JP2016200213A

JP2016200213A - 旋回座軸受

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Publication number: JP2016200213A
Application number: JP2015080706A
Authority: JP
Inventors: 尚樹大岩; Naoki Oiwa; 義一蔵下; Giichi Kurashita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: JP6554883B2

Abstract

【課題】軌道輪の剛性の低下を抑制しながら熱処理に伴う変形を可及的に小さくすることができる旋回座軸受を提供する。【解決手段】旋回座軸受１０は、環状に形成された複数の軌道輪１１，１２と、この軌道輪１１，１２の間に転動自在に設けられた転動体１３，１４，１５とを備えている。一方の軌道輪１２は、外周面又は内周面に多数の歯を有する歯車部３２と、歯車部３２と結合部材によって連結される軌道部３１とで構成されている。軌道部３１と歯車部３２とは、周方向に関して複数に分割され、歯車部３２の分割数が、軌道部３１の分割数よりも多くされている。【選択図】図２

Description

本発明は、旋回座軸受に関する。

シールド掘進機のカッターヘッド用軸受や大型建設機械のターンテーブル用軸受等の旋回部に使用される旋回座軸受には、内輪及び外輪と、これらの間に転動可能に設けられた１列又は複数列の転動体とを備えたものが知られている。また、外輪を軌道部と歯車部とに分割したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の旋回座軸受のうち、特に大型のシールド掘進機に用いられるものは非常に大径となるため、そのままでは陸上を運搬することが困難になる。そのため、内輪及び外輪を周方向の所定位置で複数の分割体に分割し、運搬後に複数の分割体を組み立てることが行われている。また、特許文献１記載の旋回座軸受のように、外輪が軌道部と歯車部とからなる場合、図５に示すように、外輪１１２の軌道部１３１と歯車部１３２とをそれぞれ同数の分割体１３１Ｄ，１３２Ｄに分割し、組み立てるときに軌道部１３１における分割位置１３１Ｅと、歯車部１３２における分割位置１３２Ｅとを周方向にずらして連結することが行われている。

特開２０１０−１９０３２４号公報

この種の旋回座軸受の軌道輪は、高周波焼き入れ等の熱処理を施すことによって硬度等の性質が調整されるが、この熱処理に伴って変形が生じることがある。例えば、図６（ａ）に示すように、歯車部１３２の歯１３３を熱処理（ハッチングで示す）すると、歯車部１３２の分割体１３２Ｄの円弧が拡がるように変形する（矢印ａ参照）。このような変形を修正するため、図６（ｂ）に示すように、歯１３３とは反対の歯車部１３２の内周面１３２Ｆを熱処理し、円弧を狭めるように変形させる（矢印ｂ参照）ことも行われているが、これだけでは不十分な場合もある。特に、歯車部１３２は、相手側の歯車との適切な噛み合いのために高い寸法精度が求められる一方、熱処理後に、硬化された歯１３３を仕上げ加工することは困難であるため、熱処理による変形はできるだけ小さくすることが望まれる。

一般に、熱処理による変形を小さくするには、処理対象となる分割体の大きさを小さくする、すなわち分割数を多くすることが考えられる。しかし、分割数を多くするほど軌道輪の剛性が低下するため、無条件に分割数を多くすることもできない。また、軌道輪における軌道部の分割位置と歯車部の分割位置との周方向の位置が互いに一致してしまうことによっても軌道輪の剛性が低下するおそれがある。

本発明は、軌道輪の剛性の低下を抑制しながら熱処理に伴う変形を可及的に小さくすることができる旋回座軸受を提供することを目的とする。

本発明の旋回座軸受は、環状に形成された複数の軌道輪と、この軌道輪の間に転動自在に設けられた転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪が、外周面又は内周面に多数の歯を有する歯車部と、前記歯車部と結合部材によって連結された軌道部とで構成されている旋回座軸受であって、前記軌道部と前記歯車部とが、それぞれ周方向に関して複数に分割されており、前記歯車部の分割数が、前記軌道部の分割数よりも多くされている。

