特許 6507583 旋回座軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6507583

(24)【登録日】2019年4月12日

(45)【発行日】2019年5月8日

(54)【発明の名称】旋回座軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/60 20060101AFI20190422BHJP

   F16C 19/38 20060101ALI20190422BHJP

   F16C 33/78 20060101ALI20190422BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/60

   F16C19/38

   F16C33/78 Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-230906(P2014-230906)

(22)【出願日】2014年11月13日

(65)【公開番号】特開2016-94982(P2016-94982A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年10月9日

(73)【特許権者】

【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】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大岩 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】蔵下 義一

【審査官】 藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−１５８５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２８７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７４９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４６４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４５０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １９／００−１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０−３３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールド掘進機のフレームが固定される第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、前記シールド掘進機のカッターヘッドが固定される第２の軌道輪と、
前記第１及び第２の軌道輪の間に転動可能に設けられる転動体と、
前記第１及び第２の軌道輪の互いに対向する周面間の隙間をシールするリップ部を有するシール部材と、を備えており、
前記転動体が、第１のころと、第２のころと、第３のころとを有し、
前記第１のころは、中心軸線を径方向に向けて配置され、軸方向の前記シールド掘進機の前記フレームが固定される側である軸方向の一方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動するとともに、軸方向の前記シールド掘進機の前記カッターヘッドが固定される側である軸方向の他方側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動し、
前記第２のころは、中心軸線を径方向に向けて前記第１のころよりも前記軸方向の他方側に配置され、前記軸方向の一方側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動するとともに、前記軸方向の他方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動し、
前記第３のころは、中心軸線を軸方向に向けて前記第１のころと前記第２のころとの軸方向の間に配置され、径方向の内方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動するとともに、径方向の外側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動し、
前記シール部材は、第２の軌道輪の周面に固定され、前記第１の軌道輪の軸方向端面に前記リップ部が摺動可能に接触しており、
前記第１の軌道輪の軸方向端面には、前記シール部材が配置される凹部が形成され、
前記凹部は、前記シール部材の前記リップ部が接触する径方向に沿った平坦面と、前記平坦面を挟んで前記第２の軌道輪とは径方向の反対側に配置され、当該第２の軌道輪から径方向に離れるに従って軸方向外方へ傾斜するテーパー面とを含み、
前記テーパー面が、前記第２のころと前記第２のころが転動する前記第１の軌道輪の軌道面とが接触する範囲と、軸方向に重なる位置に配置される、シールド掘進機のカッターヘッド用の旋回座軸受。

【請求項2】

前記平坦面と前記テーパー面との境界部から前記第２の軌道輪の前記周面までの距離が、前記シール部材の径方向の幅よりも大きい、請求項１に記載のシールド掘進機のカッターヘッド用の旋回座軸受。

【請求項3】

前記第１の軌道輪は、前記凹部の軸方向内側に、前記転動体から軸方向の荷重を受ける軌道部を備えており、前記凹部の径方向の幅が、前記軌道部の径方向の幅よりも小さい、請求項１又は請求項２に記載のシールド掘進機のカッターヘッド用の旋回座軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、旋回座軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

シールド掘進機のカッターヘッド用軸受や大型建設機械のターンテーブル用軸受等の旋回部に使用される旋回座軸受には、内輪及び外輪と、これらの間に転動可能に設けられた１列又は複数列の転動体とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

【0003】

図３は、従来技術に係る旋回座軸受の一例を示す断面図である。この旋回座軸受１１０は、内輪１１１と、外輪１１２と、３列のころ１１３，１１４，１１５とを備えている。外輪１１２の外周面には歯車１３３が形成されている。３列のころ１１３，１１４，１１５は、軸方向の荷重（スラスト荷重及びモーメント荷重）を受ける第１及び第２のころ１１３，１１４と、径方向の荷重（ラジアル荷重）を受ける第３のころ１１５とからなる。また、内輪１１１と外輪１１２との隙間から旋回座軸受１１０内に異物が侵入するのを防止するために、両者の間にはシール部材１４１，１４２が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２−１９０５９９号公報

