ころ軸受は、非対称ころを用いた複列の自動調心ころ軸受であって、各列のころ３，３を保持する保持器４，４が設けられている。両保持器４は、内輪軌道面１ａの大径側となる大径側縁にリング部４ａを有し、上記ころ３が、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面１ａ、および保持器大径側リング部４ａの３点で接触する。保持器４は、少なくとも大径側リング部４ａにおけるころ３との接触面４ａａが表面硬化処理され、その表面硬度はＨｖ３７０以上とされる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称ころを用いた複列の自動調心ころ軸受において、各列のころを保持する保持器を設け、両保持器は、内輪軌道面の大径側となる大径側縁にリング部を有し、上記ころが、外輪軌道面、内輪軌道面、および保持器大径側のリング部の３点に接触するものとした自動調心ころ軸受。
【請求項２】
請求項１において、上記保持器は、少なくとも上記大径側のリング部におけるころとの接触面が表面硬化処理されたものである自動調心ころ軸受。
【請求項３】
請求項２において、上記表面硬化処理により得られる表面硬度がＨＶ３７０以上である自動調心ころ軸受。
【請求項４】
請求項１または請求項２または請求項３において、上記保持器のころを保持するポケット間の柱部を、ころ軸心よりも軸受内径側に位置させた自動調心ころ軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、上記保持器の上記リング部は、ころを保持するポケット間の柱部から外径側へ延びたものであって、各ポケットの形成された周方向位置に、内径側へ延びる案内板を有し、この案内板の部分でころの端面に接触するものとした自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非対称ころを用いた複列の自動調心ころ軸受に関し、一般的に自動調心ころ軸受が使用される箇所、例えば製紙機械や鉄鋼設備等に使用されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
現状、複列の自動調心ころ軸受は、ころの形状により非対称ころ軸受と、対称ころ軸受とに大別される。非対称ころ軸受は、図５，図７に示すように、ころ１３の最大径の位置Ｍが、ころ長さの中央から外れている非対称ころを用いたものである。対称ころ軸受では、図６，図８に示すように、ころ１３の最大径の位置Ｍが、ころ長さの中央にある対称ころが用いられる。
【０００３】
上記各形式の軸受は、それぞれ特徴があり、図５の非対称ころ軸受では、図７のようにころ１３の最大径位置Ｍと負荷を受ける位置Ｑ（図中に×印で示す）とが異なるので、内輪１１に形成した中鍔部１１ｂで負荷分力Ｆを受けるようにされている。すなわち、軸受に荷重が負荷されたときに、ころ１３を内輪１１の中鍔部１１ｂに押し付ける力（誘起スラスト荷重）Ｆが発生し、ころ１３は３点接触（外輪軌道面１２ａ、内輪軌道面１１ａ、内輪中鍔面）となって力のバランスが取れる。そのため、確実にころ１３を案内してスキュー（ふらつき）を防止することができる。
【０００４】
これに対して、図６の対称ころ軸受では、軸受に荷重が負荷されたときに、誘起スラスト荷重は理論上発生しないため、図８のようにころ１３は中立位置Ｎで２点接触（内輪軌道面１１ａ、外輪軌道面１２ａ）となっている。しかし、ころ１３が２点接触している状態では不安定であるため、ころ１３のスキューを防止するための案内輪１９が必要とされる。ただし、案内輪１９を設けたとしても、対称ころ軸受では誘起スラスト荷重が発生せず、３点接触とならない。そのため非対称ころ軸受に比べると、ころ１３のスキューを確実に防止することはできない。
【０００５】
このように、上記両ころ軸受を機能的に比較した場合、非対称ころを用いた自動調心ころ軸受は、対称ころを用いたものに比べてころのスキューが少なく、軸受回転時の摩擦による発熱が小さい。
しかし、非対称ころ軸受ではスキュー防止のために内輪１１に中鍔部１１ｂが必要であり、軸受のコストが高くなる要因の一つとなっている。すなわち、中鍔の存在のために、内輪１１の製造工程が増大し、これによりコスト高となる。
対称ころ軸受では内輪１１の形状と簡素となる分、製造コストが低く抑えられるが、スキュー防止のために案内輪１９が必要であり、部品点数が多いため、やはり製造コストが増大する。
【０００６】
