JP2022106169A - 超大形軸受の円すいころ軸受とその内輪アッセンブリ及び超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受とその内輪アッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】つば輪の剛性を高めて、超大形軸受の円すいころ軸受の組立性を向上する。【解決手段】つば輪１５は、内輪１２の正面側（軸方向一方）の外周に固定される。内輪１２のつば輪取付部２６は、径方向内方に延在する第１平面３１と、その内周から軸方向一方に延在し軸方向一方に向かうほど拡径する第１円すい面３３を有する第１の嵌合面３２と、第１の嵌合面３２の軸方向一方から径方向内方に延在する第２平面２１と、を備える。つば輪１５は、径方向に延在する第３平面４０と、その内周から軸方向一方に延在し軸方向一方に向かうほど拡径する第２円すい面４４を有する第２の嵌合面３７と、第２の嵌合面３７の軸方向一方から径方向内方に延在する第４平面４２と、を備える。第１平面３１と第３平面４０とが軸方向に当接し、第１円すい面３３と第２円すい面４４とが径方向に当接し、第２平面２１と第４平面４２とが軸方向に離隔している。【選択図】図２

Description

本発明は、超大形軸受である円すいころ軸受とその内輪アッセンブリ、及び、超大形軸受であるスラスト自動調心ころ軸受とその内輪アッセンブリに関する。

風力発電装置などの大形の回転設備では、主軸を回転支持する軸受として超大形軸受の円すいころ軸受やスラスト自動調心ころ軸受が使用される。超大形軸受とは、呼び軸受外径が約８００ミリメートルを超える軸受である（日本産業規格 ＪＩＳ Ｂ ０１０４）。
超大形軸受の円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受は、車両等で使用される一般的な円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受と同様の形態であり、外輪と内輪を備え、外輪と内輪との間に複数の円すいころ又は凸面ころが転動自在に組込まれている。円すいころ又は凸面ころは、保持器によって周方向に等間隔に保持されている。

図７（ａ）は、比較的小形の一般的な円すいころ軸受９０ａを、図７（ｂ）は、超大形軸受の円すいころ軸受９０ｂを、それぞれ軸方向断面図で例示している。なお、機能が共通する構成には同じ番号を付している。
通常、円すいころ軸受９０ａ、９０ｂを組み立てるときには、先ず、保持器９４のポケットに円すいころ９３を配置した状態のサブアッセンブリを組み立て、次に、このサブアッセンブリを内輪９１に組み付けて内輪アッセンブリを組み立てている。次に、内輪アッセンブリと外輪９６とを組み合わせて円すいころ軸受９０ａ、９０ｂを組み立てている。
この組立の過程で内輪アッセンブリから円すいころ９３が脱落すると、再び最初から組み直さなければならず、組立作業の効率が著しく低下する。このため、図７（ａ）に示すように、一般的な円すいころ軸受９０ａでは、小つば９２が、内輪９１と一体に形成され、これによって円すいころ９３の脱落を防止している。
このように円すいころ９３の抜け止め構造を設けた場合には、内輪９１に円すいころ９３と保持器９４とのサブアッセンブリを組込む際に、円すいころ９３と小つば９２とが干渉する。このため、サブアッセンブリを組み立てる前にあらかじめ保持器９４を塑性変形させて直径を拡げておき、サブアッセンブリが内輪９１に組付けられた後、再び保持器９４の直径を縮小するように変形させている。

しかしながら、超大形軸受では保持器９４のサイズが大きいので、その直径を拡張または収縮するように変形させることは極めて難しい。このため、図７（ｂ）に示すように、内輪９１と別体のつば輪９５を備えており、サブアッセンブリを組付けるときにはつば輪９５を取り外しておき、内輪にサブアッセンブリを組付けた後でつば輪９５を組み付ける方法が知られている（特許文献１）。こうして超大型の円すいころ軸受９０ｂでは、つば輪９５を設けることによって、内輪アッセンブリから円すいころ９３が脱落するのを防止している。

特開２００５－６９３５０号公報

こうして超大形軸受の円すいころ軸受９０ｂに組込まれたつば輪９５は、円すいころ９３と軸方向に対向して配置され、円すいころ軸受９０ｂの回転中に、円すいころ９３を軸方向に位置決めしている。円すいころ９３の位置が不安定になると、円すいころ軸受９０ｂが円滑に回転することができないので、つば輪９５は、内輪９１に対して強固に固定されて、常に円すいころ９３に近接して配置されることが要望されている。このため、つば輪９５は、内輪９１に強固に固定される必要があり、つば輪９５と内輪９１との嵌め合い面は、締まりばめの状態で組付けられている。

しかしながら、このように別体で形成されたつば輪９５は、直径寸法に比して径方向の寸法が小さい。例えば、呼び軸受外径が１メートルを超える超大形軸受では、つば輪９５の直径が概ね１メートルであって、その径方向の厚さは２～３センチメートル程度である。
このため、つば輪９５は径方向の剛性が低く、その内周面が真円に加工されていても、内輪９１に組付けるときには自重等によって容易に変形する。また、つば輪９５を加工するに際して、一般的な環状の部品を旋盤等で加工するときと同様にして、外周を三つ爪のチャック等で保持すると、保持された箇所が径方向に弾性変形する。このため、内周を真円に加工したとしても、チャックを緩めて自由状態に置くと、弾性により元の形状に復元して、内周面が変形するという問題がある。
こうして、つば輪９５の内周が変形すると、内輪９１に組み付けるときに、位置合わせがしにくくなり、組付け作業がきわめて困難になる。

