JP2009097525A - Rolling bearing with cage - Google Patents
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Abstract
Description
この発明に係る保持器付き転がり軸受は、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、或はこの回転軸と発電機との間に設けた変速機を構成する回転軸を、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。 A rolling bearing with a cage according to the present invention is a rotating shaft coupled and fixed to a rotation center of a rotor (a rotating body with blades such as blades) constituting a wind power generator, or between the rotating shaft and a generator. Is used to rotatably support the rotating shaft constituting the transmission provided on the wind turbine generator housing.
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11〜12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11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、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為のタワー5から構成される。又、このハウジング4の内部には、図12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。
In recent years, wind power generation, which is a power generation method using natural energy, has been attracting attention for the purpose of improving the global environment by reducing carbon dioxide. 11 to 12 show a structure described in Patent Document 1 as an example of a conventional structure of a wind turbine generator. FIG. 11 is an overall configuration diagram of a propeller-type wind power generator. The windmill 1 includes a
上記風車1を構成する転がり軸受7、7や上記増速機8等の変速機内部で使用される軸受は、大きなラジアル荷重を支承すべく、ころ軸受等を使用する。この様に、風力発電装置で使用するころ軸受は、この風力発電装置が鉄塔の上等の高所に設けられており、交換等のメンテナンス作業を行ないにくい。この為、上記ころ軸受が早期に寿命に達してしまう事は好ましくない。従って、上記風力発電装置の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様にする為、上記ころ軸受の耐久寿命も十分に確保できる様にする事が望まれる。 Roller bearings or the like are used as bearings used in the transmissions such as the rolling bearings 7 and 7 and the speed increaser 8 constituting the wind turbine 1 in order to support a large radial load. As described above, the roller bearing used in the wind power generator is provided at a high place such as above the steel tower, and it is difficult to perform maintenance work such as replacement. For this reason, it is not preferable that the roller bearing reaches the end of its service life early. Therefore, in order not to perform the maintenance work of the wind power generator for a long period (at least 20 years, preferably a longer period), the durability of the roller bearing should be sufficiently secured. Is desired.
図13は、この様なころ軸受の1例として、従来から知られている円すいころ軸受10の構造を示している。この円すいころ軸受10は、外輪11と内輪12と複数の円すいころ13、13と、保持器14とを備えている。
このうちの外輪11は、内周面の中間部に円すい凹面状の外輪軌道15を設けている。
又、上記内輪12は、外周面の中間部に円すい凸面状の内輪軌道16を設けている。又、この内輪12の外周面両端部のうち、大径側端部(図13の左端部)には大径側鍔部17を、小径側端部(図13の右端部)には小径側鍔部18を、それぞれ形成している。
又、上記複数の円すいころ13、13は、外周面を円すい凸面状としている。又、次述する保持器14により保持された状態で、上記外輪軌道15と上記内輪軌道16との間に転動自在に設けられている。
又、上記保持器14は、円すい筒状に形成され、円周方向に亙って複数のポケット19、19を等間隔に形成して、これら各ポケット19、19内に1個ずつ、上記各円すいころ13、13を、転動自在に保持している。
FIG. 13 shows a structure of a conventionally known tapered roller bearing 10 as an example of such a roller bearing. The tapered roller bearing 10 includes an
Of these, the
Further, the
Further, the plurality of
The
この様な上記保持器14は、通常は全体が円すい筒状の単一部材から成る、所謂一体型保持器が使用されている。しかし、上記風力発電装置等の主軸等、大きな荷重を受ける環境で使用される場合、上記円すいころ軸受10は大型化して、この円すいころ軸受10を構成する上記保持器14もやはり大型化する。この為、製造装置の能力を超えてしまい、上述した様な一体型の保持器14を製造する事が困難になる事が考えられる。又、製造できた場合でも、組み立て装置の能力を超えてしまっている場合には、やはり組み立て作業を行なう事が困難になる事が考えられる。
そこで、上述した様に上記円すいころ軸受10が大型化した場合に、上記一体型保持器の代わりに、所謂分割型保持器を使用する場合がある。図14はこの分割型保持器の構造を説明する為の模式図である。この分割型保持器20は、それぞれが円弧状に形成された複数の保持器素子21、21を円周方向に関して直列に組み合わせる事により、全体を円すい筒状としている。この様な分割型保持器20を構成する上記各保持器素子21、21は、上記一体型保持器の大きさに比べて、小型である。この為、製造装置や組み立て装置の能力を超える可能性は小さい。
As such a
Therefore, when the tapered roller bearing 10 is enlarged as described above, a so-called split cage may be used instead of the integral cage. FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the structure of the split type cage. The
又、特許文献1には、分割型保持器の構造が記載されている。図15は、この従来から知られている分割型保持器の構造を説明する為の模式図である。この分割型保持器20aは、それぞれが円弧状に形成された複数の保持器素子21a、21aを、結合する事なく円周方向に関して直列に組み合わせる事により、全体を円すい筒状としている。そして、上記分割型保持器20aは、上記各保持器素子21a、21aを円周方向に直列に並べた状態で、隣り合う各保持器素子21a、21a同士の円周方向端面のうちの、対向する端面同士の間に隙間を存在させている。この隙間の長さの合計は、図15に示す様に、これら各保持器素子21a、21a同士を隙間なく並べた状態で、最初の保持器素子21aの一端面と最後の保持器素子21aの他端面との間の隙間Xの長さに等しくなる。上記特許文献1に記載された発明では、この様な隙間Xの長さを、上記分割型保持器20aのピッチ円P21a の0.15〜1%の範囲に規制している。
