JP2016109142A

JP2016109142A - ころ軸受

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Publication number: JP2016109142A
Application number: JP2014243714A
Authority: JP
Inventors: 直樹中杤; Naoki Nakatochi; 伊藤　秀司; Hideji Ito; 秀司伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-20
Also published as: WO2016088599A1

Abstract

【課題】容易に組み立て可能な複数のセグメントを組み合わせて構成した分割型の保持器を備えたころ軸受を提供する。【解決手段】転動体１５を保持するためのポケット１６を有するセグメント１８を２個以上円周上に配置して構成される保持器１７を用いたころ軸受１おいて、ころ軸受１は、隣り合う前記セグメント１８の突き合わせ部分１８ａを跨いで脱着可能に配置され、前記セグメント１８を周方向への移動を許容しつつ連結する連結体２０を有する。【選択図】図４

Description

この発明は、一般産業機械に用いられるころ軸受、特に、風力発電機などの大型機械に使用されるころ軸受に関する。

ころ軸受には、通常、転動体を保持する保持器が使用されており、組み立て時には、保持器に組み付けられた転動体を一方の軌道輪と組み合わせて軌道輪構成体を構成し、この軌道輪構成体を他方の軌道輪に組み込んでいる。

ところで、風力発電機用の軸受は、発電量の増加による発電機の大型化に対応して軸受についても大型化の傾向がある。

軸受の大型化は転動体の大型化及び使用本数の増加によって保持器が自重や保持した転動体の重量により変形する場合があり、回転性能が低下したり、当該変形に配慮した組み立てを行なうなど組み立て工程の煩雑性を招くおそれがある。

これらの問題を解決するために、保持器を複数のセグメントに分割しこれらのセグメントを組み合わせた構成の分割型の保持器が特許文献１〜３などに開示されている。これらは、セグメント１つあたりの転動体の保持数を減らし、保持器の変形を抑制すると共に、組み立て時の作業性向上への対策を図ったものである。

なお、上記の分割型保持器に使用されるセグメントについては、隣接するセグメントと連結する連結部をセグメントの両端に一体的に設け、セグメントを円環状に連結して１つの保持器とするもの（特許文献２）や、ワイヤー状の部材ですべてのセグメントを串刺し状に連結し、組み立て後は分離できないようにするもの（特許文献３）がある。

特開２００７−２４７８１９号公報特開２０１３−１７７９４４号公報特開平６−０５８３３４号公報

しかし、上記の分離型の保持器では、図１２に示すように、ころ軸受の組み立て時において、保持器１７と組み合わされた側の軌道輪（図１２では内輪１１）を反転した際に、セグメント１８が外れて内輪１１から脱落するという問題がある。

また、特許文献２の保持器は、各セグメントの連結部を隣接するセグメントに順次連結し、最後の１個のセグメントを連結して円環状を完成させる場合に、最後の１個のセグメントを嵌め入れる隙間間隔が狭いと、セグメントが干渉して嵌らない可能性が生じる。また、最後の１個のセグメントを嵌め入れる隙間に、隣り合うセグメントの連結部を無理やり連結すると、連結部に大きな力が発生し、連結部が破損したり、円環状に配置したセグメントに歪みを生じさせるおそれがある。このため、各セグメントのポケットの寸法管理と共に連結部の寸法管理も正確に行う必要があり、運用が困難である。

さらに特許文献３の保持器は、ワイヤーなどを用いて各セグメントを串刺しして連結しているため、運転時に連結部に負荷が加わり、保持器が損傷するおそれや、一部のセグメントを交換する場合にも一度すべて分解する必要があるという問題があった。

そこで、この発明は、容易に組み立て可能な複数のセグメントを組み合わせて構成した分割型の保持器を備えたころ軸受、特に大型のころ軸受を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、この発明のころ軸受においては、転動体を保持するためのポケットを有するセグメントを２個以上円周上に配置して構成される保持器を用いたころ軸受において、
隣り合う前記セグメントの周方向端部を跨いで脱着可能に配置され、前記セグメントの周方向への移動を許容しつつ連結する連結体を有することを特徴とする。

また、前記セグメントは、側面の前記周方向端部に、前記連結体の外形に対応して構成された連結凹部が設けられ、前記連結体は、隣り合うセグメントの連結凹部に挿入されて前記セグメントを連結する構成としてもよい。

