JP2009074600A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩耗粉等に起因する寿命低下を効果的に抑制することができるころ軸受を提供する。
【解決手段】 本発明のころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、これら両輪間に転動自在に介在する複数のころ４と、を備えている。複数のころ４は、外周面に転動面１１ａを有する円筒部１１、及びこの円筒部１１の両端の内の少なくとも一方に転動面１１ａよりも径方向に突出した球面部１２を有する球面付きころ１０を少なくともその一部に含んでいる。また、内輪２外周面及び外輪３内周面には、軌道面２ａ、３ａよりも凹むとともに球面部１２が転がり接触する凹状軌道面２ｂ、３ｂがそれぞれ形成されている
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、連続鋳造設備等の熱間処理設備用のロールを支持するために用いられるころ軸受に関する。

連続鋳造機は、複数のロールを有するセグメントを多数配設することで、鋳片の搬送を行う。このセグメントを構成する複数のロールは、その両端に配設された転がり軸受によって回転自在に支持されている。このロールを支持する転がり軸受は、通常、内外輪を軸方向に相対移動させるように作用するロールからのスラスト方向の荷重（スラスト荷重）を逃がすために、自由側には調心輪付ころ軸受が用いられる。一方、固定側には自動調心ころ軸受が用いられる。このうち、固定側に用いられる自動調心ころ軸受は、その機構上、ころと内外輪軌道との周速差によって、いわゆる差動すべりが生じ、剥離摩耗が生じたり、この剥離摩耗に起因して割損が生じたりするおそれがあった。このため、差動すべりが生じずかつ高い負荷容量とすることができる円筒ころ軸受を固定側に用いることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６３−４０６２３号公報

円筒ころ軸受は、通常、内外輪に設けられたつば部によって、円筒ころの軸方向への移動を規制するように構成されており、内外輪を軸方向に相対移動させるように作用するロールからのスラスト荷重は、円筒ころの端面を前記つば部に押圧するように作用する。
一方、上記構成の円筒ころ軸受において、円筒ころの端面と前記つば部とは、転がり接触することなく、すべり接触の状態となるので、当該円筒ころ軸受に対して、ロールからの過大なスラスト荷重が作用したり、潤滑環境が悪化したりすると、すべり接触の状態にある円筒ころ端面とつば部との間における摩擦が増大し、両者の間で、かじりや異常摩耗等の損傷が発生する場合がある。
このようにつば部及び円筒ころに摩耗等の損傷が生じると、それによって生じる摩耗粉が内外輪の軌道面や円筒ころの転動面に介在して当該軌道面等に面荒れが生じ、円筒ころ軸受の寿命を著しく低下させるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、摩耗粉等に起因する寿命低下を効果的に抑制することができるころ軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に介在するとともに前記両軌道面と接する転動面を有する複数のころと、を備えたころ軸受において、前記複数のころは、外周面に前記転動面を有する円筒部と、この円筒部の両端の内の少なくとも一方に前記転動面よりも径方向に突出した球面部と、を有する球面付きころを少なくともその一部に含んでおり、前記内輪外周面及び前記外輪内周面には、前記両軌道面よりも凹むとともに前記球面部が転がり接触する凹状軌道面がそれぞれ形成されていることを特徴としている。

上記のように構成されたころ軸受によれば、転動面を有する円筒部と、この円筒部の端部に転動面よりも径方向に突出しかつ前記内輪外周面及び前記外輪内周面に形成された凹状軌道面に転がり接触する球面部とを有する球面付きころを備えているので、この球面部と、凹状軌道面との接触によって、内外輪同士の軸方向への相対移動を規制し、内外輪に作用するスラスト方向の荷重を受け止めることができる。また、凹状軌道面を転動する球面部は、凹状軌道面に対して少しのすべり接触を含むが転がり接触するので、上記従来例のような円筒ころ端面とつば部との間のすべり接触と比較して摩擦摩耗を抑制することができる。従って、摩擦摩耗によって生じる摩耗粉を減少させることができるので、摩耗粉に起因する当該ころ軸受の寿命低下を抑制することができる。

