(57)【要約】【課題】潤滑油の保持能力が高く、かつ軌道面の全面にわたって確実に潤滑させることができるようにする。【解決手段】内輪１３の外周面に設けた溝２４と、外輪１５の内周面に設けた溝２５とで断面が正方形状の軌道面からなる軌道２１形成され、この軌道２１には円柱形状の荷重受け部材２６の両端面に潤滑油含有部材２７が固着して設けられ、一方向を向けて装着したころ２３Ａと、他方向を向けたころ２３Ｂとが交互に装着されており、荷重受け部材２６の外周面が軌道面に沿って転動する転動面で、潤滑油含有部材２７は毛細管作用を有するシート状の部材であって、軌道面に対して摺動する摺動面となり、軌道面に潤滑油膜が不足していると、潤滑油含有部材２７に含まれる潤滑油が滲み出すように供給され、軌道面に過剰の潤滑油膜が形成されていると、潤滑油含有部材２７に吸収される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪の外周面と外輪の内周面とに、それぞれ直交するＶ字状の円周溝を設けて、円柱状の荷重受け部材からなるころが複数個配列される円周状の軌道が形成されており、
前記内輪側の２つの軌道面を第１，第２の軌道面とし、前記外輪側の２つの軌道面を、第１の軌道面に対向する第３の軌道面、第２の軌道面に対向する第４の軌道面としたときに、前記第１，第３の軌道面間と第２，第４の軌道面間との軌道面間間隔は等しく、これら各軌道面間間隔には、前記第１，第３の軌道面に前記荷重受け部材が転動するころと、第２，第４の軌道面に前記荷重受け部材が転動するころとが交互に配設されており、
前記各ころの前記荷重受け部材の両端面には、前記各軌道面と摺接することにより潤滑油を供給する潤滑油含有部材が固着して設けられ、
前記荷重受け部材が前記第１，第３の軌道面に転動するころは、前記各潤滑油含有部材が第２，第４の軌道面にそれぞれ摺接し、前記荷重受け部材が第２，第４の軌道面に転動するころは、前記各潤滑油含有部材が第１，第３の軌道面にそれぞれ摺接する
構成したことを特徴とするクロスローラ軸受。
【請求項２】
前記軌道面間の間隔は、前記荷重受け部材の両端面間の間隔より大きく、この荷重受け部材の両端に設けた前記潤滑油含有部材間の間隔と同じか、それより小さいものとする構成としたことを特徴とする請求項１記載のクロスローラ軸受。
【請求項３】
前記潤滑油含有部材は潤滑油を含浸させた毛細管作用を発揮するシート状部材で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のクロスローラ軸受。
【請求項４】
前記シート部材は、超高分子量ポリオレフィンと潤滑用のグリースとを混合させて、焼成したもので構成したことを特徴とする請求項３記載のクロスローラ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械の下部走行体と上部旋回体とを旋回可能に連結する旋回装置等に用いられるクロスローラ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等からなる建設機械は、下部走行体に旋回可能に設置した上部旋回体を有し、この上部旋回体に運転室や土砂の掘削等といった作業手段が設けられ、運転室内で作業手段を操作して、所要の作業が行われる。ここで、下部走行体と上部旋回体との間には旋回装置が介装されるが、この旋回装置には、スラスト荷重，ラジアル荷重及びモーメント荷重が作用することから、これらを有効に受承して、円滑な旋回を可能にするためにクロスローラ軸受が用いられる。
【０００３】
クロスローラ軸受は、例えば特許文献１に開示されている。即ち、相互に回転する一対の部材にそれぞれ設けた内輪と外輪を有し、これら内輪の外周面と外輪の内周面とに形成され、断面が相対向する直角二等辺三角形状となった円周状の溝が形成されて、両溝により軌道が構成される。そして、この軌道には第１のころと第２のころとが順次交互に設けられている。第１のころは、内輪における一方側に傾斜した軌道面と、この軌道面に対面するように設けた外輪側の軌道面とに線接触し、また第２のころは、内輪における他方側に傾斜した軌道面と、この軌道面に対面するように設けた外輪側の軌道面とに線接触するようになし、内輪と外輪とが相対回転する際には、第１，第２のころがそれらと線接触している軌道面を転動することになる。
【０００４】
そして、第１のころと第２のころとの間にはスペーサが介在しており、これによってころ同士が接触しないように離隔させている。また、ころと軌道面との転動部を潤滑するために、スペーサに潤滑油の保持部を設けている。スペーサは概略正方形の板体からなり、潤滑油の保持部はその外面部に形成した凹部から構成される。
