JP2014013075A - 特にトンネル装置用のころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造及び組み立てが容易で、小型且つ安価であり、且つ内側リング上の軸方向の予圧を効果的に分配する、ころ軸受装置。
【解決手段】内側リング３と、外側リング２と、内側リング及び外側リング２，３に形成されたトラック９，１３，１０，１４間に配置された２セットの転がり部材４，５とを備え、転がり部材４が軸方向の応力に耐えることができる少なくとも１つのローラ６を備え、転がり部材５が径方向の応力及び軸方向の応力双方に耐えることができるアンギュラコンタクトローラ８を備え、内側リング及び外側リング３，２がころ軸受１の回転軸線Ｘ−Ｘに対して同心である。ローラ６が、回転軸線Ｘ−Ｘに対して４５°から９５°の第１角度α_１で傾けられた第１旋回軸線Ｙ_１−Ｙ_１を含み、ローラ８が、回転軸線Ｘ−Ｘに対して０°から４５°の第２角度α_２で傾けられた第２旋回軸線Ｙ_２−Ｙ_２を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ころ軸受に関し、特に、外側リングと、内側リングと、内側リング及び外側リング間に配置された２列の転がり部材、例えばローラと、を備えたころ軸受の分野に関する。

より具体的に、本発明は、大径のころ軸受、特にトンネル掘削機、例えばトンネル装置(tunnellers)で用いられる大径のころ軸受の分野に関する。

通常、大径のころ軸受は、２つの同心の内側リング及び外側リングと、内側リング及び外側リング内に形成されたトラック間に配置された少なくとも１列のローラと、を含んでいる。このようなころ軸受は、通常、比較的大きな径方向及び軸方向の荷重を受ける。

３列のローラを備え、これらのうち２列のローラが軸方向の応力を支持し、１列のローラが径方向の応力を支持するころ軸受が公知である。しかしながら、このようなころ軸受は、いかなる遊びもなく構成することが難しい。さらに、２列目の軸方向ローラが十分に役立てられておらず、製造コストを増大させる。

この点について、特許文献１を参照する。特許文献１は、内側リングと、外側リングと、前記内側リング及び外側リング間に配置された２列のアンギュラコンタクト軸受とを備えたころ軸受を有した回転リングを開示している。各ローラの旋回軸線は、ころ軸受の回転軸線に対して３４°から４０°の角度で傾けられている。

しかしながら、このようなころ軸受は、十分な応力を吸収せず、軸方向のサイズを最小化することができない。

仏国特許第２９４７５９８号明細書

従って、本発明は、これらの欠点を克服することを目的とする。

より詳細には、本発明は、製造すること及び組み立てることが容易であり、すなわち小型且つ安価であり、且つ内側リング上の軸方向の予圧を効果的に分配する、ころ軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、内側リングと、外側リングと、前記内側リング及び外側リングに形成されたトラック間に配置された２セットのローラ部材と、を備えた、特にトンネル装置用のころ軸受に関する。ローラ部材の第１セットは、軸方向の応力に耐えることができる少なくとも１つのローラを備え、ローラ部材の第２セットは、径方向の応力及び軸方向の応力双方に耐えることができるアンギュラコンタクトローラを含んでいる。前記内側リング及び外側リングは、ころ軸受の回転軸線に対して同心である。

第１セットの各ローラが、回転軸線に対して４５°から９５°の第１角度で傾けられた第１旋回軸線を含み、第２セットの各ローラが、回転軸線に対して０°から４５°の第２角度で傾けられた第２旋回軸線を含んでいる。

従って、第１ローラセットのローラは、軸方向の応力を吸収することができ、第２ローラセットのローラは、ころ軸受に付与される径方向の応力及び軸方向の応力双方を吸収することができる。

有利には、第１角度は、８５°から９５°、例えば９０°である。

有利には、第２角度は、２５°である。

一実施形態では、第１セットのローラは、一方向において他の方向よりもより大きい応力を吸収するように、第２セットのローラと異なるサイズからなる。

各ローラは、トラックと接触する転がり面と、各リングに形成されたガイド面と接触する２つの両面と、を有しており、トラックは、ガイド面と９０°の角度を形成している。

一実施形態では、第１ローラセットは、２列のローラを備え、ローラの第１列におけるローラは、ローラの第２列におけるローラの端面と径方向で接触する端面をそれぞれ有している。

