JP4497117B2

JP4497117B2 - 転がり軸受

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Publication number: JP4497117B2
Application number: JP2006079072A
Authority: JP
Inventors: 丈晴浦西; 義明田浦; 制高橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP2007255520A

Description

本発明は、転がり軸受に関し、特に、連続鋳造機の駆動ロールや従動ロールを支持する軸受として使用されれば好適な転がり軸受に関する。

従来、ラジアル荷重の負荷容量が大きくて、かつ、アキシアル荷重を負荷できる転がり軸受としては、実開平３−１１９６１３号公報（特許文献１）に記載されている円筒ころ軸受がある。この円筒ころ軸受の外輪および内輪の夫々の円筒軌道面の両側には、鍔部が形成されており、円筒ころが、外輪および内輪の両方に対して軸方向に移動出来ないようになっている。すなわち、この円筒ころ軸受は、外輪が内輪に対して軸方向に移動不可能になっている。

この円筒ころ軸受は、例えば、外輪が固定されているハウジングに対して内輪が固定されている軸が軸方向に移動するような環境下で、ハウジングと軸との間に配置されるようになっており、上記軸の軸方向の移動に起因して発生するアキシアル荷重を負荷するようになっている。

しかしながら、上記従来の円筒ころ軸受では、外輪および内輪の両方が、夫々の円筒軌道面の両側に鍔部を有しているので、円筒ころ軸受が都合４つもの鍔部を有することになって、円筒ころと鍔部のかじりに起因して鍔部の摩耗が生じ易く軸方向のガタが大きくなり易いという課題がある。
実開平３−１１９６１３号公報（第６図）

そこで、本発明の課題は、ラジアル荷重の負荷容量が大きいと共に、アキシアル荷重を負荷することができる寿命が長い転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受は、
内周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなる外輪と、
外周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなる内輪と、
外周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなると共に、上記内周面と上記内輪の上記外周面との間に配置された転動体と、
上記外輪の上記環状溝と、上記転動体の上記環状溝との間に配置された複数の第１の玉と、
上記転動体の上記環状溝と、上記内輪の上記環状溝との間に配置された複数の第２の玉と
を備えることを特徴としている。

上記内周面は、外輪の内周面のうちの面取りされていない部分であり、上記内輪の上記外周面は、内輪の外周面のうちの面取りされていない部分であるものとする。また、上記転動体の上記外周面は、転動体の外周面のうちの面取りされていない部分であるものとする。

本発明によれば、例えば、内輪が軸方向の力を受けた場合、上記内輪が外輪に対して一定距離以上軸方向に移動しようとしても、上記外輪の上記環状溝と、上記転動体の上記環状溝との間に配置された第１の玉が、上記外輪および上記転動体と接触角（第１の玉が荷重を受ける方向と、転がり軸受の中心軸に垂直な平面とのなす角）が鋭角であるような接触をすると共に、上記転動体の上記環状溝と、上記内輪の上記環状溝との間に配置された第２の玉が、上記転動体および上記内輪と接触角（第２の玉が荷重を受ける方向と、転がり軸受の中心軸に垂直な平面とのなす角）が鋭角であるような接触をするから、内輪が外輪に対して一定距離以上移動することがない。したがって、アキシアル荷重を確実に負荷することができる。

また、本発明によれば、上記内外輪が鍔を有していないから、転動体の軸方向の寸法を従来の円筒ころ軸受と比して大きく設定でき、かつ、転動体が、大きなラジアル荷重を負荷できる円筒面に近い形状の外周面を有しているので、従来の円筒ころ軸受と比して負荷できるラジアル荷重が小さくなることがない。

また、本発明によれば、内外輪が鍔を有していないので、アキシアル荷重支持用の転がり軸受の故障の主要な原因である転動体による鍔の摩耗が生じにくく、転がり軸受の寿命を長くすることができる。

また、一実施形態の転がり軸受は、上記外輪および上記内輪のうちの少なくとも一方は、上記外輪の軸方向に当接する二つの部材からなり、上記二つの部材の互いに当接する面の延長面は、上記二つの部材で形成された上記環状溝を通る。