【特許文献１】実開平２−１４５３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スペーサに設けた潤滑油の保持部は各軌道面の全面に開口している訳ではなく、軌道面の一部にはスペーサの壁面が対面している部位がある。従って、各軌道面には潤滑油が直接供給される部位が存在する一方、スペーサが摺接することにより、潤滑油の供給がなく、むしろ潤滑油を剥ぎ取るようになる部位もあり、スペーサに形成した保持部から軌道面の全面にわたってむらなく均一に潤滑油を供給できる構成とはなっていない。また、スペーサの凹部には、単に潤滑油を滞留させているだけであるから、この潤滑油は外部に流出する可能性があり、潤滑油の保持機能としては不完全であり、長期間にわたって軌道面に潤滑性を確保するのが困難である等といった問題点もある。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、潤滑油の保持能力が高く、かつ軌道面の全面にわたって確実に潤滑させることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、本発明は、内輪の外周面と外輪の内周面とに、それぞれ直交するＶ字状の円周溝を設けて、円柱状の荷重受け部材からなるころが複数個配列される円周状の軌道が形成されており、前記内輪側の２つの軌道面を第１，第２の軌道面とし、前記外輪側の２つの軌道面を、第１の軌道面に対向する第３の軌道面、第２の軌道面に対向する第４の軌道面としたときに、前記第１，第３の軌道面間と第２，第４の軌道面間との軌道面間間隔は等しく、これら各軌道面間間隔には、前記第１，第３の軌道面に前記荷重受け部材が転動するころと、第２，第４の軌道面に前記荷重受け部材が転動するころとが交互に配設されており、前記各ころの前記荷重受け部材の両端面には、前記各軌道面と摺接することにより潤滑油を供給する潤滑油含有部材が固着して設けられ、前記荷重受け部材が前記第１，第３の軌道面に転動するころは、前記各潤滑油含有部材が第２，第４の軌道面にそれぞれ摺接し、前記荷重受け部材が第２，第４の軌道面に転動するころは、前記各潤滑油含有部材が第１，第３の軌道面にそれぞれ摺接する構成したことをその特徴とするものである。
【０００８】
軌道は、内輪の外周面と外輪の内周面とに円周状のＶ溝を形成することにより形成される。溝は概略直角二等辺三角形を有するものであり、軌道は内輪側の溝と外輪側の溝とによって、断面が正方形の空間となる。この空間を形成する正方形は、内輪及び外輪の端面と平行方向（上下方向）と、これと直交する方向（水平方向）の対角線を有するものである。この軌道にはころが装着されるが、ころは相互に直交する方向となるようにして交互に配置され、前後のころの間にはスペーサが介装される。ころは円柱状の荷重受け部材の両端面に潤滑油含有部材を固着して設けたものから構成され、軌道面間間隔は荷重受け部材の両端面間の間隔より大きく、この荷重受け部材の両端に設けた潤滑油含有部材間の間隔とほぼ同じかまたはそれより僅かに小さいものとする。これによって、潤滑油含有部材は軌道面に押し付けられるようになる。
【０００９】
荷重受け部材は、内輪と外輪との軌道面に対して線接触しており、その間に作用する荷重を受承するものであり、このために鋼材等のように剛性の高い部材で構成される。潤滑油含有部材は、潤滑油を含浸させた毛細管作用を発揮するシート状部材で構成する。具体的には、例えば超高分子量ポリオレフィンと潤滑用のグリースとを混合させて、焼成したものから構成される。超高分子量ポリオレフィンの一例としては、超高分子エチレンである。ここで、潤滑用のグリースは、狭義のグリースだけでなく、各種の潤滑油、例えばポリα−オレフィン油等のパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、ジアルキルジヘニルエーテル油等のエーテル油、フタル酸エステル油、鉱油、その他旋回軸受の潤滑材として使用可能な全ての油を単体または混合体を用いることができる。また、この潤滑用のグリースには、酸化防止剤、錆止め剤、磨耗防止剤等の添加剤を混合させることができ、さらに強度を向上させるためのガラス繊維等を添加しても良い。超高分子量ポリオレフィンと潤滑用のグリースとを混合するが、この混合物そのものは流動状態となっており、これを超高分子量ポリオレフィンの融点温度乃至その近傍温度にまで加熱することにより焼成し、その後に冷却すると固形化することになる。
【００１０】
