JP2006207623A

JP2006207623A - 垂直軸支持構造

Info

Publication number: JP2006207623A
Application number: JP2005017113A
Authority: JP
Inventors: Naoki Matsumori; 直樹松森; Junichi Hattori; 純一服部
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】左右の列で異なる荷重が作用する環境で、各列の負荷状況に応じた適切な支持が行なえる複列転がり軸受を備えた垂直軸支持構造を提供する。
【解決手段】内輪２２と、外輪２３と、球面ころ２４，２５と、保持する保持器２６とを備える複列自動調心ころ軸受２１を、旋回減速機の出力軸を支持する複列転がり軸受に適用する場合、軸受のアキシアル荷重負荷能力の高い側を下側に配置する。
【選択図】図２

Description

この発明は、垂直軸の支持構造、特に、垂直軸を備える旋回減速機に関するものである。

油圧ショベル等が備える旋回体を旋回させるための旋回減速機は、例えば、特開平６−３３０５３７号公報（特許文献１）に記載されている。図１は、同公報に記載されている旋回減速機の図解的断面図である。

図１を参照して、旋回減速機１は、油圧モータ等の動力発生装置に接続されている入力軸２と、複列転がり軸受５に支持され、入力軸２の回転を歯車６に伝える出力軸３と、入力軸２の回転を減速して出力軸３に伝達する遊星歯車機構４と、ハウジングに固定され、歯車６に噛み合う内歯歯車１１とを備え、油圧ショベル等の旋回体内部に固定される。

入力軸２と、出力軸３とは、垂直に支持された垂直軸である。ここで、垂直軸とは、厳密に鉛直方向に支持されている必要はなく、鉛直方向からある程度の角度をもって支持される場合を含むものとする。

遊星歯車機構４は、入力軸２に接続された太陽歯車７と、ハウジングに固定された内歯歯車８と、軸受１０を介して出力軸３に接続され、太陽歯車７および内歯歯車８に噛み合う遊星歯車９とからなる。

図１に示す旋回減速機１は、以下のように作動する。

太陽歯車７が入力軸２の回転に伴って回転することにより、太陽歯車７と噛み合う遊星歯車９が自転する。そして、遊星歯車９が内歯歯車８と噛み合って、遊星歯車９が内歯歯車８に沿って公転をすることにより、入力軸２の回転が減速されて出力軸３に伝達される。このとき、太陽歯車７と内歯歯車８の歯数の差が大きい程、減速比が大きくなる。

出力軸３の回転に伴い、歯車６が内歯歯車１１と噛み合って、歯車６が内歯歯車１１に沿って公転することにより、旋回体が旋回する。
特開平６−３３０５３７号公報（段落番号０００６等）

図１に示すような旋回減速機１において、出力軸３には、出力軸３の自重および旋回体等の重量により、鉛直下向きの荷重が負荷される。したがって、出力軸３を支持する複列転がり軸受５には、大きなアキシアル荷重負荷能力が要求される。

そこで、旋回減速機１の出力軸３のような垂直軸を支持する軸受として、複列自動調心ころ軸受や複列円錐ころ軸受が用いられる。

ただし、アキシアル荷重は、複列転がり軸受の左右の列に不均等に負荷されるので、高負荷側の列の転がり疲労寿命が短くなる。一方、軽負荷側の列では、ころと内外輪の軌道面との間で滑りを生じ、表面損傷や摩耗の問題を引き起こす。大きな荷重に対応するために軸受サイズを大きくすることが考えられるが、軽負荷側では余裕が大きくなりすぎ、不経済である。

この発明の目的は、左右の列で異なる荷重が作用する環境で、各列の負荷状況に応じた適切な支持が行なえて、実質寿命を延長することができ、また、材料に無駄のない経済的な複列転がり軸受を備えた垂直軸支持構造を提供することである。

この発明に係る垂直軸支持構造は、垂直軸と、固定部材に組み込まれ、垂直軸を回転自在に支持する複列転がり軸受とを備えた垂直軸支持構造である。複列転がり軸受に注目すると、左右の列で負荷容量を互いに異ならせて、大きなアキシアル荷重を受ける側の列の負荷容量を大きくしたことを特徴とする。

