JP2018091402A - 円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受サイズを大きくすることなく、ころ本数を増加させることができ、外径側部材への組み込み時等に円筒ころが脱落せず、軽量化を図ることができる円筒ころ軸受を提供する。
【解決手段】円筒ころ軸受１は、内輪２と、複数の円筒ころ３と、保持器４とを備える。保持器４は、複数のポケット１０ａが形成された円筒状のころ保持部１０と、内径側端がころ保持部１０の軸方向端に繋がる側面部１１と、側面部１１から軸方向内側に延びて隣合う二つの円筒ころ３の間に位置する複数の抜け止め部１２とを有する。側面部１１は、各ポケット１０ａの間と周方向の同位相に位置し外径側に延びる複数の分離部１１ｂを有し、この分離部１１ｂから抜け止め部１２が軸方向内側に延びている。ころ保持部１０は円筒ころ３の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置し、抜け止め部１２はピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、風力発電装置の増速機等に用いられる円筒ころ軸受に関する。

風力発電装置の増速機には遊星歯車装置が用いられている。遊星歯車装置の遊星歯車を支持する軸受としては、主にラジアル荷重の負荷能力が高い円筒ころ軸受が用いられる。また、遊星歯車の直径を小さくして減速機全体の小型化を図るために、図１６に示すように、遊星歯車３９を支持する円筒ころ軸受１を、内輪２、円筒ころ３、および保持器４で構成された外輪無しの形式とした増速機も実用されている。外輪無しの円筒ころ軸受１の場合、円筒ころ３は、遊星歯車３９の内径面に形成された軌道面を転走する。図１６の例では、二つの円筒ころ１を軸方向に並べて配置している。

特許文献１に、遊星歯車装置の遊星歯車の支持に適した保持器付きころが提案されている。この保持器付きころの保持器は、ころが内径側へも外径側へも脱落しない形状とされている。他にも、特許文献２〜４に、ころの脱落を防止できる形状の保持器、およびその製造方法が提案されている。特許文献２はスラストころ軸受用の保持器に関し、特許文献３、４は針状ころ軸受用の保持器に関する。

特許文献４に記載されているように、特に大量に生産される軸受の保持器については、生産コストの観点から、プレス加工で保持器のポケット等を打ち抜くことで製造している。また、特許文献２に記載されているように、保持器の曲げ工程にコイニング加工等のプレスによる曲げ加工が用いられている。一般には、プレス加工または削り加工により保持器を製造する。

特開２００５−２４０１８号公報 特開２００６−５７７４２号公報 特開２００４−３５３８０９号公報 特開２０１４−２９２１２号公報

上記のように遊星歯車の支持に外輪無しの円筒ころ軸受を用いることで、減速機の小型化を図ることができる。さらに減速機の小型化を図るために、外輪無しの円筒ころ軸受１のサイズを小さくすることが検討されている。その場合、負荷容量を維持しつつ、軸受サイズを小さくするには、ころ本数を増加する必要がある。しかし、図１７に示す標準的な円筒ころ軸受１において、単にころ本数を増加させようとすると、保持器４の柱部１０ｃの断面積が小さくなってしまい、保持器４の強度不足が懸念される。なお、標準的な円筒ころ軸受１とは、保持器４の柱部１０ｃが円筒ころ３の配列のピッチ円直径ＰＣＤ上に位置する軸受のことを言う。

保持器４の強度不足の対策として、図１８に示すように、保持器４の柱部１０ｃを前記ピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に配置させることで、保持器４の柱部１０ｃの断面積を極端に小さくすることなく、ころ間を狭くして、ころ本数を増加させることが考えられる。しかし、遊星歯車３９の内径面には円筒ころ３の軸方向位置を規制するつば３９ａが設けられているため、前記ピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に配置された柱部１０ｃが前記つば３９ａと干渉してしまう。よって、保持器４の柱部１０ｃをピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に配置することは困難である。

また、図１９に示すように、保持器４の柱部１０ｃをピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に配置させることによっても、ころ間を狭くして、ころ本数を増加させることができる。しかし、この場合は、円筒ころ軸受１を遊星歯車３９に組み込む際に、円筒ころ１が外径側へ脱落してしまうという問題がある。このため、保持器４の柱部１０ｃをピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に配置させる場合、円筒ころ３が外径側へ脱落しないように保持器４の形状を工夫する必要がある。また、保持器４には、なるべく材料の無駄を省いて、軽量化を図ることが求められる。

