JP2020094626A - 転がり軸受装置 - Google Patents
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Abstract
Description
外輪82aと内輪83との間には複数の円筒ころ84が組み込まれており、外輪82aは、円筒ころ84を介して、トンネル掘削時に作用するアキシアル荷重を支持している。また、外輪82aの径方向内方には、内輪83との間に円筒ころ85が組み込まれており、内輪83に固定されたカッターヘッド81が、外輪82aと同軸に回転する。更に、外輪82bと内輪83との間に円筒ころ86が組み込まれており、内輪83が軸方向の所定の位置で保持されている。
転がり軸受装置80が回転すると、保持器87は、円筒ころ85とともに中心軸mの回りで回転する。このとき、一対の環状体88、88が、外輪82や内輪83とすべり接触をするので、通常、保持器87を黄銅などの銅合金で製造することにより、すべり面に凝着等の不具合が生じるのを防いでいる。
そこで、本発明は、内輪や外輪とすべり接触しても凝着等の問題を生じにくい保持器を安価に製造することによって、転がり軸受装置の製造コストを低減することを目的としている。
トンネル掘削機は、地盤を掘削して円形断面の穴を施工する機械装置であって、地盤を掘削する刃を備えたカッターヘッド2が、転がり軸受装置1で支持されている。以下の説明では、転がり軸受装置1の中心軸mの方向を軸方向といい、中心軸mと直交する方向を径方向、中心軸mの周囲を周回する方向を周方向という。また、軸方向で図の左方を「軸方向一方」といい、右方を「軸方向他方」という。
内側軌道面15は、第1内輪4aの軸方向他方側に備えられている。内側軌道面15は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。
第1径方向延在面25は、内側軌道面15の軸方向一方側に備えられている。第1径方向延在面25は、中心軸mと直交する、軸方向他方側の表面である平面である。第1径方向延在面25は、内側軌道面15から径方向外方側に延在する。
第1軸方向延在面26は、第1径方向延在面25の軸方向一方側に備えられている。第1軸方向延在面26は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。第1軸方向延在面26は、第1径方向延在面25から軸方向一方側に延在する。
第1アキシアル軌道面16は、内側軌道面15より径方向外方側で軸方向一方側にずれた位置に備えられている。第1アキシアル軌道面16は、第1軸方向延在面26の軸方向一方側に備えられている。第1アキシアル軌道面16は、中心軸mと直交し、軸方向他方側の表面である平面である。第1アキシアル軌道面16は、第1軸方向延在面26から径方向外方側に延在する。
第2軸方向延在面27は、第1アキシアル軌道面16の軸方向一方側に備えられている。第2軸方向延在面27は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。第2軸方向延在面27は、第1アキシアル軌道面16から軸方向一方側に延在する。
第1側面28は、第1内輪4aの軸方向一方側の側面である。第1側面28は、第2軸方向延在面27の軸方向一方側に備えられている。第1側面28は、中心軸mと直交する平面である。第1側面28は、第2軸方向延在面27から軸方向内方側に延在する。
第2側面30は第1内輪4aの軸方向他方側の側面である。第2側面30は、内側軌道面15の軸方向他方側に備えられている。第2側面30は、中心軸mと直交する平面である。第2側面30は、内側軌道面15から軸方向内方側に延在する。第2側面30は、後述する第2内輪4bと当接する面であって、複数の第1のねじ孔21が各々周方向異なる位置で、軸方向に延在している。
第1側面28と第2側面30とは、互いに平行である。また、第1内輪4aの第1内周面29は、中心軸mと同軸の円筒面(内周面)である。第1内周面29は第1側面28の軸方向他方側であって第2側面30の軸方向一方側に備えられている。
第3軸方向延在面31は、第4アキシアル軌道面17の軸方向一方側に備えられている。第3軸方向延在面31は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。第3軸方向延在面31は、第4アキシアル軌道面17から軸方向一方側に延在する。
