JP2013245703A

JP2013245703A - 転がり軸受用の分割保持器

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Publication number: JP2013245703A
Application number: JP2012117843A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujiwara; 英樹藤原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】複数の保持器セグメントの一体性を確保することができ、転がり軸受を容易且つ効率的に組み立てることができる分割保持器を提供する。
【解決手段】転動体を収容する複数のポケット２４を形成した保持器セグメント２を、周方向に沿って環状に配列した転がり軸受用の分割保持器１である。第１保持器セグメント２Ａの突出部２１ｃを、これに隣接する第２保持器セグメント２Ｂの端部にオーバーラップさせた。第１保持器セグメント２Ａの突出部２１ｃと第２保持器セグメント２Ｂの第１柱部２３とを、ピン２５と孔２６によって連結し、第１保持器セグメント２Ａの第１リム部２１の一端面２１ａと、第２保持器セグメント２Ｂの第１リム部２１の他端面２１ｂとを、径方向への相対移動を規制した状態で突き合わせた。少なくともピン２５とその近傍に、補強用の金属製の２７を埋設した。

【選択図】図３

Description

この発明は、複数の保持器セグメントを環状に配列した転がり軸受用の分割保持器に関する。

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（例えば特許文献１参照）。この分割保持器は、複数の保持器セグメントを環状に配列したものである。

図７は従来の保持器セグメントの一例を示す要部斜視図であり、図８は従来の保持器セグメントを用いた円すいころ軸受を示す要部断面図である。この保持器セグメント１００は、所定間隔離して対向させた一対の第１，第２リム部１０１，１０２と、この第１，第２リム部１０１，１０２の間に架設した複数の柱部１０３とを有しており、隣合う柱部１０３と第１，第２リム部１０１，１０２とによって囲まれる空間を、転動体としての円すいころ１１３（図７参照）を収容するポケット１０４として構成している。前記保持器セグメント１００は、射出成形によって成形された合成樹脂製のものである。

円すいころ軸受１１０は、外輪１１１と内輪１１２との間に複数の円すいころ１１３を配列し、各円すいころ１１３を、複数の前記保持器セグメント１００からなる分割保持器１２０によって保持している。内輪１１２の外周には、各円すいころ１１３が転走する軌道面１１２ａが形成されており、この軌道面１１２ａを挟んで、円すいころ１１３の端面が接触する大鍔部１１２ｂと小鍔部１１２ｃとが設けられている。
前記円すいころ軸受１１０は、例えば、各保持器セグメント１００を、内輪１１２の外周に沿って環状に配列し、各保持器セグメント１００のポケット１０４に円すいころ１１３を順次挿入した後、各円すいころ１１３に外接するように外輪１１１を嵌め込むことにより組み立てられる。

ところが、従来の分割保持器１２０は、各保持器セグメント１００どうしが分離されているので、各保持器セグメント１００を内輪１１２の外周面に沿って環状に配列する際に、保持器セグメント１００が内輪１１２から脱落し易い。また、保持器セグメント１００を環状に配列した状態で、各ポケット１０４に円すいころ１１３を挿入する際に、保持器セグメント１００が円すいころ１１３とともに内輪１１２から脱落し易い。このため、各保持器セグメント１００を環状に配列したり、ポケット１０４に円すいころ１１３を挿入したりする作業が困難であり、円すいころ軸受１１０を組み立てるのに多くの工数を要するという問題があった。

そこで、特許文献２には、保持器セグメントの一端部に設けた凸部と、これに隣接する保持器セグメントの一端部に設けた径方向に貫通する開口とを嵌合させることにより、隣合う保持器セグメントどうしを連結した分割保持器が開示されている。

