JPWO2006009175A1 - 球面滑り軸受システム - Google Patents

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Abstract

球面滑り軸受を、外輪と、この外輪内に摺動自在に保持される内輪とを含んで構成し、この内輪には、内部を通って外周面に抜ける給脂流路を有したピンを周方向に摺動自在に挿入するとともに、当該ピンとの隙間および外輪との隙間を連通させる連通流路を設け、この連通流路の入口を、給脂流路の出口から流出したグリースがピンと内輪との隙間を当該ピンの軸方向の略全長にわたって流れた後に流入する位置に設けた。

Description

本発明は、内輪に対してピンが摺動自在に挿入される球面滑り軸受システムに関する。
従来、建設機械においては、油圧シリンダやその他の構造体をピン接合によってフレーム等に接合することが行われており、ピン接合の場合、特に大型の建設機械においては、球面滑り軸受システムが用いられる(特許文献1)。
球面滑り軸受は、環状の外輪と、同じく環状に形成され、かつ外輪内に摺動自在に嵌め込まれた内輪とを備え、内輪にはピンが挿入され、このピンがフレームに固定される。
また、建設機械に用いられるような大型の球面滑り軸受システムでは、外輪と内輪との間で任意の方向への回動運動を許容するように摺動を生じさせる他、内輪とピンとの間でも周方向に摺動が生じるようになっている。これは、内輪とピンとの間に所定の隙間を持たせているからであり、隙間を持たせることで内輪に対するピンの挿入を容易にし、重量部品となるピンの組込性を向上させている。
ところで、摺動が外輪と内輪との間、および内輪とピンとの間のように、2つの隙間部分で行われる場合には、その両方の部分に給脂する必要が生じる。そして、給脂ラインとしては、前記特許文献に記載のように、グリースを外輪の外側から給脂する構造もあるが、球面滑り軸受が設けられる条件によっては、グリースをピンの内部を通して給脂する構造のものもある。
ピン内部を通して給脂する構造では先ず、ピンの内部から外周面へと連通させた給脂流路からグリースを吐出させて当該ピンと内輪との間に給脂し、ここからさらに、内輪に設けられた連通流路を通してグリースを内輪と外輪との間に導いて給脂する。これにより、2つの隙間部分にグリースを充填し、摺動面間の潤滑を行う。
特開平10−141354号公報
しかし、ピン内部を通して給脂する構造において、ピンおよび内輪間の隙間と、内外輪間の隙間とを比較すると、その構造上、内外輪間の隙間の方が大きく、ピンおよび内輪間の隙間の方が小さい。このため、初期の給脂においては、両方の隙間に満遍なく給脂されるものの、その後にグリースを補充するために行われる給脂では、流路抵抗の少ない方、すなわち隙間の大きい内外輪間に多く給脂されるようになる。
このような状態が継続されると、隙間の小さいピンおよび内輪間への給脂量が少なくなるため、その部分の潤滑が良好に行われなくなり、摺動面が加熱されてグリースの劣化が促進される。その結果、内外輪間にグリースを導くための連通流路にも、劣化した固体状のグリースが入り込んでしまうことがあり、こうなると、連通流路が詰まって内外輪間への給脂も良好に行われなくなり、軸受全体が加熱されて焼き付きを起こし、内輪が破損するという問題につながる。
本発明の目的は、ピン内部を通して給脂する構造であっても、焼き付きを確実に防止して耐久性を向上させることができる球面滑り軸受システムを提供することにある。
第1発明に係る球面滑り軸受システムは、外輪と、この外輪内に摺動自在に保持される内輪とを備え、この内輪には、内部を通って外周面に抜ける給脂流路を有したピン(軸)が周方向に摺動自在に挿入されるとともに、当該ピンとの隙間および前記外輪との隙間を連通させる連通流路が設けられ、この連通流路の(ピン側に設けられた)入口は、前記給脂流路の出口から流出したグリースがピンと内輪との隙間を当該ピンの軸方向の略全長にわたって流れた後に流入する位置に設けられていることを特徴とする。
第2発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明において、前記ピンと内輪との隙間における当該ピンの軸方向の両端部には、グリースが当該隙間から漏れるのを抑制する漏れ抑制手段が設けられていることを特徴とする。
第3発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明又は第2発明において、前記内輪の内周面の前記給脂流路の出口に対応する箇所に、周方向に沿って連続した溝が設けられていることを特徴とする。
第4発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明乃至第3発明のいずれかの発明において、前記連通流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向略中央部の外周面に設けられていることを特徴とする。
