JP6019851B2 - ころ軸受の組立方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の保持器セグメントを環状に配列した分割保持器を備えたころ軸受の組立方法に関する。
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り、図８は従来の保持器セグメントを用いた円すいころ軸受を示す要部断面図である。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リム部１０１，１０２と、この第１，第２リム部１０１，１０２の間に架設した複数の柱部１０３とを有しており、隣り合う柱部１０３と第１，第２リム部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１１３（図８参照）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。
円すいころ軸受１１０は、外輪１１１と内輪１１２との間に複数の円すいころ１１３を配列し、各円すいころ１１３を、複数の前記保持器セグメント１００からなる分割保持器１２０によって保持している。内輪１１２の外周には、各円すいころ１１３が転動する軌道面１１２ａが形成されており、この軌道面１１２ａを挟んで、円すいころ１１３の端面が接触する大鍔部１１２ｂと小鍔部１１２ｃとが設けられている。
前記円すいころ軸受１１０は、例えば、各保持器セグメント１００を、内輪１１２の外周に沿って環状に配列し、各保持器セグメント１００のポケット１０４に円すいころ１１３を順次挿入した後、内輪１１２を各保持器セグメント１００及び円すいころ１１３とともに、予めハウジングに装着された外輪１１１に嵌め込むことにより組み立てられる。
ヨーロッパ特許公報ＥＰ２２６４３２５（Ａ１）
従来の円すいころ軸受１１０は、内輪１１２を外輪１１１に嵌め込む前の状態において、各保持器セグメント１００同士は分離された状態で内輪１１２の外周面に配列されていため、保持器セグメント１００が円すいころ１０４とともに内輪１１２から脱落し易い。このため、内輪１１２を各保持器セグメント１００及び円すいころ１１３とともに、ハウジングに装着された外輪１１１に嵌め込む作業が困難となり、円すいころ軸受１１０を組み立てるのに多くの工数を要するという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、保持器セグメント、ころ及び内輪の一体性を確保することができ、容易に組み立てることができるころ軸受の組立方法を提供することを目的とする。
本発明のころ軸受の組立方法は、外輪と、内輪と、前記外輪に形成された外軌道面と前記内輪に形成された内軌道面との間に転動自在に配置された複数のころと、各ころを保持するとともに周方向に複数に分割されている分割保持器と、を備え、前記分割保持器は、軸方向に所定間隔離して対向させた第１，第２リム部と、この第１，第２リム部の間に架設した複数の柱部とを有し、隣り合う柱部と前記第１，第２リム部とによって囲まれる空間を、前記ころを収容するポケットとして構成している複数の合成樹脂製の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列してなるころ軸受の組立方法であって、前記内輪の径方向外方に仮固定具の一端部を突出させた状態で、当該仮固定具の他端部を前記内輪の端面に仮固定する工程と、前記内輪の外周に前記各保持器セグメントを環状に配列する工程と、前記各保持器セグメントのポケットに前記ころを挿入する工程と、前記第１，第２リム部にそれぞれ形成された第１，第２孔部、及び前記ころを軸方向に貫通する貫通孔に、仮固定ピンを挿入し、当該仮固定ピンを前記仮固定具に仮固定する工程と、前記外輪の外軌道面が前記各ころに外接するように、前記内輪を前記外輪に嵌め込む工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、内輪の外周に各保持器セグメントを環状に配列し、各保持器セグメントのポケットにころを挿入した状態で、第１，第２リム部の第１，第２孔部及びころの貫通孔に仮固定ピンを挿入することで、保持器セグメントところとを連結することができる。さらに、この連結状態で内輪に仮固定された仮固定具に仮固定ピンを仮固定することで、保持器セグメント、ころ及び内輪の一体性を確保することができる。これにより、各保持器セグメントを環状に配列した内輪を外輪に嵌め込む際に、内輪に添わせた保持器セグメントがころとともに内輪から脱落するのを防止することができるため、ころ軸受を容易に組み立てることができる。
前記ころ軸受の組立方法は、前記仮固定ピンに形成された雄ねじ部を、前記仮固定具の前記一端部に形成された雌ねじ部に螺合することで、当該仮固定ピンを前記仮固定具に仮固定することが好ましい。この場合、仮固定ピンを仮固定部に容易に仮固定することができるため、ころ軸受をさらに容易に組み立てることができる。
