転がり軸受
【課題】軸受寿命の延命化が可能な高い負荷容量の放熱性に優れた低コストでコンパクトな転がり軸受を提供する。
【解決手段】環状に連続した回転輪２０と、回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部２２と、回転輪の回転軌道面２０ｓと支持部の支持軌道面２２ｓとの間を転動可能に組み込まれた複数の転動体２４と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器２６とを具備し、支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成し、外径両端点A,Bの中央点Ｍと、両端点を支持部に沿って結んだ仮想円Ｅの中心点Ｃとの間の距離をｈとすると、距離ｈは、転動体ピッチ円径をＰＣＤ、転動体直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定され、回転軌道面と支持軌道面との間を転動した転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び当該軌道面間を転動する。
【解決手段】環状に連続した回転輪２０と、回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部２２と、回転輪の回転軌道面２０ｓと支持部の支持軌道面２２ｓとの間を転動可能に組み込まれた複数の転動体２４と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器２６とを具備し、支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成し、外径両端点A,Bの中央点Ｍと、両端点を支持部に沿って結んだ仮想円Ｅの中心点Ｃとの間の距離をｈとすると、距離ｈは、転動体ピッチ円径をＰＣＤ、転動体直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定され、回転軌道面と支持軌道面との間を転動した転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び当該軌道面間を転動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転輪の一部を支持しつつ当該回転輪を回転自在に軸支する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸を回転自在に軸支する種々の転がり軸受が知られている(特許文献１)。その一例として図５(ａ)には、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら回転する一対のロール２の回転軸４の両側を回転自在に軸支する転がり軸受６が示されている。かかる軸受構造に適用した転がり軸受６は、それぞれ、回転軸４に外嵌された環状の内輪８と、内輪８に対向してハウジング(図示しない)に内嵌された環状の外輪１０と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体１２とを備えている。
【０００３】
ところで、図５(ａ)の軸受構造において、各転がり軸受６は、互いに同一平面上に整列されているため、隣り合う外輪１０同士の干渉(例えば、接触)を避ける必要上、外輪１０の外径がロール２の外径よりも小さく設定されている。この場合、外輪１０の外径を小さくするためには、例えば内外輪8,10の肉厚を比較的薄くしなければならない。しかしながら、薄肉の内外輪8,10を成形する場合、特に熱処理工程において内外輪8,10が変形し易くなり、その結果、高い精度で環状の内外輪8,10を成形することが困難になってしまう場合がある。また、内外輪8,10を薄肉化する場合には、それに合わせて転動体１２も小径化させる必要があり、そうなると、転がり軸受６の負荷容量が小さくなり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう。
【０００４】
そこで、転がり軸受６全体を小型化させる方法も考えられるが、かかる方法では、内輪８の内径が小さくなり、それに合わせてロール２の回転軸４の外径を小さく設定する必要がある。この場合、ロール２の外径に対する回転軸４の外径の絞り率が大きくなるため、ロール２の製造プロセスが煩雑になり、その結果、ロール２の製造コストが上昇してしまう場合がある。また、小型化した転がり軸受６は、その負荷容量が小さくなるため、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう。
【０００５】
また、他の方法としては、例えば図５(ｂ)に示すように、転がり軸受６を異なる平面上に配置させる軸受構造が考えられる。かかる軸受構造によれば、比較的大型の転がり軸受６を使用することができるため、その負荷容量が大きくなり、軸受寿命の延命化を図ることが可能となる。しかしながら、図５(ｂ)の構成では、各転がり軸受６周りに広いスペースを確保しなければならず、その結果、軸受構造のコンパクト化を図るには限界がある。
【０００６】
また、図５(ａ),(ｂ)に示された転がり軸受６を用いた軸受構造では、高温環境下での使用に際し、各転がり軸受６の放熱効果を更に高めることが要望されているが、現在、これに応えることができる転がり軸受は知られていない。
【特許文献１】特開２００２−１９２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受寿命の延命化が可能な高い負荷容量の放熱性に優れた低コストでコンパクトな転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、環状に連続した回転輪と、回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部と、回転輪に形成された回転軌道面と支持部に形成された支持軌道面との間を転動可能に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器とを具備し、支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その外径の両端点を結んだ直線の中央点と、当該両端点を支持部に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円の中心点との間の距離をｈとすると、当該距離ｈは、転動体のピッチ円径をＰＣＤ、転動体の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されており、回転輪の回転に伴って当該回転輪の回転軌道面と支持部の支持軌道面との間を転動した複数の転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び回転軌道面と支持軌道面との間を転動する。