【特許文献2】特開平１１−１９０３４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、旋回座軸受１１０が装着される装置の小型化を図るため、旋回座軸受１１０についても小型化が要求されている。その一方で、旋回座軸受１１０の内輪１１１や外輪１１２にはころ１１３，１１４，１１５から大きな荷重が付与されるため、単に小型化をするだけでなく、強度も十分に確保する必要がある。
本発明は、上記の実情に鑑み、小型化を図りつつも強度を可及的に維持することができる旋回座軸受を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のシールド掘進機のカッターヘッド用の旋回座軸受は、シールド掘進機のフレームが固定される第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、前記シールド掘進機のカッターヘッドが固定される第２の軌道輪と、前記第１及び第２の軌道輪の間に転動可能に設けられる転動体と、前記第１及び第２の軌道輪の互いに対向する周面間の隙間をシールするリップ部を有するシール部材と、を備えており、前記転動体が、第１のころと、第２のころと、第３のころとを有し、前記第１のころは、中心軸線を径方向に向けて配置され、軸方向の前記シールド掘進機の前記フレームが固定される側である軸方向の一方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動するとともに、軸方向の前記シールド掘進機の前記カッターヘッドが固定される側である軸方向の他方側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動し、前記第２のころは、中心軸線を径方向に向けて前記第１のころよりも前記軸方向の他方側に配置され、前記軸方向の一方側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動するとともに、前記軸方向の他方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動し、前記第３のころは、中心軸線を軸方向に向けて前記第１のころと前記第２のころとの軸方向の間に配置され、径方向の内方側で前記第１の軌道輪の軌道面を転動するとともに、径方向の外側で前記第２の軌道輪の軌道面を転動し、前記シール部材は、第２の軌道輪の周面に固定され、前記第１の軌道輪の軸方向端面に前記リップ部が摺動可能に接触しており、前記第１の軌道輪の軸方向端面には、前記シール部材が配置される凹部が形成され、前記凹部は、前記シール部材の前記リップ部が接触する径方向に沿った平坦面と、前記平坦面を挟んで前記第２の軌道輪とは径方向の反対側に配置され、当該第２の軌道輪から径方向に離れるに従って軸方向外方へ傾斜するテーパー面とを含み、前記テーパー面が、前記第２のころ及び前記第２のころが転動する前記第１の軌道輪の軌道面と軸方向に重なる位置に配置されるものである。

【0007】

上記構成によれば、第１及び第２の軌道輪のうち、シール部材が接触する他方の軌道輪の軸方向端面には、シール部材が配置される凹部が形成されるので、この凹部の深さの分だけ一方の軌道輪の軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、旋回座軸受を組み立てた状態においても軸方向の寸法を小さくすることができ、この旋回座軸受を装着した装置の小型化を図ることができる。また、凹部は、平坦面とテーパー面とを含み、テーパー面は、一方の軌道輪から離れる方向に向かうに従い軸方向外方に傾斜しているので、他方の軌道輪の急激な断面変化を防止し、応力集中の発生を抑制することができる。したがって、凹部を形成することに伴う旋回座軸受の強度低下を抑制することができる。

【0008】

前記平坦面と前記テーパー面との境界部から前記第２の軌道輪の前記周面までの距離が、前記シール部材の径方向の幅よりも大きいことが好ましい。
このような構成によって、凹部内にシール部材を配置し易くすることができ、シール部材の組付性を向上させることができる。

【0009】

前記第１の軌道輪は、前記凹部の軸方向内側に、前記転動体から軸方向の荷重を受ける軌道部を備えており、前記凹部の径方向の幅が、前記軌道部の径方向の幅よりも小さいことが好ましい。
このような構成によって、凹部を形成することに伴う軌道部の強度低下を抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の旋回座軸受によれば、小型化を図りつつも強度を可及的に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。

【図2】図１の要部を拡大して示す断面図である。

【図3】従来技術に係る旋回座軸受を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の旋回座軸受の実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る旋回座軸受を示す断面図である。旋回座軸受１０は、内輪（第１の軌道輪）１１、外輪（第２の軌道輪）１２、及び転動体（ころ）１３，１４，１５を備えている。図１中のＯは、旋回座軸受１０の軸心（回転中心）を示す。以下の説明においては、軸心Ｏに沿った方向を上下方向とする。