なお、特許文献１に記載の保持器付きころは、柱部によってころの外径側への抜け止めを行い、柱部とは別に設けられたころ保持爪によってころの内径側への抜け止めを行う。

この発明の目的は、軸受サイズを大きくすることなく、ころ本数を増加させることができ、外径側部材への組み込み時等に円筒ころが脱落せず、軽量化を図ることができる円筒ころ軸受を提供することである。
また、この発明の他の目的は、上記円筒ころ軸受に用いられる保持器を効率良く安価に製造することができる製造方法を提供することである。

この発明の円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪軌道面を転走する複数の円筒ころと、これら複数の円筒ころを保持する保持器とを備え、内周面に外径側軌道面が形成され、前記内周面に内径側に突出するつばを有する外径側部材における前記外径側軌道面を前記複数の円筒ころが転走し、かつ前記複数の円筒ころの軸方向位置が前記外径側部材の前記つばによって規制されるように、前記外径側部材に組み込まれる。
この円筒ころ軸受において、前記保持器は、前記円筒ころの配列のピッチ円直径よりも内径側に位置し、前記複数の円筒ころを収容する複数のポケットが形成された円筒状のころ保持部と、前記各ポケットの間と周方向の同位相に位置しそれぞれが互いに分離した状態で外径側に延びる複数の分離部を有し、内径側端が前記ころ保持部の軸方向端に繋がる側面部と、この側面部における前記ピッチ円直径よりも外径側で、かつ前記外径側部材の前記つばの内径よりも内径側の位置から軸方向内側に延びて隣合う二つの前記円筒ころの間に位置し、これら円筒ころが外径側に脱落することを規制する複数の抜け止め部とを有することを特徴とする。

この円筒ころ軸受は、内輪、円筒ころ、および保持器で構成され、軸受部品として独立した外輪を有しないため、外輪を有する総ころ形の円筒ころ軸受と比べて外径が小さい。このため、円筒ころ軸受が組み込まれる外径側部材、例えば遊星歯車を小型化することができる。また、保持器のころ保持部を円筒ころの配列のピッチ円直径よりも内径側に位置させたため、ころ保持部が前記ピッチ円直径上に位置する場合と比べて、ころ間を狭くして、ころ本数を増加させることができる。これにより、負荷容量を維持しつつ、軸受サイズを小さくすることができる。

この円筒ころ軸受は、ころ保持部が前記ピッチ円直径よりも内径側に位置するため、保持器が内輪案内となり、運転時に保持器に作用する負荷がころ保持部で受けられる。抜け止め部には、組み込み時等に円筒ころが外径側に脱落するのを防止する機能のみが求められ、強度が要求されない。このため、抜け止め部は肉厚を薄くすることができる。抜け止め部の肉厚が薄いと、抜け止め部がピッチ円直径よりも外径側に位置していても、抜け止め部を外径側部材のつばに干渉しないように、つばよりも内径側の狭い領域に配置することが容易である。

また、側面部は、抜け止め部を支持することができるだけの強度があればよい。そこで側面部は、ポケット間の部分の周方向箇所が局所的に外径側に延びる形状としている。これにより、側面部の全体を円環状とする場合と比べて、材料の無駄を省いて、保持器の軽量化を図ることができる。

この発明において、前記保持器は、前記ころ保持部の軸方向両端からそれぞれ前記側面部が外径側に延び、これら各側面部からそれぞれ前記抜け止め部が軸方向の内側に向けて延びていてもよい。
この場合、各側面部からそれぞれ軸方向の内側に向けて延びる二つの抜け止め部によって、円筒ころの軸方向両端が外径側へ抜けないように規制する。このため、円筒ころが外径側に脱落することを確実に防止できる。

また、この発明において、前記保持器は、前記ころ保持部の軸方向の一端から前記側面部が外径側に延び、前記側面部から前記抜け止め部が軸方向内側に延びていてもよい。
この場合、軸方向の片側にある側面部から軸方向の内側に向けて延びる抜け止め部によって、円筒ころが外径側へ抜けないように規制する。抜け止め部の長さを適正に定めておくことにより、例えば抜け止め部の先端が円筒ころの軸方向中心を超える長さに定めておくことにより、円筒ころが外径側に脱落することを防止できる。

この発明において、前記保持器は、前記ころ保持部、前記側面部、前記抜け止め部の順に肉厚が次第に薄くなっていてもよい。
ころ保持部は運転時に保持器に作用する負荷を受けるため大きな負荷抵抗力を要するが、抜け止め部は組み込み時等に円筒ころが外径側に脱落するのを防止するだけの負荷抵抗力があればよい。そこで、必要とする負荷抵抗力に応じて、上記のように保持器の各部の肉厚を異ならせる。これにより、抜け止め部を、ピッチ円直径よりも外径側で、かつ外径側部材のつばの内径よりも内径側の狭い領域に容易に配置することができる。
また、保持器の肉厚を上記のように先細り形状とすることで、側面部および抜け止め部の曲げ加工を比較的小さな力で行うことができ、曲げ加工を容易にかつ精度良く行うことができる。