本発明のころ軸受の組立方法によれば、保持器セグメント、ころ及び内輪の一体性を確保することができるので、ころ軸受を容易に組み立てることができる。
本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す要部断面図である。 上記円すいころ軸受の分割保持器を示す概略側面図である。 上記分割保持器の保持器セグメントを示す斜視図である。 上記円すいころ軸受の組み立て時に用いられる治具を示す断面図である。 上記円すいころ軸受の組立方法を示す要部断面図である。 上記円すいころ軸受の組立方法を示す要部断面図である。 従来の保持器セグメントの一例を示す斜視図である。 従来の保持器セグメントを用いた円すいころ軸受を示す要部断面図である。
以下、本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、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す要部断面図である。本実施形態の円すいころ軸受１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２と、内輪３と、外輪２と内輪３との間に配列された複数の円すいころ４と、各円すいころ４を保持するとともに周方向に複数に分割された各円すいころ４を保持する分割保持器５とを備えている。
外輪２の内周には、円すいころ４が転動するように、円すい面からなる外軌道面２ａが形成されている。内輪３の外周には、外軌道面２ａと対向する位置に円すいころ４が転動するように、円すい面からなる内軌道面３ａが形成されている。また、内輪３の外周には、内軌道面３ａを挟んで径方向外方に突出し、円すいころ４の軸方向両側の端面がそれぞれ接触する大鍔部３ｂと小鍔部３ｃとが形成されている。内輪３には、大鍔部３ｂ側の端面３ｄに開口する雌ねじ部３ｅが軸方向に延びて形成されている。
図２は、分割保持器５を示す概略側面図であり、図３はその分割保持器５を構成する保持器セグメント６を示す斜視図である。
分割保持器５は、円弧状に形成された複数の保持器セグメント６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。保持器セグメント６は、軸方向に所定間隔離して対向させた第１リム部２１及び第２リム部２２と、この第１，第２リム部２１，２２の相互間に架設した複数の柱部２３とを備えており、隣り合う２つの柱部２３と前記第１，第２リム部２１，２２とによって囲まれる空間を、円すいころ４を収容するポケット２４として構成している。この保持器セグメント６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。
図１及び図３に示すように、円すいころ４には、その軸心と同心状に軸方向に貫通する貫通孔４ａが形成されている。また、第１リム部２１の各ポケット２４に対応する位置には、ポケット２４側の側面に開口する有底の孔からなる第１孔部２１ａが形成されている。さらに、第２リム部２２の前記各第１孔部２１ａに対向する位置には、第２孔部２２ａが軸方向に貫通して形成されている。第１，第２孔部２１ａ，２２ａは、同一の孔径に設定されており、図１に示すように、円すいころ４がポケット２４に収容された状態で、貫通孔４ａと同心状に配置されている。
図４は、円すいころ軸受１の組み立て時に用いられる治具１０を示す断面図である。この治具１０は、内輪３の大鍔部３ｂ側の端面３ｄに仮固定される仮固定具１１と、この仮固定具１１に仮固定される仮固定ピン１２とを備えている。仮固定具１１は、断面が略への字状に形成された板部材からなり、本体部（他端部）１１ａと、本体部１１ａに対して傾斜している傾斜部（一端部）１１ｂとを有している。
仮固定具１１の本体部１１ａには、その厚み方向に貫通する貫通孔１１ａ１が形成されており、この貫通孔１１ａ１にはボルト１３が挿通され、内輪３の雌ねじ部３ｅに螺合される。これにより、本体部１１ａは、内輪３の端面３ｄに仮固定される。傾斜部１１ｂは、本体部１１ａが前記端面３ｄに仮固定された状態で、内輪３の径方向外方に突出するとともに、第２リム部２２に対して軸方向に所定間隔をあけて対向配置される。傾斜部１１ｂには、その厚み方向に貫通する雌ねじ部１１ｂ１が形成されている。
仮固定ピン１２は、基端部に雄ねじ部１２ａが形成されるとともに、雄ねじ部１２ａよりも先端側に円柱状のピン部１２ｂが形成されたボルトからなる。ピン部１２ｂの外径は、円すいころ４の貫通孔４ａの孔径よりも小径であって、かつ第１，第２リム部２１，２２の第１，第２孔部２１ａ，２２ａの孔径と同径に設定されている。ピン部１２ｂは第１，第２孔部２１ａ，２２ａ及び貫通孔４ａに挿入され、雄ねじ部１２ａは仮固定具１１の雌ねじ部１１ｂ１に螺合されるようになっている。その際、仮固定ピン１２が第１，第２孔部２１ａ，２２ａに圧入されることにより、第１，第２リム部２１，２２は仮固定ピン１２に対して連結固定される。また、円すいころ４は、仮固定ピン１２に対して回転自在な状態で連結される。