上記構成とすることにより、垂直軸に作用する荷重の特性に応じた適正な支持が行えるので、信頼性が高く、長寿命の垂直軸支持構造が得られる。

複列転がり軸受は、例えば、左右の列に軌道面を有する内輪と、球面状凹部の軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された球面ころとを備える複列自動調心ころ軸受であるとするのが好ましい。これにより、軸の撓み等による芯ずれに対して調心性を有する複列転がり軸受が得られる。

好ましくは、複列自動調心ころ軸受は、左右の列でころ長さが互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ長さを長くするとよい。これにより、ころ長さの長い球面ころを有する列の負荷容量を高くすることができる。

好ましくは、複列自動調心ころ軸受は、左右の列でころ径が互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ径を大きくするとよい。これにより、ころ径の大きい球面ころを有する列の負荷容量を高くすることができる。

さらに、複列自動調心ころ軸受は、左右の列の接触角が同一とするのが好ましい。これにより、外輪に左右対称の標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。さらに、外輪軌道面の軌道径、表面粗さ、真円度等（以下、「寸法等」という）の計測の際に左右の列を同じ計測条件で計測することができるので、計測作業を効率的に行うことができる。

複列転がり軸受は、例えば、左右の列に軌道面を有する内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された円錐ころとを備える複列円錐ころ軸受であるとするのが好ましい。

複列円錐ころ軸受は、例えば、左右の列の円錐ころの小径側端部を向かい合わせた背面組み合わせ軸受とするのが好ましい。この構成とすることにより、軸受の回転中心軸と、左右の列の円錐ころと内外輪の接触線との交点の距離（以下、「作用点間距離」という）が長くなるので、ラジアル荷重負荷能力やモーメント荷重負荷能力が向上する。

複列円錐ころ軸受は、例えば、左右の列の円錐ころの大径側端部を向かい合わせた正面組み合わせ軸受とするのが好ましい。

好ましくは、複列円錐ころ軸受は、左右の列でころ長さが互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ長さを長くするとよい。

好ましくは、円錐ころ軸受は、左右の列でころ径が互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ径を大きくするとよい。

この発明は、軸受の左右の列で異なる荷重が作用する垂直軸支持構造において、左右の列の負荷容量を互いに異ならせた軸受を使用することにより、各列の負荷状況に応じた適切な支持が行なえるので、信頼性が高く、長寿命の垂直軸支持構造が得られる。

図２を参照して、この発明に係る垂直軸支持構造、例えば、図１に示すような旋回減速機１に使用する複列転がり軸受を説明する。

図２に示す複列転がり軸受は、内輪２２と、外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に複列に配置された球面ころ２４，２５と、球面ころ２４，２５を保持する保持器２６とを備える複列自動調心ころ軸受２１である。

内輪２２は、球面ころ２４，２５それぞれの外径面に沿う軌道面と、中鍔２７とを有し、外輪２３は、球面ころ２４，２５の外径面に沿う共通の軌道面を有する。球面ころ２４，２５のころ長さＬ_１，Ｌ_２に関しては、球面ころ２５のころ長さＬ_２を球面ころ２４のころ長さＬ_１より長くしている。

さらに、軸受の回転中心軸に垂直な平面と、内輪２２および外輪２３によって左右の列の球面ころ２４，２５へ伝えられる合力の作用線とがなす角（以下、「接触角」という）θ_１，θ_２に関しては、右側列の軸受２１ｂの接触角θ_２を左側列の軸受２１ａの接触角θ_１より大きくしている。

上記構成の複列自動調心ころ軸受２１は、ころ長さを左右の列で互いに異ならせることにより、ころ長さを長くした球面ころ２５の側の軸受２１ｂの負荷容量を球面ころ２４の側の軸受２１ａよりも大きくすることができる。さらに、左右の列の接触角を互いに異ならせることにより、接触角を大きくした右側列の軸受２１ｂのアキシアル荷重負荷能力を左側列の軸受２１ａよりも大きくすることができる。

次に、図３を参照して、この発明に係る垂直軸支持構造に使用する複列転がり軸受の他の形態を説明する。

図３に示す複列転がり軸受は、中鍔３７を有する内輪３２と、球面状凹部の軌道面を有する外輪３３と、内輪３２および外輪３３の間に複列に配置され、左右の列でころ長さＬ_１，Ｌ_２の異なる球面ころ３４，３５と、球面ころ３４，３５を保持する保持器３６とを備える複列自動調心ころ軸受３１である。