上記ころ軸受において、前記複数のころは、前記円筒部の両端に前記球面部を有する前記球面付きころと、前記円筒部の外径とほぼ同一の外径の円筒状に形成された円筒ころと、からなり、これら球面付きころと、円筒ころとは、周方向に沿って交互に前記両軌道輪間に配列されているものであってもよい。
この場合、球面付きころは、その両端に球面部を有しているので、より確実にスラスト方向の荷重を受け止めることができる。また、両端に球面部を有している球面付きころは、互いの転動面間を詰めた状態で配列することができないが、本発明のように、球面付きころと、球面部を有さない円筒ころとを周方向に沿って交互に配列することで、各ころ同士の転動面間を詰めて配列することができ、いわゆる総ころ軸受を構成することができる。従って、当該ころ軸受の許容負荷荷重を低下させることなく寿命低下を抑制できる。

また、上記ころ軸受において、前記複数のころは、前記円筒部の一方端にのみ前記球面部を有する前記球面付きころからなり、前記球面部が周方向に沿って軸方向に互い違いに配置されるように前記両軌道輪間に配列されていることが好ましい。
この場合、全てのころを、同一の球面付きころで構成することができ、コストの増加を抑制できる。また、球面付きころは、それぞれ球面部が周方向に沿って互い違いとなるように配列されているので、一端部に転動面よりも径方向に突出した球面部を有していても、各ころ同士の転動面間を詰めて配列することができ、総ころ軸受を構成することができる。従って、当該ころ軸受の許容負荷荷重を低下させることなく寿命低下を抑制できる。

本発明のころ軸受によれば、摩耗粉等に起因する寿命低下を効果的に抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を連続鋳造機のセグメントを構成するガイドロール用のころ軸受として適用した場合を例示して説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るころ軸受を示す断面図である。このころ軸受１は、内周面側に前記ガイドロールのジャーナル部（図示せず）が挿入される内輪２と、内輪２の径方向外側に配置された外輪３と、内輪２と外輪３との間に介在する複数のころ４と、外輪３の外周側に取り付けられた調心輪５とを備えており、いわゆる、調心輪付きころ軸受を構成している。

図１（ｂ）は、複数のころ４の内輪２外周面上における配置の態様を示した図である。図１（ａ）及び（ｂ）を参照して、複数のころ４は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、外周面に転動面１１ａを有する円筒部１１、及びこの円筒部１１の両端に転動面１１ａよりも径方向に突出しかつ円筒部１１の軸方向中心線又はその延長線上に中心が位置するように形成された球面部１２を有する球面付きころ１０と、円筒状に形成されて上記球面部１２を有さない円筒ころ２０とを含んでいる。これら球面付きころ１０、及び円筒ころ２０は、内外輪２，３の周方向に沿って交互に配列されて、内外輪２，３の間に介在している。
球面付きころ１０の円筒部１１と、円筒ころ２０とは、その外径が互いにほぼ同一である円筒状に形成されており、これら円筒部１１と、円筒ころ２０とは、後述する内外輪２，３の内輪軌道面２ａと、外輪軌道面３ａとの間に転動自在に介在している。
また、球面付きころ１０の球面部１２は、その外面１２ａが球面状に形成されており、その直径は、円筒ころ２０を挟んで互いに隣接する球面部１２同士が接触しない寸法に設定されている。このようにすることで、互いに隣接する球面部１２同士が接触するのを防止するとともに、その間に位置する円筒ころ２０の軸方向への移動を規制することができる。

内輪２は、軸受鋼等を用いて円筒状に形成された環状の部材であり、その外周面には、球面付きころ１０の円筒部１１の転動面１１ａ及び円筒ころ２０の転動面２０ａが接触し転動する内輪軌道面２ａが形成されている。
さらに、内輪２の外周面には、内輪軌道面２ａよりも径方向内側に凹む一対の凹状軌道面２ｂが、内輪軌道面２ａの軸方向両端縁に沿って形成されている。この凹状軌道面２ｂの断面は、球面付きころ１０の球面部１２の外面１２ａが転がり接触可能な曲率を有する凹曲面に設定されている。球面付きころ１０は、円筒部１１が内輪軌道面２ａに接触し、球面部１２が凹状軌道面２ｂに接触した状態で内輪２の外周面を転動するように構成されている。

外輪３は、内輪２と同じく、鋼材、例えば、軸受鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周面には、球面付きころ１０の円筒部１１の転動面１１ａ及び円筒ころ２０の転動面２０ａが接触し転動する外輪軌道面３ａが形成されている。
さらに、外輪３の内周面には、外輪軌道面３ａよりも径方向外側に凹む一対の凹状軌道面３ｂが、外輪軌道面３ａの軸方向両端縁に沿って形成されている。この凹状軌道面３ｂの断面は、内輪２の凹状軌道面２ｂと同様、球面付きころ１０の球面部１２の外面１２ａが転がり接触可能な曲率を有する凹曲面に設定されている。球面付きころ１０は、円筒部１１が外輪軌道面３ａに接触し、球面部１２が凹状軌道面３ｂを接触した状態で外輪３の内周面を転動するように構成されている。