そこで、本発明は、超大形軸受の円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受が長期にわたって円滑に回転するように、つば輪が内輪に強固に固定されるようにするとともに、つば輪の剛性を高めることによって内輪９１に組み付けるときの変形や加工時の変形を防止して、超大形軸受の円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受とそれぞれの内輪アッセンブリの組立性を向上することを目的としている。

本発明の第１の形態は、外周に内側軌道面を有する内輪と、複数の円すいころと、複数の前記円すいころを前記内側軌道面に沿って保持する保持器と、つば輪と、を備えた超大形軸受の円すいころ軸受の内輪アッセンブリにおいて、前記内輪は、前記内輪の正面側である軸方向一方の外周に前記つば輪を固定するつば輪取付部を有し、前記つば輪取付部は、径方向に延在する第１平面と、前記第１平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する外周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第１円すい面を有する第１の嵌合面と、前記第１の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第２平面と、を備え、前記つば輪は、軸方向他方の側面であって径方向に延在する第３平面と、前記第３平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する内周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第２円すい面を有する第２の嵌合面と、前記第２の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第４平面と、を備えており、前記第１平面と前記第３平面とが軸方向に当接し、前記第１円すい面と前記第２円すい面とが径方向に当接し、前記第２平面と前記第４平面とが軸方向に離隔していることを特徴としている。

本発明の第２の形態は、外輪と、第１の形態の内輪アッセンブリと、を含む超大形軸受の円すいころ軸受である。

本発明の第３の形態は、外周に内側軌道面を有する内輪と、複数の凸面ころと、複数の前記凸面ころを前記内側軌道面に沿って保持する保持器と、つば輪と、を備えた超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受の内輪アッセンブリにおいて、前記内輪は、前記内輪の正面側である軸方向一方の外周に前記つば輪を固定するつば輪取付部を有し、前記つば輪取付部は、径方向に延在する第１平面と、前記第１平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する外周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第１円すい面を有する第１の嵌合面と、前記第１の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第２平面と、を備え、前記つば輪は、軸方向他方の側面であって径方向に延在する第３平面と、前記第３平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する内周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第２円すい面を有する第２の嵌合面と、前記第２の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第４平面と、を備えており、前記第１平面と前記第３平面とが軸方向に当接し、前記第１円すい面と前記第２円すい面とが径方向に当接し、前記第２平面と前記第４平面とが軸方向に離隔していることを特徴としている。

本発明の第４の形態は、外輪と、第３の形態の内輪アッセンブリと、を含む超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受である。

本発明によると、超大形軸受の円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受とそれぞれの内輪アッセンブリにおいて、つば輪の内周と内輪の外周とが、つば輪が抜け出す方向に変位すると径方向の締め代が増大するように組み合わされているので、つば輪が内輪に強固に固定される。また、つば輪の剛性が高いので内輪９１に組み付けるときの変形や加工時の変形を防止して、超大形軸受の円すいころ軸受及びスラスト自動調心ころ軸受とそれぞれの内輪アッセンブリの組立性が向上する。こうして、つば輪が、円すいころや保持器に近接して確実に保持されるので、超大型の円すいころ軸受又はスラスト自動調心ころ軸受は、長期にわたって円滑に回転することができる。

第１実施形態である超大形軸受の円すいころ軸受の軸方向断面図である。 図１におけるつば輪取付部を含む範囲の要部拡大図である。 円すいころ軸受の組立工程を説明する説明図である。 つば輪の変形例を示す軸方向断面図である 第２実施形態である超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受の軸方向断面図である。 図５におけるつば輪取付部を含む範囲の要部拡大図である。 図７（ａ）は、一般的な円すいころ軸受の軸方向断面図で、図７（ｂ）は、従来の超大形軸受の円すいころ軸受の軸方向断面図である。

（第１実施形態）
本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態である超大形軸受の円すいころ軸受１０（以下、単に「円すいころ軸受」という）の軸方向断面図である。図１は、径方向一方の断面のみを示しており、これと同一の形態である径方向他方の断面の表示を省略している。超大形軸受とは、呼び軸受外径が約８００ミリメートルを超える軸受である（日本産業規格 ＪＩＳ Ｂ ０１０４）。円すいころ軸受１０は、例えば、風力発電装置の主軸を回転支持する用途で使用される。

円すいころ軸受１０は、外輪１１、内輪１２、複数の円すいころ１３、保持器１４、つば輪１５を備えている。円すいころ軸受１０は、外輪１１と内輪１２とが互いに中心軸を共通にして組み合わされ、外輪１１と内輪１２との間に複数の円すいころ１３が転動自在に組み込まれている。これにより、外輪１１と内輪１２が、中心軸ｍの周りで相対的に回転する。円すいころ軸受１０は、円すいころ１３の小端面側につば輪１５が組み込まれて、円すいころ１３が容易に脱落しないようになっている。以下の説明では、円すいころ軸受１０の中心軸ｍの延在する方向を軸方向という。また、中心軸ｍと直交する方向を径方向、中心軸ｍの回りを周回する方向を周方向という。また、図１の左方を軸方向一方といい、右方を軸方向他方という場合がある。

外輪１１は、環状体で、軸受鋼や浸炭鋼で製造されている。外周の軸受外径面１６は、中心軸ｍを中心とする円筒面である。外輪１１の軸方向一方に中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する外輪第１側面１７が形成され、軸方向他方に中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する外輪第２側面１８が形成されている。内周の外側軌道面１９は、軸方向他方に向けて拡径する円すい面で形成されている。

