JP2024074487A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ポケットでの潤滑性と保持器の強度とを両立したころ軸受を提供する。【解決手段】 保持器１７は、複数の樹脂製のセグメント２０を軸受周方向に並べることで形成される。セグメント２０は、軸受周方向に延びる第一弧状部２１と、第一弧状部からころ軸方向に離間すると共に、軸受周方向に延びる第二弧状部２２と、第一弧状部２１と第二弧状部２２の間に介在する複数の柱部２３とを一体に備える。ポケット１６を形成する柱部２３の外径側に、ころと接触して当該ころの外径側への移動を規制する爪部２４が設けられる。セグメント２０の複数の柱部２３のうち、周方向両端に位置する２つの柱部を第一柱部２３1とし、２つの第一柱部の間に位置する柱部を第二柱部２３2として、第二柱部２３2の内径面に凹部４０を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、ころ軸受に関する。

図２４の断面図に示すように、円すいころ軸受１００は、内輪１０１と、その外周に同芯状に配置された外輪１０２と、これら内輪１０１及び外輪１０２との間に配設される円すいころ１０３と、円すいころ１０３を周方向に一定間隔で保持する保持器１０４とによって構成される。円すいころ軸受１００は、内輪１０１、円すいころ１０３、および保持器１０４を一体に組み込んで内輪アッシーと呼ばれるものを組み立てた後、内輪アッシーに外輪１０２を組み込むことで組み立てられる。

円すいころ軸受１００の保持器１０４は、一般的に鋼板製である。鋼板製の保持器１０４は、風力発電装置に使用されるような大型の円すいころ軸受１００の場合、円すいころ１０３も大型で使用本数も多いため、自重や保持した円すいころ１０３の重量により変形することがある。また、鋼板製の保持器１０４は、通常プレス加工によって製作されるが、外径寸法が１ｍを超えるような大型のものになると、設備上の問題によって加工が困難になる。また、鋼板製の保持器１０４は、その板厚を大きくすることで強度を確保することができるものの、一般に、大型の部品は製造設備上の問題によりプレス加工が難しく、加工上の制約からプレス加工することができる板厚には限界がある。一方、保持器１０４を削り出しにより製造すると、プレス品と比較して大幅なコストアップとなり、材料の無駄も多くなる。

これらの問題を解決するために、保持器１０４を図２５に示すような複数のセグメント１０４Ａに分割し、セグメント１０４Ａを環状に組合せたセグメント保持器がある（特許文献１）。セグメント１０４Ａとしては樹脂製のものが主流になっている。セグメント１０４Ａを組合せた従来のセグメント保持器は、転動体案内方式であり、円すいころ１０３と外径側で接触する外径側の案内爪１０５を有するポケットと、円すいころ１０３と内径側で接触する内径側の案内爪１０６を有するポケットとを、周方向に交互に設けた構成になっており、円すいころ１０３は、セグメント１０４Ａのポケットに内径側と外径側から挿入されている。

特許第５０１０３５３号公報

セグメント保持器では、その強度確保のために必要とされる剛性を確保しようとすると、軸受内の保持器の占有スペースが大きくなる。これにより、ころと保持器のポケット内面との間でのグリースの流動性が低下し、良好な潤滑状態を維持することが難しくなる。また、保持器の重量が増加し、軸受運転中に保持器に負荷される衝撃力、慣性力が増加するため、異音や振動の発生要因となる。高強度化のため、セグメント保持器の材料としてＰＥＥＫ材などを使用するのが好ましいが、ＰＥＥＫ材は高価であるため、製造コスト低減のために使用する重量を抑える必要がある。

このようにセグメント保持器を使用した円すいころ軸受では、ポケットでの潤滑性と保持器の強度はトレードオフの関係にある。同様の課題は、転動体として、円筒形のころを使用する円筒ころ軸受でも生じる。

そこで、本発明は、ポケットでの潤滑性と保持器の強度とを両立したころ軸受を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は、軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に介在する複数のころと、前記ころを収容する複数のポケットを備えた保持器とを有し、前記保持器は、複数の樹脂製のセグメントを軸受周方向に並べることで形成され、前記セグメントは、軸受周方向に延びる第一弧状部と、前記第一弧状部からころ軸方向に離間すると共に、軸受周方向に延びる第二弧状部と、第一弧状部と第二弧状部の間に介在する複数の柱部とを一体に備え、前記第一弧状部、第二弧状部、および隣り合う２つの柱部で囲まれた空間を前記ポケットとし、前記ポケットを形成する柱部の外径側に、前記ころと接触して当該ころの外径側への移動を規制する爪部が設けられたころ軸受において、前記セグメントの複数の柱部のうち、周方向両端に位置する２つの柱部を第一柱部とし、前記２つの第一柱部の間に位置する柱部を第二柱部として、前記第二柱部の内径面に凹部が設けられていることを特徴とする。

