(57)【要約】【課題】自動調心ころ軸受１ａの運転時に、保持器５と案内輪６とが相対回転する際の摩擦低減を図り、運転に伴う発熱及び振動を低減すると共に、摩耗を抑制する。【解決手段】上記保持器５と上記案内輪６との間に、ラジアルニードル軸受１５を組み込み、これら保持器５と案内輪６とを、このラジアルニードル軸受１５を介して相対回転させる。この構成により、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面とが滑り接触する事を防止できて、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状凹面である外輪軌道を内周面に形成した外輪と、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を外周面に形成した内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた球面ころと、これら各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを、円周方向複数個所に設けた円環状の保持器と、この保持器の内周面と上記内輪の軸方向中間部外周面との間に配置され、上記両列の球面ころの互いに対向する軸方向内端面同士の間に挟持された案内輪とを備えた自動調心ころ軸受に於いて、この案内輪と、上記保持器と上記内輪とのうちの少なくとも一方の部材との間に、ラジアルニードル軸受が組み込まれている事を特徴とする自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械装置に組み込まれ、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する、自動調心ころ軸受の改良に関する。具体的には、案内輪と、保持器及び内輪とが相対回転する際の摩擦低減を図るものである。特に、本発明に係る自動調心ころ軸受は、振動荷重や衝撃荷重が加わる中で高速回転を要求される、製紙機械装置の回転支持部に好ましく使用できる。
【背景技術】
【０００２】
例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、特許文献１〜２に記載された様な自動調心ころ軸受が使用されている。図５は、これら特許文献１〜２に記載される等により、従来から広く知られている自動調心ころ軸受１を示している。この自動調心ころ軸受１は、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３との間に、複数の球面ころ４、４を転動自在に配列して成る。そして、保持器５と案内輪６とにより、これら各球面ころ４、４の位置並びに姿勢を規制している。
【０００３】
上記外輪２の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である、外輪軌道７を形成している。又、内輪３の外周面の幅方向（図５の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道７と対向する（上記各球面ころ４、４の自転軸に関して対称な母線形状を有する）、１対の内輪軌道８、８を形成している。又、これら両内輪軌道８、８の母線形状の曲率半径は、上記外輪軌道７の母線形状の曲率半径と等しい。尚、図示の例の場合、上記内輪３の外周面の軸方向両端部に、それぞれ外向フランジ状の鍔部９、９を形成している。又、上記各球面ころ４、４は、その最大径部が各球面ころ４、４の軸方向中間部に存在するビヤ樽型（一般的には最大径部が軸方向中央部にある対称形）で、上記外輪軌道７と上記１対の内輪軌道８、８との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。上記各球面ころ４、４の外周面の母線形状の曲率半径は、上記外輪軌道７及び上記両内輪軌道８、８の母線形状の曲率半径よりも少しだけ小さい。
【０００４】
上記保持器５は、真鍮の如き銅系合金の様に自己潤滑性を有する金属製の素材に削り加工を施す事により、或いは、合成樹脂を射出成形する事により、全体を一体に造られたもので、円環状のリム部１０と、このリム部１０の軸方向両側面から互いに反対方向に突出した複数本の柱部１１、１１とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１１、１１の側面と上記リム部１０の軸方向側面とにより三方を囲まれる部分を、それぞれ上記各球面ころ４、４を保持する為のポケット１２、１２としている。
【０００５】