次に、円すいころ軸受１の組立方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。まず、図５（ａ）に示すように、仮固定具１１の傾斜部１１ｂを内輪３の径方向外方に突出させた状態で、本体部１１ａを内輪３の端面３ｄに仮固定する。具体的には、ボルト１３を本体部１１ａの貫通孔１１ａ１を貫通して、内輪３の雌ねじ部３ｅに螺合する。
次に、図５（ｂ）に示すように、各保持器セグメント６を、内輪３の外周に沿って環状に配列した後、各保持器セグメント６のポケット２４に円すいころ４を挿入する。この状態で、図６（ａ）に示すように、仮固定ピン１２のピン部１２ｂを、仮固定具１１の軸方向外側から、仮固定具１１の雌ねじ部１１ｂ１、第２リム部２２の第２孔部２２ａ、円すいころ４の貫通孔４ａ、第１リム部２１の第１孔部２１ａの順に挿入し、仮固定ピン１２の雄ねじ部１２ａを仮固定具１１の雌ねじ部１１ｂ１に螺合する。これにより、図４に示すように、仮固定ピン１２は、仮固定具１１に仮固定されるとともに、保持器セグメント６と円すいころ４とが、仮固定具１１及び仮固定ピン１２を介して、内輪３ととともに一体的に連結される。
次に、図６（ｂ）に示すように、外輪２の外軌道面２ａが各円すいころ４に外接するように内輪３を外輪２に嵌め込む。このように内輪３を外輪２に嵌め込んだ後は、仮固定ピン１２の雄ねじ部１２ａと仮固定具１１の雌ねじ部１１ｂ１との螺合を解除し、仮固定ピン１２を仮固定具１１から取り外す。そして最後に、ボルト１３と内輪３の雌ねじ部３ｅとの螺合を解除し、仮固定具１１を内輪３から取り外す。これにより、円すいころ軸受１の組み立てが完了する。
以上の構成の円すいころ軸受１の組立方法によれば、内輪３の外周に各保持器セグメント６を環状に配列し、各保持器セグメント６のポケット２４に円すいころ４を挿入した状態で、第１，第２リム部２１，２２の第１，第２孔部２１ａ，２２ａ及び円すいころ４の貫通孔４ａに仮固定ピン１２を挿入することで、保持器セグメント６と円すいころ４とを連結することができる。さらに、この連結状態で内輪３に仮固定された仮固定具１１に仮固定ピン１２を仮固定することで、保持器セグメント６、円すいころ４及び内輪３の一体性を確保することができる。これにより、各保持器セグメント６を環状に配列した内輪３を外輪２に嵌め込む際に、一旦内輪３に添わせた保持器セグメント６が円すいころ４とともに内輪３から脱落するのを防止することができるため、円すいころ軸受１を容易に組み立てることができる。
また、仮固定ピン１２に形成された雄ねじ部１２ａを、仮固定具１１の傾斜部１１ｂに形成された雌ねじ部１１ｂ１に螺合することで、仮固定ピン１２を仮固定具１１に容易に仮固定することができるため、円すいころ軸受１をさらに容易に組み立てることができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第２リム部２２に形成される第２孔部２２ａは、有底の孔からなるが、貫通孔であってもよい。また、本発明は、円すいころ軸受以外に、円筒ころ軸受にも適用することができる。
１：円すいころ軸受（ころ軸受）、２：外輪、２ａ：外軌道面、３：内輪、３ａ：内軌道面、３ｄ：端面、４：円すいころ（ころ）、４ａ：貫通孔、５：分割保持器、６：保持器セグメント、１１：仮固定具、１１ａ：本体部（他端部）、１１ｂ：傾斜部（一端部）、１１ｂ１：雌ねじ部、１２：仮固定ピン、１２ａ：雄ねじ部、２１：第１リム部、２１ａ：第１孔部、２２：第２リム部、２２ａ：第２孔部、２３：柱部、２４：ポケット

Claims (2)

  1. 外輪と、内輪と、前記外輪に形成された外軌道面と前記内輪に形成された内軌道面との間に転動自在に配置された複数のころと、各ころを保持するとともに周方向に複数に分割されている分割保持器と、を備え、
    前記分割保持器は、軸方向に所定間隔離して対向させた第１，第２リム部と、この第１，第２リム部の間に架設した複数の柱部とを有し、隣り合う柱部と前記第１，第２リム部とによって囲まれる空間を、前記ころを収容するポケットとして構成している複数の合成樹脂製の保持器セグメントを、周方向に沿って環状に配列してなるころ軸受の組立方法であって、
    前記内輪の径方向外方に仮固定具の一端部を突出させた状態で、当該仮固定具の他端部を前記内輪の端面に仮固定する工程と、
    前記内輪の外周に前記各保持器セグメントを環状に配列する工程と、
    前記各保持器セグメントのポケットに前記ころを挿入する工程と、
    前記第１，第２リム部にそれぞれ形成された第１，第２孔部、及び前記ころを軸方向に貫通する貫通孔に、仮固定ピンを挿入し、当該仮固定ピンを前記仮固定具に仮固定する工程と、
    前記外輪の外軌道面が前記各ころに外接するように、前記内輪を前記外輪に嵌め込む工程と、を含むころ軸受の組立方法。
  2. 前記仮固定ピンに形成された雄ねじ部を、前記仮固定具の前記一端部に形成された雌ねじ部に螺合することで、当該仮固定ピンを前記仮固定具に仮固定する請求項１に記載のころ軸受の組立方法。
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