JP3655386B2 - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建機用走行減速機軸受などの苛酷なモーメント荷重が作用する条件下で使用されるアンギュラ玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アンギュラ玉軸受は、転動体と、転動体を保持する保持器と、転動体の内外軌道面を有し、かつ、転動体と内外軌道面とがラジアル方向に対して所定の接触角をもって接触する内外輪とを具備した構成からなるため、ラジアル荷重と一方のアキシャル荷重とが負荷可能とされており、用途及び負荷の大きさによって、単列で使用されたり、複列で正面合わせや背面合わせで組み合わせて使用されている。例えば、油圧ショベルのような建機用走行減速機軸受などに使用されるアンギュラ玉軸受の場合、内輪内径は、通常、１００ｍｍ以上のものが使用されている。
【０００３】
従来、アンギュラ玉軸受の負荷能力を向上させるには、軌道輪の肉厚を大きくしたり、転動体の個数を多くすることが一般的に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンギュラ玉軸受の負荷能力を向上させるに当たって、従来のように、軌道輪の肉厚を大きくすると、軸受全体が大きくなり、組付箇所の制約を受け易くなり、コンパクト化の要請に対処できないという問題がある。また、転動体個数を多くすることにより、通常のモーメント荷重に対しては軸受の定格荷重を向上させることができ、これによってある程度、目的は達成できるが、内輪内径が１００ｍｍ以上のアンギュラ玉軸受になってくると、より苛酷なモーメント荷重が作用した場合、軸受寿命を低下させる場合がある。
【０００５】
本発明者はその原因を究明すべく研究を進めた結果、苛酷なモーメント荷重が作用した場合、接触面圧過大による軌道輪及び転動体の早期剥離と、内外輪の肩への転動体の乗り上げに伴なう内外輪軌道面の荒れとが単独または同時的に進行して、軸受寿命を低下させる場合があることが判明した。
【０００６】
従来のアンギュラ玉軸受の溝深さは、一般に、転動体径Ｄａに対し、０．２５Ｄａ以下であり、内輪内径が１００ｍｍ以上のアンギュラ玉軸受になってくると、単に、転動体個数を増加させただけでは、苛酷なモーメント荷重が負荷されると、内外輪の肩に転動体が乗り上げて、早期剥離、面荒れの原因となることが判った。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、転動体の個数を可及的に増加させ、かつ、内外輪の肩高さ及び溝曲率を最適化することにより、モーメント荷重に対して内外輪の肩への転動体の乗り上げを防止し、かつ、剛性を低下させないアンギュラ玉軸受を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、転動体と、転動体を保持する保持器と、転動体の内外軌道面を有し、かつ、転動体と内外軌道面とがラジアル方向に対して所定の接触角をもって接触する内外輪とを具備するアンギュラ玉軸受において、内径ｄが１００ｍｍ以上の内輪と、外径Ｄが内輪の内径ｄに対し、（Ｄ−ｄ）／ｄ＜０．３０の関係寸法に設定された外輪を備え、しかも、転動体径Ｄａに対して転動体間すきまが０．０９〜０．１５Ｄａとなる転動体個数に設定され、さらに、内外輪の溝曲率が０．５１〜０．５３Ｄａに設定され、かつ、内外輪の肩高さが、０．３０〜０．３８Ｄａに設定されていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面の実施例に基いて本発明の構成を説明する。図１の（Ａ）は本発明に係るアンギュラ玉軸受の実施例を示す縦断側面図、（Ｂ）は本発明の他の実施例を示す樹脂製保持器の縦断側面図、（Ｃ）は本発明の内外輪の肩高さ及び溝曲率の転動体径に対する寸法関係の説明図、図２の（Ａ）は鉄板製保持器と転動体との関係を示す縦断側面図、（Ｂ）は鉄板製保持器の転動体ポケット部の拡大断面図、（Ｃ）は樹脂製保持器単体の縦断面図、（Ｄ）は樹脂製保持器の左半分の正面図、（Ｅ）は樹脂製保持器の展開状態の拡大平面図、図３は本発明の軸受と従来の軸受とのモーメント荷重特性の比較図、図４は本発明に係る軸受の適用例を示す縦断側面図である。
