JP2015075190A - 転がり軸受用の分割保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の組立時に分割保持器を構成する第１・第２セグメントがばらけにくく、容易に組立できるようにする。【解決手段】複数の合成樹脂製の第１・第２セグメント７，８をそれぞれ周方向に沿って環状に配列し、第１セグメント７は、軸方向一側に位置するリム部２２と、リム部２２から軸方向他側に向けて突設され、各転動体４の相互間に介在させる一対の柱部２３，２４と、柱部２３，２４の軸方向他側にそれぞれ設けられた一対の係合部２５，２６とを有し、第２セグメント８は、第１セグメント７の周方向一方側の柱部２３に設けられた係合部２５と係合する第１の被係合部２７と、この第１セグメント７の周方向一方側で隣接する他の第１セグメント７の周方向他方側の柱部２４に設けられた係合部２６と係合する第２の被係合部２８とを有し、第１セグメント７が第２セグメント８により環状に連結されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、転がり軸受用の分割保持器に関し、たとえば、風力発電装置の主軸を回転自在に支持する、大型の転がり軸受に用いられる分割保持器にかかる。

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１５に示す。

図１５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、図外の内輪及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及び第２のリム部２１０，２２０と、この対をなす第１及び第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１５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、転がり軸受の組立時に、複数の保持器セグメント１００が相互に連結されていないため、保持器セグメント１００が落下する等、ばらけやすく、転がり軸受を組立しにくいとの課題があった。

本発明は、前記技術的課題に鑑みなされたもので、転がり軸受の組立時に、分割保持器を構成するセグメントがばらけにくく、転がり軸受を容易に組立できる転がり軸受用の分割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用の分割保持器は、複数の合成樹脂製の第１セグメント及び第２セグメントをそれぞれ周方向に沿って環状に配列してなる転がり軸受用の分割保持器であって、前記第１セグメントは、軸方向一側に位置するリム部と、このリム部から軸方向他側に向けて突設され、転がり軸受の各転動体の相互間に介在させる一対の柱部と、この一対の柱部の軸方向他側にそれぞれ設けられた一対の係合部とを有し、前記第２セグメントは、前記第１セグメントの周方向一方側の柱部に設けられた前記係合部と係合する第１の被係合部と、この第１セグメントの周方向一方側で隣接する他の第１セグメントの周方向他方側の柱部に設けられた前記係合部と係合する第２の被係合部とを有し、前記各係合部と前記各被係合部とが係合されて、前記第１セグメントが前記第２セグメントにより環状に連結されていることを特徴とする。
この構成においては、分割保持器を第１セグメント及び第２セグメントにより構成し、転がり軸受の組立時に、周方向に隣接する第１セグメントを第２セグメントにより連結しているので、第１セグメントや第２セグメントがばらけにくく、転がり軸受を容易に組立できる。

なお、前記第１セグメントが、周方向に関して隣接する前記第１セグメントと周方向に関して当接する当接部を有することもある。

又、前記第２セグメントが、周方向に関して隣接する前記第２セグメントと周方向に関して当接する当接部を有することもある。

さらに、前記柱部における、転動体としてのころが接触する面が、周方向に凹入された湾曲面を有し、前記ころが径方向へ移動するのを規制することもある。
この構成においては、ころが径方向へ移動するのを規制できる。

又、前記被係合部は、前記係合部を径方向から挿入可能で且つ挿入した前記係合部の軸方向への引き抜きを不可能とする凹部とされ、前記第２セグメントに、この第２セグメントの軸方向一側の面で開口し且つ両被係合部に交差する溝が形成され、この溝に、前記被係合部に係合された前記係合部が径方向へ抜けるのを防止する抜止体が挿入されることもある。
この構成においては、被係合部に係合された係合部が径方向へ抜けるのを防止できる。