別の実施形態では、ころ軸受は、複数のインサートを含み、複数のインサートが、ローラ間において周方向に配置され、リングの一方のガイド面の１つとそれぞれ接触する上部及び下部と、該上部及び下部を連結させ且つ下部及び上部とともに少なくとも１つのローラを受けることができるシートを画定する第１側方部分と、をそれぞれ有しており、前記下部及び上部は、前記ローラの端面とそれぞれ接触している。

有利には、第１側方部分は、ローラの円筒状外面のための支持面を形成する内面を含んでいる。

各インサートは、第１側方部分と向かい合い且つ上部から下部へ向かって延在した第２側方部分を含み、前記上部及び下部は、前記第２側方部分とともに少なくとも２つのローラを受けることができるシートを画定する。

また、第２側方部分は、ローラの円筒状外面のための支持面を形成する内面を含んでいる。

一実施形態では、外側リングは、２つのリング部分を含み、第１リング部分は、第１ローラセットのローラのためのトラックを有し、第２リング部分は、第２ローラセットのローラのためのトラックを有している。

ローラは、円筒状または円錐状であってもよい。

本発明は、包括的でない実施例のために与えられ且つ添付の図面を用いて示されたいくつかの実施形態の説明からよりよく理解される。

本発明の第１実施形態によるころ軸受の軸方向の断面図である。 図１のころ軸受の異なる軸方向の断面図である。 図１のころ軸受の断面斜視図である。 本発明の第２実施形態によるころ軸受装置の軸方向の断面図である。

図１から図４において全体として参照符号１で示された、軸方向軸線Ｘ−Ｘを有するころ軸受は、トンネル用掘削機または係船浮標で用いることを目的とした大径のころ軸受である。ころ軸受１は、外側リング２、内側リング３を備え、内側リング３及び外側リング２間には、２セットの転がり部材４，５、例えばローラ６，７，８が配置されている。内側リング３及び外側リング２は同心であり、且つころ軸受１の回転軸線Ｘ−Ｘに沿って軸方向に延在している。外側リング３及び内側リング２は各々、金属管を機械加工または研削することによって製造された一体構造のものである。

第１ローラセット４におけるローラ６，７は、同一構成のものであり、且つ、円筒状転がり面６ａ，７ａと、転がり面６ａ，７ａを軸方向に画定する２つの両端面６ｂ，６ｃ及び７ｂ，７ｃと、をそれぞれ含んでいる。示した実施例では、転がり面６ａ，７ａは、円筒形状を有している。あるいは、転がり面６ａ，７ａは、ほぼ球形状または円錐形状を有してもよい。

図に示すように、第１ローラセット４は、ローラ６，７の回転軸線Ｙ_１−Ｙ_１に沿って重ねられた前記ローラ６，７からなる２列４ａ，４ｂを有しており、それらを同軸にしている。ローラの第１列４ａにおける各ローラ６は、下部リング３と接触する第１端面６ｂと、ローラの第２列４ｂにおけるローラ７の第１端面７ｂと接触する第２端面６ｃと、を有している。ローラの第２列４ｂにおけるローラ７の第２端面７ｃが、外側リング２と接触している。従って、図３に示すように、第１ローラセット４は、径方向に重ねられた２つのリングの構造を得ている。あるいは、第１ローラセット４は、１列のローラのみを有してもよい。第１ローラセット４における各ローラ６，７の第１旋回軸線Ｙ_１−Ｙ_１は、ころ軸受１の回転軸線Ｘ−Ｘに対して４５°から９０°の間、例えば８５°から９０°の間、例えば９０°の角度α_１で傾いている。

第２ローラセット５の複数のローラ８は、同一構成のものであり、且つ円筒状転がり面８ａと、転がり面８ａを軸方向に画定する２つの両端面８ｂ，８ｃと、をそれぞれ含んでいる。示した実施例では、転がり面８ａは、円筒形状を有している。あるいは、転がり面８ａは、ほぼ球形状を有してもよい。

