JP2011208700A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内外輪が非分割形であって、保持器が保持器セグメントの配列によって構成された転がり軸受において、組み付け時にころや保持器が脱落する問題を解決することである。
【解決手段】内輪１１及び外輪１２の各軌道１３、１４の間に保持器１５に保持された転動体１６が介在され、前記内輪１１及び外輪１２は非分割形の円環状に形成され、前記保持器１５が複数の保持器セグメント１９を円環状に組み合わせて構成された転がり軸受において、前記保持器１５を相互に隣接する前記保持器セグメント１９の端面相互を突き合わせ、その突き合わせた端面相互を弾性クリップ２５により円環状に連結して構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受に関し、特に、その保持器として複数の保持器セグメントを円環状に組み合わせて構成されたものを用いた転がり軸受に関するものである。

従来、風力発電機における主軸支持用軸受等に用いられる直径２ｍを超える超大型の円すいころ軸受における転動体の保持器は、生産や組み立て等の容易さを考慮して、多数の保持器セグメントを円環状に配列した保持器を用いることが行われる（特許文献１）。

また、前記のような超大型の転がり軸受でなくても、例えば、比較的大型の自動調心ころ軸受において、製造コストの低減を図るために樹脂製保持器を使用し（特許文献２）、さらに一層の製造コストの低減を図るために、保持器を３〜４個の樹脂製保持器セグメントの組み合わせによって構成することが考えられる。

なお、エンジンのクランクシャフトを支持する分割形軸受のように、保持器及び内外輪を２分割した分割型軸受は、装置への組み付け上分割せざるを得ないものであり（特許文献３）、大型保持器の生産や組み立ての容易さを考慮して、保持器のみをセグメント化するものとは目的を異にする。

特開２００７−１６２９１２号公報 特開２００８−６９８２２号公報（図１） 特開２００７−２４７８１４号公報

前述した従来の超大型の円すいころ軸受におけるように、保持器の生産性や組み立て性を考慮してセグメント化した場合、保持器セグメントを単に円環状に配列しただけでは、軸受を装置に組み付ける場合に、ころとともに保持器セグメントが軌道輪から外れるおそれがあるため、その取り扱いに注意が必要となり、作業性の向上を阻む要因となっていた。

また、前記の大型自動調心ころ軸受の場合は、大きく調心させて外輪の幅面から内輪・保持器・ころのアッセンブリが飛び出した場合に、保持器ところが内輪から脱落する恐れがある。

そこで、この発明は、内外輪が非分割形であって保持器が保持器セグメントの配列によって構成された転がり軸受において、組み付け時にころや保持器が脱落する問題を解決することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、内輪及び外輪の各軌道の間に保持器に保持された転動体が介在され、前記内輪及び外輪は非分割形の円環状に形成され、前記保持器が複数の保持器セグメントを円環状に組み合わせて構成された転がり軸受において、前記保持器は、相互に隣接する前記保持器セグメントの端面相互を突き合わせ、その突き合わせた端面相互を弾性クリップにより円環状に連結して構成されたものである。

この発明によれば、隣接する保持器セグメントの端面相互が弾性クリップによって円環状に連結されるため、組み付け時等において、ころや保持器の脱落を防止することができる。

は、実施形態１の円すいころ軸受の一部を示す断面図である。 は、同上の保持器の一部を示す斜視図である。 は、図２のＸ１−Ｘ１線における拡大断面図である。 は、同上の弾性クリップの斜視図である。 は、同上の変形例の断面図である。 は、実施形態２の一部を示す分解斜視図である。 は、同上の一部を示す断面図である。 は、実施形態３の円すいころ軸受の一部を示す断面図である。 は、実施形態４の保持器を示す平面図である。 は、同上の連結部分の分解斜視図である。 （ａ）は、図９のＸ２−Ｘ２線の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図、同（ｃ）は同部分の斜視図である。 （ａ）は、図９のＸ３−Ｘ３線の端面図、同（ｂ）図は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図、同（ｃ）は同部分の斜視図である。 （ａ）は、図９のＸ２−Ｘ２線の変形例１の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、図９のＸ３−Ｘ３線の変形例１の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、図９のＸ２−Ｘ２線の変形例２の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、図９のＸ３−Ｘ３線の変形例２の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、図９のＸ２−Ｘ２線の変形例３の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、図９のＸ３−Ｘ３線の変形例３の端面図、同（ｂ）は同（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。 （ａ）は、変形例４の一方の端面部分の断面図、同（ｂ）は、同じく他方の端面部分の断面図である。 （ａ）は、実施形態５の連結部分の分解斜視図、同（ｂ）は同上の横断平面図である。 （ａ）図は、同上の変形例の連結部分の分解斜視図、同（ｂ）は同上の平面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

