JP2005221001A - 円すいころ軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】
大きな強度を要求される用途の軸受に好適なソリッド型かご形保持器を使用した円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】
かご形保持器をソリッド型にすると共に、内輪の小つばを別体として設けた円すいころ軸受によって課題の解決を図る。さらに、２個の内輪要素の小径軌道端面側の内周面に、凹部を設け該凹部に連結部材を取付け、２個の内輪要素を連結して非分離としたことにより課題の解決を図る。
【選択図】 図１

Description

かご形保持器をソリッド型とした円すいころ軸受、特に内輪内径寸法が６００ｍｍを超える、例えば大型風力発電機主軸用の円すいころ軸受に関する。
内輪の内径が６００ｍｍを超えるサイズの軸受では、保持器の形式は２個の環状側板をピンで連結した、通称ピンタイプと呼ばれる形式が通常使用されている。このタイプの保持器は、ころに貫通穴を穿ち、該貫通穴にピンを通して、ピンに環状側板を連結して保持器とし、ころを保持する形式である。
例えば、このタイプの保持器においては、長期の信頼性を要求される大型風力発電機用主軸軸受用に使用され、潤滑油がグリースの場合、ピンところ間のグリース潤滑不足が問題になる。このタイプの保持器は、そのほか、過大な振動や、急加速減速を伴う鉄鋼設備や大型プレス機械、粉砕機械など用の軸受に使用する場合は、溶接部位の衝撃荷重によるクラック発生の問題がある。そこで、ピンタイプではなく、保持器の柱部がころ外周面によって回転時に案内されるかご形保持器が要求される場合がある。
かご形保持器は通常は板材からプレス加工によって製作される。円すいころ軸受の場合、内輪に小つばがあるので、内輪ところと保持器を組んで組立体にする場合、まず、保持器の各ポケットにころを収容し、仮組立体とし、次いで、該仮組立体に内輪を組み込むときに、各ポケットに組んだころの内接円径が小つばの外径よりも小であるために、組み込めない。そこで、保持器の底押しと呼ばれる工程を加えて、ころの内接円径を大きくするよう保持部の柱を金型などにより半径方向に広げる。その後、ころと保持器と内輪を組み、さらに、いったん広げたころの内接円径を小にするため、金型で柱を半径方向へ狭める。これを加締め工程と呼んでいるが、この工程を経ることによって、前記の組立体は分解してしまう(ころバレと呼ばれる)ことはなくなる。内輪、プレス保持器およびころを組み立てる際に、柱を広げる底押し、柱を狭める加締めをせずに組み立てる構造に関する提案は、例えば、特許文献１にある。
特開２００３-１３９１３３号公報
しかしながら、大型風力発電機用主軸用軸受など、先に述べた機械もしくは装置では、保持器におおきな強度や良好な潤滑が要求される。強度を確保するため、保持器の厚さが１０ｍｍを超えるものや、あるいは、保持器の外径が１０００ｍｍを超えるような仕様も有り、そのような仕様の場合、プレス機械の加工能力を超えるため、旋削加工やミーリング加工などの機械加工で製作した、いわゆるソリッド型のかご形保持器にする必要がある。
とは言え、ソリッド型かご形保持器の場合、内輪、保持器および円すいころを組み立てる際に、底押し、加締めがプレス機械の加工能力を超えるので、できないことになる。このことは組み立て上解決せねばならない問題であるが、特許文献１では、ソリッド型かご形保持器の場合までは言及していない。
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたもので、大きな強度を要求される用途の軸受に好適な機械加工で製作されるソリッド型かご形保持器を使用した円すいころ軸受を提供することを目的としている。
内周面に内方円すい軌道を有する外輪と、
外周面に前記外輪の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と該外方円すい軌道の大径軌道側に大つばと小径軌道側に小つばを有する内輪と、
