JP2010127319A

JP2010127319A - 旋回座軸受

Info

Publication number: JP2010127319A
Application number: JP2008300013A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ono; 新一大野; Noboru Kashino; 昇樫野
Original assignee: ANTEX CORP
Current assignee: ANTEX CORP
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】負荷作用時の許容荷重を高めることができ、主ころに第４軌道面の下端が当たってエッジロードが生じることを防止できる旋回座軸受を提供する。
【解決手段】旋回座軸受10は、断面略Ｖ字状の外輪溝部21を内周面側に有する外輪11と、断面略Ｖ字状の内輪溝部31を外周面側に有する内輪12とを備える。外輪11および内輪12間には、主ころ13および反転ころ14を交互に配設する。外輪11は、径小内周面26と第１軌道面23とを滑らかに連続させる湾曲内周面28を有する。内輪12は、第４軌道面34と径大外周面37とを滑らかに連続させる湾曲外周面38を有する。主ころ13は、チャンファ面51およびクラウニング面を有する。負荷作用時に、主ころ13の外周面のうちチャンファ面51以外の部分が第１軌道面23および第４軌道面34に略全幅で接触する。
【選択図】図２

Description

本発明は、外輪と内輪との間に主ころおよび反転ころを配設した旋回座軸受に関するものである。

従来、例えば下記の特許文献１に記載された旋回座軸受が知られている。

この従来の旋回座軸受は、第１軌道面（上側軌道面）および第２軌道面（下側軌道面）が形成された断面略Ｖ字状の外輪溝部を内周面側に有する外輪と、外輪の内方に配設され第３軌道面（上側軌道面）および第４軌道面（下側軌道面）が形成された断面略Ｖ字状の内輪溝部を外周面側に有する内輪とを備えている。

また、この従来の旋回座軸受は、外輪溝部と内輪溝部との間に回転可能に配設され外周面が第１軌道面および第４軌道面に接触し主負荷が作用する略円柱状の複数の主ころと、外輪溝部と内輪溝部との間に回転可能に配設され外周面が第２軌道面および第３軌道面に接触し反転側負荷が作用する略円柱状の複数の反転ころとを備えている。

そして、外輪の内周面上部には円筒状の径小内周面が形成され、外輪の内周面下部には径小内周面より径大な円筒状の径大内周面が形成され、これら径小内周面と径大内周面との間に外輪溝部が位置している。また、内輪の外周面上部には円筒状の径小外周面が形成され、内輪の外周面下部には径小外周面より径大な円筒状の径大外周面が形成され、これら径小外周面と径大外周面との間に内輪溝部が位置している。
特開平１０−２２０４６６号公報

ところで、上記従来の旋回座軸受を製造する際に、例えば図６に示すように、内輪１の外周面のうち第４軌道面２の下端と径大外周面３の上端との間の部分に、主ころ４の外周面が接触する第４軌道面２と内輪１の径大外周面３とを滑らかに連続させる湾曲外周面５を形成する。

しかしながら、湾曲外周面５を形成すると、主ころ４の外周面と第４軌道面２との有効接触長さが短くなり、負荷作用時の許容荷重が低下する。また、第４軌道面２の湾曲外周面５分だけ中に入った位置Ａで、主ころ４の外周面に第４軌道面２の下端が当たり、エッジロード（極端な面圧）が生じるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、負荷作用時の許容荷重を高めることができ、また、主ころの外周面に第４軌道面の下端が当たってエッジロードが生じることを防止できる旋回座軸受を提供することを目的とする。

