JP2010116970A - スラスト軸受用保持器およびスラスト軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体を安定して保持できると共に、負荷容量を増大できるスラスト軸受用保持器およびスラスト軸受を提供すること。
【解決手段】柱部２３の径方向の第２環状部２２側の端部に、周方向の距離が径方向の第２環状部側に行くにしたがって大きくなる係合部を形成する。第２環状部２２に、係合部の形状に対応する形状を有して係合部が係合する被係合部を有する凹部４７と、上記係合部の軸方向の一方の側の移動を制限する第１移動制限部と、上記係合部の軸方向の他方の側の移動を制限する第２移動制限部とを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スラスト軸受用保持器およびスラスト軸受に関し、特に、圧延機に使用されれば好適なスラスト軸受用保持器およびスラスト軸受に関する。

従来、圧延機に使用されるスラスト軸受としては、特開２００６−２５０１５５号公報（特許文献１）に記載されている複列スラスト円錐ころ軸受（以下、単に円錐ころ軸受という）がある。

この円錐ころ軸受は、環状の軸軌道盤、環状の第１ハウジング軌道盤、環状の第２ハウジング軌道盤、複数の第１円錐ころおよび複数の第２円錐ころを備える。上記軸軌道盤は、圧延機のロールネック(図示しない)を回転自在に支持している。上記第１ハウジング軌道盤は、上記軸軌道盤の軸方向の一方側に位置している。上記第１ハウジング軌道盤は、上記軸軌道盤に軸方向に対向している。一方、上記第２ハウジング軌道盤は、上記軸軌道盤の軸方向の他方側に位置している。上記第２ハウジング軌道盤は、上記軸軌道盤に軸方向に対向している。

上記複数の第１円錐ころは、軸軌道盤と、第１ハウジング軌道盤との間に、環状の第１保持器に保持された状態で、周方向に間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころは、軸軌道盤と、第２ハウジング軌道盤との間に、環状の第２保持器に保持された状態で、周方向に間隔をおいて配置されている。

上記第１保持器および第２保持器の夫々は、第１環状体、第２環状体、および、複数のピンを有する。上記第１環状体は、略輪状の環状部と、その環状部と一体である複数の同一の柱部とを有する。各柱部は、上記環状部の外周面から径方向に延在している。上記複数の柱部は、上記環状部の周方向に間隔をおいて配置されている。

上記各柱部の径方向の外方の端面は、第２環状体の内周面に当接している。上記ピンの数は、上記柱部の数と一致している。上記ピンは、第２環状体の外周面から打ち込まれ、第２環状部の径方向に延在している。上記各ピンは、第２環状体を径方向に貫通し、上記各ピンの先端部は、柱部にくい込んでいる。このようにピンを用いて、第１環状体の柱部を、第２環状体に締結している。
特開２００６−２５０１５５号公報（第３図）

圧延機は、圧延開始時に回転速度を加速し、圧延終了時に回転速度を減速するように制御されている。そして、加速や減速の際に円錐ころと柱部とが互いに衝突したり、保持器の振れ回りに起因して円錐ころと柱部とが互いに衝突する場合がある。特に、アキシアル荷重が作用していないため、円錐ころが軌道面に沿って滑りながら回転している状態からアキシアル荷重が作用した場合、急激に円錐ころの回転が回復して公転数が急上昇するため、円錐ころと柱部との間の衝突力が大きくなる場合がある。

上記現象によって、円錐ころと、柱部との衝突が繰り返されると、第１環状体と、第２環状体とを締結しているピンに緩みが生じる場合があり、保持器の強度が低下してしまう場合がある。また、上記ピンに緩みが生じると柱部が、片持ち固定梁状態となる場合があり、この場合、保持器８で円錐ころを安定して保持することが困難になり、その結果、円すいころ軸受で圧延機のロールネックを安定して軸支することが困難になる。