また、前記連結体は、両端に設けられた係止部と、前記係止部の間に位置し前記係止部よりも幅狭に構成される中間部を有し、前記係止部が前記セグメントの連結凹部の周方向に位置する内側壁に係止することにより、前記セグメントの周方向への脱落を防止する。

前記連結体は、前記両端に設けられた係止部が、前記中間部の幅寸法よりも長径を有する円弧状に構成してもよい。

また、前記連結凹部は、前記連結体挿入時に前記連結凹部の内側壁と連結体の間に、周方向に遊びが生じるように構成されており、
前記遊びは、前記セグメントの間に形成される隙間の合計である最後隙間よりも大きく構成されている。

また、前記連結凹部及び連結体は、奧行き方向に向かうにつれて幅が増大するようなテーパ状に構成されており、前記連結凹部の開口部分での寸法は、前記連結体の最奧位置での幅寸法よりも小さく構成されている。

この発明は、上記のように、保持器セグメントは、セグメントごとに連結体によって連結されて１つの円環構造を持つため、保持器アッシー側軌道輪を反転させるなど、動かした際にセグメントが脱落を防止することができる。

また、一部の連結体を取り外すことで、１個のセグメントのみを取り外すことが可能であり、その際にも、一部分が欠けた円環構造を維持するため、セグメントが軌道輪から脱落することがない。

本発明の実施形態の円すいころ軸受の断面図である。図１の円すいころ軸受の外輪を外した状態の斜視図である。実施形態の円すいころ軸受のセグメントの組み込み手順を示す斜視図である。実施形態の円すいころ軸受のセグメントを連結した状態の斜視図である。実施形態の円すいころ軸受のセグメントを連結部材で固定する手順を示す斜視図である。実施形態の円すいころ軸受のセグメントを連結する連結部材の構成を示す斜視図である。図２のセグメントを連結した状態の側面図である。実施形態の円すいころ軸受のセグメントを連結する連結部材を止め具で固定する状態を示す斜視図である。図７のIX−IX線に沿った断側面図である。図７の部分拡大図であり、連結部材を連結凹部に圧入した状態を示している。セグメントを円環状に連結して形成される最後隙間を示す模式図である。従来の分離型の保持器用いたころ軸受の組み立て工程を説明する模式図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、風力発電の主軸等の支持に用いられる大型円すいころ軸受の断面図であり、図２は、外輪を外した状態のころ軸受の斜視図である。この円すいころ軸受１は、内輪１１、外輪１２、これらの軌道面１３、１４の間に介在された多数の円すいころ１５及び各円すいころ１５を一定間隔に保持するポケット１６を備えた保持器１７を主要な構成要素としている。

風力発電の主軸等の支持に用いられる大型円すいころ軸受の場合、円すいころ１５の平均径は４０ｍｍ以上、軸受外径は１ｍ以上である。

保持器１７は、図３に示すように、円周方向に複数に分割されたセグメント１８を環状に配列し、連結部材２０により連結することにより構成されるものである。

図４に示すように、各セグメント１８には、円すいころ１５を保持するためのポケット１６を有する。ポケットの数は、１つ以上であればよく、本実施形態では、１つのセグメントに５つのポケットを有している。

セグメント１８は、リングを周方向に分断した弧状の側板部１６ａが軸方向に並んで平行に配置され、柱状部１６ｂが両側板部１６ａを接続したような構成であり、柱状部１６ｂの間に円すいころを収納するポケット１６が形成される。隣り合う柱状部１６ｂの対向面には弧状のころ案内面１６ｃと、案内面１６ｃの上方に円すいころ１５の脱落を防止する凸部１６ｄが設けられている。図４に示すように、セグメント１８のポケット１６に、円すいころ１５を外径側から内径側に向かって圧入すると、円すいころ１５が軸を中心として回転自在にポケット内に嵌り込む。

また、隣り合うセグメント１８の周方向両端部１８ａには、側板部１６ａの側壁１９に凹設された連結凹部２１が設けられている。当該周方向両端部１８ａに設けられた連結凹部２１には、連結部材２０が脱着自在に嵌め込まれ、係止部材２６で連結部材２０を固定することにより隣り合うセグメント１８同士が連結される。