[実施形態１]
図１から図８に示したように、実施形態１の円すいころ軸受は、風力発電機の主軸支持用の軸受に用いられる超大型のものである。この円すいころ軸受は、通常のものと同様に、内輪１１の軌道１３及び外輪１２の軌道１４の間に保持器１５によって保持された転動体１６が介在される。内輪１１の軌道１３の小径側に沿って小つば１７、大径側に沿って大つば１８がそれぞれ形成される。この場合の転動体１６は円すいころである。

前記内輪１１及び外輪１２は非分割形の円環状に形成され、前記保持器１５は、図２に示したように多数の保持器セグメント１９を円環状に組み合わせることによってかご型に構成されている。

保持器セグメント１９は樹脂製であり、周方向に長い長方形の枠形をなし、
内輪１１の軌道１３の大つば１８に沿った辺が上部長辺２１ａ、小つば１７に沿った辺が下部長辺２１ｂ、周方向の左右の辺が短辺２２ａ、２２ｂを構成する。左右の短辺２２ａ、２２ｂの間に３本の中間柱部２３が等間隔に設けられ、これらの間に５か所のポケット２７が形成される。各ポケット２７に前記の転動体１６が収納される。

なお、前記の短辺２２ａ、２２ｂ及び３本の中間柱部２３には、転動体１６の抜け出しを防止するための係合縁を設ける場合がある。

前記の各保持器セグメント１９は、隣接するものの端面２４相互を突き合わせ、その突き合わせた端面２４間に連結手段を設けることにより円環状の保持器１５が構成される。前記の連結手段として、この実施形態１の場合は樹脂製の弾性クリップ２５を用いている。

前記の弾性クリップ２５は、図３及び図４に示したように、上部屈曲片２５ａと下部屈曲片２５ｂ及びこれら両者を結合する連結部２６とからなる断面コの字形をなすものである。上部屈曲片２５ａ及び下部屈曲片２５ｂの先端部内面には、上部及び下部長辺２１ａ、２１ｂの長さ方向のリブ２８、２８が設けられる。

その上部屈曲片２５ａ及び下部屈曲片２５ｂの左右方向（長辺２１ａ、２１ｂの長さ方向）の幅は、前記端面２４の突き合わせ面の両側にある短辺２２ａ、２２ｂを合わせた大きさの幅内にある。また、その上下方向（短辺２２ａ、２２ｂの長さ方向）の幅は、上部長辺２１ａの幅内にある大きさを有する（図２参照）。

前記弾性クリップ２５によって各保持器セグメント１９を連結する方法は、内輪１１の軌道１３上に、あらかじめ全ての保持器セグメント１９をすき間なく配列しておき、その弾性クリップ２５の上下部屈曲片２５ａ、２５ｂを上下方向に弾性変形させながら広げ、上部長辺２１ａにおいて前記端面２４の両側に渡る範囲に差し込み、連結部２６を保持器セグメント１９の側面に押し当てる。これによって、上下部屈曲部片２５ａ、２５ｂがリブ２８、２８の部分に応力を集中させながら弾性的に両側の保持器セグメント１９を挟持し連結する。

このようにしてすべての保持器セグメント１９の上部長辺２１ａ側における端面２４の突き合わせ部分に弾性クリップ２５を取り付けることにより、保持器セグメント１９が内輪１１の軌道１３上において円環状に連結された保持器１５が構成される。前記の弾性クリップ２５は、すべての保持器セグメント１９の連結を終わった後は外してもよい。