更に、前記案内輪６は、銅系合金の如き自己潤滑性を有する金属、含油メタル、合成樹脂等の、摩擦係数の低い材料により、全体を円環状に形成している。上記案内輪６は、軸方向幅が外径側で大きく内径側で小さい、断面台形で、上記内輪３の軸方向中間部の外径よりも少しだけ大きい内径と、上記保持器５のリム部１０の内径よりも少しだけ小さい外径とを有する。この様な案内輪６は、上記内輪３の軸方向中間部外周面と上記リム部１０の内周面との間に、これら内輪３及びリム部１０に対する相対回転を可能に設置している。この様に、上記案内輪６の外周面をこのリム部１０の内周面に、この案内輪６の内周面を上記内輪３の軸方向中間部外周面に、それぞれ近接対向させて、上記保持器５の径方向の位置決めを（内輪案内により）図っている。又、この状態で上記案内輪６の軸方向両側面１３、１３は、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面（自動調心ころ軸受１の幅方向中央側の端面。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）１４、１４と実質的に（対向する部分の周方向両端同士を結ぶ面同士が）平行になる。
【０００６】
上述の様に構成される自動調心ころ軸受１により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、前記外輪２をハウジングに内嵌固定し、上記内輪３を回転軸に外嵌固定する。この回転軸と共にこの内輪３が回転する場合には、上記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。上記ハウジングの軸心と上記回転軸の軸心とが不一致の場合、上記外輪２の内側で上記内輪３が調心する（外輪２の中心軸に対し内輪３の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、前記外輪軌道７は単一球面状に形成されている為、上記各球面ころ４、４の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。又、これら各球面ころ４、４は、それぞれの軸方向内端面１４、１４と上記案内輪６の軸方向両側面１３、１３との係合に基づいて姿勢を制御される。即ち、上記各球面ころ４、４の自転中心軸が本来の位置からずれるスキューを抑え、これら各球面ころ４、４の転動面と上記外輪軌道７及び前記両内輪軌道８、８との転がり接触部での摩擦を抑える。
【０００７】
上述の様な従来構造の自動調心ころ軸受１の場合、保持器５の径方向に関する位置決めを、案内輪６を用いた内輪案内により図る事に基づき、次の様な問題を生じる可能性がある。以下、前記図５に加えて、図６を参照しつつ説明する。尚、この図６中、案内輪６の軸方向側面１３と球面ころ４の軸方向内端面１４との間には隙間を描いているが、実際の使用状態ではこれら両面１３、１４は摺接する。
【０００８】
転がり軸受の分野で広く知られている様に、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と上記内輪３の外周面との相対速度は、回転軸の回転速度が速くなるにつれて大きくなる。この為、上記自動調心ころ軸受１を、例えば製紙機械装置の様に、高速回転する機械装置の回転支持部に組み込む場合、上記リム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面との係合部（滑り接触部）、及び、この案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面との係合部に作用する滑り摩擦は相当に大きくなる。従って、上記自動調心ころ軸受１の運転に伴う発熱（摩擦熱）及び振動（摩擦振動）が大きくなり、高速運転を行なう上で不利になる。
【０００９】
更に、滑り接触面となる、上記リム部１０の内周面、上記案内輪６の内外両周面、及び、上記内輪３の軸方向中間部外周面に生じる摩耗が多くなる。この為、軸受内部に充填されたグリースを劣化させたり、各球面ころ４、４の転動面や外輪軌道７及び内輪軌道８、８に摩耗を生じさせる等して、軸受性能を低下させる可能性がある。従って、製紙機械装置の回転支持部の様に、振動荷重や衝撃荷重が加わる厳しい使用条件下では、上記自動調心ころ軸受１の信頼性及び耐久性を長期間に亙り確保する事が難しくなる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２２５０号公報
【特許文献２】特開２００５−２４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、案内輪と、保持器及び内輪とが相対回転する際の摩擦低減を図り、運転に伴う発熱及び振動を低減すると共に、摩耗の発生を抑制できる自動調心ころ軸受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】
【００１２】
本発明の自動調心ころ軸受は、前述した従来から知られている自動調心ころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、保持器と、案内輪とから成る。
このうちの外輪は、球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成している。
又、上記内輪は、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成している。