図４及び図５に示すように、セグメント１８の周方向両端部１８ａに設けられた連結凹部２１は、セグメント１８の側壁１９から周方向端面１８ｂにわたって凹設されており、隣り合うセグメント１８が円環状に配置された場合、隣り合う２つのセグメント１８の連結凹部２１が連通して、連結部材２０の外形に対応した形状となるように構成されている。

連結部材２０は、連結凹部２１に嵌め込んだとき、表面２２がセグメント１８の側面１９とから突出しないような奥行き寸法、好ましくは、段差を生じさせないように構成されている。

また、図６に示すように、連結部材２０は、両端が軸受１の径方向に膨出した係止部２３を備え、その間に位置する略均一幅に構成された中間部２４を備えている。

図７は、保持器１７のセグメントが連結した状態を示す図である。係止部２３は、中間部２４の幅寸法よりも大径の円弧状に構成されており、連結凹部２１内に嵌入された場合、セグメント１８が周方向に脱落しないように、連結凹部２１の内側壁２１ａと係止する。

係止部２３には、連結凹部に固定するための固定穴２５が設けられており、図８に示すように当該固定穴２５にビスなどの止め具２６を通して、セグメント１８と連結部材２０とを固定する。なお、固定穴２５は長孔に構成されており、連結部材２０が連結凹部２１内でセグメント１８の周方向へ若干移動することを許容する。

また、連結部材２０及び連結凹部２１は、図９に示すように、厚み方向に幅寸法が異なっており、奥行き側に向かうにつれて幅が大きくなるようなテーパ形状に構成されている。すなわち、連結凹部２１の最奥側の幅Ｈ１に対して入口側の幅Ｈ２が小さく、連結部材の奥側の幅Ｈ３に対して表面側の幅Ｈ４が小さくなるように構成される。

なお、セグメント１８の連結凹部２１の入口側の幅Ｈ２は、連結部材の最奥側の幅Ｈ３よりもわずかに小さくなるように設計されており、連結部材２０を連結凹部２１に圧入することで、両者が嵌合する。連結部材２０及び連結凹部２１がテーパ状に構成されることにより、連結部材２０はセグメント１８から連結凹部２１の奧側に入り込むような力を受けるため、例えば、連結部材２０とセグメントとを固定する止め具２６が脱落した場合においても、連結部材２０をセグメント１８の内側に保持し、連結部材２０が連結凹部２１から脱落して保持器が分離することが防止される。

セグメント１８は、図１０に示すように、組み立て時に隣接するセグメント１８の間にわずかな隙間Ｔ１を持つように設計される。また、上記の通り、連結部材２０と保持器セグメント１８の連結凹部２１とは、略同じ外形を有するように対応した形状に構成されるが、保持器１７の周方向に対向する両者の内側面２０ａ、２１ａの間には、隙間Ｔ２が生じるように、連結部材２０の中間部２４に対応する部分である中間対応部２１ｃが短く構成されている。

また、図１０に示すように、セグメント１８が組み合わされた状態における連結凹部２１の周方向長さＬｔは、個々のセグメント１８に設けられた連結凹部２１の周方向長さＬ１と隙間Ｔ１との合計となり、当該長さが、連結部材２０の周方向長さＬ２よりも長くなるように設けられる。

隣り合うセグメント１８間の隙間Ｔ１は、セグメント１８の周方向端面１８ｂが離接した場合に変化し、隙間Ｔ１は、止め具２６による連結部材２０の移動幅の範囲内では、周方向端面１８ｂ同士が密接した場合に０となる。なお、隣り合うセグメント１８間の隙間Ｔ１の最小値は、連結凹部２１の周方向長さＬ１×２が、連結部材２０の周方向長さＬ２よりも短い場合は、連結部材２０の２つの外側面２０ｂが連結凹部２１の外側面２１ｂと接触することにより０にならないが、この構成を採用してもよい。

一方、隙間Ｔ１は、連結凹部２１の内側壁２１ａと連結部材２０の係止部２３が接触した場合に最も大きくなるが、実際には最後隙間Ｔ３が最大値となる。

最後隙間Ｔ３とは、連結部材２０及び連結凹部２１は、図１１に示すように、円環状に組まれた複数のセグメント１８をその周方向端面１８ｂが密接するように配置させ、各セグメント１８間に生じる隙間Ｔ１を最小にした場合、隣接する最後の２つのセグメント１８１，１８２の間に生じる隙間のことである。本実施形態では、連結部材２０と連結凹部２１は、最後隙間Ｔ３に対する連結凹部２１においても、連結部材２０と連結凹部２１の内側面２０ａ、２１ａが接触せず、遊びを持つように設計されている。