内輪１２は、環状体で、軸受鋼や浸炭鋼で製造されている。
内輪１２の外周に内側軌道面２３が形成されている。内側軌道面２３は軸方向他方に向けて拡径する円すい面で形成されている。内周の軸受内径面２０は、中心軸ｍを中心とする段付きの円筒面である。内輪１２の軸方向一方（内輪１２の正面側である）に中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する内輪第１側面２１（第２平面）が形成され、軸方向他方（内輪１２の背面側である）に中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する内輪第２側面２２が形成されている。

内輪１２の軸方向他方の外周に、内側軌道面２３の最大径より更に大径の大つば２４が形成されており、大つば２４の軸方向一方の側の側面に、ころ案内面２５が形成されている。ころ案内面２５は、円すいころ軸受１０の回転中に、円すいころ１３の大端面２８と滑り接触をして、円すいころ１３の軸方向の位置を規制している。
内輪１２の軸方向一方の外周には、つば輪１５を取り付けるつば輪取付部２６が設けられている。つば輪取付部２６の形態については、その他の構造を説明した後に、つば輪１５の形態と合わせて説明する。

円すいころ１３は、おおむね円すい台の形状であって、外周が円すい面で形成されており、円すいころ１３の中心軸ｎに沿って軸方向他方ほど直径が大きくなっている。円すいころ１３の軸方向一方に小端面２７が、軸方向他方に大端面２８が、それぞれ円すいころ１３の中心軸ｎと直交する向きに形成されている。

保持器１４は、かご形保持器であって、炭素鋼で製造されている。保持器１４は、中心軸ｍを中心とする二つの環状体２９ａ、２９ｂを備えており、それぞれの環状体２９ａ、２９ｂが、周方向に所定の間隔で配置された複数の柱３０で互いに軸方向に連結された形態である。周方向に隣り合う二つの柱３０と二つの環状体２９ａ、２９ｂとで囲まれた空間をポケットといい、円すいころ１３がひとつずつ組み込まれる。
柱３０と柱３０の周方向の間隔は、円すいころ１３の直径よりわずかに小さくなっており、円すいころ１３がポケットを貫通せず、柱３０で保持されるようになっている。

図２によって、内輪１２に形成されたつば輪取付部２６の形状について詳細に説明する。図２は、図１におけるつば輪取付部２６を含む範囲の要部拡大図である。図２では、つば輪取付部２６とつば輪１５との接触形態について理解を容易にするため、互いに嵌合する面の傾きや締め代等を誇張して模式的に示している。

つば輪取付部２６は、内側軌道面２３より軸方向一方の側に形成されており、内側軌道面２３の最小径の位置より更に径方向内方に凹んだ形態である。つば輪取付部２６は、つば輪当接面３１（第１平面）と外周嵌合面３２（第１の嵌合面）と内輪第１側面２１（第２平面）を含む領域をいう。
つば輪当接面３１は、軸方向一方に向かう平面で、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在しており、径方向外方の端部が内側軌道面２３の軸方向一方の端部とつながっている。外周嵌合面３２は、径方向外方に向かう外周面であって、つば輪当接面３１の径方向内方から軸方向一方に延在している。

外周嵌合面３２は、第１円すい面３３と第１円筒面３４とを備えており、第１円筒面３４の軸方向他方と第１円すい面３３の軸方向一方とがつながっている。第１円すい面３３の軸方向他方の端部は、つば輪当接面３１の径方向内方の端部と、小径のｒ面でつながっている。第１円筒面３４の軸方向一方の端部は、内輪第１側面２１の径方向外方の端部とｒ面取りを介してつながっている。ｒ面取りに替えてｃ面取りとしてもよい。第１円すい面３３は、中心軸ｍを中心とする円すい面で、軸方向一方に向かうほど外径が拡径している。第１円筒面３４は、中心軸ｍを中心とする円筒面である。
第１円すい面３３の最大外径（第１円筒面３４の外径に等しい）と最小外径（ｒ面の位置における外径に等しい）との差は、好ましくは１ｍｍから２ｍｍ程度に設定されるが、これに限定されるものではない。

つば輪取付部２６は、第１円筒面３４を設けることによって、第１円すい面３３の直径寸法の最大値を簡便に計測することができる。ノギス等の測定器を使用する場合に、第１円すい面３３のうち直径が最大となる箇所にノギス等の計測面を確実に当接させることができるからである。第１円筒面３４の軸方向の幅は、第１円すい面３３の軸方向の幅の１／３から１／２程度までの大きさに設定するのが適当であるが、これに限定されるものではない。また、第１円すい面３３の軸方向一方の端部と内輪第１側面２１の径方向外方の端部とがｒ面取りまたはｃ面取りでつながってもよい。

次に、同じく図２によって、つば輪１５の形態と、つば輪１５をつば輪取付部２６に組付けたときの組付け状態について説明する。
つば輪１５は、中心軸ｍを中心とする環状体であって、軸受鋼や浸炭鋼、炭素鋼で製造される。つば輪１５は、本体部３５とつば部３６とが一体に形成された形態である。本体部３５とつば部３６は、軸方向断面がそれぞれ略矩形形状であり、つば部３６は、本体部３５の軸方向一方の内周から全周にわたって径方向内方に延在している。