図に示すように、第２ローラセット５における各ローラ８の第２旋回軸線Ｙ_２−Ｙ_２は、ころ軸受の回転軸線に対して０°から４５°の角度α_２、例えば２５°で傾けられている。

第１ローラセット４のローラ６，７が軸方向の応力に耐えることができる一方で、第２ローラセット５のローラ８が径方向の応力及び軸方向の応力双方と角運動量とに耐えることができる。

第１ローラセット４のローラ６，７は、第２ローラセット５におけるローラ８と異なるサイズからなり、これにより、一方向において他の方向よりもより大きい荷重を常に吸収する。図１から図３に示す実施形態では、第１セットのローラ６，７は、第２セットのローラ８よりも大きく、このことは、軸方向においてより大きい荷重を吸収することを可能にする。

内側リング３は、装置のフレームまたは構造体（図示せず）に取り付けられるように構成され、径方向両側面３ｂ，３ｃによって画定された円筒状内孔３ａを有している。内側リング３は、第１トラック及び第２トラック９，１０が形成された段付き外面を有している。断面において、第１ローラセット４のローラ６，７のための第１トラック９は径方向面を有しており、この径方向面は、その表面全体が、第１セット４のローラ６，７の円筒状転がり面６ａ，７ａと線接触する。第１トラック９は、２つの軸方向面９ａ，９ｂによって径方向に画定されており、第１軸方向面９ａの直径は、第２軸方向面９ｂの直径よりも小さい。第１軸方向面９ａは、ローラの第１列４ａにおけるローラ６の第１端面６ｂと直接またはインサート１１により径方向で接触する環状ガイド面を形成している。示すように、ガイド面９ａは、第１トラック９と垂直であり、且つ第１トラック９と内側リング３の径方向側面３ｂとの間で軸方向に画定されている。

断面において、第２ローラセット５におけるローラ８のための第２トラック１０は、傾斜面を有しており、この傾斜面は、その表面全体が、第２セット５のローラ８の円筒状転がり面８ａと線接触する。第２トラック１０は、若干内側に傾斜された表面９ｃを介して第２軸方向外面９ｂから内側に傾斜して延在している。あるいは、トラック１０は、第２軸方向面９ｂから直接延在してもよい。また、内側リング３の円筒状外面は、第２環状ガイド面１０ａを有している。第２環状ガイド面１０ａは、第２トラック１０と垂直であり且つ傾斜して外側に延び、第３軸方向面１０ｂを介して、内側リング３の第２径方向側面３ｃにつながる。

第２ガイド面１０ａは、第２ローラ８の端面８ｂと直接またはインサート１２によりアンギュラコンタクトしている。示すように、ガイド面１０ａは、第２トラック１０と、第１径方向側面３ｂの対向側にある内側リング３の径方向側面３ｃと、の間で軸方向に画定されている。第２ガイド面１０ａと結合された第２トラック１０は、第２ローラセット５のローラ８を受けることができるＶ字状の溝を形成している。

外側リング２は、両径方向側面２ｂ，２ｃによって画定された円筒状外面２ａを有している。軸方向に関して見ると、第１径方向側面２ｂは、内側リング３における第１径方向側面３ｂを超えた位置にあるが、第２径方向側面２ｃは、内側リング３における第２径方向側面３ｃとほぼ同一平面上にある。

外側リング２は、第１トラック及び第２トラック１３，１４が形成された段付き内孔を有している。断面では、第１ローラセット４におけるローラ６，７のための第１トラック１３は、径方向面を有しており、この径方向面は、その表面全体が、第１セット４におけるローラ６，７の円筒状転がり面６ａ，７ａと線接触する。第１トラック１３は、２つの軸方向面１３ａ，１３ｂによって径方向に画定されており、第１軸方向面１３ａの直径は、第２軸方向面１３ｂの直径よりも小さい。第２軸方向面１３ｂは、ローラの第２列４ｂにおけるローラ７の第２端面７ｃと直接またはインサート１１により径方向で接触する環状ガイド面を形成している。示すように、ガイド面１３ｂは、第１トラック１３と垂直である。第１軸方向面１３ａは、第１トラック１３と外側リング２における径方向側面２ｂとの間で軸方向に画定されている。