また、上記柱部は、ピンを打ち込む必要があることに起因して、周方向の肉厚を厚くする必要がある。したがって、その柱部の周方向の寸法制約により、円錐ころを大きくすることに限界があり、円錐ころ軸受の負荷容量を大きくしにくいという問題がある。

そこで、本発明の課題は、転動体を安定して保持できると共に、負荷容量を増大できるスラスト軸受用保持器およびそのようなスラスト軸受用保持器を有するスラスト軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のスラスト軸受用保持器は、
第１環状部と、
上記第１環状部に径方向に対向する第２環状部と、
略径方向に延在して上記第１環状部と上記第２環状部との間を連結すると共に、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の柱部と
を備え、
上記柱部の上記第２環状部側の端部は、周方向の距離が径方向の第２環状部側に行くにしたがって大きくなる係合部を有し、
上記第２環状部は、
上記係合部の形状に対応する形状を有して上記係合部が係合する被係合部を有する凹部と、
上記係合部の軸方向の一方の側の移動を制限する第１移動制限部と、
上記係合部の軸方向の他方の側の移動を制限する第２移動制限部と
を有することを特徴としている。

本発明によれば、上記柱部の上記第２環状部側の端部が、周方向の距離が径方向の第２環状部側に行くにしたがって大きくなる係合部を有し、かつ、上記第２環状部が、上記係合部の形状に対応する形状を有して上記係合部が係合する被係合部を有する凹部と、上記係合部の軸方向の一方の側の移動を制限する第１移動制限部と、上記係合部の軸方向の他方の側の移動を制限する第２移動制限部とを有しているから、上記係合部が、第２環状部に対して径方向および軸方向に殆ど移動することがなく、上記凹部から抜けることがない。すなわち、上記柱部を第２環状部にしっかり固定できる。したがって、上述のピンを用いて係合する場合と異なり、柱部が片持ち固定梁状態となることがなく、転動体を安定して保持することができる。

また、本発明によれば、ピンを用いず、柱部を第２環状部に固定する構成であるから、ピンの打ち込みに起因する強度の低下を一切考慮することがなくて、このことから、上記従来の構成と比較して柱部の周方向の肉厚を薄くできる。したがって、このことに起因して、転動体を大きくすることができるから、スラスト軸受の負荷容量を大きくすることができる。

また、一実施形態では、
上記第１移動制限部は、上記第２環状部の一部を塑性変形させて形成されている。

上記実施形態によれば、上記第１移動制限部が、上記第２環状部の一部を塑性変形させて形成されているから、第１移動制限部を簡単安価に形成できる。

また、一実施形態では、
上記柱部は、本体部と、その本体部の径方向の端面から径方向に突出する突出部とを有し、上記係合部は、上記突出部の外面の一部をなし、径方向の断面において、上記本体部の上記端面と、上記係合部とは、微分可能な曲線でつながっている。

上記実施形態によれば、径方向の断面において、上記本体部の径方向の端面と、上記係合部とは、微分可能な曲線でつながっているから、上記本体部の径方向の端面と、上記係合部との連結部にクラック等の損傷が発生することを抑制できる。

また、本発明のスラスト軸受は、
軌道面を有する第１軌道盤と、
上記軌道面に軸方向に対向する軌道面を有する第２軌道盤と、
上記第１軌道盤の上記軌道面と、上記第２軌道盤の上記軌道面との間に配置される複数の転動体と、
上記複数の転動体が周方向に互いに間隔をおいて位置するように、上記複数の転動体を保持する本発明のスラスト軸受用保持器と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、本発明のスラスト軸受用保持器を備えるから、転動体を安定的に保持できると共に、負荷容量が大きくなる。

本発明のスラスト軸受用保持器によれば、転動体を安定して保持できると共に、スラスト軸受用保持器を備えるスラスト軸受の負荷容量を増大させることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明のスラスト軸受の一実施形態である複列スラスト円錐ころ軸受の軸方向の模式断面図である。

