JP2015075191A - 転がり軸受用保持器及びその組立方法、並びに転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造や取り扱いが容易で構造も可及的に簡素化することができる転がり軸受用保持器を提供する。【解決手段】転がり軸受１０における複数の転動体１３の周方向の間隔を保持する環状の保持器１４であって、周方向に並列され、転動体１３の周方向の移動を制限する複数の棒状部材１８と、周方向に隣接する棒状部材１８の長さ方向の端部同士を連結する複数の連結部材２１，２２と、棒状部材１８と連結部材２１，２２とを棒状部材１８の長さ方向に沿った軸線回りに相対回転不能に固定する固定手段と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電装置の主軸等を支持するための転がり軸受に好適に適用することができる保持器及びその組立方法、並びに転がり軸受に関する。

風力発電機の主軸を支持するために使用される転がり軸受としては、例えば円すいころ軸受があり、その保持器にはピン型保持器が使用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。このピン型保持器は、円すいころの軸方向両側に配置された一対の保持リングと、周方向に間隔をあけて配設され、一対の保持リングに両端が連結される複数のピンとを備えている。そして、円すいころの中心軸線上に形成された貫通孔にピンを挿通させることによって、複数の円すいころの周方向の間隔が保持されている。

また、風力発電装置の主軸を支持するために使用される転がり軸受は、直径が１〜２ｍ程度もあり、非常に大型で重量も大きくなる。そのため、最近では、ピン型保持器に代えて、軽量化が可能な合成樹脂製の保持器も利用されつつある。ただし、合成樹脂製の保持器は、大型になる程その全体を一体成形するのが困難となるため、通常、周方向の一部分ごとに成形された分割型の保持器が用いられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２５６１６８号公報 特開２０１２−７７８８２号公報

上記のようなピン型保持器は、大型の円すいころ軸受に適用する場合に、保持リングも非常に大型となるため、その製造だけでなく保管や運搬等の取り扱いが困難になるという欠点がある。
一方、合成樹脂製の分割型保持器の場合、部品の製造や取り扱いはそれほど困難ではないが、転がり軸受の組立性に若干の難がある。この転がり軸受を組み立てるには、内輪の外周側に保持器を配設しつつ、保持器のポケットに円すいころを挿入していくことになるが、保持器が分割されていると内輪の外周側から離脱し易くなり、同時に円すいころも内輪から離脱し易くなるからである。

本発明は、以上のような実情に鑑み、部品の製造や取り扱いが容易で構造も可及的に簡素化することができる転がり軸受用保持器及びその組立方法、並びに転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明は、転がり軸受における複数の転動体の周方向の間隔を保持する環状の保持器であって、周方向に並列され、前記転動体の周方向の移動を制限する複数の棒状部材と、周方向に隣接する棒状部材の長さ方向の端部同士を連結する複数の連結部材と、前記棒状部材と前記連結部材とを前記棒状部材の長さ方向に沿った軸線回りに相対回転不能に固定する固定手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受用保持器は、複数の棒状部材、複数の連結部材、及び固定手段を備えているので、大型の転がり軸受に適用する場合でも、個々の部品を小さく簡素なものにすることができ、その製造や取り扱いを容易に行うことができる。また、本発明の保持器は、複数の棒状部材を複数の連結部材で連結することによって環状に形成されるので、転がり軸受の軌道輪に組み付けるときに当該軌道輪から離脱し難くなり、転がり軸受の組立作業を容易に行うことができる。また、棒状部材と連結部材とを固定手段によって固定することで、保持器を一定の環状の形態に固定することができ、各連結部材が個別に揺動するのを防止し、転がり軸受の軌道輪の回転に伴う保持器の振動を抑制することができる。

前記固定手段は、前記棒状部材の端部に形成された雄ねじ部と、前記連結部材に形成された孔に挿入された前記雄ねじ部に螺合する、雌ねじ部材とから構成されていてもよい。
この場合、雌ねじ部に雄ねじ部材を螺合することによって、連結部材に棒状部材を固定することが可能となる。

