JP2018159393A - 旋回座軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車輪を組み付けていない状態で一対の軌道輪の間からころが脱落してしまうのを防止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、環状に形成されかつ互いに軸方向に対向する軌道面２１Ａ１，３１Ａ１を有する一対の軌道輪１１，１２と、一対の軌道輪１１，１２における軌道面２１Ａ１，３１Ａ１の間に転動自在に設けられる複数のころ１３と、ころ１３の径方向外側に配置された状態で一方の軌道輪１２に連結される歯車輪１６と、複数のころ１３の周方向の間隔を保持する保持器１７とを備え、保持器１７が、周方向に分割された複数の分割体３４によって構成され、少なくとも一方の軌道輪１２には、ころ１３の径方向外側において軌道面３１Ａ１よりも軸方向に突出する段部４１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列又は複数列のころと、ころの周方向の間隔を保持する保持器と、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、及び歯車輪は、いずれも周方向の所定位置で複数の分割体に分割され、運搬後に複数の分割体を組み立てることによって環状に形成されている。また、保持器についても複数の分割体により構成される場合がある。

特開２０１０−１９０３２４号公報

特許文献１に記載された旋回座軸受のように、内輪、外輪、及び歯車輪をそれぞれ複数の分割体によって構成することは、それぞれを一体型（周方向に連続した環状体）とする場合に比べて部品の製造や組立に高い技術や精度が要求され、かつ高コストとなる。
そのため、運搬が可能であれば外径の小さい部品だけでも一体型に形成することが望まれる。そのため、例えば最も外径が大きい歯車輪のみを分割型とし、内輪及び外輪をそれぞれ一体型とすることが考えられる。そして、一体型とされた内輪及び外輪は、工場において転動体と共に予め組み立てることができ、組み立てた状態の内輪、外輪、及び転動体（以下、「中間組立体」ともいう）を、運搬車に搭載して運搬することができる。

しかしながら、この場合、図７に示すように、中間組立体の中心軸Ｏを上下方向に向けた状態で運搬車に搭載できず、中心軸Ｏを斜めや水平にして搭載しなければならない可能性もある。外輪１１２と内輪１１１との間に配置されスラスト荷重を受けるころ１１３は、通常は、２点鎖線で示すように、歯車輪１１６によって径方向外側への移動が規制されているが、運搬時には歯車輪１１６が組み付けられていないため、中心軸Ｏを斜め又は水平にすると、外輪１１２と内輪１１１との間に配置されたころ１１３が矢印Ｃで示すように径方向外側へ脱落してしまう可能性がある。

本発明は、歯車輪を組み付けていない状態で一対の軌道輪の間から転動体が脱落してしまうのを防止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。

（１）本発明の旋回座軸受は、環状に形成されかつ互いに軸方向に対向する軌道面を有する一対の軌道輪と、一対の前記軌道輪における前記軌道面の間に転動自在に設けられる複数のころと、前記ころの径方向外側に配置された状態で一方の前記軌道輪に連結される歯車輪と、複数の前記ころの周方向の間隔を保持する保持器とを備えている旋回座軸受であって、前記保持器が、周方向に分割された複数の分割体によって構成され、少なくとも一方の前記軌道輪には、前記ころの径方向外側において前記軌道面よりも軸方向に突出する段部が形成されている。

この構成によれば、一対の軌道輪ところと保持器とを組み立てた状態で、中心軸を傾斜又は水平にした場合であっても、ころが段部に接触することによって径方向外方への移動が制限され、一対の軌道輪の間からころが脱離するのを防止することができる。

（２）上記構成において、前記段部の高さは、前記ころの端面の外周縁における面取部の高さと、前記ころの外周面におけるクラウニング部の高さと、前記ころと前記軌道面との間のアキシアルすきまとの総和よりも大きいことが望ましい。
このような構成によって、ころの脱離を確実に防止することができる高さに段部を形成することができる。また、上記の関係を満たす限りにおいて段部の高さを可及的に小さくすることができるので、段部を形成するための加工を少なくし、材料の無駄を抑制することができる。

