特開2016-217525(P2016-217525A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-217525(P2016-217525A)
(43)【公開日】2016年12月22日
(54)【発明の名称】転がり軸受
(51)【国際特許分類】
   F16C 33/58 20060101AFI20161125BHJP
   F16C 19/36 20060101ALI20161125BHJP
【FI】
   F16C33/58
   F16C19/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2015-106425(P2015-106425)
(22)【出願日】2015年5月26日
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000394
【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】島野 貴大
【テーマコード(参考)】
3J701
【Fターム(参考)】
3J701AA16
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA55
3J701BA65
3J701DA05
3J701FA21
3J701FA48
3J701FA60
3J701GA11
3J701GA60
(57)【要約】
【課題】転がり軸受の一部を削り出すことなく、軌道面の外観の視認のみで簡単に当該転がり軸受の余寿命を把握する。
【解決手段】円錐ころ軸受(転がり軸受)は、外輪軌道面32(第1軌道面)が形成された外輪30(第1軌道輪)と、内輪軌道面(第2軌道面)が形成された内輪(第2軌道輪)と、外輪と内輪との間で転動可能に配置された円錐ころ(転動体)と、を有する。この円錐ころ軸受においては、組み付け状態にある外輪と内輪との少なくとも一方を、円錐ころと分離するように分解できる。外輪軌道面には、当該外輪軌道面に対する円錐ころの転がり接触によって磨耗する線状の皮膜80が、円錐ころの公転方向に対して交差する方向に設けられている。この皮膜は、円錐ころの転がり接触の累積時間に応じた磨耗状態が予め把握されている。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1軌道面が形成された第1軌道輪と、
第2軌道面が形成された第2軌道輪と、
前記第1軌道面と前記第2軌道面との間で転動可能に配置された転動体と、
を有し、かつ、組み付け状態にある前記第1軌道輪と前記第2軌道輪との少なくとも一方を前記転動体と分離するように分解できる構成の転がり軸受であって、
前記転動体と分離可能な前記第1軌道輪または前記第2軌道輪の軌道面には、前記転動体の転がり接触によって磨耗する線状の皮膜が、前記転動体の公転方向に対して交差する方向に設けられ、
前記皮膜は、前記転がり接触の累積時間に応じた磨耗状態が予め把握されている転がり軸受。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
転がり軸受の一例として、円錐ころ軸受が挙げられる。円錐ころ軸受は、周知のとおり、軌道輪である内輪及び外輪と、これらの両者の間に位置する複数の円錐ころと、を有する。円錐ころは、内輪と外輪とが個々に有する軌道面で転動可能に支持されている。転がり軸受は、例えば車両のデファレンシャル装置にて、歯車機構を駆動する入力軸を回転可能に支持している(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2015−52348号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、転がり軸受の余寿命を把握したいという要望がある。円錐ころ軸受の場合、内輪と外輪とを外し、これらの一部を削り出して例えばX線を照射する等によって結晶の組織状態を調べていた。しかし、この方法では、軸受の一部を削り出す、また、X線を照射する、といった種々の作業を要し手間がかかる。
【0005】
そこで、本発明の課題は、転がり軸受の一部を削り出すことなく、軌道面の外観の視認のみで簡単に当該転がり軸受の余寿命を把握することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明はつぎの手段をとる。
【0007】