このようにして得られる潤滑油含有部材は、軌道面と摺動させることによって、この軌道面に潤滑膜を形成する。ここで、潤滑油含有部材は毛細管作用を発揮するものである。毛細管作用は、潤滑油を塗布する軌道面に油膜が切れたり、不足したりすると、内部から潤滑油が滲み出すようにして供給し、軌道面に余剰の潤滑油が存在していると、この潤滑油含有部材が飽和するまで吸収することになる。しかも、内輪と外輪とが相対回転すると、４面からなる軌道面のほぼ全面にわたって潤滑油が供給され、油膜切れが生じることはない。また、軌道面に付着する潤滑油が余剰になると、潤滑油含有部材に吸収・保持されることになって、潤滑油の外部漏出を抑制することができるので、長期間にわたって潤滑性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１１】
潤滑油含有部材により高い潤滑油の保持能力を有し、かつこの潤滑油含有部材が軌道面と摺動することにより、この軌道面の全面にわたって確実に潤滑させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１には本発明のクロスローラ軸受を有する旋回装置が適用される一例としての油圧ショベルを示す。なお、本発明のクロスローラ軸受が適用されるのは、これに限定されるものではなく、２つの部材を相対可能に連結するに当って、一方の部材を内輪に取り付け、他方の部材を外輪に取り付ける構成とした各種の機構に適用することができる。
【００１３】
図中において、１は下部走行体、２は上部旋回体である。下部走行体１は、図示したものにあってはクローラ式の走行手段を有するものである。上部旋回体２には、運転室３及び作業手段としての掘削手段４が装着されており、運転室３内には作業手段４等の操作を行うための操作手段が設けられている。上部旋回体２は下部走行体１に対して旋回可能に連結されており、このために旋回装置５が設けられている。
【００１４】
旋回装置５は、図２及び図３に示した構成となっている。これらの図において、１０は下部走行体１の下部側フレーム、１１は上部旋回体２を構成する上部フレームであり、旋回装置５はこれら両フレーム１０，１１間に介装されている。旋回装置５は下部側フレーム１０に複数のボルト１２で固定した内輪１３と、上部側フレーム１１に複数のボルト１４で固定した外輪１５とから構成され、内輪１３の内周面にはリングギア１６が形成されている。リングリア１６には旋回ピニオン１７が噛合しており、この旋回ピニオン１７は上部旋回体２側に設置した旋回モータ１８の出力軸に連結されている。従って、旋回モータ１８により旋回ピニオン１７を回転駆動すると、内輪１３と外輪１５とが相対回転することになり、下部走行体１は接地していることから、上部旋回体２側が旋回することになる。なお、図中、１９はスイベルジョイントであって、例えば油圧ポンプが設けられている上部旋回体２と走行モータ等が設けられている下部走行体１との間の油圧配管が相対回転可能に接続されることになる。
【００１５】
内輪１３と外輪１５との間に介装されているのが、クロスローラ軸受２０である。このクロスローラ軸受２０は、図４からも明らかなように、円周状に形成した空間からなる軌道２１内に、スペーサ２２を介して所定の間隔毎に複数のころ２３（２３Ａ，２３Ｂ）を装着することにより構成される。軌道２１は、内輪１３の外周面に設けたＶ字状の溝２４と、外輪１５の内周面に設けたＶ字状の溝２５とを対面させることにより形成した円環状の空所であり、これら溝２４，２５は直角二等辺三角形状となっており、それらの壁面の断面形状は相互に直交する面を構成している。そこで、内輪１３側の溝２４を構成する２面を、上部側が第１の軌道面２４ａ、下部側が第２の軌道面２４ｂとし、外輪１５側の溝２５を構成する２面のうち、下部側を第３の軌道面２５ａ、上部側を第４の軌道面２５ｂとする。軌道２１を構成するこれら４面の軌道面は概略正方形状のものであって、その対角線は垂直及び水平方向を向いたものとなっている。なお、後述するように、軌道２１に装着したときに、ころ２３は一方向に向いたものと、それとは反対方向を向いたものとがあり、これら区別する際にはそれぞれ符号２３Ａ，２３Ｂを用いるが、これらを総称する場合には符号２３を用いる。
【００１６】