【００１０】
本発明は、図１の（Ａ）（Ｃ）に示すように、転動体１と、転動体１を保持する保持器２と、転動体１の内外軌道面３ａ、４ａを有し、かつ、転動体１と内外軌道面３ａ、４ａとがラジアル方向に対して所定の接触角（例えば、軸受中心線に対して３０°）をもって接触する内輪３及び外輪４とを具備し、苛酷なモーメント荷重の負荷に耐える機能を要求される用途に適用されるアンギュラ玉軸受５において、内径ｄが１００ｍｍ以上の内輪３と、外径Ｄが内輪３の内径ｄに対し、（Ｄ−ｄ）／ｄ＜０．３０の関係寸法に設定された外輪４と、転動体１及び保持器２とを備え、しかも、軸受５の定格荷重の向上のため、転動体径Ｄａに対して転動体間すきまが０．０９〜０．１５Ｄａとなる転動体個数に設定され、さらに、苛酷なモーメント荷重の作用下でも転動体１が内外輪の肩への乗り上げを防止させるため、内外輪の溝曲率ｒ₁ 、ｒ₂ が０．５１〜０．５３Ｄａに設定され、かつ、内外輪の肩高さｈ₁ 、ｈ₂ が、０．３０〜０．３８Ｄａに設定されたアンギュラ玉軸受５を提供するものである。
【００１１】
図１の（Ａ）に示す保持器２は、鉄板製の場合を例示しているが、状況に応じて、図１の（Ｂ）に示すような樹脂製の保持器２を採用してもよい。また、使用回転数が低い場合、内外軌道面３ａ、４ａは、研削仕上げでもよい。
【００１２】
鉄板製の保持器２の場合、図１の（Ａ）、図２の（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸受背面側１１から正面側１２へ径が増加する略円錐環状の主要部２ａと、この主要部２ａの小径側に内径側へ伸びる環状フランジ部２ｂとで構成され、上記主要部２ａに転動体ポケット２ｃが円周等間隔に形成され、各転動体ポケット２ｃは保持器の内径面側において面取り加工されており、転動体１を外径側から保持するように構成され、かつ、剛性ＵＰのため保持器内径は、従来品よりも小さく構成されている。
【００１３】
樹脂製の保持器２の場合、図１の（Ｂ）、図２の（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に示すように、軸受背面側１１において環状に連続する基部２ｄをもち、この基部２ｄから軸受正面側１２へ向けて伸びる柱部２ｅが円周等間隔で形成され、各柱部２ｅ間に転動体ポケット２ｆが軸受正面側１２へ開口した櫛型として構成され、各柱部２ｅの軸受正面側１２の端部に両側の転動体ポケット２ｆ、２ｆへ挿入される転動体１、１の保持爪２ｇ、２ｇが２股状に形成され、また、各柱部２ｅの内径面及び外径面には軸受背面側１１から軸受正面側１２へ向けて拡径する傾斜面２ｈ、２ｉが形成され、さらに、各柱部２ｅの背面側には、ぬすみ凹部２ｊが形成されている。
【００１４】
図３は本発明のアンギュラ玉軸受５と、従来のアンギュラ玉軸受との或る同一条件下での許容モーメント荷重（ｋｇｆ・ｍ）をコンピュータにて計算した結果を示す特性の比較図であって、本発明品（約１５００ｋｇｆ・ｍ）が従来品（約７５ｋｇｆ・ｍ）の約２０倍のモーメント荷重を負荷できることが判明した。なお、本発明品と従来品との諸元及び条件は下記の通りである。
【００１５】
本発明品 従来品
溝曲率（内輪／外輪） ０．５２Ｄａ／０．５３Ｄａ、 ０．５１Ｄａ／０．５２Ｄａ
肩高さ（内輪／外輪） ０．３５Ｄａ／０．３０Ｄａ、 ０．２Ｄａ／０．２Ｄａ
転動体間すきま ０．１３Ｄａ、 ０．１８Ｄａ