上記の構成によれば、歯車部の分割数が軌道部の分割数よりも多くされているので、歯車部を構成する各分割体をより小さく形成することができ、熱処理による変形を可及的に小さくすることができる。一方、軌道部は、分割数をより少なくすることができるので、剛性の低下を抑制することができる。したがって、軌道輪全体として、剛性の低下を抑制しながら熱処理に伴う変形を可及的に小さくすることができる。

前記軌道部及び前記歯車部が、それぞれ周方向に関して均等に分割されており、前記歯車部の分割数が、前記軌道部の分割数の整数倍であることが好ましい。
このような構成によって、軌道部の分割位置と歯車部の分割位置とを周方向にずらした状態で軌道部と歯車部とを連結する場合に、軌道部の分割位置に対する歯車部の分割位置の関係を、軌道輪の全体にわたって均一にすることができる。

前記軌道部と前記歯車部とは、それぞれの分割位置が互いに周方向にずらされた状態で連結されていることが好ましい。
このような構成によって、軌道輪の剛性の低下を抑制することができる。

前記軌道部の分割位置は、その周方向両側に位置する前記歯車部の２つの分割位置の間の中心に配置されていることが好ましい。
このような構成によって、軌道部の分割位置と、その周方向両側に位置する歯車部の２つの分割位置との関係を均一にし、軌道輪の剛性の偏り等を抑制することができる。

本発明によれば、軌道輪の剛性の低下を抑制しながら熱処理に伴う変形を可及的に小さくすることができる。

第１の実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。図１に示す旋回座軸受の外輪の分割パターンを示す説明図である。外輪の分割パターンの変形例を示す説明図である。外輪の分割パターンの他の変形例を示す説明図である。従来技術に係る外輪の分割パターンを示す説明図である。外輪の歯車部を模式的に示す説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の旋回座軸受の実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。旋回座軸受１０は、軌道輪としての内輪１１及び外輪１２と、転動体としてのころ１３，１４，１５とを備えている。図１中のＯは、旋回座軸受１０の軸心（回転中心）を示す。以下の説明においては、軸心Ｏに沿った方向を上下方向とする。

内輪１１は、円環状の第１の内輪部２１と、円環状の第２の内輪部２２との２部材により構成されている。第１の内輪部２１は、軸方向一方側（図１の上側）に配置され、第２の内輪部２２は、軸方向の他方側（図１の下側）に配置されている。そして、第１の内輪部２１の下端面２１ａと、これに対向する第２の内輪部２２の上端面２２ａとが互いに重ね合わされている。

第１の内輪部２１には軸方向に貫通する挿通孔２１ｂが形成され、第２の内輪部２２の上端面２２ａには、挿通孔２１ｂに対応する雌ねじ２２ｂが形成されている。そして、挿通孔２１ｂに挿通され、雌ねじ２２ｂに螺合されたボルト（図示省略）によって、第１の内輪部２１の上端面に取り付けられる他の部材６０（例えば、シールド掘進機のフレーム）が固定される。また、第１の内輪部２１と第２の内輪部２２とは、互いに重ね合わされた部分において図示しないボルト等の結合部材によって連結されている。

第１の内輪部２１には、軸心Ｏに垂直な１つの軌道２１Ａ１が形成されている。また、第２の内輪部２２には、軸心Ｏに沿った軌道２２Ｂ１と、軸心Ｏに垂直な軌道２２Ａ１とが形成されている。各軌道２１Ａ１，２２Ａ１，２２Ｂ１上には、それぞれころ１３，１４，１５が配置されている。

外輪１２は、円環状の第１の外輪部３１と、円環状の第２の外輪部３２との２部材により構成されている。第１の外輪部３１は、軸方向一方側（図１の下側）に配置され、第２の外輪部３２は、軸方向の他方側（図１の上側）に配置されている。第１の外輪部３１の外周側には、軸心Ｏに垂直な載置面３１Ｃが形成されている。この載置面３１Ｃ上に、第２の外輪部３２の下端面が載置されている。