第3側面32は、第2内輪4bの軸方向一方側の側面である。第3側面32は、第3軸方向延在面31の軸方向一方側に備えられている。第3側面32は、中心軸mと直交する平面である。第3側面32は、第3軸方向延在面31から径方向内方側に延在する。第3側面32は、第2側面30と当接する。
第4軸方向延在面35は、第4アキシアル軌道面17の軸方向他方側に備えられている。第4軸方向延在面35は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。第4軸方向延在面35は、第4アキシアル軌道面17から軸方向他方側に延在する。
第4側面34は、第2内輪4bの軸方向他方側の側面である。第4側面34は、第4軸方向延在面35の軸方向他方側に備えられている。第4側面34は、中心軸mと直交する平面である。第4側面34は、第4軸方向延在面35から軸方向内方側に延在する。
第1軸方向延在面26の直径と、第3軸方向延在面31の直径とは、略同じである。第3側面32と第4側面34とは、互いに平行である。第3側面32と第4側面34とを軸方向に貫通する複数の第1の貫通穴22が、第1内輪4aと第2内輪4bとの中心線を一致させたとき複数の第1のねじ孔21と連通するよう備えられている。また、第2内輪4bの第2内周面33は、中心軸mと同軸の円筒面(内周面)である。第2内周面33は、第3側面32の軸方向他方側であって第4側面34の軸方向一方側に備えられている。第1内輪4aの第1内周面29の直径と、第2内輪4bの第2内周面33の直径とは、略同じである。
外側軌道面18は第1外輪5aの内周面に備えられている。外側軌道面18は、中心軸mを中心とする円筒面(内周面)である。第2アキシアル軌道面19は、外側軌道面18の軸方向一方側で外側軌道面18の径方向外方側に備えられている。第2アキシアル軌道面19は、中心軸mと直交し、軸方向一方側の表面である平面である。第2アキシアル軌道面19は、外側軌道面18から径方向外方側に延在する。第3アキシアル軌道面20は、外側軌道面18の軸方向他方側で外側軌道面18の径方向外方側に備えられている。第3アキシアル軌道面20は、中心軸mと直交し、軸方向他方側の表面である平面である。第3アキシアル軌道面20は、外側軌道面18から径方向外方側に延在する。
第2径方向延在面37は、第2アキシアル軌道面19の径方向外方側に備えられている。第2径方向延在面37は、中心軸mと直交し、軸方向一方側の表面であり、第2アキシアル軌道面19と連続する単一の平面である。第2径方向延在面37は、第2アキシアル軌道面19の径方向外方側に延在する。複数の第2のねじ孔23が、各々周方向異なる位置で、第2径方向延在面37から軸方向に延在している。第5軸方向延在面36は、第2径方向延在面37の軸方向他方側であって第3アキシアル軌道面20の軸方向の一方側に備えられている。第5軸方向延在面36は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。
第6軸方向延在面38は、第2外輪5bの軸方向他方側であって径方向内方側に備えらえている。第6軸方向延在面38は、中心軸mを中心とする円筒面(内周面)である。第3径方向延在面39は、第6軸方向延在面38の軸方向一方側に備えられている。第3径方向延在面39は、中心軸mと直交する、軸方向他方側の表面である平面である。第3径方向延在面39は、第6軸方向延在面38から径方向内方側に延在する。第7軸方向延在面40は、第3径方向延在面39の軸方向一方側に備えられている。第7軸方向延在面40は、中心軸mを中心とする円筒面(内周面)である。第7軸方向延在面40は、第3径方向延在面39から軸方向一方側に延在する。第6側面41は、第7軸方向延在面40の軸方向一方側に備えられている。第6側面41は、中心軸mと直交する、軸方向一方側の表面である平面である。第6側面41は、第7軸方向延在面40から径方向外方側に延在する。第7側面44は、第6軸方向延在面38の軸方向他方側に備えられている。第7側面44は、中心軸mと直交する、軸方向他方側の表面である平面である。第7側面44は、第6軸方向延在面38から径方向外方側に延在する。