上記各保持器素子21a、21aは、それぞれ図16に示す様に、軸方向両端部に設けられた、それぞれが円弧状である1対のリム部22a、22a同士を備える。又、これら両リム部22a、22a同士を、複数の柱部23a、23aで結合している。又、これら両リム部22a、22aの内側面と、円周方向に隣り合う各柱部23a、23aの円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、前記各円すいころ13、13を転動自在に保持する為のポケット19a、19aとしている。そして、これら各ポケット19a、19aの内面のうち、円周方向両端部を、上記各円すいころ13、13の転動面を案内する各柱部23a、23aの案内面としている。
Patent Document 1 describes the structure of a split cage. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the structure of this conventionally known split type cage. The
As shown in FIG. 16, each of the
この様な分割型保持器20aの場合、軸受内部の温度上昇による上記各保持器素子21a、21aの円周方向への熱膨張を考慮して、上記隙間Xの長さを規制している。軸受内部の温度が上昇した場合、上記分割型保持器20aを構成する上記各保持器素子21a、21aは熱膨張する。そして、この熱膨張により、上記隙間Xと、総ての上記各保持器素子21a、21aの円周方向への熱膨張量の総和との差分が円周方向隙間として残る。しかし、運転時の軸受内部の温度がそれほど高くならない場合には、上記熱膨張量の総和が上記隙間Xに対して小さくなり、この隙間Xに近い隙間が円周方向に残ってしまう。この様に、円周方向に比較的大きな隙間が残ると、運転時に上記各保持器素子21a、21aの円周方向への変位量が増えて、隣り合う各保持器素子21a、21a同士の円周方向端面同士が強く衝突し合う。この為、異音が発生したり、この衝突により大きな応力が発生し、長期間の使用に伴って、これら各保持器素子21a、21aが破損する可能性が考えられる。
In the case of such a
又、特許文献2に記載された分割型保持器は、上記特許文献1に記載された分割型保持器20aと同様に、それぞれが円弧状に形成された複数の保持器素子21b、21bを、円周方向に関して直列に組み合わせる事により、全体を円すい筒状としている。但し、上記特許文献2に記載された分割型保持器は、隣り合う上記各保持器素子21b、21b同士を機械的に結合している。図17〜18は、この結合状態を説明する為の、これら各保持器素子21b、21bの円周方向端部を示す斜視図である。これら各保持器素子21b、21bは、円周方向一端部に接合凸部24を、他端部にこの接合凸部24と係合する接合凹部25を、それぞれ形成している。そして、これら接合凸部24と接合凹部25とを図18に示す様に係合させ、更に、超音波溶着により溶着して、互いに結合している。
Further, the split type cage described in
この様な、特許文献2に記載されている分割型保持器の場合、隣り合う上記各保持器素子21b、21b同士の間に円周方向の隙間を設けていない。この為、上述した特許文献1の分割型保持器20aの様に、軸受の運転時に前記各保持器素子21a、21aが円周方向へ変位する事により隣り合う上記各保持器素子21a、21aの対向する円周方向端面同士が激しく衝突する問題は生じない。しかし、軸受内部の温度上昇により上記各保持器素子21b、21bが熱膨張した場合に、次の様な問題が考えられる。軸受内部の温度が上昇すると、上記各保持器素子21b、21bは、あらゆる方向に熱膨張しようとする。しかし、上記各保持器素子21b、21bは機械的に結合されており、これら各保持器素子21b、21bの対向する円周方向端面同士の間には隙間を設けていない。この為、上記各保持器素子21b、21bの円周方向両端面は、円周方向に拡がる方向へは熱膨張する事ができず、この円周方向に熱膨張できない分が、上記各保持器素子21b、21bの各ポケットの案内面等の変形として現れてしまう。そして、この変形により、これら各ポケットが保持している転動体を拘束してしまい、異音の発生や、トルク上昇等を引き起こし、上記各保持器素子21b、21bが破損してしまう事が考えられる。
In the case of such a split type cage described in
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軸受運転時にこの保持器を構成する各保持器素子同士が円周方向に変位する事で、隣り合うこれら各保持器素子同士が激しく衝突し、異音が発生したり、破損したりする事を防止して耐久性を確保でき、しかも、温度上昇時にポケットの内面が歪む事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。 In the present invention, in view of the circumstances as described above, each cage element constituting this cage is displaced in the circumferential direction during bearing operation, so that each of these neighboring cage elements collide violently. The invention was invented to realize a structure that can prevent the occurrence of abnormal noise or breakage to ensure durability, and that can prevent distortion of the inner surface of the pocket when the temperature rises.
本発明の対象となる保持器付き転がり軸受は、内輪と、外輪と、複数個の転動体と、保持器とを備える。
このうちの、内輪は、外周面に外輪軌道を有する。
又、上記外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、上記外輪軌道と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、それぞれが円弧状に形成された複数の保持器素子を円周方向に関して直列に組み合わせる事により、全体を円筒状若しくは円すい筒状とした、所謂分割型保持器である。又、これら各保持器素子は、軸方向両端部に設けられた、それぞれが円弧状である1対のリム部同士を、複数の柱部で結合して成る。又、これら両リム部の内側縁と円周方向に隣り合う各柱部の円周方向側縁とにより周囲を囲まれる部分を、上記各転動体を転動自在に保持する為のポケットとしている。
A rolling bearing with a cage that is a subject of the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements, and a cage.
Of these, the inner ring has an outer ring raceway on the outer peripheral surface.
The outer ring has an outer ring raceway on the inner peripheral surface.
Each rolling element is provided between the outer ring raceway and the inner ring raceway so as to roll freely.
Further, the cage is a so-called split type cage, in which a plurality of cage elements, each formed in an arc shape, are combined in series in the circumferential direction so as to be cylindrical or conical as a whole. In addition, each of these cage elements is formed by connecting a pair of rim portions, each having an arc shape, provided at both ends in the axial direction by a plurality of column portions. Further, a portion surrounded by the inner edge of both the rim portions and the circumferential side edge of each column portion adjacent in the circumferential direction is used as a pocket for holding the rolling elements in a freely rollable manner. .