この発明の保持器の製造方法は、円筒状で円周方向に並ぶ複数のポケットが形成されたころ保持部と、このころ保持部の軸方向端に内径端が繋がり前記ポケット間の部分の周方向箇所が局所的に外径側に延びる側面部と、この側面部の外径端から軸方向内側に延びる抜け止め部とを有し、前記複数のポケットに円筒ころがそれぞれ収容される保持器に適用される。
この保持器の製造方法は、素材となる板材を円筒状に成形する過程と、円筒状に成形された加工中途品の軸方向中央部に位置して前記保持器の前記ころ保持部となる部分の所定箇所に、レーザ加工により前記ポケットを加工する過程と、前記加工中途品の軸方向両側部に位置して前記保持器の前記側面部および前記抜け止め部となる部分を、へら絞り加工により外径側に広げてつば状に成形する過程と、前記つば状に成形された部分における前記ポケットの周方向範囲に、レーザ加工により径方向に延び外径端が開口した複数の切欠きを加工する過程と、前記各切欠きの間の帯状部分における前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、前記ポケットに前記円筒ころを収容する作業の障害とならない程度に軸方向内側に曲げる過程と、前記ポケットに前記円筒ころを嵌め込んだ後、前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、軸方向と平行となるように軸方向内側に曲げて前記抜け止め部とする過程とを含む。

この保持器の製造方法によると、加工中途品の軸方向両側部をつば状に成形する過程でへら絞り加工を採用することにより、金型が不要となり、大きな設計変更でなければ特別な製造治具なしに保持器の設計変更をすることができる。また、金型が不要であることから、コスト低減が可能となる。特に、保持器が少量生産である場合に有利である。さらに、レーザ加工によりポケットおよび抜け止め部を加工することで、これらポケットおよび抜け止め部の形状を自由にかつ容易に加工することができる。なお、削り加工によって保持器を製造することも可能であるが、削り加工では、削り量が多く、材料費、加工費共に高くなる。

この発明の円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪軌道面を転走する複数の円筒ころと、これら複数の円筒ころを保持する保持器とを備え、内周面に外径側軌道面が形成され、前記内周面に内径側に突出するつばを有する外径側部材における前記外径側軌道面を前記複数の円筒ころが転走し、かつ前記複数の円筒ころの軸方向位置が前記外径側部材の前記つばによって規制されるように、前記外径側部材に組み込まれる円筒ころ軸受において、前記保持器は、前記円筒ころの配列のピッチ円直径よりも内径側に位置し、前記複数の円筒ころを収容する複数のポケットが形成された円筒状のころ保持部と、前記各ポケットの間と周方向の同位相に位置しそれぞれが互いに分離した状態で外径側に延びる複数の分離部を有し、内径側端が前記ころ保持部の軸方向端に繋がる側面部と、この側面部における前記ピッチ円直径よりも外径側で、かつ前記外径側部材の前記つばの内径よりも内径側の位置から軸方向内側に延びて隣合う二つの前記円筒ころの間に位置し、これら円筒ころが外径側に脱落することを規制する複数の抜け止め部とを有するため、軸受サイズを大きくすることなく、ころ本数を増加させることができ、外径側部材への組み込み時等に円筒ころが脱落せず、軽量化を図ることができる。

この発明の保持器の製造方法は、円筒状で円周方向に並ぶ複数のポケットが形成されたころ保持部と、このころ保持部の軸方向端に内径端が繋がり前記ポケット間の部分の周方向箇所が局所的に外径側に延びる側面部と、この側面部の外径端から軸方向内側に延びる抜け止め部とを有し、前記複数のポケットに円筒ころがそれぞれ収容される保持器の製造方法であって、素材となる板材を円筒状に成形する過程と、円筒状に成形された加工中途品の軸方向中央部に位置して前記保持器の前記ころ保持部となる部分の所定箇所に、レーザ加工により前記ポケットを加工する過程と、前記加工中途品の軸方向両側部に位置して前記保持器の前記側面部および前記抜け止め部となる部分を、へら絞り加工により外径側に広げてつば状に成形する過程と、前記つば状に成形された部分における前記ポケットの周方向範囲に、レーザ加工により径方向に延び外径端が開口した複数の切欠きを加工する過程と、前記各切欠きの間の帯状部分における前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、前記ポケットに前記円筒ころを収容する作業の障害とならない程度に軸方向内側に曲げる過程と、前記ポケットに前記円筒ころを嵌め込んだ後、前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、軸方向と平行となるように軸方向内側に曲げて前記抜け止め部とする過程とを含むため、前記円筒ころ軸受に用いられる保持器を効率良く安価に製造することができる。