本体部３５は、内周に内周嵌合面３７（第２の嵌合面）が形成され、外周に中心軸ｍを中心とする円筒形状のつば輪外周面３８が形成されている。
軸方向一方の側面はつば輪第１側面３９であり、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在している。軸方向他方の側面は、中心軸ｍと直交する向きに延在するつば輪第２側面４０（第３平面）と、つば輪第２側面４０の径方向外方に連続するころガイド面４１とで形成される。ころガイド面４１の径方向外方の端部は、つば輪外周面３８の軸方向他方の端部とつながっている。ころガイド面４１は、中心軸ｍを中心とする円すい面で、その母線の向きは、円すいころ軸受１０に組込まれた状態の円すいころ１３の小端面２７の向きと平行である。ころガイド面４１は、中心軸ｍから径方向に離れるにしたがって円すいころ１３の小端面２７から離れる円すい面の場合もある。

つば部３６は、軸方向他方に、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在するつば側面４２（第４平面）が形成されており、軸方向一方の側面は、本体部３５のつば輪第１側面３９と面一に形成されている。つば部３６の内周に中心軸ｍを中心とする円筒面であるつば輪内周面４３が形成されている。つば輪内周面４３の内径は、軸受内径面２０より大径に形成される。

内周嵌合面３７は、第２円すい面４４と第２円筒面４５とを備えており、第２円すい面４４の軸方向他方と第２円筒面４５の軸方向一方とがつながっている。第２円すい面４４の軸方向一方の端部は、つば側面４２の径方向外方の端部と、小径のｒ面でつながっている。第２円筒面４５の軸方向他方の端部は、つば輪第２側面４０の径方向内方の端部とｃ面取りを介してつながっている。ｃ面取りに替えてｒ面取りとしてもよい。第２円すい面４４は、中心軸ｍを中心とする円すい面で、軸方向一方に向かうほど内径が拡径している。第２円筒面４５は、中心軸ｍを中心とする円筒面である。
第２円すい面４４の最大内径（ｒ面の位置における内径に等しい）と最小内径（第２円筒面４５の内径に等しい）との差は、好ましくは１ｍｍから２ｍｍ程度に設定されるが、これに限定されるものではない。なお、第２円すい面４４の軸方向の勾配は、第１円すい面３３の軸方向の勾配と同等である。また、第２円筒面４５の内径寸法は、つば輪取付部２６の第１円筒面３４の外径寸法に比べて１ｍｍ程度小径である。

つば輪１５においても、つば輪取付部２６と同様に、第２円すい面４４の開口側の端部に第２円筒面４５を設けることによって、第２円すい面４４の直径寸法の最小値を簡便に計測することができる。ノギス等の測定器を使用する場合に、ノギス等の測定端子を当接させる被測定面が明確になるからである。第２円筒面４５の軸方向の寸法は、第２円すい面４４の軸方向の寸法の１／３から１／２程度までの大きさに設定するのが適当であるが、これに限定されるものではない。また、第２円すい面４４の軸方向他方の端部とつば輪第２側面４０の径方向内方の端部とが小径のｒ面またはｃ面取りでつながってもよい。

つば輪１５の組付け状態について説明する。
つば輪１５がつば輪取付部２６に組付けられたときには、第２円すい面４４は、第１円すい面３３と径方向に締まりばめの状態で組付けられている。第１円すい面３３と第２円すい面４４との径方向の締め代は、直径で０．４ｍｍから０．６ｍｍ程度である。第２円すい面４４の軸方向の勾配は、第１円すい面３３の軸方向の勾配と同等であるので、第１円すい面３３と第２円すい面４４とが軸方向で一様な締め代で嵌め合わされる。

このとき、つば輪１５は、つば輪第２側面４０が内輪１２のつば輪当接面３１と当接するように組み込まれる。このため、つば輪１５は、図２の状態から更に軸方向他方に向けて変位しない。

また、つば輪１５を軸方向一方に向けて引き抜くように移動させると、第１円すい面３３と第２円すい面４４との径方向の締め代が増大する。このため、つば輪１５を引き抜くときには大きな力が必要となるので、つば輪１５の脱落を確実に防止することができる。

また、つば輪１５は、ころガイド面４１とつば輪第２側面４０とが連続して形成されているので、ころガイド面４１とつば輪第２側面４０との相対的な位置が正確に設定されている。このため、つば輪第２側面４０とつば輪当接面３１とが当接するように組み込むことにより、ころガイド面４１を内輪１２に対して正確に位置決めすることができる。

更に、第１実施形態の円すいころ軸受１０では、つば輪第２側面４０とつば側面４２との軸方向の寸法を大きくすることによって、つば輪第２側面４０が内輪１２のつば輪当接面３１と当接するように組み込まれたときに、つば側面４２と内輪第１側面２１とが軸方向に離隔しており、つば部３６と内輪１２とが互いに接触しないように設定されている。これにより、つば輪第２側面４０とつば輪当接面３１とが確実に当接する。

仮に、つば輪１５におけるつば輪第２側面４０とつば側面４２との軸方向の寸法が、つば輪取付部２６におけるつば輪当接面３１と内輪第１側面２１との軸方向の寸法より小さいと仮定した場合には、つば輪１５をつば輪取付部２６に組付けたときに、つば輪第２側面４０とつば輪当接面３１が当接する前に、つば側面４２と内輪第１側面２１とが当接するため、つば輪当接面３１とつば輪第２側面４０とが軸方向に離隔するようになる。このため、内輪１２に対するつば輪第２側面４０の位置が不正確になるので、ころガイド面４１と円すいころ１３との距離のばらつきが大きくなる。この結果、円すいころ１３の軸方向の位置が定まらず挙動が不安定になるため、円すいころ軸受１０が円滑に回転することができない。