（３）上記構成において、前記歯車輪が、周方向の複数箇所で分割された複数の分割体によって構成され、前記一対の軌道輪が、それぞれ周方向に連続した環状体によって構成されていることが好ましい。
このように、一対の軌道輪が周方向に連続した環状体に形成され、歯車輪が、周方向の複数箇所で分割された複数の分割体によって構成されている場合に、本発明は特に有用である。

（４）上記構成において、前記保持器の外周面と前記歯車輪の内周面との径方向の間隔ｔ２と、前記保持器の外周面と前記段部との径方向の間隔ｔ１とは、ｔ１＞ｔ２の関係を有していることが好ましい。
このような構成によって、旋回座軸受の全体を組み立てた状態において、保持器が段差部に接触するのを防止し、保持器の摩耗又は損傷を抑制することができる。

（５）上記構成において、前記段部は、前記軌道輪の全周に形成されていることが好ましい。
このような構成によって、段部を形成するための切削等の加工を行いやすくすることができる。

本発明によれば、運搬の際に一対の軌道輪の間からころが脱落してしまうのを防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。 旋回座軸受の外輪、歯車輪、及び保持器を示す概略的な平面図である。 図１のＡ部を示す拡大断面図である。 図３のＢ部を示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る旋回座軸受の、図１のＡ部に相当する拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る旋回座軸受の、図１のＡ部に相当する拡大断面図である。 従来の内輪、外輪、ころ、及び保持器を組み立てた中間組立体の運搬姿勢を説明する断面図である。

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、第１の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、一対の軌道輪としての内輪１１及び外輪１２と、歯車輪１６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の中心軸（回転中心）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（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つの軌道面２１Ａ１と、中心軸Ｏに沿った軌道面２１Ｂ１とが形成されている。また、第２の内輪部２２には、中心軸Ｏに垂直な軌道面２２Ａ１が形成されている。
外輪１２は、円環状に形成されている。外輪１２には、中心軸Ｏに垂直な２つの軌道面３１Ａ１，３１Ａ２と、中心軸Ｏに沿った１つの軌道面３１Ｂ１とが形成されている。軌道面３１Ａ１及び軌道面３１Ｂ１は、それぞれ第１の内輪部２１に形成された軌道面２１Ａ１及び２１Ｂ１に対向して配置されている。そして、軌道面３１Ａ，３１Ｂ１と、軌道面２１Ａ１，２１Ｂ１との間には、ころ１３、１４が転動自在に設けられている。また、軌道面３１Ａ２は、第２の内輪部２２に形成された軌道面２２Ａ１に対向して配置されている。そして、軌道面３１Ａ２と軌道面２２Ａ１との間には、ころ１５が転動自在に設けられている。

複数のころ１３は、保持器１７によって周方向の間隔が保持されている。また、複数のころ１５は、保持器１８によって周方向の間隔が保持されている。ころ１３，１５は、スラスト荷重を受け、ころ１４は、ラジアル荷重を受ける。なお、図１において、ころ１３は、径方向に２列に並べて配列されているが、１列に配列されていてもよい。

歯車輪１６は、円環状に形成されている。歯車輪１６は、外輪１２の軸方向一方側（図１の上側）でかつ径方向外側に配置されている。歯車輪１６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。

外輪１２には、軸方向に貫通する挿通孔３１ｂが形成されている。また、歯車輪１６には、挿通孔３１ｂに対応して軸方向に貫通する雌ねじ３２ｂが形成されている。そして、挿通孔３１ｂに挿通され雌ねじ３２ｂに螺合されるボルト等（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（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、外輪１２、歯車輪１６、及び保持器１７を概略的に示す平面図である。
歯車輪１６は、周方向の複数箇所で分割されている。言い換えると、歯車輪１６は、円弧形状に形成された複数の分割体３２により構成されている。そして、歯車輪１６の分割体３２は、外輪１２に連結されることによって、円環状に形成されている。本実施形態の歯車輪１６は、周方向に４分割されている。

これに対して、外輪１２は、周方向に連続した１つの環状体によって構成されており、周方向に分割されていない。また、図１に示す内輪１１の第１及び第２の内輪部２１，２２も、それぞれ周方向に連続した１つの環状体によって構成されており、周方向に分割されていない。