【0013】

内輪１１は、第１の内輪部２１と、第２の内輪部２２との２部材により構成されている。第１の内輪部２１は、軸方向一方側（図１の上側）に配置され、第２の内輪部２２は、軸方向の他方側（図１の下側）に配置されている。
第１の内輪部２１の下端面２１ａと、これに対向する第２の内輪部２２の上端面２２ａとが互いに重ね合わされている。

【0014】

第１の内輪部２１には軸方向に貫通する挿通孔２１ｂが形成され、第２の内輪部２２の上端面２２ａには、挿通孔２１ｂに対応する雌ねじ２２ｂが形成されている。そして、挿通孔２１ｂに挿通され、雌ねじ２２ｂに螺合されたボルト（図示省略）によって、第１の内輪部２１の上端面に取り付けられる他の部材６０（例えば、シールド掘進機のフレーム）が固定される。

【0015】

第１の内輪部２１は、上部を構成する大径部２１Ａと、下部を構成する小径部２１Ｂとを有している。大径部２１Ａ及び小径部２１Ｂは、内径寸法がほぼ同一である。大径部２１Ａの外径は小径部２１Ｂの外径よりも大きい。大径部２１Ａの下面２１Ａ１は、後述する第１のころ１３の軌道面とされている。

【0016】

第２の内輪部２２は、下部を構成する大径部２２Ａと、上部を構成する小径部２２Ｂと、大径部２２Ａと小径部２２Ｂとの間を構成する中径部２２Ｃとを有している。大径部２２Ａ、小径部２２Ｂ、及び中径部２２Ｃは、内径寸法が同一である。大径部２２Ａの外径は中径部２２Ｃの外径よりも大きく、中径部２２Ｃの外径は小径部２２Ｂの外径より大きい。大径部２２Ａの上面２２Ａ１は、後述する第２のころ１４の軌道面とされている。また、小径部２２Ｂの外周面２２Ｂ１は、後述する第３のころ１５の軌道面とされている。

【0017】

外輪１２は、第１の外輪部３１と、第２の外輪部３２との２部材により構成されている。
第１の外輪部３１は、円環状であり、断面形状が略長方形に形成されている。第１の外輪部３１の上面３１Ａ１は、第１の内輪部２１の大径部２１Ａの下面２１Ａ１に対向し、当該下面２１Ａ１と同様に第１のころ１３の軌道面とされている。
第１の外輪部３１の内周面３１Ｂ１は、第２の内輪部２２における小径部２２Ｂの外周面２２Ｂ１に対向し、当該外周面２２Ｂ１と同様に、第３のころ１５の軌道面とされている。

【0018】

第２の外輪部３２は、下部を構成する小径部３２Ａと、上部を構成する大径部３２Ｂとを有している。小径部３２Ａと大径部３２Ｂとは同一の外径を有している。小径部３２Ａと大径部３２Ｂの外周面には歯車３３が形成されている。
小径部３２Ａの内径は、大径部３２Ｂの内径よりも小さい。そして、小径部３２Ａの上面３２Ａ１と第１の外輪部３１の下面３１Ａ２とが当接している。

【0019】

第２の外輪部３２の小径部３２Ａには軸方向に貫通する挿通孔３２ｂが形成されている。第１の外輪部３１の下面３１Ａ２には、挿通孔３２ｂに対応する雌ねじ３１ｂが形成されている。そして、挿通孔３２ｂに挿通され、雌ねじ３１ｂに螺合されたボルト（図示省略）によって、第２の外輪部３２の下端面３２Ａ２に取り付けられる他の部材６１（例えば、シールド掘進機のカッターヘッド）が固定される。

【0020】

第１の外輪部３１の下面３１Ａ２における、第２の外輪部３２の小径部３２Ａよりも径方向内方に突出する部分は、第２の内輪部２２における大径部２２Ａの上面２２Ａ１に対向し、当該上面２２Ａ１と同様に、第２のころ１４の軌道面とされている。

