JP6472686B2 - ころ軸受の保持器 - Google Patents

Description

この発明は、一般産業機械に用いられる転がり軸受、特に、風力発電機などの大型機械に使用される円すいころ軸受用の保持器に関する。

ころ軸受には、通常、転動体であるころが内輪と外輪の間で偏在することを防止するために、ころを保持する保持器が使用されている。このころ軸受の組み立て時には、保持器に保持された状態のころを内輪と組み合わせて内輪アッシーを構成し、この内輪アッシーを外輪に組み込んでいる。

ところで、風力発電機に使用されるころ軸受は、発電機が発電量の増加を目的として大型化していることに対応して、大型化の傾向がある。

大型の軸受は、使用されるころも大型で使用本数も多いため、保持器の自重や保持した転動体の重量により保持器が変形する場合がある。保持器が変形すると回転性能の低下を招くため、当該変形に配慮した組み立て工程が求められることから、組み立て工程の煩雑性の原因となる。

保持器を大型にする場合には、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が、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に使用可能な板厚には限界がある。一方、保持器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、材料の無駄が多くなる。

これらの問題を解決するために、保持器をその中心線を含む分割面で複数のセグメントに分割しこれらのセグメントを組み合わせた構成の分割型の保持器が知られている。これらは、セグメント１つあたりに保持されるころの数を減らし、保持器の変形を抑制することができ、組み立て時の作業性向上への対策を図ったものである。

一般に、分離型の保持器を用いた円すいころ軸受を装置に組み込む際は、図９に示すように、内輪軌道の周りに所定数のセグメントを配列する工程がある。この工程を実施する際には、まだ外輪１２が嵌合されていない状態にあるため、内輪軌道の周りに配列されたセグメントと、これに保持された円すいころ１５は不安定な状態にある。このため、ころ軸受の組み立て時において、保持器１７とを配列した内輪を反転した際に、セグメントが外れて内輪１１から脱落するという問題がある。

この問題を防止するために、上記特許文献１（国際公開第ＷＯ２０１３／０９２２１７号）には、大径側及び小径側の側面にそれぞれ軸方向に突出して構成された連結部材を有するセグメントを用い、連結部材にワイヤーを巻きかけることで隣接するセグメント同士を連結した分割型保持器が開示されている。これらの連結部材は、小径側の側面に設けられているものには周方向に伸びる貫通孔が、大径側の側面に設けられているものは外周面側に溝がそれぞれ形成されており、当該連結部材の貫通孔及び溝にワイヤーを通し、当該ワイヤーの両端を所定の張力に調節して固定することで隣接するセグメント同士を連結する。

国際公開第ＷＯ２０１３／０９２２１７号

しかし、特許文献１の保持器に使用されるセグメントは、小径側の連結部材はセグメントの側面の全長にわたって設けられる一方、大径側の連結部材は小型で間隔を置いて設けられている。このため、小径側の連結部材にワイヤーを通す作業が煩雑である一方、大径側のワイヤーは連結部材から外れやすく、依然として組み立て時にセグメントが外れて脱落するという問題があった。また、組み立て後にワイヤーを除去する場合には、小径側のワイヤーの除去が煩雑であるという問題があった。

さらに特許文献１の保持器は、ワイヤーなどを用いて各セグメントを串刺しして連結しているため、ワイヤーを残したまま運転すると、連結部材に負荷が加わり、保持器が損傷するおそれや、一部のセグメントを交換する場合にも一度すべて分解する必要があるという問題があった。

そこで、この発明は、容易に組み立て可能な複数のセグメントを組み合わせて構成したころ軸受、特に大型のころ軸受に用いられる分割型の保持器を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、この発明のころ軸受の保持器においては、転動体を保持するためのポケットを有するセグメントを２個以上円周上に配置して構成される保持器において、
前記セグメントは、外周面周縁に沿って設けられた段差部と、前記段差部に設けられた周方向に伸びる案内溝とが形成され、
前記案内溝に沿って円周状に配置されたワイヤーによって隣り合う前記セグメントを結束することを特徴とする。

また、前記セグメントに設けられた前記段差部は、前記セグメントの双方の周縁に設けられていることが組み立て時のセグメント脱落防止の観点から好ましい。

また、前記セグメントは、外周面の隣り合うポケットの間に、軸方向に伸びる軸方向溝が設けられていることが好ましい。

この発明は、外周面周縁に沿って段差部に設けられた案内溝にワイヤーを円周上に配置することによって、当該セグメントを結束することができるため、軸受製作時において、組み立てのハンドリング性を向上させることができる。また、ワイヤーは、セグメントの外周面に対して段差を有する段差部の表面に配置されることになるため、外輪などの他の部材との接触することがなく、また、組み上げ後においてワイヤーを切断する場合にも作業が容易である。