特に、本発明の保持器付き転がり軸受に於いては、上記各保持器素子を、機械的に結合せず、円周方向に直列に組み合わせて円筒状若しくは円すい筒状の保持器とした状態で、隣り合う各保持器素子の対向する円周方向端面同士の円周方向に関する隙間の合計Hと、この保持器のピッチ円の周長Lとの関係を、常温(20℃)で、H≦0.001Lとしている。即ち、上記各保持器素子を、或る1つの保持器素子を基準として、これら各保持器素子を、隙間なく円周方向に直列に組み合わせた状態で、先頭となる保持器素子の円周方向一端面と最後尾となる保持器素子の円周方向他端面との円周方向に関する距離である、上記合計値Hを、上記周長Lの0.001倍以下の正の値としている。 In particular, in the rolling bearing with a cage of the present invention, the cage elements are not mechanically coupled, but are combined in series in the circumferential direction to form a cylindrical or conical cage. The relationship between the total gap H in the circumferential direction between the circumferential end faces facing each other of the adjacent cage elements and the circumferential length L of the pitch circle of this cage is H ≦ 20 ° C. at room temperature (20 ° C.). It is 0.001L. That is, in the state where each of the above cage elements is combined in series in the circumferential direction without any gap with respect to a certain cage element, the circumferential direction of the leading cage element The total value H, which is the distance in the circumferential direction between the one end surface and the other circumferential end surface of the last cage element, is a positive value not more than 0.001 times the circumferential length L.
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、上記合計値Hと上記周長Lとの関係を、0<H≦0.001Lとする。
又、この様な請求項1〜2に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、上記各ポケット内での上記各転動体の、保持器の径方向に関する変位を許容する径方向隙間を、これら各ポケットの内面と上記各転動体の転動面との間に設ける。
又、この様な請求項1〜3に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項4に記載した様に、上記保持器の外周面と、前記外輪の内周面である案内周面とを摺接若しくは近接対向させる事でこの保持器の径方向の位置決めを図る外輪案内構造、又は、この保持器の内周面と、前記内輪の外周面である案内周面とを摺接若しくは近接対向させる事でこの保持器の径方向の位置決めを図る内輪案内構造の何れかである軌道面案内構造とする。
When the present invention as described above is implemented, preferably, the relationship between the total value H and the circumferential length L is 0 <H ≦ 0.001L.
Further, when the invention described in
In carrying out the invention described in claims 1 to 3, preferably, as described in claim 4, the outer peripheral surface of the cage and the guide peripheral surface which is the inner peripheral surface of the outer ring. Or an outer ring guide structure for positioning the cage in the radial direction by sliding contact with or in close proximity to each other, or an inner circumferential surface of the cage and a guide circumferential surface which is an outer circumferential surface of the inner ring. A raceway surface guide structure, which is one of the inner ring guide structures for positioning the cage in the radial direction by making it face each other, is adopted.
又、この様な請求項4に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した様に、上記各案内周面(外輪案内構造の場合には上記外輪の内周面、内輪案内構造の場合には上記内輪の外周面)と摺接若しくは近接対向する上記保持器の周面を、上記各柱部の一部に設けられた案内部とする。又、この案内部の一部に、潤滑剤を保持又は供給する為の切り欠き部を形成する。
又、この様な請求項1〜5に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項6に記載した様に、上記各柱部の円周方向両側面のうち、上記案内周面側に近い部分に、各転動体の転動面との係合に基づいて上記保持器の径方向位置を規制する案内面を設ける。
又、この様な請求項4〜6に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項7に記載した様に、上記各柱部の円周方向側面の一部で、径方向に関する位置が上記案内周面と反対寄り部分に、係止突部を形成する。又、上記各ポケット内で互いに対向するこれら係止突部の先端縁同士の円周方向に関する距離を、各転動体の外径よりも小さくする。
又、この様な請求項1〜7に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項8に記載した様に、上記各保持器素子の円周方向端面を、軸方向中央部が突出した凸形状とする。
又、この様な請求項1〜8に記載した発明を実施する場合に好ましくは、上記各転動体を請求項9に記載した様なころとする。
又、この様な請求項1〜9に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項10に記載した様に、上記保持器を、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂により作製する。
Further, when the invention described in claim 4 is implemented, preferably, as described in claim 5, each of the guide peripheral surfaces (in the case of an outer ring guide structure, the inner peripheral surface of the outer ring, the inner ring In the case of the guide structure, the peripheral surface of the retainer that is in sliding contact or close proximity to the outer peripheral surface of the inner ring is a guide portion provided in a part of each column portion. In addition, a notch for holding or supplying the lubricant is formed in a part of the guide.
Moreover, when implementing the invention described in the first to fifth aspects, preferably, as described in the sixth aspect, the guide peripheral surface side of the circumferential side surfaces of the column portions is arranged. A guide surface that restricts the radial position of the cage based on the engagement with the rolling surface of each rolling element is provided in the vicinity.
Moreover, when implementing the invention described in the fourth to sixth aspects, preferably, as described in the seventh aspect, the position in the radial direction is a part of the circumferential side surface of each column part. A locking projection is formed on a portion opposite to the guide circumferential surface. Further, the distance in the circumferential direction between the leading edges of the locking projections facing each other in each pocket is made smaller than the outer diameter of each rolling element.
Moreover, when implementing the invention described in claims 1 to 7, preferably, as described in claim 8, the axial end portion protrudes from the circumferential end surface of each of the cage elements. Convex shape.
Further, when the invention described in claims 1 to 8 is carried out, preferably, each of the rolling elements is a roller as described in claim 9.
In carrying out the inventions described in the first to ninth aspects, preferably, the cage is synthesized with aromatic nylon, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, etc., as described in the tenth aspect. Made of resin.
