JP6003480B2 - ころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、保持器として複数の保持器セグメントを用いたころ軸受に関する。

従来、水平軸プロペラ式の風力発電装置においては、ブレードを取り付ける主軸を回転自在に支持するために、転がり軸受が用いられている。近年、風力発電装置の大型化に伴って、主軸の直径が数メートルを超えることもあり、このような大型の主軸を支持するために、転がり軸受も大型化している。大型の転がり軸受に用いられる保持器として、合成樹脂製の保持器が用いられる場合がある。この合成樹脂製の保持器は、溶接で組み立てる金属製の保持器に較べて、軽量であるとともに精度も確保し易いという利点がある。しかし、直径の大きい合成樹脂製の保持器を、射出成形で一体成形することは困難である。そこで、周方向に複数に分割した分割保持器が用いられている（例えば特許文献１参照）。
この分割保持器は、複数の保持器セグメントを環状に配列したものである。

図７は従来の保持器セグメントの一例を示す要部斜視図である。この保持器セグメント１００は、所定間隔離して対向させた一対の第１，第２連結部１０１，１０２と、各連結部１０１，１０２の間に架設した複数の柱部１０３とを有しており、隣合う柱部１０３と各連結部１０１，１０２とによって囲まれる空間を、転動体としての円すいころ（図示せず）を収容するポケット１０４として構成している。前記保持器セグメント１００は、射出成形によって成形された合成樹脂製のものである。

前記各柱部１０３の外周には、転がり軸受の外輪軌道面と摺接して保持器セグメント１００の回転を案内する外側案内部１１４が突設されている。また、前記各柱部１０３の内周には、転がり軸受の内輪軌道面と摺接して保持器セグメント１００の回転を案内する内側案内部１１５が軸方向に離して一対ずつ突設されている。各内側案内部１１５のうちの第２連結部１０２側の内側案内部１１５は、径方向内側から円すいころを抱持する抱持部を兼ねている。

ヨーロッパ特許公報ＥＰ２２６４３２５（Ａ１）

従来の分割保持器においては、円すいころの進み遅れや各保持器セグメント１００の熱膨張等に起因して、隣接する一方の保持器セグメント１００が他方の保持器セグメント１００によって円周方向に押圧されることがある。このため、保持器セグメント同士の衝突や保持器セグメント自体の変形が生じて、保持器セグメント１００が径方向に振動したり、転がり軸受の性能に悪影響を及ぼしたりするという問題があった。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、隣合う保持器セグメントが円周方向へ相対的に移動することに起因して、保持器セグメントの損傷を防止することができるころ軸受を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記複数のころを収容するポケットを円周方向に複数形成した保持器とからなり、この保持器は、円周方向に複数分割された複数の保持器セグメントからなるころ軸受において、前記複数の保持器セグメントの円周方向一方側に円周方向に凹み、軸方向に連続した第１凹溝を形成し、前記第１凹溝に弾性部材を介挿し、前記弾性部材は、前記保持器セグメントの円周方向一方側に保持される一方、向かい合う前記保持器セグメントの円周方向他方側に当接することによって、向かい合う前記保持器セグメント間に円周方向に隙間を形成したことを要旨としている。

このような構成の転がり軸受用の分割保持器によれば、隣合う保持器セグメントが円周方向へ相対的に移動しようとした場合に、隣合う一方の保持器セグメントと、他方の保持器セグメントの凹溝に介挿された弾性部材によって、保持器セグメント同士が直接接触しないため、保持器セグメント同士の衝突や保持器セグメント自体の変形をなくして、保持器セグメントの損傷を防止することができる。

また、前記弾性部材は、前記保持器の軸方向に延びる円柱形状であり、ゴムからなることを要旨としている。そのため、弾性部材が保持器セグメントの軸方向全幅で接触を防止できるため、保持器セグメントの損傷を防止できる。また、弾性部材は円柱形状であり、凹溝が断面円形のため、弾性部材の変形に応じて弾性部材の弾性力を緩やかに増加させることができる。

さらに、前記保持器は、保持器セグメントの前記第１凹溝の開口部に前記弾性部材側へ突出し、前記弾性部材に引っ掛かる突起状の引っかかり部を形成したことを要旨としている。そのため、弾性部材が保持器セグメントの第１凹溝から脱落しにくいため、はずれることによる保持器セグメントの損傷を防止できる。また、組付け性を向上させることができる。

