JP2015059592A - 軸受構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 強制的に軸受を潤滑しない軸受構造体において、潤滑用の油に含まれている摩耗粉等の異物が軸受の内部や周辺部に滞留し難くすることで、異物が転動体と軸の間、および転動体と外輪相当部品の間に噛み込まれて転動体、軸、および外輪相当部品の表面部が剥離することを防止する。【解決手段】 軸受３の外周に、転動体５が転走する環状の軌道面２ａを有する外輪相当部品２を配置する。軸受３は、例えば保持器つきころである。軸受３とこの軸受３に対して軸方向に離れて位置する固定部材７との間に、軸方向に移動自在にスラストワッシャ４が介在する。スラストワッシャ４と外輪相当部品２間に常に隙間１１を生じさせる隙間形成手段１０を設ける。例えば、隙間形成手段１０として、軸受３の軸方向幅Ｊを外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも広くする。【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば建設機械の走行部や旋回部等に設けられる遊星減速機等に使用される軸受構造体に関する。
遊星減速機の遊星ギア支持部は、例えば図８に示すように、キャリアである固定部材７に設けられた軸１に、軸受３を介して、遊星ギアである外輪相当部品２が回転自在に支持されている。軸受３としては、例えば、円筒ころ等の転動体５と保持器６とでなる保持器付きころが用いられる。また、スラスト荷重を受けるために、図のように、軸受３と固定部材７の間に、軸方向に移動自在なスラストワッシャ４を設けることが多い。
この種の遊星ギア支持部では、軸１の転動体軌道面１ａにおける非負荷域に潤滑用の油穴（図示せず）を設け、この油穴から油を軸受３の内部に吐出させて、軸受３を強制的に潤滑する場合がある。その場合、例えば特許文献１に記載のものは、保持器におけるポケットに面して軸方向に沿う面の内径端および外径端からポケット内側へ突出してころがポケットから抜け落ちるのを阻止する爪を小さくする等により、ポケット内の空間を広くすることで、通油を良くして潤滑性を向上させている。また、特許文献１や特許文献２のように、保持器の内径面を軸方向外側ほど内径が大きいテーパ形状にすることにより、軸と保持器の隙間に油が流れ込み易くして、保持器の内径側の潤滑性を向上させている。
特開２０００−３２０５５８号公報 特開平１０−３１８２６４号公報
上記のように軸に油穴を設けて強制的に潤滑するのは、前記油穴から摩耗粉等の異物を含んだ油が軸受の内部や周辺部に侵入し、異物が転動体と軸の間および転動体と外輪相当部品の間に噛み込まれて、転動体、軸、および外輪相当部品の表面部が剥離するという問題がある。そのため、図８のように、軸１に油穴を設けずに強制的に軸受３を潤滑しない方が好ましいことがある。
しかし、強制的に軸受を潤滑しない潤滑方式では、図８（Ｂ）のように、油の表面張力によって外輪相当部品２の幅面にスラストワッシャ４が密着して、軸受３が密封された状態となることがある。そうなると、軸受３の内部や周辺部と外部との油の循環がなくなり、軸受３の内部や周辺部に異物が滞留し易くなる。その結果、やはり異物が転動体５と軸１の間、および転動体５と外輪相当部品２の間に噛み込まれるという現象が生じる。
なお、軸１に油穴が開いていても、この油穴から強制的に給油しなければ、前記同様に、軸受３が密封された状態となることがある。
この発明の目的は、強制的に軸受を潤滑しない軸受構造体において、潤滑用の油に含まれている摩耗粉等の異物が軸受の内部や周辺部に滞留し難くすることで、異物が転動体と軸の間、および転動体と外輪相当部品の間に噛み込まれて転動体、軸、および外輪相当部品の表面部が剥離することを防止することである。
この発明のころ軸受構造体は、円周方向に並ぶ複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する環状の保持器とからなる単列または複列の軸受の外周に、前記転動体が転走する環状の軌道面を有する外輪相当部品が配置され、前記軸受とこの軸受に対して軸方向に離れて位置する固定部材との間に軸方向に移動自在にスラストワッシャが介在する。この軸受構造体において、前記スラストワッシャと前記外輪相当部品間に常に隙間を生じさせる隙間形成手段を設けたことを特徴とする。