上述の様に構成する本発明の保持器付き転がり軸受は、保持器を構成する、隣り合う各保持器素子の対向する円周方向端面同士の間の隙間が大きくなり過ぎない様に、設ける隙間を規制している。この様に円周方向の隙間を規制する事で、上記軸受の運転時にこの軸受内部の温度が上昇せず、上記各保持器素子の円周方向に関する熱膨張量が小さい場合にも、これら各保持器素子が円周方向に大きく変位する事を防止して、隣り合うこれら各保持器素子の対向する円周方向端面同士が激しく衝突する事を防止できる。
又、上記軸受の運転時にこの軸受内部の温度が上昇して、上記各保持器素子が熱膨張した場合、これら各保持器素子の円周方向両端面は、上記隙間を設けている分だけ、円周方向へ拡がる方向に熱膨張する事ができるので、円周方向に隣り合う上記各保持器素子同士が結合されている場合に比べて、各ポケットの案内面等の変形量を小さく抑える事ができる。この為、これら各ポケットの案内面が、保持している転動体を拘束してしまう事で発生する、異音や、トルクの上昇を防止して、上記各保持器素子の耐久性の向上、延いてはこれら各保持器素子を組み込んだ転がり軸受の耐久性の向上を図る事ができる。
The rolling bearing with a cage of the present invention configured as described above is a gap provided so that the gap between the circumferential end surfaces of the adjacent cage elements constituting the cage is not too large. Is regulated. By regulating the circumferential clearance in this way, the temperature inside the bearing does not increase during the operation of the bearing, and each of the cage elements can be used even when the amount of thermal expansion in the circumferential direction is small. It is possible to prevent the cage element from being greatly displaced in the circumferential direction, and to prevent the opposed circumferential end faces of these adjacent cage elements from colliding violently.
In addition, when the temperature inside the bearing rises during operation of the bearing and the cage elements thermally expand, the circumferential end surfaces of the cage elements are provided with the gap. Since thermal expansion is possible in the direction of expansion in the circumferential direction, the amount of deformation of the guide surfaces of the pockets and the like can be reduced compared to the case where the cage elements adjacent in the circumferential direction are coupled to each other. Can do. For this reason, the guide surfaces of these pockets prevent the noise and the increase in torque that occur when the rolling elements that are held are constrained, improving the durability of each cage element, As a result, it is possible to improve the durability of the rolling bearing incorporating these cage elements.
又、請求項3に記載した様に、上記各ポケットの内面と各転動体の転動面との間に、これら各ポケット内でのこれら各転動体の、上記保持器の径方向に関する変位を許容する径方向隙間を設ける構造にすれば、軸受内部の温度上昇に伴って上記各保持器素子が径方向外方に熱膨張しても、上記各ポケットの内面がこれら各玉を拘束してしまう事を防止できる。
又、請求項4に記載した様に、外輪案内構造、又は、内輪案内構造の何れかの軌道面案内構造にする事で、上記軸受の運転時にこの保持器が傾斜する事を防止できる。この為、上記各ポケットの内面と上記各転動体の転動面とが強く摩擦し合う事を防止して、回転抵抗が大きくなる事も防止できる。特に、内輪案内構造の場合には、軸受内部の温度が上昇して、上記各保持器素子が径方向外方に熱膨張する事を妨げる事がない。この為、上記各保持器素子に過大な内部応力が発生する事を防止して、上記各ポケットの内面が歪む事を防止できる。
又、請求項5に記載した様に、上記外輪、又は内輪の何れかの案内周面と摺接若しくは近接対向する上記保持器の周面を、各柱部の一部に設けられた案内部として、この案内部の一部に、潤滑剤を保持又は供給する切り欠き部を形成すれば、軸受内部の潤滑性を向上して、この軸受内部の温度が上昇する事を防止できる。又、上記切り欠き部を設けた分、上記案内部と上記案内周面との接触面積を少なくする事ができる。この為、運転時の軸受トルクを小さく抑える事ができ、摩擦による発熱も少なく抑える事ができる。
又、請求項6に記載した様に、上記各柱部の円周方向両側面のうち、案内周面(外輪案内構造の場合には上記外輪の内周面、内輪案内構造の場合には上記内輪の外周面)側に近い部分に、上記各転動体の転動面との係合に基づいて上記保持器の径方向位置を規制する案内面を設ける構造にする事で、この保持器が熱膨張等した場合でも、内輪案内構造から転動体案内構造へ、又は転動体案内構造から外輪案内構造へと上記保持器の案内構造を運転時に移行する事ができる。この為、熱膨張により上記保持器の径方向の位置決めが図れなくなる事はない。
又、請求項7に記載した様に、上記各柱部の円周方向側面の一部で、径方向に関する位置が上記案内周面と反対寄り部分に係止突部を形成する事で、保持器及び各転動体を、外輪の内周面と内輪の外周面との間に組み込む以前であっても、上記各転動体がこれら各係止突部を設けた径方向側に上記各ポケットから脱落する事を防止できる。この為、転がり軸受の組立作業が容易になる。
又、請求項8に記載した様に、上記各保持器素子の円周方向端面を、軸方向中央部が突出した凸形状にすれば、これら各保持器素子を組み込む際に、これら各保持器素子の円周方向端面を円周方向に弾性変形する事ができる為、組み込み作業を容易に行なう事ができる。又、上記軸受の運転時に、隣り合う上記各保持器素子の対向する円周方向端面同士が衝突した場合にも、この様に、これら各保持器素子の円周方向端面が円周方向に弾性変形できる為、衝撃を緩和する事ができる。更に、温度上昇に基づいて前記隙間が消滅した後にも、熱膨張分の吸収を図れる。
又、請求項9に記載した様に、転動体をころにすれば、上記軸受の負荷容量を大きくする事ができる。
又、請求項10に記載した様に、上記保持器を、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂から作れば、軽量で、自己潤滑性、低摩擦特性、耐食性、静音性等の点に優れた保持器を得る事ができる。又、この様な、合成樹脂製の保持器は、大量生産に適した射出成形等により製造する事が可能である。
Further, as described in
Further, as described in claim 4, by adopting a raceway surface guide structure of either the outer ring guide structure or the inner ring guide structure, it is possible to prevent the cage from being inclined during the operation of the bearing. For this reason, it can prevent that the inner surface of each said pocket and the rolling surface of each said rolling element rub against each other strongly, and it can also prevent that rotation resistance becomes large. In particular, in the case of the inner ring guide structure, the temperature inside the bearing rises and does not prevent the cage elements from thermally expanding radially outward. For this reason, it is possible to prevent excessive internal stress from being generated in each of the cage elements, and to prevent the inner surfaces of the pockets from being distorted.