第5発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明乃至第4発明のいずれかの発明において、前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向の両端部近傍で前記内輪の幅内の位置に、該幅方向中心を中心として略対称となる位置に複数箇所設けられ、前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向略中央部に設けられていることを特徴とする。
第6発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明乃至第4発明のいずれかの発明において、前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向の略中央部に少なくとも1つ設けられ、前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向両端部近傍に設けられていることを特徴とする。
第7発明に係る球面滑り軸受システムは、第1発明乃至第4発明のいずれかの発明において、前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った内輪の幅方向の一方の端部近傍で前記内輪の幅内の位置に少なくとも1つ設けられ、前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向の他方の端部近傍に設けられていることを特徴とする。
以上において、第1発明によれば、ピンの給脂流路の出口から吐出したグリースは、内輪との隙間から当該内輪に設けられた連通流路の入口に入り込むのであるが、この際にグリースは、隙間の略全長(ピンの軸方向に沿った長さ)にわたって流れた後に連通流路の入口に流入するので、この隙間にグリースが十分に行きわたって充填されるようになり、潤滑が良好に行われ、摺動面が加熱されることによる隙間内でのグリースの劣化が防止されるようになる。従って、内輪に設けられた連通流路が劣化したグリースによって詰まるようなことがなくなるから、グリースが内外輪間の隙間にも良好に行きわたるようになり、焼き付きが確実に防止されて耐久性が向上する。
第2発明によれば、ピンと内輪との隙間の軸方向の両端側にグリースの漏れ抑制手段を設けるので、この隙間を通ったグリースが内輪の連通流路に漏れなく流入するようになり、グリースの給脂が一層確実に行われるようになる。
第3発明によれば、給脂流路の出口に対応する箇所に周方向に沿って連続した溝が設けられていることにより、溝を介してグリースを内輪の内周面に一層良好に行きわたるようにすることができるので、焼き付きを一層確実に防止して耐久性をより向上させることができる。
第4発明によれば、連通流路の出口を内輪の幅方向略中央部の外周面に設けることにより、グリースの流れを内側から外側に向かった流れとすることができるため、劣化したグリースを外側に排出することができ、連通流路に劣化したグリースが詰まることを確実に防止することができる。
第5発明によれば、給脂流路の出口を内輪の幅方向両端部近傍で内輪の幅内の位置に複数箇所対称な位置に設け、連通流路の入口を内輪の内周面の幅方向略中央部に設けることにより、給脂流路から出たグリースは、内輪の内周面とピンの外周面との隙間を外側から内側に向かって流れた後、連通流路に入り込み、外輪側に供給されることとなるので、この隙間に確実にグリースを供給することができる。
第6発明によれば、給脂流路の出口を内輪の幅方向の略中央部に設け、連通流路の入口を内輪の内周面の幅方向の両端部近傍に設けることにより、内輪の内周面とピンの外周面との隙間にグリースが内側から外側に向かって流れることとなるので、第5発明と同様に内輪の内周面とピンの外周面との隙間に確実にグリースを供給することができる。
第7発明によれば、給脂流路の出口を内輪の幅方向の一方の端部近傍で内輪の幅内の位置に少なくとも1つ設け、連通流路の入口を内輪の内周面の幅方向の他方の端部近傍に設けることにより、内輪の内周面とピンの外周面との隙間に一方の端部から他方の端部に向かってグリースが流れることとなるので、第5発明と同様に内輪の内周面とピンの外周面との隙間に確実にグリースを供給することができる。
本発明の第1実施形態に係る球面滑り軸受が設けられた油圧シリンダの取付構造を示す斜視図。 油圧シリンダの全体図。 油圧シリンダの球面滑り軸受が設けられた部分を示す断面図。 油圧シリンダの球面滑り軸受が設けられた部分を示す正面図。 球面滑り軸受にピンが挿入された状態を示す断面図。 ピンを示す全体斜視図。 球面滑り軸受でのグリースの流れを説明するための模式図。 本発明の第2実施形態を示す模式図。 本発明の第3実施形態を示す模式図。 本発明の第4実施形態を示す模式図。
符号の説明