この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受の使用状態を示す断面図である。 同円筒ころ軸受の斜視図である。 （Ａ）は同円筒ころ軸受の保持器の断面図、（Ｂ）はそのIIIＢ−IIIＢ断面図である。 図３（Ｂ）の部分拡大図である。 同保持器の斜視図である。 図４のVI−VI断面図である。 保持器の製造方法の一例を示す説明図である。 同保持器の製造方法における第３の過程の説明図である。 同保持器の製造方法における第４の過程の説明図である。 同保持器の製造方法における第５の過程の説明図である。 保持器の製造方法の異なる例を示す説明図である。 保持器の他の形態を示す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受の使用状態を示す断面図である。 図１または図１３に示す円筒ころ軸受が用いられた風力発電装置の増速機の断面図である。 図１４のXV-XV断面図である。 遊星歯車に円筒ころ軸受が組み込まれた状態を示す一部を破断して表した斜視図である。 （Ａ）は標準形の円筒ころ軸受の組み込み状態を示す断面図、（Ｂ）はそのXVIIＢ−XVIIＢ断面図である。 （Ａ）は第１の改良形の円筒ころ軸受の組み込み状態を示す断面図、（Ｂ）はそのXVIIIＢ−XVIIIＢ断面図である。 （Ａ）は第２の改良形の円筒ころ軸受の組み込み状態を示す断面図、（Ｂ）はそのXIXＢ−XIXＢ断面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受の使用状態を示す断面図、図２は同円筒ころ軸受の斜視図である。この円筒ころ軸受１は、外周面に内輪軌道面２ａが形成された内輪２と、前記内輪軌道面２ａを転走する複数の円筒ころ３と、これら複数の円筒ころ３を保持する保持器４とを備える。

図１に示すように、円筒ころ軸受１は、外径側部材５の内周に組み込まれる。外径側部材５は、例えば風力発電装置の増速機に用いられる遊星歯車である。外径側部材５の内周面には外径側軌道面５ａが形成されており、この外径側軌道面５ａを円筒ころ軸受１の各円筒ころ３が転走する。また、外径側部材５の軸方向一方端には、内周面から内径側に突出するつば５ｂが設けられている。このつば５ｂは、円筒ころ３の端面が当接することで、円筒ころ３の軸方向位置を規制する。

図３（Ａ）は保持器４の断面図、図３（Ｂ）はそのIIIＢ−IIIＢ断面図、図４は図３（Ｂ）の部分拡大図である。なお、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のIIIＡ−IIIＡ断面を示している。また、図５は保持器の斜視図である。
保持器４は、円筒ころ３を収容する複数のポケット１０ａを有する円筒状のころ保持部１０と、このころ保持部１０の軸方向両端から外径側に延びる一対の側面部１１と、各側面部１１の外径端からそれぞれ軸方向内側に延びる複数の抜け止め部１２とを有する。

図３（Ａ）に示すように、前記ころ保持部１０は、互いに軸方向に離れて対面する一対の環状部分１０ｂ、および両環状部分１０ｂを繋ぐように円周方向の複数箇所に設けられた柱部１０ｃとからなる。隣合う柱部１０ｃの間の開口部が前記ポケット１０ａとなる。ポケット１０ａの形状は長方形である。ころ保持部１０は、全体が円筒ころ３の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置している。

図３（Ｂ）に示すように、前記側面部１１は、ころ保持部１０に繋がる円環状部１１ａと、この円環状部１１ａにおける前記柱部１０ｃの周方向位置から局所的に外径側に放射状に延びる複数の分離部１１ｂとからなる。言い換えると、側面部１１は、各ポケット１０ａの間と周方向の同位相に位置しそれぞれが互いに分離した状態で外径側に延びる複数の分離部１１ｂを有し、内径側端がころ保持部１０の軸方向端に繋がっている。図３（Ａ）に示すように、側面部１１は、前記ピッチ円直径ＰＣＤの内径側から外径側に亘って拡がっている