第１の外輪部３１には、軸心Ｏに垂直な２つの軌道３１Ａ１，３１Ａ２と、軸心Ｏに沿った１つの軌道３１Ｂ１とが形成されている。軌道３１Ａ１は、第１の内輪部２１に形成された軌道２１Ａ１に対向して配置され、ころ１３の軌道を構成している。軌道３１Ａ２及び軌道３１Ｂ１は、それぞれ第２の内輪部２２に形成された軌道２２Ａ１及び軌道２２Ｂ１に対向して配置され、ころ１４，１５の軌道を構成している。

第２の外輪部３２は、外周面に多数の歯３３を有しており、歯車としての機能を有している。したがって、本実施形態の第２の外輪部３２は、本発明における「歯車部」を構成している。以下の説明では、第２の外輪部３２のことを歯車部ともいい、この歯車部には、第２の外輪部と同様の符号３２を付すことにする。この歯車部３２には、軌道は形成されていない。

他方、第１の外輪部３１は、複数の軌道３１Ａ１，３１Ａ２，３１Ｂ１が形成されている。したがって、本実施形態の第１の外輪部３１は、本発明の「軌道部」を構成している。以下の説明では、第１の外輪部３１のことを軌道部ともいい、この軌道部には、第１の外輪部と同様の符号３１を付すことにする。

軌道部３１には、軸方向に貫通する第１の挿通孔３１ｂが形成されている。また、歯車部３２には、第１の挿通孔３１ｂに対応して軸方向に貫通する第２の挿通孔３２ｂが形成されている。そして、第１及び第２の挿通孔３１ｂ，３２ｂに挿通されるボルト等（図示省略）によって、第１の外輪部３１の下端面に取り付けられる他の部材６１（例えば、シールド掘進機のカッターヘッド）が固定される。また、第１の外輪部３１と第２の外輪部３２とは、互いに重ね合わされた部分において、図示しないボルト等の結合部材によって連結される。

図２は、図１に示す旋回座軸受１０の外輪１２の分割パターンを示す説明図である。
外輪１２の軌道部３１は、周方向に関して均等に４分割されている。すなわち、軌道部３１は、１／４円弧形状に形成された４個の分割体３１Ｄにより構成されている。
これに対して、外輪１２の歯車部３２は、周方向に関して均等に８分割されている。すなわち、歯車部３２は、１／８円弧形状に形成された８個の分割体３２Ｄにより構成されている。したがって、歯車部３２の分割数は、軌道部３１の分割数の２倍とされている。

軌道部３１と歯車部３２とは、それぞれの分割位置３１Ｅ，３２Ｅが周方向にずらされた状態で互いに連結されている。
具体的に、軌道部３１の分割位置３１Ｅと、その周方向両側に位置する歯車部３２の分割位置３２Ｅとの間隔（角度）ｃが同一となるように、各分割位置３１Ｅ，３２Ｅが配置されている。言い換えると、軌道部３１の各分割位置３１Ｅは、その周方向両側に位置する歯車部３２の２つの分割位置３２Ｅの間の中心に位置している。本実施形態の場合、角度ｃは、２２．５°となる。

以上のように本実施形態では、外輪１２を構成する軌道部３１と歯車部３２とが、それぞれ複数の分割体３１Ｄ，３２Ｄによって構成され、その歯車部３２の分割数が軌道部３１の分割数よりも多くなっている。そのため、歯車部３２の分割体３２Ｄをより小さく形成することができ、軌道部３１の分割体３１Ｄをより大きく形成することができる。

旋回座軸受１０の外輪１２及び内輪１１は、適宜熱処理が施されることによって硬度等の性質が調整される。
一般に、熱処理対象は、その大きさが小さいほど熱処理の際に加えられる熱量が小さくなるため、その分、変形量も小さくなる。本実施形態では、歯車部３２の分割数が多く、各分割体３２Ｄが小さく形成されるため、熱処理による歯車部３２（分割体３２Ｄ）の変形を小さくすることができ、歯３３の寸法精度の低下を抑制することができる。

これに対して軌道部３１は、分割数が少なく、各分割体３１Ｄが大きく形成されるため、軌道部３１全体としての剛性の低下が抑制されている。軌道部３１には、ころ１３，１４，１５が転動する軌道３１Ａ１，３１Ａ２，３１Ｂ１が形成され、ころ１３，１４，１５からの荷重を受ける。したがって、本実施形態のように軌道部３１の分割数を少なくして剛性の低下を抑制することは極めて有益である。