この構成であると、隙間形成手段を設けてスラストワッシャと外輪相当部品間に常に隙間が生じさせることにより、潤滑用の油に含まれている摩耗粉等の異物が軸受の内部や周辺部に滞留し難くなる。そのため、異物が転動体と軸の間、および転動体と外輪相当部品の間に噛み込まれて、転動体、軸、および外輪相当部品の表面部が剥離することを防止できる。
この発明において、前記隙間形成手段として、前記軸受の軸方向幅を前記外輪相当部品の軸方向幅よりも広くすると良い。
軸受の軸方向幅が外輪相当部品の軸方向幅よりも広ければ、例えば外輪相当部品の両側にスラストワッシャが配置されている場合、外輪相当部品の片方の幅面にスラストワッシャが密着したとしても、軸受が邪魔をして、外輪相当部品のもう片方の幅面にスラストワッシャが密着することはない。そのため、常に少なくとも片方のスラストワッシャと外輪相当部品間に隙間が生じた状態とすることができる。
この発明において、前記軸受は保持器付きころであっても良い。
スラストワッシャが設けられているため、軸受が保持器付きころであっても、スラスト荷重を受けることができる。また、転動体がころである場合に、この発明の隙間形成手段を設けたことによる異物滞留防止の効果がより効果的に得られる。
なお、ころは円筒ころであっても良く、針状ころ、棒状ころであっても良い。
前記隙間形成手段として、前記スラストワッシャにおける前記軸受に対向する径方向部分に前記軸受側に突出した突出部を設けても良い。この場合、前記軸受の軸方向幅と前記スラストワッシャの突出部の突出量とを加算した寸法値を、前記外輪相当部品の軸方向幅の寸法値よりも大きくする。
この構成とすると、軸受の軸方向幅が外輪相当部品の軸方向幅よりも狭くても、スラストワッシャに突出部を設けることで、軸受の軸方向幅を外輪相当部品の軸方向幅よりも広くした場合と同じ効果が得られ、常にスラストワッシャと外輪相当部品間に隙間が生じた状態とすることができる。
また、前記隙間形成手段として、前記軸受と前記スラストワッシャとの間に間座を介在させても良い。この場合、軸受の軸方向幅と間座の軸方向幅とを加算した寸法値を、外輪相当部品の軸方向幅の寸法値よりも大きくする。
この構成とすると、軸受の軸方向幅が外輪相当部品の軸方向幅よりも狭くても、軸受とスラストワッシャとの間に間座を介在させることで、軸受の軸方向幅を外輪相当部品の軸方向幅よりも広くした場合と同じ効果が得られ、常にスラストワッシャと外輪相当部品間に隙間が生じた状態とすることができる。
さらに、前記隙間形成手段として、前記スラストワッシャを、外径側へ行くほど前記外輪相当部品からの軸方向距離が長い断面形状としても良い。
この構成とすると、軸受の軸方向幅が外輪相当部品の軸方向幅よりも狭くても、スラストワッシャを前記断面形状とすることで、外輪相当部品にスラストワッシャが密着することが防げ、常にスラストワッシャと外輪相当部品間に隙間が生じた状態とすることができる。
この発明のころ軸受構造体は、円周方向に並ぶ複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する環状の保持器とからなる単列または複列の軸受の外周に、前記転動体が転走する環状の軌道面を有する外輪相当部品が配置され、前記軸受とこの軸受に対して軸方向に離れて位置する固定部材との間に軸方向に移動自在にスラストワッシャが介在し、このスラストワッシャと前記外輪相当部品間に常に隙間を生じさせる隙間形成手段を設けたため、潤滑用の油に含まれている摩耗粉等の異物が軸受の内部や周辺部に滞留し難くすることで、異物が転動体と軸の間、および転動体と外輪相当部品の間に噛み込まれて転動体、軸、および外輪相当部品の表面部が剥離することを防止できる。
この発明の第１の実施形態にかかる軸受構造体を概念的に表す断面図であって、（Ａ）は一状態を示し、（Ｂ）は異なる状態を示す。 （Ａ）保持器が転動体案内である軸受構造体の断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。 （Ａ）保持器が外径案内である軸受構造体の断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。 軸受を複列で用いた軸受構造体を概念的に表す断面図である。 この発明の第２の実施形態にかかるころ軸受構造体を概念的に表す断面図である。 この発明の第３の実施形態にかかるころ軸受構造体を概念的に表す断面図である。 この発明の第４の実施形態にかかるころ軸受構造体を概念的に表す断面図である。 従来の軸受構造体を概念的に表す断面図であって、（Ａ）は一状態を示し、（Ｂ）は異なる状態を示す。