前記抜け止め部１２は、側面部１１の各分離部１１ｂの外径端から軸方向内側に延びている。各抜け止め部１２は、前記ピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置する。図１のように各ポケット１０ａに円筒ころ３を収容した状態において、軸方向両側の抜け止め部１２が、それぞれ隣合う二つの円筒ころ３の間に位置する。また、抜け止め部１２は、外径側部材５のつば５ｂの内径よりも内径側に位置する。抜け止め部１２の長さは、その先端が円筒ころ３の軸方向端よりも軸方向の内側に位置して、円筒ころ３が外径側へ抜けるのを規制することが可能な長さとされている。

図４のVI−VI断面図である図６に示すように、ころ保持部１０の肉厚をａ、側面部１１の肉厚をｂ、抜け止め部１２の肉厚をｃとした場合、ａ＞ｂ＞ｃの関係が成り立つ。つまり、ころ保持部１０、側面部１１、抜け止め部１２の順に肉厚が次第に薄くなっている。これは、以下の理由による。

すなわち、この円筒ころ軸受１は、ころ保持部１０が前記ピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置するため、保持器４が内輪案内となり、運転時に保持器４に作用する負荷がころ保持部１０で受けられる。このため、ころ保持部１０は大きな負荷抵抗力を要する。側面部１１は、抜け止め部１２を支持することができるだけの強度が要求される。抜け止め部１２には、組み込み時等に円筒ころが外径側に脱落するのを防止する機能のみが求められ、強度が要求されない。つまり、保持器４の各部に作用する負荷の大きさは、ころ保持部１０、側面部１１、抜け止め部１２の順に小さくなる。そこで、必要とする負荷抵抗力に応じて、保持器４のころ保持部１０、側面部１１、および抜け止め部１２の肉厚を上記の順に薄くする。

側面部１１および抜け止め部１２の肉厚が薄いと、後述する側面部１１および抜け止め部１２の曲げ加工を比較的小さな力で行うことができるため、曲げ加工を容易にかつ精度良く行うことができる。また、抜け止め部１２の肉厚が薄いと、抜け止め部１２がピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置していても、抜け止め部１２を外径側部材５のつば５ｂに干渉しないように、つば５ｂよりも内径側に配置させることが容易である。

次に、保持器４の製造方法の一例を、図７〜図１０と共に説明する。
第１の過程では、図７（Ａ）に示すように、素材となる板材を円筒状に成形する。図７（Ａ）は、円筒状に成形された加工中途品２０を、中心線（図示せず）を通る平面で切断した断面の一部を示している。図７（Ｂ）〜（Ｇ）も同様である。素材となる板材は、例えば鋼板である。鋼板は、炭素量が少ない（０．３％以下）鋼材からなっているのが望ましい。

板材を円筒状に成形する方法としては、例えば円環状の板材を深絞り加工で円筒状にする方法が採用される。あるいは、矩形の板材を円筒状に丸め、その丸めた板材の突き合わせ部分を溶接で接合する方法を採用してもよい。ただし、風力発電装置の増速機等のように、メンテナンス無しで長期間（例えば２０年）使用される軸受の保持器の場合、深絞り加工により一体的に成形すると品質が安定して望ましい。

第２の過程では、図７（Ｂ）に示すように、旋盤による切削加工で円筒状の加工中途品２０の外周面に段付けを行う。すなわち、加工中途品２０の軸方向の中央部２０ａの肉厚が最も厚く、その両側の中間部２０ｂは中央部２０ａよりも肉厚が薄く、さらに外端側の端部２０ｃは中間部２０ｂよりも肉厚が薄くなるようにする。保持器４として完成した状態（図３、図５参照）では、中央部２０ａがころ保持部１０となり、中間部２０ｂが側面部１１となり、端部２０ｃが抜け止め部１２となる。

第３の過程では、図８に示すように、レーザ加工により加工中途品２０の中央部２０ａに周方向に並ぶ複数のポケット１０ａを加工する。素材となる鋼材の炭素量が少ないため、レーザ加工によって焼きが入らない。後述の第５の過程の場合も同様である。保持器４として完成した状態（図３、図５参照）で、加工中途品２０の中央部２０ａにおけるポケット１０ａの軸方向両側の部分がころ保持部１０の環状部分１０ｂとなり、ポケット１０ａ間の部分がころ保持部１０の柱部１０ｃとなる。なお、図８は、加工中途品２０を展開して表わした図である。

第４の過程では、図７（Ｃ），（Ｄ）に示すように、加工中途品２０の中央部２０ａと中間部２０ｂの境界線に沿って、中間部２０ｂおよび端部２０ｃを外径側に広げてつば状に成形する。この成形は、図９に示すように、へら絞り加工によって段階的に行う。具体的には、回転させた加工中途品２０に対してローラＲを押し付けて行う。第３の過程と第４の過程は、順番が逆であってもよい。