セグメントの強度に対する第二柱部の寄与度は小さい。従って、第二柱部の内径面に凹部を設けることで第二柱部を減肉したとしても、セグメントに求められる強度を確保することができる。その一方で、凹部を設けることにより、グリースの流通性（特に軸受周方向の流通性）が増すため、ポケット内面ところとの間の潤滑性を高めることができる。従って、ポケットでの潤滑性と保持器の強度とを両立することができる。また、セグメントの軽量化を図ることもできるので、軸受運転中に保持器に負荷される衝撃力、慣性力が低下し、異音や振動の発生頻度を低減することができる。

このころ軸受においては、前記第一弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第一領域、前記２つの第一領域の間に位置する領域を第二領域として、前記第二領域に、前記第一領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部を設けることができる。

このように第一弧状部に薄肉部を設けることで、グリースの流通性（特にころ軸方向の流通性）を高めることができる。従って、ポケットでの潤滑性をさらに向上させることができる。また、セグメントのさらなる軽量化を図ることもできる。薄肉部を設けた第二領域はセグメントの強度に対する寄与度が小さいため、薄肉部を設けたとしてもセグメントの強度低下を回避することができる。従って、ポケットでの潤滑性と保持器の強度との両立が可能となる。

同様の観点から、前記第二弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第三領域、前記２つの第三領域の間に位置する領域を第四領域として、前記第四領域に、前記第三領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部を設けてもよい。

あるいは、前記第一弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第一領域、前記２つの第一領域の間に位置する領域を第二領域として、前記第二領域に、前記第一領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部を設け、前記第二弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第三領域、前記２つの第三領域の間に位置する領域を第四領域として、前記第四領域に、前記第三領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部を設けることもできる。

前記セグメントを形成する樹脂としては、炭素繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンまたはガラス繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンを用いることができる。

このころ軸受においては、前記ころを円すいころとし、前記第一弧状部を小径側弧状部とし、前記第二弧状部を前記小径側弧状部よりも曲率半径を大きくした大径側弧状部とし、軸受周方向に延びる可撓性の連結部材と係合可能な係合部を前記セグメントに設けることができる。

前記係合部は各セグメントの大径側弧状部の大径側側面に設けることができる。

前記セグメントの大径側弧状部の大径側側面の両端側に、前記係合部を有する突出部を設けることができる。

前記小径側弧状部の小径側側面に、小径側に突き出すウィング部を設けることができる。

前記内輪の大端面を下にして内輪の軌道面に円すいころを配置した状態で、円すいころの大径側端面と接触する内輪の大鍔部が内輪の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＩ、前記大鍔部の先端の面取り幅をＨ、前記内輪の中心軸から円すいころの重心までの距離をｙ１、前記大鍔部の径をＪとしたときに、前記大鍔部の径は次の条件を満たすようにする。
（Ｊ／２）－Ｈ ｃｏs Ｉ＞ｙ１

前記連結部材の端部相互を締結部または締結部材により連結して隣り合うセグメント同士を突き合わして固定した状態で、前記内輪の小鍔部の径をＭ、円すいころの小径側の端面と接触する内輪の小鍔部が内輪の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＬ、前記小鍔部の先端の面取り幅をＫ、円すいころを内輪の大鍔部の先端を中心にして回転させた際に、小鍔部の側面と円すいころの小径側の端面とが接触する接触点Ｃから中心軸までの距離をｙ３としたときに、小鍔部の高さは次の条件を満たすようにする。
（Ｍ／２）－Ｋ ｃｏs Ｌ＞ｙ３

以上に説明したころ軸受は風力発電装置に使用することができる。この場合、ころ軸受の外径寸法は１ｍ以上となる。

前記連結部材の端部相互は、連結部材自体に締結部を設けて連結しても、ターンバックル、結束バンドのような締結部材により連結してもよい。

環状に配置した各セグメントの大径側を連結部材で連結する際に、環状に配置した各セグメントの小径側の前記ウィング部に環状治具を嵌めることが好ましい。

前記環状治具は、内輪、円すいころ及び保持器を一体化した内輪アッシーを外輪に組込む前に取外すことができる。

前記連結部材は、内輪アッシーを外輪に組込んだ後に、取外すことができる。

前記連結部材を複数に分割し、分割された各連結部材の端部相互のそれぞれを前記締結部または締結部材により連結するようにしてもよい。

複数の前記締結部または締結部材は、円周状に等分に配置することが好ましい。前記小径側弧状部の小径側側面に、小径側連結部材と、前記小径側連結部材との小径側係合部を設け、前記小径側係合部に前記小径側連結部材を着脱可能に係合することで環状に配置した各セグメントを連結するようにしてもよい。