請求項１記載の旋回座軸受は、第１軌道面および第２軌道面が形成された断面略Ｖ字状の外輪溝部を内周面側に有する外輪と、この外輪の内方に配設され、第３軌道面および第４軌道面が形成された断面略Ｖ字状の内輪溝部を外周面側に有する内輪と、前記外輪溝部と前記内輪溝部との間に回転可能に配設され、外周面が前記第１軌道面および前記第４軌道面に接触し、主負荷が作用する複数の主ころと、前記外輪溝部と前記内輪溝部との間に回転可能に配設され、外周面が前記第２軌道面および前記第３軌道面に接触し、反転側負荷が作用する複数の反転ころとを備え、前記外輪は、内周面のうち前記外輪溝部より上方の部分に形成された円筒状の径小内周面と、内周面のうち前記外輪溝部より下方の部分に形成され、前記径小内周面より径大な円筒状の径大内周面と、内周面のうち前記径小内周面の下端と前記第１軌道面の上端との間の部分に形成され、前記径小内周面と前記第１軌道面とを滑らかに連続させる湾曲内周面とを有し、前記内輪は、外周面のうち前記内輪溝部より上方の部分に形成された円筒状の径小外周面と、外周面のうち前記内輪溝部より下方の部分に形成され、前記径小外周面より径大な円筒状の径大外周面と、外周面のうち前記第４軌道面の下端と前記径大外周面の上端との間の部分に形成され、前記第４軌道面と前記径大外周面とを滑らかに連続させる湾曲外周面とを有し、前記主ころは、外周面の軸方向両端部に形成されたチャンファ面と、外周面の軸方向両端側に形成され、前記チャンファ面の内端に連続するクラウニング面とを有し、前記主ころに主負荷が作用した状態時には、前記一方のチャンファ面の内端が前記第１軌道面の上端に当たりかつ前記他方のチャンファ面の内端が前記第４軌道面の下端に当たることにより、前記主ころの外周面のうち前記チャンファ面以外の部分が前記第１軌道面および前記第４軌道面に略全幅で接触するものである。

請求項２記載の旋回座軸受は、請求項１記載の旋回座軸受において、主ころの外周面のうちチャンファ面およびクラウニング面が形成されていない部分が円筒状の円筒外周面となっているものである。

本発明によれば、負荷作用時の許容荷重を高めることができ、また、主ころの外周面に第４軌道面の下端が当たってエッジロードが生じることを防止できる。

本発明の旋回座軸受の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２において、10は旋回座軸受で、この旋回座軸受10は、例えばトラッククレーンや油圧ショベル等の大型の作業装置に使用される略円形環状のクロスローラ型軸受型旋回座（交差ころ軸受型旋回座）である。

旋回座軸受10は、この旋回座軸受10の中心を通る上下方向の旋回中心軸線を中心として旋回して作業をする旋回作業部（図示せず）とこの旋回作業部を支持する支持部（図示せず）との間に配設され、支持部が旋回作業部を旋回座軸受10を介して旋回中心軸線を中心として旋回可能に支持する。

旋回座軸受10は、旋回作業部の旋回中心軸線を中心とする略円形環状の外輪11と、この外輪11の内方に外輪11と同軸状に配設され旋回作業部の旋回中心軸線を中心とする略円形環状の内輪12とを備えている。

また、旋回座軸受10は、外輪11と内輪12との間に回転中心軸線ａを中心として回転可能に配設され旋回作業部による作業時（負荷作用時）に主負荷が外周面に作用する略円柱状の複数のローラである主ころ13と、外輪11と内輪12との間に回転中心軸線ａと交差（例えば直交）する回転中心軸線ｂを中心として回転可能に配設され旋回作業部による作業時に反転負荷が外周面に作用する略円柱状の複数のローラである反転ころ14とを備えている。

これら主ころ13および反転ころ14は、外輪11と内輪12との間に周方向に沿って交互に並設され、主ころ13の回転中心軸線ａと反転ころ14の回転中心軸線ｂとが周方向に見て互いに交差、例えば直交している。また、周方向に隣接する主ころ13および反転ころ14間にはセパレータ等の間隔保持部材（図示せず）が配設され、各間隔保持部材にて各ころ13，14間の間隙が一定に保持されている。

なお、主ころ13の回転中心軸線ａと水平方向の線（旋回座軸受10の径方向に沿った線）とのなす角度αおよび反転ころ14の回転中心軸線ｂと水平方向の線とのなす角度βは、いずれも例えば４５°である。