軌道２１内に設けられているころ２３は、図５及び図６に示したように、円柱形状の荷重受け部材２６をころ２３の本体部として、この荷重受け部材２６の両端面に潤滑油含有部材２７が固着して設けられている。荷重受け部材２６は、鋼材等のように、高強度部材から構成され、また潤滑油含有部材２７は所定の厚みを有する円形シート状部材から構成されている。この荷重受け部材２６は外周面が露出しており、両端面には潤滑油含有部材２７が固着して設けられている。そして、荷重受け部材２６の端面には凹部２６ａが形成されており、また潤滑油含有部材２７には、この凹部２６ａに嵌合する突起部２７ａが形成されて、潤滑油含有部材２７は、その突起部２７ａを含めて全体が荷重受け部材２６に強固に固着されている。
【００１７】
ここで、潤滑油含有部材を荷重受け部材に対して確実に固着し、その間が剥離しないようにする必要があり、その固着方式としては、例えば図７に示したころ１２３のように、荷重受け部材１２６に貫通孔１２６ａを設け、この荷重受け部材１２６の両端面に設けられる潤滑油含有部材１２７は、この貫通孔１２６の内部で連結部１２７ａにより連結する構成とすることもできる。
【００１８】
潤滑油含有部材２７は、潤滑油を含浸させた毛細管作用を発揮する部材であって、例えば超高分子量ポリエチレンと潤滑用のグリースとを混合物である。ここで、潤滑用のグリースは、軸受部材を潤滑する一般的な潤滑油、即ちポリα−オレフィン油等のパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、ジアルキルジヘニルエーテル油等のエーテル油、フタル酸エステル油、鉱油を用いることができる。このように、超高分子量ポリエチレンとグリースとの混合物は通常の状態では流動物であるが、ポリオレフィンの融点温度にまで加熱した後、冷却することにより固形化することになる。そして、この潤滑油含有部材２７を摺動面に対して僅かに押圧状態で摺動させると、この摺動面に潤滑油膜が不足している場合には、潤滑油含有部材２７に含まれる潤滑油が滲み出すようにして摺動面に供給され、また摺動面に過剰の潤滑油膜が形成されていると、この過剰の潤滑油が潤滑油含有部材２７に吸収されるようになる。つまり、潤滑油含有部材２７は潤滑油を保持し、かつ毛細管作用を発揮する部材であって、それが摺動する摺動面の潤滑油膜の過不足に応じて潤滑油を供給または吸収する機能を発揮するものである。
【００１９】
内輪１３と外輪１５とが相対回転する際には、ころ２３の荷重受け部材２６の外周面が軌道２１を構成する軌道面に沿って転動する転動面となり、また荷重受け部材２６の端面に固着して設けた潤滑油含有部材２７は軌道面に対して摺動する摺動面となる。軌道２１内に設けられる多数のころ２３は、図８及び図４から明らかなように、交互に９０度の角度をもって配設されている。即ち、一方向を向いたころ２３Ａを図９に示し、図１０にはこれとは反対方向を向いたころ２３Ｂを示している。ころ２３Ａは、荷重受け部材２６の転動面が第１，第３の軌道面２４ａ，２５ａを転動し、潤滑油含有部材２７による摺動面が第２，第４の軌道面２４ｂ，２５ｂに摺動するように装着されており、またころ２３Ｂは、その転動面が第２，第４の軌道面２４ｂ，２５ｂを転動し、摺動面が第１，第３の軌道面２４ａ，２５ａに沿って摺動することになる。そして、これらころ２３Ａところ２３Ｂとの間には、相互に接触しないように離隔するためのスペーサ２２が介在している。スペーサ２２には、図５からも明らかなように、ころ２３Ａと当接する凹部２２ａと、ころ２３Ｂと当接する凹部２２ｂとが形成されている。
【００２０】
図６において、ころ２３はその転動面を構成する荷重受け部材２６の外径寸法をＤ、またその高さ寸法をＨとし、潤滑油含有部材２７の厚み寸法をＴ、その外径寸法をＣとしたときに、これらと軌道２１との寸法関係は次の通りである。ここで、軌道２１における第１の軌道面２４ａと第３の軌道面２５ａとの間の間隔と、第２の軌道面２４ｂと第４の軌道面２５ｂとの間の間隔とは同じ寸法である。これら軌道２１の軌道面間隔をＬとしたときに、ＬとＤとはほぼ同一の寸法であって、ＨはＬより小さく、（Ｈ＋２Ｔ）はＬより僅かに大きい寸法とする。さらに、ＣはＤより小さくしている。このような寸法関係を持たせることによって、ころ２３Ａ，２３Ｂは、荷重受け部材２６の外周面が確実に軌道面２４ａ，２５ａ及び２４ｂ，２５ｂに対して転動することになり、かつ潤滑油含有部材２７は軌道面２４ｂ，２５ｂ間及び２４ａ，２５ａ間で僅かに押圧された状態で摺動することになる。そして、このときに潤滑油含有部材２７が圧縮変形しても、荷重受け部材２６より外方に膨出するようなことはない。
【００２１】