ヨーロッパ特許公報ＥＰ２２６４３２５（Ａ１）特開２００３−１２０６８０号公報

特許文献２に記載の分割保持器は、隣合う保持器どうしが連結されているので、各保持器セグメントを内輪の外周面に沿って環状に配列する際に、保持器セグメントが内輪から脱落するのを抑制することができる。しかし、前記開口が径方向に貫通しているので、隣合う保持器セグメントの周方向の連結強度は確保できるものの、径方向の連結強度は確保し難い。このため、風力発電装置等に用いられる大型の転がり軸受の分割保持器において、特許文献２に記載の連結構造を採用したとしても、各ポケットに円すいころを挿入する際に、隣合う保持器セグメントの連結部分が径方向に拡がって、その連結が外れ、転動体とともに内輪から脱落し易いという問題が残存している。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、各保持器セグメントの周方向及び径方向の連結強度を確保することができ、転がり軸受を容易且つ効率的に組み立てることができる転がり軸受用の分割保持器を提供することを目的とする。

（１）前記目的を達成するためのこの発明の転がり軸受用の分割保持器は、所定間隔離して対向させた第１，第２リム部と、この第１，第２リム部の間に架設した複数の柱部とを有し、隣合う柱部の相互間を、転動体を収容するポケットとして構成している複数の合成樹脂製の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列した転がり軸受用の分割保持器であって、各保持器セグメントの第１リム部の端部に、第２リム部よりも周方向に突出する突出部を設け、隣合う一方の保持器セグメントの前記突出部を、他方の保持器セグメントの端部にオーバーラップさせて、当該他方の保持器セグメントの端部における第１リム部として構成しているとともに、前記一方の保持器セグメントの突出部と他方の保持器セグメントの端部の柱部とを、当該突出部及び柱部の何れか一方に形成した軸方向に延びるピンと、何れか他方に形成した軸方向に延びる孔とを嵌合させて連結し、前記一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面とを、径方向への相対移動を規制した状態で突き合わせ、少なくとも前記ピンを、保持器セグメントに埋設された金属製の芯材で補強していることを特徴としている。

このような構成の転がり軸受用の分割保持器によれば、隣合う一方の保持器セグメントの第１リム部における突出部と、他方の保持器セグメントの端部の柱部とを、軸方向に延びるピン及び孔とを嵌合させることにより連結しているので、各保持器セグメントの周方向の連結強度を確保することができる。
また、隣合う一方の保持器セグメントにおける突出部の端面と、他方の保持器セグメントにおける第１リム部の端面とを、径方向への相対移動を規制した状態で突き合わせているので、前記一方の保持器セグメントと他方の保持器セグメントとが、前記ピンを中心として径方向へ相対的に回動するのを規制することができる。このため、各保持器セグメントの径方向の連結強度を確保することができる。
しかも、少なくとも前記凸部を、保持器セグメントに埋設された金属製の芯材で補強しているので、凸部の強度を高めることができる。このため、繰り返し応力が作用する凸部の耐久性を効果的に確保することができる。

（２）前記分割保持器は、一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面の何れか一方に形成された凸部と、何れか他方に形成された凹部とを嵌合させることにより径方向への相対移動を規制していてもよい。
この場合、前記一方の保持器セグメントと他方の保持器セグメントとが、前記ピンを中心として径方向へ相対的に回動するのをより効果的に規制することができる。

（３）前記（２）に記載の分割保持器において、前記凸部が、頂部の稜線が保持器の軸方向に延びる三角柱形状であり、前記凹部が、前記凸部に合致する断面三角形の切欠きであってもよい。
この場合、隣合う保持器セグメントの凸部と凹部とを、適正位置に容易に突き合わせることができる。

（４）前記（１）に記載の分割保持器において、前記一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面とを、面接触させることにより径方向への相対移動を規制していてもよい。
この場合、前記一方の保持器セグメントと他方の保持器セグメントとが、前記ピンを中心として径方向へ相対的に回動しようとしても、前記面接触した端面どうしが干渉するので、両保持器セグメントが前記ピンを中心として径方向へ相対的に回動するのを規制することができる。

（５）前記（１）から（５）に記載の分割保持器において、前記芯材は、保持器セグメントの周方向の一端から他端に至る範囲に埋設しているのが好ましく、この場合には、保持器セグメントの周方向の引っ張り強さを高めることができる。

（６）前記（５）に記載の分割保持器において、芯材の一部は、前記柱部を経由して前記第１リム部と第２リム部との間に架設しているのが好ましく、この場合には、保持器セグメントの軸方向の引っ張り強さも高めることができる。