In addition, as described in claim 5, the guide portion provided on a part of each column portion with a peripheral surface of the cage that is in sliding contact with or close to the guide peripheral surface of either the outer ring or the inner ring. If a notch portion for holding or supplying the lubricant is formed in a part of the guide portion, the lubricity inside the bearing can be improved and the temperature inside the bearing can be prevented from rising. Further, the contact area between the guide portion and the guide peripheral surface can be reduced by providing the notch portion. For this reason, the bearing torque during operation can be reduced, and heat generation due to friction can also be reduced.
In addition, as described in claim 6, among the circumferential side surfaces of each of the pillar portions, the guide peripheral surface (in the case of the outer ring guide structure, the inner peripheral surface of the outer ring, in the case of the inner ring guide structure, the above described By providing a guide surface for restricting the radial position of the cage based on the engagement with the rolling surface of each rolling element at a portion near the outer peripheral surface) side of the inner ring, Even in the case of thermal expansion, the guide structure of the cage can be shifted during operation from the inner ring guide structure to the rolling element guide structure or from the rolling element guide structure to the outer ring guide structure. For this reason, the radial positioning of the cage is not prevented by thermal expansion.
In addition, as described in claim 7, a holding protrusion is formed on a part of the circumferential side surface of each of the column portions at a position opposite to the guide circumferential surface in the radial direction. Even before the rolling element and each rolling element are assembled between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring, the respective rolling elements from the respective pockets on the radial side provided with the respective locking projections. It can be prevented from falling off. For this reason, the assembly work of a rolling bearing becomes easy.
Further, as described in claim 8, if the circumferential end face of each of the cage elements is formed in a convex shape with the axial center portion protruding, the cage elements are incorporated when the cage elements are assembled. Since the circumferential end face of the element can be elastically deformed in the circumferential direction, the assembling work can be easily performed. In addition, even when the adjacent circumferential end surfaces of the adjacent cage elements collide with each other during the operation of the bearing, the circumferential end surfaces of the cage elements are elastic in the circumferential direction. Because it can be deformed, the impact can be reduced. Furthermore, even after the gap has disappeared due to the temperature rise, the thermal expansion can be absorbed.
Further, as described in claim 9, if the rolling elements are rollers, the load capacity of the bearing can be increased.
Further, as described in
[実施の形態の第1例]
図1〜4は、請求項1〜5、7〜10に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の保持器付き転がり軸受の特徴は、この転がり軸受を構成する保持器の構造に工夫した点にある。この特徴部分以外の構造及び作用は、前述の図13に示した転がり軸受を含め、従来から知られている転がり軸受の場合と同様である。この為、重複する説明を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。
[First example of embodiment]