以上の構成によって、ころ４（球面付きころ１０及び円筒ころ２０）は、内外輪２，３間に転動自在に介在しており、本実施形態のころ軸受１の内外輪２，３は、相対回転自在である。
また、外輪３の外周面３ｃは、凸状の球面に形成されており、調心輪５の内周面５ａに接触している。

外輪３の外周側に取り付けられた調心輪５は、連続鋳造機のセグメントに設けられたころ軸受１を保持するためのハウジング（図示せず）に内嵌される。調心輪５の内周面５ａは、外輪３の外周面３ｃに対応した凹状の球面に形成されており、外周面３ｃに対して相対揺動可能とされている。これにより、調心輪５は、内外輪２，３を傾動可能に保持しており、内輪２に挿入される前記ジャーナル部の軸心と前記ハウジングの軸心との僅かなずれを許容することができる。

図２は、調心輪５を除いた状態のころ軸受１の側面図である。外輪３は、図に示すように、径方向に二つに分割された第一の外輪部材６及び第二の外輪部材７からなり、これらを組み合わせることで、環状に構成されている。内外輪２，３間に介在している球面付きころ１０は、内外輪軌道面２ａ，３ａに接触転動する円筒部１１を有するとともに、この内外輪軌道面２ａ，３ａそれぞれの軸方向両端縁に形成された一対の凹状軌道面２ｂ，３ｂに接触する球面部１２をその両端に有しているので、この球面付きころ１０は、内外輪２，３に対する軸方向への移動が規制されるとともに、内外輪２，３同士の軸方向への相対移動も規制する。このため、例えば、外輪３が円環状に一体に形成されていると、内外輪２，３間にころ４（球面付きころ１０及び円筒ころ２０）を配置することができない。この点、本実施形態では、上述のように、外輪３を二つに分割して構成することで、内外輪２，３間にころ４を配置可能とし、ころ軸受１として組み立て可能としている。

上記のように構成された本実施形態によるころ軸受１によれば、転動面を有する円筒部１１と、この円筒部１１の端部に転動面１１ａよりも径方向に突出しかつ内輪２の外周面及び外輪３の内周面に形成された凹状軌道面２ｂ，３ｂに少しのすべり接触を含むが転がり接触する球面部１２とを有する球面付きころ１０を備えているので、この球面部１２と、凹状軌道面２ｂ，３ｂとの接触によって、内外輪２，３同士の軸方向への相対移動を規制し、内外輪２，３に作用するスラスト方向の荷重を受け止めることができる。また、凹状軌道面２ｂ，３ｂを転動する球面部１２は、凹状軌道面２ｂ，３ｂに対して少しのすべり接触を含むが転がり接触するので、上記従来例のような円筒ころ端面とつば部との間のすべり接触と比較して摩擦摩耗を抑制することができる。従って、摩擦摩耗によって生じる摩耗粉を減少させることができるので、摩耗粉に起因する当該ころ軸受１の寿命低下を抑制することができる。

また、本実施形態において、球面付きころ１０は、その両端に球面部１２を有しているので、より確実にスラスト方向の荷重を受け止めることができる。また、両端に球面部１２を有している球面付きころ１０は、互いの転動面１１ａ間を詰めた状態で配列することができないが、本発明のように、球面付きころ１０と、球面部を有さない円筒ころ２０とを周方向に沿って交互に配列することで、各ころ同士の転動面間を詰めて配列することができ、いわゆる総ころ軸受を構成することができる。従って、当該ころ軸受１の許容負荷荷重を低下させることなく寿命低下を抑制できる。

図３は、本発明の第二の実施形態に係るころ軸受１が有するころの内輪２外周面上における配置の態様を示した図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、全てのころ４について、円筒部１１の一方端にのみ球面部１２を有する球面付きころ１０を用いている点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態の球面付きころ１０は、上述のように、円筒部１１の一方端のみに球面部１２を有しており、この球面部１２の軸方向における位置が、内外輪２，３の周方向に沿って互い違いに配置されるように内外輪２，３間に配列されて転動自在に介在している。
ころ軸受１は、上記のように球面付きころ１０を配列することで、転動面１１ａを両軌道面２ａ，３ａに接触転動させつつ、球面部１２の外面１２ａを両凹状軌道面２ｂ，３ｂに接触転動させることができる。