【0021】

本実施形態のころ１３，１４，１５は、軸方向の荷重（スラスト荷重及びモーメント荷重）を受ける複数の第１のころ１３及び第２のころ１４と、径方向の荷重（ラジアル荷重）を受ける複数の第３のころ１５とからなる。各ころ１３，１４，１５は、それぞれ保持器１３ａ，１４ａ，１５ａによって周方向の間隔が保持されている。第１のころ１３は、中心軸線が径方向に向くように配置され、第１の内輪部２１に形成された軌道面２１Ａ１上と、第１の外輪部３１に形成された軌道面３１Ａ１上を転動する。

【0022】

第２のころ１４は、中心軸線が径方向に向くように配置され、第１の外輪部３１に形成された軌道面３１Ａ２上と、第２の内輪部２２に形成された軌道面２２Ａ１上を転動する。なお、本実施形態においては、第２の内輪部２２の軌道面２２Ａ１が形成された部分を、第２のころ１４から軸方向の荷重を受ける軌道部２５という。図２には、軌道部２５が点線のハッチングを付して示されている。

【0023】

第３のころ１５は、中心軸線が軸方向に向くように配置され、第２の内輪部２２に形成された軌道面２２Ｂ１上と、第１の外輪部３１に形成された軌道面３１Ｂ１上を転動する。

【0024】

第１の外輪部３１の外周面は、第２の外輪部３２の大径部３２Ｂの内周面に当接している。第２の外輪部３２の大径部３２Ｂの上端内周面は、第１のころ１３と対向して配置されている。そして、第２の外輪部３２の大径部３２Ｂの上端部と、第１の内輪部２１の大径部２１Ａの径方向外端部との間には隙間が形成され、この隙間が第１のシール部材４１によってシールされている。第１のシール部材４１は、第１の内輪部２１の大径部２１Ａに固定され、第２の外輪部３２における大径部３２Ｂに摺動可能に接触している。そして、第１のシール部材４１は、第１の内輪部２１と第２の外輪部３２との隙間から旋回座軸受１０の内部に異物が侵入するのを防止している。

【0025】

第２の外輪部３２における小径部３２Ａの内周面３２Ａ１と、第２の内輪部２２における大径部２２Ａの外周面２２Ａ２とは互いに対向して配置されている。そして、当該内周面３２Ａ１と、当該外周面２２Ａ２との間に隙間ｔ１（図２参照）が形成され、隙間ｔ１は第２のシール部材４２によってシールされている。第２のシール部材４２は、第２の外輪部３２の小径部３２Ａに固定され、第２の内輪部２２の大径部２２Ａに摺動可能に接触している。第２のシール部材４２は、第２の内輪部２２と第２の外輪部３２との隙間から旋回座軸受１０の内部に異物が侵入するのを防止している。

【0026】

図２は、第２のシール部材４２を拡大して示す断面図である。
第２の内輪部２２の大径部２２Ａの下端面（軸方向端面）２２Ａ３には凹部５０が形成されている。この凹部５０は、軸方向外方（図２の下方）及び径方向外方（図２の左方）に開放している。凹部５０は、環状面５１と筒状面５２とを有している。環状面５１は、径方向に沿って配置され、第２の内輪部２２の下端面２２Ａ３と平行な平坦面であり、当該下端面２２Ａ３よりも上位（軸方向内側）に配置されている。なお、第２の内輪部２２の下端面２２Ａ３は、第２の外輪部３２の下端面３２Ａ２よりも寸法ｔ２だけ僅かに上位に配置されている。

【0027】

筒状面５２は、環状面５１の径方向内側、すなわち環状面５１を挟んで第２の外輪部３２とは反対側（図２の右側）に配置されている。そして、筒状面５２は、環状面５１と、第２の内輪部２２の下端面２２Ａ２とを接続している。筒状面５２は、径方向内側に向かうに従い軸方向外側（図２の下側）に位置するように傾斜するテーパー面（円錐面）とされている。