また、前記固定手段は、前記棒状部材の端部を、前記連結部材に形成された孔に圧入することによって構成されていてもよい。
この場合、別途部品を追加することなく連結部材に棒状部材を固定することができる。

本発明の保持器は、周方向に隣接する前記棒状部材と、この棒状部材を連結する前記連結部材とによって囲まれたスペースが、前記転動体を収容するためのポケットとされたものであってもよい。
また、本発明の保持器は、前記棒状部材が、前記転動体の中心軸線上に形成された孔に挿入されるものであってもよい。
いずれにおいても、複数の転動体の周方向の間隔を好適に保持することが可能である。

本発明は、上記の転がり軸受用保持器の組立方法であって、前記棒状部材の少なくとも一端部と前記連結部材とが前記軸線回りに相対回転可能な状態で、複数の前記棒状部材及び前記連結部材を環状に連結し、転がり軸受の軌道輪に沿わせて配置する工程と、前記軌道輪に沿わせて配置された前記棒状部材と前記連結部材とを、前記固定手段によって前記軸線回りに相対回転不能に固定する工程と、を備えていることを特徴とする。

この組立方法によれば、棒状部材及び連結部材を連結し、転がり軸受の軌道輪に沿わせて配置する段階では、棒状部材と連結部材とが相対回転可能な状態であるので、連結された棒状部材及び連結部材を比較的自由に動かすことができ、棒状部材と連結部材との連結作業や、これらを軌道輪に沿わせて配置する作業を容易に行うことができる。そして、棒状部材及び連結部材を軌道輪に沿わせて配置した後、棒状部材と連結部材とを相対回転可能に固定することで、軌道輪の回転に伴う保持器の振動を抑制することができる。

本発明に係る転がり軸受は、内輪と、この内輪の径方向外側に配設された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に周方向に配列された複数の転動体と、複数の転動体の周方向の間隔を保持する上記の保持器と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、製造や取り扱いが容易で構造も可及的に簡素化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の一部の縦断面図である。 転がり軸受の一部の横断面図である。 転がり軸受の転動体と保持器との関係を示す説明図である。 保持器の構成部品を示す図である。 保持器の製造（組立）途中の部品を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の一部の縦断面図である。 転がり軸受の一部の正面図である。 転がり軸受の転動体と保持器との関係を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受の一部の縦断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の一部の縦断面図、図２は、転がり軸受の一部の横断面図、図３は、転がり軸受の転動体と保持器との関係を示す説明図である。
本実施形態の転がり軸受１０は、例えば、風力発電装置の主軸を支持するために使用されるものであり、環状の内輪１１と、この内輪１１の径方向外方に配置された環状の外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に周方向に配列された複数の転動体１３と、複数の転動体１３の周方向の間隔を保持する保持器１４とを備えている。

内輪１１は、円すい形状に形成された内輪軌道１１ａと、この内輪軌道１１ａの軸方向両側に形成され、径方向外方に突出する小鍔部１１ｂ及び大鍔部１１ｃとを有している。外輪１２は、円すい形状に形成された外輪軌道１２ａを有している。転動体１３は、截頭円すい（円すい台）形状に形成された円すいころとされており、内輪軌道１１ａ及び外輪軌道１２ａ上を転動可能である。転動体１３は、小鍔部１１ｂ及び大鍔部１１ｃによって軸方向の移動が制限されている。また、各転動体１３は、図３に示されるように、その中心軸線Ｘ１が転がり軸受１０の軸心上の一点で互いに交差するように配置されている。

保持器１４は、周方向に並列された複数のピン（棒状部材）１８と、周方向に隣接するピン１８を連結する複数の連結リンク（連結部材）２１，２２と、ピン１８と連結リンク２２とを固定するナット２５とを有しており、全体として環状に形成されている。そして、周方向に隣接するピン１８と、このピン１８を連結する連結リンク２１，２２とによって囲まれたスペースが、転動体１３を収容するためのポケットとされている。