この場合、全てのころ４を、同一形状とされた球面付きころ１０で構成することができ、コストの増加を抑制できる。また、球面付きころ１０は、それぞれ球面部１２が周方向に沿って互い違いとなるように配列されているので、一端部に転動面１１ａよりも径方向に突出した球面部１２を有していても、各ころ同士の転動面１１ａ間を詰めて配列することができ、総ころ軸受を構成することができる。従って、当該ころ軸受１の許容負荷荷重を低下させることなく寿命低下を抑制できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、凹状軌道面２ｂ，３ｂの断面形状は、球面付きころ１０の球面部１２の外面１２ａが転がり接触可能な曲率を有する凹曲面に設定したが、例えば、図４（ａ）に示すように、断面Ｖ字型に凹む凹状軌道面としてもよい。この凹状軌道面２ｂ，３ｂの断面形状は、球面付きころ１０の球面部１２に対して、４点で接触するように形成されている。このとき、各接触点における、両凹状軌道面２ｂ，３ｂと、球面部１２との接触面の法線は、当該ころ軸受１の軸方向に対して交差するので、球面部１２と両凹状軌道面２ｂ，３ｂとは、少しのすべり接触を含むが転がり接触する。
このように、球面部１２と、両凹状軌道面２ｂ，３ｂとを点接触とすることで、これらが転がり接触することによる転がり抵抗を減少させることができ、当該ころ軸受１全体としての回転抵抗が増加するのを防止できる。

また、上記第一の実施形態に係るころ軸受１のように、両端の球面部１２を有する球面付きころ１０を用いた場合、図４（ｂ）に示すように、内外輪軌道面２ａ，３ａと、凹状軌道面２ｂ，３ｂとの間に、それぞれ両面を滑らかに曲面で繋ぐ環状のぬすみ部８が形成されていてもよい。このぬすみ部８は、球面部１２外面１２ａにおける円筒部１１側半分の面が凹状軌道面２ｂ，３ｂに接触しないように形成されている。この場合においても、球面部１２と、両凹状軌道面２ｂ，３ｂとが転がり接触することによる転がり抵抗を減少させることができ、当該ころ軸受１全体としての回転抵抗が増加するのを防止できる。
また、上記実施形態では、調心輪付きのころ軸受について本発明を適用した場合を例示したが、本発明は、図４に示すように、調心輪を有さないころ軸受についても適用することができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係るころ軸受を示す断面図であり、（ｂ）は、複数のころの内輪外周面上における配置の態様を示した図である。 調心輪を除いたときのころ軸受の側面図である。 本発明の第二の実施形態に係るころ軸受が有するころの内輪外周面上における配置の態様を示した図である。 （ａ）及び（ｂ）は、他の実施形態に係るころ軸受を示す断面図である。

符号の説明

１ ころ軸受
２ 内輪
２ａ 内輪軌道面
２ｂ 凹状軌道面
３ 外輪
３ａ 外輪軌道面
３ｂ 凹状軌道面
４ ころ
１０ 球面付きころ
１１ 円筒部
１１ａ 転動面
１２ 球面部
２０ 円筒ころ

Claims (3)

1. 外周に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記両軌道面間に転動自在に介在するとともに前記両軌道面と接する転動面を有する複数のころと、を備えたころ軸受において、
   前記複数のころは、外周面に前記転動面を有する円筒部と、この円筒部の両端の内の少なくとも一方に前記転動面よりも径方向に突出した球面部と、を有する球面付きころを少なくともその一部に含んでおり、
   前記内輪外周面及び前記外輪内周面には、前記両軌道面よりも凹むとともに前記球面部が転がり接触する凹状軌道面がそれぞれ形成されていることを特徴とするころ軸受。
2. 前記複数のころは、前記円筒部の両端に前記球面部を有する前記球面付きころと、前記円筒部の外径とほぼ同一の外径の円筒状に形成された円筒ころと、からなり、
   これら球面付きころと、円筒ころとは、周方向に沿って交互に前記両軌道輪間に配列されている請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記複数のころは、前記円筒部の一方端にのみ前記球面部を有する前記球面付きころからなり、前記球面部が周方向に沿って軸方向に互い違いに配置されるように前記両軌道輪間に配列されている請求項１に記載のころ軸受。

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