この発明の各実施形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態を示す。この軸受構造体は、例えば油圧ショベルの遊星減速機において、横向きの軸１に対して遊星ギアからなる外輪相当部品２を回転自在に支持するために用いられる。軸受構造体は、軸受３と、この軸受３の軸方向両側に配置されたスラストワッシャ４とで構成されている。
前記軸受３は、円周方向に並ぶ複数の転動体５と、これら複数の転動体５をポケット６ａ内で保持する環状の保持器６とからなる。この例では、転動体５は円筒ころであって、軸受３は保持器付き円筒ころである。転動体５は、外周が転動面５ａとして形成され、軸１の外周面からなる軌道面１ａ、および外輪相当部品２の内周面からなる軌道面２ａをそれぞれ転走する。この例では、保持器６は転動体案内されるが、内径案内であっても良く（図示せず）、図３のように外径案内であっても良い。
前記スラストワッシャ４は、両端面が平滑に形成されたリング状の部材で、軸受３と固定部材７との間で軸方向に移動自在である。固定部材７は、位置固定で設けられ軸１を支持する。固定部材７は、例えば遊星減速機のキャリアである。このキャリアからなる固定部品７の底部には、外輪相当部品２または軸受３が浸る程度の深さで潤滑用の油が貯留されており、外輪相当部品２または軸受３の回転に伴って円周方向の各部が貯留されている油に浸ることで、軸受３に潤滑用の油が供給される。したがって、軸受３は強制潤滑されない。また、軸１に潤滑用の油穴が設けられていない。
軸受構造体には、スラストワッシャ４と外輪相当部品２間に常に隙間を生じさせる隙間形成手段１０が設けられている。図１の軸受構造体の場合、隙間形成手段１０として、軸受３の軸方向幅Ｊを外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも広くしてある。
このように軸受３および外輪相当部品２の軸方向幅Ｇ，Ｊが定められていると、図１（Ｂ）のように、油の表面張力によって外輪相当部品２の片方の幅面にスラストワッシャ４が完全に密着または密着しそうになっても、軸受３が邪魔をすることで、外輪相当部品２のもう片方の幅面にスラストワッシャ４が密着することはない。そのため、常に少なくとも片方のスラストワッシャ４と外輪相当部品２間に隙間１１が生じた状態とすることができ、潤滑用の油に含まれている摩耗粉等の異物が軸受３の内部、すなわち保持器６のポケット６ａ内、転動体５と軸１との間、および転動体５と外輪相当部品３の間に滞留し難くなる。そのため、異物が軸１と転動体５の間に噛み込まれて、軸１、外輪相当部品２、転動体５等の表面部が剥離することを防止できる。
この例のように、軸受３の両側に２つのスラストワッシャ４設けられている場合、前記隙間形成手段１０は、２つのスラストワッシャ４のうち少なくとも片方のスラストワッシャ４と外輪相当部品２間に隙間１１を生じさせる手段であると言える。
図１は軸受構造体を概念的に示す断面図であるが、実際の軸受構造体は、図２、図３の断面図に示すように、外輪相当部品２の軌道面２ａの両端に面取り部２ｂが、また円筒ころからなる転動体５の転動面５ａの両端に面取り部５ｂがそれぞれ設けられている。このため、軸受３の軸方向幅Ｊを外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも広くする場合、転動体５の転動面５ａの軸方向全域が外輪相当部品２の軌道面２ａに常時接触するために、軸受構造体の各部の寸法を以下のように定める必要がある。
すなわち、保持器６が転動体案内または内径案内される軸受構造体（図２）の場合、同図（Ｂ）のように、外輪相当部品２の軸方向の最大案内隙間をａ、保持器６の端面からポケット６ａまでの最小案内幅をｂ、外輪相当部品２の軌道面２ａの最大面取り量をｃ、転動体５の転動面５ａの最小面取り量をｄとすると、ａ＋ｃ＜ｂ＋ｄの関係が成り立つようにする。また、保持器６が外径案内される軸受構造体（図３）の場合、同図（Ｂ）のように、ａ＋ｃ＜ｂの関係が成り立つようにする。ここで、前記外輪相当部品２の軸方向の最大案内隙間ａは、両側のスラストワッシャ４がキャリアである固定部材７（図１）にそれぞれ密着した状態で、スラストワッシャ４と外輪相当部品２との間に生じる軸方向の最大案内隙間のことである。