本発明の実施形態の円すいころ軸受の断面図である。 図１の円すいころ軸受の外輪を外した状態の斜視図である。 図１の円すいころ軸受の一部のセグメントを分解した状態を示す斜視図である。 図１の円すいころ軸受に使用されるセグメントの構成を示す斜視図である。 図４のセグメントのＶ−Ｖ線における断面図である。 円周状に配置されたセグメントにワイヤーを巻きかける状態を示す斜視図である。 ワイヤーの固定状態を示す部分拡大斜視図である。 ワイヤーの固定状態を別角度からみた部分拡大斜視図である。 従来の分離型の保持器用いたころ軸受の組み立て工程を説明する模式図である。

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、風力発電の主軸等の支持に用いられる大型円すいころ軸受の断面図であり、図２は、外輪を外した状態のころ軸受の斜視図である。図３は、円すいころ軸受の一部のセグメントを分解した状態を示す斜視図である。

この円すいころ軸受１は、内輪１１、外輪１２、これらの軌道面１３、１４の間に介在された多数の円すいころ１５及び各円すいころ１５を一定間隔に保持するポケット１６を備えた分割型保持器１７を主要な構成要素としている。

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

内輪１１の軌道面１３の小径側には、小つば部１８，大径側には大つば部１９がそれぞれ形成され、これらの両方のつば部１８，１９によって円すいころ１５の転動を案内する。

保持器１７は、図２及び図３に示すように、円周方向に複数に分割されたセグメント２０が環状に配列されることにより構成される。分割型保持器を構成するセグメント２０は、円すい台形のかご形保持器をその中心線を含む分割面で等分割した形状である。各セグメント２０を環状に組み合わせることによって、軸方向の一端に小径側端面２１、他端に大径側端面２２を有する円すい台形のかご形の分割形保持器が構成される。

図４は、円すいころ軸受に使用されるセグメントの構成を示す斜視図である。図５は、図４におけるＶ−Ｖ線における断面図である。セグメント２０は、金属あるいは樹脂で構成されており、リングを周方向に分断した弧状の側板部２３が軸方向に並んで平行に配置され、柱状部２４が両側板部２３を接続したような形状である。柱状部２４は、本実施形態では、１つのセグメントに１つが設けられ、２つのセグメント２０が突き合わされて当該柱状部２４の間に円すいころを収納するポケット１６が形成される。隣り合う柱状部２４の対向面には弧状のころ案内面１６ａと、案内面１６ａの上方に円すいころ１５の脱落を防止する凸部１６ｂが設けられている。

図４に示すように、保持器１７のポケット１６に、円すいころ１５を外径側から内径側に向かって圧入すると、円すいころ１５が軸を中心として回転自在にポケット内に嵌り込む。

円周上に配置された複数のセグメント２０には、ワイヤー２５ａ，２５ｂによって結束される。セグメント２０には、図５に示すように、ワイヤー２５ａ，２５ｂを巻き回すための案内溝２６，２７が設けられている。

案内溝２６，２７は、セグメントの側板部２３の大径側及び小径側双方の外周面周縁２３ａに設けられた段差部２８、２９の表面２８ａ，２９ａに設けられている。案内溝２６，２７は、ワイヤー２５ａ，２５ｂを案内可能な程度の溝幅に構成されている。また、案内溝の近傍には、後述するように、ワイヤーを軸方向へ折り返すことができるように、任意の位置にワイヤー係合用の突起等が設けられていてもよい。

案内溝２６，２７が設けられている段差部２８，２９は、セグメント２０の外周面２０ａに対して低くなるようにセグメントの側板部２３の全長にわたって設けられている。段差部２８，２９の表面２８ａ，２９ａとセグメント２０の外周面２０ａとの段差の高さＨ及び突出量Ｄは、特に限定されるものではないが、上述するワイヤー２５ａ，２５ｂを巻き回し、ワイヤー２５ａ，２５ｂの両端あるいはワイヤー２５ａ，２５ｂの固定に使用する固定具などを、外輪１２の軌道面１４との間に収容できる程度であればよい。

また、柱状部２４にはセグメント２０の軸方向に伸びる軸方向溝３０が設けられている。軸方向溝３０は、後述するように、一方の側板部２３側の案内溝周りに配置されたワイヤー２５ａ，２５ｂを他方の側板部２３側に案内するためのものであり、案内溝２６，２７よりも幅広に構成されている。また、軸方向溝３０の溝深さは、溝底３０ａが小径側の段差部２８の表面２８ａよりも若干高くなるように構成されている。ワイヤー２５ａ，２５ｂを案内溝２６，２７に配置させた場合に、当該軸方向溝３０の側壁３０ｂにワイヤー２５ａ，２５ｂを引っ掛けて、軸方向溝に折り返しやすくしたものである。このワイヤー２５ａ，２５ｂの折り返しのため、軸方向溝３０の端部近傍には、ワイヤー２５ａ，２５ｂを引っ掛けるための突起などを設けてもよい。

図６は、図１の円すいころ軸受の円周状に配置されたセグメントにワイヤーを巻きかける状態を示す斜視図である。ワイヤー２５ａ，２５ｂは、それぞれ、小径側及び大径側双方の段差部２８，２９に設けられており、その表面２８ａ，２９ａに設けられた案内溝２６，２７に沿って、保持器１７の全周に円周状に配置される。ワイヤー２５は、セグメントを結束して、内輪１１の軌道面１３の周りに円周上に配置されたセグメント２０及びころ１５の組み立て時における脱落が防止できる程度の強度を持つものが使用される。

