JP2008281121A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間メンテナンスを行なわない環境で使用できる耐久性を備えており、且つ組立作業効率に優れた構造を実現する。
【解決手段】内輪１２ｂを、互いに別体に造られた本体部分２０ａと、内周面に雌ねじを形成した円環状部材２１ａとから構成する。そして、この円環状部材２１ａを上記本体部分２０ａの小径側端部外周面に設けた雄ねじ部に螺合し、更に締め付ける事により小径側鍔部１７ｂを構成する。これにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明に係る円すいころ軸受は、風力発電装置を構成するロータ（ブレード等の羽付きの回転体）の回転中心部に結合固定した回転軸等を、上記風力発電装置のハウジングに対して回転自在に支持する為に利用する。

近年、二酸化炭素の削減等により地球環境を改善する事を目的として、自然エネルギを利用する発電方法である風力発電が注目される様になっている。図２〜３は風力発電装置の従来構造の１例として、特許文献１に記載された構造を示している。図２はプロペラ形風力発電装置の全体構成図である。風車１は図２に示す様に、風の運動エネルギを取り込むブレード２とロータ３、ハウジング４、及びこのハウジング４を地上から十分に（例えば約４０ｍ）離れた高さ位置に設置するタワー５から構成される。又、ハウジング４の内部には、図３に示す様に、回転軸６、転がり軸受７、７、増速機８、発電機９が納まっており、この回転軸６は転がり軸受７、７によって上記ハウジング４に、回転自在に取り付けられている。そして、風の運動エネルギから上記ブレード２が取り込んだ回転力は、上記回転軸６に伝達され、更に、上記増速機８で増速されてから上記発電機９に伝達され発電する。

上記風車１を構成する転がり軸受７、７は、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重を支承すべく、円すいころ軸受を使用し、一般的に、内輪の内径が６００ｍｍを超える様な大型のものを使用する。図４は、円すいころ軸受の１例として特許文献１に記載された構造を示している。この円すいころ軸受１０は、外輪１１と、内輪１２と、複数個の円すいころ１３と、保持器１８とを備えている。このうちの外輪１１は、内周面に円すい凹面状の外輪軌道１４を設けている。又、上記内輪１２の中間部外周面には、円すい凸面状の内輪軌道１５を設けている。又、これら各内輪１２の外周面で大径側端部に外向フランジ状の大径側鍔部１６を、同じく小径側端部にやはり外向フランジ状の小径側鍔部１７を、それぞれ形成している。そして、上記各円すいころ１３は、上記各外輪軌道１４と各内輪軌道１５との間に、それぞれ保持器１８の円周方向複数個所に形成した各ポケット１９の内側に転動自在に保持した状態で配置している。

上記保持器１８は、大型の円すいころ軸受の場合、一般的に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の保持器を使用する。
但し、上記ピンタイプの保持器は、潤滑油がグリースの場合、ピンところとの間部分の、グリースによる潤滑不良が問題になる事がある。この為、上述した風力発電装置の様に、長期の信頼性を要求される様な環境で使用するには好ましくない。
そこで、上記ピンタイプの保持器の代わりに、潤滑面、強度面が優れた籠型保持器を用いる事がある。この籠型保持器は、一般的にはプレス加工によって製作する。但し、プレス加工の為のプレス装置の加工能力を超える様な大型の場合には、切削加工やミーリング加工等の機械加工で製作する場合もある（ソリッド型）。
この様な籠形保持器を備えた上記円すいころ軸受１０の組立作業は、先ず、上記保持器１８の各ポケット１９の内側に上記各円すいころ１３を保持して、中間組立体とする。次に、この中間組立体の内径側に上記内輪１２を組み込む（中間組立体を内輪１２の外径側に組み付ける）が、図４に示した状態のまま、これら中間組立体と内輪１２とを組み合わせようとしても、各ポケット１９に保持した上記各円すいころ１３の径方向に関して外径寄り部分（円すいころ軸受１０の径方向に関して内径寄り部分）と、上記小径側鍔部１７の径方向外側部分（円すいころ軸受１０の径方向に関して外径寄り部分）とが干渉してしまう為、組み合わせられない。
そこで、この様な干渉が起こらない様に、上記保持器１８に対して底押し（この保持器１８の柱部２２を径方向外側に拡げる）、加締め（底押しにより径方向外側に拡げられた上記保持器１８の柱部２２を元の位置に戻す）と言った作業をプレス加工機により行なう必要がある。
しかし、上記保持器１８が大型で、プレス加工機の加工能力を超えている様な場合は、上記底押し、加締めの作業を行なう事ができず、組立てられないと言った問題が生じる。