第５の過程では、図１０に示すように、つば状の中間部２０ｂおよび端部２０ｃに、レーザ加工により径方向に延び外径端が開口した複数の切欠き２１を加工する。この製造方法の場合、切欠き２１の深さの底が、中間部２０ｂの内径端と外径端のほぼ中央に位置する。このように複数の切欠き２１を加工することにより、各切欠き２１の間に径方向に延びる複数の帯状部分２２が形成される。

第６の過程では、図７（Ｅ）に示すように、帯状部分２２のうちの端部２０ｃを少しだけ軸方向内側に曲げる。端部２０ｃの曲げ角度は、次の過程（第７の過程）でポケット１０ａに円筒ころ３を収容する作業の障害とならない程度とする。これにより、加工中途品２０が半完成の保持器４Ａとなる。

第７の過程では、図７（Ｆ）に示すように、内輪２の外周に半完成の保持器４Ａを嵌め、この半完成の保持器４Ａの各ポケット１０ａ（図示せず）に外径側から円筒ころ３を収容する。

第８の過程では、図７（Ｇ）に示すように、半完成の保持器４Ａの端部２０ｃを軸方向と平行となるように軸方向内側に曲げて抜け止め部１２とする。これにて、保持器４が完成すると共に、円筒ころ軸受１が組み立てられる。半完成の保持器４Ａの中央部２０ａが完成した保持器４ころ保持部１０となり、半完成の保持器４Ａの中間部２０ｂが完成した保持器４の側面部１１となる。

この保持器の製造方法によると、第４の過程において、加工中途品２０の中間部２０ｂおよび端部２０ｃを外径側に広げてつば状に成形する加工に、へら絞り加工が用いられる。これにより、金型が不要となり、大きな設計変更でなければ特別な製造治具なしに保持器の設計変更をすることができる。また、金型が不要であることから、コスト低減が可能となる。特に、風力発電装置の増速機に用いられる円筒ころ軸受用のように、保持器４が少量生産である場合に有利である。

また、第３の過程において加工中途品２０の中央部２０ａにポケット１０ａを形成する加工、および第５の過程において加工中途品２０の中間部２０ｂおよび端部２０ｃに複数の切欠き２１を形成する加工に、レーザ加工が用いられている。これにより、ポケット１０ａおよび抜け止め部１２の形状を自由にかつ容易に加工することができる。なお、削り加工によって保持器を製造することも可能であるが、削り加工では、削り量が多く、材料費、加工費共に高くなる。

この円筒ころ軸受１は、内輪２、円筒ころ３、および保持器４で構成され、軸受部品として独立した外輪を有しないため、外輪を有する総ころ形の円筒ころ軸受と比べて外径が小さい。このため、円筒ころ軸受１が組み込まれる外径側部材５（図１参照）を小型化することができる。また、保持器４のころ保持部１０を円筒ころ３の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置させたため、ころ保持部１０が前記ピッチ円直径ＰＣＤ上に位置する場合と比べて、ころ間を狭くして、ころ本数を増加させることができる。これにより、負荷容量を維持しつつ、軸受サイズを小さくすることができる。

この円筒ころ軸受１は、先に説明したように、保持器４の各部の肉厚を、ころ保持部１０、側面部１１、抜け止め部１２の順に次第に薄くしている。このように、抜け止め部１２の肉厚が薄いと、抜け止め部１２が前記ピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側に位置していても、抜け止め部１２を外径側部材５のつば５ｂに干渉しないように、つば５ｂよりも内径側の狭い領域に配置させることが容易である。

また、保持器４の肉厚を上記のように先細り形状とすることで、側面部１１および抜け止め部１２の曲げ加工を比較的小さな力で行うことができ、曲げ加工を容易にかつ精度良く行うことができる。特に、図７に示す製造方法のように、加工中途品２０の外周面に段付けを行った後、側面部１１および抜け止め部１２の曲げ加工すると、より一層容易にかつ精度良く加工することができる。

側面部１１は、抜け止め部１２を支持することができるだけの強度があればよい。そこで側面部１１は、ポケット１０ａ間の部分の周方向箇所が局所的に外径側に延びる形状としている。これにより、側面部１１の全体を円環状とする場合と比べて、材料の無駄を省いて、保持器４の軽量化を図ることができる。図１〜図６に示す保持器４は、強度向上のために側面部１１が円環状部１１ａを有するが、強度上の問題がなければ、図１２に示すように、円環状部１１ａがなく、ころ保持部１０の軸方向端から直接に分離部１１ｂが外径側に延びる形状としてもよい。その場合、より一層保持器４の軽量化を図ることができる。