この発明の転がり軸受用の分割保持器によれば、各保持器セグメントの周方向及び径方向の連結強度を効果的に確保することができるので、保持器セグメントどうしの連結が外れて転動体とともに内輪から脱落するのを防止することができる。このため、転がり軸受を容易且つ効率的に組み立てることができる。また、少なくとも前記ピンを金属製の芯材で補強しているので、ピンの耐久性を効果的に確保することができる。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器を示す概略図である。保持器セグメントを示す斜視図である。芯材を示す斜視図である。複数の保持器セグメントを連結した状態を示す斜視図である。他の実施形態を示す要部斜視図である。凹部と凸部を示す分解斜視図である。従来の保持器セグメントの一例を示す斜視図である。従来の保持器セグメントを用いた円すいころ軸受を示す要部断面図である。

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器１を示す概略図であり、図２は分割保持器１を構成する保持器セグメント２を示す斜視図である。
分割保持器１は風力発電装置の主軸を支持する転がり軸受に用いられる大型のものであり、複数の円弧状の保持器セグメント２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。

前記保持器セグメント２は、所定間隔離して対向させた第１，第２リム部２１，２２と、この第１，第２リム部２１，２２の相互間に架設した複数の柱部２３とを備えており、隣合う２つの柱部２３の相互間の空間を、転動体を収容するポケット２４として構成している。この分割保持器１は、射出成形によって一体成形された合成樹脂製のものである。

前記柱部２３は、保持器セグメント２の一端側（図２において左端側）２０ａから他端側２０ｂに向かって、第１柱部２３ａ、第２柱部２３ｂ、第３柱部２３ｃ及び第４柱部２３ｄの４本がこの順に等間隔で設けられている。なお、第１柱部２３ａの軸方向の一端は自由端となっており、この自由端は、後述するが、前記保持器セグメント２の第２リム部２２と、この保持器セグメント２に隣接する保持器セグメント２の第１リム部２１との間に架設される。

第１リム部２１は第２柱部２３ｂから保持器セグメント２の他端側２０ｂに至る範囲に設けられている。したがって、保持器セグメント２の一端２０ａ側のポケット２４部分は、軸方向の一方の端部が開口している。また、第１リム部２１の前記他端側２０ｂには、第２リム部２２の他端面２２ｂよりも周方向へ突出する突出部２１ｃが設けられている。
第１リム部２１の第４柱部２３ｄから突出部２１ｃの他端面２１ｂに至る長さＬ１は、各柱部２３ａ〜２３ｄの形成ピッチをＰとし、周方向の厚みをＴとすると、
Ｌ１＝２Ｐ−Ｔ
となるように設定されている。つまり、前記長さＬ１は、保持器セグメント２の他端側２０ｂに、二つのポケット２４を構成できる長さに設定されている。

第２リム部２２は、第１柱部２３ａを始点として、第４柱部２３ｄから保持器セグメント２の他端側２０ｂに所定長さ突出する範囲に設けられている。この第２リム部２２の第４柱部２３ｄからの突出長さＬ２は、
Ｌ２＝Ｐ−Ｔ
となるように設定されている。つまり、前記突出長さＬ２は、保持器セグメント２の他端側２０ｂに、一つのポケット２４を構成できる長さに設定されている。

第１柱部２３ａの先端には、軸方向に延びるピン２５が形成されている。このピン２５は円柱状のものであり、その突出長さは第１リム部２１の軸方向幅よりも短くなっている。また、保持器セグメント２の第１リム部２１の突出部２１ｃには、軸方向に延びる円形断面の孔２６が形成されている。この孔２６は隣接する保持器セグメント２のピン２５を嵌合させるものである。

保持器セグメント２には、図３に示すように、周方向全長にわたって鋼等の金属からなる芯材２７が埋設されている。この芯材２７は、凸部２５の内部から第１柱部２３ａ、第２リム部２２、第２柱部２３ｂ、及び第１リム部２１をこの順に経由して、第１リム部２１の他端面２１ｂ付近に到達している。また、芯材２７の前記凹部２６に対応する部分には、当該凹部２６に連続する貫通孔が形成されている。なお、前記芯材２７の第１柱部２３ａ側の先端は、凸部２５の形状に対応させて円柱状に形成されており、その他の部分は、角柱状に形成されている。