なお、弾性クリップ２５を、図５に示したように、保持器セグメント１９の上部長辺２１ａの端面２４の突き合わせ部分だけでなく、下部長辺２１ｂの端面２４の突き合わせ部分においても取り付けるようにしてもよい。

[実施形態２]
図６及び図７示した実施形態２の場合は、保持器セグメント１９の表面側において、前記の端面２４の両側における短辺２２ａ、２２ｂと上部長辺２１ａの幅内に２個所の小係合凹部２９ａが設けられる。保持器セグメント１９の裏面側においても同様の位置に小係合凹部２９ｂが設けられる（図７参照）。また、上部長辺２１ａの側面において、端面２４の両側に２個所の小係合凹部３０が設けられる。

この場合の弾性クリップ２５も、上下部屈曲片２５ａ、２５ｂ及び両者間の連結部２６によって断面コの字形に形成される点は前記の場合と同様であるが、上下部屈曲片２５ａ、２５ｂの対向内面に前記の各２個所の小係合凹部２９ａ、２９ｂに対応した各２個所の小係合凸部３１ａ、３１ｂがそれぞれ設けられる。また、連結部２６の内面においても、前記２箇所の小係合凹部３０に対応して２箇所の小係合凸部３２が設けられる。

前記弾性クリップ２５を、前述の場合と同様にして保持器セグメント１９の端面２４の両側において、上部長辺２１ａに弾性的に嵌めると、前記の各小係合凸部３１ａ、３１ｂがそれぞれ各小係合凹部２９ａ、２９ｂに嵌合されると同時に、小係合凸部３２が小係合凹部３０に嵌合される。この弾性クリップ２５によって、隣接した両方の保持器セグメント１９が連結される。

この実施形態２の場合は、弾性クリップ２５の小係合凸部３１ａ、３１ｂ、３２が保持器セグメント１９側の小係合凹部２９ａ、２９ｂ、３０に嵌合されることにより、一層強い連結力が得られる。

なお、この場合も図５の場合と同様に弾性クリップ２５を上部長辺２１ａ側と、下部長辺２１ｂ側の両方に取り付けてもよい。

[実施形態３]
図８に示した実施形態３の弾性クリップ２５は、前記実施形態１の弾性クリップ２５の下端面後端部に内径方向に突き出した脚部３３を設けている。この脚部３３に対向して、内輪１１の大つば１８の内側に係合段差部３４が形成され、前記の脚部３３がその係合段差部３４に係合される。

脚部３３と係合段差部３４との係合によって、保持器１５及び転動体１６が安定よく案内されるので、小つば１７（図１参照）を省略することができる。

[実施形態４]
図９から図１２に示した実施形態４は、いわゆる蟻継手によって隣接する保持器セグメント１９の端面２４相互を連結するようにしたものである。図９は、大型の自動調心ころ軸受の保持器１５を三分割した樹脂製の保持器セグメント１９によって構成したものを示している。

相互に突き合う保持器セグメント１９の一方の端面２４の中間部分において蟻３５が保持器１５の径方向に設けられる（図１０、図１１参照）。他方の端面にはこれに対向して同じ方向の蟻溝３６が設けられる（図１２参照）。前記蟻３５の中間部に、その蟻３５と同じ高さで、その幅方向の両側に膨らんだ円弧状の係合凸部３７が設けられる。これに対向して、蟻溝３６の中間部に、その蟻溝３６と同じ深さで、その幅方向に膨らんだ円弧状の係合凹部３８が設けられる。

前記の係合凸部３７は、その素材の弾性及び幅方向への膨らみの度合いを適宜選定することにより、蟻溝３６の側壁を弾性的に押し広げると同時にそれ自身も圧縮され、そのような弾性変形状態で該蟻溝３６内を進み、係合凹部３８に達するとそれ自身の弾性で元の状態に戻るようになっている。

