JP2013238296A - 転がり軸受の保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の保持器において、保持器セグメントの曲げ変形および応力の低減、ならびに保持器セグメントの潤滑性の確保の両者を両立させること。
【解決手段】本転がり軸受の保持器は、所定間隔を隔てて互いに対向するリム部７１，７２と、リム部７１，７２の両者間に架け渡されているとともに、転動体を収容するためのポッケト９を互いの間に形成する複数の柱部８を有し、円弧形状をなす複数の保持器セグメント６を、周方向に沿って環状に配列してなる。各柱部８の外周の軸方向両端側に、転がり軸受の外輪軌道面と摺接して、保持器セグメント６の径方向への変形を抑制する突起１０１，１０２を、径方向外方に向かって突設し、軸方向に対向する突起１０１，１０２の相互間に、担持した潤滑剤を突起１０１，１０２と外輪軌道面との摺動面に供給する潤滑部材１１を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受の保持器に関し、たとえば、風力発電装置の主軸を回転自在に支持する、大型の転がり軸受の保持器にかかる。

従来、水平軸プロペラ式の風力発電装置においては、ブレードを取り付ける主軸を回転自在に支持するために、転がり軸受が用いられている。
近年、風力発電装置の大型化に伴って、主軸の直径が数メートルを超えることもあり、このような大型の主軸を支持するために、転がり軸受も大型化している。

大型の転がり軸受に用いられる保持器として、合成樹脂製の保持器が用いられる場合がある。この合成樹脂製の保持器は、溶接で組み立てる金属製の保持器に較べて、軽量であるとともに精度も確保し易いという利点がある。しかし、直径の大きい合成樹脂製の保持器を、射出成形で一体成形することは困難である。

そこで、周方向に複数に分割した分割保持器が用いられている。この分割保持器は、複数の保持器セグメントを周方向に沿って環状に配列してなる。
この種の保持器セグメントの典型的な例としては、特許文献１にて開示されているものを挙げることができる。この特許文献１に開示されている保持器セグメントを図７に示す。

図７を参照して、前記特許文献１にかかる保持器セグメント１００は、図外の内輪および外輪と同心の円弧形状をなしている。この保持器セグメント１００は、所定間隔を隔てて互いに対向して対をなす第１および第２のリム部２１０，２２０と、この対をなす第１および第２のリム部２１０，２２０の両者の間に架け渡されるとともに、図外の転動体を収容するためのポケット３００を互いの間で周方向に形成する複数の柱部４００とを備えている。

特開２００７−２５５６２６号公報

図７に示した特許文献１にかかる保持器セグメント１００の場合、転動体の進み遅れや保持器セグメント１００の熱膨張に起因して、当該保持器セグメント１００の両端から作用する周方向の荷重によって径方向外方へ変形するのを防止するために、各柱部４００の軸方向両端側に、径方向外方に向かって突出し互いに対向して対をなす突起５１０，５２０を設け、この対をなす突起５１０，５２０を外輪軌道面（図示せず。）と接触させることにより、保持器セグメント１００の曲げ変形および応力を低減させている。ところが、その背反として、外輪軌道面と保持器セグメント１００の突起５１０，５２０とが接触して昇温し、グリースなどの潤滑油が掻き取られた場合には、前記突起５１０，５２０と前記外輪軌道面との摺動面の潤滑不足が懸念される。

本発明は、前記技術的課題に鑑みなされたもので、保持器セグメントの曲げ変形および応力の低減、ならびに保持器セグメントの潤滑性の確保の両者を両立させ得る、転がり軸受の保持器の提供を目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明にかかる転がり軸受の保持器は、所定間隔を隔てて互いに対向して対をなす第１および第２のリム部と、この対をなす第１および第２のリム部の両者の間に架け渡されているとともに、転動体を収容するためのポッケトを互いの間に形成する複数の柱部と、を有し、円弧形状をなす複数の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列してなる、転がり軸受の保持器であって、前記各柱部の外周の軸方向両端側には、転がり軸受の外輪軌道面と摺接して、保持器セグメントの径方向外方への変形を抑制する突起が、径方向外方に向かって突設され、軸方向に対向する突起の相互間には、担持した潤滑剤を前記突起と前記外輪軌道面との摺動面に供給する潤滑部材が設けられている。

この構成においては、各柱部の外周の軸方向両端側に設けた突起が、転がり軸受の外輪軌道面と摺接することにより、保持器セグメントの径方向外方への変形を抑制することができるので、保持器セグメントの曲げ変形および応力を低減させることができる。前記外輪軌道面と前記突起とが摺接して昇温し、潤滑油が掻き取られるような状況下でも、潤滑部材から潤滑剤が前記外輪軌道面と前記突起との摺動面に供給されるので、突起および外輪軌道面同士の摺動面の潤滑性が確保される。