断面では、第２ローラセット５におけるローラ８のための第２トラック１４は、傾斜面を有しており、この傾斜面は、その表面全体が、第２セット５におけるローラ８の円筒状転がり面８ａと線接触する。

第２トラック１４は、第２トラック１４と垂直に配置され且つ内側に傾斜して延在した第２環状ガイド面１４ａにより第２軸方向面１３ｂから内側に傾斜して延在している。第２トラック１４は、外側リング２における第２径方向側面２ｃに接続された第３軸方向面１４ｂを介して内側に傾斜して延在している。

第２ガイド面１４ａは、第２セット５におけるローラ８の端面８ｃと直接またはインサート１２により傾斜して接触している。示すように、ガイド面１４ａは、第２トラック１４と第１ガイド面１３ｂとの間で軸方向に画定されている。第２ガイド面１４ａと結合された第２トラック１４は、第２ローラセット５のローラ８を受けることができるＶ字状の溝を形成している。このＶ字状の溝は、内側リング３のＶ字状の溝と向かい合っている。

内側リング３のガイド面９ａ，１０ａはそれぞれ、外側リング２のガイド面１３ｂ，１４ａと向かい合っており、且つ互いに平行である。

内側リング３の第１トラック９及び第１ガイド面９ａは、外側リング２の第１トラック１３及び第１ガイド面１３ｂとともに、第１ローラセット４を受けるための第１環状シートを規定している。

内側リング３の第２トラック１０及び第２ガイド面１０ａは、外側リング２の第２トラック１４及び第２ガイド面１４ａとともに、第２ローラセット５を受けるための第２環状シートを規定している。

図３に詳細に示すように、ころ軸受１は、ローラセット４，５間において周方向に配置された複数のインサート１１，１２を含んでおり、これにより、単一の列のローラにおいてローラセット４，５間の周方向の間隙を維持している。インサート１１，１２は、互いに同一であり、且つそれぞれ１つが２つの連続したローラの間に設置されている。インサート１１，１２は、例えば成型によって金属または青銅から製造されるか、またはポリマー、例えばポリアミドから製造される。

第１ローラセット４のためのインサート１１は、内側リング及び外側リング３，２のガイド面９ａ，１３ｂの一方とそれぞれ接触する上部１１ａ及び下部１１ｂと、上部及び下部１１ａ，１１ｂを径方向に連結する第１側方部分１１ｃと、をそれぞれ含んでいる。第１側方部分１１ｃは、下部及び上部１１ａ，１１ｂとともに、第１旋回軸線Ｙ_１−Ｙ_１に沿って重ねられた２つの同軸ローラ６，７を受けることができるシートを画定している。あるいは、単一のローラが各第１インサート１１のシート内に設けられてもよい。下部及び上部１１ｂ，１１ａは、第１シート内に設置された２つのローラ６，７の端面６ｂ，７ｃとそれぞれ接触している。第１側方部分１１ｃは、各ローラ６，７の円筒状転がり面６ａ，７ａのための支持面を形成する内面（参照符号なし）を含んでいる。図示したように、第１ローラセット４のインサート１１は、第１側方部分１１ｃと向かい合い且つ上部１１ａから下部１１ｂに向かって延在した第２側方部分１１ｄをそれぞれ含んでいる。第２側方部分１１ｄは、各ローラ６，７の円筒状転がり面６ａ，７ａのための支持面を形成する内面（参照符号なし）を含んでいる。