又、前記被係合部は、前記係合部を径方向外方から挿入可能で且つ挿入した前記係合部の軸方向への引き抜きを不可能とする凹部とされ、前記第２セグメントにおける径方向外方側部分に、前記被係合部に係合された前記係合部が径方向外方へ抜けるのを防止する突起が形成されることもある。
この構成においては、被係合部に係合された係合部が径方向外方へ抜けるのを防止できる。

本発明によると、転がり軸受の組立時に、分割保持器を構成する第１セグメントや第２セグメントがばらけにくく、転がり軸受を容易に組立できる転がり軸受用の分割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を示す要部断面図である。 同簡略正面図である。 図２の転がり軸受用の分割保持器の一部を示す平面図である。 図３の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかる転がり軸受用の分割保持器の一部を示す平面図である。 図５の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかる転がり軸受用の一部の断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる転がり軸受用の分割保持器の一部を示す平面図である。 図８の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかる転がり軸受用の分割保持器の一部を示す斜視図である。 図１０の抜止体を取り外した状態を示す斜視図である。 図１１の第２セグメントの斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかる転がり軸受用の分割保持器の一部を示す斜視図である。 図１３の第２セグメントの斜視図である。 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用の分割保持器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、複数のころ４、及びこれらのころ４を保持する分割保持器５を備えている。

内輪２及び外輪３は、ともに、軸受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、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、ころ４が転動する外輪軌道面３１が内輪軌道面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。これらのころ４は、それぞれ、内輪軌道面２１及び外輪軌道面３１上を転動可能であり、これによって、内輪２及び外輪３が相対回転自在とされている。
分割保持器５は、内外輪２，３間でころ４を保持している。この分割保持器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。分割保持器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を簡略化して示す正面図、図３は図２の転がり軸受用の分割保持器５の一部を示す平面図、図４は図３の分解斜視図である。これらの図では、分割保持器５には、ころ４を収容するポケット９が周方向に環状に配列されると共に、分割保持器５が、複数の合成樹脂製の第１セグメント７と第２セグメント８により構成されている。第１セグメント７と第２セグメント８は、それぞれ、周方向に複数ずつ環状に配列されている。

周方向に隣接する第１セグメント７間には、所定の間隔が設けられて、この隣接する第１セグメント７間が、ころ４を収容するポケット９とされると共に、各第１セグメント７の内部にも、ポケット９が設けられている。
第１セグメント７は、分割保持器５の軸方向一側から他側にわたって配設されており、リム部２２と、一対の第１と第２の柱部２３，２４と、一対の第１と第２の係合部２５，２６を有する。リム部２２は、軸方向一側に位置し、軸方向両側に対して面状を呈する板状とされている。第１の柱部２３は，第１セグメント７の周方向一方側に位置し、第２の柱部２４は，第１セグメント７の周方向他方側に位置しており、各柱部２３，２４は、リム部２２の周方向各端部から軸方向他側に延びている。両柱部２３，２４は、周方向両側に対して面状を呈する板状とされて、周方向に対向している。両柱部２３，２４の間隔は、周方向に隣接する第１セグメント７の間隔と同一とされ、両柱部２３，２４間が、ころ４を収容するポケット９とされている。すなわち、各柱部２３，２４は、転がり軸受１の各ころ４の相互間に介在している。第１と第２の各係合部２５，２６は、それぞれ、第１と第２の各柱部２３，２４における軸方向他側の端部から内向きに突設されて、相互に接近するように突設されている。なお、本願では、各係合部２５，２６に、各柱部２３，２４における軸方向他側の端部を含める場合もある。

