JP2018146015A - 旋回座軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車輪を構成する分割体が周方向外側に変形しても、歯車の寸法精度の低下を抑制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、内輪１１と、外輪１２と、内外輪１１，１２の間に転動自在に設けられたころ１３〜１５と、外周面に多数の歯１７を有し、内周面が外輪１２に結合部材によって連結されている歯車輪１６と、を備える。歯車輪１６は、周方向に分割された複数の分割体１６Ｄで構成されており、隣り合う分割体１６Ｄの周方向に対向している端面１９同士の間には、径方向の一部に逃がし空間３０が形成されている。【選択図】図３

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、外輪の外周側に固定されるとともに外歯を有する歯車輪と、を備えたものが知られている（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、外輪、及び歯車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。複数の分割体の組み立て時には、内輪、外輪、及び歯車輪の各分割位置を周方向にずらした状態でボルトで連結するようになっている。

図７に示すように、歯車輪の分割体１１２は、外周面に多数の外歯１１２Ｄが形成されており、周方向の両端面には、隣接する分割体１１２との合わせ面１１２Ｃが形成されている。また、分割体１１２には、前記ボルトが挿通される多数の挿通孔１１２Ｅが、周方向に等間隔をあけて軸方向に貫通して形成されている。

特開２０１０−１９０３２４号公報

前記歯車輪の分割体１１２を製作する際には、まず、分割体素材の周方向の端面に、合わせ面１１２Ｃを加工した後、分割体素材の外周面に多数の外歯１１２Ｄを加工する。次いで、後工程として、外歯１１２Ｄの熱処理や、分割体素材に多数の挿通孔１１２Ｅを加工する孔加工や、分割体素材の軸方向の両側面１１２Ｆ及び内周面１１２Ｇを切削する切削加工が行われる。

しかし、このように製作された分割体１１２では、前記熱処理や孔加工等により内部の応力バランスが変化することで、合わせ面１１２Ｃが周方向外側に広がるように変形する場合がある（矢印ａ参照）。この場合、図７の二点鎖線で示すように、合わせ面１１２Ｃの径方向外端部から径方向内端部へ向かうほど、周方向外側への変形量が徐々に大きくなる。

このため、上記のような変形が生じると、図８に示すように、隣り合う分割体１１２の合わせ面１１２Ｃ同士を合わせたときに、両合わせ面１１２Ｃの径方向内端部のみが互いに接触し、両合わせ面１１２Ｃの径方向外端部同士の間が周方向に大きく開いた状態となる。その結果、両合わせ面１１２Ｃを跨いで配置される外歯１１２Ｄ同士のピッチ１１２Ｈが大きく広がるので、歯車の寸法精度が大きく低下してしまう。このため、分割体１１２に前記変形が生じた場合には、合わせ面１１２Ｃを加工し直す必要があった。

そこで、本発明は、歯車輪を構成する分割体が周方向外側に変形しても、歯車の寸法精度の低下を抑制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。

本発明は、一対の軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に設けられた転動体と、外周面及び内周面のうちの一方の周面に多数の歯を有し、他方の周面が一方の軌道輪に結合部材によって連結されている歯車輪と、を備える旋回座軸受であって、前記歯車輪は、周方向に分割された複数の分割体で構成されており、隣り合う前記分割体の周方向に対向している端面同士の間には、径方向の一部に空間が形成されている、旋回座軸受である。

本発明によれば、歯車輪を構成する各分割体の周方向の端面が周方向外側に変形しても、その変形を前記空間によって逃がすことができる。その結果、隣り合う分割体において周方向に対向している端面間を跨いで配置された歯同士のピッチが大きく変化するのを抑制することができる。これにより、歯車輪を構成する分割体が周方向外側に変形しても、歯車の寸法精度の低下を抑制することができる。

前記空間は、前記端面同士のうちの一方の端面のみに形成されているのが好ましい。この場合、前記空間を容易に形成することができる。

前記端面同士の一方の端面における前記一方の周面側の径方向端部と、前記端面同士の他方の端面における前記一方の周面側の径方向端部とが接触しており、前記空間は、前記一方の端面における前記径方向端部を除く他部分と、前記他方の端面における前記径方向端部を除く他部分との間に形成されているのが好ましい。