ピン１８は、細長く形成された胴部１９と、胴部１９の長さ方向の両端部に設けられた取付部２３，２４とを備えている。胴部１９は、円柱形状に形成され、周方向に隣接する転動体１３の間に配置されることによって、転動体１３の周方向の移動を制限する。取付部２３，２４は、第１，第２連結リンク２１，２２に対して取り付けられる部位とされている。また、各ピン１９の中心線（軸線）Ｘ２は、転がり軸受１０の軸心上の一点で互いに交差するように配置されている。

各ピン１８は、図１に示されるように、内輪１１及び外輪１２の間に配置された転動体（円すいころ）１３の中心軸線Ｘ１よりも転がり軸受１０の径方向外側に配置されている。また、図２に示されるように、周方向に隣接するピン１８の胴部１９間の寸法Ｌは、その間に配置された転動体１３の直径寸法Ｄとほぼ同じかやや小さく、当該転動体１３に対して僅かな隙間を形成することができる寸法とされている。

図３に示されるように、連結リンク２１，２２は、ピン１８の長さ方向の一端部同士を連結する第１連結リンク２１と、ピン１８の長さ方向他端部同士を連結する第２連結リンク２２とからなっている。そして、第１連結リンク２１と第２連結リンク２２とは周方向交互に配置されている。したがって、各ピン１８の一方の端部には第１連結リンク２１が取り付けられ、他方の端部には第２連結リンク２２が取り付けられている。

第１連結リンク２１及び第２連結リンク２２は、それぞれ略長円形状の板材によって形成されており、その長さ方向の両端部に、ピン１８の両端部（取付部）２３，２４が取り付けられている。そして、第１，第２連結リンク２１，２２は、図３に示されるように、円弧状に湾曲して形成されている。第１，第２連結リンク２１，２２の曲率中心は、各ピン１８の中心線Ｘ２が互いに交差する転がり軸受１０の軸心状の一点とされている。したがって、ピン１８と第１，第２連結リンク２１，２２とは互いに直交状に連結されている。

図４は、保持器の構成部品を示す図である。なお、図４においては、第１，第２連結リンク２１，２２が湾曲される前の状態で示されている。
図４（ｃ）には、ピン１８とナット２５とが示されている。ピン１８の一方の取付部２３は、胴部１９と略同一径の円柱形状に形成されている。他方の取付部２４は、胴部１９より小径の円柱形状に形成され、その外周面にはナット２５が螺合される雄ねじ部２４ａが形成されている。取付部２４と胴部１９との境界には段部２０が形成され、この段部２０は、第２連結リンク２２の位置決め及び固定のために用いられる。

図４（ａ）には第１連結リンク２１の正面図及び断面図が示され、図４（ｂ）には第２連結リンク２２の正面図及び断面図が示されている。第１連結リンク２１及び第２連結リンク２２の長さ方向の両端部には、それぞれ円形状の取付孔２１ａ，２２ａが形成されている。
第１連結リンク２１の取付孔（第１取付孔）２１ａは、ピン１８の一方の取付部２３の外径よりも僅かに小さい内径を有している。そして、図１に示されるように、ピン１８の取付部２３は、取付孔２１ａに締まり嵌めの状態で圧入され、これによって第１連結リンク２１にピン１８が固定されている。また、ピン１８の取付部２３は、取付孔２１ａから突出する部分がカシメられる（カシメ部を符号Ｋで示す）ことによって、取付孔２１ａから抜け止めされている。