また、本実施形態では、歯車部３２の分割数が、軌道部３１の分割数の整数倍にあたる２倍となっているので、軌道部３１の分割位置３１Ｅと、その周方向両側の歯車部３２の分割位置３２Ｅとの関係（図２における角度ｃ）を外輪１２の周方向全体にわたって均一にすることができる。そのため、外輪１２の剛性の偏り等を抑制することができる。

図３は、外輪の分割パターンの変形例を示す説明図である。
この変形例では、軌道部３１が周方向に関して４分割されているのに対して、歯車部３２は、周方向に関して１２分割されている。したがって、歯車部３２の分割数は、軌道部３１の分割数の３倍となっている。
本変形例では、上記実施形態に比べて歯車部３２の分割体３２Ｄをより小さく形成することができるので、熱処理の際の変形をより小さくすることができる。

図４は、外輪の分割パターンの他の変形例を示す説明図である。
この変形例では、軌道部３１が周方向に関して３分割されているのに対して、歯車部３２は、周方向に関して６分割されている。したがって、歯車部３２の分割数は、軌道部３１の分割数の２倍となっている。
本変形例においては、上記実施形態に比べて軌道部３１の分割数をより少なくすることができるので、軌道部３１の剛性の低下をより抑制することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態の旋回座軸受は、３列の円筒ころを備えたものであったが、２列又は４列以上の円筒ころを備えていてもよい。また、旋回座軸受は、転動体として円筒ころを備えたものに限らず、玉や円錐ころ等を備えたものであってもよい。

外輪は、１つの軌道部と、１つの歯車部とから構成されていたが、複数の軌道部又は複数の歯車部を備えていてもよい。
旋回座軸受の歯車部は、外輪に限らず内輪に設けられていてもよい。この場合、内輪が軌道部と歯車部とに分割され、それぞれが複数の分割体によって構成される。また、歯車部は、外輪及び内輪の双方に設けられていてもよい。
軌道輪の歯車部は、外周面に限らず内周面に多数の歯を有していてもよい。また、歯車部は、歯だけでなく軌道を有していてもよい。ただし、軌道部は、軌道は形成されているが、歯は形成されていないものとなる。

歯車部及び軌道部の分割数は上記実施形態に限定されるものではない。また、歯車部の分割数は、軌道部の分割数の整数倍に限定されるものでもない。また、軌道部及び歯車部は、均等に分割されていなくてもよい。ただし、軌道輪の剛性の均一化や製造の容易性等の観点から、軌道部及び歯車部がそれぞれ均等に分割され、歯車部の分割数が軌道部の分割数の整数倍とされていることがより好ましい。

１０：旋回座軸受、１１：内輪（軌道輪）、１２：外輪（軌道輪）、１３：ころ（転動体）、１４：ころ（転動体）、１５：ころ（転動体）、３１：軌道部、３１Ａ１：軌道、３１Ａ２：軌道、３１Ｂ１：軌道、３２：歯車部、３３：歯

Claims

環状に形成された複数の軌道輪と、この軌道輪の間に転動自在に設けられた転動体とを備え、少なくとも一方の軌道輪が、外周面又は内周面に多数の歯を有する歯車部と、前記歯車部と結合部材によって連結された軌道部とで構成されている旋回座軸受であって、
前記軌道部と前記歯車部とが、それぞれ周方向に関して複数に分割されており、
前記歯車部の分割数が、前記軌道部の分割数よりも多い、旋回座軸受。
前記軌道部及び前記歯車部が、それぞれ周方向に関して均等に分割されており、前記歯車部の分割数が、前記軌道部の分割数の整数倍である、請求項１に記載の旋回座軸受。
前記軌道部と前記歯車部とは、それぞれの分割位置が互いに周方向にずらされた状態で連結されている、請求項１又は２に記載の旋回座軸受。
前記軌道部の分割位置は、その周方向両側に位置する前記歯車部の２つの分割位置の間の中心に配置されている、請求項３に記載の旋回座軸受。