1…球面滑り軸受、11…外輪、12…内輪、13,15…隙間、16…漏れ抑制手段であるシール、18…連通流路、18A…入口、20…ピン、23…給脂流路、23A…出口、36…漏れ抑制手段であるOリング。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1、図2において、油圧シリンダ1は、比較的大型の建設機械(例えば、油圧ショベルのブーム駆動用)に用いられるものであり、油圧が供給されるシリンダ本体3と、シリンダ本体3に対して進退するロッド4とを備えている。シリンダ本体3のボトム側端部と、ロッド4の先端部とには揺動側ボス5が設けられ、これらの揺動側ボス5に球面滑り軸受10が組み込まれている。そして、シリンダ本体3側が建設機械の車両フレーム2に対してピン接合され、ロッド4側が図示略のブーム等にピン接合されている。
シリンダ本体3側において、球面滑り軸受10は車両フレーム2に設けられた一対の固定側ボス6間に配置され、各固定側ボス6および球面滑り軸受10には円柱状の軸であるピン20が挿入される。ピン20の基端側にはフランジ21が設けられ、フランジ21と一片の固定側ボス6とが図示略のボルトによって固定される。また、フランジ21には回り止め22が設けられており、回り止め22が車両フレーム2側の係止部7に嵌め込まれ、止め部材8で固定されるようになっている。ロッド4側でも略同様な取付構造である。
図3、図4において、球面滑り軸受10は、揺動側ボス5に保持され、かつ内周面が凹状の球面に形成された外輪11と、外周面が凸状の球面に形成され、かつ外輪11内に嵌め込まれて任意の方向の回動運動を許容するように摺動する内輪12とを備えている。外輪11と内輪12との隙間13(図7)は、図5にも示すように、ピン20の軸方向の両側において、環状のシール14にてシールされ、このシール14がシールハウジング14Aで保持されている。また、図5において、内輪12とこれに挿入されるピン20との隙間15(図7)も、ピン20の軸方向の両端側において、同様なシール16にてシールされ、シール16がシールハウジング16Aで保持されている。
これらのシール14,16は、例えばポリウレタン製の合成樹脂からなり、径寸法は異なるが、断面形状が同一とされている。また、外輪11と内輪12との隙間13をシールする大径のシール14において、そのリップ(内周縁)は隙間13の外側に向けて付勢されており、隙間13からグリースが排出される際の抵抗を小さくしている。反対に、ピン20と内輪12との隙間15をシールする小径のシール16において、そのリップ(内周縁)は隙間15の内側に向けて付勢され、その隙間15からグリースが漏れるのを抑制している。すなわち、このシール16が本発明の漏れ抑制手段として機能する。
内輪12の内周面には、周方向に沿って連続した3条の溝12A,12B,12Cが設けられている。また、内輪12の外周面には、周方向に沿った溝12Dが、ピン20の軸方向に沿った幅方向略中央に設けられている。
さらに、内輪12の内部には、中央の溝12A,12Dに対応した位置に等周間隔で複数(本実施形態では4つ)の連通流路18が設けられている。各連通流路18は、径方向に沿って貫通して穿設されており、ピン20と内輪12との隙間15、および外輪11と内輪12との隙間13を連通させている。つまり、連通流路18の入口18Aが内周面で開口し、出口18Bが外周面に開口しており、ピン20と内輪12との隙間15を流れるグリースが入口18Aから流入し、出口18Bから流出して外輪11と内輪12との隙間13に導かれるのである。
一方、図5、図6において、ピン20の内部には、外部の給脂ラインが接続される給脂流路23が設けられている。この給脂流路23は、軸方向に沿って伸びた導入部24と、径方向に沿った一対の分岐部25とで形成され、分岐部25の先端開口である給脂流路23の出口23Aは、ピン20の外周面で開口し、ピン20と内輪12との隙間15にグリースを給脂可能とされている。この際、一対の出口23Aは、内輪12の両側の溝12B,12Cに対応するように、軸方向に間隔をあけて穿設されている。
以上の球面滑り軸受10にピン20が挿入された状態を図7に模式的に示した。この図において、隙間13,15等は誇張して描かれている。また、外輪11および内輪12においては、中央の軸線に対して一方側のみが示されている。後述する図9、図10でも同様である。
図7中に矢印で示すように、ピン20の給脂流路23に供給されたグリースは、導入部24から各分岐部25を通って隙間15の軸方向の両側近傍に流入する。隙間15内に流入したグリースは先ず、溝12B、12Cを通って隙間15の周方向に沿って流れ、溝12B,12Cを満たした後、軸方向に沿って両側から中央に向かって流れる。そして、中央の溝12Aで合流して溝12Aを満たし、さらに、溝12Aから連通流路18の入口18Aに流入する。
つまり、グリースは、隙間15をピン20の軸方向に沿って略全長にわたって流れた後、連通流路18の入口18Aに流入するのであり、このような流れとなるように、給脂流路23の一対の出口23Aと連通流路18の入口18Aとの位置関係が決められているのである。