又、上記各球面ころは、上記外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、円環状であって、上記各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを、円周方向複数個所に設けている。
更に、上記案内輪は、上記保持器の内周面と上記内輪の軸方向中間部外周面との間に配置されており、上記両列の球面ころの互いに対向する軸方向内端面同士の間に挟持されている。
尚、上記保持器としては、前記図５に示した様な、円環状のリム部と複数本の柱部とを備えるものの他、金属板をプレス成形して成る、所謂プレス保持器を使用する事もできる。
【００１３】
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、上記案内輪と、上記保持器と上記内輪とのうちの少なくとも一方の部材との間に、ラジアルニードル軸受（所謂ケージ＆ローラ形、シェル形、ソリッド形、総ころ形を含む）を組み込む。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様な構成を有する本発明の自動調心ころ軸受によれば、運転時に、案内輪と、保持器と内輪とのうちの少なくとも一方の部材とを、ラジアルニードル軸受を介して相対回転させる事ができる。この為、上記案内輪の周面と、上記少なくとも一方の部材の周面である相手周面（保持器の内周面、内輪の軸方向中間部外周面）とが滑り摩擦する事を防止できる。従って、自動調心ころ軸受の運転に伴う発熱及び振動を低減できると共に、摩耗を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、保持器５と案内輪６との間に、ラジアルニードル軸受１５を組み込んだ点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述した従来構造と同様である為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
本例の自動調心ころ軸受１ａは、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と、上記案内輪６の外周面との間に、上記ラジアルニードル軸受１５を組み込んでいる。このラジアルニードル軸受１５は、図２に示す様に、複数本のニードル１６、１６と、これら各ニードル１６、１６を転動自在に保持する為の保持器１７とから成る。そして、上記リム部１０の内周面を外輪軌道１８とし、上記案内輪６の外周面を内輪軌道１９として、上記各ニードル１６、１６の転動面を、これら外輪軌道１８及び内輪軌道１９に転がり接触させている。
【００１７】
上述の様に、本例の場合には、上記ラジアルニードル１５として、所謂ケージ＆ローラ形のものを使用している。この為、別途ラジアルニードル軸受用外輪及び内輪を設ける必要をなくして、その分、上記リム部１０及び上記案内輪６の径方向に関する肉厚の減少を抑えている。尚、本例の場合には、上記リム部１０の内周面に上記外輪軌道１８を直接形成する為、上記保持器５を銅系合金、ステンレス鋼の如き鉄系合金等の金属材製としている。又、上記案内輪６に就いても、その外周面に上記内輪軌道１９を直接形成する為、やはり銅系合金、鉄系合金等の金属材製としている。又、上記案内輪６の内周面と内輪３の軸方向中間部外周面との間には、上述の様なラジアルニードル軸受は設けずに、前述した従来構造の場合と同様に、これら両周面を近接対向させている。
【００１８】
上述の様な構成を有する本例の自動調心ころ軸受１ａの場合、運転時に、上記保持器５と上記案内輪６とを、上記ラジアルニードル軸受１５を介して相対回転させる事ができる。この為、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面とが滑り摩擦する事を防止できる。本例の場合、上記リム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面とは、前記各ニードル１６、１６の転動面と転がり摩擦する。但し、この転がり摩擦は、上記滑り摩擦に比べて十分に小さくなる。従って、本例の場合には、上記リム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面との間部分で生じる発熱及び振動を十分に抑えられると共に、上記リム部１０の内周面及び上記案内輪６の外周面の摩耗を抑えられる。
【００１９】
更に、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面との間に作用する摩擦を低減できる事に伴い、この案内輪６と前記内輪３との相対速度を低く抑えられる。この為、この案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面との係合部（滑り接触部）に作用する滑り摩擦を、前述した従来構造の場合に比べて小さくできる。この為、上記係合部で生じる発熱及び振動を抑えられると共に、上記案内輪６の内周面及び上記内輪３の軸方向中間部外周面に生じる摩耗を抑えられる。