第２セグメント８は、分割保持器５の軸方向他側に配設されて、周方向に隣接する第１セグメント７同士を連結している。第２セグメント８は、ブロック状に形成され、軸方向、周方向、径方向の両側に対して面状を呈している。周方向に隣接する第２セグメント８間には、適当な周方向の隙間Ｓ１が形成されているが、この隙間Ｓ１は、第１セグメントの各柱部２３，２４ところ４の周方向の２つの隙間Ｓ３の和よりも小となるようにされている。第２セグメント８の周方向各側に位置する端面は、周方向に隣接する第２セグメント８と当接可能な当接部８ａとされている。なお、隙間Ｓ１を設けず、周方向に隣接する第２セグメント８同士を予め当接させておく場合もある。第２セグメント８の周方向の各端部には、軸方向一側に対して開口する一対の第１と第２の被係合部２７，２８が径方向に貫通形成されている。第１の被係合部２７は、第２セグメント８の周方他方側の端部に配設され、第２の被係合部２８は、第２セグメントの周方一方側の端部に配設されており、これら各被係合部２７，２８に各係合部２５，２６が径方向から挿入することにより係合されて、各係合部２５，２６が各被係合部２７，２８から軸方向一方側へ抜けないようにされる。具体的には、各被係合部２７，２８は平面視Ｌ型状とされ、軸方向部２７ａ，２８ａと周方向部２７ｂ，２８ｂから成る。軸方向部２７ａ，２８ａは、第２セグメント８における軸方向一側に位置する面から軸方向中途部にわたる部分に形成され、第１セグメント７の柱部２３，２４の軸方向他側の端部が係合される。周方向部２７ｂ，２８ｂは、軸方向部２７ａ，２８ａの底部から第２セグメント８における周方向に関して外側に向かう部分に形成され、第１セグメント７の係合部２５，２６が係合される。

前記構成例では、転がり軸受１の組立時には、第２セグメント８の第１の被係合部２７に、第１セグメント７の第１の柱部２３の軸方向他側の端部及び同端部に設けた第１の係合部２５を係合する。また、第２セグメント８の第２の被係合部２８には、前記第１セグメント７と周方向一方側で隣接する他の第１セグメント７における、第２の柱部２４の軸方向他側の端部及び同端部に設けた第２の係合部２６を係合する。これを周方向に繰り返すことで、周方向に隣接する第１セグメント７を第２セグメント８により連結して、分割保持器５を構成する。また、これと共に、第１セグメント７の内部及び周方向に隣接する第１セグメント７間のポケット９にころ４を組み込んでいく。これにより、転がり軸受１を組立てることができる。この組立時には、前記のように、分割保持器５を構成する第１セグメント７、第２セグメント８を相互に連結しながら転がり軸受１の組立を行うので、組立時に、第１セグメント７や第２セグメント８が落下したりして、ばらばらにならず、転がり軸受１を容易に組立てることができる。

又、風力発電装置による発電時に、転がり軸受１の内輪２が外輪３に対し回転すると、ころ４が内輪２及び外輪３上を転動し、ころ４を保持する分割保持器５は内輪２と同方向に回転する。この際、外輪３および内輪２間には、例えば、周方向一部に大きなラジアル荷重が作用することがある。この場合には、ラジアル荷重が作用しているところに向けてころ４の進み遅れが増大して、ころ４が分割保持器５と接触する。これにより、分割保持器５には周方向に引っ張り荷重や圧縮荷重が作用する。このような場合に、周方向に隣接する第２セグメント８同士が接近して、当接部８ａ同士が当接し、分割保持器５の剛性及び強度が向上される。

図５及び図６は、本発明の他の実施の形態を示すもので、第１と第２の各係合部２５，２６が、それぞれ、第１と第２の各柱部２３，２４における軸方向他側の端部から外向きに突設されて、相互に遠ざかるように突設されている。これに対応して、第２セグメント８の被係合部２７，２８も形成され、被係合部２７，２８の周方向部２７ｂ，２８ｂは、軸方向部２７ａ，２８ａの底部から第２セグメント８における周方向に関して内部に向かう部分に形成されている。

図７は、本発明の他の実施の形態を示すもので、第１セグメント７の各柱部２３，２４のころ４が接触する面が、周方向に凹入する湾曲面１６とされ、ころ４が径方向へ移動するのを規制している。
この構成によれば、第１セグメント７における、ころ４の周方向両側に位置する各柱部２３，２４の湾曲面１６に、ころ４が嵌り込んだ状態となるので、ころ４が径方向へ移動するのを規制できる。

