(57)【要約】【課題】急加速される回転体の支持に使用されても、回転開始時における潤滑剤の攪拌抵抗を小さく抑制できる複列円錐ころ軸受を提供することである。【解決手段】円錐ころ５が４列に配列され、両端部をシール部材７で密封された軸受環状空間へのグリースの封入量を、環状空間内で円錐ころの運動と無関係に常時形成される静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積の３０％以下に規制することにより、軸受の回転開始時に円錐ころ５の運動軌跡部分に存在するグリースが各静止空間Ａ１〜Ａ５へスムーズに移動するようにし、急加速される回転体の支持に使用しても、グリースの攪拌抵抗による軸受の異常な温度上昇を防止できるようにした。【選択図】　図１
2004011677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪の軌道面間に形成される環状空間に円錐ころが複列に配列され、この円錐ころが配列された環状空間の両端部をシール部材で密封して、密封した環状空間に潤滑剤を封入した複列円錐ころ軸受において、前記潤滑剤をグリースとし、その封入量を、前記環状空間内で前記円錐ころの運動と無関係に常時形成される静止空間の容積の３０％以下に規制したことを特徴とする複列円錐ころ軸受。
【請求項２】
内外輪の軌道面間に形成される環状空間に円錐ころが複列に配列された複列円錐ころ軸受において、前記少なくとも１つの円錐ころを中空に形成し、この円錐ころの中空部に前記環状空間に供給される潤滑剤を充填したことを特徴とする複列円錐ころ軸受。
【請求項３】
前記円錐ころの配列を４列とした請求項１または２に記載の複列円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複列円錐ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複列円錐ころ軸受は、内外輪の軌道面間に形成される環状空間に円錐ころを複列に配列したものであり、各列の円錐ころは内輪に設けられた鍔部で軸方向への移動を規制される。この円錐ころが配列された環状空間にはグリース等の潤滑剤が充填されており、潤滑剤を充填した環状空間の両端部をシール部材で密封した密封形複列円錐ころ軸受もある。また、密封形でない通常の複列円錐ころ軸受は、円錐ころの各列の間で外輪側に配された間座に給脂用の油孔が設けられている。
【０００３】
密封形複列円錐ころ軸受では、その分解周期毎に環状空間へ潤滑剤が充填される。この潤滑剤の充填率は、潤滑剤にグリースを用いる場合は、環状空間内の円錐ころや保持器が占める部分を除く全空間容積に対して、２５〜３５％程度とされている。密封形でない通常の複列円錐ころ軸受の場合は、軸受組立時の初期充填率はあまり限定されないが、油孔から途中給脂する際には、環状空間内の劣化グリースを排出するために、全空間容積の１００％近くまでグリースを充填することがある。
【０００４】
一方、複列円錐ころ軸受には、例えば、冷間圧延機のワークロールのように短時間で高速回転に達する回転体の支持に使用されるものがある。このような急加速される回転体の支持に使用される複列円錐ころ軸受では、回転開始時に前記環状空間内の潤滑剤の攪拌抵抗が大きくなって異常な温度上昇が生じることがある。この異常な温度上昇は軸受の寿命を縮めるのみでなく、軸受を損傷させる恐れもある。
【０００５】
前記回転開始時における潤滑剤の攪拌抵抗を小さくするためには、円錐ころの運動軌跡部分に存在する潤滑剤の量を少なくすればよいが、環状空間内で局部的に潤滑剤の充填分布を調節することは、実際の作業上殆ど不可能である。また、円錐ころの運動軌跡部分の潤滑剤をあまり少なくすると、内外輪の軌道面や内輪の鍔部と円錐ころとの間に焼き付き等の表面損傷が生じる恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、急加速される回転体の支持に使用されても、回転開始時における潤滑剤の攪拌抵抗を小さく抑制できる複列円錐ころ軸受を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、内外輪の軌道面間に形成される環状空間に円錐ころが複列に配列され、この円錐ころが配列された環状空間の両端部をシール部材で密封して、密封した環状空間に潤滑剤を封入した複列円錐ころ軸受において、前記潤滑剤をグリースとし、その封入量を、前記環状空間内で前記円錐ころの運動と無関係に常時形成される静止空間の容積の３０％以下に規制した構成を採用した。
【０００８】
すなわち、環状空間が密封された複列円錐ころ軸受を対象として、この密封された環状空間への潤滑剤としてのグリースの封入量を、環状空間内で円錐ころの運動と無関係に常時形成される静止空間の容積の３０％以下に規制することにより、軸受の回転開始時に円錐ころの運動軌跡部分に存在するグリースが、円錐ころの運動軌跡とならない静止空間へスムーズに移動するようにし、急加速される回転体の支持に使用しても、グリースの攪拌抵抗を小さく抑制できるようにした。