保持器１７は、歯車輪１６と同様に周方向の複数箇所で分割されたセグメント型保持器とされている。言い換えると、保持器１７は、円弧形状に形成された複数の分割体３４によって構成されている。保持器１７の分割体３４は、互いに連結されることなく内輪１１と外輪１２との間に配置されている。本実施形態の保持器１７は、周方向に４分割されている。

以上のように、本実施形態の旋回座軸受１０は、内輪１１及び外輪１２が周方向に連続した円環状に形成されており、これらところ１３，１４，１５と保持器１７，１８とを予め工場内で組み立てた状態で運搬することができる。これに対して、最も外径の大きい歯車輪１６は、複数の分割体３２により構成されており、内輪１１、外輪１２、ころ１３，１４，１５、保持器１７，１８からなる中間組立体とは別に、分解された状態で運搬され、工事現場等において中間組立体に組み付けられる。

以上のような中間組立体を運搬するとき、中心軸Ｏを上下方向に向けた状態で運搬車に搭載できず、中心軸Ｏを傾斜又は水平にしなければならない場合、従来は、図７に示したように、ころ１１３が径方向外側へ脱離してしまう可能性があった。これは、歯車輪１１６と同様に保持器１１７も周方向に複数の分割体で構成されているため、保持器１１７によってころ１１３の径方向の移動を制限できないからである。この点、本実施形態では、次に説明するように、外輪１２の構造に工夫を施すことによって、ころ１３の脱離を防止している。

図３は、図１のＡ部を示す拡大断面図である。
外輪１２における軌道面３１Ａ１の径方向外側には、当該軌道面３１Ａ１よりも軸方向に突出する段部４１が形成されている。この段部４１は、保持器１７よりも径方向外側に配置されている。また、段部４１は、ころ１３との間で所定の関係を有している。具体的に段部４１は、図４に示すように、その高さＴが、ころ１３の端面の外周縁におけるＲ状の面取部１３ａの高さαと、ころ１３の外周面におけるクラウニング部１３ｂの高さβと、軌道面３１Ａ１，２１Ａ１との間のアキシアルすきまγ（内輪１１との間で外輪１２が軸方向に動き得るすきま寸法）との間で、次の式（１）の関係を有している。
Ｔ＞α＋β＋γ ・・・ （１）

つまり、段部４１の高さＴは、ころ１３に関する各高さα，β，γの総和よりも大きい。例えば、高さＴは、各高さα，β，γの総和よりも１〜２ｍｍ程度大きい寸法とすることができる。したがって、ころ１３は、段部４１を越えて径方向外側に移動することはない。そのため、内輪１１，外輪１２、ころ１３，１４，１５、及び保持器１７，１８からなる中間組立体が、中心軸Ｏを傾斜又は水平にした状態で運搬車に搭載された場合であっても、ころ１３が径方向外側へ脱離することがない。

なお、図３において、段部４１の上端は、保持器１７の径方向外端部の下端よりも高位置に配置されているが、保持器１７は、軸方向への移動量が大きく、段部４１の上端より高くなる可能性もあるため、上記式（１）のように段部４１の高さＴをころ１３との関係で設定することが好適である。

図３に示すように、旋回座軸受１０の全体を組み立てた状態において、保持器１７の外周面１７ａは、歯車輪１６の内周面１６ａ１と間隔ｔ２をあけて配置されている。具体的に、歯車輪１６の内周には、保持器１７の上下幅よりも小さい範囲で径方向内方へ膨出する膨出部１６ａが形成され、この膨出部１６ａの頂面１６ａ１と、保持器１７の外周面１７ａとの間に間隔ｔ２が設けられている。また、保持器１７の外周面における上部と下部には、それぞれ上方又は下方に向かうに従って外径が小さくなるテーパー面１７ｂが形成されている。保持器１７は、歯車輪１６の内周面１６ａ１に接触することで径方向外方への移動が制限されている。

また、段部４１と保持器１７との径方向の間隔ｔ１と、保持器１７と歯車輪１６との径方向の間隔ｔ２とは、次の式（２）の関係を有している。
ｔ１＞ｔ２ ・・・ （２）
そのため、旋回座軸受１０の使用中等に、保持器１７が段部４１に接触することがなく、段部４１に接触することによる保持器１７の損傷や摩耗を防止することができる。