1-4 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 5 and 7 to 10. The feature of the rolling bearing with a cage of this example is that the structure of the cage constituting the rolling bearing is devised. The structure and operation other than this characteristic portion are the same as those of conventionally known rolling bearings including the rolling bearing shown in FIG. For this reason, the overlapping description will be omitted or simplified, and the following description will focus on the features of this example.
図1は、本例の保持器付き転がり軸受を構成している分割型保持器の構造を説明する為の模式図である。この分割型保持器20bは、図1に示す様に、それぞれが、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂を射出成形して成る、複数の保持器素子21c、21cを、機械的に結合せず、円周方向に関して直列に組み合わせる事により、全体を円筒状若しくは円すい筒状に構成している。又、この様に組み合わせた状態で、隣り合う上記各保持器素子21c、21cの対向する円周方向端面同士の間に存在する総ての隙間の合計Hと、この保持器のピッチ円P21c の周長Lとの関係を、0<H≦0.001Lとしている。尚、図1では、上記各保持器素子21c、21c同士を隙間なく並べた状態で、最初の保持器素子21cの一端面と最後の保持器素子21cの他端面との間の隙間の長さとして、上記Hを示している。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of a split-type cage constituting the rolling bearing with a cage of this example. As shown in FIG. 1, each of the split cages 20b includes a plurality of
又、上記各保持器素子21c、21cは、図2〜3に示す様に、全体が円弧状に形成されている。又、軸方向両端部に設けられた、それぞれが円弧状である1対のリム部22b、22b同士を、複数の柱部23b、23bで結合している。又、これら両リム部22b、22bの内側面と円周方向に隣り合う各柱部23b、23bの円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、各円すいころ13、13を転動自在に保持する為のポケット19b、19bとしている。又、これら各ポケット19b、19bの内面のうち、各柱部23b、23bの円周方向側面を、上記各円すいころ13、13の転動面を案内する為の案内面としている。
又、上記各ポケット19b、19b内での各円すいころ13、13の、上記分割型保持器20bの径方向に関する変位を許容する径方向隙間Aを、これら各ポケット19b、19bの内面と上記円すいころ13、13の転動面との間に設けている。
又、上記各柱部23b、23bのうち、上記分割型保持器20bの径方向内端部には案内部26、26を設けており、これら各案内部26、26の径方向内側面と、内輪12の外周面である案内周面27とを摺接若しくは近接対向させる事で、この分割型保持器20bの径方向に関する位置決めを図る、内輪案内構造としている。又、これら各案内部26、26は、円周方向に互いに対向しているこれら各案内部26、26の先端縁同士の円周方向に関する距離B1 を、軸方向位置で対応する上記各円すいころ13、13の外径Dよりも小さく(B1 <D)している。
又、上記各案内部26、26の上記分割型保持器20bの軸方向中央部には、潤滑剤を保持又は供給する切り欠き部28、28を形成している。
又、上記各柱部23b、23bの円周方向側面の外径寄り部分の、軸方向両端部分に、それぞれ係止突部29、29を形成している。又、上記各ポケット19b、19b内で互いに対向している、これら各係止突部29、29の先端縁同士の円周方向に関する距離C1 を、軸方向位置で対応する各円すいころ13、13の外径Dよりも小さく(C1 <D)している。
又、上記図1〜3に示している各保持器素子21c、21cは、これら各保持器素子21c、21cの円周方向端面の形状を平坦面としている。これに対して、図4の模式図に示す様に、これら各保持器素子21c、21cの円周方向端部に位置する柱部23bを、ポケット19bと反対側に凸に湾曲させる事で、上記各保持器素子21c、21cの円周方向端面の形状を、軸方向中央部が突出した凸形状としても良い。
Each of the
Further, a radial gap A that allows the tapered
Further, among the
Further,
Further, locking
Each of the
上述の様に本例の保持器付き転がり軸受は、上記分割型保持器20bを構成する、隣り合う上記各保持器素子21c、21c同士を機械的に結合せず、これら各保持器素子21c、21cの対向する円周方向端面同士の間の総ての隙間の合計Hを規制している。従って、上記保持器付転がり軸受の運転時に、この転がり軸受内部の温度が上昇せず、上記各保持器素子21c、21cの円周方向への熱膨張量が小さい場合でも、円周方向に大きな隙間が存在しないので、これら各保持器素子21c、21cの円周方向への変位量を小さく抑える事ができる。この為、隣り合うこれら各保持器素子21c、21cの対向する円周方向端面同士が激しく衝突する事を防止できる。
又、上記転がり軸受の運転時にこの軸受内部の温度が上昇して、上記各保持器素子21c、21cが熱膨張した場合、これら各保持器素子21c、21cの円周方向両端面は、上記隙間Hを設けている分だけ、円周方向へ拡がる方向に熱膨張する事ができる。この為、円周方向に隣り合う上記各保持器素子同士が機械的に結合されている場合に比べて、上記各保持器素子21c、21cに生じる内部応力を小さくできる。そして、上記各ポケット19b、19bの案内面等の変形量を小さく抑えられる。この為、これら各ポケット19b、19bの案内面が、保持している前記各円すいころ13、13を拘束してしまう事で発生する、異音や、トルクの上昇を防止して、上記各保持器素子21c、21cの耐久性、延いてはこれら各保持器素子21c、21cを組み込んだ軸受の耐久性の向上を図る事ができる。
As described above, the rolling bearing with a retainer of the present example does not mechanically connect the
Further, when the temperature inside the bearing rises during the operation of the rolling bearing and the
又、上記各ポケット19b、19bの内面と上記各円すいころ13、13の転動面との間に、これら各ポケット19b、19b内でのこれら各円すいころ13、13の、上記分割型保持器20bの径方向に関する変位を許容する前記径方向隙間Aを設けているので、軸受内部の温度が上昇しこの分割型保持器20bが径方向外方に熱膨張した場合でも、上記各ポケット19b、19bの内面が上記円すいころ13、13を拘束してしまう様な事を防止できる。