図８及び図９は、本発明の他の実施の形態を示すもので、第１セグメント７のリム部２２における周方向各端部が、各柱部２３，２４よりも周方向に突設されており、周方向に隣接する第１セグメント７のリム部２２間には、適当な周方向の隙間Ｓ２が形成されている。この隙間Ｓ２は、第１セグメントの各柱部２３，２４ところ４の周方向の２つの隙間Ｓ３の和よりも小となるようにされている。隙間Ｓ２は、通常、周方向に隣接する第２セグメント８間の隙間Ｓ１と同一とされるが、同一とされないこともある。リム部２２の周方向各端面は、周方向に隣接する第１セグメントのリム部２２の周方向各端面と当接する当接部２２ａとされている。なお、隙間Ｓ２を設けず、周方向に隣接する第１セグメント７のリム部２２同士を当接させる場合もある。
この例によれば、風力発電装置による発電時に、ころ４の進み遅れが生じた際には、周方向に隣接する第２セグメント８同士のみならず、周方向に隣接する第１セグメント７同士も接近して、これらのリム部２２が当接し、分割保持器５の剛性及び強度が向上される。
また、リム部２２と柱部２３，２４とが接続されている部分によって構成される隅部と、ころ４が転動することによってころ４の一部と衝突する場合がある。その結果、この隅部に応力集中して柱部２３，２４またはリム部２２が変形する。ところが、隙間Ｓ１およびＳ２が存在し、それらの隙間Ｓ１，Ｓ２を構成するリム部２２または第２セグメント８同士が、応力集中前と比較して接近または当接させることができる。それによりこの応力を緩和することができる。

図１０〜図１２は、本発明の他の実施の形態を示すもので、第２セグメント８の被係合部２７，２８が、軸方向一側及び径方向外方に対してのみ開口する凹部とされている。第２セグメント８における、径方向外側部分には、軸方向一側に対して開口する溝部１８が形成されている。溝部１８は、第２セグメント８における、両被係合部２７，２８に跨る周方向部分に形成され、両被係合部２７，２８と交差して、これらに連通すると共に、溝部１８の周方向各端部が、各被係合部２７，２８の軸方向部２７ａ，２８ａよりも周方向外方に延びている。溝部１８は、被係合部２７，２８に係合された第１セグメント７の柱部２３，２４の軸方向他側の端部及び係合部２５，２６よりも径方向外側に位置しており、この溝部１８に、板ばね等の抜止体１９が挿入されて、取りつけられ、これにより、係合部２５，２６等が被係合部２７，２８から径方向外方に抜けることが防止される。なお、第２セグメント８の被係合部２７，２８を、軸方向一側及び径方向内方に対してのみ開口する凹部とし、溝部１８を、第２セグメント８における、径方向外方側部分ではなく、径方向内方側部分に形成して、係合部２５，２６等が被係合部２７，２８から径方向内方に抜けることを防止することもある。
この例によれば、第１セグメント７の係合部２５，２６等を第２セグメント８の被係合部２７，２８に係合後、第２セグメント８の溝部１８に抜止体１９を挿入することで、係合部２５，２６等が被係合部２７，２８から径方向外方に抜けることを防止できる。

図１３及び図１４は、本発明の他の実施の形態を示すもので、前記同様に、第２セグメント８の被係合部２７，２８が、軸方向一側及び径方向外方に対してのみ開口する凹部とされている。各被係合部２７，２８の軸方向部２７ａ，２８ａにおける、周方向外側の内面には、それぞれ、突起２０が一体形成されている。突起２０は、前記内面における、径方向外方側部分に形成されて、軸方向部２７ａ，２８ａの径方向外方側の開口を半分程度（または、それ以上、それ以下）閉鎖している。また、突起２０は、被係合部２７，２８に係合された柱部２３，２４の前記端部よりも径方向外側に位置するようにされており、これにより、柱部２３，２４の前記端部及び係合部２５，２６が被係合部２７，２８から径方向外方へ抜けることを防止している。突起２０は、軸方向から視て、略三角形状とされ、その径方向外側の面には、周方向に関して、第２セグメント８の内部側（他の突起２０側）に向かうに従って径方向内方へ移行する傾斜面２０ａが形成されている。