【０００９】
また、この発明は、内外輪の軌道面間に形成される環状空間に円錐ころが複列に配列された複列円錐ころ軸受において、前記少なくとも１つの円錐ころを中空に形成し、この円錐ころの中空部に前記環状空間に供給される潤滑剤を充填した構成も採用した。
【００１０】
すなわち、少なくとも１つの円錐ころを中空に形成し、この円錐ころの中空部に環状空間に供給する潤滑剤を充填することにより、円錐ころの周回運動の遠心力を利用して、中空部に充填した潤滑剤を環状空間に逐次適量に供給し、円錐ころの運動軌跡部分に、前記攪拌抵抗の原因となる余分な潤滑剤を存在させることなく、内外輪の軌道面や内輪の鍔部と円錐ころとの間の潤滑が良好に行なわれるようにした。なお、潤滑剤としては、グリース、固体潤滑剤およびこれらを混合したもの等を用いることができる。
【００１１】
上述した各複列円錐ころ軸受は、円錐ころの配列を４列としたものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づいて、この発明の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態を示す。この複列円錐ころ軸受は冷間圧延機のワークロールの軸支持に使用されるものであり、軸箱側に固定される外輪１の軌道面２と、高速回転するワークロールの軸部側に取り付けられる内輪３の軌道面４との間の環状空間に、円錐ころ５が保持器６で保持されて４列に配列され、環状空間の両端部がシール部材７で密封されている。
【００１３】
前記外輪１は、中央側の２列の円錐ころ５の各軌道面２が一体に形成された外輪１ａと、両端側の各列の円錐ころ５の軌道面２が個別に形成された２つの外輪１ｂとから成り、各外輪１ａ、１ｂ間には間座８が、２つの外輪１ｂの外側には端座９が組み付けられている。また、各端座９の外周面にはシールリング１０が装着されている。
【００１４】
前記内輪３は、それぞれ左右２列ずつの軌道面４が一体に形成された２つの内輪３ａから成り、各内輪３ａに各列の円錐ころ５の軸方向への移動を規制する大鍔部１１ａと小鍔部１１ｂが形成されている。また、各内輪３ａ間の隙間はシール部材１２でシールされている。
【００１５】
前記両端部をシール部材７で密封された環状空間には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。この環状空間の各円錐ころ５と保持器６が占める部分を除く全空間は、各円錐ころ５の運動と無関係に常時形成される静止空間Ａ１〜Ａ５と、各列の円錐ころ５の運動軌跡部分に形成される変動空間Ｂ１〜Ｂ４とから成り、環状空間へのグリースの封入量（体積）は静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積の３０％以下に規制されている。
【００１６】
以下に、実施例および比較例を挙げる。
【００１７】
【実施例】
実施例として、図１に示した密封形４列円錐ころ軸受について、前記環状空間へのグリースの封入量ΣＱを、それぞれ静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積の２５％としたもの（実施例１）、および３０％としたもの（実施例２）を用意した。また、比較例として、グリースの封入量ΣＱを静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積の４１％としたものも用意した。
【００１８】
表１には、静止空間Ａ１〜Ａ５および変動空間Ｂ１〜Ｂ４の各容積（ｃｍ３）と、これらの各空間毎へのグリースの封入量ＱＡ１〜ＱＡ５、ＱＢ１〜ＱＢ４（ｃｍ３）を各実施例と比較例について表示する。静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積は２２９０ｃｍ３、変動空間Ｂ１〜Ｂ４の総和容積は１６００ｃｍ３である。なお、各封入量ＱＡ１〜ＱＡ５、ＱＢ１〜ＱＢ４は、厳密に振り分けたものではなく、円錐ころ５の運動軌跡となる各変動空間Ｂ１〜Ｂ４に各静止空間Ａ１〜Ａ５よりも多目にグリースを充填した結果として得られた値である。
【００１９】
【表１】
2004011677.tif 000003
【００２０】
また、表２には、各静止空間Ａ１〜Ａ５の容積に対する、それ自身の空間と隣接する変動空間Ｂ１〜Ｂ４へのグリース封入量Ｑｉの和の比率（％）を表示する。この比率は、後述するように、各変動空間Ｂｉに存在するグリースが、軸受の回転開始時に各静止空間Ａｉにスムーズに移動するための目安として示したものである。
【００２１】
【表２】
2004011677.tif 000004
【００２２】