上記実施形態によれば、上記二つの部材の互いに当接する面の延長面が、上記二つの部材で形成された上記環状溝を通るから、上記二つの部材の一方を組み付けて、玉（第１および第２の玉のうちの少なくとも一方）を環状溝に収容した後、上記二つの部材の他方を組み付けることができる。したがって、上記玉（第１および第２の玉のうちの少なくとも一方）を、容易に組み込むことができる。

本発明の転がり軸受によれば、内輪が外輪に対して一定距離以上軸方向に移動しようとしても、外輪の環状溝と、転動体の環状溝との間に配置された第１の玉が、外輪および転動体と接触角が鋭角であるような接触をすると共に、転動体の環状溝と、内輪の環状溝との間に配置された第２の玉が、転動体および内輪と接触角が鋭角であるような接触をするから、内輪が外輪に対して一定距離以上軸方向に移動することがなくて、アキシアル荷重を確実に負荷することができる。

また、本発明の転がり軸受によれば、内外輪が鍔を有していないから、転動体の軸方向の寸法を従来の円筒ころ軸受と比して大きく設定でき、かつ、転動体が、大きなラジアル荷重を負荷できる円筒面に近い形状の外周面を有しているので、従来の円筒ころ軸受と比して負荷できるラジアル荷重が小さくなることがない。

また、本発明の転がり軸受によれば、内外輪が鍔を有していないので、アキシアル荷重支持用の転がり軸受の故障の主要な原因である転動体による鍔の摩耗が生じにくく、転がり軸受の寿命を長くすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、アキシアル荷重を受けていない状態の本発明の一実施形態の転がり軸受を示す軸方向の模式断面図である。

この転がり軸受は、図示しない連続鋳造機用従動ロール（以下、従動ロールという）の固定側の端部の外周面に配置され、スラブのラジアル荷重と、従動ロールの熱膨張による伸長に起因するアキシアル荷重とを負荷するようになっている。図１に示すように、この転がり軸受は、外輪１と、内輪２と、調心輪４と、転動体５と、第１の玉７と、第２の玉８とを備える。上記外輪１は、略球面形状の外周面を有する一方、等しい内径を有する二つの円筒面１１,１２と、この二つの円筒面１１,１２の間に位置する環状溝１４とからなる内周面を有する。上記円筒面１１の軸方向の長さと、円筒面１２の軸方向の長さとは、略同じになっている。また、上記環状溝１４は、略外輪１の周方向に延在している。

上記内輪２は、等しい外径を有する二つの円筒面１６,１７と、この二つの円筒面１６,１７の間に位置する環状溝１８とからなる外周面を有する一方、円筒状の内周面を有している。上記円筒面１６の軸方向の長さと、円筒面１７の軸方向の長さとは、略同じになっている。上記内輪２は、従動ロールの上記端部の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２は、軸方向に互いに当接している第１の内輪２１と第２の内輪２２とからなっている。上記環状溝１８は、環状溝１８の底が第１の内輪２１と第２の内輪２２の当接面上に略位置するように、第１の内輪２１と第２の内輪２２とにまたがるように形成されている。正確には、上記第１の内輪２１と第２の内輪２２の互いに当接する面の延長面は、第１の内輪２１と第２の内輪２２とで形成された環状溝１８を通るようになっている。

上記調心輪４は、略球面形状の内周面を有する一方、円筒状の外周面を有している。上記調心輪４の内周面は外輪１の外周面に当接している。また、上記調心輪４の外周面は、連続鋳造機の軸受箱（図示しない）の内周面に内嵌されて固定されている。

上記転動体５は、略杵形状を有しており、円筒ころの外周面の軸方向の中心を、環状溝が周方向に走っているような形状を有している。詳しくは、上記転動体５は、外径および軸方向の長さが等しい二つの円筒面２４,２５と、この二つの円筒面２４,２５の間に位置する環状溝２６とからなる外周面を有している。上記転動体５は、その環状溝２６が、外輪１の環状溝１４と内輪２の環状溝１８に径方向に対向するように、外輪１の内周面と内輪２の外周面との間に配置されている。