【０００９】
このような構成において、支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°よりも大きな円弧状に形成された場合、回転輪と一体を成した取扱いを可能としている。この場合、支持部には、軸受の位置決め用の止め具が外装されており、当該止め具は、その中心角が１８０°よりも大きく、支持部の中心角以下の円弧状に形成されている。また、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°以下の円弧状に形成された場合、支持部は回転輪と分離した取扱いを可能としている。
【００１０】
また、本発明において、回転輪、支持部及び保持器と、転動体との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されている。この場合、回転輪と支持部との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板が介在されている。
さらに、支持部は、少なくとも回転輪に作用した荷重を負荷する部分が熱処理された鋼材で形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸受寿命の延命化が可能な高い負荷容量の放熱性に優れた低コストでコンパクトな転がり軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、図１を参照して説明する。
図１(ａ)には、本実施形態の転がり軸受を用いた軸受構造の構成が示されており、かかる軸受構造において、転がり軸受１４は、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら回転する一対のロール１６の回転軸１８の両側を回転自在に軸支している。この場合、転がり軸受１４は、それぞれ、環状に連続した回転輪２０と、回転輪２０に対向配置され、当該回転輪２０の一部を支持可能な円弧状の支持部２２と、回転輪２０に形成された回転軌道面２０ｓと支持部２２に形成された支持軌道面２２ｓとの間を転動可能に組み込まれた複数の転動体(玉)２４と、複数の転動体(玉)２４を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪２０の外周を公転する保持器２６とを備えている。
【００１３】
本実施形態において、回転輪２０は、ロール１６の回転軸１８に外嵌され、支持部２２は、ハウジング(図示しない)に固定されている。なお、図１(ａ)の構成では、回転輪２０の回転軌道面２０ｓ及び支持部２２の支持軌道面２２ｓを断面略円弧状としているが、これに限定されることはなく、回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓとの間で玉２４が蛇行或いは脱落することなく円滑に転動可能であれば、任意の形状とすることが可能である。例えば、回転軌道面２０ｓ及び支持軌道面２２ｓの一方或いは双方を断面略矩形状或いは断面略三角形状とし、いわゆる多点接触としてもよい。また、回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓの大きさや深さは、例えば玉２４の種類や径寸法により任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１４】
図１(ｂ)に示すように、支持部２２は、回転輪２０の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その支持部外径の両端点Ａ,Ｂを結んだ直線の中央点をＭとし、当該両端点Ａ,Ｂを支持部２２に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円Ｅの中心点をＣとすると、中央点Ｍと中心点Ｃとの間の距離ｈが、転動体(玉)２４のピッチ円径(各転動体(玉)２４の中心点を結んだ仮想円の直径)をＰＣＤ(Pitch Circle Diameter)、転動体(玉)２４の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されている。
【００１５】
本実施形態において、支持部２２は、中心点Ｃに対する支持部外径の両端点Ａ,Ｂの中心角(∠ＡＣＢ)が１８０°よりも大きな(１８０°を含まないでそれ以上の)円弧状に形成されている。この場合、支持部２２と回転輪２０との間に保持器２６で保持された複数の玉２４を組み込んで転がり軸受１４を構成した状態において、支持部２２は、軸受１４から外れたり、ガタ付くことなく、当該軸受１４(回転輪２０)と一体を成した取扱いが可能となる。これにより、転がり軸受１４の各種軸受構造への設置が容易となる。
【００１６】
また、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら一対のロール１６が回転している間、回転軸１８から回転輪２０に作用した荷重は、常時、玉２４を介して支持部２２の支持軌道面２２ｓに伝わる。そこで、支持部２２は、熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成することが好ましい。この場合、支持部２２の形成方法としては、例えば、鋼材に焼入れ、焼き戻しを行い、耐摩耗性を付加した上で、その表面に半円形状の支持軌道面２２ｓを形成すればよい。また、回転輪２０及び玉２４についても、同様に熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成することが好ましく、その形成方法としては上述した方法を採ればよい。
【００１７】
なお、支持部２２の全体を熱処理鋼材(例えば、SUI-2材)で形成する代わりに、支持軌道面２２ｓのうち最も荷重がかかる部分(回転輪２０に作用した荷重を負荷する部分。以下、荷重負荷部という。)のみを熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成してもよい。その形成方法としては、例えば、鋼製の荷重負荷部を用意し、これに上述したような熱処理を施した後、その表面に支持軌道面２２ｓを形成する。そして、かかる荷重負荷部を支持軌道面２２ｓに埋設(例えば、インサート成形、接着など)することで、当該荷重負荷部を含んだ一連の支持軌道面２２ｓを構成することができる。
