JP2019158082A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を増加させずに、軸受の軸方向の長さが長くなることを抑制した円すいころ軸受を提供する。【解決手段】 内輪軌道面１３を有する内輪１１と、外輪軌道面１４を有する外輪１２と、内輪１１の内輪軌道面１３と外輪１２の外輪軌道面１４との間に配置される円すいころ１５と、円すいころ１５を一定間隔に保持する保持器１６と、を備えた円すいころ軸受１であって、保持器１６は、円周上に２個以上配置されるセグメント２１によって構成され、各セグメント２１が、対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部３１と、各柱部３１間に設けられたころを保持する複数のポケットを有し、対向する長辺のそれぞれに、軸方向に突出した係止突部３５ａ、３５ｂが設けられ、内輪１１に小径側外径面１９ｃと大径側外径面２０に係止爪部１９ａ、２０ｂが設けられ、セグメント２１の係止突部３５ａ、３５ｂを係止爪部１９ａ、１９ｂに嵌め込んだ。【選択図】 図１

Description

この発明は、産業機械等に用いられる円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受の保持器は、通常、鋼板製のものが使用され、この保持器によって内輪と転動体が一体化されるが、風力発電の主軸受に適用されることが多い超大型の円すいころ軸受では、一体型の鉄板保持器を製作することが困難となる。

このため、専用冶具を用いたセグメント保持器が提案されている。しかし、セグメント保持器は、治具がないと、内輪、ころ、保持器に分離してしまうので、取り扱い性が悪い。場合によっては、治具がハウジング等に干渉してしまい適用できない場合もある。

これらの問題を解決するために、特許文献１には、ワイヤーなどの連結部材を用いて、セグメントを結合して、セグメントの分散を防ぎ、軸受の取り扱いや組み込み性を向上させることが開示されている。

しかし、ワイヤーなどの連結部材を用いる場合には、部品点数が多くなる。

特許文献２には、ワイヤーなどの連結部材を用いずに、組立時のセグメント及び転動体の内輪からの脱落を防止した転がり軸受が提案されている。

特許文献２の転がり軸受について、図７及び図８を参照して説明する。図７は特許文献２の転がり軸受の要部断面図、図８は保持器を構成するセグメントの斜視図である。

特許文献２に開示された転がり軸受１００は、内輪１０２、外輪１０３、複数の円すいころ１０４及びこれら円すいころ１０４を保持する保持器１０５を備えている。

内輪１０２及び外輪１０３は、鋼や浸炭鋼を用いて環状に形成された部材である。内輪１０２は、その外周に、円すいころ１０４が転動する内輪軌道面１２０が周方向に沿って形成されている。一方、外輪１０３は、内輪１０２と同芯であって、その内周に、円すいころ１０４が転動する外輪軌道面１３０が内輪軌道面１２０に対向した状態で周方向に沿って形成されている。

複数の円すいころ１０４は、内輪１０２と外輪１０３との間に配置されている。これら円すいころ１０４は、内輪軌道面１２０及び外輪軌道面１３０上を転動可能とされている。

保持器１０５は、内輪１０２と外輪１０３と同芯の環状部材である。この保持器１０５は、例えば、炭素繊維などで強化されたポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの合成樹脂で形成されている。保持器１０５は、内輪１０２と外輪１０３との間で複数の円すいころ１０４を保持する。

この保持器１０５は、複数のセグメント１０６を周方向に沿って配列することによって構成されている。

図８に示すように、セグメント１０６は、内輪１０２、外輪１０３と同芯の円弧形状に形成されている。セグメント１０６は、それぞれ所定の間隔を隔てて互いに対をなす第１のリム部１７１と第２のリム部１７２と、この対をなす第１のリム部１７１と第２のリム部１７２の間に掛け渡されている複数の柱部１８０とを備えている。セグメント１０６は、隣り合う２つの柱部１８０と第１のリム部１７１、第２のリム部１７２とによって囲まれる空間を、円すいころ１０４を収容するポケット１０９として構成している。

各柱部１８０は、セグメント１０６の一端側１６１から他端側１６２（図８において、左端側から右端側）に、向かって第１の柱部１８１、第２の柱部１８２、第３の柱部１８３、第４の柱部１８４、第５の柱部１８５の５本がこの順に等間隔で設けられている。