上記第１の玉７は、外輪１の環状溝１４と転動体５の環状溝２６との間に、略周方向の全域に亘って配置されており、第２の玉８は、転動体５の環状溝２６と内輪２の環状溝１８との間に、略周方向の全域に亘って配置されている。なお、図１では、作用を解り易くするために外輪１の環状溝１４と第１の玉７との間のすきま、および、転動体５の環状溝２６と第２の玉８との間のすきまを大きく記載している。

この転がり軸受は、従動ロールに撓みが生じた場合には、外輪１が調心輪４に対して調心移動して傾斜することにより、従動ロールの撓みを吸収するようになっている。また、後に詳述するように、この転がり軸受は、従動ロールの熱膨張による従動ロールの伸長に起因するアキシアル荷重を負荷するようになっている。

図２は、上記転動体５と第１の玉７と第２の玉８との位置関係を示す図であり、転がり軸受の一部における転動体５と第１の玉７と第２の玉８とを軸方向から見た図である。また、図３は、転がり軸受の一部における転動体５と第１の玉７との位置関係を示す斜視図である。

図２および図３に示すように、外輪１と転動体５の間に配置された第１の玉７および転動体５と内輪２との間に配置された第２の玉８の夫々は、その両側に位置する第１の玉７または第２の玉８の両方と略接触した状態になっている。また、上記第１の玉７の直径は、外輪１の環状溝１４の深さよりも大きくなっており、第２の玉８の直径は、内輪１の環状溝１８の深さよりも大きくなっている。このことから、上記外輪１と転動体５との間に配置された第１の玉７の一部が、転動体５の径方向の外方に位置すると共に、転動体５と内輪２との間に配置された第２の玉８の一部が、内輪２の径方向の外方に位置している。

図４は、アキシアル荷重を受けている状態の上記実施形態の転がり軸受を示す軸方向の模式断面図である。

図４は、内輪２が従動ロールから矢印Ａで示す軸方向の力を受けている場合を示している。内輪２が上記力を受けて矢印Ａ方向に移動すると、内輪２の環状溝１８と転動体５の環状溝２６とで重なっている部分の軸方向の距離が小さくなって、環状溝２６と環状溝１８との間に配置された第２の玉８が、環状溝２６および環状溝１８と接触角（第２の玉８が荷重を受ける方向と、転がり軸受の中心軸に垂直な平面とのなす角）が鋭角の接触を行う。そして、環状溝２６と環状溝１８との間に配置された第２の玉８を介して、転動体５が内輪２の移動方向、すなわち、矢印Ａ方向に移動する。すると、軸方向に移動できないようになっている外輪１の環状溝１４と、転動体５の環状溝２６とで重なっている部分の軸方向の距離が小さくなって、環状溝１４と環状溝２６との間に配置された第１の玉７が、環状溝１４および環状溝２６と接触角（第１の玉７が荷重を受ける方向と、転がり軸受の中心軸に垂直な平面とのなす角）が鋭角の接触を行い、転動体５が矢印Ａ方向に移動できなくなる。このようにして、環状溝１４と環状溝２６に間に配置された第１の玉７と、環状溝２６と環状溝１８の間に配置された第２の玉８とを介して、外輪１に対する内輪２のＡ方向への移動が一定距離内に制限される。この転がり軸受は、このような機構でアキシアル荷重を負荷するようになっている。

上記実施形態の転がり軸受によれば、例えば、内輪２が軸方向の力を受けた場合、内輪２が外輪１に対して一定距離以上軸方向に移動しようとしても、外輪１の環状溝１４と、転動体５の環状溝２６との間に配置された第１の玉７が、外輪１および転動体５と接触角が鋭角であるような接触をすると共に、転動体５の環状溝２６と、内輪２の環状溝１８との間に配置された第２の玉８が、転動体５および内輪２と接触角が鋭角であるような接触をするから、内輪２が外輪１に対して一定距離以上軸方向に移動することがない。したがって、アキシアル荷重を確実に負荷することができる。