【００２０】
以上の様に、本例の自動調心ころ軸受１ａによれば、前述した従来構造の自動調心ころ軸受１（図５参照）に比べて、運転に伴う発熱及び振動を低減できると共に、摩耗の発生を抑えられる。又、動トルクの低減も図れる。この為、高速運転を行なう上で有利になると共に、軸受性能が低下する事を防止できる。従って、本例の自動調心ころ軸受１ａは、製紙機械装置の回転支持部の様な厳しい使用条件下に於いても十分な耐久性を得られて、長期間に亙り十分な信頼性を確保できる。
【００２１】
尚、本例の自動調心ころ軸受１ａを組み立てる際には、例えば、上記保持器５と上記案内輪６との間に、前記ラジアルニードル軸受１５を組み込み、１つの中間部品（サブアセンブリー）とする。その後、この中間部品を、外輪２（前記図５参照）の内周面と上記内輪３の外周面との間に組み込む。この様な組み立て方法を採用すれば、上記ラジアルニードル軸受１５の組み込み作業を、広い空間内で行なう事ができると共に、上記各部材５、６、１５をまとめて取り扱う事ができる為、作業効率の向上を図れる。
【００２２】
［実施の形態の第２例］
図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の特徴は、案内輪６と内輪３との間に、ラジアルニードル軸受１５ａを組み込んだ点にある。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例、及び、前述した従来構造の場合と同様である為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２３】
本例の場合にも、上述した実施の形態の第１例の場合と同様に、上記ラジアルニードル軸受１５ａを、複数本のニードル１６ａと、これら各ニードル１６ａを転動自在に保持する為の保持器１７ａとから構成している。そして、上記案内輪６の内周面を外輪軌道１８ａとし、上記内輪３の軸方向中間部外周面を内輪軌道１９ａとして、上記各ニードル１６ａの転動面を、これら外輪軌道１８ａ及び内輪軌道１９ａに転がり接触させている。尚、本例の場合にも、上記案内輪６を銅系合金、鉄系合金等の金属材製としているが、保持器５に就いては、合成樹脂製としている。又、上記案内輪６の外周面とこの保持器５を構成するリム部１０の内周面との間には、上述の様なラジアルニードル軸受は設けずに、前述した従来構造の場合と同様に、これら両周面を直接近接対向させている。
【００２４】
上述の様な構成を有する本例の自動調心ころ軸受１ｂの場合、運転時に、上記案内輪６と上記内輪３とを、上記ラジアルニードル軸受１５ａを介して相対回転させる事ができる。この為、上記案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面とが滑り摩擦する事を防止できる。上記案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面とは、上記各ニードル１６ａの転動面と転がり接触するが、この転がり接触に伴う摩擦（転がり摩擦）は、上記滑り摩擦に比べて十分に小さくなる。従って、上記案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面との間部分で生じる発熱及び振動を十分に抑えられると共に、上記案内輪６の内周面及び上記内輪３の軸方向中間部外周面の摩耗を抑えられる。
【００２５】
更に、上記案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面との間に作用する摩擦を低減できる事に伴い、前記保持器５を構成するリム部１０と上記案内輪６との相対速度を低く抑えられる。この為、これらリム部１０の内周面と案内輪６の外周面との係合部（滑り接触部）に作用する滑り摩擦を、前述した従来構造の場合に比べて小さくできる。この結果、上記係合部で生じる発熱及び振動を抑えられると共に、上記リム部１０の内周面及び上記案内輪６の外周面に生じる摩耗を抑えられる。
以上の様に、本例の自動調心ころ軸受１ｂの場合にも、前述した従来構造の自動調心ころ軸受１（図５参照）に比べて、運転に伴う発熱及び振動を低減できると共に、摩耗を抑えられる。
【００２６】
［実施の形態の第３例］
図４は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の特徴は、保持器５を構成するリム部１０と案内輪６との間部分、及び、この案内輪６と内輪３との間部分に、それぞれラジアルニードル軸受１５、１５ａを組み込む点にある。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１〜２例、及び、前述した従来構造の場合と同様である為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２７】