前記転がり軸受の保持器において、前記潤滑部材は、含油樹脂からなることが好ましい。この場合、外輪軌道面と突起との摺動面に潤滑部材から潤滑剤（潤滑油）を容易に供給される。
前記潤滑剤が固形潤滑剤であることが好ましい。この場合、潤滑部材に潤滑剤を確実に担持させることができる。

本発明によると、保持器セグメントの曲げ変形および応力の低減、ならびに保持器セグメントの潤滑性の確保の両者を両立させ得る、転がり軸受の保持器を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる転がり軸受の保持器を用いた転がり軸受を示す要部断面図である。 同転がり軸受の保持器を簡略化して示す正面図である。 同保持器を構成する保持器セグメントの斜視図である。 図３のＡ―Ａ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる保持器セグメントの斜視図である。 図５において矢印Ｂ方向から視た平面図である。 従来の保持器セグメントの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかる転がり軸受の保持器５を用いた転がり軸受１を示す要部断面図である。
図１を参照して、前記転がり軸受１は、風力発電装置の主軸を支持する大型の転がり軸受である。この転がり軸受１は、内輪２、外輪３、複数の円すいころ４、およびこれらの円すいころ４を保持する保持器５を備えている。それゆえに、本転がり軸受１は、円すいころ軸受である。

内輪２および外輪３は、ともに、鋼や浸炭鋼などの軸受用鋼を用いて環状に形成された部材である。内輪２は、その外周に、円すいころ４が転動する内輪軌道面２１が周方向に沿って形成されている。一方、外輪３は、内輪２と同心であって、その内周に、円すいころ４が転動する外輪軌道面３１が内輪軌道２１に対向した状態で周方向に沿って形成されている。

複数の円すいころ４は、内輪２と外輪３との間に配置されている。これらの円すいころ３は、それぞれ、内輪軌道２１および外輪軌道３１上を転動可能であり、これによって、内輪２および外輪３が相対回転自在とされている。
保持器５は、内輪２および外輪３と同心の環状部材ある。この保持器５は、たとえば、炭素繊維等で強化されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの合成樹脂を用いて形成されている。保持器５は、内外輪２，３間で円すいころ４を保持している。なお、保持器５は、ポリアミド樹脂を用いて形成してもよい。

図２は転がり軸受１の保持器５を簡略化して示す正面図である。
図２を参照して、保持器５は、複数の保持器セグメント６を周方向に沿って環状に配列することによって構成されている。
図３は保持器５を構成する保持器セグメント６の斜視図である。
図３を参照して、各保持器セグメント６は、それぞれ、前記の内外輪２，３と同心の円弧形状をなしている。これらの保持器セグメント６は、それぞれ、所定間隔を隔てて互いに対向して対をなす第１および第２のリム部７１，７２と、この対をなす第１および第２のリム部７１，７２の相互間に架け渡されている複数の柱部８とを備えている。この保持器セグメント６では、それぞれの隣合う２つの柱部８と第１および第２のリム部７１，７２とによって囲まれる空間を、円すいころ４を収容するポケット９として構成している。なお、保持器セグメント６は、前記の合成樹脂を用いた射出成形による一体成形品である。

各柱部８は、それぞれ、保持器セグメント６の一端側６１から他端側６２（図３において左端側から右端側）に向かって、第１の柱部８１、第２の柱部８２、第３の柱部８３、第４の柱部８４および第５の柱部８５の５本がこの順に等間隔で設けられている。なお、以下の説明において第１〜第５の柱部８１〜８５を総称するときは「柱部８」と称する。

対をなす第１および第２のリム部７１，７２は、それぞれ、第１〜第５の柱部８１〜８５に至る範囲に設けられている。
図４は図３のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
図３および図４を参照して、前記の各柱部８（８１〜８５）は、それぞれ、その外周の軸方向両端側に、径方向外方に突出し互いに対向して対をなす突起１０１，１０２が形成されている。これらの突起１０１，１０２は、保持器セグメント６の両端から作用する周方向の荷重によって径方向外方へ変形するのを防止するために設けられたものであって、当該突起１０１，１０２を前記の外輪軌道面３１に摺接させている。これにより、保持器セグメント６の曲げ変形および応力を低減させていることが可能となる。

軸方向に互いに対向して対をなす各突起１０１，１０２間には、それぞれ、潤滑部材１１が介装されている。これらの潤滑部材１１は、それぞれの内周側端部に、柱部８の外周に嵌め込まれる嵌合凹溝１１１（図４参照）が軸方向に沿って貫通して形成されている。それゆえ、潤滑部材１１の嵌合凹溝１１１を柱部８に嵌め込むことによって、当該潤滑部材１１は柱部８に支持される。この潤滑部材１１は、潤滑剤を担持している。具体的には、潤滑部材１１は、含油樹脂で構成されている。