この複列スラスト円錐ころ軸受（以下、円錐ころ軸受という）は、圧延ロール（図示せず）のロールネックの軸方向の端部に配置されている。詳しくは、上記圧延ロールは、ロールネックの外周面と、ハウジング（ロールチョック）の内周面との間に、４列円筒ころ軸受や４列円錐ころ軸受を配置して、上記ロールネックを、上記ハウジングに対して回転自在に支持している。上記円錐ころ軸受は、上記ロールネックにおいて、上記４列円筒ころ軸受や４列円錐ころ軸受の軸方向の外方に配置されている。上記円錐ころ軸受は、圧延ロールのアキシアル荷重を受けるようになっている。

この円錐ころ軸受は、第１軌道盤としての環状の軸軌道盤１と、第２軌道盤としての環状の第１ハウジング軌道盤２、環状の第２ハウジング軌道盤３、複数の第１円錐ころ５、複数の第２円錐ころ６、一実施形態のスラスト軸受用保持器としての第１環状保持器７、および、一実施形態のスラスト軸受用保持器としての第２環状保持器８を備える。

上記軸軌道盤１は、略径方向に延在している。上記軸軌道盤１の軸方向の一方側および他方側の端面は、平面状の形状を有している。上記軸軌道盤１の軸方向の一方および他方側の端面の夫々は、略径方向に広がっている。上記軸軌道盤１の軸方向の一方側の端面は、第１軌道面１２を構成し、軸軌道盤１の軸方向の他方側の端面は、第２軌道面１３を構成している。

上記第１ハウジング軌道盤２は、断面略Ｌ字状の形状を有している。上記第１ハウジング軌道盤２の軸方向の軸軌道盤１側の端面は、径方向の外方に行くにしたがって、軸軌道盤１の第１軌道面１２からの距離が大きくなる円錐面を有する。上記第１ハウジング軌道盤２のその円錐面は、軌道面１５を構成している。上記第１ハウジング軌道盤２は、鍔部を有する。上記鍔部の径方向の内方の端面は、軌道面１５の径方向の外方の端部に連なっている。上記鍔部の径方向の内方の端面は、第１円錐ころ５を案内する案内面を構成している。

上記第２ハウジング軌道盤３は、断面略Ｌ字状の形状を有している。上記第２ハウジング軌道盤３と第１ハウジング軌道盤２とは、軸軌道盤１の垂直二等分面に対して略面対称に配置されている。上記第２ハウジング軌道盤３の軸方向の軸軌道盤１側の端面は、径方向の外方に行くにしたがって、軸軌道盤１の第２軌道面１３からの距離が大きくなる円錐面を有する。上記第２ハウジング軌道盤３のその円錐面は、軌道面１６を構成している。上記第２ハウジング軌道盤３は、鍔部を有する。上記鍔部の径方向の内方の端面は、軌道面１６の径方向の外方の端部に連なっている。上記鍔部の径方向の内方の端面は、第２円錐ころ６を案内する案内面を構成している。

上記複数の第１円錐ころ５は、軸軌道盤１の第１軌道面１２と第１ハウジング軌道盤２の軌道面１５との間に、第１環状保持器７によって保持された状態で、周方向に間隔をおいて配置されている。また、上記複数の第２円錐ころ６は、軸軌道盤１の第２軌道面１３と第２ハウジング軌道盤３の軌道面１６との間に、第２環状保持器８によって保持された状態で、周方向に間隔をおいて配置されている。

図２は、上記第１環状保持器７の一部を、図１に矢印Ａで示す方向から見たときの平面図であり、軸方向の外方から見たときの平面図である。尚、上記第２環状保持器８は、第１環状保持器７と同一の構造を有している。上記第２環状保持器８の説明は、第１環状保持器７の説明をもって省略する。

上記第１環状保持器７は、鋼、プラスチック、または、銅合金等の周知の材料からなっている。図２に示すように、上記第１環状保持器７は、第１環状部２１、第２環状部２２および複数の柱部２３を有する。上記第１環状部２１の外周面の外径は、第２環状部２２の内周面の内径よりも小さくなっている。