又、上記分割型保持器20bの各案内部26、26の径方向内側面と、上記案内周面27とを摺接若しくは近接対向させて、この分割型保持器20bの径方向に関する位置決めを図る内輪案内構造にしているので、上記軸受の運転時にこの分割型保持器20bが傾斜する様な事を防止できる。この為、上記各ポケット19b、19bの内周縁と上記各円すいころ13、13の転動面とが強く摩擦し合う事がなく、回転抵抗が大きくなる事もない。又、転がり軸受内部の温度が上昇した場合に、上記各保持器素子21c、21cが径方向外方に熱膨張する事を妨げない。この為、上記各保持器素子21c、21cに過大な内部応力が発生する事を防止できる。
又、上記案内周面27と摺接若しくは近接対向する前記各案内部26、26の一部に、潤滑剤を保持又は供給する切り欠き部28、28を形成している為、軸受内部の潤滑性を向上して、この軸受内部の温度が上昇する事を防止できる。又、上記各切り欠き部28、28を設けた分、上記各案内部26、26の径方向内側面と上記案内周面27との接触面積を少なくする事ができる。この為、運転時の軸受トルクを小さく抑える事ができ、摩擦による発熱も少なくする事ができる。又、上記各案内部26、26は、円周方向に互いに対向しているこれら各案内部の先端縁同士の円周方向に関する距離B1 を、軸方向位置で対応する上記各円すいころ13、13の直径Dよりも小さくしている為、これら各円すいころ13、13を上記各ポケット19b、19b内に組み付けた後、内輪12の周囲に組み付ける以前の状態でも、上記各円すいころ13、13が上記各ポケット19b、19bから、径方向内方に脱落する事を防止できる。
又、前記各柱部23b、23bの円周方向側面の一部で、径方向に関する位置が上記案内周面27と反対寄り部分の軸方向両端部に形成した前記各係止突部29、29の先端縁同士の円周方向に関する距離C1 を、軸方向位置で対応する各円すいころ13、13の外径Dよりも小さく(C1 <D)している為、これら各円すいころを上記各ポケット19b、19b内に組み付けた後、外輪11の内径側に組み付ける以前の状態でも、上記各円すいころ13、13が上記各ポケット19b、19bから、径方向外方に脱落する事を防止できる。これらにより、保持器付転がり軸受の組立作業の容易化を図れる。
又、上記図4に示す様に、上記各保持器素子21cの円周方向端面の形状を軸方向中央部が突出した凸形状にする事で、これら各保持器素子21cを組み込む際に、これら各保持器素子21cの円周方向端面の突出部を円周方向に弾性変形する事で、組み込み作業を容易に行なう事ができる。又、上記転がり軸受の運転時に、隣り合う上記各保持器素子21cの対向する円周方向端面同士が衝突した場合にも、この様に、これら各保持器素子21cの円周方向端面の突出部を円周方向に弾性変形できる為、衝撃を緩和する事ができる。更に、温度上昇時に前記隙間が消滅した後の状態でも、熱膨張分を吸収して、上記各ポケット19b、19bが歪む事を防止できる。
又、上記各保持器素子21c、21cは、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドの何れかの合成樹脂を射出成形して成る為、軽量で、自己潤滑性、低摩擦特性、耐食性、静音性等の点に優れた保持器を得る事ができる。又、この様に、射出成形で形成できる為、大量生産に適している。
Further, the split cages of the tapered
Further, the radial inner surface of each
Further, since
Also, the locking
In addition, as shown in FIG. 4 above, by making the shape of the circumferential end face of each of the
Each of the
尚、前期各切り欠き部28、28を形成する位置は、本例の様に前記各案内部26、26の軸方向中央部に限らない。又、本例の様に上記各案内部26、26にそれぞれ1箇所だけでなく、例えば軸方向両端部等の複数個所に形成しても良い。
又、上記各係止突部29、29は、本例の様に、上記各柱部23b、23bの外径寄り部分の、軸方向両端部にそれぞれ形成する構造に限らず、軸方向に連続した形状の係止突部にしても良い。
又、本例は転動体として前記各円すいころ13、13を使用しているが、円筒ころや、ニードル等を使用したころ軸受に対して適応しても同様の効果を得る事ができる。
The position where the
Further, the locking
In this example, the tapered
[実施の形態の第2例]
図5〜6は、請求項1〜10に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の保持器付き転がり軸受の分割型保持器を構成している各保持器素子21dは、各柱部23c、23cの円周方向両側面のうち、内輪12の外周面である案内周面27に近い部分に、各円すいころ13、13の転動面との係合に基づいて上記分割型保持器の径方向位置を規制する、案内面30、30を設けている。
[Second Example of Embodiment]
FIGS. 5-6 has shown the 2nd example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-10. Each
この様な本例の保持器付き転がり軸受によれば、上記分割型保持器が、熱膨張や遠心力等により、内輪案内構造が成立しない状態(各案内部26、26の径方向内側面と上記案内周面27との距離が大きくなり、摺接若しくは近接対向できない状態)になった場合に、上記各案内面30、30が上記各円すいころ13、13の転動面と係合する事により、上記分割型保持器の径方向外側への変位を規制できる。上記分割型保持器の径方向内側への変位は、上記各保持器素子21d同士が円周方向に突っ張り合う事で規制する。この様にして、運転時に内輪案内構造から転動体案内構造へ移行する事ができる。
According to such a rolling bearing with a retainer of this example, the split retainer is in a state where the inner ring guide structure is not established due to thermal expansion, centrifugal force, or the like (the radially inner surface of each
又、本例では内輪案内構造を採用しているが、上記各柱部23c、23cの円周方向側面の外径寄り部分に形成した各係止突部29、29と、上記円すいころ13、13の転動面との径方向隙間L1 (図示せず。)の大きさと、上記各案内部26、26の径方向内側面と上記案内周面27との間の距離の大きさL2 (図示せず。)との関係を、L1 <L2 とすれば、常に上記分割型保持器の径方向の変位が上記各円すいころ13、13に拠り規制される、転動体案内構造にする事ができる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、重複する説明は省略する。
Further, in this example, the inner ring guide structure is adopted, but the
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those in the first example of the above-described embodiment, redundant description is omitted.