この例によれば、第１セグメント７の各柱部２３，２４の軸方向他側の端部及び各係合部２５，２６を各被係合部２７，２８に係合する際には、各柱部２３，２４の前記端部を突起２０の傾斜面２０ａに当接させて、突起２０を径方向内方に押し込む。これにより、第２セグメント８の突起２０の周辺部が弾性変形して、突起２０が周方向外方に後退し、各柱部２３，２４の前記端部及び各係合部２５，２６が各被係合部２７，２８に係合することが許容される。係合後、弾性復元力により、第２セグメント８の突起２０やその周辺部が原位置に復帰して、各係合部２５，２６等が各被係合部２７，２８から径方向外方に抜けることが防止される。

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、被係合部を蟻溝形状とし、係合部をこれに対応する形状としてもよい。
さらに、前記の実施の形態においては、本発明をころ軸受の分割保持器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。たとえば、玉軸受及び円すいころ軸受などの転がり軸受の分割保持器に、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及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及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、４：ころ、５：分割保持器、７：第１セグメント、８：第２セグメント、８ａ：当接部、９：ポケット、１６：湾曲面、１９：抜止体、２０：突起、２２：リム部、２２ａ：当接部、２３：第１の柱部、２４：第２の柱部、２５：第１の係合部、２６：第２の係合部、２７：第１の被係合部、２８：第２の被係合部

Claims (6)

1. 複数の合成樹脂製の第１セグメント及び第２セグメントをそれぞれ周方向に沿って環状に配列してなる転がり軸受用の分割保持器であって、
   前記第１セグメントは、
   軸方向一側に位置するリム部と、
   このリム部から軸方向他側に向けて突設され、転がり軸受の各転動体の相互間に介在させる一対の柱部と、
   この一対の柱部の軸方向他側にそれぞれ設けられた一対の係合部と
   を有し、
   前記第２セグメントは、
   前記第１セグメントの周方向一方側の柱部に設けられた前記係合部と係合する第１の被係合部と、
   この第１セグメントの周方向一方側で隣接する他の第１セグメントの周方向他方側の柱部に設けられた前記係合部と係合する第２の被係合部と
   を有し、
   前記各係合部と前記各被係合部とが係合されて、前記第１セグメントが前記第２セグメントにより環状に連結されていることを特徴とする転がり軸受用の分割保持器。
2. 前記第１セグメントが、周方向に関して隣接する前記第１セグメントと周方向に関して当接する当接部を有する請求項１記載の転がり軸受用の分割保持器。
3. 前記第２セグメントが、周方向に関して隣接する前記第２セグメントと周方向に関して当接する当接部を有する請求項１又は２記載の転がり軸受用の分割保持器。
4. 前記柱部における、転動体としてのころが接触する面が、周方向に凹入された湾曲面を有し、
   前記ころが径方向へ移動するのを規制している請求項１〜３の何れかに記載の転がり軸受用の分割保持器。
5. 前記被係合部は、前記係合部を径方向から挿入可能で且つ挿入した前記係合部の軸方向への引き抜きを不可能とする凹部とされ、
   前記第２セグメントに、この第２セグメントの軸方向一側の面で開口し且つ両被係合部に交差する溝が形成され、
   この溝に、前記被係合部に係合された前記係合部が径方向へ抜けるのを防止する抜止体が挿入されている請求項１〜４の何れかに記載の転がり軸受用の分割保持器。
6. 前記被係合部は、前記係合部を径方向外方から挿入可能で且つ挿入した前記係合部の軸方向への引き抜きを不可能とする凹部とされ、
   前記第２セグメントにおける径方向外方側部分に、前記被係合部に係合された前記係合部が径方向外方へ抜けるのを防止する突起が形成された請求項１〜４の何れかに記載の転がり軸受用の分割保持器。

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