上記各柱部２３は、第１環状部２１の外周面から径方向の外方に延在している。上記複数の柱部２３は、周方向に間隔をおいて配置されている。隣接する柱部２３の間の周方向の距離は、全て略等しくなっている。

上記第１環状部２１と複数の柱部２３とは、一体になっている。上記各柱部２３は、本体部３０と、突出部３１とを有する。上記本体部３０は、図２の平面図において、略矩形の形状を有している。上記本体部３０の周方向の側面は、第１円錐ころ５（図１参照）の転動面を案内する役割を担っている。上記本体部３０の周方向の側面は、ポケットの一部をなしている。

一方、上記突出部３１は、柱部２３の径方向の第２環状部２２側の端部を構成している。上記突出部３１は、本体部３０の径方向の第２環状部２２側の端面から径方向に突出している。上記突出部３１は、図２の平面図において、略等脚台形の形状を有している。

上記突出部３１は、周方向（詳しくは、第２環状部２２の周方向）の一端および他端に、第１端面４０および第２端面４１を有する。上記第１端面４０および第２端面４１の夫々の径方向の中央部には、平面状の部分が存在している。この周方向に間隔をおいて位置している二つの平面状の部分の周方向の距離は、径方向の第２環状部２２側に行くにしたがって大きくなっている。上記二つの平面状の部分は、柱部２３の係合部を構成している。

また、図２に示すように、上記第２環状部２２は、径方向の断面形状が、突出部３１の径方向の断面形状に略一致する複数の凹部４７を有している。上記凹部４７の数は、柱部２３の数と一致している。上記複数の凹部４７は、第２環状部２２の内周側に周方向に互いに間隔をおいて位置している。上記凹部４７の周方向の二つの端面の径方向の中央部には、平面状の部分が存在している。この二つの平面状の部分は、上記柱部２３の上記係合部に対応する形状を有し、柱部２３の上記係合部に係合している。凹部の上記二つの平面状の部分は、被係合部を構成している。

図３は、図２のＢＢ線断面図であり、第１環状保持器７を、その周方向に垂直な平面であってかつ柱部２３を垂直に二等分する平面で切断したときの切断面である。

図３に示すように、柱部２３の突出部３１は、断面矩形の形状を有している。上記柱部２３の突出部３１は、柱部２３の本体部３０の軸方向の中央部から径方向の第２環状部２２側に突出している。上記突出部３１の径方向の柱部２３の本体３０側とは反対側の端面７０は、第２環状部２２の凹部４７の径方向の側面７１に当接している。

上記第２環状部２２は、図３の断面において、略Ｌ字状の形状を有している。上記第２環状部２２は、断面略矩形状の本体部６０と、第１移動制限部６１と、第２移動制限部６２とを有する。

上記第１移動制限部６１は、本体部６０の軸方向の一端部から径方向の第１環状部２１（図２参照）側に突出している。上記第１移動制限部６１は、第２環状部２２の軸方向の一端部をかしめて、その一端部の一部を、径方向の第１環状部２１側に塑性変形することにより形成されている。一方、上記第２移動制限部６２は、断面略矩形の形状を有している。上記第２移動制限部６２は、本体部６０の軸方向の他端部から径方向の第１環状部２１（図２参照）側に突出している。第２移動制限部６２は、上記凹部４７の軸方向の他端側全体を塞いでいて、内周面は、同じ軸方向における上記第２環状部２２の上記凹部４７のない部分の内周面と連なり同じ径の周面となっている。

図３に示すように、軸方向において、上記突出部３１は、第１移動制限部６１と、第２移動制限部６２との間に位置している。上記第１移動制限部６１は、突出部３１の軸方向の一方の側の面に当接して突出部３１の軸方向の一方の側の移動を制限する一方、第２移動制限部６２は、突出部３１の軸方向の他方の側の面に当接して突出部３１の軸方向の他方の側の移動を制限している。上記凹部４７は、軸方向に第１移動制限部６１側のみが開口している。