分割保持器１は、図４に示すように、隣合う一方の保持器セグメント２（以下「第１保持器セグメント２Ａ」ともいう）のピン２５を、他方の保持器セグメント２（以下「第２保持器セグメント２Ｂ」ともいう）の孔２６に嵌合させることにより、互いに組合わせた状態で連結されている。この嵌合はしまり嵌めであることが好ましい。この連結により、第１保持器セグメント２Ａの第１リム部２１と第２保持器セグメント２Ｂの第２リム部２２との間に、第１柱部２３ａが架設される。また、この連結状態で、第１保持器セグメント２Ａの各リム部２１，２２の端面２１ｂ，２２ｂと、第２保持器セグメント２Ｂの各リム部２１，２２の端面２１ａ，２２ａとが、それぞれ面接触させた状態で突き合わされる。つまり、第１保持器セグメント２Ａの他端側２０ｂの第１リム部２１が、第２保持器セグメント２Ｂの一端側２０ａの第１リム部２１として構成される。

このように、第１保持器セグメント２Ａの他端側２０ｂの第１リム部２１で、第２保持器セグメント２Ｂの一端側２０ａの第１リム部２１を構成するので、保持器セグメント２の軸方向幅を増やすことなく、当該保持器セグメント２どうしを連結することができる。したがって、隣合う保持器セグメント２の端部どうしを重ね合わせているにもかかわらず、分割保持器１が大型化するのを防止することができる。

以上の構成の分割保持器１によれば、第１保持器セグメント２Ａの第１柱部２３ａに設けたピン２５と、第２保持器セグメント２Ｂの第１リム部２１の突出部２１ｃに設けた孔２６とを嵌合させているので、保持器セグメント２の周方向の連結強度を確保することができる。また、第１保持器セグメント２Ａの第１リム部２１の一端面２１ａと、第２保持器セグメント２Ｂの前記突出部２１ｃの他端面２１ｂとを、面接触させた状態で突き合わせているので、第１保持器セグメント２Ａと第２保持器セグメント２Ｂとが、前記ピン２５を中心として径方向へ相対的に回動しようとしても、前記第１リム部２１の一端面２１ａと前記突出部２１ｃの他端面２１ｂとが干渉するので、当該相対回転を規制することができる。このため、各保持器セグメント２の径方向の連結強度を確保することができるので、転がり軸受の組み立て時に、連結した保持器セグメント２どうしが径方向に拡がって、その連結が外れ、転動体とともに内輪から脱落するのを防止することができる。この結果、転がり軸受を容易且つ効率的に組み立てることができる。

さらに、保持器セグメント２に埋設された芯材２７によって、凸部２５の強度を高めることができる。これにより、使用時において繰り返し応力が作用する凸部２５の耐久性を効果的に確保することができるので、各保持器セグメント２の一体性を長期間にわたって確実に確保することができる。したがって、保守等のために転がり軸受を分解した場合にも、転がり軸受を容易且つ効率的に組み立てることができる。

また、前記芯材２７が保持器セグメント２の周方向の一端側２０ａから他端側２０ｂに至る範囲に埋設されているので、保持器セグメント２の周方向の引っ張り強さを高めることができる。このため、分割保持器１の負荷容量を高めることができる。
さらに、前記芯材２７の一部が、第１柱部２３ａ及び第２柱部２３ｂを経由して第１リム部２１と第２リム部２２との間に架設されているので、保持器セグメント２の軸方向の引っ張り強さを高めることができる。このため、保持器セグメント２の負荷容量をより一層高めることができる。

図５は分割保持器１の他の実施の形態を示す要部斜視図である。この実施形態に係る分割保持器１が、図２示す保持器セグメント２を用いた分割保持器１と異なる点は、第１保持器セグメント２Ａの第１リム部２１における突出部２１ｃの他端面２１ｂに凸部２１ｄを形成し、第２保持器セグメント２Ｂの第１リム部の一端面２１ａに凹部２１ｅを形成して、これら凸部２１ｄと凹部２１ｅとを嵌合させている点である。