こうして、ころガイド面４１が内輪１２に対して正確に位置決めされることにより、ころガイド面４１を円すいころ１３の小端面２７に近接して配置することができる。この結果、円すいころ１３が軸方向に位置決めされるので、円すいころ軸受１０の回転中に、円すいころ１３を周方向に確実に案内することができる。
例えば、ラジアル荷重が作用する条件下で回転する円すいころ軸受１０では、反負荷圏において円すいころ１３が軌道面に押し付けられていない自由状態となるので、円すいころ１３の挙動が不安定になる。この場合でも、つば輪１５を円すいころ１３に近接して配置することにより、円すいころ１３が軸方向に位置決めされて周方向に確実に案内されるので円すいころ１３の挙動が安定し、円すいころ軸受１０が円滑に回転することができる。

図３によって、円すいころ軸受１０の組立方法について説明する。円すいころ軸受１０は、図３に示す（ａ）から（ｄ）の工程の順に行われる。なお、図３は模式図であり、実際の寸法に比べて、径方向に縮小した表示となっている。

図３（ａ）を参照する。保持器１４を、中心軸ｍを鉛直方向にして、大径側の環状体２９ｂを上方に向けて設置する。保持器１４の内側から、全周にわたって、各ポケットに一つずつ円すいころ１３を配置して、サブアッセンブリＡを組み立てる。円すいころ１３の外径はポケットの幅より大きいので、円すいころ１３は、保持器１４の柱３０と接触して保持器１４の内周側に保持される。

図３（ｂ）を参照する。図３（ａ）の円すいころ１３と保持器１４のサブアッセンブリＡに対して、内輪１２を、正面側を下方に向けて、鉛直方向上方から組み込む。このとき内輪１２のつば輪取付部２６にはつば輪１５が組込まれていないので、サブアッセンブリＡが内輪１２と干渉することなく、組み立てられる。

図３（ｃ）を参照する。図３（ｂ）の円すいころ１３、保持器１４、内輪１２の組立品を、内輪１２の正面が鉛直方向上方を向くように設置する。この状態で、つば輪１５を内輪１２のつば輪取付部２６に組付ける。つば輪１５は、１５０℃程度に過熱して、熱膨張によって直径が拡大した状態で組付けられる（焼きばめという）。直径が１メートル程度のつば輪１５では、室温（２０℃）のときに比べて、内径が１．３ｍｍ程度拡大する。内輪１２のつば輪取付部２６の第１円筒面３４の外径と、つば輪１５の第２円筒面４５の内径との差は１ｍｍ程度であり、つば輪１５の熱膨張量より小さいので、つば輪１５をつば輪取付部２６に容易に組み付けることができる。
つば輪１５は大形で重量が大きく、高温に保持されているため、通常はクレーンで吊り下げられて組付けられる。

本実施形態のつば輪１５は、内輪第１側面２１より内輪１２の正面側に軸方向に突出した形状とすることにより、当該突出した部分の内周側に、径方向内方に延在するつば部３６を形成している。これにより、従来のつば輪９５に比べて径方向の寸法が大きくなるので、中心軸ｍと直交する平面内における曲げに対する剛性を高くすることができる。
この結果、つば輪１５をクレーン等で搬送するときの取扱いに当たって、自重等による変形を防止することができる。また、つば輪１５を加工するにあたってチャック等で保持したときの変形を低減できるので、加工完了時の変形を抑制できる。こうして、つば輪１５を真円に近い状態で内輪１２のつば輪取付部２６に嵌め合わせることができるので、中心合わせが容易になり、つば輪１５の組付け性を向上することができる。

その後、温度が低下するとつば輪１５の内径が収縮し、つば輪１５の第２円すい面４４と内輪１２の第１円すい面３３とが径方向に当接する（図２参照）。室温においては、第１円すい面３３は、第２円すい面４４に対してわずかに大径となっており、温度が室温程度に低下したときには、締まりばめの状態で組付けられて、円すいころ１３がつば輪１５で保持された内輪アッセンブリ（Ｂ）を組み立てることができる。
また、第１円すい面３３と第２円すい面４４は、つば輪１５が内輪１２から抜け出す方向に変位すると、径方向の締め代が増大する向きに組み合わされている。このため、つば輪１５の抜け出しを確実に防止できて、つば輪１５と内輪１２とを強固に固定することができる。

図３（ｄ）を参照する。図３（ｄ）では、図３（ｃ）で組み立てた内輪アッセンブリ（Ｂ）と外輪１１とを組み合わせて円すいころ軸受１０が組み立てられる。

以上の説明で理解できるように、第１実施形態の超大形軸受の円すいころ軸受１０では、つば輪１５の剛性が高いので、円すいころ軸受及びその内輪アッセンブリの組立性を向上することができる。更に、つば輪１５が内輪１２に強固に嵌め合わされるので、円すいころ軸受１０は長期にわたって円滑に回転することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図を用いて説明する。図５は、第２実施形態である超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受５０（以下、単に「調心ころ軸受５０」という）の軸方向断面図である。図５は、径方向一方の断面のみを示しており、これと同一の形態である径方向他方の断面の表示を省略している。

第２実施形態の調心ころ軸受５０は、第１実施形態の円すいころ軸受１０に対して、転動体と軌道面の形態及び保持器の形態が異なっており、更に、つば輪５５が保持器５４と対向することによって内輪アッセンブリからの凸面ころ５３の脱落を防止している点が異なっている。以下、相違点について詳細に説明し、互いに共通する構成については簡単に説明し、もしくは省略する。