さらに、左右の列の軸受３１ａ，３１ｂの接触角θ_１，θ_２は同一である。これにより、外輪３３に左右対称の標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。さらに、外輪３３の軌道面の寸法等の計測の際に左右の列を同じ計測条件で計測することができるので、計測作業を効率的に行うことができる。

また、図２および図３に示す複列自動調心ころ軸受においては、球面ころには対称ころを用いたが、これに限ることなく、ころの最大径位置が、ころの長さ方向の中央に存在しない非対称ころを用いてもよい。非対称ころを用いた場合、複列自動調心ころ軸受が荷重を受けたときに誘起スラスト荷重が発生し、球面ころが中鍔に押し当てられるから、球面ころの姿勢が安定し、スキューを抑制することができる。

さらには、内輪に中鍔を有する例を示したが、これに限ることなく、内輪に中鍔を有しないものとしてもよいし、内輪若しくは外輪によって案内される案内輪を有するものとしてもよい。

次に、図４を参照して、この発明に係る垂直軸支持構造に使用する複列転がり軸受の他の形態を説明する。

図４に示す複列転がり軸受は、２つの内輪部材の大径側端部を突き合わせた内輪４２と、間座４７を挟んで２つの外輪部材を突き合わせた外輪４３と、内輪４２および外輪４３の間に左右の列でころ長さが互いに異なる円錐ころ４４，４５と、各列の円錐ころ４４，４５をそれぞれ保持する保持器４６とを備えた複列円錐ころ軸受４１である。

また、複列円錐ころ軸受４１においては、左右の列の円錐ころ４４，４５のそれぞれの大径側端部を向かい合わせた正面組み合わせ軸受である。

上記の構成の複列円錐ころ軸受４１では、円錐ころ４５のころ長さＬ_２を円錐ころ４４のころ長さＬ_１より長くしたので、ころ長さの長い円錐ころ４５の列ではアキシアル荷重負荷能力が高くなる。
なお、図４に示す複列円錐ころ軸受４１においては、内輪４２を一体として形成することとしてもよい。

図２〜図４に示す複列転がり軸受を、図１に示す旋回減速機１の複列転がり軸受５に適用する場合、軸受のアキシアル荷重負荷能力の高い側を下側に配置する。そうすることで、各列の負荷状況に応じた適切な支持が行えるので、信頼性が高く、長寿命の垂直軸支持構造が得られる。

次に、図５を参照して、この発明に係る垂直軸支持構造に使用する複列転がり軸受の他の形態を説明する。

図５に示す複列転がり軸受は、２つの内輪部材の小径側端部を突き合わせた内輪５２と、外輪５３と、内輪５２および外輪５３の間に左右の列でころ長さが互いに異なる円錐ころ５４，５５が配置されている。円錐ころ５４，５５は、各列の円錐ころ５４，５５をそれぞれ保持する保持器５６とを備えた複列円錐ころ軸受５１である。

また、複列円錐ころ軸受５１は、左右の列の円錐ころ５４，５５のそれぞれの小径側端部を向かい合わせた背面組み合わせ軸受である。

上記の構成の複列円錐ころ軸受５１では、円錐ころ５４のころ長さＬ_１を円錐ころ５５のころ長さＬ_２より長くしたので、ころ長さの長い円錐ころ５４の列ではアキシアル荷重負荷能力が高くなる。

また、複列円錐ころ軸受５１は、背面組み合わせとすることにより、軸受の作用点間距離が長くなるので、ラジアル荷重負荷能力やモーメント荷重負荷能力が向上する。

この複列円錐ころ軸受５１を、図１に示す旋回減速機１の複列転がり軸受５に適用する場合、アキシアル荷重負荷能力の高い軸受５１ａを上側に配置する。そうすることで、各列の負荷状況に応じた適切な支持が行えるので、信頼性が高く、長寿命の垂直軸支持構造が得られる。