各保持器セグメント１９の端面相互を前記の蟻３５と蟻溝３６を相互に嵌め合わせて蟻継手を構成するとともに、係合凸部３７と係合凹部３８とを係合させる。

さらに、これらの蟻継手の部分に前述の弾性クリップ２５を嵌めることにより（図９、図１０参照）、一層拘束力の大きい継手が構成される。弾性クリップ２５としては、図６及び図７に示したような小係合凸部３１ａ、３１ｂ、３２を有するものを使用することができる。この点は以下に述べる実施形態４の変形例１から５の場合も同様である。

図１３及び図１４は、前記実施形態４の変形例１であり、この場合は、前記の場合と９０°向きを変え、蟻３５及び蟻溝３６の方向を保持器１５の軸線方向に形成したものである。

図１５及び図１６は、変形例２であり、この場合は蟻３５に所定の間隔をおいて前記と同様の同じ大きさの円弧状の係合凸部３７を３個所に設け、また蟻溝３６に所定の間隔をおいて前記と同様の円弧状の係合凹部３８を３個所に設けたものである。これらの係合凸部３７及び係合凹部３８をそれぞれ３個所に設け、これらを相互に係合させることにより、蟻継手の拘束力が一層増す。

図１７及び図１８は変形例３であり、３個所の係合凸部３７及び係合凹部３８の大きさを中間部のものは、前述の各場合と同様の大きさに設定し、その両側の一方は相対的に小さく、他方のものは相対的に大きく形成したものである。各端面２４において、最小の大きさの係合凸部３７、係合凹部３８が配置された端部をａ、その反対側の端部をｂとする。

両方の端面２４を結合させる場合は、両方の端面２４を対向させ、蟻３５の一方の端部ａ側を蟻溝３６の端部ｂ側から差し込む。蟻３５の各係合凸部３７が、蟻溝３６の対応する大きさの係合凹部３８に接近するまでは小さい抵抗で進むが、係合凸部３７と係合凹部３８が係合する際に大きい抵抗が働き、両者がそれぞれ弾性変形して相互に係合される。

この場合も３個所において係合されるので大きい拘束力が得られるが、比較的小さい抵抗で押し込むことができる利点がある。

図１９（ａ）（ｂ）は同じく変形例４であり、前記の蟻３５及び蟻溝３６のアンダーカット部３９にアールを付与した例を示す。接触面積が増え、蟻３５の立上り部及び蟻溝３６の開放縁の角度が一層鋭角となるので、蟻継手による拘束力が増大する。

[実施形態５]
図２０（ａ）（ｂ）に示した実施形態５は、隣接する保持器セグメント１９の対向する一方の端面２４の中央部に連結凸部４１及び他方の端面２４の中央部に連結凹部４２を設け、両者の相補的な嵌合部に軸方向の連結ピン４３を差し込んで連結したものである。前記連結ピン４３は、樹脂製であり、中間部の径が両端部の径より大きくなるようにわずかなテーパが付与され、その連結ピン４３及びテーパ穴４４を弾性変形させながら強く差し込むようにしている。これにより、連結ピン４３の抜け止めや、連結部分のガタツキを防止するようにしている。

この連結部分にも弾性クリップ２５を嵌合することにより、一層拘束力の大きい継手が構成される。また、連結ピン４３の抜け出しも防止することができる。

図２１（ａ）（ｂ）に示した実施形態５の変形例は、隣接する保持器セグメント１９の対向する一方の端面２４において、軸方向の一方に片寄って突き出した連結凸部４１ａと、他方端面２４に前記連結凸部４１ａと反対側に片寄って突き出した連結凸部４１ｂとが相互に軸方向に接するように相補的に嵌合している。

前記一方の連結凸部４１ａの軸方向の対向面と他方の連結凸部４１ｂの軸方向の対向面に軸方向の連結ピン４３が差し込まれる。具体的には、一方の連結凸部４１ａに連結ピン４３の半分を差し込み、他方の連結凸部４１ｂをその連結ピン４３の突き出した部分に差し込む。これによって、連結ピン４３の両端部が各連結凸部４１ａ、４１ｂの内部に隠れ、連結ピン４３の抜け出しが防止される。