本実施の形態は以上のように構成されるものであって、旋回装置５における旋回モータ１８を作動させて、旋回ピニオン１７を回転駆動すると、内輪１３に形成したリングギア１６の作用によって、上部旋回体２が旋回する。このときには内輪１３と外輪１５とは相対回転することになる。この回転時には、スラスト荷重，ラジアル荷重及びモーメント荷重といった荷重が作用するが、これらの荷重は相互に９０度の角度であって、しかも水平面に対しては４５度の角度をもって装着したころ２３Ａ，２３Ｂの荷重受け部材２６を介して有効に受承される。即ち、ころ２３Ａ，２３Ｂの荷重受け部材２６が軌道２１内において、第１〜第４の転動面２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに対して転動することによって、前述した諸荷重が受承されることになる。
【００２２】
軌道２１内でころ２３Ａ，２３Ｂを円滑に転動させるためには、転動面２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを潤滑する必要がある。これら転動面２４ａ，２５ａに対してはころ２３Ｂの上面側及び下面側の潤滑油含有部材２７が、転動面２４ｂ，２５ｂに対してはころ２３Ａの上面側及び下面側の潤滑油含有部材２７がそれぞれ当接しており、この当接部には荷重が作用しており、内輪１３と外輪１５とが相対回転する際には、これら潤滑油含有部材２７が摺動することになるので、転動面２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂには常に潤滑油が供給されて、隈なく適正な潤滑膜が形成されている。従って、ころ２３の転動が円滑に行われ、磨耗やフレッティング等が発生するおそれはない。
【００２３】
このように、潤滑油含有部材２７は転動面２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの全面にわたって潤滑油を供給して、適正な量の潤滑膜が形成される。この潤滑油含有部材２７は毛細管作用を発揮することから、過剰な量の潤滑油が転動面に付着していると、むしろ潤滑油含有部材２７により余剰の潤滑油が吸収されて、ころ２３Ａ，２３Ｂの荷重受け部材２６が転動する際に必要な潤滑油を保持させることができる。ここで、図３に示したように、軌道２１は内輪１３と外輪１５との間に形成され、この内輪１３の外周面と外輪１５の内周面とは非接触状態となっており、対向面には所定のギャップが形成されている。そして、軌道２１の上下には、シール部材２８が装着されて、軌道２１の内部を気液密に保持しているが、シール部材２８は摺動部に設けられているので、完全な密閉性を発揮することができない。従って、潤滑油を軌道２１内に充填しただけでは、長期間の間に漏出することになる。しかしながら、潤滑油含有部材２７は余剰の潤滑油を毛細管作用により保持していることから、長期間にわたって潤滑油を貯蔵することができ、かつ転動面２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂにおいて潤滑油膜が不足していると、これらの転動面により押圧されている潤滑油含有部材２７から必要な量の潤滑油が補給される。その結果、長期間にわたって軸受に必要な潤滑機能を発揮することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のクロスローラ軸受が装着される機械の一例としての油圧ショベルを示す外観図である。
【図２】図１の旋回装置の断面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】展開して示す図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】ころとスペーサとの配置状態を示す外観図である。
【図６】ころの断面図である。
【図７】他の形態を示すころの断面図である。
【図８】軌道へのころの装着方向を示す構成説明図である。
【図９】図４のＹ−Ｙ断面図である。
【図１０】図４のＺ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
５  旋回装置
１３  内輪
１５  外輪
１６  リングギア
１７  旋回ピニオン
２０  クロスローラ軸受
２１  軌道
２２  スペーサ
２３，２３Ａ，２３Ｂ，１２３  ころ
２４，２５  溝
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ  軌道面
２６，１２６  荷重受け部材
２７，１２７  潤滑油含有部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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