また、前記保持器は、前記複数の保持器セグメントの円周方向他方側に円周方向に凹み、軸方向に連続した第２凹溝を形成し、前記第１凹溝および前記第２凹溝間に弾性部材を介挿し、前記弾性部材によって前記保持器セグメント間に円周方向に隙間を形成したことを要旨としている。そのため、第１凹溝の弾性部材が第２凹溝に係合することにより、径方向でも保持器セグメントの急激な移動を防止できるため、より効果的に保持器の端面部の損傷を防止できる。また、組付け性をより向上させることができる。

この発明に係る転がり軸受用の分割保持器及び転がり軸受によれば、隣合う保持器セグメントが円周方向への相対的に移動による衝突を防止して、保持器セグメントの損傷を防止することができる。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受を示す要部断面図 この発明の一実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器を示す概略正面図 この発明の一実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器の一部を示す斜視図 この発明の一実施形態に係る隣合う保持器セグメントの連結部どうしを弾性部材を介して当接させた状態を示す要部斜視図 他の実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器の一部を示す斜視図 他の実施形態の隣合う保持器セグメントの連結部どうしを接続した状態を示す要部斜視図 従来の保持器セグメントの一例を示す斜視図

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１はこの発明の一実施形態に係る転がり軸受としての円すいころ軸受１０を示す要部断面図である。円すいころ軸受１０は、風力発電装置の主軸を支持する大型のものであり、外輪１１と内輪１２との間に複数の転動体としての円すいころ１３を配列し、各円すいころ１３を、複数の前記保持器セグメント２からなる分割保持器１によって保持している。
前記外輪１１の内周には、各円すいころ１３が転走する外輪軌道面１１ａが形成されており、内輪１２の外周には、各円すいころ１３が転走する内輪軌道面１２ａが形成されている。内輪１２の端部には、内輪軌道面１２ａを挟んで、円すいころ１３の端面が接触する大鍔部１２ｂと小鍔部１２ｃとが設けられている。

図２は、前記分割保持器１を示す概略正面図であり、図３は分割保持器１を構成する保持器セグメント２を示す斜視図である。この分割保持器１は、射出成形によって一体成形された合成樹脂製のものである。保持器の材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、或いはこれらの樹脂に補強用繊維を混入したもの等、一般的な合成樹脂製保持器の場合と同様の合成樹脂、ポリイミドまたはポリフタルアミドまたはポリエーテルケトン（ＰＥＫ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）またはポリイミド（ＰＩ）またはフェノール樹脂またはその他の合成樹脂が使用される。

分割保持器１は、複数の円弧状の保持器セグメント２を、周方向に沿って環状に配列することによって構成されている。前記保持器セグメント２は、所定間隔離して対向させた第１連結部２１及び第２連結部２２と、各連結部２１，２２の相互間に架設した複数の柱部２３とを備えており、隣合う２つの柱部２３と各連結部２１，２２とによって囲まれる空間を、円すいころ１３を収容するポケット２４として構成している。

各柱部２３の外周の第１連結部２１側には、円すいころ軸受１０の外輪軌道面１１ａと摺接して保持器セグメント２の回転を案内する外側案内部２５が、径方向外方に向けて突設されている。また、前記各柱部２３の内周には、円すいころ軸受１０の内輪軌道面１２ａと摺接して保持器セグメント２の回転を案内する内側案内部２６が、径方向内方に向けて突設されている。

内側案内部２６は、第１連結部２１側と、第２連結部２２側の２つがある。第２連結部２２側の内側案内部２６の軸方向幅は、第１連結部２１側の内側案内部２６の軸方向幅よりも大きくなっている。また、第２連結部２２側の内側案内部２６の先端部（図３において下端部）には、周方向に延びる爪部２６ａが形成されている。この爪部２６ａのポケット２４に臨む側面は、円すいころ１３の転走面（外周面）に合致する曲面になっており、この爪部２６ａによって、円すいころ１３を径方向内側から抱持している。すなわち、第２連結部２２側の内側案内部２６は、円すいころ１３を抱持する抱持部を兼ねている。

本発明の保持器セグメントは、図３に示すように、保持器セグメント２の円周方向の全長に亘って設けられている各連結部２１，２２の一端２１ａ，２２ａに、保持器の円周方向に深さDだけ凹入し、軸方向に第１連結部２１および第２連結部２２に連続する凹部を形成する第１凹溝３０とを有している。

さらに、前記保持器１は、保持器セグメントの前記第１凹溝の開口部に前記弾性部材３１側へ突出部２１ｂ、２２ｂを形成し、前記弾性部材３１に引っ掛かる突起状の引っかかり部を形成している。そのため、弾性部材３１が保持器セグメントの第１凹溝３０から脱落しにくい形状としている。