この場合、隣り合う分割体において周方向に対向している端面同士は、その径方向端部が互いに接触しているので、その接触部分により周方向に作用する荷重を隣り合う分割体同士の間で伝達することができる。また、前記接触部分を、周方向外側への変形量が比較的小さい前記一方の周面側（歯が形成されている周面側）の径方向端部とし、その径方向端部を除く他部分同士の間に空間が形成されているので、周方向外側への変形量が比較的大きい前記他部分の変形を、前記空間へ逃がすことができる。これにより、歯車の寸法精度の低下を可及的に抑制しながら、隣り合う分割体同士の間で周方向に作用する荷重を伝達することができる。

本発明によれば、歯車輪を構成する分割体が周方向外側に変形しても、歯車の寸法精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。 旋回座軸受の内輪、外輪及び歯車輪の分割パターンを説明するための模式図である。 歯車輪の分割体の要部を示す拡大側面図である。 分割体が変形した状態を示す拡大側面図である。 逃がし空間の変形例を示す拡大側面図である。 逃がし空間の他の変形例を示す拡大側面図である。 従来の旋回座軸受の歯車輪を構成する分割体を示す側面図である。 従来の分割体が変形した状態を示す拡大側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一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、歯車輪１６とを備えている。図１中のＯは、旋回座軸受１０の中心軸を示す。以下の説明においては、中心軸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、中心軸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、中心軸Ｏに沿った軌道２２Ｂ１と、中心軸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、円環状に形成されており、第２の内輪部２２の径方向外側に配置されている。外輪１２の外周側には、中心軸Ｏに垂直な載置面１２Ｃと、中心軸Ｏに平行な嵌合面１２Ｆとが形成されており、嵌合面１２Ｆに歯車輪１６の内周面が嵌合された状態で、載置面１２Ｃ上に歯車輪１６の下端面が載置されている。歯車輪１６は、外周面に多数の歯１７を有しており、歯車としての機能を有している。

外輪１２には、中心軸Ｏに垂直な２つの軌道１２Ａ１，１２Ａ２と、中心軸Ｏに沿った１つの軌道１２Ｂ１とが形成されている。軌道１２Ａ１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１２Ａ２及び軌道１２Ｂ１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。

外輪１２には、軸方向に貫通する第１の挿通孔１２ｂが形成されている。また、歯車輪１６には、第１の挿通孔１２ｂに対応して軸方向に貫通する第２の挿通孔１６ｂが形成されている。そして、第１及び第２の挿通孔１２ｂ，１６ｂに挿通されるボルト等（図示省略）によって、外輪１２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、外輪１２と歯車輪１６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の内輪１１、外輪１２、及び歯車輪１６の分割パターンを説明するための模式図である。
内輪１１の第１及び第２の内輪部２１，２２は、いずれも周方向に関して均等に４分割されている。すなわち、第１及び第２の内輪部２１，２２は、それぞれ１／４円弧形状に形成された４個の分割体２１Ｄ、２２Ｄにより構成されている。

外輪１２及び歯車輪１６も、第１及び第２の内輪部２１，２２と同様に、いずれも周方向に関して均等に４分割されている。すなわち、外輪１２及び歯車輪１６は、それぞれ１／４円弧形状に形成された４個の分割体１２Ｄ、１６Ｄにより構成されている。
したがって、第１の内輪部２１、第２の内輪部２２、外輪１２、及び歯車輪１６は、周方向に同数（４個）の分割体に分割されている。

第１の内輪部２１と第２の内輪部２２とは、それぞれの分割位置２１Ｅ，２２Ｅが周方向に所定角度（図例では４５°）ずつずらされた状態で互いに連結されている。同様に、外輪１２と歯車輪１６とは、それぞれの分割位置１２Ｅ，１６Ｅが周方向に所定角度（図例では４５°）ずつずらされた状態で互いに連結されている。