【００１８】
また、図１(ｃ)に示すように、保持器２６は、環状且つ平板状に形成されている。この場合、保持器２６には、所定間隔(例えば、等間隔)で複数のポケット２６ｐが設けられており、各ポケット２６ａに１つずつ転動体(玉)２４が回転自在に保持されている(図１(ｄ))。この場合、各ポケット２６ｐには、玉２４が脱落しないような構成(例えば、開口径Ｋ(図１(ｄ))を玉２４の直径よりも小さくして、玉２４を抱え込む構成)が施されている。ポケット２６ｐをこのような構成とすることで、複数の玉２４は、保持器２６で回転自在に保持された状態で回転輪２０の外周を回転軌道面２０ｓに沿って安定して転動することができる。また、保持器２６は、所定の位置(例えば、図１(ｃ)のＹ−Ｙ線)で軸方向に分割され、例えばリベットや溶接などにより接合されているもの(分割保持器)、或いは、いわゆる冠型のもの(冠型保持器)でもよい。例えば、保持器２６は、そのポケット２６ｐが図１(ｄ)に示される玉２４を抱え込む構成であっても、保持器２６を軸方向に２分割可能な構造とすることにより、その組立が容易となる。なお、保持器２６は、金属、セラミック、合成樹脂など任意の材料で形成することができる。
【００１９】
このような構成によれば、回転輪２０の回転に伴って、玉２４が当該回転輪２０の回転軌道面２０ｓと支持部２２の支持軌道面２２ｓとの間を転動した際に、玉２４に作用した公転力が保持器２６を介して他の玉２４に伝達されることで、保持器２６に保持された複数の玉２４は、回転軌道面２０ｓに接触しながら保持器２６とともに公転し、再び回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓとの間を転動する。この場合、回転輪２０に作用した荷重は、熱処理鋼材製の支持部２２で堅牢且つ安定して負荷可能となる。なお、支持軌道面２２ｓに前記荷重負荷部(図示しない)を設けた場合、回転輪２０に作用した荷重は、当該荷重負荷部で堅牢且つ安定して負荷可能となるため、支持部２２の残りの部分(荷重負荷部以外の部分)を例えば樹脂などで形成することが可能となる。これにより、転がり軸受１４(支持部２２)の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００２０】
また、転がり軸受１４の潤滑性(例えば、玉２４の公転性や回転性)を図るために、回転輪２０、支持部２２及び保持器２６と、転動体(玉)２４との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されている。本実施形態においては、一例として、回転軌道面２０ｓ、支持軌道面２２ｓ、玉２４の表面、保持器２６の表面にそれぞれ潤滑剤を塗布している。
【００２１】
この場合、図２に示すように、回転輪２０と支持部２２との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板３４を介在させることが好ましい。なお、密封板３４は、その中心角が支持部２２の中心角(∠ＡＣＢ)と同一である円弧状に形成された平板を成し、回転輪２０と支持部２２との隙間を覆うように、回転輪２０と支持部２２との間に介在されている。密封板３４としては、例えば、シールやシールドを適用することができるが、図面上では一例として、その外径部(基端部)が支持部２２の内周面(回転輪２０との対向面)に固定され、その内径部(先端部)が回転輪２０の外周面(支持部２２との対向面)に向けて延出した非接触型のシール(例えば、ゴムや合成樹脂製のシールなど)を示す。なお、密封板３４は、シールの内径部(先端部)が回転輪２０の外周面に摺接する接触型のシールや、非接触型のシールド(例えば、ステンレス板、鉄板などの薄い金属板からプレス成形等されたシールド)であってもよい。
【００２２】
これにより、軸受外部へ漏洩しようとする潤滑剤は、そのほとんどが密封板３４により塞き止められる。この結果、長期に亘って転がり軸受１４の潤滑性(例えば、玉２４の公転性や回転性)を一定に維持することが可能となる。また、このように潤滑剤の漏洩防止を図ることで、周囲環境の汚染など問題を極力防止することができる。なお、密封板３４の大きさや形状、厚さは、例えば支持部２２の大きさや、回転輪２０と支持部２２との隙間寸法などに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２３】
また、図３に示すように、転がり軸受１４には、軸受を軸方向(アキシアル方向)に位置決めするため、支持部２２に止め具３８を外装することができる。この場合、止め具３８は、中心角が１８０°よりも大きく、支持部２２の中心角(∠ＡＣＢ(図１参照))以下の円弧状に形成すればよい。図３の構成においては、一例として、止め具３８は、その中心角が支持部２２の中心角と同一である円弧状に形成された断面略矩形状の平板を成し、支持部２２の外周面２２ｇに沿って設けられた取付溝２２ｍに外嵌されている。なお、この場合、止め具３８を断面略矩形状としているが、これに限定されることはなく、軸受を軸方向(アキシアル方向)に位置決めすることができれば、任意の形状とすることが可能である。例えば、断面略円形状、断面略楕円形状或いは断面略多角形状としてもよい。また、止め具３８の大きさや形状、厚さは、例えば回転軸１８から作用する荷重の大きさや、支持部２２の外径寸法により任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。なお、止め具３８は、金属、ゴム及び合成樹脂など任意の材料で形成することができる。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、回転輪２０の一部を支持部２２で支持可能な転がり軸受１４となり、これにより従来の軸受構造に比べて軸受外径を小さくすることができる。この結果、軸受周りの省スペース化並びに軸受のコンパクト化を実現することができるため、転がり軸受１４を互いに同一平面上に整列させた場合でも、軸受同士が干渉することはない。
【００２５】
この場合、転がり軸受１４の構成について、例えば、回転輪２０の肉厚を薄くしたり、玉２４の直径Ｄａを小さくしたりするといった軸受全体を小型化する必要はない。これにより、当該転がり軸受１４の負荷容量を一定に維持することが可能となり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることができる。また、ロール１６の外径に対する回転軸１８の外径の絞り率も小さくできるため、ロール１６の製造コストを低減することができる。さらに、各ロール１６の圧力作用を受けることで、転がり軸受１４には、常に回転輪２０から支持部２２に荷重がかかる構造となるため、軸受が外れたりガタ付いたりすることはない。