本発明によれば、ポケットでの潤滑性と保持器の強度とを両立したころ軸受を提供することができる。

この発明に係る円すいころ軸受の実施形態を示す断面図である。 図１の円すいころ軸受に使用するセグメント保持器のセグメントを外径側から見た斜視図である。 図２のセグメントをＩＩＩ方向から見た側面図である。 図１の円すいころ軸受に使用するセグメント保持器のセグメントを内径側から見た斜視図である。 図３中のＶ－Ｖ断面を示す断面図である。 評価試験結果を示す表である。 評価試験結果を示す表である。 セグメントの他例を示す斜視図である。 図８のセグメントに円すいころを挿入した状態を示す断面図である。 外輪を外した状態の円すいころ軸受の斜視図である。 外輪を外した状態の円すいころ軸受の正面図である。 円すいころ軸受の組立て手順を示す斜視図である。 図１２の組立て手順を別角度から見た斜視図である。 内輪の大端面を下にした状態で内輪に円すいころを配置した際における円すいころと内輪の大鍔部との関係を示す模式図である。 円すいころ軸受の組立て途中の状態を示す斜視図である。 円すいころ軸受の組立て途中の状態を示す斜視図である。 図１６の断面図である。 図１６の状態から環状治具を外した断面図である。 内輪アッシーを反転させて外輪に組込む状態を示す断面図である。 内輪アッシーを外輪に組込んだ状態を示す断面図である。 内輪の軌道面に配置した円すいころの回転状態を示す模式図である。 内輪の軌道面に配置した円すいころを回転させたときの内輪の小鍔部の高さと円すいころとの関係を示す模式図である。 円すいころ軸受の他の例を示す断面図である。 従来の円すいころ軸受の断面図である。 従来の円すいころ軸受に使用されている保持器セグメントを構成するセグメントに円すいころを挿入する状態を示す斜視図である。

以下、本発明に係るころ軸受の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

この実施形態に係るころ軸受１は、図１に示すように、外周に軌道面１３を有する内輪１１と、内周に軌道面１４を有し、内輪１１の外径側に内輪１１と同芯状に配置される外輪１２と、内輪１１の軌道面１３と外輪１２の軌道面１４との間に配置される複数の転動体としてのころ１５と、ころ１５を収容する複数のポケット１６を備えた保持器１７とを有する。

本実施形態のころ軸受は、転動体として円すいころ１５を用いた円すいころ軸受である。円すいころ軸受では、円すいころ１５の転動面と、内輪１１の軌道面１３および外輪１２の軌道面１４の各円錐角の頂点が、円すいころ軸受の中心軸上の一点で一致する。内輪１１の軌道面１３を挟む軸方向の両側の領域には、外径方向に突出し、円すいころ１５の端面と接触する小鍔部１８と大鍔部１９とが形成されている。

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

保持器１７として、図２に示す樹脂製のセグメント２０を軸受周方向Ｘに複数個並べることで形成されたセグメント保持器が使用される。セグメント２０を形成する樹脂材料としては、線膨張係数が１．７×１０^-5℃以下のものが好ましい。例えば、炭素繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンまたはガラス繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンが樹脂材料として好適である。セグメント２０は、以上に述べた樹脂材料を射出成形することで形成される。

複数のセグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置されるセグメントと最後に配置されるセグメントとの間にすき間を有する。ここで、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．１２％よりも小さい。なお、最初のセグメントとは、複数のセグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置されるセグメントをいい、最後のセグメントとは、隣接するセグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置されるセグメントをいう。複数の保持器セグメントが周方向に連なって円すいころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を構成する。

前記樹脂材料中の充填材の充填比率は２０重量％以上、４０重量％以下として、セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。

各セグメント２０は、図２に示すように、軸受周方向Ｘに延びる第一弧状部２１と、第一弧状部からころ軸方向Ｙに離間すると共に、軸受周方向Ｘに延びる第二弧状部２２と、第一弧状部２１と第二弧状部２２との間に介在する複数の柱部２３とを一体に備える。本実施形態で説明する円すいころ軸受では、保持器１７のころ軸方向Ｙの一端が他端よりも大径となるため、一対の弧状部２１，２２のうち、一方の弧状部の曲率半径が他方の弧状部の曲率半径よりも大きくなる。これに関連して、以下の説明では、第一弧状部２１を小径側弧状部と称し、第二弧状部２２を大径側弧状部と称する。大径側弧状部２２の曲率半径は、小径側弧状部の曲率半径よりも大きい。

大径側弧状部２２の外径側側面の両端には、係合部２７を有する突出部２６がころ軸方向に突出するように設けられる。小径側弧状部２１の小径側側面には、軸受軸方向（小径側）に突き出すウィング部２８が設けられている。突出部２６、係合部２７、およびウィング部２８の役割や機能は後で述べる。

柱部２３は、ころ軸方向Ｙに延びている。小径側状部２１、大径側弧状部２２、および隣り合う２つの柱部２３で囲まれた空間が円すいころ１５を収容するポケット１６となる。各セグメント２０は、複数のポケット１６を備えており、本実施形態では、５つのポケット１６を設けたセグメント２０が例示されている。

各ポケット１６を形成する隣り合う柱部２３の外径側には、図２および図３に示すように、ポケット１６よりも外径側の領域に張り出した爪部２４が形成される。爪部２４は、円すいころ１５の外周面（転動面）と接触可能である。この爪部２４により、全てのポケット１６（保持器１７の全てのポケット１６）で、円すいころ１５の外径側への移動が規制される。