使用形態 ２個背面合わせ ２個背面合わせ
与圧 １０００ｋｇｆ １０００ｋｇｆ
【００１６】
本発明のアンギュラ玉軸受５は、建機の減速機のような苛酷なモーメント荷重が作用する用途に適用されるもので、図４は、その一例として、油圧ショベルの走行減速機部分の概略縦断面図を示しており、同図において、６は油圧モータ部、７は遊星減速機部、８はスプロケット部を示しており、スプロケット部８は車軸部分９に本発明のアンギュラ玉軸受５を介して回転可能に支持されている。この場合、本発明のアンギュラ玉軸受５を２個背面合わせ状態で組み込んでいる。油圧モータ部６は、車軸部分９の一側（内側）に取付けられ、遊星減速機部７は、車軸部分９の他側（外側）に太陽歯車軸１０を油圧モータ６の出力軸と同心状に配置され、スプロケット部８の一部が遊星減速機部７の最終段キャリヤ部材（出力軸）に連結されており、油圧ショベル本体に搭載された油圧供給源（図示省略）から油圧モータ６に油圧が供給されることによって、遊星減速機部７を経由してスプロケット部８を正逆回転させ、履帯（クローラー）１３を移動させて油圧ショベルを前後進させるように構成されるものである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、内径ｄが１００ｍｍ以上の内輪３をもつアンギュラ玉軸受において、外輪４の外径Ｄを、内輪３の内径ｄに対し、（Ｄ−ｄ）／ｄ＜０．３０の関係寸法に設定することにより、軸受全体のコンパクト化を達成しつつ必要な剛性を維持させることができる。しかも、転動体１の直径Ｄａに対して転動体間すきまを、０．０９〜０．１５Ｄａとなる転動体個数に設定しておくことによって、転動体個数を最大限まで増加させて定格荷重の向上が図れる。さらに、内外輪の溝曲率ｒ₁ 、ｒ₂ を、０．５１〜０．５３Ｄａに設定することにより、転動体１と軌道面３ａ、４ａの溝表面との接触を面接触に近付けて接触面圧の低下を図っている。また、内外輪の肩高さｈ₁ 、ｈ₂ を、０．３０〜０．３８Ｄａに設定しておくことによって、苛酷なモーメント荷重の作用条件下でも転動体１が内外輪３、４の肩への乗り上げを防止し、内外輪軌道面３ａ、４ａ及び転動体１の早期剥離、面荒れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係るアンギュラ玉軸受の実施例を示す縦断側面図、（Ｂ）は本発明の他の実施例を示す樹脂製保持器の縦断側面図、（Ｃ）は本発明の内外輪の肩高さ及び溝曲率の転動体径に対する寸法関係の説明図。
【図２】（Ａ）は鉄板製保持器と転動体との関係を示す縦断側面図、（Ｂ）は鉄板製保持器の転動体ポケット部の拡大断面図、（Ｃ）は樹脂製保持器単体の縦断面図、（Ｄ）は樹脂製保持器の左半分の正面図、（Ｅ）は樹脂製保持器の展開状態の拡大平面図。
【図３】本発明の軸受と従来の軸受とのモーメント荷重特性の比較図。
【図４】本発明に係る軸受の適用例を示す縦断側面図。
【符号の説明】
１ 転動体
２ 保持器
３ 内輪
４ 外輪
５ アンギュラ玉軸受

Claims (1)

1. 転動体と、転動体を保持する保持器と、転動体の内外軌道面を有し、かつ、転動体と内外軌道面とがラジアル方向に対して所定の接触角をもって接触する内外輪とを具備するアンギュラ玉軸受において、
   内径ｄが１００ｍｍ以上の内輪と、外径Ｄが内輪の内径ｄに対し、（Ｄ−ｄ）／ｄ＜０．３０の関係寸法に設定された外輪を備え、しかも、
   転動体径Ｄａに対して転動体間すきまが０．０９〜０．１５Ｄａとなる転動体個数に設定され、さらに、内外輪の溝曲率が０．５１〜０．５３Ｄａに設定され、かつ、内外輪の肩高さが、０．３０〜０．３８Ｄａに設定されている
   ことを特徴とするアンギュラ玉軸受。

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