【００２６】
また、本実施形態によれば、回転輪２０の一部を支持部２２で支持する軸受構造としたことで、回転軸１８周りに開放空間を確保することが可能となる。この場合、回転輪２０から支持部２２に伝達される熱量が少ないため、軸受温度の上昇を抑えることができる。加えて、従来の軸受に比べて、高温環境下での使用に際し、放熱効果をさらに高めることができる。これにより、軸受寿命の延命化をさらに図ることができる。
【００２７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、以下のように変形することが可能である。
図４には、本発明の変形例が示されており、支持部２２は、中心角(∠ＡＣＢ)が１８０°以下の円弧状に形成され、回転輪２０と分離した取扱いを可能としている。これにより、転がり軸受１４の取り回しの自由度が増し、軸受１４の各種軸受構造への設置が容易となる。なお、各ロール１６の圧力作用を受けることで、転がり軸受１４には、常に回転輪２０から支持部２２に荷重がかかる構造となるため、支持部２２が中心角１８０°以下の円弧状に形成されている場合であっても、軸受が外れたりガタ付いたりすることはない。
【００２８】
また、支持部２２は、当該支持部２２が固定される支持本体２２ａとともに支持ユニット２２ｕを成している。本変形例においては、支持部２２を支持本体２２ａに埋設(例えば、インサート成形、接着など)することで、支持部２２と支持本体２２ａとを一体構成とした支持ユニット２２ｕが形成されている場合を想定している。この場合、支持ユニット２２ｕには、支持本体２２ａを固定するための固定孔Ｈが設けられており、例えば、当該固定孔Ｈに固定ボルト(図示しない)を通して支持本体２２ａをハウジング(図示しない)に締結することで、支持ユニット２２ｕを固定することができる。
【００２９】
このように、支持ユニット２２ｕ(支持部２２及び支持本体２２ａ)を固定孔Ｈに通した固定ボルトで固定するようにしたことで、転がり軸受１４の設置が容易となる。この場合、従来の外輪設置止め輪が不要となるため、軸受外径方向の省スペース化及び軸受のコンパクト化にさらに有利となる。
【００３０】
また、本変形例においても、上述した実施形態と同様に、支持部２２の全体を熱処理鋼材で形成してもよいし、或いは支持軌道面２２ｓのうち最も荷重がかかる部分(回転輪２０に作用した荷重を負荷する部分)のみに過重負荷部を設けてもよい。
この場合、荷重負荷部を設ける構成では、支持ユニット２２ｕの残りの部分(支持部２２の当該荷重負荷部以外の部分と支持本体２２ａ)を例えば樹脂などで形成することが可能となる。これにより、転がり軸受１４(支持ユニット２２ｕ)の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００３１】
また、上述した実施形態及び変形例において、潤滑剤としては、導電性グリースを適用するとともに、回転輪２０と支持部２２(若しくは、支持ユニット２２ｕ)との間に導電性を付加してもよい。さらに、回転輪２０に防錆メッキ(例えば、無電解ニッケルメッキ)を施してもよい。また、支持部２２に過重負荷部を設けた場合、当該支持部２２の残りの部分(過重負荷部以外の部分)や、支持本体２２ａを導電性樹脂で形成し、例えば回転輪２０との間に導電性を付加してもよい。なお、上述した実施形態及び変形例において、転動体２４としては玉を想定して説明したが、ころであっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受を用いた軸受構造の構成例を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の転がり軸受を矢印方向Ｘから見た平面図、(ｃ)は、保持器の一部を拡大して示す平面図、(ｄ)は、同図(ｃ)のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がり軸受に密封板を設けた構成例を示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る転がり軸受に止め具を装着した構成例を示す断面図。
【図４】本発明の変形例に係る転がり軸受を用いた軸受構造の構成例を示す平面図。
【図５】(ａ)は、従来の軸受構造の構成例を示す図、(ｂ)は、従来の軸受構造の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
２０ 回転輪
２０ｓ 回転軌道面
２２ 支持部
２２ｓ 支持軌道面
２４ 玉
２６ 保持器
Ａ，Ｂ 支持部外径両端点
Ｃ 中心点
Ｅ 仮想円
Ｍ 中央点
ｈ ＭＣ間距離
Ｄａ 玉直径
ＰＣＤ 玉ピッチ円径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転輪の一部を支持しつつ当該回転輪を回転自在に軸支する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸を回転自在に軸支する種々の転がり軸受が知られている(特許文献１)。その一例として図５(ａ)には、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら回転する一対のロール２の回転軸４の両側を回転自在に軸支する転がり軸受６が示されている。かかる軸受構造に適用した転がり軸受６は、それぞれ、回転軸４に外嵌された環状の内輪８と、内輪８に対向してハウジング(図示しない)に内嵌された環状の外輪１０と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体１２とを備えている。
【０００３】
ところで、図５(ａ)の軸受構造において、各転がり軸受６は、互いに同一平面上に整列されているため、隣り合う外輪１０同士の干渉(例えば、接触)を避ける必要上、外輪１０の外径がロール２の外径よりも小さく設定されている。この場合、外輪１０の外径を小さくするためには、例えば内外輪8,10の肉厚を比較的薄くしなければならない。しかしながら、薄肉の内外輪8,10を成形する場合、特に熱処理工程において内外輪8,10が変形し易くなり、その結果、高い精度で環状の内外輪8,10を成形することが困難になってしまう場合がある。また、内外輪8,10を薄肉化する場合には、それに合わせて転動体１２も小径化させる必要があり、そうなると、転がり軸受６の負荷容量が小さくなり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう。