また、従来の自動調心ころ軸受では、対称ころ、非対称ころに係わらず、ころ１３にスキューが生じた場合、ころ１３の外径面と端面間の縁部となる面取り部が内輪１１の中鍔部１１ｂや案内輪１９の側面に押し当てられるので、エッジ応力で局所的に面圧が上昇し、油膜切れが生じてしまう。その結果、案内面にかじりが生じることがある。
自動調心ころ軸受において、ころ１３が公転する際に発生する案内面（中鍔部１１ｂや案内輪１９の側面）ところ１３の大端面との摩擦には、（１）　保持器２０と内輪１１の公転速度差による周方向の滑りと、（２）　案内面に対するころ１３の自転による滑り、との２種類がある。特に（１）　の公転速度差による滑りは、ころ１３と内・外輪軌道面１１ａ，１２ａの滑りと比較して格段に発熱量が大きく、軸受寿命に影響を及ぼす。加えて、案内面が全周にわたってリング状に設けられているので、ころ１３がスキューした場合に、その面取り部が案内面に必ず当たり、エッジ応力が発生する。
【０００７】
この発明の目的は、このような課題を解消し、ころのスキュー防止が可能で、コストも低減できる自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、スキュー発生時のエッジ応力を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の自動調心ころ軸受は、非対称ころを用いた複列の自動調心ころ軸受であって、各列のころを保持する保持器を設け、両保持器は、内輪軌道面の大径側となる大径側縁にリング部を有し、上記ころが、外輪軌道面、内輪軌道面、および保持器大径側リング部の３点で接触するものとしている。
この構成によると、非対称ころを用いたため、誘起スラスト荷重が発生し、ころの端面が保持器の内輪軌道面大径側のリング部に接する。そのため、ころは、外輪軌道面、内輪軌道面、および保持器リング部の３点で接触するものとなる。このとき、両列の保持器は、リング部の背面で互いに力を受けて案内輪の代わりとなる。そのため、ころの姿勢が安定してスキューが防止される。このように、保持器でころのスキューを防止するようにしたため、従来のコスト高の一因であった内輪中鍔部や案内輪を省略することが可能となり、コストが低減される。
【０００９】
この発明において、上記保持器は、少なくとも上記大径側リング部におけるころとの接触面及び背面が表面硬化処理されたものとし、軟窒化処理やショットピーニング等でその表面硬度をＨｖ３７０以上とすることが望ましい。
保持器の大径側リング部は、ころの端面に接触し、上記誘起スラスト荷重を受けるため、通常の鋼材ではころとの接触面の摩耗が懸念される。上記接触面を表面硬化処理されたものとすると、この摩耗が抑制される。この場合に、表面硬度がＨｖ３７０以上であると、摩耗の抑制効果が大きい。なお、両列の保持器は、大径側リング部の背面で互いに押し付け状態に接触するため、この背面の摩耗も懸念される。そのため、大径側リング部の背面も上記の表面効果処理面とし、その表面硬度をＨｖ３７０以上とすることが望ましい。これにより大径側リング部の背面の摩耗も抑制することができる。
【００１０】
この発明の自動調心ころ軸受において、上記保持器のころを保持するポケット間の柱部は、ころ軸心よりも軸受内径側に位置させて良い。
柱部をころ軸心よりも軸受内径側に位置させることにより、ころ径の寸法拡大が図れ、負荷容量の増大が行える。この発明の自動調心ころ軸受では、内輪の中鍔部や案内輪がないため、このように柱部を軸受内径側へ位置させる構成が容易に実現できる。
【００１１】
また、この発明の自動調心ころ軸受において、上記保持器の上記リング部は、ころを保持するポケット間の柱部から外径側へ延びたものであって、各ポケットの形成された周方向位置に、内径側へ延びる案内板を有し、この案内板の部分でころの端面に接触するものとしても良い。