この実施形態の保持器４は、軸方向両側の側面部１１からそれぞれ軸方向の内側に向けて延びる二つの抜け止め部１２によって、円筒ころ３の軸方向両端が外径側へ抜けないように規制する。このため、円筒ころ３が外径側に脱落することを確実に防止できる。

図１１は異なる保持器の製造方法を示す。図７の製造方法では、円筒状の加工中途品２０の外周面に段付けを行うことにより、保持器４に完成したときに、ころ保持部１０、側面部１１、抜け止め部１２の順に肉厚が薄くなるようにしている。これに対し、図１１の製造方法では、第１の過程において、図１１（Ａ）に示すように、素材となる板材を円筒状に成形した後、段付けを行わずに以下の過程を実行する。

すなわち、第２の過程で、レーザ加工により加工中途品２０に複数のポケット１０ａを加工する（図８参照）。次に、第３の過程で、図１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、円筒状の加工中途品２０における軸方向の端部２０ｄを、へら絞り加工によって外径側に広げてつば状に成形する。軸方向の端部２０ｄは、保持器４として完成した状態（図３、図５参照）で側面部１１および抜け止め部１２になる部分である。なお、へら絞り加工に先行して、中央部２０ａと端部２０ｄとの境界部に旋盤等によって環状溝（図示せず）を形成しておくと、へら絞り加工による成形を容易に行うことができる。以下の過程は、図７の製造方法と同じである。

上記のようにへら絞り加工によって円筒状の加工中途品２０の軸方向の端部２０ｄをつば状に成形すると、端部２０ｄが外径側に広がるときに引き伸ばされるため、つば状になった端部２０ｄの肉厚が中央部２０ａよりも薄くなる。このため、保持器４として完成した状態（図３、図５参照）で、ころ保持部１０よりも側面部１１および抜け止め部１２の肉厚を薄くすることができる。

図１３はこの発明の他の実施形態を示す。この円筒ころ軸受の保持器４は、抜け止め部１２Ａが軸方向の片側だけに設けられている。つまり、ころ保持部１０の軸方向の一端から側面部１１が外径側に延び、この側面部１１から抜け止め部１２Ａが軸方向内側に延びている。抜け止め部１２Ａを軸方向の片側だけとした代わりに、抜け止め部１２Ａの軸方向長さを長くしてある。例えば、抜け止め部１２Ａの先端が円筒ころ３の軸方向中心Ｃを超える程度の長さとする。これにより、円筒ころ３が外径側に脱落することを防止できる。他は、図１の実施形態と同じである。

上記各実施形態は円筒ころ３が単列の円筒ころ軸受１を示すが、この発明は、円筒ころ３が２列または３列以上並ぶ複列の円筒ころ軸受にも適用できる。

次に、図１に示す円筒ころ軸受１が使用された風力発電装置の増速機について説明する。
図１４に示すように、風力発電装置の増速機３０は、入力軸３１の回転を増速して低速軸３２に伝達する遊星歯車装置３３と、低速軸３２の回転を増速して出力軸３４に伝達する二次増速装置３５とを備える。入力軸３１は、風車の主軸に接続され、出力軸３４は発電機に接続される。

図１４、図１５に示すように、遊星歯車装置３３は、旋回自在なキャリア３７の周方向複数箇所に支持軸３８が設けられ、各支持軸３８の遊星歯車３９が円筒ころ軸受１を介して回転自在に支持されている。遊星歯車３９は、図１における外径側部材５である。キャリア３７は、前記入力軸３１と一体に回転するように設けられ、軸受４１，４２（図１４）を介してケーシング４３に旋回自在に支持されている。キャリア３７に支持された各遊星歯車３９は、ケーシング４３に設けられた内歯のリングギヤ４４に噛み合い、かつこのリングギヤ４４と同心位置に設けられた外歯の太陽歯車４５と噛み合う。太陽歯車４５は、前記低速軸３２に設けられている。低速軸３２は軸受４７，４８（図１４）を介してケーシング４３に回転自在に支持されている。

図１４に示すように、二次増速装置３５は、ギヤ列により構成されている。図１４の例では、二次増速装置３５は、低速軸３２に固定されたギヤ５０が中間軸５１の小径側ギヤ５２に噛み合い、中間軸５１に設けられた大径側ギヤ５３が出力軸３４のギヤ５４に噛み合うギヤ列とされている。中間軸５１および出力軸３４は、それぞれ軸受５５，５６および軸受５７，５８によってケーシング４３に回転自在に支持されている。