【０００４】
そこで、転がり軸受６全体を小型化させる方法も考えられるが、かかる方法では、内輪８の内径が小さくなり、それに合わせてロール２の回転軸４の外径を小さく設定する必要がある。この場合、ロール２の外径に対する回転軸４の外径の絞り率が大きくなるため、ロール２の製造プロセスが煩雑になり、その結果、ロール２の製造コストが上昇してしまう場合がある。また、小型化した転がり軸受６は、その負荷容量が小さくなるため、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう。
【０００５】
また、他の方法としては、例えば図５(ｂ)に示すように、転がり軸受６を異なる平面上に配置させる軸受構造が考えられる。かかる軸受構造によれば、比較的大型の転がり軸受６を使用することができるため、その負荷容量が大きくなり、軸受寿命の延命化を図ることが可能となる。しかしながら、図５(ｂ)の構成では、各転がり軸受６周りに広いスペースを確保しなければならず、その結果、軸受構造のコンパクト化を図るには限界がある。
【０００６】
また、図５(ａ),(ｂ)に示された転がり軸受６を用いた軸受構造では、高温環境下での使用に際し、各転がり軸受６の放熱効果を更に高めることが要望されているが、現在、これに応えることができる転がり軸受は知られていない。
【特許文献１】特開２００２−１９２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受寿命の延命化が可能な高い負荷容量の放熱性に優れた低コストでコンパクトな転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、環状に連続した回転輪と、回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部と、回転輪に形成された回転軌道面と支持部に形成された支持軌道面との間を転動可能に組み込まれた複数の転動体と、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器とを具備し、支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その外径の両端点を結んだ直線の中央点と、当該両端点を支持部に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円の中心点との間の距離をｈとすると、当該距離ｈは、転動体のピッチ円径をＰＣＤ、転動体の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されており、回転輪の回転に伴って当該回転輪の回転軌道面と支持部の支持軌道面との間を転動した複数の転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び回転軌道面と支持軌道面との間を転動する。
【０００９】
このような構成において、支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°よりも大きな円弧状に形成された場合、回転輪と一体を成した取扱いを可能としている。この場合、支持部には、軸受の位置決め用の止め具が外装されており、当該止め具は、その中心角が１８０°よりも大きく、支持部の中心角以下の円弧状に形成されている。また、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°以下の円弧状に形成された場合、支持部は回転輪と分離した取扱いを可能としている。
【００１０】
また、本発明において、回転輪、支持部及び保持器と、転動体との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されている。この場合、回転輪と支持部との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板が介在されている。
さらに、支持部は、少なくとも回転輪に作用した荷重を負荷する部分が熱処理された鋼材で形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸受寿命の延命化が可能な高い負荷容量の放熱性に優れた低コストでコンパクトな転がり軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、図１を参照して説明する。
図１(ａ)には、本実施形態の転がり軸受を用いた軸受構造の構成が示されており、かかる軸受構造において、転がり軸受１４は、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら回転する一対のロール１６の回転軸１８の両側を回転自在に軸支している。この場合、転がり軸受１４は、それぞれ、環状に連続した回転輪２０と、回転輪２０に対向配置され、当該回転輪２０の一部を支持可能な円弧状の支持部２２と、回転輪２０に形成された回転軌道面２０ｓと支持部２２に形成された支持軌道面２２ｓとの間を転動可能に組み込まれた複数の転動体(玉)２４と、複数の転動体(玉)２４を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪２０の外周を公転する保持器２６とを備えている。
【００１３】
本実施形態において、回転輪２０は、ロール１６の回転軸１８に外嵌され、支持部２２は、ハウジング(図示しない)に固定されている。なお、図１(ａ)の構成では、回転輪２０の回転軌道面２０ｓ及び支持部２２の支持軌道面２２ｓを断面略円弧状としているが、これに限定されることはなく、回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓとの間で玉２４が蛇行或いは脱落することなく円滑に転動可能であれば、任意の形状とすることが可能である。例えば、回転軌道面２０ｓ及び支持軌道面２２ｓの一方或いは双方を断面略矩形状或いは断面略三角形状とし、いわゆる多点接触としてもよい。また、回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓの大きさや深さは、例えば玉２４の種類や径寸法により任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１４】