第1軌道面が形成された第1軌道輪と、第2軌道面が形成された第2軌道輪と、第1軌道面と第2軌道面との間で転動可能に配置された転動体と、を有し、かつ、組み付け状態にある第1軌道輪と第2軌道輪との少なくとも一方を転動体から分離するように分解できる構成の転がり軸受であって、転動体と分離可能な第1軌道輪または第2軌道輪の軌道面には、転動体の転がり接触によって磨耗する線状の皮膜が、転動体の公転方向に対して交差する方向に設けられている。そして、この皮膜は、転動体の転がり接触の累積時間に応じた磨耗状態が予め把握されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明において、皮膜は、転動体による転がり接触の累積時間に応じた磨耗状態が予め把握されている。このことから、作業者は、分解状態にある軌道輪において皮膜の磨耗状態を見ることで、当該磨耗状態から逆算して、軌道面に対する転動体の転がり接触の累積時間を推定できる。これによって、作業者は、軌道輪の余寿命を把握できる。したがって、本発明では、軌道輪の一部を削り出すことなく、軌道面の外観の視認のみで簡単に転がり軸受の余寿命を把握できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】円錐ころ軸受が適用されたデファレンシャル装置を表した断面図である。
図2図1のII領域を拡大して表した断面図である。
図3】未使用状態にある外輪の例を表した斜視図である。
図4】中使用状態にある外輪の例を表した断面図である。
図5】満使用状態にある外輪の例を表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。本実施形態では、車両のデファレンシャル装置に適用された円錐ころ軸受を例として、本発明の転がり軸受を説明する。図1に示すデファレンシャル装置1は、例えば建設機械であるパワーショベルに設けられている。デファレンシャル装置1は、その外殻であるケース3の内部に、リングギヤ5とピ二オン軸10とを有する。リングギヤ5は、差動機構を構成している。ピ二オン軸10は、そのテール側となる端部に、ピニオン12を有する。ピニオン12はリングギヤ5と噛み合うように構成されている。ピニオン軸10のヘッド側の端部には、フランジ部材14が装着されている。フランジ部材14は、図示しないシャフト等を介してエンジンと連結されている。
【0011】
ピニオン軸10は、後で説明する2つの円錐ころ軸受20,21(転がり軸受)によって回転可能に支持されている。ピニオン軸10は、エンジンで回転駆動される。ピニオン軸10の回転は、ピニオン12とリングギヤ5との噛み合いを通じて、車輪(図示省略)に伝達される。
【0012】
2つの円錐ころ軸受20,21は、ピニオン軸10のヘッド側とテール側とにそれぞれ設けられている。両円錐ころ軸受20,21の構成は実質的に同一である。以下では、ヘッド側の円錐ころ軸受20について詳しく説明し、テール側の円錐ころ軸受21については重複した説明を省略する。なお、図面においては、両円錐ころ軸受20,21に関して同一もしくは実質同一な構成・機能を有すると考えられる部分には、同一の符号を付している。
【0013】
円錐ころ軸受20は、図1,2に示すように、外輪30(第1軌道輪)と、内輪40(第2軌道輪)と、円錐ころ50(転動体)と、保持器60と、を有する。外輪30は、ケース3の一部で構成されたハウジング部3aに対して圧入されている。外輪30は、円筒状に構成されている(図3参照)。外輪30の内周面には、その周方向に亘って連続した外輪軌道面32(第1軌道面)が形成されている。外輪軌道面32は、テーパ状であり、かつ、周方向に亘って所定幅H(図3参照)を有する。
【0014】
内輪40は、図1,2に示すように、外輪30の内周に同心で配置されている。内輪40の外周面には、その周方向に亘って連続した内輪軌道面42(第2軌道面)が形成されている。内輪軌道面42は、その全周に亘って外輪軌道面32と相対向している。内輪軌道面42の両縁には、鍔部44,46が形成されている。両鍔部44,46は、内輪40の周方向に亘って連続している。なお、内輪40の内周側には、ピニオン軸10が挿通されている。そして内輪40はピニオン軸10とともに回転する。
【0015】
円錐ころ50は、外輪軌道面32と内輪軌道面42との間で転動可能に配置されている。具体的には、円錐ころ50の側面が両軌道面32,42で転がり可能に支持され、かつ、円錐ころ50の両端面が両鍔部44,46で摺動可能に支持されている。この支持状態のもと、円錐ころ50は、自身の軸心Jまわりに自転しながら、内輪40及び外輪30の周方向に公転する。なお、円錐ころ50は、外輪軌道面32と内輪軌道面42との間に複数設けられている。これら複数の円錐ころ50は、内輪40及び外輪30の周方向に沿って列状に配置されている。
【0016】
保持器60は、自転および公転する各円錐ころ50を、互いに等間隔の位置関係に保つように機能する。保持器60と各円錐ころ50と内輪40とは、予め互いに一体に組付けられた状態で、外輪30に対して取付けられている。
【0017】