本実施形態では、保持器１７として、保持器１７を外輪１２の内周面に接触させて案内する外輪案内方式のものが採用されている。外輪案内方式に対応して、軸受周方向Ｘの両端のポケット１６を形成する柱部２３（２３₁）の外径側には、外輪１２の内径面と接触可能な案内突部２９が設けられる。なお、保持器１７の案内方式は、外輪案内に限らず、転動体案内や内輪案内であってもよい。

以上に述べたセグメント２０を軸受周方向に複数個並べ、各セグメント２０の軸受周方向の端面同士を突き合わせることで、概ね環状をなすセグメント保持器１７が形成される（図１１参照）。

本実施形態においては、図２、図４、および図５に示すように、２以上のポケット１６を備えるセグメント２０の柱部２３のうち、軸受周方向Ｘの両端に位置する２つの柱部２３を第一柱部２３₁とし、２つの第一柱部２３₁の間に位置する柱部を第二柱部２３₂として、各第二柱部２３₂の内径面に、凹部４０が設けられる。凹部４０は、図５に示すように、第二柱部２３₂の内径面を、小径側弧状部２１の内径面２１ａおよび大径側弧状部２２の内径面２２ａよりも外径側に後退させることで形成される。また、凹部４０は、第二柱部２３₂を軸受周方向に貫通するように設けられている。そのため、この凹部４０で形成される空間を介して、隣接するポケット１６間で、軸受内部に封入されたグリースを流通させることができる。凹部４０のころ軸方向の両端にはテーパ面が形成されている。このテーパ面を介して、凹部４０が第二柱部２３₂の凹部のない内径面につながっている。テーパ面を小径側弧状部２１の内径面２１ａあるいは大径側弧状部２２の内径面２２ａに直接つなげてもよい。

セグメント２０の強度に対する第二柱部２３₂の寄与度は小さい。従って、第二柱部２３２の内径面に凹部４０を設けることで第二柱部２３₂を減肉したとしても、セグメント２０に求められる強度を確保することができる。その一方で、凹部４０を設けることにより、グリースの流通性（特に軸受周方向の流通性）が増すため、ポケット内面と円すいころ１５との間の潤滑性を高めることができる。従って、ポケット１６での潤滑性とセグメント２０の強度とを両立することができる。また、セグメント２０の軽量化を図ることもできるので、軸受運転中に保持器に負荷される衝撃力、慣性力が低下し、異音や振動の発生頻度を低減することができる。

また、小径側弧状部２１および大径側弧状部２２のうち、何れか一方または双方において軸受周方向の中央部に、軸受周方向の両端よりも半径方向の肉厚を小さくした薄肉部４１が形成される。例えば、大径側弧状部２２に薄肉部４１を設ける場合には、図２に示すように、大径側弧状部２２のうち、軸受周方向Ｘの両端の第一柱部２３₁と対向する領域（より好ましくは軸受周方向Ｘの両端のポケット１６と対向する領域）を第一領域、２つの第一領域の間に位置する領域を第二領域として、第二領域に第一領域よりも半径方向の肉厚を小さくした薄肉部４１が設けられる。図３に示すように、薄肉部４１は、大径側弧状部２２の内径面２２ａおよび外径面２２ｂに、それぞれ凹部４２を設けることで形成される。凹部４２を内径面２２ａと外径面２２ｂの双方に設ける他、何れか一方にのみ凹部４２を設けることで薄肉部４１を形成してもよい。なお、セグメント２０に設けるポケット１６の数は３つ以上とする。また、薄肉部４１は、少なくとも一つのポケット１６の軸受周方向Ｘの幅よりも大きな範囲に形成する。

以上に述べた薄肉部４１は、大径側弧状部２２のみに設ける他、小径側弧状部２１のみに設けることもできる。具体的には、小径側弧状部２１のうち、軸受周方向Ｘの両端の第一柱部２３₁と対向する領域（より好ましくは軸受周方向Ｘの両端のポケット１６と対向する領域）を第三領域、２つの第三領域の間に位置する領域を第四領域として、第四領域に第三領域よりも半径方向の肉厚を小さくした薄肉部４１を設ける。大径側弧状部２２と小径側弧状部２１の双方に薄肉部４１を設けても良い。

このように第二柱部２３₂に凹部４０を形成することに加え、小径側孤状部２１と大径側弧状部２２のいずれか一方または双方に薄肉部４１を設けることで、グリースの流通性（特にころ軸方向の流通性）を高めることができる。従って、ポケットでの潤滑性をさらに向上させることができる。また、セグメント２０の更なる軽量化を図ることもできる。薄肉部４１を設けた領域はセグメント２０の強度に対する寄与度が小さいため、薄肉部４１を設けたとしてもセグメント２０の強度低下を回避することができる。従って、ポケット１６での潤滑性とセグメント２０の強度との両立が可能となる。