ここで、外輪11は、この外輪11の周方向に沿って位置し径方向内方に向って開口する断面略Ｖ字状の外輪溝部21を内周面側に有している。外輪溝部21の上側には主ころ13が転動する上側軌道面である第１軌道面23が形成され、外輪溝部21の下側には反転ころ14が転動する下側軌道面である第２軌道面24が形成されている。外輪溝部21の溝底部には、略円弧状の逃げ溝部25が形成されている。

また、外輪11の内周面のうち外輪溝部21より上方の部分である内周面上部には円筒状の径小内周面26が形成され、外輪11の内周面のうち外輪溝部21より下方の部分である内周面下部には径小内周面26より径大な円筒状の径大内周面27が形成されている。

さらに、外輪11の内周面のうち径小内周面26の下端と第１軌道面23の上端との間の部分には、径小内周面26と第１軌道面23とを滑らかに連続させる湾曲面状の湾曲内周面である上側湾曲内周面28が径方向内方に向って膨出状に形成されている。外輪11の内周面のうち第２軌道面24の下端と径大内周面27の上端との間の部分には、第２軌道面24と径大内周面27とを滑らかに連続させる湾曲面状の湾曲内周面である下側湾曲内周面29が径方向内方に向って膨出状に形成されている。

また、外輪11には周方向に間隔をおいて並んで位置する複数の貫通孔30が上下面に貫通して形成されている。各貫通孔30にボルト等の取付部材（図示せず）が挿通され、これら取付部材にて作業装置の旋回作業部が外輪11に固定して取り付けられる。

さらに、外輪11にはころ投入用貫通孔（図示せず）が内外周面に貫通して形成され、組立て時にころ投入用貫通孔からころ13，14が投入され、投入後そのころ投入用貫通孔は閉塞部材にて閉塞される。

内輪12は、この内輪12の周方向に沿って位置し径方向外方に向って開口し外輪溝部21と離間対向する断面略Ｖ字状の内輪溝部31を外周面側に有している。内輪溝部31の上側には反転ころ14が転動する上側軌道面である第３軌道面33が形成され、内輪溝部31の下側には主ころ13が転動する下側軌道面である第４軌道面34が形成されている。内輪溝部31の溝底部には、略円弧状の逃げ溝部35が形成されている。

また、内輪12の外周面のうち内輪溝部31より上方の部分である外周面上部には径小内周面26と間隙41を介して離間対向する円筒状の径小外周面36が形成され、内輪12の外周面のうち内輪溝部31より下方の部分である外周面下部には径大内周面27と間隙42を介して離間対向し径小外周面36より径大な円筒状の径大外周面37が形成されている。なお、内輪12の径大外周面37の径寸法は、外輪11の径小内周面26の径寸法より大きい。

さらに、内輪12の外周面のうち径小外周面36の下端と第３軌道面33の上端との間の部分には、径小外周面36と第３軌道面33とを滑らかに連続させる湾曲面状の湾曲外周面である上側湾曲外周面38が径方向外方に向って膨出状に形成されている。内輪12の外周面のうち第４軌道面34の下端と径大外周面37の上端との間の部分には、第４軌道面34と径大外周面37とを滑らかに連続させる湾曲面状の湾曲外周面である下側湾曲外周面39が径方向外方に向って膨出状に形成されている。

また、内輪12に周方向に間隔をおいて並んで位置する複数の貫通孔40が上下面に貫通して形成されている。各貫通孔40にボルト等の取付部材（図示せず）が挿通され、これら取付部材にて作業装置の支持部が内輪12に固定して取り付けられる。さらに、内輪12の内周面には、作業装置の駆動手段（旋回用モータ等）の出力歯車が噛み合うギア部43が形成されている。

主ころ13および反転ころ14は、いずれも同一の形状のもので、例えば外周面が略円筒状に形成された円筒ころ（クラウニングころ）である。そして、主ころ13は、外輪溝部21と内輪溝部31とで挟持され、外周面が第１軌道面23および第４軌道面34に線状に接触し、下方側の軸方向端面が第２軌道面24に面状に接触する。また、反転ころ14は、外輪溝部21と内輪溝部31とで挟持され、外周面が第２軌道面24および第３軌道面33に線状に接触し、下方側の軸方向端面が第４軌道面34に面状に接触する。