この場合も連結部分にも弾性クリップ２５を嵌合することにより、一層拘束力の大きい継手が構成される。

１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 軌道
１４ 軌道
１５ 保持器
１６ 転動体
１７ 小つば
１８ 大つば
１９ 保持器セグメント
２１ａ 上部長辺
２１ｂ 下部長辺
２２ａ、２２ｂ 短辺
２３ 中間柱部
２４ 端面
２５ 弾性クリップ
２５ａ 上部屈曲片
２５ｂ 下部屈曲片
２６ 連結部
２７ ポケット
２８ リブ
２９ａ、２９ｂ 小係合凹部
３０ 小係合凹部
３１ａ、３１ｂ 小係合凸部
３２ 小係合凸部
３３ 脚部
３４ 係合段差部
３５ 蟻
３６ 蟻溝
３７ 係合凸部
３８ 係合凹部
３９ アンダーカット部
４１、４１ａ、４１ｂ 連結凸部
４２ 連結凹部
４３ 連結ピン
４４ テーパ穴

Claims (11)

1. 内輪及び外輪の各軌道の間に保持器に保持された転動体が介在され、前記内輪及び外輪は非分割形の円環状に形成され、前記保持器が複数の保持器セグメントを円環状に組み合わせて構成された転がり軸受において、前記保持器は、相互に隣接する前記保持器セグメントの端面相互を突き合わせ、その突き合わせた端面相互を弾性クリップにより円環状に連結して構成されたことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記弾性クリップにより隣接する保持器セグメントの端面の両側にわたる範囲を弾性的に挟持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記隣接する保持器セグメントの相互に突き合わされた端面の両側にそれぞれ小係合凹部が設けられ、前記弾性クリップの内面にも前記各小係合凹部に対応した一対の小係合凸部が設けられ、前記弾性クリップの小係合凸部が前記保持器セグメント側の小係合凹部に嵌合されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記軸受が円すいころ軸受であり、その内輪の円すい形状の軌道の小径側に大つばが設けられ、前記大つばの内側に係合段差部が形成され、その係合段差部に係合する脚部が前記弾性クリップに設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 隣接する一方の保持器セグメントの端面に設けられた蟻と、他方の保持器セグメントの端面に前記蟻に対向して設けられた蟻溝とが相互に係合され蟻継手を構成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
6. 前記蟻及び蟻溝の方向が該保持器セグメントの径方向又は軸方向のいずれかであることを特徴とする請求項５記載の転がり軸受。
7. 前記蟻の長さ方向の中間部に当該蟻と同じ高さでその幅より大きい径の円形係合部が設けられ、前記蟻溝の長さ方向中間部に前記円形係合部に対応してこれに係合される円形凹部が設けられ、前記円形係合部が弾性変形により前記蟻溝を通過して前記円形凹部に嵌合されることを特徴とする請求項５又は６に記載の転がり軸受。
8. 前記円形係合部及びこれと同一径の円形凹部がそれぞれ複数個所に所要の間隔をおいて設けられたことを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受。
9. 前記複数の円形係合部及び円形凹部が、それぞれ径の小さいものから順に同一間隔で配置され、同一順位のものはそれぞれ同一径に形成されたことを特徴とする請求項７又は８に記載の転がり軸受。
10. 隣接する保持器セグメントの突き合わせ端面の一方に設けられた連結凸部と、他方の突き合わせ端面に前記連結凸部に対向して設けられた連結凹部の相補的な嵌合部分に連結ピンを挿通することにより前記保持器セグメントが連結され、前記連結ピンはその中間部の径が両端部の径より大きくなるようにわずかなテーパが付与され、これを前記嵌合部分に強制的に差し込むようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
11. 隣接する保持器セグメントの突き合わせ端面の軸方向の一方に片寄って突き出した連結凸部と、他方の突き合わせ面に前記連結凸部と反対側に片寄って突き出した連結凸部とが相互に軸方向に接するように嵌合され、前記両方の連結凸部の軸方向の対向面間に連結ピンが差し込まれ、その連結ピンの両端部が各連結凸部の内部に隠れた状態に差し込まれたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
    

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