連通流路18の出口18Bから流出したグリースは、外周側の溝12Dに沿って周方向に流れ、この溝12Dを満たした後に隙間13の軸方向両側に向かって流れ、隙間13内に充填される。過度に充填されたグリース、あるいは新たなグリースの補充により押し出される古いグリースは、隙間13を塞ぐシール14との間を通って外部に排出される。
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
(1)すなわち、油圧シリンダ1に組み込まれた球面滑り軸受10において、挿入されるピン20には給脂流路23の出口23Aが軸方向に間隔をあけて一対設けられ、内輪12側の連通流路18の入口18Aが軸方向の中央に設けられているので、出口23Aから流出したグリースを、隙間15の軸方向の略全長にわたって流した後、連通流路18の入口18Aに流入させることができ、隙間15内では、グリースの充填が不十分となったり、古いグリースが滞留するような箇所をなくすことができ、隙間15内でのグリースの劣化を防止できる。従って、連通流路18が劣化したグリースによって詰まる心配もなく、グリースを外輪11と内輪12との隙間13にも良好に行きわたらせることができ、摺動部分の焼き付きを確実に防止して耐久性を大幅に向上させることができる。
(2)また、隙間15はシール16によって塞がれているが、このシール16のリップは、隙間15の内側に向けて付勢されているので、シール16内の内圧に良好に対抗でき、隙間15のシールを確実に行ってグリースが漏れ出すのを防止できる。このため、隙間15内を通るグリースを、連通流路18を通して隙間13側により確実に給脂できる。
(3)シール14,16は、内周縁を付勢させる向きを変えることでシール性に違いを持たせており、断面形状等は同じになっているので、シール14,16の設計を径寸法に応じて行えばよく、設計を容易にできる。また、シール14,16の断面形状が同一であるから、保持するためのシールハウジング14A,16Aの設計も簡略化できる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
〔第2実施形態〕
図8には、本発明の第2実施形態が示されている。この第2実施形態では、給脂流路23の出口23Aが、ピン20の軸方向に沿った内輪12の幅方向の略中央の溝12Aに対応して1箇所にのみ設けられている点、および連通流路18がピン20の軸方向に沿った内輪12の幅方向の両側を入口18Aとして2系統設けられ、各連通流路18が溝12Dに対応して設けられた出口18Bで合流する点が、前記第1実施形態とは大きく異なる。そして、このような連通流路18は、周方向に等周間隔で複数箇所(例えば4箇所)設けられている。
この第2実施形態によれば、ピン20と内輪12との隙間15内には、グリースが軸方向の中央から流入して溝12Aを満たし、この後に溝12Aから両側に流れ、隙間15内を軸方向の略全長にわたって流れる。そして、隙間15の両側の入口18Aから連通流路18に流入し、それぞれの連通流路18を通って隙間13側に流れる。隙間13側では先ず、グリースが出口18Aで合流し、溝12Dに沿って周方向に流れる。この後、前記第1実施形態と同様に、溝12Dから両側に流れ出し、隙間13内に充填される。
以上のような構成であるから、隙間15内では、その軸方向の全長にわたってグリースが流れるようになり、グリースの充填不足や滞留を防止でき、その劣化を防止できる。このため、劣化したグリースによる各連通流路18の詰まり、および隙間13への充填不足も防止でき、前記第1実施形態と同様に、摺動部分の潤滑を良好に行って耐久性を向上させることができる。
また、前記第1実施形態と同様な構成により、前述した効果を同様に得ることができる。
〔第3実施形態〕
図9には、本発明の第3実施形態が示されている。この第3実施形態では、給脂流路23の出口23Aが隙間15のピン20の軸方向に沿った内輪12の幅方向の一方側、つまり、内輪12の溝12Cに対応して1箇所のみに設けられている点、および連通流路18の入口18Aが前記給脂流路23の出口23Aとはピン20の軸方向に沿った内輪12の幅方向の反対側に設けられている点が、前記第1実施形態や第2実施形態とは大きく異なる。
この第3実施形態によれば、グリースは、隙間15の一端側(軸方向の一端側)から流入し他端側に向かい、略全長にわたって流れる。この後、当該他端側から連通流路18を通って隙間13の中央から流出し、溝12Dを満たした後に隙間13全体に充填される。
このような第3実施形態でも、隙間15内でのグリースの充填不足や滞留を防止できる構成であるため、前記第1実施形態および第2実施形態と同様な効果を得ることができ、本発明の目的を達成できる。
〔第4実施形態〕
図10には、本発明の第4実施形態が示されている。前記第1実施形態〜第3実施形態では、図7〜図9に示されるように、シールハウジング16Aの下端にリップ状のシール16が設けられ、このシール16が本発明にいう漏れ抑制手段として機能していた。