円錐ころ軸受20においては、図1,2に示す組付け状態から、外輪30と内輪40とを互いに分解できる。この分解に際して、内輪40は、保持器60と各円錐ころ50とともに一体で外輪30から取外される。つまり、円錐ころ軸受20においては、外輪30から各円錐ころ50を分離するように外輪30と内輪40とが分解される。各円錐ころ50が外輪軌道面32から分離されることで、以下に説明する外輪軌道面32の皮膜80の状態を視認できる。なお、外輪30は、ハウジング部3aを温めることでハウジング部3aから取外し可能である。
【0018】
図3は、未使用状態の外輪30を示している。外輪軌道面32には、線状の皮膜80が複数形成されている。皮膜80は、円錐ころ50の公転方向(外輪軌道面32の周方向)に対して交差する方向に設けられ、かつ、外輪軌道面32の幅H方向の両縁に亘って延びている。外輪軌道面32の幅Hは、円錐ころ50の母線B(図2参照)の長さよりも長い。皮膜80は、円錐ころ50の公転方向に対して例えば直交している。なお、図3に示す例において、皮膜80は、円錐ころ50の公転方向に、例えば等間隔で複数設けられている。皮膜80は、一本でもよい。
【0019】
皮膜80は、円錐ころ50の転がり接触によって磨耗する素材で形成されており、例えば酸化皮膜処理にて形成されている。皮膜80は、外輪軌道面32と異なる色彩であることが好ましい。皮膜80の膜厚は、円錐ころ50の転がり接触に影響しない厚みであり、例えば5〜15μm程度である。
【0020】
皮膜80は、その素材上、円錐ころ50の転がり接触に応じて磨耗する。本実施形態では、この転がり接触の累積時間に応じた皮膜80の磨耗状態が、予め把握されている。具体的には、皮膜80の磨耗試験が繰り返し行われ、その結果得られた、所定の累積時間に対応する、統計的に最も確率が高い磨耗状態が、例えば画像データとしてデータベースに蓄積されている。以下、円錐ころ50の転がり接触の累積時間を、単に、転がり累積時間と記す。転がり累積時間の単位は、例えば[hour]である。
【0021】
図4は、データベースに蓄積されている画像データをコンピュータ上に表示した外輪30aの画像データの例であり、転がり累積時間Aに対応する皮膜80の磨耗状態を表している。図4では、例として長い破線によって、図3の状態よりも磨耗した皮膜80を表している。例えばこの磨耗状態においては、外輪30が未だ使用可能な中使用状態にある。図5は、コンピュータ上に表示した外輪30bの画像データの例であり、転がり累積時間Bに対応する皮膜80の磨耗状態を表している。転がり累積時間Bは転がり累積時間Aよりも長い。図5では、例として短い破線によって、図4の状態よりも磨耗した皮膜80を表している。例えばこの磨耗状態においては、外輪30がほぼ寿命に達した満使用状態にある。なお、データベースには、転がり累積時間A,B以外にも、複数の転がり累積時間に対応する磨耗状態の画像データが蓄積されている。
【0022】
上述した画像データを利用することで、作業者は、外輪30の余寿命を把握できる。まず作業者は、組付け状態にある外輪30と内輪40とを互いに分解して外輪軌道面32から各円錐ころ50を分離し、さらに外輪30をハウジング部3aから取外す。そして、外輪30に設けられた皮膜80の磨耗状態を、各転がり累積時間に対応する画像データと比較する。作業者は、皮膜80の磨耗状態を例えば転がり累積時間A及びBの両方に対応する画像データと比較することで、現在の転がり累積時間Pが、0≦P<A、A≦P<B、P≧B、のいずれの範囲にあるかを推定できる。この結果、作業者は、外輪30が、未使用状態、中使用状態、満使用状態に対してどの程度の使用状態にあるのかを把握できる。なお、上述した、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)の符号は、等号を含んでも含まなくても良い。作業者は、皮膜80の磨耗状態を例えば転がり累積時間Bに対応する画像データのみと比較し、現在の転がり累積時間Pが転がり累積時間Bよりも短いか長いかのみを推定することもできる。この場合、作業者は、単に外輪30が満使用状態にあるか否かを把握できる。
【0023】
このように、皮膜80の磨耗状態を各転がり累積時間に対応する画像データと比較することで、作業者は、外輪30の余寿命を把握できる。したがって、作業者は、従来のように外輪30の一部を削り出してX線を照射することなく、外輪軌道面32の外観の視認のみで簡単に外輪30の余寿命を把握できる。なお、外輪30の余寿命は、内輪40、円錐ころ50、及び保持器60の余寿命と対応している。そのため、外輪30の余寿命を把握することで、円錐ころ軸受20そのものの余寿命が把握される。
【0024】
上述の実施形態においては、皮膜80が、円錐ころ50の公転方向に対して交差する方向に、円錐ころ50の母線B(図2参照)よりも長く設けられている(図3参照)。このことから、円錐ころ50は、その母線B上の限られた一部ではなく、母線Bの全長に亘って皮膜80に対して転がり接触する。したがって、作業者は、この転がり接触の結果得られる、母線Bの全長に対応する皮膜80の磨耗状態から転がり累積時間を推定することとなり、例えば母線B上の一部にのみ対応する皮膜80の磨耗状態のような偏ったサンプル対象から転がり累積時間を推定する場合に比べて、転がり累積時間の推定の信頼性が増す。