このように、リング部に案内板を部分的に設け、この案内板にころ端面を接触させるようにした場合、ころのスキューが生じても、ころの外径面と端面間の縁部がリング部に当たらず、エッジ応力が発生しない。そのため、エッジ応力による摩耗が防止され、より一層摩耗が生じ難くなる。保持器のリング部の外径側へ延びた部分は、両側の保持器が互いに背合わせに接触して上記誘起スラスト荷重を受ける部分となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。図１（Ａ）に示すように、この自動調心ころ軸受は、内輪１と外輪２の間に２列の非対称ころ３，３を組み込んだものであり、各列のころ３，３に対して保持器４，４が各々設けられている。内輪１は、前記各列のころ３に対応する軌道面１ａ，１ａを有するが、中鍔部および外鍔部を有せず、両列の軌道面１ａ，１ａ間の外径面部分は、軌道面１ａの端部と略同じ外径の円筒面状とされている。外輪２は、軸受中心を中心とする球面状とされた軌道面２ａを有する。非対称ころ３は、たる形であり、その最大径位置Ｍがころ長さの中央から外れたものとされていて、負荷を受ける位置Ｑ（×印で示す）と最大径位置Ｍとは異なる。非対称ころ３は、最大径位置Ｍがころ長さの中央から軸受幅の中央側に偏っており、負荷を受ける位置Ｑは、最大径位置Ｍよりも軸受端部側に位置する。
【００１３】
保持器４は、断面概形を逆Ｌ字状とした環状体とされており、例えば鋼板打ち抜き保持器からなる。具体的には、保持器４は、内輪軌道面１ａの大径側となる保持器大径側縁に、内径側に向かって延びる大径側リング部４ａを有し、このリング部４ａから略ころ軸心Ｓに沿って内輪軌道面１ａの小径側へ延びるテーパ状筒部に、ころ３を保持するポケット５が設けられている。ポケット５は、図１（Ｂ）のように周方向に並べて複数形成され、隣合うポケット５間の部分が柱部８となる。柱部８は、ころ軸心Ｓよりも軸受内径側に位置する。この保持器４は、リング部４ａで内輪１の外径面に案内される。ポケット５で保持されるころ３の大端面３ａは、リング部４ａに接触する。すなわち、保持器４で保持されるころ３は、内輪軌道面１ａ、外輪軌道面２ａ、および保持器大径側リング部４ａの３点で接触するものとされている。
【００１４】
各列のころ３，３を保持する左右の保持器４，４は、内輪１の外径面の幅方向中央部で、それらの大径側リング部４ａ，４ａが互いに背中合わせに接するように配置されている。
保持器大径側リング部４ａにおけるころ大端面３ａとの接触面（図１（Ａ）に×印で示す）４ａａ、および左右のリング部４ａ，４ａが互いに背中合わせとなる接触面は、摩擦による摩耗を抑制するために表面硬化処理が施されている。この表面硬化処理を施した部分の表面硬度は、Ｈｖ３７０以上とされている。
【００１５】
この構成の自動調心ころ軸受によると、非対称ころ３を用いたため、軸受が荷重を受けたときに誘起スラスト荷重が発生し、ころ３の端面が保持器４の大径側のリング部４ａに接する。そのため、ころ３は、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面１ａ、および保持器リング部４ａの３点で接触するものとなる。このとき、両列の保持器４，４は、リング部４ａの背面で互いに力を受けて案内輪の代わりとなる。そのため、ころ３の姿勢が安定してスキューが防止される。このように、保持器４でころ３のスキューを防止するようにしたため、従来のコスト高の一因であった内輪中鍔部や案内輪を省略することが可能となり、構成が簡素化されてコストが低減される。また、この実施形態の場合、保持器４が鋼板打ち抜き保持器からなるので、量産に適しており、この点でもコストを低減できる。
【００１６】
また、保持器４の大径側リング部４ａにおけるころ大端面３ａと接触する接触面４ａａ、および左右のリング部４ａ，４ａが背中合わせとなる接触面は、表面硬化処理して表面硬度をＨｖ３７０以上としているので、上記の誘起スラスト荷重で摩擦が生じても、摩耗を抑制することができる。
さらに、保持器４の柱部８は、ころ軸心Ｓよりも軸受内径側に位置させてあるため、ころ３の寸法拡大が行え、負荷容量の増大が期待できる。
【００１７】
図２〜図４は、この発明の他の実施形態を示す。この自動調心ころ軸受は、図１に示した第１の実施形態において、保持器４の大径側リング部４ａが、ころ大端面３ａを受けて案内する案内板６を有するものとしている。具体的には、保持器４の大径側縁は、図３（Ａ）に矢印Ｒ１で示すように折り曲げ線Ｇで外径側に折り曲げることで、図２および図３（Ｂ）のように外径側に立ち上がる大径側リング部４ａとされ、同時に大径側リング部４ａからポケット５内に向けて突出する板部６’が図３（Ａ）に矢印Ｒ２で示すように内径側に折り曲がることで、図２および図３（Ｂ）のように内径側に向かう前記案内板６とされている。左右の保持器４，４の大径側リング部４ａ，４ａは、互いに背中合わせに接するように配置され、軸受に荷重が負荷されたときに発生する誘起スラスト荷重を、両方の大径側リング部４ａ，４ａで互いに受けるようにされている。