ここで、図３に示されるように、各ころ13，14の外周面の軸方向両端部には湾曲面状、例えば円弧面状のチャンファ面（面取り面）51が形成され、各ころ13，14の外周面の軸方向両端側にはチャンファ面51の内端に連続する湾曲面状、例えば円弧面状のクラウニング面52が形成されている。各クラウニング面52は、点Ｐを中心とする仮想円弧に沿って位置する。

そして、各ころ13，14の外周面の軸方向両端側以外の部分、つまり外周面のうちチャンファ面51およびクラウニング面52が形成されていない部分が、円筒状の円筒外周面53となっている。

なお、各ころ13，14の寸法は、例えば外径φ３０ｍｍ、全幅２９ｍｍ、チャンファ面51の軸方向長さ１ｍｍ、クラウニング面52の軸方向長さ４ｍｍ、円筒外周面53の軸方向長さ１９ｍｍ、点Ｐを中心とする仮想円弧の曲率半径５００ｍｍである。

そして、主ころ13に主負荷が作用した状態時、つまり旋回作業部による作業時には、主ころ13が第１軌道面23と第４軌道面34とにて挟持されて弾性変形することに基づき、一方のチャンファ面51の内端が第１軌道面23の上端に当たりかつ他方のチャンファ面51の内端が第４軌道面34の下端に当たることにより、主ころ13の外周面のうち両端部のチャンファ面51以外の部分が、第１軌道面23および第４軌道面34に略全幅でつまり軸方向略全長で接触する。

すなわち図４に示すように、負荷作用時に、内輪12の第４軌道面34の下端が位置Ｂで主ころ13のチャンファ面51の内端（クラウニング面52の外端）に当たるため、主ころ13の外周面と第４軌道面34との有効接触長さLe1は、従来の有効接触長さLe2に比べてδ分だけ長くなっている。

なお、図４中、Crはチャンファ面51の軸方向長さ、Ｌは主ころ13全体の軸方向長さ（全幅）、Le1本発明の有効接触長さ、Le2従来の有効接触長さ、δ本発明と従来の有効接触長さの差、Lre主ころ13のチャンファ面51以外の部分の軸方向長さである。

次に、上記旋回座軸受10の作用等を説明する。

旋回座軸受10を備えた作業装置を使用して旋回作業部で作業をした場合、旋回座軸受10には主にアキシアル荷重およびモーメントが負荷され、旋回座軸受10内部の各ころ13，14には図５に矢印で示す荷重分布が生じる。

この場合、モーメント前方では、外輪11が上側軌道面である第１軌道面23で、内輪12が下側軌道面である第４軌道面34で主ころ13の荷重を受ける。モーメント後方では、外輪11が持ち上げられ下側軌道面である第２軌道面24で、内輪12が上側軌道面である第３軌道面33で反転ころ14の荷重を受ける。そして、前方部の主ころ13はQ1の最大荷重を受け、後方部の反転ころ14はQ2の最大荷重を受ける。

このように、主負荷が作用する主ころ13は大きな荷重を受けるが、反転側負荷が作用する反転ころ14は小さな荷重しか受けない。このため、旋回座軸受10の許容荷重は、大きな荷重を受ける主ころ13で決定される。

そして、図２および図４に示されるように、旋回作業部による作業時に、一方のチャンファ面51の内端が第１軌道面23の上端に当たりかつ他方のチャンファ面51の内端が第４軌道面34の下端に当たることにより、主ころ13の外周面が有効接触長さLe1（＞Le2）をもって外輪11の第１軌道面23および内輪12の第４軌道面34に対して接触するため、従来に比べて負荷作用時の許容荷重を高めることができる。