前記外輪の内方円すい軌道と前記内輪の外方円すい軌道との間に介装された円すいころと、
前記円すいころを保持し前記内輪の小径軌道側と対向する内周面にリブを有する円すい形のかご形保持器からなる円すいころ軸受において、
前記かご形保持器をソリッド型とすると共に、前記内輪の小つばを別体として設けたことを特徴とする円すいころ軸受によって課題の解決を図る。
さらにまた、
軸方向外側に向かって大径となる複列の内方円すい軌道を内周面に有する外輪と、
前記外輪の一方の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と前記外方円すい軌道の大径軌道側に大つばを有する一方の内輪要素と、前記外輪の他方の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と前記外方円すい軌道の大径軌道側に大つばを有する他方の内輪要素と、を前記内輪要素の小径軌道側端面を互いに突合せて形成した複列の内輪と、
前記外輪の内方円すい軌道と内輪の外方円すい軌道との間に介装された複列の円すいころと、
前記円すいころを保持し、前記内輪要素の小径軌道側に対向する内周面にリブを有するかご形保持器とからなる複列円すいころ軸受において、
前記２つの内輪要素の小径軌道端面側の突合せ部の内周面に凹部を設け、該凹部に前記内輪要素を連結する連結部材を前記複列の内輪の内周面と面一以下に取付け、２個の内輪要素を非分離としたことを特徴とする複列円すいころ軸受によって課題の解決を図る。
本発明によって、強度の高い、しかも、底押しや加締めを必要としないソリッド型かご形保持器付き円すいころ軸受が得られる。
図面に沿って実施形態を説明する。
(実施形態１)
図１および図２は本発明の実施形態１を示し、図１は円すいころ軸受の中心線より上半分の断面図を示す。
実施形態１の円すいころ軸受は外輪１と内輪２と外輪１と内輪２の間に介装された円錐ころ３と該ころ３を保持するソリッド型かご形保持器４とからなっている。
外輪１は内周面に内方円すい軌道１ａを有し、大径側端面１ｂと小径側端面１ｃによって軸方向の幅が画定されている。
内輪２は、外輪１の内方円すい軌道１ａに対向する外方円すい軌道２ａを外周面に有し、外方円すい軌道２ａの大径軌道側に大つば２ｂを一体に備えている。内輪２の外方円すい軌道２ａの小径軌道側には円筒部２ｃを設け、該円筒部２ｃに別体のリング２ｄをボルト２ｅによって固定し、小つば２ｆとしている。(後述するように、内輪、保持器、円すいころの組立の最終工程でリング２ｄを取付けて小つば２ｆとする。)
円すいころ３は、外輪１の内方円すい軌道１ａおよび内輪２の外方円すい軌道２ａとの間に介装され、円すいころの頭部３ａは内輪２の大つば２ｂのつば面２ｇと当接して、使用時回転案内されると共に、軸方向の負荷の一部を受けている。
小つば２ｆによって、円すいころ３は、図中、内輪２に対し、左側に移動して組立体が分離してしまうのを防止している。
保持器４は、内方円すい軌道１ａおよび外方円すい軌道２ａと同様円すい形状をしており、大径側に大環状部４ａと小径側に小環状部４ｂを有し、大環状部と小環状部を複数ポケット４ｃを形成する複数の柱部４ｄ(図中、点線で示す)によって連絡しかご形をなし、該ポケット４ｃに円錐ころ３を収容する。保持器４の小径側の小環状部４ｂの内周にはリブ４ｅが設けられて、該リブ４ｅが保持器の底部を形成している。リブ４ｅの内径は前記小つば２ｆの外径よりも大きくなっている。また、使用時、保持器はころ案内と呼ばれ、回転中はころ外周面が保持器４の柱部４ｄに接触して案内されている。
各部品を組み付けて円すいころ軸受とする場合、保持器４はポケット４ｃが円周方向に所定数設けられているので、そのポケット４ｃに円すいころ３を組込み仮組立体とし、その状態で内輪２が図中右方向より組み立てられ、その後に最終的に小つばリング２ｄを取付けてボルト２ｅにより固定し、小つば２ｆとし、内輪と円錐ころと保持器は非分離状態の組立体となる。その状態で外輪が組みつけられて完成品となる。