調心ころ軸受５０は、外輪５１、内輪５２、複数の凸面ころ５３、保持器５４、つば輪５５を備えている。調心ころ軸受５０は、外輪５１と内輪５２とが互いに中心軸を共通にして組み合わされ、外輪５１と内輪５２との間に複数の凸面ころ５３が転動自在に組み込まれている。調心ころ軸受５０は、外側軌道面５９を球面で形成することによって、内輪５２が、その中心軸の方向を外輪５１に対して傾けた状態で回転することができる。調心ころ軸受５０は、保持器５４に対して内輪５２の正面側につば輪５５が組み込まれており、保持器５４及び凸面ころ５３が容易に脱落しないようになっている。
以下、図５に示すように、外輪５１の中心軸の方向が、内輪５２の中心軸と一致する向きに配置されている状態について説明する。調心ころ軸受５０の中心軸ｍの延在する方向を軸方向という。また、中心軸ｍと直交する方向を径方向、中心軸ｍの回りを周回する方向を周方向という。また、図５の左方を軸方向一方といい、右方を軸方向他方という場合がある。

外輪５１は、環状体で、軸受鋼や浸炭鋼で製造されている。内周に、軸方向断面が径方向外方に向けて凸となった球面からなる外側軌道面５９が形成されている。

内輪５２は、環状体で、軸受鋼や浸炭鋼で製造されている。外周に内側軌道面６３が形成されている。内側軌道面６３は、その軸方向断面が径方向内方に向けて凸となった曲面で形成されている。
内側軌道面６３の最大径の位置より更に径方向外方に大つば６４が形成されている。大つば６４の内周側に、内側軌道面６３の径方向外方につながるころ案内面６５が形成されている。ころ案内面６５は、調心ころ軸受５０の回転中に、凸面ころ５３の大端面６８と摺接して、凸面ころ５３の径方向の位置を規制しつつ、周方向に案内している。内側軌道面６３の軸方向一方には、中心軸ｍを中心とする円筒形状の内輪外周面７７が形成されている。

内輪５２の軸方向一方（内輪５２の正面側である）に、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する内輪第１側面６１（第２平面）が形成されている。内輪５２の軸方向他方（内輪５２の背面側である）には、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する内輪第２側面６２が形成されている。内輪第１側面６１の径方向外方の端部であって、内輪外周面７７の軸方向一方の端部に、つば輪５５を固定するつば輪取付部６６が形成されている。内輪第１側面６１の径方向内方と内輪第２側面６２の径方向内方は、中心軸ｍを中心とする段付きの円筒形状である軸受内径面６０でつながっている。
つば輪取付部６６の形態については、その他の構造を説明した後に、つば輪５５の形態と合わせて説明する。

凸面ころ５３は鼓形で、軸方向断面における外周面の形状は、外側軌道面５９、及び内側軌道面６３の軸方向断面の形状と同様である。凸面ころ５３の中心軸ｎの方向で、軸方向一方に小端面６７が、軸方向他方に大端面６８が、それぞれ中心軸ｎと略直交する向きに形成されている。

保持器５４は、つの形保持器であって、黄銅で製造されている。保持器５４は、中心軸ｍを中心とする環状体６９を備えており、周方向の複数個所から凸面ころ５３に向けて突出する複数のつの７０を備えている。周方向に隣り合う二つのつの７０、７０で囲まれた空間をポケットという。周方向に隣り合う二つのつの７０、７０の互いに向き合う面は、凸面ころ５３の外周面に対応する曲面または円すい面で形成されており、各ポケットには、凸面ころ５３がひとつずつ保持されている。
環状体６９は、軸方向一方に中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在する環状の側面６９ａを備えており、また、径方向内方に中心軸ｍを中心とする円筒形状の内周面６９ｂを備えている。

図６によって、内輪５２に形成されたつば輪取付部６６の形状について説明する。図６は、図５におけるつば輪取付部６６を含む範囲の要部拡大図である。図６では、図２と同様に、つば輪取付部６６とつば輪５５との接触形態について理解を容易にするため、互いに嵌合する面の傾きや締め代等を誇張して模式的に示している。

つば輪取付部６６は、保持器５４の環状体６９より軸方向一方の側に形成されており、内輪外周面７７より径方向内方に凹んだ形態である。つば輪取付部６６は、つば輪当接面７１（第１平面）と外周嵌合面７２（第１の嵌合面）と内輪第１側面６１（第２平面）を含む領域をいう。
つば輪当接面７１は、軸方向一方に向かう平面で、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在しており、径方向外方の端部が内輪外周面７７の軸方向一方の端部とつながっている。外周嵌合面７２は、径方向外方に向かう外周面であって、つば輪当接面７１の径方向内方から軸方向一方に延在している。
外周嵌合面７２は、第１円筒面７４と第１円すい面７３とを備えており、第１円筒面７４の軸方向他方と第１円すい面７３の軸方向一方とがつながっている。第１円筒面７４の軸方向一方の端部は、内輪第１側面６１の径方向外方の端部とｒ面取りを介してつながっている。ｒ面取りに替えてｃ面取りとしてもよい。第１円すい面７３の軸方向他方の端部は、つば輪当接面７１の径方向内方の端部と、小径のｒ面でつながっている。
第１円すい面７３は、中心軸ｍを中心とする円すい面で、軸方向一方に向かうほど外径が拡径している。第１円すい面７３の最大外径（第１円筒面７４の外径に等しい）と最小外径（ｒ面の位置におけるつば輪取付部６６の外径に等しい）との差は、好ましくは１ｍｍから２ｍｍ程度に設定されるが、これに限定されるものではない。第１円筒面７４は、中心軸ｍを中心とする円筒面である。

