JP5750860B2 - 建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受 - Google Patents

建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受 Download PDF

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本発明は、建設機械の走行減速機に組み込まれる転がり軸受に関する。
建設機械に使用される走行減速機として、例えば図1に示す構成が知られている。図示される走行減速機1は、油圧モータ(図示せず)に接続された駆動軸2と、駆動軸2の回転を減速する遊星歯車機構3,4,5と、転がり軸受6によりハウジング7に回転自在に支持された回転ドラム8と、回転ドラム8に固定されたスプロケット9とを備える。また、転がり軸受6としては、機体重量に応じてアンギュラ玉軸受、または、背面組み合わせの円錐ころ軸受が用いられることが多い。
一方、建設機械は一般に未整備の場所で作業を行うため、走行中に障害物にり上げ・落下することが日常的に起こっており、その際に大きな落下衝撃(ドロップインパクト)を受ける。従来、転がり軸受6には金属製の保持器が使用されているが、転がり軸受6にも同様に大きな衝撃荷重が断続的に加わるため、耐衝撃性が低い金属製保持器が破損することもある。
また、金属製の保持器は、軸受回転時の摩擦により摩耗粉を生じるので、摩耗粉が潤滑油に混入することによる潤滑寿命の低下や、摩耗粉が転動体の転動面を傷つける等の問題があることから、繊維強化樹脂組成物製の保持器も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−226362号公報
しかしながら、建設機械の走行減速機に組み込まれる転がり軸受においても、耐久性の向上要求は強く、保持器の更なる耐衝撃性向上が不可欠である。
そこで、本発明は、これまでよりも耐久性を高めた建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下に示す建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受を提供する。
(1)建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器が、ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
(2)建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器が、ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
(3)建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器が、ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
(4)建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器が、ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
(5)前記カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムまたは前記無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムが、平均粒径200nm以下の超微粒子であることを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
本発明の建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受は、保持器が繊維強化樹脂組成物製であるため、金属製保持器のような摩耗粉による問題がないとともに、保持器が耐衝撃性向上剤として特定のゴム材料(カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムからまたは無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴム)を含むため、従来よりも耐衝撃性が増して軸受耐久性を大きく向上させる。
建設機械用走行減速機の一例を示す概略断面図である。 円錐ころ軸受を示す概略断面図である。 円錐ころ用の保持器を示す斜視図である。
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の建設機械の走行減速機用円錐ころ受は、従来から建設機械の走行減速機に組み込まれているものが対象となり、代表的には円錐ころ軸受やアンギュラころ軸受を挙げることができる。図2は、円錐ころ軸受10の一例を示す断面図であるが、円錐状の軌道面11aを有し、軌道面11aの大径側に大鍔部11b、小径側に小鍔部11cを有する内輪11と、円錐状の軌道面12aを有する外輪12と、外輪12の軌道面12aと内輪11の軌道面11aとの間に転動自在に配された複数の円錐ころ13と、これら円錐ころ13を円周方向に所定間隔で案内保持する保持器14と、を備えている。尚、図3は保持器14を示す斜視図である。
本発明では、保持器14として、特定の樹脂と強化用繊維とを含み、更に耐衝撃性向上剤としての特定のゴム材料を配合した樹脂組成物の成形品を用いる。
樹脂は、射出成形可能で、耐衝撃性や耐熱性等に優れることから、ポリアミド46またはポリアミド66を用いるまた、ポリアミド46またはポリアミド66の含有量は、何れも樹脂組成物全量の70質量%である。
樹脂組成物には、耐衝撃性を改善するためにゴム材料が配合されるが、本発明では耐衝撃性の向上効果に優れるカルボキシル変性水素添加ニトリルゴムまたは無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを配合する。
また、ゴム材料は、加硫された粉末ゴムの状態で添加、分散されるため、できるだけ微粉末であることが好ましく、平均粒径で200nm以下の超微粉子であることが更に好ましい。
カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムまたは無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムの含有量は、何れも樹脂組成物全量の質量%である。
樹脂組成物には、補強のために補強用繊維が配合されるが、本発明ではガラス繊維を樹脂組成物全量の25質量%配合する
た、ガラス繊維は、ポリアミド46またはポリアミド66との接着性を高めるために、シランカップリング剤等で表面処理されていることが好ましい。
樹脂組成物には上記の成分の他に、必要に応じて種々の添加剤を配合してもよい。例えば、使用に伴う発熱による劣化を抑えるためにヨウ化物系熱安定剤やアミン系熱安定剤を、それぞれ単独で、あるいは混合して添加することが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
〔試験1〕
(実施例1、2、比較例1〜8
実施例1、2及び比較例1〜7として、ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、表1に示すゴム材料を5質量%の割合で混合し、JIS K7110で規定されるアイゾット衝撃試験用の試験片を作製した。また、比較例として、ポリアミド46を75質量%、ガラス繊維を25質量%とした試験片を作製した。そして、各試験片についてJIS K7110で規定されるアイゾット衝撃試験を行い、アイゾット衝撃値を測定した。結果を、比較例の値を1とする相対値にて表1に示す。
Figure 0005750860
