(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
2016217525.tif 000002
【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】
2016217525.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016217525.tif 000006
【図５】
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