図４に本発明の隣合う保持器セグメントの連結部どうしを接続した状態の一部の要斜視図を示す。
前記第１凹溝３０には直径がｄの断面円形の軸方向にのびる円柱状弾性部材３１を介挿している。弾性部材３１の直径ｄは第１凹溝３０の溝深さDよりSだけ大きく、第１連結部２１の端面２１ａと第２連結部２２の端面２２ａ面よりSだけ突出させている。

弾性部材３１は、前記保持器の軸方向に延びる円柱形状であり、ゴム材料である。そのため、弾性部材３１が保持器セグメントの軸方向全幅で接触を防止できるようになっているとともに、弾性部材は円柱形状であり、凹溝が断面円形のため、弾性部材の変形に応じて弾性部材の弾性力を緩やかに増加させることができる。弾性部材３１の材料としては、ポリウレタン、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）ＣＲ（クロロプレンゴム）等を例示できる。

以上のように、 分割保持器１は、隣合う一方の保持器セグメント２（以下「第１保持器セグメント２Ａ」ともいう）の弾性部材３１と、他方の保持器セグメント２（以下「第２保持器セグメント２Ｂ」ともいう）とを環状に配列されている。この状態で、環状に配列された、第１保持器セグメント２Ａと第２保持器セグメント２Ｂとが円周方向にすきまSを保持して相互の接触をするのを規制する構成としている。

以上の構成の分割保持器１は、第１保持器セグメント２Ａの第１凹部に介挿された弾性部材３１と第２保持器セグメント２Ｂの端面とを係合させているので、各保持器セグメント２とのすきまSを確保することができる。このため、円すいころ１３の進み遅れや各保持器セグメント２の熱膨張等に起因して、第１保持器セグメント２Ａが、これに隣接する第２保持器セグメント２Ｂによって周方向に押圧された場合でも、つまり、隣接する一方の各連結部２１，２２の端面２１a、２２aと、他方の各連結部２１，２２部の端面２１ｃ、２２ｃとが押し合った場合でも、これら端面どうしが直接接触しないため損傷を防止することができる。

図５は他の実施形態に係る転がり軸受用の分割保持器の一部を示す斜視図である。
ころ軸受の内外輪は一実施形態と同様であるので説明を割愛する。

分割保持器１１０は、複数の円弧状の保持器セグメント１２０を、周方向に沿って環状に配列することによって構成されている。前記保持器セグメント１２０は、所定間隔離して対向させた第１連結部１２１及び第２連結部１２２と、各連結部１２１，１２２の相互間に架設した複数の柱部１２３とを備えており、隣合う２つの柱部１２３と各連結部１２１，１２２とによって囲まれる空間を、円すいころ１１３を収容するポケット１２４として構成している。

各柱部１２３の外周の第１連結部１２１側には、円すいころ軸受１０の外輪軌道面１１ａと摺接して保持器セグメント１２０の回転を案内する外側案内部１２５が、径方向外方に向けて突設されている。また、前記各柱部１２３の内周には、円すいころ軸受１０の内輪軌道面１２ａと摺接して保持器セグメント１２０の回転を案内する内側案内部２６が、径方向内方に向けて突設されている。

内側案内部１２６は、第１連結部１２１側と、第２連結部１２２側の２つがある。第２連結部１２２側の内側案内部１２６の軸方向幅は、第１連結部１２１側の内側案内部１２６の軸方向幅よりも大きくなっている。また、第２連結部１２２側の内側案内部１２６の先端部（図５において下端部）には、周方向に延びる爪部１２６ａが形成されている。この爪部１２６ａのポケット１２４に臨む側面は、円すいころ１３の転走面（外周面）に合致する曲面になっており、この爪部１２６ａによって、円すいころ１３を径方向内側から抱持している。すなわち、第２連結部１２２側の内側案内部１２６は、円すいころ１３を抱持する抱持部を兼ねている。

本発明の保持器セグメント１２０は、図５に示すように、保持器セグメント２の円周方向の全長に亘って設けられている各連結部１２１，１２２の一端１２１ａ，１２２ａに、保持器の円周方向に深さE1だけ凹入し、軸方向に第１連結部１２１および第２連結部１２２に連続する凹部を形成する第１凹溝１３０とを有している。

さらに、前記保持器１１０は、保持器セグメント１２０の前記第１凹溝１３０の開口部に前記弾性部材１３１側へ突出部１２１ｂ、１２２ｂを形成し、前記弾性部材１３１に引っ掛かる突起状の引っかかり部を形成している。そのため、弾性部材１３１が保持器セグメントの第１凹溝１３０から脱落しにくい形状としている。