第２ローラセット５のためのインサート１２は、外側リング及び内側リング２，３のガイド面１４ａ，１０ａの一方とそれぞれ接触する上部１２ａ及び下部１２ｂと、上部及び下部１２，１２ｂを連結する第１側方部分１２ｃと、をそれぞれ含んでいる。第１側方部分１２ｃは、上部及び下部１２ａ，１２ｂとともに、第２ローラセット５の１つのローラ８を受けることができる第２シートを画定している。上部及び下部１２ａ，１２ｂは、第２シート内に設置されたローラ８の端面８ｃ，８ｂとそれぞれ接触している。第１側方部分１２ｃは、ローラ８の円筒状転がり面８ａのための支持面を形成する内面（参照符号なし）を含んでいる。図示したように、第２ローラセット５のインサート１２は、第１側方部分１２ｃと向かい合い且つ上部１２ａから下部１２ｂに向かって延在した側方フック１２ｄをそれぞれ含んでいる。側方フック１２ｄの内面（参照符号なし）は、第２シート内に設置されたローラ８の円筒状転がり面８ａと部分的に接触している。

図１に示すように、内側リング及び外側リング３，２は、互いに対して回転可能に機械の２つの部材（図示せず）上にリング２，３を取り付けるための軸方向穴１５，１６をそれぞれ含んでいる。

外側リング２は、図２及び図３において見ることができる、外側リング２の径方向厚さ部を貫通する径方向開口部１７を有している。径方向開口部１７は、外側リング２の円筒状外面２ａから外側リングの内孔に向かって延在し、且つ第２ローラセット５のローラ８が第２ローラセット５のインサート１２とともに所定位置に置かれることを可能にする。

図４に示す実施形態は、内側リング３、外側リング２及び２つのローラセット４，５を含むころ軸受１を示している。図４において、同一の部材は、同一の参照符号を有している。

軸線Ｘ−Ｘを有するころ軸受１は、外側リング２が２つのリング部分１８ａ，１８ｂを有していることのみが図１から図３に示すころ軸受と異なる。

第１リング部分１８ａは、第１ローラセット４のローラ６，７のための第１トラック１３及びガイド面１３ｂを含み、第１トラック１３及びガイド面１３ｂは、図１から図３に示す第１トラック１３及びガイド面１３ｂと同一であり、第２リング部分１８ｂは、第２ローラセット５のローラ８のためのトラック１４及びガイド面１４ａを含み、トラック１４及びガイド面１４ａは、図１から図３に示す第２トラック１４及びガイド面１４ａと同一である。

本発明は、ころ軸受が極めて大きな軸方向の応力及び径方向の応力に耐えることができるようにする。２つのローラセットは、ころ軸受が一方向において他の方向よりもより大きな応力を吸収することができるようにする。

最後に、ローラセットの数の減少は、ころ軸受の動作中の振動及び如何なる応力も受けることなくトラック内でローラが滑る危険性を減少させる。

２ 外側リング、３ 内側リング、４ 転がり部材、４ａ 第１列、４ｂ 第２列、５ 転がり部材、６ ローラ、６ａ 転がり面、６ｂ 端面、６ｃ 端面、７ ローラ、７ａ 外面、７ｂ 端面、８ アンギュラコンタクトローラ、８ａ 転がり面、８ｂ 端面、８ｃ 端面、９，１３，１０，１４ トラック、９ａ，１３ｂ，１０ａ，１４ａ ガイド面、１１，１２ インサート、１１ａ，１２ａ 上部、１１ｂ，１２ｂ 下部、１１ｃ，１２ｃ 第１側方部分、１１ｄ 第２側方部分、１８ａ，１８ｂ リング部分、α_１ 第１角度、α_２ 第２角度、Ｘ−Ｘ 回転軸線、Ｙ_１−Ｙ_１ 第１旋回軸線、Ｙ_２−Ｙ_２ 第２旋回軸線

Claims (13)