これに対して、図５は、組立作業の際に上記底押し、加締めの作業が必要ない構造として、特許文献２に記載されている円すいころ軸受１０ａの構造を示している。
この改良された円すいころ軸受１０ａは、内輪１２ａを、互いに別体に造られた本体部分２０と円環状部材２１とから構成する。この円環状部材２１を本体部分２０の小径側端部に外嵌固定する事により、円すいころ１３と上記内輪１２ａとのばれ止めの為の小径側鍔部１７ａを構成する。その他の構造は、前述した円すいころ軸受１０と同様であるので、重複する説明は省略する。

上記改良された円すいころ軸受１０ａの組立作業は、前記中間組立体に上記内輪１２ａを組み込む際、先ず、上記本体部分２０を組み込んでから、次に、上記円環状部材２１をこの本体部分２０の小径側端部に外嵌固定する。この為、各ポケット１９の内側に保持させた各円すいころ１３と、上記小径側鍔部１７ａとが干渉して組み立てられないと言った問題は生じない。
上述した図５に示した様な構造は、組立作業効率面で優れた構造である。但し、風力発電装置は、メンテナンス作業を長期間（最低でも２０年間、好ましくは、より長期間）行なわなくても済む事が望まれている。この事を考慮すると、前記本体部分２０と円環状部材２１との締り嵌めによる固定状態を、長期間メンテナンスを行なわずに、良好な状態に維持する事は困難であると考えられる。
又、円すいころ軸受１０ａが大型の場合、上記本体部分２０と上記円環状部材２１とを均一に嵌合固定する作業は容易ではない。

特開２００５−１７２１１３号公報 特開平９−２１００６９号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、長期間メンテナンスを行なわない環境で使用できるだけの、十分な耐久性を備えており、且つ組立作業効率に優れた円すいころ軸受の構造を実現すべく発明したものである。

本発明の対象となる円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、複数個の円すいころと、保持器とを備える。
このうちの内輪は、外周面に円すい凸面状の内輪軌道を有する。又、この内輪の大径側端部外周面には、その内側面を上記各円すいころの大径側端面に対向させた、外向フランジ状の大径側鍔部を形成している。又、上記内輪の小径側端部外周面には、その内側面を上記円すいころの小径側端面に対向させた、外向フランジ状の小径側鍔部を形成している。
又、上記外輪は、内周面に円すい凹面状の外輪軌道を有する。
又、上記各円すいころは、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に、転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、円すい筒状のもので、上記各円すいころを転動自在に保持している。

特に、本発明の円すいころ軸受に於いては、上記小径側鍔部は、内周面が雌ねじを形成した円環状部材として、上記内輪の本体部分と別体として設けている。そして、この円環状部材を、上記内輪の小径側端部外周面に形成した雄ねじ部に螺合する事により、上記本体部分に結合固定している。
上述の様な本発明の円すいころ軸受を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記保持器を、円環状の素材に切削加工を施す事により、製作するソリッド型の籠形保持器とする。
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、円環状部材の内周面に形成した雌ねじの方向を、上記各円すいころの転動（公転運動）に伴ってこの円環状部材に加わるトルクに基づいて締まる方向とする。
又、この様な本発明の転がり軸受は、例えば風力発電装置等の回転支持部に組み込まれて使用する、上記内輪の内径が６００ｍｍ以上のものとする。

上述の様に構成する本発明の円すいころ軸受を組み立てるには、保持器の各ポケットに各円すいころを保持させた中間組立体に対して、内輪の本体部分を組み込んだ後に、小径側鍔部となるべき円環状部材を、この内輪の小径側端部外周面に螺合する。この為、上記各円すいころの径方向に関して外径寄り部分（円すいころ軸受の径方向に関して内径寄り部分）と、上記小径側鍔部（円環状部材）の径方向外側部分（円すいころ軸受の径方向に関して外径寄り部分）とが干渉する事なく、上記中間組立体の内径側に上記内輪を組み込む事ができる。
又、上述の様な組立作業は、底押し、加締めの作業が必要ない。この為、プレス加工機の加工能力を超えている為に、底押し、加締めの作業が行なえず、組立作業を行なう面から問題がある様な、大型のソリッド型の籠型保持器を使用しても、組み立てる事ができる。
又、回転軸の回転方向が一定の場合には、小径側鍔部を構成する円環状部材の内周面に形成した雌ねじを、各円すいころの公転運動に伴ってこの円環状部材に加わるトルクにより締まる方向に形成する事で、長期間の使用によっても、ねじが緩む事を確実に防止できる。
又、大型の円すいころ軸受の内輪の小径側端部外周面と、上記小径側鍔部を構成する円環状部材との固定は、締り嵌めによる嵌合固定に比べて、本発明の様なねじによる螺合固定の方が、容易且つ安定的に作業を行なう事ができる。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、円すいころ軸受１０ｂを構成する内輪１２ｂの構造を工夫した点にある。対象となる円すいころ軸受の基本構造等、その他の部分の構造及び作用は、前述の図４〜５に示した円すいころ軸受１０、１０ａを含め、従来から知られている円すいころ軸受の場合と同様である。この為、重複する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の円すいころ軸受１０ｂは、内輪１２ｂを、互いに別体に造られた本体部分２０ａと円環状部材２１ａとから構成している。
又、この円環状部材２１ａの内周面に、雌ねじを形成している。言い換えれば、この円環状部材２１ａの中心孔を、ねじ孔としている。
又、上記本体部分２０ａの小径側端部外周面には雄ねじ部を設けており、上記円環状部材２１ａをこの雄ねじ部に螺合し、更に、段差面２３に向けて締め付ける事により、各円すいころ１３と上記内輪１２ｂとのばれ止めの為の、小径側鍔部１７ｂを構成している。