また、図４（ｂ）に示されるように、第２連結リンク２２の取付孔（第２取付孔）２２ａは、ピン１８の他方の取付部２４の外径よりもやや大きい内径を有している。そして、図１に示されるように、ピン１８の取付部２４は、取付孔２２ａに挿入され、先端の雄ねじ部２４ａが取付孔２２ａから突出するようになっている。取付孔２２ａから突出する雄ねじ部２４ａにはナット２５が螺合され、このナット２５とピン１８の段部２０との間で第２連結リンク２２を挟み込むことによって、第２連結リンク２２にピン１８が固定されている。なお、上記のように、ピン１８の取付部２３を第１連結リンク２１の取付孔２１ａに圧入により固定する構成や、取付部２４を第２連結リンク２２の取付孔２２ａにナット２５により固定する構成は、いずれもピン１８を第１，第２連結リンク２１，２２に固定する固定手段を構成している。

次に、保持器１４の製造（組立）方法について説明する。
図４（ａ）に示されるように、第１連結リンク２１は、円弧状に湾曲される前の平板の状態で取付孔２１ａが形成される。このとき、取付孔２１ａは、第１連結リンク２１に直交する方向（例えば、第１連結リンク２１の板厚方向の中心線Ｌ１に直交する方向）に貫通して形成される。同様に、第２連結リンク２２も、図４（ｂ）に示されるように、円弧状に湾曲される前の平板の状態で取付孔２２ａが形成される。この取付孔２２ａは、第２連結リンク２２に直交する方向（例えば、第２連結リンク２２の板厚方向の中心線Ｌ２に直交する方向）に貫通して形成される。

図５は、保持器の製造（組立）途中の部品を示す図である。
ピン１８の取付部２３は、湾曲される前の第１連結リンク２１の取付孔２１ａに圧入され、カシメられる（図５（ａ）の左側）。その後、ピン１８の中心線Ｘ２が所定の方向に向くように、第１連結リンク２１が湾曲される（図５（ａ）の右側）。そして、このような第１連結リンク２１とピン１８とを組み付けた予備組立部品（サブアッセンブリー）ＳＡが多数形成される。
一方、図５（ｂ）に示されるように、第２連結リンク２２は、取付孔２２ａが形成された後に湾曲され、一部品とされる。

そして、保持器１４を組み立てて内輪１１の外周側に組み付けるには、まず、予備組立部品ＳＡのピン１８の第２取付部２４を第２連結リンク２２の取付孔２２ａに挿入し、第２取付部２４の雄ねじ部２４ａにナット２５を緩く螺合することによって、全ての予備組立部品ＳＡと第２連結リンク２２とを順次仮止め状態で連結し、保持器１４を周方向の一箇所で分断した状態（帯状の状態）に形成する。そして、内輪軌道１１ａ上に転動体１３を組み付けながら仮止め状態の保持器１４を内輪軌道１１ａの外周側に巻き付けた後、保持器１４を環状に繋げる。

仮止め状態の保持器１４は、ピン１８と第２連結リンク２２とがピン１８の中心線Ｘ２回りに相対回転可能な状態となっているので、自由に屈曲させることができ、内輪軌道１１ａの外周に巻き付ける作業を容易に行うことができる。そして、保持器１４を内輪軌道１１ａの外周に巻き付けて環状に繋いだ後は、全てのナット２５を強固に締め付ける。これにより、ピン１８と第２連結リンク２２とが相対回転不能な状態に固定され、保持器１４全体が一定の環状の形態に固定される。このように保持器１４を環状の形態に固定することで、転がり軸受１０の内輪１１又は外輪１２が回転したときに、各連結リンク２２が個別に径方向に揺動することがなくなり、保持器１４の振動を抑制することが可能となる。

本実施形態では、第１，第２連結リンク２１，２２が円弧状に湾曲しているので、取付孔２１ａ，２２ａを第１，第２連結リンク２１，２２の長手方向に対して直交状に形成したとしても、各ピン１８を、その中心線Ｘ２が転がり軸受１０の軸心上の１点で交差するように配置することができる。言い換えると、第１，第２連結リンク２１，２２が平板状であったとすると、各ピン１８をその中心線Ｘ２が転がり軸受１０の軸心上の１点で交差するように配置するために、第１，第２連結リンク２１，２２に各ピン１８を傾斜した状態で取り付けなければならず、第１，第２連結リンク２１，２２に対する取付孔２１ａ，２２ａの形成が困難となるが、本実施形態では、第１，第２連結リンク２１，２２の長手方向に対して直交状に取付孔２１ａ，２２ａを形成することができるので、取付孔２１ａ，２２ａの加工が容易となる。