なお、図３に示す例では、段部４１の高さＴが高くなるほど、段部４１と保持器１７との間隔は小さくなり、両者が接触する可能性があるため、段部４１の高さＴは、上記式（１）の条件を満たす限りにおいて可及的に小さくすることが望ましい。また、段部４１は、軌道面３１Ａ１に相当する部分を切削することによって形成することができるが、段部４１の高さＴを可及的に小さくすることによって、外輪１２の切削量を少なくすることができるため、材料の無駄を防止し、製造コストの増大を抑制することができる。また、段部４１は、外輪１２の全周に形成されることによって、段部４１を形成するための加工を容易に行うことができるとともに、外輪１２の全周にわたってころ１３の脱離を防止することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る旋回座軸受を示し、特に図１のＡ部に相当する拡大断面図である。
本実施形態では、外輪１２ではなく、内輪１１の第１の内輪部２１における軌道面２１Ａ１の径方向外側に段部４１が形成されている。段部４１の高さＴは、第１の実施形態と同様に、ころ１３との関係で上記式（１）の関係を満たしている。したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
なお、段部４１は、内輪１１だけでなく、第１の実施形態で示したように外輪１２にも形成することができる。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る旋回座軸受の、図１のＡ部に相当する拡大断面図である。
この実施形態では、段部４１が、外輪１２とは別の円筒状の部材４２により構成されており、この円筒状の部材４２は、その上端部が軌道面３１Ａ１から僅かに突出した状態で外輪１２の外周面に嵌合されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

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１０は、３列のころ１３，１４，１５を備えたものであったが、ころ１３以外のころ１４，１５の一方又は双方を省略することができる。また、旋回座軸受１０は、ころ１３を含む４列以上のころを備えていてもよい。また、旋回座軸受１０は、転動体として円筒ころを備えたものに限らず、円すいころを備えたものであってもよい。

歯車輪１６及び保持器１７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、本発明は、内輪１１，外輪１２、ころ１３，１４，１５、及び保持器１７，１８からなる中間組立体を運搬する形態を採用することが可能であれば、内輪１１及び外輪１２は、歯車輪１６と同様に周方向の複数箇所で分割されていてもよい。

１０：旋回座軸受、１１：内輪（軌道輪）、１２：外輪（軌道輪）、１３：ころ、１３ａ：面取部、１３ｂ：クラウニング部、１６：歯車輪、１７：保持器、２１Ａ１：軌道面、３１Ａ１：軌道面、３２：歯車輪の分割体、３４：保持器の分割体、４１：段部、Ｏ：中心軸、Ｔ：段部の高さ

Claims (5)

1. 環状に形成されかつ互いに軸方向に対向する軌道面を有する一対の軌道輪と、一対の前記軌道輪における前記軌道面の間に転動自在に設けられる複数のころと、前記ころの径方向外側に配置された状態で一方の前記軌道輪に連結される歯車輪と、複数の前記ころの周方向の間隔を保持する保持器とを備えている旋回座軸受であって、
   前記保持器が、周方向に分割された複数の分割体によって構成され、
   少なくとも一方の前記軌道輪には、前記ころの径方向外側において前記軌道面よりも軸方向に突出する段部が形成されている、旋回座軸受。
2. 前記段部の高さが、前記ころの端面の外周縁における面取部の高さと、前記ころの外周面におけるクラウニング部の高さと、前記ころと前記軌道面との間のアキシアルすきまとの総和よりも大きい、請求項１に記載の旋回座軸受。
3. 前記歯車輪が、周方向の複数箇所で分割された複数の分割体によって構成され、前記一対の軌道輪が、それぞれ周方向に連続した環状体によって構成されている、請求項１又は２に記載の旋回座軸受。
4. 前記保持器の外周面と前記歯車輪の内周面との径方向の間隔ｔ２と、前記保持器の外周面と前記段部との径方向の間隔ｔ１とが、ｔ１＞ｔ２の関係を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の旋回座軸受。
5. 前記段部が、前記軌道輪の全周に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の旋回座軸受。

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