第１のリム部１７１と第２のリム部１７２の側面には、前記の内輪１０２を挟み込む左右一対のフック部１１０ａ、１１０ｂが設けられている。この対をなすフック部１１０ａ、１１０ｂは、周方向に沿って所定の間隔毎に複数対設けられている。

各フック部１１０ａ、１１０ｂは、それぞれフック部本体１１１ａ、１１１ｂ及び係止爪１１２ａ、１１２ｂを備えている。フック部本体１１１ａ、１１１ｂは内周方向に延びており、内輪１０２を挟んで互いに対向して対をなしている。一方、係止爪１１２ａ、１１２ｂは、フック部本体１１１ａ、１１１ｂの先端部において軸方向に延びており、内輪１０２を挟んで互いに対向して対をなしている。

これに対して、内輪１０２は、その軸方向両端面に、環状の係止凹溝１２１、１２２が形成されている。この係止凹溝１２１、１２２には、内輪１０２を挟んで対をなす各フック部１１０ａ、１１０ｂの係止爪１１２ａ、１１２ｂが内輪１０２に係止されている。

この転がり軸受１００は、次のようにして組み立てられる。まず、内輪１０２の軸方向両端面に形成された環状の係止凹溝１２１、１２２に、複数のセグメント１０６の各フック部１１０ａ、１１０ｂの係止爪１１２ａ、１１２ｂを内輪１０２に係止した状態で、径方向外側から円すいころ１０４を挿入し、ポケット１０９内に円すいころ１０４を嵌め込んでいく。これによって、内輪組立体が組み立てられる。その後、この内輪組立体の外周部に外輪１０３を嵌合することによって、転がり軸受１００が完成する。この組み立てに際して、セグメント１０６が内輪１０２に係止されることによって、円すいころ１０４と共に保持器１０５が脱落するのを防止できる。

特許第５７５７００３号公報 特開２０１３−２３８２９５号公報

上記した特許文献２に記載の転がり軸受１００においては、セグメント１０６の各フック部１１０ａ、１１０ｂの係止爪１１２ａ、１１２ｂを、内輪２の軸方向両端面に形成された環状の係止凹溝１２１、１２２に係止することで、ワイヤー等を用いずに保持器１０５を内輪１０２に取り付けることができる。

しかし、上記した特許文献２では、セグメント１０６の各フック部１１０ａ、１１０ｂが内輪１０２を挟み込むように設けられ、各フック部１１０ａ、１１０ｂが内輪１０２の軸方向の外側に位置することになる。このため、転がり軸受１００を装置に取り付ける場合には、各フック部１１０ａ、１１０ｂを装置に当接することなく取り付ける必要があり、組み立てに制約が生じるという問題がある。

そこで、この発明は、部品点数を増加させずに、組み立てに制約が生じることがない円すいころ軸受を提供することを課題とするものである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外周面に内輪軌道面を有し、小径側に形成された小つば部、大径側に形成された大つば部と、からなる内輪と、前記内輪の外周に同芯状に配置され、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪の内輪軌道面とこれに対向した外輪の外輪軌道面との間に配置される円すいころと、前記円すいころを一定間隔に保持する保持器と、を備えた円すいころ軸受であって、前記保持器は、円周上に２個以上配置されるセグメントによって構成され、各セグメントが、長方形の対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部と、各柱部間に設けられたころを保持する複数のポケットを有し、各セグメントの対向する長辺のそれぞれに、軸方向に突出した係止突部が設けられ、前記内輪の小径側外径面と大径側外径面に、前記セグメントの係止突部が嵌め込まれる係止爪凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

また、前記セグメントの柱部の径方向外側には、前記ポケット側に向かって円弧部を形成し、前記柱部の前記ポケット側の側面の径方向内側には突起を設けるように構成できる。

また、記セグメントの柱部のポケット側の側面と円すいころとの間の隙間を、前記内輪の係止凹溝と前記セグメントの係止突部との間の隙間より小さくすればよい。

また、前記係止突部を、前記柱部の位置で軸方向に突き出し、その先端部が軸線と平行となるよう屈曲して形成するように構成できる。

前記係止凹部を、環状の溝で形成することができる。

この発明に係るにおいては、内輪の小径側外径面と大径側外径面にそれぞれ設けられた係止爪部に、セグメントの係止突部を嵌め込み、前記内輪にセグメントを係止することができるので、保持具などの部品必要とせず、また、ワイヤー等の連結部材を用いずに、セグメントを内輪に係止することができる。このように、部品点数の増加を防いで、円すいころと共に保持器が脱落するのを防止できる。そして、セグメントは内輪の軸方向の内側で係止されるので、組み立てに制約を生じることもない。