各ピン１８は、転動体１３の中心軸線Ｘ１よりも転がり軸受１０の径方向外側に配置され、周方向に隣接するピン１８の間の寸法Ｌは、その間に配置された転動体１３の直径寸法Ｄと略同じか小さい寸法とされているので、転がり軸受１０を組み立てる際に、外輪１２を装着していなくても内輪１１に転動体１３を嵌合させた状態で保持することが可能となる。

また、本実施形態では、ピン１８及び連結リンク２１，２２の数を調節することによって、外径の異なる保持器１４を形成することができる。したがって、共通の転動体１３を使用する、外径寸法が異なる転がり軸受１０の間で、ピン１８及び連結リンク２１，２２の共通化を図ることができる。したがって、製造コストの低減が可能となる。
また、本実施形態の保持器１４は、ピン１８と、連結リンク２１，２２と、ナット２５とから、非常に簡素に構成されているので、容易かつ安価に製造することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の一部の縦断面図、図７は、転がり軸受の一部の正面図、図８は、転がり軸受の転動体と保持器との関係を示す説明図である。
本実施形態では、周方向に隣接する転動体１３の間にピン１８が配置されるのではなく、転動体１３の中心軸線Ｘ１上に形成された貫通孔１３ａにピン１８が挿入されることによって、転動体１３の周方向の移動が制限されている。転動体１３は、ピン１８の回りを回転可能である。また、本実施形態においては、転動体１３の中心軸線Ｘ１とピン１８の中心線Ｘ２とが一致している。

保持器１４の第１，第２連結リンク２１，２２は、第１の実施形態と同様に円弧状に湾曲している。また、ピン１８の一端の取付部２３は、第１連結リンク２１に圧入により固定され、ピン１８の他端の取付部２４は、第２連結リンク２２にナット２５により固定されている。
本実施形態において、保持器１４を内輪１１の外周側に組み付けるには、図５に示される予備組立部品ＳＡと第２連結リンク２２とを仮止め状態で連結するときに、ピン１８に転動体１３も取り付けておき、仮止め状態の保持器１４と一緒に転動体１３を内輪軌道１１ａ上に組み付け、保持器１４を環状に繋げればよい。

図９は、本発明の第３の実施形態における転がり軸受の一部の縦断面図である。
本実施形態では、転がり軸受１０が、円筒ころ軸受とされている。ピン１８は、周方向に隣接する円筒ころ１３の間に配置されている。保持器１４の第１連結リンク２１と第２連結リンク２１，２２とは、取付孔２１ａ，２２ａの大きさを除き、互いに同一の形状とされ、いずれも円弧状に湾曲されていない平板形状とされている。したがって、保持器１４を製造するときに、第１，第２連結リンク２１，２２を湾曲させる工程が省略される。

また、図９（ａ）に示される例は、内輪１１に鍔部１１ｂ，１１ｃが形成され、ピン１８が転動体１３の中心軸線Ｘよりも径方向外側に配置されたものであり、図９（ｂ）に示される例は、外輪１２に鍔部１２ｂ，１２ｃが設けられ、転動体１３の中心軸線Ｘよりも径方向内側にピン１８が配置されたものとなっている。
本実施形態においても、上記第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施形態において、保持器１４のピン１８は、一端部が第１連結リンク２１に圧入により固定され、他端部が第２連結リンク２２にナット２５により固定されていたが、両端部ともナット２５により、又は、両端部とも圧入により固定されていてもよい。あるいは、いずれか一方又は両方の連結リンク２１，２２の取付孔２１ａ，２２ａに雌ねじを形成し、この雌ねじに対応する雄ねじをピン１８の取付部２３，２４に形成し、この雌ねじに雄ねじを螺合させることによってピン１８を連結リンク２１，２２に固定してもよい。