第1外周面42は、第6側面41の軸方向他方側に備えられている。第1外周面42は、中心軸mを中心とする円筒面(外周面)である。第1外周面42は、第6側面41から軸方向他方側に延在する。歯43は、第1外周面42の軸方向他方側であって第7側面44の軸方向一方側に備えられている。歯43は、径方向外方側に中心軸mを中心とする歯先円、径方向内方側に中心軸mを中心とする歯底円を備える。
第6側面41と第3径方向延在面39とを軸方向に貫通する複数の第2の貫通穴24が、第1外輪5aと第2外輪5bとの中心線を一致させたとき複数の第2のねじ孔23と連通するよう備えられている。
第2の円筒ころ7は、JIS G4805−2008 高炭素クロム軸受鋼鋼材(SUJ2、SUJ3、SUJ5)から選ばれる鋼材を用いている。第2の保持器10を構成する第2の保持器セグメントは、JIS H3250−2015 銅及び銅合金の棒のアルミニウム青銅(C6161、C6191、C6241)、高力黄銅(C6782、C6783)、JIS H5121−2016 銅合金連続鋳造鋳物の高力黄銅(CAC301C、CAC302C、CAC303C、CAC304C)から選ばれる銅合金を用いている。
第3の円筒ころ8は、JIS G4805−2008 高炭素クロム軸受鋼鋼材(SUJ2、SUJ3、SUJ5)から選ばれる鋼材を用いている。第3の保持器11を構成する第3の保持器セグメントは、JIS H3250−2015 銅及び銅合金の棒のアルミニウム青銅(C6161、C6191、C6241)、高力黄銅(C6782、C6783)、JIS H5121−2016 銅合金連続鋳造鋳物の高力黄銅(CAC301C、CAC302C、CAC303C、CAC304C)から選ばれる銅合金を用いている。
第1の環状体51と第2の環状体52とは、それぞれ軸方向断面が略長方形で、互いに略同一の形状である。互いに軸方向に離れて、それぞれの中心軸を中心軸nに一致させて配置されている。第1の環状体51と第2の環状体52とは、軸方向に延在する複数の柱53によって互いに連結されている。各柱53は、中心軸nと直交する向きの断面の形状が、略長方形である。また、各柱53は、周方向に所定の間隔で配置されている。
なお、周方向に隣り合う第1の保持器セグメント9sと第1の保持器セグメント9sとの接続部では、双方の周方向端部の柱53が組み合わされて、一の柱を構成している。
第1及び第2の環状体51、52の内周に取り付けた各内径側一の摺動部材55の内周面をつなぐ仮想の内周面の直径と、各内径側他の摺動部材57の内周面をつなぐ仮想の内周面の直径とは、内輪4の内側軌道面15の外径よりわずかに大径である。
第1及び第2の環状体51、52の外周に取り付けた各外径側一の摺動部材54の外周面をつなぐ仮想の外周面の直径と、各外径側他の摺動部材56の外周面をつなぐ仮想の外周面の直径とは、外輪5の外側軌道面18の内径よりわずかに小径である。
こうして、価格の高い銅合金の使用量を削減することによって、第1の保持器9の製造コストを大幅に低減することができる。なお、外径側一の摺動部材54と外径側他の摺動部材56と内径側一の摺動部材55と内径側他の摺動部材57の形状や、一つの第1の保持器9に組み込む個数などは例示であり、ここで説明した形態に限定されるものではない。
図4では、図3における矢印Zで示した位置における、第1の環状体51の内周に取り付けられた内径側一の摺動部材55(第1の摺動部材)と、第1の環状体51の外周に取り付けられた外径側一の摺動部材54(第1の摺動部材)について説明する。
図4(a)は、図3において矢印Zで示した位置における第1の保持器セグメント9sの軸方向部分断面図である。図4(b)は、図4(a)と同一の向きの部分断面図で、内径側一の摺動部材55と第1の環状体51を溶接接合した後であって、かつ、外径側一の摺動部材54と第1の環状体51を溶接接合した後であって、研削加工(詳細について後述する)をする前の状態を示している。
図5(a)は、図3において矢印Zで示した位置における第1の保持器セグメント9sの軸方向部分断面図である。図5(b)は、図5(a)と同一の向きの部分断面図で、内径側他の摺動部材57(第2の摺動部材)と第2の環状体52を溶接接合した後であって、かつ、外径側他の摺動部材56(第2の摺動部材)と第2の環状体52を溶接接合した後であって、研削加工(詳細について後述する)をする前の状態を示している。