図３は、歯車輪１６の分割体１６Ｄの要部を示す拡大側面図である。分割体１６Ｄの外周面には、多数の歯１７が形成されている。また、分割体１６Ｄには、軸方向（紙面垂直方向）に貫通する前記第２の挿通孔１６ｂが周方向等間隔に多数形成されている。隣り合う分割体１６Ｄの周方向に対向している端面１９同士の間には、これら端面１９の周方向外側への変形を逃がすための逃がし空間３０が形成されている。

具体的には、分割体１６Ｄの一方の端面１９（以下、「一方の端面１９」という）の径方向外端部（径方向端部）１９ａと、前記分割体１６Ｄと隣り合う分割体１６Ｄの端面１９（以下、「他方の端面１９」という）の径方向外端部（径方向端部）１９ａとは互いに接触しており、一方の端面１９の径方向外端部１９ａを除く他部分１９ｂと、他方の端面１９の径方向外端部１９ａを除く他部分１９ｂとの間に、逃がし空間３０が形成されている。

本実施形態では、一方の端面１９における他部分１９ｂを径方向外端部１９ａに対して周方向に凹ませるとともに、他方の端面１９における他部分１９ｂを径方向外端部１９ａに対して周方向に凹ませることで、これら他部分１９ｂ同士の間に逃がし空間３０が形成されている。また、一方の端面１９の他部分１９ｂ、及び他方の端面１９の他部分１９ｂは、径方向に沿って互いに平行に形成されている。

これにより、逃がし空間３０の周方向の幅Ｄは、径方向全体にわたって同じ寸法に設定されている。本実施形態では、前記幅Ｄは、例えば１ｍｍ以下に設定されている。また、各径方向外端部１９ａの径方向の長さＬは、例えば１０ｍｍ以下に設定されている。なお、図３では、説明の便宜上、逃がし空間３０の前記幅Ｄを誇張して描いている。

以上のように構成される分割体１６Ｄを製作する際には、まず、分割体素材（図示省略）の周方向の端面に前記径方向外端部１９ａ及び前記他部分１９ｂを加工した後、分割体素材の外周面に多数の歯１７を加工する。その次に、後工程として、歯１７の熱処理、分割体素材に多数の第２の挿通孔１６ｂを加工する孔加工、及び分割体素材の軸方向の両側面及び内周面を切削する切削加工が行われる。

このように製作された分割体１６Ｄは、前記熱処理や孔加工等によって、内部の応力バランスが変化し、分割体１６Ｄの端面１９が周方向外側に広がるように変形する場合がある。この場合、端面１９の径方向外端部から径方向内端部へ向かうほど周方向外側への変形量が徐々に大きくなる。

本実施形態では、図４に示すように、上記のように変形した複数の分割体１６Ｄの端面１９同士を合わせたときに、周方向外側への変形量が比較的大きい前記他部分１９ｂの変形を、逃がし空間３０によって逃がすことができる。したがって、複数の分割体１６Ｄの端面１９同士を合わせたときには、周方向外側への変形量が比較的小さい径方向外端部１９ａが接触した状態となり、従来のように、両端面１９間の径方向外端部同士の間が周方向に大きく開くことはない。その結果、両端面１９間を跨いで配置された歯１７同士のピッチＰが大きく変化するのを抑制することができるので、歯車輪１６を構成する分割体１６Ｄが周方向外側に変形しても、歯車の寸法精度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、隣り合う分割体１６Ｄにおいて周方向に対向している端面１９同士は、その径方向端部（径方向外端部１９ａ）が互いに接触しているので、その接触部分により周方向に作用する荷重を隣り合う分割体１６Ｄ同士の間で伝達することができる。また、前記接触部分を、周方向外側への変形量が比較的小さい外周面側の径方向外端部１９ａとし、その径方向外端部１９ａを除く他部分１９ｂ同士の間に逃がし空間３０を形成しているので、周方向外側への変形量が比較的大きい他部分１９ｂの変形を、逃がし空間へ逃がすことができる。これにより、歯車の寸法精度の低下を可及的に抑制しながら、隣り合う分割体１６Ｄ同士の間で周方向に作用する荷重を伝達することができる。