この様な本例の円すいころ軸受１０ｂの組立時には、保持器１８の各ポケット１９に上記各円すいころ１３を保持した中間組立体に対して、上記内輪１２ｂを構成する本体部分２０ａを組み込んだ後に、上記円環状部材２１ａをこの内輪１２ｂの小径側端部外周面に螺合し、更に締め付ける。この為、上記各円すいころ１３の径方向に関して外径寄り部分（円すいころ軸受１０ｂの径方向に関して内径寄り部分）と、上記小径側鍔部１７ｂの径方向外側部分（円すいころ軸受１０ｂの径方向に関して外径寄り部分）とが干渉する事なく、上記中間組立体と上記内輪１２ｂとの組立作業を行なえる。
又、上述の様な組立作業は、底押し、加締めの作業の必要がない。この為、上記内輪１２ｂの内径が６００ｍｍ以上の大型の円すいころ軸受に使用する様な、大型のソリッド型の籠型保持器を使用しても、問題なく組み立てる事ができる。
又、図２〜３に示す様な、風力発電装置の様に、回転軸６の回転方向が決まっている環境で使用する場合、上記円環状部材２１ａの内周面に形成している雌ねじの方向を、上記回転軸６の回転に伴う、上記各円すいころ１３の公転運動に伴って（各円すいころ１３の小径側端面と上記円環状部材２１の内側面との摩擦により）加わるトルクによって締まる方向とする事で、上記内輪１２ｂと上記円環状部材２１ａとの螺合状態が緩む事を有効に防止できる。
尚、本発明は円すいころ軸受に限らず、上述した様な干渉が問題で組立てる事ができない様々な軸受に対して採用すれば、本例と同様の作用効果を得る事ができる。

本発明の実施の形態の１例を示す、円すいころ軸受の部分断面図。 本発明の対象となる円すいころ軸受を組み込む風力発電装置の１例を示す図。 同じく風力発電装置のハウジング内部を示す部分切断斜視図。 従来構造の円すいころ軸受の第１例を示す部分断面図。 同じく、第２例を示す部分断面図。

符号の説明

１ 風車
２ ブレード
３ ロータ
４ ハウジング
５ タワー
６ 回転軸
７ 軸受
８ 増速機
９ 発電機
１０、１０ａ、１０ｂ 円すいころ軸受
１１ 外輪
１２、１２ａ、１２ｂ 内輪
１３ 円すいころ
１４ 外輪軌道
１５ 内輪軌道
１６ 大径側鍔部
１７、１７ａ、１７ｂ 小径側鍔部
１８ 保持器
１９ ポケット
２０、２０ａ 本体部分
２１、２１ａ 円環状部材
２２ 柱部
２３ 段差面

Claims (4)

1. 外周面に円すい凸面状の内輪軌道を有する内輪と、内周面に円すい凹面状の外輪軌道を有する外輪と、上記内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円すいころと、これら各円すいころを転動自在に保持する全体が円すい筒状の保持器と、上記内輪の大径側端部外周面に形成されて、その内側面を上記各円すいころの大径側端面に対向させた外向フランジ状の大径側鍔部と、上記内輪の小径側端部外周面に形成されて、その内側面を上記各円すいころの小径側端面に対向させた外向フランジ状の小径側鍔部とを備えた円すいころ軸受に於いて、上記小径側鍔部は上記内輪の本体部分と別体に造られ、内周面に雌ねじを形成した円環状部材を、上記内輪の小径側端部外周面に形成した雄ねじ部に螺合する事により上記本体部分に結合固定したものである事を特徴とする円すいころ軸受。
2. 保持器が、円環状の素材に切削加工を施す事により作られたソリッド型の籠形保持器である、請求項１に記載した円すいころ軸受。
3. 円環状部材の内周面に形成した雌ねじの方向が、各円すいころの転動に伴ってこの円環状部材に加わるトルクに基づいて締まる方向である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した円すいころ軸受。
4. 内輪の内径が６００ｍｍ以上であり、風力発電装置の回転支持部に組み込まれる、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した円すいころ軸受。

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