すなわち、最後隙間Ｔ３の寸法は、各セグメント１８の周方向端面１８ｂを密着させた場合に最大となり、各セグメント１８のすべての隙間Ｔ１の合計と略一致する。このため、任意の連結部材２０に対して、連結部材２０と連結凹部２１の保持器１７の周方向に対向する壁面２０ａ，２１ａの間の隙間Ｔ２が、各セグメントの間の隙間Ｔ１の合計よりも大きければ、最後隙間Ｔ３においても、連結部材２０の遊びを確保することができる。

このように連結部材２０及び連結凹部２１を設計することにより、運転時にも保持器セグメント１８の連結凹部２１及び連結部材２０には大きな力が作用せず、保持器１７の破損を防止することができる。

以上の実施形態のセグメント１８及び連結部材２０を形成する材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂や炭素綱などの金属材料を使用することができる。特に、連結部材２０を圧入して保持器セグメントの連結凹部２１に挿入すること、１つの軸受についてセグメント１８及び連結体が複数必要であるという理由から、弾性変形し、射出成型などにより安価で大量生産可能な樹脂材料などが好ましい。なお、軸受の生産が少数の場合、金型を製作せず金属材料を使用して削り加工により製作してもよい。

なお、以上の実施形態は円すいころ軸受について述べたが、本発明は円筒ころ軸受の保持器にも適用できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：円すいころ軸受
１１：内輪
１２：外輪
１３：内輪軌道面
１４：外輪軌道面
１５：円すいころ
１６：ポケット
１６ａ：弧状部
１６ｂ：梯子状部
１６ｃ：ころ案内面
１６ｄ：凸部
１７：保持器
１８：セグメント
１８ａ：周方向端部
１８ｂ：周方向端面
１９：側壁
２０：連結部材
２０ａ：内側面
２０ｂ：外側面
２１：連結凹部
２１ａ：内側面
２１ｂ：外側面
２１ｃ：中間対応部
２２：連結部材表面
２３：係止部
２４：中間部
２５：固定穴
２６：止め具
Ｈ１：連結凹部の最奥側の幅
Ｈ２：連結凹部の入口側の幅
Ｈ３：連結部材の最奥側の幅
Ｈ４：連結部材の表面側の幅
Ｔ１：セグメント隙間
Ｔ２：壁面間の隙間
Ｔ３：セグメント最後隙間
１８１：最後隙間に隣接するセグメント
１８２：最後隙間に隣接するセグメント

Claims

転動体を保持するためのポケットを有するセグメントを２個以上円周上に配置して構成される保持器を用いたころ軸受において、
隣り合う前記セグメントの周方向端部を跨いで脱着可能に配置され、前記セグメントの周方向への移動を許容しつつ連結する連結体を有することを特徴とするころ軸受。
前記セグメントは、側面の前記周方向端部に、前記連結体の外形に対応して構成された連結凹部が設けられ、前記連結体は、隣り合うセグメントの連結凹部に挿入されて前記セグメントを連結することを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
前記連結体は、両端に設けられた係止部と、前記係止部の間に位置し前記係止部よりも幅狭に構成される中間部を有し、前記係止部が前記セグメントの連結凹部の周方向に位置する内側壁に係止することにより、前記セグメントの周方向への脱落を防止することを特徴とする、請求項２に記載のころ軸受。
前記連結体は、前記両端に設けられた係止部が、前記中間部の幅寸法よりも長径を有する円弧状に構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のころ軸受。
前記連結凹部は、前記連結体挿入時に前記連結凹部の内側壁と連結体の間に、周方向に遊びが生じるように構成されており、
前記遊びは、前記セグメントの間に形成される隙間の合計である最後隙間よりも大きく構成されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１つに記載のころ軸受。
前記連結凹部及び連結体は、奧行き方向に向かうにつれて幅が増大するようなテーパ状に構成されており、前記連結凹部の開口部分での寸法は、前記連結体の最奧位置での幅寸法よりも小さく構成されていることを特徴とする、請求項２から５のいずれか１つに記載のころ軸受。