【0025】
また、上述の実施形態においては、皮膜80が線状に設けられていることで、皮膜80の両脇は皮膜非形成領域82となっている(図3参照)。作業者は、この皮膜非形成領域82と皮膜80領域とを比較することで、皮膜80の磨耗の進行具合を把握できる。例えば皮膜を外輪軌道面32の面全体に形成した場合、外輪軌道面32には皮膜非形成領域がないため、当該外輪軌道面32には皮膜の磨耗の進行具合を把握するための比較対象がない。したがって作業者は、皮膜の磨耗の進行具合を把握し難い。これに対して、上述の実施形態では、皮膜80の比較対象となる皮膜非形成領域82が皮膜80の両脇にあることから、作業者は、皮膜80の磨耗の進行具合を容易に把握できる。しかも、皮膜80は、線状に細く形成されているため、作業者は、皮膜80を視認した際、皮膜80の両脇の皮膜非形成領域82を自ずと視野に収めることとなる。したがって、作業者は、皮膜80と皮膜非形成領域82とを同時に視認でき、皮膜80と皮膜非形成領域82とを容易に比較できる。
【0026】
なお、皮膜80は例えばつぎのようにして形成される。まず、外輪軌道面32において皮膜80を形成する線状領域以外の領域にマスキングを施す。そして、外輪軌道面32に対して素材を例えば吹き付ける。その後、素材を乾燥させる。皮膜80は、レーザーマーキング等にて形成してもよい。
【0027】
以上は本発明を実施するための一実施の形態を図面に関連して説明したが、本発明は他の実施の形態でも実施可能である。皮膜80の素材は、円錐ころ50の転がり接触によって磨耗するものであれば、どのようなものでもよい。また、皮膜80の形成方法は、吹き付けに限定されるものではなく、素材等に応じて自由に変更可能である。
【0028】
皮膜80は、円錐ころ50の公転方向に対して交差した線状に形成されていればよく、円錐ころ50の公転方向に所定幅を有してもよい。皮膜80は、円錐ころ50の公転方向に対して直交していていなくてもよく、当該公転方向に対して所定角度で傾斜していてもよい。皮膜80は、外輪軌道面32の幅H方向の両縁に亘って形成されていないくてもよく、外輪軌道面32において、円錐ころ50による転がり接触の負荷が大きい、幅H方向の中央付近のみに形成されてもよい。また、皮膜80は、外輪軌道面32の幅H方向の端部近傍のみに形成されていてもよい。皮膜80は、外輪軌道面32の幅H方向の中央近傍から一方側の端部にかけて形成されていてもよい。
【0029】
転がり累積時間の推定に使用される画像データは、転がり累積時間A,Bの画像データに限定されるものではなく、いずれのタイミングの転がり累積時間の画像データを用いてもよい。また、転がり累積時間の推定においては、3つ以上のタイムステップの転がり累積時間の画像データを用いてもよい。
【0030】
転がり累積時間の推定に使用される画像データは、各転がり累積時間に対応する、統計的に最も確率が高い皮膜80の磨耗状態を収めた写真でもよいし、コンピュータ上で皮膜80の磨耗状態を擬似的に再現(シミュレーション)したものでもよい。なお、各転がり累積時間に対応する皮膜80の磨耗状態を予め把握しておく手段は、画像データに限定されるものではなく、例えば外輪80の実物でもよい。
【0031】
転がり軸受は、円錐ころ軸受20に限定されるものではなく、第1軌道面が形成された第1軌道輪と、第2軌道面が形成された第2軌道輪と、第1軌道面と第2軌道面との間で転動可能に配置された転動体と、を有し、かつ、組み付け状態にある第1軌道輪と第2軌道輪とを互いに分解できる構成の転がり軸受であればどのような転がり軸受でもよい。例えば転がり軸受は、転動体が円筒ころで構成された円筒ころ軸受でもよい。また、転がり軸受は、転動体が玉で構成された玉軸受(アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、スラスト玉軸受等)でもよい。なお、転がり軸受は、デファレンシャル装置1に適用された転がり軸受に限定されるものではなく、如何なるものに適用されていてもよい。
【0032】
上述の実施形態では、第1軌道面である外輪軌道面32に皮膜80が形成されていた。しかし、皮膜80の形成箇所は、第1軌道面に限定されるものではなく、外観を視認できる軌道面であれば、第1軌道面と第2軌道面とのいずれに形成してもよく、また、第1軌道面と第2軌道面との両方に形成してもよい。
【符号の説明】
【0033】
20 円錐ころ軸受(転がり軸受)
30 外輪(第1軌道輪)
32 外輪軌道面(第1軌道面)
40 内輪(第2軌道輪)
42 内輪軌道面(第2軌道面)
60 保持器
80 皮膜

図1
図2
図3
図4
図5