この発明の実施形態に係る円すいころ軸受を示す断面図である。 図１の円すいころ軸受のセグメントの組込み手順を示す斜視図である。 セグメントにころを保持させた状態を示す縦断面図である。 図３の要部を拡大した縦断面図である。 この発明に用いられるセグメントを示す斜視図である。 この発明に用いられる他のセグメントを示す斜視図である。 特許文献２の転がり軸受を示す要部断面図である。 図７の転がり軸受に用いるセグメントを示す斜視図である。

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、産業機械に用いられる円すいころ軸受の一部を示すものであり、この円すいころ軸受は、内輪１１とその外周に同芯状に配置された外輪１２、前記内輪１１の内輪軌道面１３とこれに対向した外輪１２の外輪軌道面１４との間に配置される円すいころ１５、前記円すいころ１５を一定間隔に保持する保持器１６によって構成される。

前記内輪１１には、内輪軌道面１３の小径側に小つば部１７、大径側に大つば部１８が形成されている。前記小つば部１７及び大つば部１８のそれぞれ軸方向外側には、小径部１９と大径部２０が形成されている。内輪１１及び外輪１２は、鋼や浸炭鋼を用いて形成されている。

保持器１６は、図２に示すように、円周方向に複数に分割されたセグメント２１
からなる。このセグメント２１を環状に配列することにより、円すいかご形の保持器１６が形成される。

セグメント２１は、図５に示すように、長方形の対向する長辺相互間に複数本（図示の
場合、左右両端のものを含めて６本）の柱部３１を設けた枠型をしており、各柱部３１、３１の間にポケット３２（図示の場合は５個所）が形成され、各ポケット３２にそれぞれ円すいころ１５が収納保持される。円すいころ１５の小径端が対向するセグメント２１の円弧状の長辺を小径長辺３３ａ、大径端が対向する円弧上の長辺を大径長辺３３ｂと称する。

６本の柱部３１のうち、両側を除き中間の４本の柱部３１の上端、即ち、径方向外側には、Ｙ字形に分かれた円弧部３４が形成され、両側の柱部３１は、それぞれポケット３２側に向かって円弧部３４が形成され（図５参照）、各円弧部３４によって円すいころ１５を保持している（図３、図４参照）。

セグメント２１の小径長辺３３ａと大径長辺３３ｂのそれぞれの柱部３１の位置には、それぞれセグメント２１の軸方向の両側へ突き出し、その先端部が軸線と平行となるよう屈曲した小径側の係止突部３５ａと大径側の係止突部３５ｂが形成されている。この小径側の係止突部３５ａと大径側の係止突部３５ｂは、図１及び図２に示すように、内輪１１の小径側外径面１９ｃと大径側外径面２０ｃにそれぞれ設けられた小径側の係止凹部１９ａと大径側の係止凹部２０ｂに嵌め込まれる。

内輪１１に形成される小径側外径面１９ｃの係止凹部１９ａは、軸方向の内側に係止突部３５ａが嵌め込まれる断面コ字形の環状の凹溝に形成されている。同様に、内輪１１に形成される大径側外径面２０ｃの係止凹部２０ｂは、軸方向の内側に係止突部３５ｂが嵌め込まれる断面コ字形の環状の凹溝に形成されている。係止凹部１９ａと係止凹部２０ｂは、係止突部３５ａと係止突部３５ｂが挿入可能なように、係止突部３５ａと係止突部３５ｂより僅かに大きく形成されている。

図４及び図５に示すように、セグメント２１の柱部３１のポケット３２側の側面の径方向内側には、軸方向に並んで設けられた一対の突起３６、３６が形成されており、円すいころ１５が径方向内側に脱落することを防止している。

前記セグメント２１は、ＰＥＥＫ、ポリフェニレン・スルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）（６６や４６）等の樹脂材料によって形成することができる。