前記の構成において、前記外輪軌道面３１と前記突起１０１，１０２とが接触して昇温し、潤滑油が掻き取られるような場合でも、前記含油樹脂で構成された潤滑部材１１からしみ出た潤滑油が前記外輪軌道面３１と前記突起１０１，１０２との摺動面に供給されるので、突起１０１，１０２および外輪軌道面３１同士の摺動面の潤滑性が確保される。その結果、保持器セグメント６の曲げ変形および応力の低減、ならびに保持器セグメント６の潤滑性の確保の両者を両立させることが可能となる。

したがって、本転がり軸受１の保持器５は、風力発電装置の主軸を回転自在に支持する、大型の転がり軸受の保持器として、特に好適なものとなる。
図５は本発明の他の実施の形態にかかる保持器セグメント６の構成を示す斜視図、図６は図５において矢印Ｂ方向から視た平面図である。
図５および図６を参照して、本実施の形態では、前記柱部８に嵌合凹溝１１１を嵌め込むことによって当該柱部８に径方向に支持された潤滑部材１１を挟んだ両突起１０１，１０２間に雄ねじ１２と雌ねじ１３とのねじ嵌合により当該潤滑部材１１を軸方向に支持している。

このように、潤滑部材１１を径方向および軸方向の２方向から支持しているので、潤滑部材１１は脱落し難くなる。なお、その他の構成および作用・効果を前記の実施の形態と同様である。この実施の形態において、潤滑部材１１をピン止めして当該潤滑部材１１を径方向および軸方向の２方向から支持するようにしてもかまわない。

なお、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではない。
たとえば、前記の実施の形態では、軸方向に互いに対向して対をなす突起１０１，１０２間に潤滑部材１１を介装した例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。潤滑部材１１を２分割し、互いに間隔隔てて一方の潤滑部材１１を突起１０１に隣接せるとともに他方の潤滑部材１１を突起１０２に隣接させて実施することもできる。さらに、前記の実施の形態では、全ての周方向に存在する突起１０１，１０２間に潤滑部材１１１を介装した例を示したが、全てではなく、一部の突起１０１，１０２間に潤滑部材１１１を介装してもよい。この場合においても、本発明の目的は十分に達成される。

また、前記の実施の形態では、潤滑部材１１を含油樹脂から構成した例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。潤滑部材１１は、固体潤滑剤を担持した樹脂部材であっても、本発明の目的は十分に達成される。
さらに、前記の実施の形態においては、本発明を円すいころ軸受１の保持器６に適用した例について記載した。しかし、本発明はそのような構成に限定されない。玉軸受および円筒ころ軸受などの転がり軸受の保持器に、本発明を適用してもかまわない。

さらにまた、前記の実施の形態では、本発明を外径寸法が大きな風力発電用主軸の転がり軸受の保持器に適用した例について記載したが、風力発電用のほか、旋回座用軸の転がり軸受のような他の転がり軸受の保持器に対して、本発明を適用してもかまわない。
その他、別紙の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

すなわち、本明細書で開示した実施の形態は単に例示であって、本発明が前述した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、本明細書の記載内容を参酌した上で、別紙の特許請求の範囲によって示され、そこに記載された文言と均等の意味および範囲内での全ての変更を含む。

１：転がり軸受、２：内輪、３：外輪、３１：外輪軌道面、４：円すいころ、５：保持器、６：保持器セグメント、７１，７２：リム部、８（８１〜８５）：柱部、９：ポケット、１０１，１０２：突起、１１：潤滑部材

Claims (3)

1. 所定間隔を隔てて互いに対向して対をなす第１および第２のリム部と、この対をなす第１および第２のリム部の両者の間に架け渡されているとともに、転動体を収容するためのポッケトを互いの間に形成する複数の柱部と、を有し、円弧形状をなす複数の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列してなる、転がり軸受の保持器であって、
   前記各柱部の外周の軸方向両端側には、転がり軸受の外輪軌道面と摺接して、保持器セグメントの径方向外方への変形を抑制する突起が、径方向外方に向かって突設され、
   軸方向に対向する突起の相互間には、担持した潤滑剤を前記突起と前記外輪軌道面との摺動面に供給する潤滑部材が設けられていることを特徴とする転がり軸受の保持器。
2. 前記潤滑部材は、含油樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の保持器。
3. 前記潤滑部材が固形潤滑剤であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の保持器。

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