これに対して、第4実施形態では、内輪12のピン20に対向する内周面にリング状の溝12Eを形成し、この溝12E内にOリング36を装着して、Oリング36を漏れ防止手段として機能させている点が異なる。Oリング36の材質としては、弾性のある材料を採用するのが好ましく、例えば、NBR硬度30°以上のNBRを使用することが可能であり、NBRの他、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を採用することができる。
このような第4実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果を得ることができる他、Oリング36という極めて簡単な構成で漏れ防止手段を構成することができるため、球面滑り軸受システムの構造の簡素化を図ることができる。
〔その他の変形例〕
本発明のグリースの漏れ抑制手段としては、前記第1実施形態で説明したシール16に限定されず、例えば、隙間15の軸方向の両側において、当該隙間15のクリアランス量が小さくなるような絞りを設け、この絞りを漏れ抑制手段としてもよい。要するに、隙間15からのグリースの漏れを抑制し、グリースが隙間15から連通流路18を通って隙間13側に確実に流れる構成であれば、その具体的な形状等は任意である。
また、漏れ抑制手段としてシールを使用する場合でも、その断面形状等は、前記第1実施形態のように、隙間13を塞ぐシール14と同形状である必要はなく、実施にあたって適宜決められてよい。ただし、断面形状を同一にすることにより、前述した効果を得ることができるので、そうすることが好ましい。
さらに、本発明の球面滑り軸受としては、建設機械の油圧シリンダ10に組み込まれるものに限らず、ピンとの相対的な傾きを許容する必要のある任意の部材に組み込むことができる。
そして、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明は、例えば、建設機械の他、各種産業機械、建築物での免震構造部分などに好適に用いられる。

Claims (7)

  1. 球面滑り軸受システムにおいて、
    外輪と、
    この外輪内に摺動自在に保持される内輪とを備え、
    この内輪には、内部を通って外周面に抜ける給脂流路を有したピンが周方向に摺動自在に挿入されるとともに、当該ピンとの隙間および前記外輪との隙間を連通させる連通流路が設けられ、
    この連通流路の入口は、前記給脂流路の出口から流出したグリースがピンと内輪との隙間を当該ピンの軸方向の略全長にわたって流れた後に流入する位置に設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  2. 請求項1記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記ピンと内輪との隙間における当該ピンの軸方向の両端部には、グリースが当該隙間から漏れるのを抑制する漏れ抑制手段が設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記内輪の内周面の前記給脂流路の出口に対応する箇所に、周方向に沿って連続した溝が設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記連通流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向略中央部の外周面に設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向の両端部近傍で前記内輪の幅内の位置に、該幅方向中心を中心として略対称となる位置に複数箇所設けられ、
    前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向略中央部に設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  6. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向の略中央部に少なくとも1つ設けられ、
    前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向両端部近傍に設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
  7. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の球面滑り軸受システムにおいて、
    前記給脂流路の出口は、前記ピンの軸方向に沿った前記内輪の幅方向の一方の端部近傍で前記内輪の幅内の位置に少なくとも1つ設けられ、
    前記連通流路の入口は、前記内輪の内周面の幅方向の他方の端部近傍に設けられている
    ことを特徴とする球面滑り軸受システム。
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