前記凸部２１ｄは、基端部から先端に向かって径方向幅が漸次減少する三角柱形状のものであり、その頂部の稜線２１ｄ１が分割保持器１の軸方向に沿って延びている（図５参照）。凸部２１ｄの断面形状は二等辺三角形であり、その頂角は、例えば９０〜１２０度に設定されている。また、突起３１の基端部の径方向幅は、第１リム部２１の径方向幅と同一である。
凹部２１ｅは周方向に凹入しており、その断面形状が前記凸部２１ｄと合致する二等辺三角形に形成されている。

この実施形態においては、凸部２１ｄと凹部２１ｅとを嵌合させているので、第１保持器セグメント２Ａと第２保持器セグメント２Ｂとが、前記ピン２５を中心として径方向へ相対的に回動するのをより確実に規制することができる。このため、各保持器セグメント２どうしの周方向の連結強度をより高めることができる。
また、凸部２１ｄの断面形状が二等辺三角形であり、凹部２１ｅの断面形状が凸部２１ｄと合致する二等辺三角形であるので、これら凸部２１ｄと凹部２１ｅとを、径方向に位置ずれすることなく適正位置に容易に突き合わせることができる。

この発明に係る分割保持器１は、前記した実施形態に限定されるものではない。例えば、各保持器セグメント２において、孔２６を第１柱部２３ａに設け、ピン２５を第１リム部２１に設けてもよい。また、図５に示す保持器セグメント２において、第１リム部２１の一端面２１ａに凸部２１ｄを設け、第１リム部２１の突出部２１ｃの他端面２１ｂに凹部２１ｅを設けてもよい。さらに、芯材２７は少なくとも凸部２５とその近傍の第１柱部２３ａ部分に埋設されていればよい。

１：分割保持器、２：保持器セグメント、２１：第１リム部、２１ｃ：突出部、２１ｄ：凸部、２１ｅ：凹部、２２：第２リム部、２３：柱部、２４：ポケット、２５：ピン２５、２６：孔、２７：芯材

Claims

所定間隔離して対向させた第１，第２リム部と、この第１，第２リム部の間に架設した複数の柱部とを有し、隣合う柱部の相互間を、転動体を収容するポケットとして構成している複数の合成樹脂製の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列した転がり軸受用の分割保持器であって、
各保持器セグメントの第１リム部の端部に、第２リム部よりも周方向に突出する突出部を設け、
隣合う一方の保持器セグメントの前記突出部を、他方の保持器セグメントの端部にオーバーラップさせて、当該他方の保持器セグメントの端部における第１リム部として構成しているとともに、
前記一方の保持器セグメントの突出部と他方の保持器セグメントの端部の柱部とを、当該突出部及び柱部の何れか一方に形成した軸方向に延びるピンと、何れか他方に形成した軸方向に延びる孔とを嵌合させて連結し、
前記一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面とを、径方向への相対移動を規制した状態で突き合わせ、
少なくとも前記ピンを、保持器セグメントに埋設された金属製の芯材で補強していることを特徴とする転がり軸受用の分割保持器。
前記一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面の何れか一方に形成された凸部と、何れか他方に形成された凹部とを嵌合させることにより径方向への相対移動を規制している請求項１記載の転がり軸受用の分割保持器。
前記凸部が、頂部の稜線が保持器の軸方向に延びる三角柱形状であり、前記凹部が、前記凸部に合致する断面三角形の切欠きである請求項２記載の転がり軸受用の分割保持器。
前記一方の保持器セグメントの第１リム部の端面と、他方の保持器セグメントの第１リム部の端面とを、面接触させることにより径方向への相対移動を規制している請求項１記載の転がり軸受用の分割保持器。
前記芯材を、保持器セグメントの周方向の一端から他端に至る範囲に埋設している請求項１から５の何れかに記載の転がり軸受用の分割保持器。
前記芯材の一部を、前記柱部を経由して前記第１リム部と第２リム部との間に架設している請求項５記載の転がり軸受用の分割保持器。