第１実施形態と同様に、第１円筒面７４を設けることによって、第１円すい面７３の直径寸法を簡便に計測することができるが、これに限定されるものではない。第１円すい面７３の軸方向一方の端部と内輪第１側面６１の径方向外方の端部とがｒ面またはｃ面取りでつながってもよい。

次に、同じく図６によって、つば輪５５を、内輪５２のつば輪取付部６６に組付けたときの組付け状態について説明する。
第２実施形態のつば輪５５は、第１実施形態のつば輪１５に比べて、ころガイド面４１を有しておらず、軸方向他方の側面は、中心軸ｍと直交する向きで径方向に延在するつば輪第２側面８０（第３平面）で形成されている。つば輪第２側面８０の径方向外方の端部は、つば輪外周面７８の軸方向他方の端部とつながっている。つば輪５５のその他の形態は、第１実施形態のつば輪１５と同様であるため、説明を省略する。なお、第２実施形態のつば輪５５では、第２の嵌合面である内周嵌合面は、第２円すい面８４と第２円筒面８５とで構成される。

第２実施形態においても、つば輪５５は、第１実施形態と同様に、つば輪取付部６６に強固に組付けられている。
すなわち、つば輪５５の第２円すい面８４は、第１円すい面７３と径方向に締まりばめの状態で組付けられており、径方向の締め代は、直径で０．４ｍｍから０．６ｍｍ程度である。第２円すい面８４の軸方向の勾配は、第１円すい面７３の軸方向の勾配と同等である。

第１円すい面７３と第２円すい面８４とが図６に示す向きで組み合わされているので、つば輪５５を軸方向一方に向けて引き抜く場合には、つば輪５５は、第１円すい面７３と第２円すい面８４との径方向の締め代が増す方向に変位することになる。このため、つば輪５５を引き抜くときには大きな力が必要となるので、つば輪５５の脱落を確実に防止することができる。なお、第２実施形態においても、第２円筒面８５の内径寸法は、つば輪取付部６６の第１円筒面７４の外径寸法に比べて１ｍｍ程度小径である。
また、つば輪５５は、つば輪第２側面８０が内輪５２のつば輪当接面７１と当接するように組み込まれている。このため、軸方向他方に向かう変位を防止できる。

また、調心ころ軸受５０では、つば輪第２側面８０が保持器５４の環状体６９と軸方向に対向することによって、保持器５４及び凸面ころ５３を軸方向に位置決めしている。第２実施形態では、つば輪第２側面８０が、中心軸ｍと直交する方向に形成された単一の平面で形成されているので、つば輪５５を、内輪５２のつば輪当接面７１に当接させて組付けるだけで、つば輪第２側面８０を内輪５２に対して正確に位置決めすることができる。

また、調心ころ軸受５０では、第１実施形態と同様に、つば輪第２側面８０とつば側面８２（第４平面）との軸方向の寸法を大きくすることによって、つば輪第２側面８０が内輪５２のつば輪当接面７１と当接したときに、つば側面８２と内輪第１側面６１とが軸方向に離隔するように設定されている。これにより、つば輪第２側面８０とつば輪当接面７１とが確実に当接する。

こうして、つば輪第２側面８０が、保持器５４の環状体６９の側面６９ａに近接して正確に配置されると、保持器５４及び凸面ころ５３を軸方向に確実に位置決めすることができるので、調心ころ軸受５０の回転中において凸面ころ５３の挙動が安定し、調心ころ軸受５０が円滑に回転することができる。

調心ころ軸受５０及びその内輪アッセンブリの組立は、図３に示した工程と概ね同様にして行うことが出来る。調心ころ軸受５０の組立方法は、第１実施形態における円すいころ軸受１０の組立方法に比べて、保持器５４と凸面ころ５３の組付け状態が異なるに過ぎない。図示を省略するが、第２実施形態では、図３（ａ）の工程で、保持器５４が、環状体６９を下方にしてつの７０が上方に延在する向きに配置される。つの７０とつの７０との間に凸面ころ５３を挿入して、凸面ころ５３と保持器５４のサブアッセンブリＡを組み立てている。その他の工程は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

つば輪５５は、第１実施形態のつば輪１５と同様に、軸方向一方の端部が内輪５２の内輪第１側面６１より内輪５２の軸方向一方に突出しており、当該突出した部分の内周側に、径方向内方に延在するつば部７６が形成されている。これにより、従来のつば輪９５に比べて径方向の寸法が大きくなるので、中心軸ｍと直交する平面内での曲げに対する剛性を高くすることができる。
この結果、図３（ｃ）に示すような、つば輪５５をクレーン等で搬送する工程において、自重等による変形を防止することができる。また、つば輪５５を加工するにあたってチャック等で保持したときの変形を低減できるので、加工完了時の変形を抑制できる。こうして、つば輪５５を真円に近い状態で内輪５２のつば輪取付部６６に嵌め合わせることができるので、中心合わせが容易になり、つば輪５５の組付け性を向上することができる。

以上の説明で理解できるように、第２実施形態の超大形軸受の調心ころ軸受５０においても、つば輪５５の剛性が高いので、調心ころ軸受５０及び内輪アッセンブリの組立性を向上することができる。更に、つば輪５５が内輪５２に強固に嵌め合わされるので、調心ころ軸受５０は長期にわたって円滑に回転することができる。