図１(ｂ)に示すように、支持部２２は、回転輪２０の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その支持部外径の両端点Ａ,Ｂを結んだ直線の中央点をＭとし、当該両端点Ａ,Ｂを支持部２２に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円Ｅの中心点をＣとすると、中央点Ｍと中心点Ｃとの間の距離ｈが、転動体(玉)２４のピッチ円径(各転動体(玉)２４の中心点を結んだ仮想円の直径)をＰＣＤ(Pitch Circle Diameter)、転動体(玉)２４の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されている。
【００１５】
本実施形態において、支持部２２は、中心点Ｃに対する支持部外径の両端点Ａ,Ｂの中心角(∠ＡＣＢ)が１８０°よりも大きな(１８０°を含まないでそれ以上の)円弧状に形成されている。この場合、支持部２２と回転輪２０との間に保持器２６で保持された複数の玉２４を組み込んで転がり軸受１４を構成した状態において、支持部２２は、軸受１４から外れたり、ガタ付くことなく、当該軸受１４(回転輪２０)と一体を成した取扱いが可能となる。これにより、転がり軸受１４の各種軸受構造への設置が容易となる。
【００１６】
また、互いに矢印方向Ｆに圧接しながら一対のロール１６が回転している間、回転軸１８から回転輪２０に作用した荷重は、常時、玉２４を介して支持部２２の支持軌道面２２ｓに伝わる。そこで、支持部２２は、熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成することが好ましい。この場合、支持部２２の形成方法としては、例えば、鋼材に焼入れ、焼き戻しを行い、耐摩耗性を付加した上で、その表面に半円形状の支持軌道面２２ｓを形成すればよい。また、回転輪２０及び玉２４についても、同様に熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成することが好ましく、その形成方法としては上述した方法を採ればよい。
【００１７】
なお、支持部２２の全体を熱処理鋼材(例えば、SUI-2材)で形成する代わりに、支持軌道面２２ｓのうち最も荷重がかかる部分(回転輪２０に作用した荷重を負荷する部分。以下、荷重負荷部という。)のみを熱処理された鋼材(例えば、SUI-2材)で形成してもよい。その形成方法としては、例えば、鋼製の荷重負荷部を用意し、これに上述したような熱処理を施した後、その表面に支持軌道面２２ｓを形成する。そして、かかる荷重負荷部を支持軌道面２２ｓに埋設(例えば、インサート成形、接着など)することで、当該荷重負荷部を含んだ一連の支持軌道面２２ｓを構成することができる。
【００１８】
また、図１(ｃ)に示すように、保持器２６は、環状且つ平板状に形成されている。この場合、保持器２６には、所定間隔(例えば、等間隔)で複数のポケット２６ｐが設けられており、各ポケット２６ａに１つずつ転動体(玉)２４が回転自在に保持されている(図１(ｄ))。この場合、各ポケット２６ｐには、玉２４が脱落しないような構成(例えば、開口径Ｋ(図１(ｄ))を玉２４の直径よりも小さくして、玉２４を抱え込む構成)が施されている。ポケット２６ｐをこのような構成とすることで、複数の玉２４は、保持器２６で回転自在に保持された状態で回転輪２０の外周を回転軌道面２０ｓに沿って安定して転動することができる。また、保持器２６は、所定の位置(例えば、図１(ｃ)のＹ−Ｙ線)で軸方向に分割され、例えばリベットや溶接などにより接合されているもの(分割保持器)、或いは、いわゆる冠型のもの(冠型保持器)でもよい。例えば、保持器２６は、そのポケット２６ｐが図１(ｄ)に示される玉２４を抱え込む構成であっても、保持器２６を軸方向に２分割可能な構造とすることにより、その組立が容易となる。なお、保持器２６は、金属、セラミック、合成樹脂など任意の材料で形成することができる。
【００１９】
このような構成によれば、回転輪２０の回転に伴って、玉２４が当該回転輪２０の回転軌道面２０ｓと支持部２２の支持軌道面２２ｓとの間を転動した際に、玉２４に作用した公転力が保持器２６を介して他の玉２４に伝達されることで、保持器２６に保持された複数の玉２４は、回転軌道面２０ｓに接触しながら保持器２６とともに公転し、再び回転軌道面２０ｓと支持軌道面２２ｓとの間を転動する。この場合、回転輪２０に作用した荷重は、熱処理鋼材製の支持部２２で堅牢且つ安定して負荷可能となる。なお、支持軌道面２２ｓに前記荷重負荷部(図示しない)を設けた場合、回転輪２０に作用した荷重は、当該荷重負荷部で堅牢且つ安定して負荷可能となるため、支持部２２の残りの部分(荷重負荷部以外の部分)を例えば樹脂などで形成することが可能となる。これにより、転がり軸受１４(支持部２２)の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００２０】
また、転がり軸受１４の潤滑性(例えば、玉２４の公転性や回転性)を図るために、回転輪２０、支持部２２及び保持器２６と、転動体(玉)２４との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されている。本実施形態においては、一例として、回転軌道面２０ｓ、支持軌道面２２ｓ、玉２４の表面、保持器２６の表面にそれぞれ潤滑剤を塗布している。
【００２１】
この場合、図２に示すように、回転輪２０と支持部２２との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板３４を介在させることが好ましい。なお、密封板３４は、その中心角が支持部２２の中心角(∠ＡＣＢ)と同一である円弧状に形成された平板を成し、回転輪２０と支持部２２との隙間を覆うように、回転輪２０と支持部２２との間に介在されている。密封板３４としては、例えば、シールやシールドを適用することができるが、図面上では一例として、その外径部(基端部)が支持部２２の内周面(回転輪２０との対向面)に固定され、その内径部(先端部)が回転輪２０の外周面(支持部２２との対向面)に向けて延出した非接触型のシール(例えば、ゴムや合成樹脂製のシールなど)を示す。なお、密封板３４は、シールの内径部(先端部)が回転輪２０の外周面に摺接する接触型のシールや、非接触型のシールド(例えば、ステンレス板、鉄板などの薄い金属板からプレス成形等されたシールド)であってもよい。
【００２２】