上記構成の増速機３０の動作を説明する。入力軸３１が回転すると、入力軸３１と一体のキャリア３７が旋回し、キャリア３７の複数箇所に支持された遊星歯車３９が公転移動する。このとき遊星歯車３９は、固定のリングギヤ４４に噛み合いながら公転することで、自転を生じる。この公転しながら自転する遊星ギヤ３９に噛み合う太陽歯車４５は、入力軸３１に対して増速されて回転する。この太陽歯車４５の回転が二次増速装置３５で増速されて出力軸３４に伝えられる。

以上の説明では、円筒ころ軸受１を風力発電装置の増速機３０に使用する例を示したが、この円筒ころ軸受１は他の機械にも使用することができる。その場合、外径側部材５は、遊星歯車３９以外の回転部材または非回転部材となる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…円筒ころ軸受
２…内輪
２ａ…内輪軌道面
３…円筒ころ
４…保持器
５…外径側部材
５ａ…外径側軌道面
５ｂ…つば
１０…ころ保持部
１０ａ…ポケット
１１…側面部
１１ｂ…分離部
１２…抜け止め部
２１…切欠き
ＰＣＤ…円筒ころの配列のピッチ円直径

Claims (5)

1. 外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記内輪軌道面を転走する複数の円筒ころと、これら複数の円筒ころを保持する保持器とを備え、内周面に外径側軌道面が形成され、前記内周面に内径側に突出するつばを有する外径側部材における前記外径側軌道面を前記複数の円筒ころが転走し、かつ前記複数の円筒ころの軸方向位置が前記外径側部材の前記つばによって規制されるように、前記外径側部材に組み込まれる円筒ころ軸受において、
   前記保持器は、前記円筒ころの配列のピッチ円直径よりも内径側に位置し、前記複数の円筒ころを収容する複数のポケットが形成された円筒状のころ保持部と、前記各ポケットの間と周方向の同位相に位置しそれぞれが互いに分離した状態で外径側に延びる複数の分離部を有し、内径側端が前記ころ保持部の軸方向端に繋がる側面部と、この側面部における前記ピッチ円直径よりも外径側で、かつ前記外径側部材の前記つばの内径よりも内径側の位置から軸方向内側に延びて隣合う二つの前記円筒ころの間に位置し、これら円筒ころが外径側に脱落することを規制する複数の抜け止め部とを有することを特徴とする円筒ころ軸受。
2. 請求項１に記載の円筒ころ軸受において、前記保持器は、前記ころ保持部の軸方向両端からそれぞれ前記側面部が外径側に延び、これら各側面部からそれぞれ前記抜け止め部が軸方向の内側に向けて延びている円筒ころ軸受。
3. 請求項１に記載の円筒ころ軸受において、前記保持器は、前記ころ保持部の軸方向の一端から前記側面部が外径側に延び、前記側面部から前記抜け止め部が軸方向内側に延びている円筒ころ軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の円筒ころ軸受において、前記保持器は、前記ころ保持部、前記側面部、前記抜け止め部の順に肉厚が次第に薄くなる円筒ころ軸受。
5. 円筒状で円周方向に並ぶ複数のポケットが形成されたころ保持部と、前記ポケットの間と周方向の同位相に位置しそれぞれが互いに分離した状態で外径側に延びる複数の分離部を有し、内径側端が前記ころ保持部の軸方向端に繋がる側面部と、この側面部の外径端から軸方向内側に延びる抜け止め部とを有し、前記複数のポケットに円筒ころがそれぞれ収容される保持器の製造方法であって、
   素材となる板材を円筒状体に成形する過程と、
   円筒状に成形された加工中途品の軸方向中央部に位置して前記保持器の前記ころ保持部となる部分の所定箇所に、レーザ加工により前記ポケットを加工する過程と、
   前記加工中途品の軸方向両側部に位置して前記保持器の前記側面部および前記抜け止め部となる部分を、へら絞り加工により外径側に広げてつば状に成形する過程と、
   前記つば状に成形された部分における前記ポケットの周方向範囲に、レーザ加工により径方向に延び外径端が開口した複数の切欠きを加工する過程と、
   前記各切欠きの間の帯状部分における前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、前記ポケットに前記円筒ころを収容する作業の障害とならない程度に軸方向内側に曲げる過程と、
   前記ポケットに前記円筒ころが収容された後、前記保持器の前記抜け止め部となる部分を、軸方向と平行となるように軸方向内側に曲げて前記抜け止め部とする過程とを含む保持器の製造方法。

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