なお、上記で説明した各実施形態のつば輪１５、５５は、つば部３６、７６が本体部３５、７５の径方向内方にのみ形成されている。しかし、これに限定されるものではなく、図４に示す変形例（つば輪８６）のように、第１実施形態のつば輪１５に対して、本体部３５から径方向外方に向けて延在する第２つば部８７を更に形成した形態とすることができる。第２つば部８７を形成することによって径方向の寸法が更に大きくなるので、中心軸ｍと直交する平面内での曲げに対する剛性を更に高くすることができる。また、つば輪８６を内輪１２に組付けるときに、第２つば部８７が内輪第１側面２１と接触しないので、つば輪第２側面４０とつば輪当接面３１とが確実に当接する。これにより、ころガイド面４１を円すいころ１３に対して正確に位置決めできるので、円すいころ１３の挙動を安定させることができる。

なお、図４に破線で示すように軸方向の全体において外径を拡大した形態とすることも可能であるが、つば輪８６のように、径方向外方に第２つば部８７を設けることにより、重量を低減しつつ剛性を高くすることができる。なお、図示を省略するが、外周側のつば部７６は、軸方向の任意の位置に形成することができる。また、つば部が径方向外方のみに形成されてもよい。
図４に示す形態のつば輪８６は、超大形軸受の調心ころ軸受５０及び内輪アッセンブリにも適用できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

（第１実施形態）１０：円すいころ軸受、１１：外輪、１２：内輪、１３：円すいころ、１４：保持器、１５：つば輪、１６：軸受外径面、１７：外輪第１側面、１８：外輪第２側面、１９：外側軌道面、２０：軸受内径面、２１：内輪第１側面、２２：内輪第２側面、２３：内側軌道面、２４：大つば、２５：ころ案内面、２６：つば輪取付部、２７：小端面、２８：大端面、２９ａ：環状体、２９ｂ：環状体、３０：柱、３１：つば輪当接面、３２：外周嵌合面、３３：第１円すい面、３４：第１円筒面、３５：本体部、３６：つば部、３７：内周嵌合面、３８：つば輪外周面、３９：つば輪第１側面、４０：つば輪第２側面、４１：ころガイド面、４２：つば側面、４３：つば輪内周面、４４：第２円すい面、４５：第２円筒面、
（第２実施形態）５０：スラスト自動調心ころ軸受、５１：外輪、５２：内輪、５３：凸面ころ、５４：保持器、５５：つば輪、５９：外側軌道面、６０：軸受内径面、６１：内輪第１側面、６２：内輪第２側面、６３：内側軌道面、６４：大つば、６５：ころ案内面、６６：つば輪取付部、６７：小端面、６８：大端面、６９：環状体、７０：つの、７１：つば輪当接面、７２：外周嵌合面、７３：第１円すい面、７４：第１円筒面、７５：本体部、７６：つば部、７７：内輪外周面、７８：つば輪外周面、８０：つば輪第２側面、８２：つば側面、８４：第２円すい面、８５：第２円筒面、８６：第２つば部、
（従来構造）９０ａ：円すいころ軸受、９０ｂ：円すいころ軸受、９１：内輪、９２：小つば、９３：ころ、９４：保持器、９５：つば輪、９６：外輪

Claims (4)

1. 外周に内側軌道面を有する内輪と、複数の円すいころと、複数の前記円すいころを前記内側軌道面に沿って保持する保持器と、つば輪と、を備えた超大形軸受の円すいころ軸受の内輪アッセンブリにおいて、
   前記内輪は、前記内輪の正面側である軸方向一方の外周に前記つば輪を固定するつば輪取付部を有し、
   前記つば輪取付部は、径方向に延在する第１平面と、
   前記第１平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する外周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第１円すい面を有する第１の嵌合面と、
   前記第１の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第２平面と、を備え、
   前記つば輪は、軸方向他方の側面であって径方向に延在する第３平面と、
   前記第３平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する内周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第２円すい面を有する第２の嵌合面と、
   前記第２の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第４平面と、を備えており、
   前記第１平面と前記第３平面とが軸方向に当接し、前記第１円すい面と前記第２円すい面とが径方向に当接し、前記第２平面と前記第４平面とが軸方向に離隔していることを特徴とする超大形軸受の円すいころ軸受の内輪アッセンブリ。
2. 外輪と、請求項１に記載する内輪アッセンブリと、を含む超大形軸受の円すいころ軸受。
3. 外周に内側軌道面を有する内輪と、複数の凸面ころと、複数の前記凸面ころを前記内側軌道面に沿って保持する保持器と、つば輪と、を備えた超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受の内輪アッセンブリにおいて、
   前記内輪は、前記内輪の正面側である軸方向一方の外周に前記つば輪を固定するつば輪取付部を有し、
   前記つば輪取付部は、径方向に延在する第１平面と、
   前記第１平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する外周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第１円すい面を有する第１の嵌合面と、
   前記第１の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第２平面と、を備え、
   前記つば輪は、軸方向他方の側面であって径方向に延在する第３平面と、
   前記第３平面の径方向内方から軸方向一方に向けて延在する内周面であって、軸方向の少なくとも一部に軸方向一方に向かうほど拡径する第２円すい面を有する第２の嵌合面と、
   前記第２の嵌合面の軸方向一方から径方向内方に延在する第４平面と、を備えており、
   前記第１平面と前記第３平面とが軸方向に当接し、前記第１円すい面と前記第２円すい面とが径方向に当接し、前記第２平面と前記第４平面とが軸方向に離隔していることを特徴とする超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受の内輪アッセンブリ。
4. 外輪と、請求項３に記載する内輪アッセンブリと、を含む超大形軸受のスラスト自動調心ころ軸受。

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