この第１環状保持器７では、軸方向の一端部をかしめる前の第２環状部２２の凹部４７に軸方向の開口側から、柱部２３の突出部３１を軸方向に挿入した後、第２環状部２２の上記開口側の一端部をかしめて、第１移動制限部６１を塑性変形により形成して、突出部３１が、第２環状部２２から抜けないようにしている。上記第１環状保持器７は、このようにして、第１環状部２１（図２参照）と一体である柱部２３を第２環状部２２に組み付けて、製造されるようになっている。

図４は、柱部２３の径方向の詳細な断面図と、第２環状部２２の凹部４７の周辺の径方向の断面図とを示す図である。

図４に示すように、径方向の断面図において、柱部２３の本体部３０の径方向の端面８０と、柱部２３の係合部８１とは、微分可能な曲線でつながっており、柱部２３の係合部８１と、突出部３１の径方向の端面８２とは、微分可能な曲線でつながっている。また、径方向の断面図において、第２環状部２２の凹部４７の被係合部９０と、凹部４７の径方向の端面９１とは、微分可能な曲線でつながっており、凹部４７の被係合部９０と、第２環状部２２の内周面９２とは、微分可能な曲線でつながっている。周方向の両側で、上記柱部２３の端面８０と上記第２環状部２２の内周面９２とが当接するとともに上記柱部２３の係合部８１と上記第２環状部２２の凹部４７の被係合部９０とが当接するようになっている。

上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８によれば、上記柱部２３の第２環状部２２側の端部が、周方向の距離が径方向の第２環状部２２側に行くにしたがって大きくなる係合部８１を有し、かつ、第２環状部２２が、係合部８１の形状に対応する形状を有して係合部８１が係合する被係合部９０を有する凹部４７と、係合部８１の軸方向の一方の側の移動を制限する第１移動制限部６１と、係合部８１の軸方向の他方の側の移動を制限する第２移動制限部６２とを有しているから、係合部８１が、第２環状部２２に対して径方向および軸方向に殆ど移動することがなく、柱部２３が凹部４７から抜けることがない。すなわち、上記柱部２３を第２環状部２２にしっかり固定できる。したがって、上述のピンを用いて係合する場合と異なり、柱部２３が片持ち固定梁状態となることがなく、第１円錐ころ５を安定して保持することができる。

また、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８によれば、ピンを用いず、柱部２３を第２環状部２２に固定する構成であるから、ピンの打ち込みに起因する強度の低下を一切考慮することがなくて、このことから、柱部２３の周方向の肉厚を薄くできる。したがって、このことに起因して、第１および第２円錐ころ５,６を大きくすることができるから、スラスト軸受の負荷容量を大きくすることができる。

また、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８によれば、上記第１移動制限部６１が、第２環状部２２の一部を塑性変形させて形成されているから、第１移動制限部６１を簡単安価に形成できる。

また、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８によれば、径方向の断面において、柱部２３の本体部３０の径方向の端面８０と、係合部８１とが、微分可能な曲線でつながっているから、本体部３０の径方向の端面８０と、係合部８１との連結部にクラック等の損傷が発生することを抑制できる。

尚、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８は、円錐ころ５,６を保持する保持器であったが、この発明の保持器は、円筒ころや玉等の円錐ころ以外の転動体を保持する保持器であっても良い。

また、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８は、第２環状部２２よりも径が小さい第１環状部２１と柱部２３とが一体で、柱部２３と第２環状部２２とを係合部８１を用いて係合したが、この発明では、第２環状部よりも径が大きい第１環状部と柱部とが一体で、柱部と第２環状部とを係合部を用いて係合しても良い。また、この発明では、柱部の径方向の一端部と、第１環状部とを係合部を用いて係合すると共に、柱部の径方向の他端部と、第２環状部とを係合部を用いて係合しても良い。