[実施の形態の第3例]
図7〜8は、請求項1〜5、7〜10に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の保持器付き転がり軸受の分割型保持器を構成している保持器素子21eは、各柱部23d、23dのうち、この保分割型保持器の径方向に関して外端部に、案内部26a、26aを設けている。そして、これら案内部26a、26aの径方向外側面と、外輪11の内周面である案内周面27aとを摺接若しくは近接対向させる事で、上記分割型保持器の径方向に関する位置決めを図る、外輪案内構造としている。又、これら各案内部26a、26aは、円周方向に互いに対向しているこれら各案内部26a、26aの先端縁同士の円周方向に関する距離B2 を、軸方向位置で対応する各円すいころの外径Dよりも小さく(B2 <D)している。
又、これら各案内部26a、26aの、上記分割型保持器の軸方向中央部には、潤滑剤を保持又は供給する切り欠き部28a、28aを形成している。
又、上記各柱部23d、23dの円周方向側面の径方向内寄り部分の軸方向両端部分に、それぞれ係止突部29a、29aを形成している。又、各ポケット19c、19c内で互いに対向しているこれら各係止突部29a、29aの先端縁同士の円周方向に関する距離C2 を、軸方向位置で対応する各円すいころ13、13の外径Dよりも小さく(C2 <D)している。
[Third example of embodiment]
FIGS. 7-8 has shown the 3rd example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-5, 7-10. The
In addition,
Further, locking
この様な、本例の保持器付き転がり軸受は、上記分割型保持器の各案内部26a、26aの径方向外側面と、上記案内周面27aとを摺接若しくは近接対向させて、この分割型保持器の径方向に関する位置決めを図る外輪案内構造にしているので、上記軸受の運転時に回転速度が高速になった場合でも、上記分割型保持器が遠心力等の力により振れ回り運動等を起こしたり、傾斜したりする様な事を効果的に防止できる。この為、上記各ポケット19c、19cの内周縁と上記各円すいころ13、13の転動面とが強く摩擦し合う事がなく、回転抵抗が大きくなる事もない。
又、上記各案内部26a、26aの、円周方向に互いに対向しているこれら各案内部26a、26aの先端縁同士の円周方向に関する距離B2 を、軸方向位置で対応する上記各円すいころ13、13の直径Dよりも小さく(B2 <D)している為、組立途中で、上記各円すいころ13、13が径方向外方に、上記各ポケット19c、19cから脱落する事を防止できる。
又、前記各柱部23d、23dの円周方向側面の一部で、径方向に関する位置が上記案内周面27aと反対寄り部分の軸方向両端部に形成した前記各係止突部29a、29aの円周方向に関する距離C2 を、軸方向位置で対応する各円すいころ13、13の外径Dよりも小さく(C2 <D)している為、組立途中で、上記各円すいころ13、13が径方向内方に、上記各ポケット19c、19cから脱落する事を防止できる。本例の構造の場合には、前述の図4に示した凸形状の柱部構造を採用する事により、温度上昇時に上記各案内部26a、26aの径方向外側面と上記案内周面27aとの摺接部の面圧上昇を抑えられる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第1例とほぼ同様であるから、重複する説明は省略する。
Such a rolling bearing with a retainer of this example is configured such that the radially outer surface of each of the
Further, each of the
Further, the locking
Since the configuration and operation of the other parts are substantially the same as those in the first example of the above-described embodiment, a duplicate description is omitted.
[実施の形態の第4例]
図9〜10は、請求項1〜10に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の保持 器付き転がり軸受の分割型保持器を構成している保持器素子21fは、上記各柱部23e、23eの円周方向両側面のうち、外輪11の内周面である案内周面27aに近い部分に、各円すいころ13、13の転動面との係合に基づいて上記分割型保持器の径方向位置を規制する、案内面30a、30aを設けている。そして、上記転がり軸受は、比較的低温、且つ低速での運転時には、これら各案内面30a、30aと上記各円すいころ13、13の転動面との係合に基づいて上記分割型保持器の径方向に関する、位置決めを図る転動体案内構造により運動する。この際、上記案内周面27aと上記保持器素子21fの各案内部26a、26aの径方向外側面とは、当接及び近接対向する事はなく、僅かな隙間E(図10)を介して対向する。
[Fourth Example of Embodiment]
FIGS. 9-10 has shown the 4th example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-10. The
この様な、本例の保持器付き転がり軸受は、運転時に内部の温度が上昇したり、回転速度上昇に伴って上記各保持器素子21fに作用する遠心力が大きくなると、この保持器素子21fが熱膨張して径方向外方に変位すると、各案内部26a、26aの径方向外側面と上記案内周面27aとが摺接又は近接対向する。即ち、転動体案内構造から外輪案内構造へと移行する。
この様に、運転時に転動体案内構造から外輪案内構造へと移行する事で、上記各案内面30a、30aと上記各円すいころ13、13の転動面との係合が外れた場合にも、上記分割型保持器が傾斜したり、遠心力により振れ回り運動したりする事を防止できる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第3例とほぼ同様であるから、重複する説明は省略する。
In such a rolling bearing with a retainer of this example, when the internal temperature rises during operation or the centrifugal force acting on each
In this manner, even when the guide surfaces 30a and 30a are disengaged from the rolling surfaces of the tapered
The configuration and operation of the other parts are substantially the same as in the third example of the above-described embodiment, and thus the overlapping description is omitted.
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 転がり軸受
8 増速機
9 発電機
10、10a 円すいころ軸受
11 外輪
12 内輪
13 円すいころ
14、14a 保持器
15 外輪軌道
16 内輪軌道
17 大径側鍔部
18 小径側鍔部
19、19a、19b、19c ポケット
20、20a、20b 分割型保持器
21、21a、21b、21c、21d、21e、21f 保持器素子
22、22a、22b リム部
23、23a、23b、23c、23d、23e 柱部
24 接合凸部
25 接合凹部
26、26a 案内部
27、27a 案内周面
28、28a 切り欠き部
29、29a 係止突部
30、30a 案内面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
上記各保持器素子を円周方向に直列に組み合わせて円筒状若しくは円すい筒状の保持器とした状態で、隣り合う各保持器素子の対向する円周方向端面同士の円周方向に関する隙間の合計Hと、この保持器のピッチ円の周長Lとの関係が、常温で、H≦0.001Lである事を特徴とする保持器付き転がり軸受。 An inner ring having an inner ring raceway on the outer peripheral surface, an outer ring having an outer ring raceway on the inner peripheral surface, a plurality of rolling elements provided between the outer ring raceway and the inner ring raceway, and a rolling element And a cage that can freely roll, and this cage is formed in a cylindrical shape or a conical cylindrical shape by combining a plurality of cage elements each formed in an arc shape in series in the circumferential direction. Each of the cage elements is formed by connecting a pair of rim portions, each having an arc shape, provided at both ends in the axial direction with a plurality of column portions. Rolling with a cage that uses a portion surrounded by the inner edge of the rim and the circumferential side edge of each column adjacent in the circumferential direction as a pocket to hold the rolling elements freely. In bearings,
In the state where the cage elements are combined in series in the circumferential direction to form a cylindrical or conical cage, the sum of the gaps in the circumferential direction between the circumferential end faces of the adjacent cage elements facing each other. A rolling bearing with a cage, wherein the relationship between H and the circumferential length L of the pitch circle of the cage is H ≦ 0.001L at room temperature.
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