本発明の保持器セグメント１２０は、さらに保持器セグメント１２０の円周方向の全長に亘って設けられている各連結部１２１，１２２の他端１２１ｃ，１２２ｃに、保持器の円周方向に深さE２だけ凹入し、軸方向に第１連結部１２１および第２連結部１２２に連続する凹部を形成する第１凹溝１４０とを有している。

図６に本発明の隣合う保持器セグメントの連結部どうしを接続した状態の一部の要斜視図を示す。
前記第１凹溝１３０には直径がeの断面円形の軸方向にのびる円柱状弾性部材１３１を介挿している。弾性部材１３１の直径eは第１凹溝１３０の溝深さE1より大きく、さらに、第２凹溝１４０の溝深さE2の合計よりｍだけ大きく設定してあり、第１連結部２１の端面２１ａと第２連結部２２の端面２２ａ面と隣り合う保持器セグメントの端面とｍだけすきまを持たせている。

分割保持器１２０は、図６に示すように、隣合う一方の保持器セグメント１２０Ａ（以下「第１保持器セグメント１２０Ａ」ともいう）の弾性部材１３１と、他方の保持器セグメント１２０Ｂ（以下「第２保持器セグメント１２０Ｂ」ともいう）と環状に配列されている。この状態で、環状に配列された第１保持器セグメント１２０Ａと第２保持器セグメント１２０Ｂとが円周方向にすきまｍを形成されて相互の接触をするのを規制する構成としている。

以上の構成の分割保持器１２０は、第１保持器セグメント１２０Ａと第２保持器セグメント１２０Ｂの端面との間に弾性部材１３１を当接させているので、各保持器セグメント１２０同士の接触を防止することができる。このため、円すいころの進み遅れや各保持器セグメントの熱膨張等に起因して、第１保持器セグメント１２０Ａが、これに隣接する第２保持器セグメント１２０Ｂによって周方向に押圧された場合でも、つまり、隣接する一方の各連結部１２１，１２２の端面１２１a、１２２aと、他方の各連結部１２１，１２２部の端面１２１ｃ，１２２ｃとが押し合った場合でも弾性部材１３１が径方向でも隣接する保持器セグメント１２０Ａ,１２０Ｂの移動を防止できるため、より効果的に、これら端面同士の直接接触を防止して、保持器の端面部の損傷を防止することができる。

上述した実施形態では、第１連結部の外周面の外径が第２連結部の外周面の外径よりも大きく、第１連結部と第２連結部が大径連結部と小径連結部で表現することができる。他の実施形態として保持器は、前記第１連結部板１の外周面の外径が第２連結部２の外周面の外径と略同じであってもよく、小径連結部を円錐ころ軸受の内輪の円錐軌道面の小径側に配置するものであっても良い。

上述した実施形態では、円すいころ軸受の分割保持器に、弾性部材および隙間を適用した。他の実施形態として、円筒ころ軸受の分割保持器、あるいは樽型ころ軸受（凸面ころ軸受）の分割保持器に、弾性部材および隙間を適用することができる。

１：分割保持器、２：保持器セグメント、２１：第１連結部、２２：第２連結部、２３：柱部、２４：ポケット、２５：外側案内部、２６：内側案内部、３２：第１凹溝、３１：弾性部材

Claims (4)

1. 外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記複数のころを収容するポケットを円周方向に複数形成した保持器とからなり、この保持器は、円周方向に複数分割された複数の保持器セグメントからなるころ軸受において、
   前記複数の保持器セグメントの円周方向一方側に円周方向に凹み、軸方向に連続した第１凹溝を形成し、前記第１凹溝に弾性部材を介挿し、前記弾性部材は、前記保持器セグメントの円周方向一方側に保持される一方、向かい合う前記保持器セグメントの円周方向他方側に当接することによって、向かい合う前記保持器セグメント間に円周方向に隙間を形成したことを特徴とするころ軸受。
2. 前記弾性部材は、前記保持器の軸方向に延びる円柱形状であり、ゴムからなることを特徴とする請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記保持器は、保持器セグメントの前記第１凹溝の開口部に前記弾性部材側へ突出し、前記弾性部材に引っ掛かる突起状の引っかかり部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のころ軸受。
4. 前記保持器は、前記複数の保持器セグメントの円周方向他方側に円周方向に凹み、軸方向に連続した第２凹溝を形成し、前記第１凹溝および前記第２凹溝間に弾性部材を介挿し、前記弾性部材によって前記保持器セグメント間に円周方向に隙間を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のころ軸受。

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