また、上記実施形態の第１および第２環状保持器７,８では、柱部２３の係合部８１および第２環状部２２の被係合部９０が、平面からなっていたが、この発明では、柱部の係合部および第２環状部の被係合部は曲面からなっていても良い。要は、係合部は、その周方向の距離が径方向の第２環状部側に行くにしたがって大きくなっていれば良く、被係合部は、係合部に対応する形状であれば良い。

尚、上記実施形態のスラスト軸受では、軸軌道盤１の軸方向の両側に第１および第２ハウジング軌道盤２,３を配置し、軸軌道盤１と第１ハウジング軌道盤２との間に第１円錐ころ５を配置すると共に、軸軌道盤１と第２ハウジング軌道盤３との間に第２円錐ころ６を配置したが、この発明のスラスト軸受は、転動体が、軸方向に単列に配置されているものであっても良い。

また、上記実施形態では、第１および第２環状保持器７,８を備えるスラスト軸受は、圧延ロールのロールネックに配置されていた。しかしながら、アキシアル荷重を受ける環境下であれば、この発明のスラスト軸受用保持器を備えるスラスト軸受は、如何なる機械の如何なる箇所に配置されても良い。

本発明のスラスト軸受の一実施形態である複列スラスト円錐ころ軸受の軸方向の模式断面図である。 第１環状保持器の一部を、図１に矢印Ａで示す方向から見たときの平面図である。 図２のＢＢ線断面図である。 柱部の径方向の詳細な断面図と、第２環状部の凹部の周辺の径方向の断面図とを示す図である。

符号の説明

１ 軸軌道盤
２ 第１ハウジング軌道盤
３ 第２ハウジング軌道盤
５ 第１円錐ころ
６ 第２円錐ころ
７ 第１環状保持器
８ 第２環状保持器
１２ 軸軌道盤の第１軌道面
１３ 軸軌道盤の第２軌道面
１５ 第１ハウジング軌道盤の軌道面
１６ 第２ハウジング軌道盤の軌道面
２１ 第１環状部
２２ 第２環状部
２３ 柱部
３０ 柱部の本体部
３１ 柱部の突出部
４７ 第２環状部の凹部
６１ 第１移動制限部
６２ 第２移動制限部
８０ 柱部の本体部の径方向の端面
８１ 柱部の係合部
９０ 凹部の被係合部

Claims (4)

1. 第１環状部と、
   上記第１環状部に径方向に対向する第２環状部と、
   略径方向に延在して上記第１環状部と上記第２環状部との間を連結すると共に、周方向に互いに間隔をおいて配置された複数の柱部と
   を備え、
   上記柱部の上記第２環状部側の端部は、周方向の距離が径方向の第２環状部側に行くにしたがって大きくなる係合部を有し、
   上記第２環状部は、
   上記係合部の形状に対応する形状を有して上記係合部が係合する被係合部を有する凹部と、
   上記係合部の軸方向の一方の側の移動を制限する第１移動制限部と、
   上記係合部の軸方向の他方の側の移動を制限する第２移動制限部と
   を有することを特徴とするスラスト軸受用保持器。
2. 請求項１に記載のスラスト軸受用保持器において、
   上記第１移動制限部は、上記第２環状部の一部を塑性変形させて形成されていることを特徴とするスラスト軸受用保持器。
3. 請求項１または２に記載のスラスト軸受用保持器において、
   上記柱部は、
   本体部と、
   その本体部の径方向の端面から径方向に突出する突出部と
   を有し、
   上記係合部は、上記突出部の外面の一部をなし、
   径方向の断面において、上記本体部の上記端面と、上記係合部とは、微分可能な曲線でつながっていることを特徴とするスラスト軸受用保持器。
4. 軌道面を有する第１軌道盤と、
   上記軌道面に軸方向に対向する軌道面を有する第２軌道盤と、
   上記第１軌道盤の上記軌道面と、上記第２軌道盤の上記軌道面との間に配置される複数の転動体と、
   上記複数の転動体が周方向に互いに間隔をおいて位置するように、上記複数の転動体を保持する請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスラスト軸受用保持器と
   を備えることを特徴とするスラスト軸受。

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