なお、図２、図３では、転動体５の転動面５ａと軸１の軌道面１ａの間、および転動体５の転動面５ａと外輪相当部品５の軌道面５ａの間に隙間を開けて図示しているが、実際には、転動体５の転動面５ａと軸１の軌道面１ａ、および転動体５の転動面５ａと外輪相当部品５の軌道面５ａは互いに接触している。
前記各実施形態は、軸受３が単列の例であるが、図４に示すように、軸受３は複列であっても良い。すなわち、単列軸受部３Ａを軸方向に複数並べて複列の軸受３とする。その場合、（単列軸受部３Ａの軸方向幅Ｊ）×（単列軸受部３Ａの列数）＞（外輪相当部品２の軸方向幅Ｇ）とする。
図５は第２の実施形態を示す。この軸受構造体は、前記隙間形成手段１０として、各スラストワッシャ４における軸受３に対向する径方向部分に、軸受３側に突出した突出部１２を設けてある。突出部１２は全周に連続して設けられていても良く、または円周方向の複数箇所に部分的に設けられていても良い。前記突出部１２の突出量ｅは、軸受３の軸方向幅Ｊに両スラストワッシャ４の突出部１２の突出量ｅの和を加算した寸法値（Ｊ＋２ｅ）が、外輪相当部品２の軸方向幅Ｇの寸法値よりも大きいように定めてある。この構成とすると、軸受３の軸方向幅Ｊが外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも狭くても、図１のように軸受３の軸方向幅Ｊを外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも広くした場合と同じ効果が得られ、常にスラストワッシャ４と外輪相当部品２間に隙間１１が生じた状態とすることができる。
図６は第３の実施形態を示す。この軸受構造体は、前記隙間形成手段１０として、軸受３と各スラストワッシャ４との間に環状の間座１３をそれぞれ介在させてある。前記間座１３の軸方向幅ｆは、軸受３の軸方向幅Ｊに両間座１３の軸方向幅ｆの和を加算した寸法値（Ｊ＋２ｆ）が、外輪相当部品２の軸方向幅Ｇの寸法値よりも大きいように定めてある。この構成とすると、軸受３の軸方向幅Ｊが外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも狭くても、図１のように軸受３の軸方向幅Ｊを外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも広くした場合と同じ効果が得られ、常にスラストワッシャ４と外輪相当部品２間に隙間１１が生じた状態とすることができる。
図７は第４の実施形態を示す。この軸受構造体は、前記隙間形成手段１０として、片方のスラストワッシャ４Ａを、外径側へ行くほど外輪相当部品２からの軸方向距離が長くなるように弓なりに変形した断面形状としてある。この構成とすると、軸受３の軸方向幅Ｊが外輪相当部品２の軸方向幅Ｇよりも狭くても、外輪相当部品２にスラストワッシャ４Ａが密着することが防げ、常にスラストワッシャ４Ａと外輪相当部品２間に隙間１１が生じた状態とすることができる。
１…軸
２…外輪相当部品
２ａ…軌道面
３…軸受
４，４Ａ…スラストワッシャ
５…転動体
６…保持器
７…固定部材
１０…隙間形成手段
１１…隙間
１２…突出部
１３…間座

Claims (6)

  1. 円周方向に並ぶ複数の転動体と、これら複数の転動体を保持する環状の保持器とからなる単列または複列の軸受の外周に、前記転動体が転走する環状の軌道面を有する外輪相当部品が配置され、前記軸受とこの軸受に対して軸方向に離れて位置する固定部材との間に軸方向に移動自在にスラストワッシャが介在する軸受構造体において、
    前記スラストワッシャと前記外輪相当部品間に常に隙間を生じさせる隙間形成手段を設けたことを特徴とする軸受構造体。
  2. 請求項１に記載の軸受構造体において、前記隙間形成手段として、前記軸受の軸方向幅を前記外輪相当部品の軸方向幅よりも広くした軸受構造体。
  3. 請求項１または請求項２に記載の軸受構造体において、前記軸受は保持器付きころである軸受構造体。
  4. 請求項１に記載の軸受構造体において、前記隙間形成手段として、前記スラストワッシャにおける前記軸受に対向する径方向部分に前記軸受側に突出した突出部を設けた軸受構造体。
  5. 請求項１に記載の軸受構造体において、前記隙間形成手段として、前記軸受と前記スラストワッシャとの間に間座を介在させた軸受構造体。
  6. 請求項１に記載の軸受構造体において、前記隙間形成手段として、前記スラストワッシャを、外径側へ行くほど前記外輪相当部品からの軸方向距離が長い断面形状とした軸受構造体。
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