図６に、第二柱部２３₂に設けた凹部４０の深さｓと、第二柱部２３₂の凹部のない部分の半径方向の肉厚Ｓとの比Ｐ（Ｐ＝ｓ／Ｓ）を変えながら潤滑性とセグメント２０の強度について評価した結果を示す。×→△→〇→◎の順で特性が良好であることを表す。×は必要な特性値に満たないことを意味し、△は必要な特性値を超えていることを意味する（図７でも同じ）。

図６から、１０％≦Ｐ≦３０％の範囲が潤滑性および強度を両立できることが理解できる。従って、第二柱部２３₂の凹部４０の深さｓと第二柱部２３₂の凹部のない部分の半径方向肉厚Ｓとの比Ｐ（＝ｓ／Ｓ）は、１０％≦Ｐ≦３０％の範囲が好ましい。

図７に、大径側弧状部２２の内径面２２ａおよび外径面２２ｂに設けた凹部４２の深さｔ₁、ｔ₂（図３参照）を変えて潤滑性とセグメント２０の強度について評価した結果を示す。図中の“Ｑ”は、凹部４２の深さの合算値（ｔ₁＋ｔ₂）と、大径側弧状部２２の凹部４２のない部分（第一領域）の半径方向の肉厚Ｔとの比を表す[Ｑ＝（ｔ₁＋ｔ₂）／Ｔ］。

図７から、１０％≦Ｑ≦３０％の範囲が潤滑性および強度を両立できることが理解できる。従って、大径側弧状部２２の凹部４２の深さ（ｔ₁＋ｔ₂）と凹部のない部分（第一領域）の半径方向肉厚Ｔとの比Ｑ（＝（ｔ₁＋ｔ₂）／Ｔ）は、１０％≦Ｑ≦３０％の範囲が好ましい。内径面に設けた凹部の深さｔ₁、および外径面に設けた凹部の深さｔ₂の個々については、上記数値範囲の半分である５％以上、１５％以下の範囲が好ましい（５％≦ｔ₁／Ｔ≦１５％、５％≦ｔ₂／Ｔ≦１５％）。また、小径側弧状部２１に薄肉部４１を設ける場合は、小径側弧状部２１の凹部４２の深さ（ｔ₁＋ｔ₂）と凹部のない部分（第三領域）の半径方向肉厚Ｔとの比Ｑ（＝（ｔ₁＋ｔ₂）／Ｔ）は、１０％≦Ｑ≦３０％の範囲が好ましい。また、小径側弧状部２１の内径面に設けた凹部の深さｔ₁、および外径面に設けた凹部の深さｔ₂の個々については、５％≦ｔ₁／Ｔ≦１５％、５％≦ｔ₂／Ｔ≦１５％の範囲が好ましい。

以下、円すいころ軸受の組立手順を図１、図８～図２３に基づいて説明する。なお、以下の説明における円すいころ軸受１においても、既に述べた凹部４０、４２を形成することにより、ポケットでの潤滑性と保持器強度との両立を図る。

この実施形態に係る円すいころ軸受１は、図１に示すように、内輪１１と、その外周に同芯状に配置される外輪１２と、内輪１１及び外輪１２の間に配置される複数の円すいころ１５と、円すいころ１５を一定間隔に保持するポケット１６を有する保持器１７とを備える。

外輪１２は、内周に各円すいころ１５が転動する軌道面１４を有する。

内輪１１は、外周に各円すいころ１５が転動する軌道面１３と、この軌道面１３を挟む軸方向の両側に円すいころ１５の端面が接触する大鍔部１９と小鍔部１８とを有する。

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

保持器１７は、図８に示すように、複数のセグメント２０からなるセグメント保持器である。

セグメント２０は、図８に示すように、所定間隔離して対向させた一対の小径側弧状部２１及び大径側弧状部２２と、この小径側弧状部２１及び大径側弧状部２２の間に架設した複数の柱部２３とを有し、隣り合う２つの柱部２３と小径側弧状部２１と大径側弧状部２２とによって囲まれる空間を、円すいころ１５を収容するポケット１６としている。

この実施形態では、柱部２３を１つのセグメント２０に６つ設け、隣り合う柱部２３間に円すいころ１５を収納する５つのポケット１６を設けている。

各ポケット１６を形成する隣り合う柱部２３の対向面の外径側には、図９に示すように、ポケット１６に挿入した円すいころ１５の外径側への抜け出しを防止する爪部２４を設けている。

また、セグメント２０を環状に並べて形成される保持器１７は、外輪案内方式であり、柱部２３の軸方向の両端外面に、円弧状の案内突部２９を設けている。案内突部２９は、両端の柱部２３を含む任意の柱部２３のみに設けてもよい。

セグメント２０は、小径側弧状部２１と大径側弧状部２２の端面部同士が突き合わされた状態で環状に配置される。

セグメント２０の大径側弧状部２２の大径側側面の両端側には、環状に配置した各セグメント２０の大径側に配置される連結部材２５の係合部２７を有する突出部２６が軸方向に突出するように設けられている。セグメント２０の大径側弧状部２２の大径側側面の両端側にある突出部２６は、隣接するセグメント２０間の突出部２６同士の接触を避けるように設けることが好ましい。