また、図6は、図4(a)と図5(a)の矢印Yの向きに見たときの第1の保持器9の中心軸nを中心とする径方向の外方から見た図である。図6では、外径側一の摺動部材54と内径側一の摺動部材55と第1の環状体51と、及び、外径側他の摺動部材56と内径側他の摺動部材57と第2の環状体52と、をそれぞれ溶接接合した後であって、研削加工する前のビードの形状を、破線で示している。なお、図4、図5、図6においても、図1と対応させて、図の左側を軸方向一方、図の右側を軸方向他方として説明する。
一方、外径側一の摺動部材54の軸方向の厚さは、第1の環状体51の軸方向の厚さより小さい。このため、外径側一の摺動部材54の軸方向他方側に形成された外径側二のビード70は、第1の環状体51の軸方向他方側の側面63(ポケット58の内側面である)に突出しない。
内径側一の摺動部材55の軸方向一方側の内径側一のビード71(第1のビード)は、第1の環状体51の底面60bから軸方向一方側に向けて側面59を超えて盛り上がった状態で形成される。以下の説明では、第1の環状体51の底面60bから盛り上がった部分を「内径側一の盛り上がり部」という。
一方、内径側一の摺動部材55の軸方向の厚さは、第1の環状体51の軸方向の厚さより小さい。このため、内径側一の摺動部材55の軸方向他方側に形成された内径側二のビード72は、第1の環状体51の軸方向他方側の側面63(ポケット58の内側面である)に突出しない。
一方、外径側他の摺動部材56の軸方向の厚さは、第2の環状体52の軸方向の厚さより小さい。このため、外径側他の摺動部材56の軸方向一方側に形成された外径側四のビード74は、第2の環状体52の軸方向一方側の側面64(ポケット58の内側面である)に突出しない。
内径側他の摺動部材57の軸方向他方側の内径側三のビード75(第2のビード)は、第2の環状体52の底面62bから軸方向他方側に向けて側面61を超えて盛り上がった状態で形成される。以下の説明では、第2の環状体52の底面62bから盛り上がった部分を「内径側他の盛り上がり部」という。
一方、内径側他の摺動部材57の軸方向の厚さは、第2の環状体52の軸方向の厚さより小さい。このため、内径側他の摺動部材57の軸方向一方側に形成された内径側四のビード76は、第2の環状体52の軸方向一方側の側面64(ポケット58の内側面である)に突出しない。
また、凹部62の底面62bの周方向の幅W2は、外径側三のビード73と内径側三のビード75とが形成されている範囲L2と同一か若しくはこれよりやや広い。外径側三のビード73と内径側三のビード75との盛り上がり部は研削により除去されている。このため、外径側三のビード73と内径側三のビード75とは、第2の環状体52の側面61よりも軸方向一方側(軸方向に第1の円筒ころ6に近い側)に窪んでいる。
第1実施形態の第1の保持器9の外径側一の摺動部材54と第1の環状体51と、及び、内径側一の摺動部材55と第1の環状体51とをそれぞれ溶接接合した位置は、第1の環状体51の側面59より軸方向他方側に凹んだ凹部60の底面60bにある。また、第1の保持器9の外径側他の摺動部材56と第2の環状体52と、及び、内径側他の摺動部材57と第2の環状体52とをそれぞれ溶接接合した位置は、第2の環状体52の側面61より軸方向一方側に凹んだ凹部62の底面62bにある。
第1の環状体51の外径側一のビード69と内径側一のビード71とが底面60bと同じ平面になるよう研削されているため、外径側一のビード69と第1径方向延在面25と、及び、内径側一のビード71と第1径方向延在面25とは接触しない。また、第2の環状体52の外径側三のビード73と内径側三のビード75とが底面62bと同じ平面になるよう研削されているため、外径側三のビード73と第3側面32と、及び、内径側三のビード75と第3側面32とは接触しない。
このため、第1の環状体51にある各外径側一のビード69と各内径側一のビード71とが第1径方向延在面25と接触せず、第2の環状体52にある各外径側三のビード73と各内径側三のビード75とが第3側面32と接触しないので、第1の保持器9が回転するときに、第1の環状体51にある各外径側一のビード69と各内径側一のビード71と第2の環状体52にある各外径側三のビード73と各内径側三のビード75とが摩耗したり、脱落したりする不具合を確実に防止できる。