1. 内側リング（３）と、外側リング（２）と、前記内側リング及び外側リング（２，３）に形成されたトラック（９，１３，１０，１４）間に配置された２セットの転がり部材（４，５）とを備え、
   前記転がり部材（４）の第１セットが軸方向の応力に耐えることができる少なくとも１つのローラ（６）を備え、かつ前記転がり部材（５）の第２セットが径方向の応力及び軸方向の応力双方に耐えることができるアンギュラコンタクトローラ（８）を備え、前記内側リング及び外側リング（３，２）が該ころ軸受（１）の回転軸線（Ｘ−Ｘ）に対して同心であるころ軸受、特にトンネル装置用のころ軸受において、
   前記第１セット（４）の各ローラ（６）が、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）に対して４５°から９５°の第１角度（α_１）で傾けられた第１旋回軸線（Ｙ_１−Ｙ_１）を含み、前記第２セット（５）の各ローラ（８）が、回転軸線（Ｘ−Ｘ）に対して０°から４５°の第２角度（α_２）で傾けられた第２旋回軸線（Ｙ_２−Ｙ_２）を含んでいることを特徴とするころ軸受。
2. 前記第１角度（α_１）は、８５°から９５°であることを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記第１角度（α_１）は、９０°であることを特徴とする請求項１または２に記載のころ軸受。
4. 前記第２角度（α_２）は、２５°であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のころ軸受。
5. 前記第１セット（４）の前記ローラ（６）のサイズは、前記第２セット（５）の前記ローラ（８）のサイズと異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のころ軸受。
6. 各ローラ（６，８）は、前記トラック（９，１３，１０，１４）と接触する転がり面（６ａ，８ａ）と、各リング（２，３）に形成されたガイド面（９ａ，１３ｂ，１０ａ，１４ａ）と接触する２つの両端面（６ｂ，６ｃ，８ｂ，８ｃ）と、を含み、前記トラック（９，１３，１０，１４）は、前記ガイド面（９ａ，１３ｂ，１０ａ，１４ａ）と９０°の角度を形成していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のころ軸受。
7. 前記第１ローラセット（４）は、２列のローラ（４ａ，４ｂ）を備え、前記ローラの第１列（４ａ）の前記ローラ（６）は、前記ローラの第２列（４ｂ）のローラ（７）の端面（７ｂ）と径方向で接触する端面（６ｃ）をそれぞれ有していることを特徴とする請求項６に記載のころ軸受。
8. 複数のインサート（１１，１２）を含み、該複数のインサート（１１，１２）が、前記ローラ（６，８）間において周方向に配置され、前記リング（２，３）の一方のガイド面（９ａ，１３ｂ，１０ａ，１４ａ）の１つとそれぞれ接触する上部（１１ａ，１２ａ）及び下部（１１ｂ，１２ｂ）と、該上部及び下部（１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ）を連結させ且つ前記下部及び上部（１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ）とともに少なくとも１つのローラ（６，８）を受けることができるシートを画定する第１側方部分（１１ｃ，１２ｃ）と、をそれぞれ有しており、前記下部及び上部（１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ）は、前記ローラ（６，８）の前記端面（６ｂ，６ｃ，８ｂ，８ｃ）とそれぞれ接触していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のころ軸受。
9. 前記第１側方部分（１１ｃ，１２ｃ）は、前記ローラ（６，８）の前記円筒状外面（６ａ，８ａ）のための支持面を形成する内面を含んでいることを特徴とする請求項８に記載のころ軸受。
10. 各インサート（１１）は、前記第１側方部分（１１ｃ）と向かい合い且つ前記上部（１１ａ）から前記下部（１１ｂ）へ延在した第２側方部分（１１ｄ）を含み、前記上部及び下部（１１ａ，１１ｂ）は、前記第２側方部分（１１ｄ）とともに少なくとも２つのローラ（６，７）を受けることができるシートを画定することを特徴とする請求項７及び８または９に記載のころ軸受。
11. 前記第２側方部分（１１ｄ）は、前記ローラ（６，７）の前記円筒状外面（６ａ，７ａ）のための支持面を形成する内面を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載のころ軸受。
12. 前記外側リング（２）は、２つのリング部分（１８ａ，１８ｂ）を含み、第１リング部分（１８ａ）は、前記第１ローラセット（４）の前記ローラ（６，７）のためのトラック（１３）を有し、第２リング部分（１８ｂ）は、前記第２ローラセット（５）の前記ローラ（８）のためのトラック（１４）を有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のころ軸受。
13. 前記ローラ（６，７，８）は円筒状または円錐状であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のころ軸受。

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