柱部３１、３１間において周方向に向かい合う突起３６、３６の間隔は、円すいころ１５の径より小さく形成されている。

円すいころ１５をセグメント２１の内輪側から圧入して嵌め込み、ポケット３２に円すいころ１５を保持させる。柱部３１のポケット３２側の側面と円すいころ１５との隙間(図４のｄ２)を係止突部３５ｂ（３５ａ）と内輪１１の係止凹部２０ｂ（１９ａ）の隙間（図１のｄ１）より小さくなるように、各部材の寸法を規定している。このように、各寸法を規定し、圧入嵌め込み方式を採用することで、ころ案内とし、内輪１１と保持器１６の干渉を避け、保持器１６の摩耗を防止している。

この円すいころ軸受１は、次のようにして組み立てられる。円すいころ１５をセグメント２１の内輪側から圧入して嵌め込み、ポケット３２に円すいころ１５を保持させる。そして、セグメント２１を弾性変形させて、内輪２の外径面に設けた両係止爪部１９ａ、２０ｂに、複数のセグメント６の係止突部３５ａ、３５ｂを係止させて、内輪１１内に全てのセグメント６を嵌め込んで内輪組立体が組み立てられる。その後、この内輪組立体の外周部に外輪１２を嵌合することによって、円すいころ軸受１が完成する。

上記したように、組み立てに際して、保持具などの部品を必要とせず、また、ワイヤー等の連結部材を用いずに、セグメント６を内輪２に係止することができる。このように、部品点数の増加を防いで、円すいころ１５と共に保持器１６が脱落するのを防止できる。そして、セグメント２１は内輪１１の軸方向の内側で係止されるので、装置設計の制約もない。

上記した実施形態においては、柱部３１の箇所に係止突部３５ａ、３５ｂを設けたが、図６に示すように、セグメント２１ａの小径長辺３３ａと大径長辺３３ｂには、それぞれセグメント２１の軸方向の両側へ突き出し、その先端部が軸線と平行となるよう屈曲した円弧状の小径係止突部３５ｃと大径係止突部３５ｄを形成してもよい。この小径係止突部３５ｃと大径係止突部３５ｄを内輪１１の係止凹部１９ａ、２０ｂに嵌め込んでセグメント２１ａを内輪１１に係止するように構成すればよい。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１ ：円すいころ軸受
２ ：内輪
６ ：セグメント
１１ ：内輪
１２ ：外輪
１３ ：内輪軌道面
１４ ：外輪軌道面
１６ ：保持器
１７ ：小つば部
１８ ：大つば部
１９ ：小径部
１９ａ ：係止凹部
１９ｃ ：外径面
２０ ：大径部
２０ｂ ：係止凹部
２０ｃ ：外径面
２１ ：セグメント
２１ａ ：セグメント
３１ ：柱部
３２ ：ポケット
３３ａ ：小径長辺
３３ｂ ：大径長辺
３４ ：円弧部
３５ａ ：係止突部
３５ｂ ：係止突部
３６ ：突起

Claims (5)

1. 外周面に内輪軌道面を有し、小径側に形成された小つば部、大径側に形成された大つば部と、からなる内輪と、
   前記内輪の外周に同芯状に配置され、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記内輪の内輪軌道面とこれに対向した外輪の外輪軌道面との間に配置される円すいころと、
   前記円すいころを一定間隔に保持する保持器と、を備えた円すいころ軸受であって、
   前記保持器は、円周上に２個以上配置されるセグメントによって構成され、各セグメントが、長方形の対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部と、各柱部間に設けられたころを保持する複数のポケットを有し、各セグメントの対向する長辺のそれぞれに、軸方向に突出した係止突部が設けられ、
   前記内輪の小径側外径面と大径側外径面に、前記セグメントの係止突部が嵌め込まれる係止凹部がそれぞれ設けられていることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記セグメントの柱部の径方向外側には、前記ポケット側に向かって円弧部が形成され、前記柱部の前記ポケット側の側面の径方向内側には突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記セグメントの柱部のポケット側の側面と円すいころとの間の隙間を、前記内輪の係止爪部と前記セグメントの係止突部との間の隙間より小さくしたことを特徴とする請求項２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記係止突部を、前記柱部の位置で軸方向に突き出し、その先端部が軸線と平行となるよう屈曲して形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
5. 前記係止凹部を、環状の溝で形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。

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