図５は、逃がし空間３０の変形例を示す拡大側面図である。この逃がし空間３０は、隣り合う分割体１６Ｄにおいて周方向に対向している端面１９同士のうちの一方の端面１９のみを加工して形成されている。具体的には、図中右側の分割体１６Ｄの端面１９は加工されておらず、当該端面１９が面一に形成されている。一方、図中左側の分割体１６Ｄの端面１９では、当該端面１９の径方向外端部１９ｃに対して、その径方向外端部１９ｃを除く他部分１９ｄを周方向に凹ませるように加工することで、逃がし空間３０が形成されている。

本変形例によれば、図中左側の分割体１６Ｄの端面１９のみを加工することで逃がし空間３０を形成することができるので、逃がし空間３０を容易に形成することができる。なお、本変形例では、図中左側の分割体１６Ｄの端面１９のみを加工して逃がし空間３０を形成しているが、図中右側の分割体１６Ｄの端面１９のみを加工して逃がし空間３０を形成してもよい。

図６は、逃がし空間３０の他の変形例を示す拡大側面図である。本変形例では、隣り合う分割体１６Ｄにおいて周方向に対向している両端面１９の他部分１９ｂが、径方向外端から径方向内端へ向かうに従って、徐々に分割体の周方向の長さが短くなるように傾斜して形成されている。これにより、本変形例の逃がし空間３０は、径方向内端から径方向外端へ向かうに従って、周方向の幅が徐々に広がるように形成されている。

本変形例によれば、変形した複数の分割体１６Ｄの端面１９同士を合わせたときに、周方向外側への変形量が最も大きい前記他部分１９ｂの径方向内端部において、逃がし空間３０の周方向の幅が最も大きくなるので、前記端面１９の周方向外側への変形を、逃がし空間３０によって、より確実に逃がすことができる。
なお、本変形例では、隣り合う分割体１６Ｄの両端面１９を加工することによって逃がし空間３０を形成しているが、図５に示す変形例と同様に、両端面１９のうちのいずれか一方の端面１９のみを加工して逃がし空間３０を形成してもよい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の旋回座軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
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。

歯車輪は、外輪に限らず内輪に設けられていてもよい。この場合、歯車輪の外周面が内輪に嵌合され、歯車輪の内周面に多数の歯が形成される。そして、隣り合う分割体の周方向に対向している端面同士の間のうち、一方の端面の径方向内端部（径方向端部）と、他方の端面の径方向内端部（径方向端部）とを互いに接触させ、前記一方の端面の径方向内端部を除く他部分と、前記他方の端面の径方向内端部を除く他部分との間に、逃がし空間が形成される。

また、逃がし空間は、隣り合う分割体の周方向に対向している端面同士の間において、その両端面の一部（径方向端部）を除く他部分同士の間に形成されているが、両端面全体の間に形成されていてもよい。

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）、１６：歯車輪、１６Ｄ：分割体、１７：歯、１９：端面、１９ａ：径方向外端部（径方向端部）、１９ｂ：他部分、３０：逃がし空間（空間）

Claims (3)

1. 一対の軌道輪と、これらの軌道輪の間に転動自在に設けられた転動体と、外周面及び内周面のうちの一方の周面に多数の歯を有し、他方の周面が一方の軌道輪に結合部材によって連結されている歯車輪と、を備える旋回座軸受であって、
   前記歯車輪は、周方向に分割された複数の分割体で構成されており、
   隣り合う前記分割体の周方向に対向している端面同士の間には、径方向の一部に空間が形成されている、旋回座軸受。
2. 前記空間は、前記端面同士のうちの一方の端面のみに形成されている、請求項１に記載の旋回座軸受。
3. 前記端面同士の一方の端面における前記一方の周面側の径方向端部と、前記端面同士の他方の端面における前記一方の周面側の径方向端部とが接触しており、
   前記空間は、前記一方の端面における前記径方向端部を除く他部分と、前記他方の端面における前記径方向端部を除く他部分との間に形成されている、請求項１又は２に記載の旋回座軸受。

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