上述した実施例と比較例の４列円錐ころ軸受を、それぞれ回転試験機の回転軸に取り付けて、サイクリックに回転速度を変化させるサイクル運転試験を行ない、このときの軸受の温度上昇状況を調査した。軸受の温度上昇は、外輪の温度を測定することにより評価した。また、回転軸の運転条件は、ワークロール交換後の冷間圧延機の運転を想定して、初期に１２００ｒｐｍに１分で加速後、１２００ｒｐｍで１０分間運転し、こののち、１６００ｒｐｍに２０秒で加速して、１６００ｒｐｍで１０分間運転し、以後は、２３０ｒｐｍに３０秒で減速して、２３０ｒｐｍで３０秒間運転後、１６００ｒｐｍに２０秒で加速するようにサイクリックに回転速度を変化させた。
【００２３】
図２は、このサイクル運転試験における、実施例１と比較例の外輪の温度上昇状況を示すグラフである。図２には、上記回転軸の回転速度の変化も併せて示す。この試験結果から分かるように、比較例では、外輪の温度が回転初期に１００℃近くまで急激に上昇し、さらにサイクリックな回転速度変化の繰り返しに伴って２００℃以上まで上昇し続ける。一方、実施例１では、外輪の温度が回転初期に５０℃程度まで上昇し、その後のサイクリックな回転速度変化の繰り返しに対しても１００℃以下に落ち着いている。なお、実施例２についてはグラフを省略するが、外輪の昇温温度は、実施例１のものと同様に１００℃以下に納まっていた。
【００２４】
これは、前述したように、グリースの環状空間への封入量ΣＱを静止空間Ａ１〜Ａ５の総和容積の３０％以下に規制することにより、軸受の回転開始時に各変動空間Ｂ１〜Ｂ４に存在するグリースが、各静止空間Ａ１〜Ａ５へスムーズに移動し、グリースの攪拌抵抗を小さく抑制できるためと考えられる。また、このグリース封入量の規制値は、表２に示した静止空間Ａ１〜Ａ５の容積に対する、それ自身の空間と隣接する変動空間Ｂ１〜Ｂ４へのグリース封入量Ｑｉの和の比率（％）を目安にすれば、５０％程度以下である必要があり、６０％を越えるとグリースの攪拌抵抗が大きくなるものと思われる。
【００２５】
図３は、第２の実施形態を示す。この複列円錐ころ軸受も第１の実施形態と同じ密封形４列円錐ころ軸受であり、中央側の２列の円錐ころ５のうちの一部のものが、その中心部に円筒状の中空部１３を形成され、この中空部１３に潤滑剤としてのグリースが充填されている点が異なる。なお、外輪１の軌道面２と内輪３の軌道面４との間の環状空間には、少量のグリースが初期封入されている。このグリースの初期封入量は、第１の実施形態のものよりも少なく、したがって、軸受の回転初期におけるこのグリースの攪拌抵抗は十分に小さい。
【００２６】
前記中空部１３には円錐ころ５の大径端面側に貫通する小さな給脂孔１４が設けられており、円錐ころ５の周回運動に伴う遠心力で、中空部１３に充填されたグリースが、給脂孔１４から少しずつ前記環状空間に供給される。
【００２７】
この実施形態では、４列円錐ころ軸受を密封形のものとし、潤滑剤にグリースを用いたが、このころに中空部を設けた複列円錐ころ軸受は、密封形のものに限定されることはなく、潤滑剤もグリースに限定されることはない。中空部の形状も実施形態の円筒状のものに限定されることはない。
【００２８】
また、上述した各実施形態では、複列円錐ころ軸受を４列のものとしたが、本発明に係る各複列円錐ころ軸受は、２列や６列以上のものにも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の複列円錐ころ軸受は、軸受環状空間が密封された複列円錐ころ軸受を対象として、この密封された環状空間への潤滑剤としてのグリースの封入量を、環状空間内で円錐ころの運動と無関係に常時形成される静止空間の容積の３０％以下に規制するようにしたので、軸受の回転開始時に円錐ころの運動軌跡部分に存在するグリースが、円錐ころの運動軌跡とならない静止空間へスムーズに移動し、急加速される回転体の支持に使用しても、グリースの攪拌抵抗による軸受の異常な温度上昇を防止することができる。
【００３０】
また、この発明の複列円錐ころ軸受は、一般的な複列円錐ころ軸受を対象として、少なくとも１つの円錐ころを中空に形成し、この円錐ころの中空部に軸受環状空間に供給される潤滑剤を充填するようにしたので、円錐ころの周回運動の遠心力を利用して、中空部に充填した潤滑剤を環状空間に逐次適量に供給し、円錐ころの運動軌跡部分に、軸受の回転開始時における攪拌抵抗の原因となる余分な潤滑剤を存在させることなく、内外輪の軌道面や内輪の鍔部と円錐ころとの間の潤滑を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の複列円錐ころ軸受を示す一部省略縦断面図
【図２】実施例と比較例の軸受のサイクル運転試験における外輪の温度上昇状況を示すグラフ
【図３】第２の実施形態の複列円錐ころ軸受を示す要部拡大縦断面図
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ　外輪
２　軌道面
３、３ａ　内輪
４　軌道面
５　円錐ころ
６　保持器
７　シール部材
８　間座
９　端座
１０　シールリング
１１ａ　大鍔部
１１ｂ　小鍔部
１２　シール部材
１３　中空部
１４　給脂孔
【図１】
2004011677.tif 000005
【図２】
2004011677.tif 000006
【図３】
2004011677.tif 000007