【0028】

第２のシール部材４２は、その基端部４２ａが、第２の外輪部３２の内周面３２Ａ１に形成された取付溝４３に嵌合されることによって取り付けられている。また、第２のシール部材４２は、リップ部４２ｂが、凹部５０の環状面５１に接触している。第２のシール部材４２の径方向の幅ｗは、第２の外輪部３２の内周面３２Ａ１から凹部５０における環状面５１と筒状面５２との境界部分までの距離Ｌ１よりも小さくなっている。距離Ｌ１は、第２の外輪部３２の内周面３２Ａ１と、第２の内輪部２２の外周面２２Ａ２との隙間ｔ１と、環状面５１の径方向の幅とを足し合わせた寸法となる。また、凹部５０の径方向の幅Ｗ１は、第２のころ１４の軌道部２５の径方向の幅Ｗ２よりも小さい。

【0029】

以上の構成において、内輪１１の下端面２２Ａ３には、第２のシール部材４２が配置される凹部５０が形成されている。一方、図３に示す従来技術の場合、内輪１１１の下端面は、凹部が形成されておらず、全体が平坦面となっている。したがって、本実施形態では、図１に示すように、内輪１１の軸方向の高さ（幅）Ｈ１を従来技術と同一とした場合に、外輪１２の軸方向の高さ（幅）Ｈ２を、従来技術よりも小さくすることが可能となる。そのため、旋回座軸受１０全体の軸方向の高さを小さくすることができ、旋回座軸受１０が装着される装置の小型化を図ることができる。

【0030】

図２に示すように、凹部５０は、環状面５１と筒状面５２とからなり、筒状面５２は、テーパー面とされている。そのため、例えば、凹部５０の径方向内端部を図２に２点鎖線で示すように直角形状に形成した場合に比べて応力が集中し難くなり、内輪１１、特に第２のころ１４から軸方向の荷重を受ける軌道部２５の強度低下を抑制することができる。

【0031】

また、凹部５０の径方向の形成範囲Ｗ１は、軌道部２５の径方向幅Ｗ２よりも小さいので、軌道部２５の軸方向の厚さを可及的に確保することができ、これによっても軌道部２５の強度低下を抑制することができる。特に、軌道部２５は、他の部材６１（図１参照）に直接接しておらず、片持ちの状態でころ１４からの荷重を受けるため、上記の構成によって強度を確保することが極めて有用である。

【0032】

また、凹部５０の筒状面５２がテーパー面に形成されているため、第２のシール部材４２を第２の外輪部３２の嵌合溝５３に嵌合させるときに、ハンマー等を用いて水平に近い方向（矢印Ｘ方向）に打ち込むことができる。したがって、凹部５０を形成することに起因して第２のシール部材４２の取付作業性が損なわれることもほとんどない。

【0033】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態の旋回座軸受は、３列の円筒ころを備えたものであったが、２列又は４列以上の円筒ころを備えていてもよい。また、旋回座軸受は、転動体として円筒ころを備えたものに限らず、玉や円錐ころ等を備えたものであってもよい。

【0034】

旋回座軸受の歯車は、外輪に限らず、内輪に設けられていてもよい。また、旋回座軸受は、歯車を備えていなくてもよい。
内輪は、第１及び第２内輪部の２部材により構成されれているが、１部材又は３部材以上によって構成されていてもよい。外輪も、第１及び第２外輪部の２部材により構成されているが、１部材又は３部材以上によって構成されていてもよい。

【0035】

シール部材は、内輪側に固定され、外輪側に摺動可能に接触していてもよい。この場合、凹部が外輪側に形成されることになる。

【符号の説明】

【0036】

１０：旋回座軸受、１１：内輪（第１の軌道輪）、１２：外輪（第２の軌道輪）、１３：第１のころ（転動体）、１４：第２のころ（転動体）、１５：第３のころ（転動体）、２２Ａ２：内輪の外周面、２２Ａ３：内輪の下端面（軸方向端面）、２５：軌道部、３２Ａ１：外輪の内周面、４２：第２のシール部材、５０：凹部、５１：環状面（平坦面）、５２：筒状面（テーパー面）

【図1】

【図2】

【図3】