この組立方法によると底押し、加締めが不要であるので、保持器４には何ら力を加えることなく組み立てられる。
図２は内輪２に取付けられる小つばリング２ｄである。該小つばリングは内周面２ｈが内輪２の小径軌道側の円筒部２ｃと嵌合し、円周方向所定数の取付け孔２ｉが穿設され、該取付け孔を通してボルト２ｅによって内輪の円筒部２ｃに設けられている取付け孔に螺合して固定され小つば２ｆとなる。
(変形例)
図３は実施形態１の変形例を示す。同図において、内輪２は外方円すい軌道２ａの小径側の端面２ｊに小つばリング２ｋがボルト２ｅによって固定されている。保持器４は小径側のみならず、大径側の内径にも補強用のリブ４ｆが設けられている。
保持器４は図４に示すように、実線で示すリング鋼材５から旋削によって、点線で示す保持器４に旋削、ミーリング加工などによって製作される。これをプレス機械によって加工されるプレス型保持器に対応して、ソリッド型保持器と呼んでいる。図４は保持器の小径側、大径側ともにリブ４ｅ，４ｆを有しているが、図１に示すような小径側のみにリブのあるものも加工できるのは勿論である。
(実施形態２)
図５によって本発明の実施形態２の複列円すいころ軸受を説明する。
実施形態２の複列円すいころ軸受は、外輪１１と、内輪要素２１，２２の小径軌道側端面２１ｍ、２２ｍを、互いに、突合せた複列の内輪２０と、内外の軌道間に設けられた円すいころ３１と、該円すいころを保持する保持器４１と、前記内輪要素の小径軌道端面側の内周面に取付けて２個の内輪要素を連結する連結部材９とから成っている。
外輪１１は軸受の軸方向中心より軸方向外方に向かって、大径となる複列の内方円すい軌道１１ａ，１１ｂを有している。さらに軸方向中央部には、前記内方円すい軌道１１ａ，１１ｂと交叉する円筒部１１ｃと該円筒部と外輪外周部とを結ぶ給油孔１１ｄを備えている。
内輪２０は、外輪１１の複列の一方の内方円すい軌道１１ａに対向する外方円すい軌道２１ａと外方円すい軌道２１ａの大径軌道側に大つば２１bを、小径軌道側には外方円すい軌道２１ａに連設した円筒部２１ｃを有する内輪要素２１と，他方の内方円すい軌道１１bに対向する外方円すい軌道２２ａと外方円すい軌道２２ａの大径軌道側に大つば２２ｂを、小径軌道側には外方円すい軌道２２ａに連設した円筒部２２ｃ有する内輪要素２２とを外方円すい軌道２１ａ，２２ａの小径軌道側端面２１ｍ，２２ｍにおいて互いに突合せて、複列としたものである。
また、内輪２０の小径軌道端面側の内周面２１ｄ，２２ｄには、凹部となる環状溝もしくは環状溝の一部分である部分凹部２１ｎ，２２ｎ（後述の図６を参照）が設けられている。内輪の突合せに関しては、後述する。
円すいころ３１は前記複列の外輪の内方円すい軌道１１ａ，１１ｂと、単列の内輪を突合せて複列とした内輪の外方円すい軌道２１ａ，２２ａとの間に介装されている。また、円すいころの頭部３１ａは、内輪２１，２２の大つば２１ｂ，２２ｂに当接して、回転時に案内されると共に、荷重の一部分を受けている。
保持器４１は前記円すいころ３１をポケット４１ｃに収容して保持すると共に、柱部４１d(点線で示している)を介して円すいころによって案内される(ころ案内と呼ばれる)。
また、保持器４１は内方円すい軌道および外方円すい軌道の円すい形状と類似の円すい形状で、小径側および大径側に小環状部４１ｂと大環状部４１ａをそれぞれ有し、それぞれの環状部の内周部にリブ４１ｅ，４１ｆをそれぞれ備えている。
全体を組み付けて、複列の円すいころ軸受とする場合、保持器４１と円すいころ３１が仮組されて仮組立体となり、その状態で内輪要素２１，２２を組み付け、図中、左側と右側の内輪要素と円すいころと保持器との組立て体を外輪１１と組み、左右の内輪要素２１，２２を突合せる。内輪要素には小つばがなく円筒部２１ｃ，２２ｃだけなので、上記組み立ての際、保持器の底押し、加締めを一切必要とせず、ソリッド型かご形保持器の組立が可能となる。