環状治具３１は、図１７に示すように、内輪１１の小径側の端面に当接するリング部３１ａと、このリング部３１ａの軸方向の端部から外径側に向かって突設されたＬ字形の係合部３１ｂとからなり、リング部３１ａを内輪１１の小径側の端面に当接させた状態で、Ｌ字形の係合部３１ｂを前記セグメント２０のウィング部２８に嵌めるようにしている。

各セグメント２０の大径側に巻き回される連結部材２５は、ターンバックルなどの締結部材３０によって結束される。締結部材３０がターンバックルで構成される場合、雌ねじ部を有する胴部を有し、このターンバックルの胴部に連結部材２５の端部に設けた雄ねじ部をねじ込むことにより、連結部材２５の端部相互を連結することができ、胴部の回転により、連結部材２５に張力を与えることができ、締め付け方向と逆方向に胴部を回転させることにより、連結部材２５の両端の結束を解除することができる。なお、連結部材２５の端部相互の連結は、連結部材２５の端部に締結部を設けて連結部材２５同士を巻き付け、あるいは結束バンドを用いて連結するようにしてもよい。

連結部材２５としては、可撓性を有する長尺あるいは無端状の部材、例えばワイヤーまたはベルトを使用することができる。連結部材２５として、ワイヤーを使用する場合、締結部材３０としては、着脱可能なフックあるいはターンバックルを使用することができる。ターンバックルは、着脱可能であり、締め付け力が緩まず、また、締め付け力が調整可能であるため、最も好ましい。連結部材２５として、ベルトを使用する場合、締結部材３０としては、着脱可能なバックルを使用すると、締め付け力が緩まないので、好ましい。

セグメント２０は、樹脂製または鋼製である。セグメント２０を形成する樹脂としては、炭素繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンまたはガラス繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンを使用することができる。

セグメント２０を使用した円すいころ軸受１の組立ては、次のようにして行う。

まず、外輪１２に組込む前に、図１０及び図１１に示すように、内輪１１、円すいころ１５及び保持器１７を一体化した内輪アッシーを組立てる。

この内輪アッシーを組立てるには、まず、図１２及び図１３に示すように、内輪１１の大端面を下にした状態で、内輪１１の軌道面１３に円すいころ１５を並べる。

内輪１１の大端面を下にした状態で、円すいころ１５を軌道面１３上に配置していくと、円すいころ１５が自重により内輪１１から脱落する可能性がある。この円すいころ１５の内輪１１からの脱落を防止するために、内輪１１の中心軸から大鍔部１９の先端までの距離を、内輪１１の中心軸から円すいころ１５の重心までの距離よりも大きくしており、大鍔部１９の径Ｊは次式を満足する。

（Ｊ／２）－Ｈ ｃｏs Ｉ＞ｙ１

すなわち、図１４に示すように、内輪１１の大端面を下にして内輪１１の軌道面１３に円すいころ１５を配置した状態で、内輪１１の大鍔部１９の円すいころ１５と接触する側面が内輪１１の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＩ、大鍔部１９の先端の面取り幅をＨ、内輪１１の中心軸から円すいころ１５の重心までの距離をｙ１、大鍔部１９の径をＪとしたとき、上記の式を満たせば、円すいころ１５の脱落を防止することができる。
なお、図１４において、Ｄは円すいころ１５の大端面の径、Ｇは円すいころ１５の小端面の径、Ｆは円すいころ１５の長さ、Ｅは中心軸から軌道面１３の大鍔部１９側の端部までの距離を示している。

円すいころ１５を内輪１１の軌道面１３上に並べた後、図１５に示すように、各セグメント２０を順次外径側から被せると、各セグメント２０の内径側から円すいころ１５がポケット１６内に挿入される。

この後、図１６に示すように、環状に配列されたセグメント２０の小径側側面に突出するウィング部２８に環状治具３１を嵌め、大径側側面に突出する突出部２６の係合部２７に連結部材２５を通し、セグメント２０の外径側に巻き回した連結部材２５の端部相互を締結部材３０によって結束し、締結部材３０によって連結部材２５を締め付けて、環状に配置した複数のセグメント２０を一体化する。

締結部材３０は、大径側弧状部２２の大径側の側面両端側に突出する突出部２６の間に位置し、両端側の突出部２６の間が締結部材３０の収容部になっている。

前記連結部材２５は、周方向に連続する一本でもよいが、周方向に複数に分割され、分割された各連結部材２５の端部相互をそれぞれ締結部材３０により連結するようにしてもよい。連結部材２５を複数に分割する場合、締結部材３０は、円周状に等分に配置することが好ましい。