上述の様な構成を有する本例の自動調心ころ軸受１ｃの場合、運転時に、上記保持器５と上記案内輪６とを、上記ラジアルニードル軸受１５を介して相対回転させる事ができると共に、この案内輪６と上記内輪３とを、上記ラジアルニードル軸受１５ａを介して相対回転させる事ができる。この為、上記保持器５を構成するリム部１０の内周面と上記案内輪６の外周面とが滑り摩擦する事を防止できると共に、この案内輪６の内周面と上記内輪３の軸方向中間部外周面とが滑り摩擦する事を防止できる。
従って、本例の自動調心ころ軸受１ｃの場合にも、前述した従来構造の自動調心ころ軸受１（図５参照）に比べて、運転に伴う発熱及び振動を低減できると共に、摩耗の発生を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
尚、上述した実施の形態の各例に於いては、一方の列の球面ころ４と、他方の列の球面ころ４とを、一体の保持器５により保持する構造のみを示したが、これら一方の列の球面ころ４と、他方の列の球面ころ４とを、それぞれ独立の保持器により保持する事もできる。即ち、図７に示す様に、一方の列の球面ころ４を保持する為の保持器５ａと、他方の列の球面ころ４を保持する為の保持器５ａとを、相対回転を可能に互いに独立させる事ができる。この様な構成を採用すれば、両列の球面ころ４、４の公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころ４、４を保持している保持器５ａ、５ａが独立して回転する。即ち、自動調心ころ軸受は、両列の球面ころ４、４のうち、一方の列が他方の列に比べて大きな荷重を支承して運転される場合が多い。この場合には、これら両列の球面ころ４、４の公転速度に差が生じる。この様な場合に、これら両列の球面ころ４、４を保持する保持器５ａ、５ａは、それぞれ独立して回転する為、公転速度が速い列の球面ころ４が、同じく遅い列の球面ころ４を引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころ４が、同じく速い列の球面ころ４の公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。
【００２９】
尚、上述の様に、一方の列の球面ころ４と他方の列の球面ころ４とを、それぞれ独立の保持器５ａ、５ａにより保持する場合、これら両保持器５ａ、５ａの内径側に配置するラジアルニードル軸受１５（図１、４参照）は、前述した実施の形態の第１例、第３例の場合と同様に１つでも良いし、上記各保持器５ａ、５ａ毎にそれぞれ１つずつ、合計２つでも良い。この様に、２つのラジアルニードル軸受を配置すれば、上記各保持器５ａ、５ａが互いに独立して回転する際に、これら各保持器５ａ、５ａを構成するリム部の内周面と、上記各ラジアルニードル軸受を構成する各ニードル１６（図１、４参照）の転動面との転がり接触部での摩擦を低く抑えられる。
【００３０】
又、上述した実施の形態の各例に於いては、ラジアルニードル軸受１５、１５ａとして、軌道輪を省略したケージ＆ローラ形のラジアルニードル軸受を示して説明したが、本発明に使用するラジアルニードル軸受は、この様な構成に限定されるものではない。即ち、保持器を省略した総ころ軸受の他、軌道輪を備えたシェル形やソリッド型のラジアルニードル軸受を使用する事もできる。尚、軌道輪を備えたラジアルニードル軸受を用いる場合には、保持器及び案内輪を銅系合金、鉄系合金等の金属材製ではなく、合成樹脂製とする事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、図６に相当する図。
【図２】同じくラジアルニードル軸受を抜き出して示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。
【図４】同３例を示す、図１と同様の図。
【図５】従来から知られている自動調心ころ軸受の１例を示す半部断面図。
【図６】同じく外輪及び一方の列の球面ころを省略して示す、図５のイ部拡大模式図。
【図７】本発明の対象となる自動調心ころ軸受の別例を示す半部断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１、１ａ〜１ｃ  自動調心ころ軸受
２    外輪
３    内輪
４    球面ころ
５、５ａ  保持器
６    案内輪
７    外輪軌道
８    内輪軌道
９    鍔部
１０    リム部
１１    柱部
１２    ポケット
１３    軸方向側面
１４    軸方向内端面
１５、１５ａ  ラジアルニードル軸受
１６、１６ａ  ニードル
１７、１７ａ  保持器
１８、１８ａ  外輪軌道
１９、１９ａ  内輪軌道
【図１】
2009180235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009180235.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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