これにより、軸受外部へ漏洩しようとする潤滑剤は、そのほとんどが密封板３４により塞き止められる。この結果、長期に亘って転がり軸受１４の潤滑性(例えば、玉２４の公転性や回転性)を一定に維持することが可能となる。また、このように潤滑剤の漏洩防止を図ることで、周囲環境の汚染など問題を極力防止することができる。なお、密封板３４の大きさや形状、厚さは、例えば支持部２２の大きさや、回転輪２０と支持部２２との隙間寸法などに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２３】
また、図３に示すように、転がり軸受１４には、軸受を軸方向(アキシアル方向)に位置決めするため、支持部２２に止め具３８を外装することができる。この場合、止め具３８は、中心角が１８０°よりも大きく、支持部２２の中心角(∠ＡＣＢ(図１参照))以下の円弧状に形成すればよい。図３の構成においては、一例として、止め具３８は、その中心角が支持部２２の中心角と同一である円弧状に形成された断面略矩形状の平板を成し、支持部２２の外周面２２ｇに沿って設けられた取付溝２２ｍに外嵌されている。なお、この場合、止め具３８を断面略矩形状としているが、これに限定されることはなく、軸受を軸方向(アキシアル方向)に位置決めすることができれば、任意の形状とすることが可能である。例えば、断面略円形状、断面略楕円形状或いは断面略多角形状としてもよい。また、止め具３８の大きさや形状、厚さは、例えば回転軸１８から作用する荷重の大きさや、支持部２２の外径寸法により任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。なお、止め具３８は、金属、ゴム及び合成樹脂など任意の材料で形成することができる。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、回転輪２０の一部を支持部２２で支持可能な転がり軸受１４となり、これにより従来の軸受構造に比べて軸受外径を小さくすることができる。この結果、軸受周りの省スペース化並びに軸受のコンパクト化を実現することができるため、転がり軸受１４を互いに同一平面上に整列させた場合でも、軸受同士が干渉することはない。
【００２５】
この場合、転がり軸受１４の構成について、例えば、回転輪２０の肉厚を薄くしたり、玉２４の直径Ｄａを小さくしたりするといった軸受全体を小型化する必要はない。これにより、当該転がり軸受１４の負荷容量を一定に維持することが可能となり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることができる。また、ロール１６の外径に対する回転軸１８の外径の絞り率も小さくできるため、ロール１６の製造コストを低減することができる。さらに、各ロール１６の圧力作用を受けることで、転がり軸受１４には、常に回転輪２０から支持部２２に荷重がかかる構造となるため、軸受が外れたりガタ付いたりすることはない。
【００２６】
また、本実施形態によれば、回転輪２０の一部を支持部２２で支持する軸受構造としたことで、回転軸１８周りに開放空間を確保することが可能となる。この場合、回転輪２０から支持部２２に伝達される熱量が少ないため、軸受温度の上昇を抑えることができる。加えて、従来の軸受に比べて、高温環境下での使用に際し、放熱効果をさらに高めることができる。これにより、軸受寿命の延命化をさらに図ることができる。
【００２７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、以下のように変形することが可能である。
図４には、本発明の変形例が示されており、支持部２２は、中心角(∠ＡＣＢ)が１８０°以下の円弧状に形成され、回転輪２０と分離した取扱いを可能としている。これにより、転がり軸受１４の取り回しの自由度が増し、軸受１４の各種軸受構造への設置が容易となる。なお、各ロール１６の圧力作用を受けることで、転がり軸受１４には、常に回転輪２０から支持部２２に荷重がかかる構造となるため、支持部２２が中心角１８０°以下の円弧状に形成されている場合であっても、軸受が外れたりガタ付いたりすることはない。
【００２８】
また、支持部２２は、当該支持部２２が固定される支持本体２２ａとともに支持ユニット２２ｕを成している。本変形例においては、支持部２２を支持本体２２ａに埋設(例えば、インサート成形、接着など)することで、支持部２２と支持本体２２ａとを一体構成とした支持ユニット２２ｕが形成されている場合を想定している。この場合、支持ユニット２２ｕには、支持本体２２ａを固定するための固定孔Ｈが設けられており、例えば、当該固定孔Ｈに固定ボルト(図示しない)を通して支持本体２２ａをハウジング(図示しない)に締結することで、支持ユニット２２ｕを固定することができる。
【００２９】
このように、支持ユニット２２ｕ(支持部２２及び支持本体２２ａ)を固定孔Ｈに通した固定ボルトで固定するようにしたことで、転がり軸受１４の設置が容易となる。この場合、従来の外輪設置止め輪が不要となるため、軸受外径方向の省スペース化及び軸受のコンパクト化にさらに有利となる。
【００３０】
また、本変形例においても、上述した実施形態と同様に、支持部２２の全体を熱処理鋼材で形成してもよいし、或いは支持軌道面２２ｓのうち最も荷重がかかる部分(回転輪２０に作用した荷重を負荷する部分)のみに過重負荷部を設けてもよい。
この場合、荷重負荷部を設ける構成では、支持ユニット２２ｕの残りの部分(支持部２２の当該荷重負荷部以外の部分と支持本体２２ａ)を例えば樹脂などで形成することが可能となる。これにより、転がり軸受１４(支持ユニット２２ｕ)の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００３１】
また、上述した実施形態及び変形例において、潤滑剤としては、導電性グリースを適用するとともに、回転輪２０と支持部２２(若しくは、支持ユニット２２ｕ)との間に導電性を付加してもよい。さらに、回転輪２０に防錆メッキ(例えば、無電解ニッケルメッキ)を施してもよい。また、支持部２２に過重負荷部を設けた場合、当該支持部２２の残りの部分(過重負荷部以外の部分)や、支持本体２２ａを導電性樹脂で形成し、例えば回転輪２０との間に導電性を付加してもよい。なお、上述した実施形態及び変形例において、転動体２４としては玉を想定して説明したが、ころであっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受を用いた軸受構造の構成例を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の転がり軸受を矢印方向Ｘから見た平面図、(ｃ)は、保持器の一部を拡大して示す平面図、(ｄ)は、同図(ｃ)のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がり軸受に密封板を設けた構成例を示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る転がり軸受に止め具を装着した構成例を示す断面図。