また、第1の環状体51にある各凹部60、第2の環状体52にある各凹部62は、グリースなどの潤滑剤を保持するので、第1の保持器9と第1径方向延在面25、第3側面32との潤滑状態を良好にすることができる。
また、第1の保持器9が回転するときには、鋼製の外輪5の外側軌道面18と銅合金製の外径側一の摺動部材54や銅合金製の外径側他の摺動部材56とが、又は、鋼製の内輪4の内側軌道面15と銅合金製の内径側一の摺動部材55又は銅合金製の内径側他の摺動部材57とが、すべり接触をするので、すべり面で凝着等の不具合が生じにくい。
このとき、凹部162は、軸方向の深さt4が、外径側三のビード173と内径側三のビード175の盛上り高さh2より深く形成されており(t4>h2)、外径側三のビード173と内径側一のビード175は、第2の環状体152の最も軸方向他方側にある側面161より、軸方向一方側に凹んだ状態で形成されている。
これにより、第1実施形態と同様に、保持器109が回転するときに、外径側一のビード169と内径側一のビード171と外径側三のビード173と内径側三のビード175とが摩耗したり、脱落したりする不具合を確実に防止できる。同時に、外輪5又は内輪4との摺動面の凝着等を防止しつつ、保持器109を安価に製造することができる。
また、上記に例示した実施形態では、外径側一の摺動部材54が第1の環状体51の外周に、外径側他の摺動部材56が第2の環状体52の外周に、それぞれ取り付けられている。また、内径側一の摺動部材55が第1の環状体51の内周に、内径側他の摺動部材57が第2の環状体52の内周に、それぞれ取り付けられている。しかしながら、第1の保持器9が一体の環状で、中心軸mの周りで回転するときは、外径側一の摺動部材54及び外径側他の摺動部材56が、それぞれ外輪5の外側軌道面18と摺動するか、内径側一の摺動部材55及び内径側他の摺動部材57が、それぞれ内輪4の内側軌道面15と摺動するか、何れか一方で案内される場合もあるため、外径側一の摺動部材54が第1の環状体51の外周に、及び/又は、外径側他の摺動部材56が第2の環状体52の外周に取り付けられる一方、第1の環状体51の内周に摺動部材を取り付けず、第2の環状体52の内周に摺動部材を取り付けなくてもよい。
あるいは、内径側一の摺動部材55が第1の環状体51の内周に、及び/又は、内径側他の摺動部材57が第2の環状体52の内周に取り付けられる一方、第1の環状体51の外周に摺動部材を取り付けず、第2の環状体52の外周に摺動部材を取り付けなくてもよい。
また、上記に例示した実施形態では、外径側一の摺動部材54が第1の環状体51の外周に、外径側他の摺動部材56が第2の環状体52の外周に、それぞれ取り付けられている。また、内径側一の摺動部材55が第1の環状体51の内周に、内径側他の摺動部材57が第2の環状体52の内周に、それぞれ取り付けられている。しかしながら、第1の環状体51の外周に外径側一の摺動部材54を取り付けるともに、第1の環状体51の内周に内径側一の摺動部材55を取り付けて、第2の環状体52に摺動部材をとりつけなくてもよい。あるいは、第2の環状体52の外周に外径側他の摺動部材56を取り付けるともに、第2の環状体52の内周に内径側他の摺動部材57を取り付けて、第1の環状体51に摺動部材をとりつけなくてもよい。
さらには、第1の環状体51の外周に外径側一の摺動部材54を取り付けるともに、第2の環状体52の内周に内径側他の摺動部材57を取り付けて、その他の位置に摺動部材をとりつけなくてもよい。あるいは、第2の環状体52の外周に外径側他の摺動部材56を取り付けるともに、第1の環状体51の内周に内径側一の摺動部材55を取り付けて、その他の位置に摺動部材をとりつけなくてもよい。これらの第1実施形態の変更例は、第2実施形態の保持器109においても同様に適用できる。
Claims (3)
- 外周に内側軌道面を備えた第1の軌道輪と、
前記第1の軌道輪の径方向外側に配置され、内周に外側軌道面を備えた第2の軌道輪と、
前記内側軌道面と外側軌道面の間に転動自在に設けられた複数の転動体と、
前記転動体を保持する保持器と、を備えた転がり軸受装置であって、
前記保持器は、