また、保持器４の小径側リング部４ｂは、図２のように内径側に折り曲げることで、内輪１に案内される案内部とされている。さらに、保持器４のポケット５の大径側リング部４ａと対向する内縁部には、ポケット内方に突出してころ３の小端面３ｂを受ける円弧状のころ止め部７が形成されている。ころ３の小端面は、ころ軸心Ｓと同心の円形凹部３１を有し、この凹部３１内に上記ころ止め部７が係合することで、ころ３の抜け止めがなされる。図４は、図３（Ｂ）において矢印Ａ方向から見た保持器４の側面図を示す。
【００１８】
この構成の自動調心ころ軸受の場合、ころ大端面３ａが保持器４の案内板６で受け止められて案内されるので、ころ３にスキューが生じても、ころ３の外径面と端面間の縁部となる面取り部３ｃに他部材が当たらず、エッジ応力が発生しない。また、保持器案内を意図した場合、ころ３の公転に伴う回転トルクは、基本的にころ３の自転による前記案内板６でのころ大端面３ａの滑りのみとなる。そのため発熱量も少なく、低トルクで回転性能において優れたものとすることができる。
【００１９】
加えて、この実施形態における保持器４の案内板６は、大径側リング部４ａからポケット５内に向けて突出する板部６’を内径側に折り曲げて形成しているので、図４のように案内板６によるころ３の拘束位置が高く、接触面積（幅）も広くなり、ころ３の姿勢が安定し易くなる。さらに、案内板６の幅は自由に設定できるので、その幅をころ３の大端面３ａ内に収まるように設定することで、エッジ応力の影響を無くすことができる。しかも、保持器４は鋼板打ち抜き保持器からなるので、プレス曲げによる「反り」で、案内板６に微妙な曲率が生じて凸面と凸面との接触を期待でき、ころ３がスキューしてもエッジ応力が生じ難い構造を持つことになる。
また、従来例のような内輪中鍔部や案内輪を省略しているだけでなく、図４のように保持器４の柱部８を内径側に押し曲げてころ３の軸心Ｓよりも軸受内径側のスペースに位置させているので、柱部８と干渉しないようにころ３を寸法アップでき、軸受の負荷容量を格段にアップさせることができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明の自動調心ころ軸受は、非対称ころを用い、各列の保持器を大径側縁にリング部を有するものとしたため、保持器が案内輪の代わりとなって、ころが３点接触で支持され、スキューが防止される。そのため、内輪中鍔や案内輪が不要で、簡素な構造でスキューを防止できて、コストも低減される。
保持器の少なくとも大径側リング部におけるころとの接触面を表面硬化処理面とし、その表面硬度をＨｖ３７０以上とした場合は、保持器の大径側リング部でスキュー防止したことに伴う大径側リング部の摩耗を抑制することができる。
保持器の柱部をころ軸心よりも軸受内径側に位置させた場合、ころの寸法増大が容易で、負荷容量の増大が可能となる。
保持器の上記リング部を、柱部から外径側へ延びたものとし、各ポケットの形成された周方向位置に内径側へ延びる案内板を設け、この案内板の部分でころの端面に接触するものとした場合は、スキューが発生してもエッジ当たりとならず、エッジ応力が発生することが回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる自動調心ころ軸受の断面図、（Ｂ）は同軸受における保持器の要部正面図である。
【図２】この発明の他の実施形態にかかる自動調心ころ軸受の断面図である。
【図３】（Ａ）は同軸受における保持器の半加工状態を示す要部正面図、（Ｂ）は同保持器の完成品を示す要部正面図である。
【図４】図３（Ｂ）における矢印Ａの方向から見た保持器の要部側面図である。
【図５】非対称ころを用いた従来の自動調心ころ軸受の断面図である。
【図６】対称ころを用いた従来の自動調心ころ軸受の断面図である。
【図７】従来の非対称ころ軸受における誘起スラスト荷重の作用説明図である。
【図８】従来の対称ころ軸受における誘起スラスト荷重の作用説明図である。
【符号の説明】
１…内輪
１ａ…内輪軌道面
２…外輪
２ａ…外輪軌道面
３…非対称ころ
４…保持器
４ａ…大径側リング部
【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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【図８】
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