環状に配置されたセグメント２０の外周に連結部材２５を巻き回し、連結部材２５を締結部材３０で締め付けると、環状に配置されたセグメント２０の小径側が開こうとするので、この開きを抑制するために、連結部材２５を締め付ける際には、環状に配置されたセグメント２０の小径側のウィング部２８に環状治具３１を嵌めている。

環状治具３１は、図１７に示すように、環状に配置されたセグメント２０の小径側弧状部２１のウィング部２８に軸方向から被せられ、内輪アッシーを組立てた後に、中心軸に沿って移動させることによって取外せるようになっている(図１８)。

次に、この内輪アッシーの外輪１２への組込みは、図１９に示すように、内輪アッシーの小径側を下に向けた反転状態にして行う。

この内輪アッシーを外輪１２へ組込む際に、内輪アッシーを、小径側を下に向けた反転状態にしても環状に配置されたセグメント２０は外周側が連結部材２５によって連結されているので、セグメント２０がばらけることはない。

また、各セグメント２０のポケット１６内に挿入された円すいころ１５も、ポケット１６を形成する柱部２３の外径側に設けた爪部２４によってポケット１６から抜け出さない。

内輪アッシーを組立てる際に使用した環状治具３１は、外輪１２へ組込む際には取り除くようにする。

環状治具３１を取り除いた状態で、内輪アッシーを、小径側を下に向けた反転状態にしても、連結部材２５によって連結された各セグメント２０は、各セグメント２０のポケット１６に挿入保持された円すいころ１５が、内輪１１の軌道面１３の軸方向両側に位置する大鍔部１９と小鍔部１８との間に嵌まり、円すいころ１５が内輪１１の小鍔部１８に引っ掛っているため、各セグメント２０の脱落が防止される。

この各セグメント２０の脱落を防止する内輪１１の小鍔部１８の高さは、次の条件を満たしている。

内輪１１の大鍔部１９と小鍔部１８との間に嵌められた円すいころ１５が回転する場合、円すいころ１５の大端面が大鍔部１９に接していない時は、図２１の模式図に示すように、点Ａを中心に回転し、円すいころ１５の大端面が大鍔部１９に接している時は、点Ｂを中心に回転すると考えられる。

円すいころ１５の大端面が大鍔部１９に接し、点Ｂを中心に回転する場合、図２２の模式図に示すように、内輪１１の小鍔部１８の径Ｍが十分に大きければ、円すいころ１５の小径側の端面が、小鍔部１８の側面の点Ｃに接触するため、円すいころ１５の回転が抑制され、円すいころ１５が内輪１１の小鍔部１８に引っ掛かる。

この円すいころ１５が引っ掛かる小鍔部１８の側面の点Ｃは、図２２に示すように、円すいころ１５が回転した時の円すいころ１５の小端面角部の軌跡を描いたスプライン曲線と小鍔部１８の側面との交点であり、このとき、内輪１１の小鍔部１８の径Ｍは、次の条件を満たしている。

（Ｍ／２）－Ｋ ｃｏs Ｌ＞ｙ３

ここで、内輪１１の小鍔部１８の径をＭ、内輪１１の小鍔部１８の点Ｃ側の側面が内輪１１の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＬ、小鍔部１８の先端の面取り幅をＫ、円すいころ１５を内輪１１の大鍔部１９の先端のＢ点を中心にして回転させた際に、小鍔部１８の側面と円すいころ１５の小径側の端面とが接触する接触点Ｃから中心軸までの距離をｙ３としている。

以上のように、内輪アッシーの小径側が下に向くように反転させて外輪１２に組込むことにより、図２１に示すように、円すいころ軸受１を組立てることができる。

図２０に示すように、円すいころ軸受１の組立てが完了すると、各セグメント２０の外周を締め付けている連結部材２５を、締結部材３０を緩めて取外しても各セグメント２０がばらけることがないので、円すいころ軸受１を装置に組込んだ後に、連結部材２５は取外しておくことができる。

以上の実施形態は、小径側弧状部２１の小径側側面に、小径側に突き出すウィング部２８を設け、環状に配置した各セグメント２０の大径側を連結部材２５で結束する際に、環状に配置した各セグメント２０の小径側の前記ウィング部に環状治具３１を嵌めるようにしているが、図２３に示す実施形態のように、小径側弧状部２１の小径側側面に、小径側係合部３２を設け、この小径側係合部３２に、環状に配置した各セグメントの小径側に巻き回される連結部材３３を通し、この連結部材２５の端部相互を締結部材（図示省略）により着脱可能に結束するようにして、環状治具３１を使用しないようにしてもよい。

以上に述べた円すいころ軸受の組立手順では、内輪、円すいころ及び保持器を一体化した内輪アッシーの状態で外輪に組込む際に、内輪アッシーを反転させても、環状に配置した各セグメントの大径側が連結部材によって連結されているため、各セグメントがばらけることがない。

また、セグメントのポケットを形成する柱部の外径側に爪部を設け、円すいころをポケットの内径側から挿入しているため、内輪アッシーを反転させても、円すいころがポケットから脱落しない。