そして、突合せ部２１ｍ，２２ｍにおいては、図５のＡ部を拡大した図６に示すように突合せ面２１ｍ，２２ｍの内周部に凹部となる環状溝もしくは環状溝の一部分である部分凹部２１ｎ，２２ｎを設け、該凹部に、図７に示すように、ばね性を有する板状部材を、底部９ａと該底部から直角よりプラスθ大きくばね性を持たせるように折り曲げた両側部９ｂを設け、該両側部９ｂにＳ，Ｓ‘方向のばね性を有するようになした連結部材９、例えば、クリップを、前記凹部２１ｎ，２２ｎに弾力的にはめ、前記内輪の突合せ部２１ｍ，２２ｍを密着させている。
この場合、連結部材９は内輪の内周面２１ｄ，２２ｄと面一以下に取付ける必要がある。
従って、組立状態では、左側および、右側において、ころ頭部３１ａと内輪大つば２１ｂ、２２ｂは当接し、２つの内輪要素２１，２２は互いに密着しているので、分解してしまうことはない。従って、小つばは必要なく、強度の大きいソリッド型かご形保持器を使用した円すいころ軸受が得られる。
本発明の実施形態１を示す上半分断面図である。 実施形態１の要部部品の斜視図である。 実施形態１の変形例を示す上半分断面図である。 変形例の保持器の制作方法の例を示す断面図である。 本発明の実施形態２を示す一部斜視図を伴う上半分断面図である。 実施形態２の要部を示す断面図である。 実施形態２の要部部品の斜視図である。
符号の説明
１ １１ 外輪
１ａ １１ａ １１ｂ 外輪の内方円すい軌道
２０ 複列の内輪
２ 内輪
２１、２２ 内輪要素
２ａ ２１ａ ２２ａ 外方円すい軌道
２ｂ ２１ｂ ２２ｂ 大つば
２ｃ ２１ｃ ２２ｃ 円筒部
２ｄ 小つばリング
２ｆ 小つば
３ ３１ 円すいころ
３ａ ３１ａ ころ頭部
４ ４１ ソリッド型かご形保持器
４ａ ４１ａ 大環状部
４ｂ ４１ｂ 小環状部
４ｃ ４１ｃ ポケット
４ｄ ４１ｄ 柱部
４ｅ 保持器小径側リブ
４ｆ 保持器大径側リブ
５ リング鋼材
９ 連結部材

Claims (2)

  1. 内周面に内方円すい軌道を有する外輪と、
    外周面に前記外輪の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と該外方円すい軌道の大径軌道側に大つばと小径軌道側に小つばを有する内輪と、
    前記外輪の内方円すい軌道と前記内輪の外方円すい軌道との間に介装された円すいころと、
    前記円すいころを保持し前記内輪の小径軌道側と対向する内周面にリブを有する円すい形のかご形保持器からなる円すいころ軸受において、
    前記かご形保持器をソリッド型とすると共に、前記内輪の小つばを別体として設けたことを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 軸方向外側に向かって大径となる複列の内方円すい軌道を内周面に有する外輪と、
    前記外輪の一方の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と前記外方円すい軌道の大径軌道側に大つばを有する一方の内輪要素と、前記外輪の他方の内方円すい軌道に対向する外方円すい軌道と前記外方円すい軌道の大径軌道側に大つばを有する他方の内輪要素と、を前記内輪要素の小径軌道側端面を互いに突合せて形成した複列の内輪と、
    前記外輪の内方円すい軌道と内輪の外方円すい軌道との間に介装された複列の円すいころと、
    前記円すいころを保持し、前記内輪要素の小径軌道側に対向する内周面にリブを有するかご形保持器とからなる複列円すいころ軸受において、
    前記２つの内輪要素の小径軌道端面側の突合せ部の内周面に凹部を設け、該凹部に前記内輪要素を連結する連結部材を前記複列の内輪の内周面と面一以下に取付け、２個の内輪要素を非分離としたことを特徴とする複列円すいころ軸受。
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