表1に示すように、耐衝撃性向上剤としてゴム材料を配合することにより、耐衝撃性が2〜4割向上することがわかる。特に、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴム(実施例)、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(実施例)のようにポリアミド46との相互作用の強いゴム材料を配合した場合に耐衝撃性の向上効果が大きい。これらの結果を基に、更に試験を行った。
比較例9
ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
(実施例
ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
比較例10
ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
(実施例
ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
(比較例11
圧延鋼板をプレスして円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
(比較例12
ポリアミド46を75質量%、ガラス繊維を25質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径300mm、外径390mm、幅42mm)用の保持器を作製した。
上記実施例3、4及び比較例12の保持器を円錐ころ軸受に組み込み、落下衝撃試験を行って保持器の耐衝撃性を評価した。落下衝撃試験は、振動加速度2940m/s、落下サイクル120cpmにて行い、保持器が破損した落下回数を求めた。結果を、比較例11の落下回数を1とする相対値にて表2に示す。
Figure 0005750860
表2に示すように、耐衝撃性向上剤としてゴム材料を配合した樹脂製保持器を用いることにより、耐衝撃性が金属製保持器を用いた場合に比べて13〜15倍、ゴム材料を配合しない樹脂製保持器に比べても1.3〜1.5倍向上することがわかる。特に、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴム(実施例)や無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(実施例)のようにポリアミド46との相互作用の強いゴム材料を配合した場合に耐衝撃性の向上効果が大きい。
〔試験2〕
(実施例5、6、比較例13〜20
実施例5、6及び比較例13〜19として、ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、表3に示すゴム材料を5質量%の割合で混合し、JIS K7110で規定されるアイゾット衝撃試験用の試験片を作製した。また、比較例20として、ポリアミド66を75質量%、ガラス繊維を25質量%とした試験片を作製した。そして、各試験片についてJIS K7110で規定されるアイゾット衝撃試験を行い、アイゾット衝撃値を測定した。結果を、比較例20の値を1とする相対値にて表3に示す。
Figure 0005750860
表3に示すように、耐衝撃性向上剤としてゴム材料を配合することにより、耐衝撃性が2〜4割向上することがわかる。特に、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴム(実施例)、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(実施例)のようにポリアミド66との相互作用の強いゴム材料を配合した場合に耐衝撃性の向上効果が大きい。これらの結果を基に、更に試験を行った。
(実施例
ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径180mm、外径240mm、幅25mm)用の保持器を作製した。
(実施例
ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径180mm、外径240mm、幅25mm)用の保持器を作製した。
(比較例21
圧延鋼板をプレスして円錐ころ軸受(内径180mm、外径240mm、幅25mm)用の保持器を作製した。
(比較例22
ポリアミド66を75質量%、ガラス繊維を25質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形して円錐ころ軸受(内径180mm、外径240mm、幅25mm)用の保持器を作製した。
上記実施例7、8及び比較例21、22の保持器を円錐ころ軸受に組み込み、落下衝撃試験を行って保持器の耐衝撃性を評価した。落下衝撃試験は、振動加速度2940m/s、落下サイクル120cpmにて行い、保持器が破損した落下回数を求めた。結果を、比較例21の落下回数を1とする相対値にて表4に示す。
Figure 0005750860
表4に示すように、耐衝撃性向上剤として、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムまたは無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを配合した樹脂製保持器を用いることにより、耐衝撃性が金属製保持器を用いた場合に比べて13〜14倍、ゴム材料を配合しない樹脂製保持器に比べても1.3〜1.4倍向上することがわかる。
1 走行減速機
2 駆動軸
3,4,5 遊星歯車機構
3a,4a,5a 太陽歯車
3b,4b,5b 内歯歯車
3c,4c,5c、6 転がり軸受
3d,4d,5d 遊星キャリア
3e,4e,5e 遊星歯車
7 ハウジング
8 回転ドラム
9 スプロケット
10 円錐ころ軸受
11 内輪
12 外輪
13 円錐ころ
14 保持器

Claims (5)

  1. 建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
    前記保持器が、ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
  2. 建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
    前記保持器が、ポリアミド46を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
  3. 建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
    前記保持器が、ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
  4. 建設機械用の走行減速機に組み込まれ、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に配置された円錐ころと、保持器とを備える円錐ころ軸受であって、
    前記保持器が、ポリアミド66を70質量%、ガラス繊維を25質量%、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムを5質量%の割合で混合した樹脂組成物を射出成形した成形品であることを特徴とする建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
  5. 前記カルボキシル変性水素添加ニトリルゴムまたは前記無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴムが、平均粒径200nm以下の超微粒子であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の建設機械の走行減速機用円錐ころ軸受。
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