環状に配置した各セグメントの大径側を連結部材によって連結する際に、環状に配置した各セグメントの小径側のウィング部に環状治具を嵌めることによって、各セグメントの小径側の開きを抑制することができる。

環状に配置した各セグメントの大径側の連結部材の端部相互は、締結部または締結部材により連結されているので、内輪アッシーを外輪に組込んだ後に、締結部または締結部材を外すことにより、連結部材を取り外すことができるので、運転中に連結部材が外れて故障するということを防止できる。

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。

例えば、以上の実施形態の説明では、円すいころ軸受を例に挙げたが、円筒ころ軸受等のころ軸受に広く本発明を適用することができる。

１ 円すいころ軸受
１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 軌道面
１４ 軌道面
１５ 円すいころ
１６ ポケット
１７ 保持器
２０ セグメント
２１ 第一弧状部（小径側弧状部）
２２ 第二弧状部（大径側弧状部）
２３ 柱部
２３₁ 第一柱部
２３₂ 第二柱部
２４ 爪部
４０ 凹部
４１ 薄肉部
４２ 凹部

Claims (12)

1. 軌道面を有する内輪と、軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に介在する複数のころと、前記ころを収容する複数のポケットを備えた保持器とを有し、
   前記保持器は、複数の樹脂製のセグメントを軸受周方向に並べることで形成され、前記セグメントは、軸受周方向に延びる第一弧状部と、前記第一弧状部からころ軸方向に離間すると共に、軸受周方向に延びる第二弧状部と、第一弧状部と第二弧状部の間に介在する複数の柱部とを一体に備え、前記第一弧状部、第二弧状部、および隣り合う２つの柱部で囲まれた空間を前記ポケットとし、前記ポケットを形成する柱部の外径側に、前記ころと接触して当該ころの外径側への移動を規制する爪部が設けられたころ軸受において、
   前記セグメントの複数の柱部のうち、周方向両端に位置する２つの柱部を第一柱部とし、前記２つの第一柱部の間に位置する柱部を第二柱部として、前記第二柱部の内径面に凹部が設けられていることを特徴とするころ軸受。
2. 前記第一弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第一領域、前記２つの第一領域の間に位置する領域を第二領域として、前記第二領域に、前記第一領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部が設けられている請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記第二弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第三領域、前記２つの第三領域の間に位置する領域を第四領域として、前記第四領域に、前記第三領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部が設けられている請求項１に記載のころ軸受。
4. 前記第一弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第一領域、前記２つの第一領域の間に位置する領域を第二領域として、前記第二領域に、前記第一領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部が設けられ、
   前記第二弧状部のうち、軸受周方向両端の柱部と対向する２つの領域を第三領域、前記２つの第三領域の間に位置する領域を第四領域として、前記第四領域に、前記第三領域よりも半径方向肉厚を小さくした薄肉部が設けられている請求項１に記載のころ軸受。
5. 前記セグメントを形成する樹脂が、炭素繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンまたはガラス繊維を配合したポリエーテルエーテルケトンである請求項１に記載のころ軸受。
6. 前記ころを円すいころとし、前記第一弧状部を小径側弧状部とし、前記第二弧状部を前記小径側弧状部よりも曲率半径を大きくした大径側弧状部とし、
   軸受周方向に延びる可撓性の連結部材と係合可能な係合部を前記セグメントに設けた請求項１に記載のころ軸受。
7. 前記係合部を各セグメントの大径側弧状部の大径側側面に設けた請求項６に記載のころ軸受。
8. 前記セグメントの大径側弧状部の大径側側面の両端側に、前記係合部を有する突出部を設けた請求項７に記載のころ軸受。
9. 前記小径側弧状部の小径側側面に、小径側に突き出すウィング部を設けた請求項６に記載のころ軸受。
10. 前記内輪の大端面を下にして内輪の軌道面に円すいころを配置した状態で、円すいころの大径側の端面と接触する内輪の大鍔部が内輪の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＩ、前記大鍔部の先端の面取り幅をＨ、前記内輪の中心軸から円すいころの重心までの距離をｙ１、前記大鍔部の径をＪとしたときに、次の条件を満たす請求項６に記載のころ軸受。
    （Ｊ／２）－Ｈ ｃｏs Ｉ＞ｙ１
11. 隣り合うセグメント同士を突き合わした状態で、前記内輪の小鍔部の径をＭ、円すいころの小径側の端面と接触する内輪の小鍔部が内輪の中心軸に対して直交する直線に対する角度をＬ、前記小鍔部の先端の面取り幅をＫ、円すいころを内輪の大鍔部の先端を中心にして回転させた際に、小鍔部の側面と円すいころの小径側の端面とが接触する接触点Ｃから中心軸までの距離をｙ３としたときに、次の条件を満たす請求項６に記載のころ軸受。
    （Ｍ／２）－Ｋ ｃｏs Ｌ＞ｙ３
12. 風力発電装置に使用され、外径寸法１ｍ以上を有する請求項１～１１何れか１項に記載のころ軸受。

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