また、上記実施形態では、ピン１８の一端部がカシメられることによって取付孔２１ａから抜け止めされていたが、溶接等によりピン１８を第１連結リンク２１に固着することによって抜け止めしてもよい。また、ピン１８の一端部を取付孔２１ａに圧入せず、溶接等によって固定してもよい。
また、ピン１８の雄ねじ部２４ａにナット２５を螺合した後、ナット２５のゆるみ止めのためにナット２５を第２連結リンク２２に溶接等により固着してもよい。

上記第１の実施形態では、第１連結リンク２１にピン１８を取り付けた後、第２連結リンク２２を円弧状に湾曲させる加工を行っているが、ピン１８を取り付ける前に当該加工を行ってもよい。
上記第３の実施形態では、保持器１４のピン１８が周方向に隣接する円筒ころ１３の間に配置されているが、上記第２の実施形態と同様に、円筒ころの中心にピン１８を挿通させてもよい。

上記実施形態においては、第１，第２連結リンク２１，２２が周方向交互に配設され、その結果、ピン１８の一端部側においては複数の第１連結リンク２１が互いに周方向に間隔をあけて設けられ、ピン１８の他端部側においては複数の第２連結リンク２２が互いに周方向に間隔をあけて設けられているが、ピン１８の一端部側及び他端部側において、それぞれ第１連結リンク２１及び第２連結リンク２２が周方向に連続的に設けられていてもよい。また、ピン１８の胴部１９は、円柱形状に限らず、円すい形状、角柱形状、角すい形状等に形成されていてもよい。

１０：転がり軸受、１１：内輪（軌道輪）、１２：外輪（軌道輪）、１３：転動体、１４：保持器、１８：ピン（棒状部材）、２１：第１連結リンク（連結部材）、２２：第２連結リンク（連結部材）、２４ａ：雄ねじ部、２５：ナット（雌ねじ部材）

Claims (7)

1. 転がり軸受における複数の転動体の周方向の間隔を保持する環状の保持器であって、
   周方向に並列され、前記転動体の周方向の移動を制限する複数の棒状部材と、
   周方向に隣接する棒状部材の長さ方向の端部同士を連結する複数の連結部材と、
   前記棒状部材と前記連結部材とを前記棒状部材の長さ方向に沿った軸線回りに相対回転不能に固定する固定手段と、を備えていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記固定手段は、前記棒状部材の端部に形成された雄ねじ部と、前記連結部材に形成された孔に挿入された前記雄ねじ部に螺合する、雌ねじ部材とから構成されている、請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
3. 前記固定手段は、前記棒状部材の端部を、前記連結部材に形成された孔に圧入することによって構成されている、請求項１又は２に記載の転がり軸受用保持器。
4. 周方向に隣接する前記棒状部材と、この棒状部材を連結する前記連結部材とによって囲まれたスペースが、前記転動体を収容するためのポケットとされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受用保持器。
5. 前記棒状部材が、前記転動体の中心軸線上に形成された孔に挿入される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受用保持器。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の転がり軸受用保持器の組立方法であって、
   前記棒状部材の少なくとも一端部と前記連結部材とが前記軸線回りに相対回転可能な状態で、複数の前記棒状部材及び前記連結部材を環状に連結し、転がり軸受の軌道輪に沿わせて配置する工程と、
   前記軌道輪に沿わせて配置された棒状部材と連結部材とを、前記固定手段によって前記軸線回りに相対回転不能に固定する工程と、
   を備えていることを特徴とする、転がり軸受用保持器の組立方法。
7. 内輪と、この内輪の径方向外側に配設された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に周方向に配列された複数の転動体と、複数の転動体の周方向の間隔を保持する請求項１〜５のいずれか１項に記載の保持器と、を備えていることを特徴とする転がり軸受。

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