また、上記実施形態の転がり軸受によれば、内外輪１,２が鍔を有していないから、転動体５の軸方向の寸法を従来の円筒ころ軸受と比して大きく設定でき、かつ、転動体５が、大きなラジアル荷重を負荷できる円筒面に近い形状の外周面を有しているので、従来の円筒ころ軸受と比して負荷できるラジアル荷重が小さくなることがない。

また、上記実施形態の転がり軸受によれば、内外輪１,２が鍔を有していないので、アキシアル荷重支持用の転がり軸受の故障の主要な原因である転動体５による鍔の摩耗が生じにくく、転がり軸受の寿命を長くすることができる。

また、上記実施形態の転がり軸受によれば、内輪２が、第１の内輪２１と第２の内輪２２とからなり、かつ、第１の内輪２１と第２の内輪２２の当接面の延長面が、内輪２の環状溝１８を通過しているので、第１の内輪２１と第２の内輪２２とのうちの一方を組み付けて、第２の玉８を環状溝１８に収容した後、第１の内輪２１と第２の内輪２２とのうちの他方を組み付けることができる。したがって、上記第２の玉８を、容易に組み込むことができる。

尚、上記実施形態の転がり軸受では、外輪１の外周面が球面形状で、外輪１の径方向の外方に調心輪４を有していたが、この発明では、外輪の外周面が円筒形状で、調心輪を有していなくても良い。また、この場合、外輪を、軸方向に互いに当接する二つの部材で構成すると共に、二つの部材の当接面の延長面上に環状溝を形成しても良く、このようにして、第１の玉を所定位置に組み込み易くしても良い。

また、上記実施形態の転がり軸受では、全ての第１の玉７が、その両側の二つの第１の玉７と略接触し、かつ、全ての第２の玉８が、その両側の二つの第２の玉８と略接触するようになっていたが、この発明では、全ての玉が、その両側の二つの玉と接触する必要はない。すなわち、第１の玉は、外輪の溝と転動体の溝との間に、仕様に応じた数（複数個）だけ配置されると共に、第２の玉は、転動体の溝と内輪の溝との間に、仕様に応じた数（複数個）だけ配置されれば良い。

また、上記実施形態の転がり軸受では、内外輪および転動体１,２,５の夫々は、二つの円筒面１１,１２,１６,１７,２４,２５と、一つの環状溝１４,１８,２６とを有していたが、この発明では、内外輪および転動体は、三つ以上の円筒面と、その三つ以上の円筒面の間に位置する二つ以上の環状溝とを有していても良い。

また、上記実施形態の転がり軸受では、図１に示すように、内外輪および転動体１,２,５の溝１４,１８,２６の断面形状が、半円形状であったが、内外輪および転動体の断面形状は、半楕円形状や、皿形状等、半円形状以外の形状であっても良い。

アキシアル荷重を受けていない状態の本発明の一実施形態の転がり軸受を示す軸方向の模式断面図である。転動体と第１の玉と第２の玉とを軸方向から見た図である。転動体と第１の玉との位置関係を示す斜視図である。アキシアル荷重を受けている状態の上記実施形態の転がり軸受を示す軸方向の模式断面図である。

符号の説明

１外輪
２内輪
４調心輪
５転動体
７第１の玉
８第２の玉
１１,１２,１６,１７,２４,２５円筒面
１４,１８,２６環状溝
２１第１の内輪
２２第２の内輪

Claims

内周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなる外輪と、
外周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなる内輪と、
外周面が複数の円筒面とその複数の円筒面との間の環状溝とからなると共に、上記内周面と上記内輪の上記外周面との間に配置された転動体と、
上記外輪の上記環状溝と、上記転動体の上記環状溝との間に配置された複数の第１の玉と、
上記転動体の上記環状溝と、上記内輪の上記環状溝との間に配置された複数の第２の玉と
を備えることを特徴とする転がり軸受。
請求項１に記載の転がり軸受において、
上記外輪および上記内輪のうちの少なくとも一方は、上記外輪の軸方向に当接する二つの部材からなり、
上記二つの部材の互いに当接する面の延長面は、上記二つの部材で形成された上記環状溝を通ることを特徴とする転がり軸受。