また、主ころ13の外周面の軸方向両端部近傍にはチャンファ面51の内端に連続するクラウニング面52が形成されているため、主ころ13の外周面に内輪12の第４軌道面34の下端が当たってエッジロードが生じることを防止でき、耐久性の向上を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、主ころ13と反転ころ14とが同一形状である場合について説明したが、例えば主ころ13と反転ころ14とが異なる形状であってもよく、例えば主ころ13の全幅が反転ころ14の全幅より短い場合や、逆に主ころ13の全幅が反転ころ14の全幅より長い場合でもよい。

また、水平方向に対する回転中心軸線ａ，ｂの角度α，βは４５°には限定されず、例えば４５°より小さくてもよい。

さらに、各ころ13，14を外輪11および内輪12間に周方向に沿って１列配列した構成には限定されず、例えば周方向に沿って上下に複数段状（例えば２段）に配列した構成でもよい。

また、各ころ13，14は、外周面に円筒外周面53を有する略円柱状の円筒ころには限定されず、例えば外周面に截頭円錐面を有する略截頭円錐状の円錐ころ等でもよい。

本発明の一実施の形態に係る旋回座軸受の断面図である。同上旋回座軸受の部分断面図である。同上旋回座軸受のころの一部正面図である。同上旋回座軸受の主ころの第４軌道面への接触状態を示す図である。同上旋回座軸受のころに生じる荷重分布を示す図である。従来の主ころの第４軌道面への接触状態を示す図である。

符号の説明

10 旋回座軸受
11 外輪
12 内輪
13 主ころ
14 反転ころ
21 外輪溝部
23 第１軌道面
24 第２軌道面
26 径小内周面
27 径大内周面
28 湾曲内周面である上側湾曲内周面
31 内輪溝部
33 第３軌道面
34 第４軌道面
36 径小外周面
37 径大外周面
39 湾曲外周面である下側湾曲外周面
51 チャンファ面
52 クラウニング面
53 円筒外周面

Claims

第１軌道面および第２軌道面が形成された断面略Ｖ字状の外輪溝部を内周面側に有する外輪と、
この外輪の内方に配設され、第３軌道面および第４軌道面が形成された断面略Ｖ字状の内輪溝部を外周面側に有する内輪と、
前記外輪溝部と前記内輪溝部との間に回転可能に配設され、外周面が前記第１軌道面および前記第４軌道面に接触し、主負荷が作用する複数の主ころと、
前記外輪溝部と前記内輪溝部との間に回転可能に配設され、外周面が前記第２軌道面および前記第３軌道面に接触し、反転側負荷が作用する複数の反転ころとを備え、
前記外輪は、
内周面のうち前記外輪溝部より上方の部分に形成された円筒状の径小内周面と、
内周面のうち前記外輪溝部より下方の部分に形成され、前記径小内周面より径大な円筒状の径大内周面と、
内周面のうち前記径小内周面の下端と前記第１軌道面の上端との間の部分に形成され、前記径小内周面と前記第１軌道面とを滑らかに連続させる湾曲内周面とを有し、
前記内輪は、
外周面のうち前記内輪溝部より上方の部分に形成された円筒状の径小外周面と、
外周面のうち前記内輪溝部より下方の部分に形成され、前記径小外周面より径大な円筒状の径大外周面と、
外周面のうち前記第４軌道面の下端と前記径大外周面の上端との間の部分に形成され、前記第４軌道面と前記径大外周面とを滑らかに連続させる湾曲外周面とを有し、
前記主ころは、
外周面の軸方向両端部に形成されたチャンファ面と、
外周面の軸方向両端側に形成され、前記チャンファ面の内端に連続するクラウニング面とを有し、
前記主ころに主負荷が作用した状態時には、前記一方のチャンファ面の内端が前記第１軌道面の上端に当たりかつ前記他方のチャンファ面の内端が前記第４軌道面の下端に当たることにより、前記主ころの外周面のうち前記チャンファ面以外の部分が前記第１軌道面および前記第４軌道面に略全幅で接触する
ことを特徴とする旋回座軸受。
主ころの外周面のうちチャンファ面およびクラウニング面が形成されていない部分が円筒状の円筒外周面となっている
ことを特徴とする請求項１記載の旋回座軸受。