図２〜図５の各実施形態において、左右の列でころ長さを互いに異ならせることにより、軸受の左右の列で負荷容量を異ならせる例を示したが、他の方法として、左右の列でころ径を互いに異ならせてもよいし、一方のころを中実ころとし、他方のころを両端面に貫通する貫通孔を有する中空ころとしてもよい。さらには、これらを組み合わせることによって、軸受の左右の列で負荷容量を異ならせることも有効である。

軸受の左右の列でころ径を互いに異ならせることにより、ころ径の大きい側の軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、軸受の左右の列の一方を中実ころ、他方を中空ころとすることにより、中実ころが配置された側の軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、軸受の左右の列でころ長さおよびころ径が同一のころを用いることができるので、内輪および外輪に標準品とすることができ、製造コストを抑えることが可能となる。

図２〜図５の各実施形態について、図１に示す旋回減速機の出力軸２を支持する複列転がり軸受５に適用した例を示したが、これに限ることなく、重力によってアキシアル荷重が負荷される垂直軸支持構造に適用可能である。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、垂直軸支持構造において有利に利用される。

従来の旋回減速機の図解的断面図である。この発明に係る垂直軸支持構造で使用される軸受であって、左右の列でころ長さを互いに異ならせた複列自動調心ころ軸受を示す図である。この発明に係る垂直軸支持構造で使用される軸受であって、左右の列でころ長さを互いに異ならせ、かつ、軸受の左右の列の接触角を同一とした複列自動調心ころ軸受を示す図である。この発明に係る垂直軸支持構造で使用される軸受であって、左右の列でころ長さを互いに異ならせた正面組み合わせの複列円錐ころ軸受を示す概略図である。この発明に係る垂直軸支持構造で使用される軸受であって、左右の列でころ長さを互いに異ならせた背面組み合わせの複列円錐ころ軸受を示す概略図である。

符号の説明

１旋回減速機、２入力軸、３出力軸、４遊星歯車機構、５，１０複列転がり軸受、６歯車、７太陽歯車、８，１１内歯歯車、９遊星歯車、２１，３１複列自動調心ころ軸受、２２，３２，４２，５２内輪、２３，３３，４３，５３外輪、２４，２５，３４，３５球面ころ、２６，３６，４６，５６保持器、４１，５１複列円錐ころ軸受、４４，４５，５４，５５円錐ころ、４７間座。

Claims

垂直軸と、
固定部材に組み込まれ、前記垂直軸を回転自在に支持する複列転がり軸受とを備えた垂直軸支持構造において、
前記複列転がり軸受は、左右の列で負荷容量を互いに異ならせて、大きなアキシアル荷重を受ける側の列の負荷容量を大きくしたことを特徴とする、垂直軸支持構造。
前記複列転がり軸受は、左右の列に軌道面を有する内輪と、球面状凹部の軌道面を有する外輪と、前記内輪および前記外輪の間に複列に配置された球面ころとを備える複列自動調心ころ軸受である、請求項１に記載の垂直軸支持構造。
前記複列自動調心ころ軸受は、左右の列でころ長さが互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ長さを長くした、請求項２に記載の垂直軸支持構造。
前記複列自動調心ころ軸受は、左右の列でころ径が互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ径を大きくした、請求項２または３に記載の垂直軸支持構造。
前記複列自動調心ころ軸受は、左右の列の接触角が同一である、請求項２〜４のいずれかに記載の垂直軸支持構造。
前記複列転がり軸受は、左右の列に軌道面を有する内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪の間に複列に配置された円錐ころとを備える複列円錐ころ軸受である、請求項１に記載の垂直軸支持構造。
前記複列円錐ころ軸受は、左右の列の円錐ころの小径側端部を向かい合わせた背面組み合わせ軸受である、請求項６に記載の垂直軸支持構造。
前記複列円錐ころ軸受は、左右の列の円錐ころの大径側端部を向かい合わせた正面組み合わせ軸受である、請求項６に記載の垂直軸支持構造。
前記複列円錐ころ軸受は、左右の列でころ長さが互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ長さを長くした、請求項６〜８のいずれかに記載の垂直軸支持構造。
前記円錐ころ軸受は、左右の列でころ径が互いに異なり、大きなアキシアル荷重を受ける側の列のころ径を大きくした、請求項６〜９のいずれかに記載の垂直軸支持構造。