【図４】本発明の変形例に係る転がり軸受を用いた軸受構造の構成例を示す平面図。
【図５】(ａ)は、従来の軸受構造の構成例を示す図、(ｂ)は、従来の軸受構造の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
２０ 回転輪
２０ｓ 回転軌道面
２２ 支持部
２２ｓ 支持軌道面
２４ 玉
２６ 保持器
Ａ，Ｂ 支持部外径両端点
Ｃ 中心点
Ｅ 仮想円
Ｍ 中央点
ｈ ＭＣ間距離
Ｄａ 玉直径
ＰＣＤ 玉ピッチ円径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に連続した回転輪と、
回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部と、
回転輪に形成された回転軌道面と支持部に形成された支持軌道面との間を転動可能に組み込まれた複数の転動体と、
複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器とを具備し、
支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その外径の両端点を結んだ直線の中央点と、当該両端点を支持部に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円の中心点との間の距離をｈとすると、当該距離ｈは、転動体のピッチ円径をＰＣＤ、転動体の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されており、
回転輪の回転に伴って当該回転輪の回転軌道面と支持部の支持軌道面との間を転動した複数の転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び回転軌道面と支持軌道面との間を転動することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°よりも大きな円弧状に形成され、回転輪と一体を成した取扱いを可能としていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°以下の円弧状に形成され、回転輪と分離した取扱いを可能としていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項４】
回転輪、支持部及び保持器と、転動体との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
回転輪と支持部との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板が介在されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項６】
支持部は、少なくとも回転輪に作用した荷重を負荷する部分が熱処理された鋼材で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項７】
支持部には、軸受の位置決め用の止め具が外装されており、当該止め具は、その中心角が１８０°よりも大きく、支持部の中心角以下の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項１】
環状に連続した回転輪と、
回転輪に対向配置され、当該回転輪の一部を支持可能な円弧状の支持部と、
回転輪に形成された回転軌道面と支持部に形成された支持軌道面との間を転動可能に組み込まれた複数の転動体と、
複数の転動体を１つずつ回転自在に保持した状態で回転輪の外周を公転する保持器とを具備し、
支持部は、回転輪の一部を円弧状に覆う形状を成しており、その外径の両端点を結んだ直線の中央点と、当該両端点を支持部に沿って環状を成すように結んで形成された仮想円の中心点との間の距離をｈとすると、当該距離ｈは、転動体のピッチ円径をＰＣＤ、転動体の直径をＤａとした場合、ｈ≦１／２×(ＰＣＤ＋Ｄａ)なる関係に設定されており、
回転輪の回転に伴って当該回転輪の回転軌道面と支持部の支持軌道面との間を転動した複数の転動体は、回転軌道面に接触しながら保持器とともに公転し、再び回転軌道面と支持軌道面との間を転動することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°よりも大きな円弧状に形成され、回転輪と一体を成した取扱いを可能としていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
支持部は、前記仮想円の中心点に対する支持部の外径両端点の中心角が１８０°以下の円弧状に形成され、回転輪と分離した取扱いを可能としていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項４】
回転輪、支持部及び保持器と、転動体との各接触部分のうち、少なくとも一部には、潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
回転輪と支持部との間には、塗布された潤滑剤の漏洩防止用の密封板が介在されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項６】
支持部は、少なくとも回転輪に作用した荷重を負荷する部分が熱処理された鋼材で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項７】
支持部には、軸受の位置決め用の止め具が外装されており、当該止め具は、その中心角が１８０°よりも大きく、支持部の中心角以下の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１３９０５０（Ｐ２００７−１３９０５０Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３２７５５（Ｐ２００５−３３２７５５）
【出願日】平成１７年１１月１７日（２００５．１１．１７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１７日（２００５．１１．１７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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