前記第1又は第2の軌道輪の中心軸の方向を軸方向として、
前記転動体に沿って前記転動体の軸方向一方側に配置された第1の環状体と、
前記第1の環状体の軸方向他方側の側面から、互いに周方向に隣接するころところの間を通って軸方向他方側に延在する複数の柱を有し、
前記第1の環状体の外周及び内周の少なくともいずれか一方に、周方向に断続的に第1の摺動部材が溶接接合され、少なくとも前記第1の環状体の軸方向一方側に、前記第1の環状体と前記第1の摺動部材とを接合する第1のビードが形成されており、
前記転がり軸受装置は、前記第1及び第2の軌道輪のいずれか一方に固定されて、前記第1の環状体の軸方向一方側の側面と軸方向に対向する第1内側面を更に備えており、
前記第1のビードは、前記第1の環状体の軸方向一方側の側面より軸方向他方側に形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。 - 前記保持器は、前記転動体に沿って前記転動体の軸方向他方側に配置された第2の環状体を更に有し、複数の前記柱は、前記第2の環状体の軸方向一方側の側面とつながることを特徴とする請求項1に記載する転がり軸受装置。
- 前記第2の環状体の外周及び内周の少なくともいずれか一方に、周方向に断続的に第2の摺動部材が溶接接合され、少なくとも前記第2の環状体の軸方向他方側に、前記第2の環状体と前記第2の摺動部材とを接合する第2のビードが形成されており、
前記転がり軸受装置は、前記第1及び第2の軌道輪のいずれか一方に固定されて、前記第2の環状体の軸方向他方側の側面と軸方向に対向する第2内側面を更に備えており、
前記第2のビードは、前記2の環状体の軸方向他方側の側面より軸方向一方側に形成されていることを特徴とする請求項2に記載する転がり軸受装置。
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JP2018232542A Active JP7135818B2 (ja) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 転がり軸受装置 |
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JP (1) | JP7135818B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63312512A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Koyo Seiko Co Ltd | 複合円筒ころ軸受 |
JPH02304216A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-18 | Ntn Corp | 大形転がり軸受の軸受セグメント |
JP2004299441A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | アクスルハウジングの構造 |
JP2007162912A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Ntn Corp | ころ軸受、保持器セグメントおよび風力発電機の主軸支持構造 |
JP2017115977A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Ntn株式会社 | ころ軸受 |
DE102017211488A1 (de) * | 2017-07-05 | 2019-01-10 | Aktiebolaget Skf | Segmentierter Käfig für Wälzlager |
-
2018
- 2018-12-12 JP JP2018232542A patent/JP7135818B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63312512A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Koyo Seiko Co Ltd | 複合円筒ころ軸受 |
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