ワイヤー２５ａ，２５ｂは、内径側及び外形側の案内溝２６，２７の全周を巻き回せる程度の長さに構成されており、両端が任意の固定手段により固定されて、セグメント２０を結束する。図７及び図８は、ワイヤーの固定状態を示す部分拡大斜視図である。本実施形態では、ワイヤー２５ａ，２５ｂの固定のための手段として、ワイヤー２５ａ，２５ｂの両端近傍２５ｓを固定する固定部材３１ａ，３１ｂを用いる。固定部材３１ａ，３１ｂの例としては、ワイヤー２５ａ，２５ｂをカシメ、クリップ、ネジ止めなどの手段で固定できるものが広く用いられる。

なお、ワイヤー２５ａ，２５ｂの固定のための手段としては、溶接や結束などのように別の固定治具を使用しないものであってもよい。また、ワイヤー２５ａ，２５ｂによるセグメント２０の結束の強さは、組み上げ時にセグメント２０の脱落を防止できる程度でよく、各セグメント２０に多少の遊びが与えられていてもよい。

ワイヤー２５ａ，２５ｂは、後述するように組み上げ後に切断することによって、案内溝２６，２７から除去するために大径側又は小径側に引き出された状態で固定されることが好ましい。本実施形態では、いずれのワイヤー２５ａ，２５ｂも両端が大径側に引き出されるように固定されており、後述するように、組み上げ後、大径側からワイヤー２５ａ，２５ｂを切断する。

本実施形態にかかる円すいころ軸受１は上記した構成であり、これを装置に組み込む際には、軸が縦向きかつ台形側が下位となるように配置された内輪１１の軌道輪１３の周りに、所定数のセグメント２０を環状に配列する。なお、このとき、２つの隣接するセグメント２０によって画定されるポケット１６に円すいころ１５を組み込みながら行ってもよい。

すべてのセグメント２０の配列が完了したのち、小径側の段差部２８に設けられている案内溝２６及び大径側段差部２９に設けられている案内溝２７にワイヤー２５ａ，２５ｂを円周状に巻き回し、セグメント２０を結束することにより、セグメント２０が大径側及び小径側において位置ずれすることを防止する。

小径側のワイヤー２５ａは、小径側の案内溝２６に案内されて円周状に巻き回された後、両端部分近傍が軸方向へ折り返され、両端部分を束ねて任意の柱状部２４に設けられている軸方向溝３０を通って大径側へ送り出され、大径側で固定される。一方、大径側のワイヤー２５ｂは、案内溝２７案内されて円周状に巻き回された後、両端部分を固定する。

その後、外輪１２を円すいころ１５の周りに嵌合させる。このとき、必要に応じて、内輪１１、円すいころ１５及び保持器１７からなる内輪アッシーを反転させる場合があるが、この場合でもワイヤー２５ａ，２５ｂにより、セグメント２０が結束されているため、セグメント２０及び円すいころ１５の脱落が防止され、製作時におけるハンドリング性を向上させることができる。

内輪アッシーと嵌合した外輪１２に、図示しないハウジングを嵌合させることにより、円すいころ軸受１の組み込みを完了する。

なお、円すいころ軸受の外輪を嵌合させた後の任意のタイミングで、小径側のワイヤー２５ａ及び大径側のワイヤー２５ｂを切断する。上記の通り、小径側ワイヤー２５ａは、軸方向溝を通って大径側に引き出されているため、大径側から切断して引き抜くことで、案内溝２７から除去する。一方、大径側ワイヤー２５ｂは、大径側に存在するため、大径側段差部２９と外輪内周面の間の隙間に切断器具を挿入し切断し、案内溝２６から除去する。

このように分割型保持器１７のセグメント２０をワイヤー２５ａ，２５ｂで結束させることにより、円すいころ軸受組み立て時におけるセグメント２０及び円すいころ１５の脱落を防止することができる。また、ワイヤー２５ａ，２５ｂは、セグメント２０の外周面に対して段差を有する段差部２８，２９の表面２８ａ，２９ａに配置されることになるため、外輪１２などの他の部材との接触することがなく、また、組み上げ後においてワイヤーを切断する場合にも作業が容易である。

なお、以上の実施形態は、大径側及び小径側の双方にワイヤー２５ａ，２５ｂを配置した例について述べたが、本発明は、少なくとも一方の周縁側に段差を設けて当該段差に設けられた案内溝にワイヤーを巻き回すことにより各セグメントを結束する構成にも適用できる。また、軸受の組み上げ後にワイヤーを除去する場合について説明しているが、ワイヤーを設けたまま運転を行ってもよい。

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。

１ ：円すいころ軸受
１１ ：内輪
１２ ：外輪
１３ ：内輪軌道面
１４ ：外輪軌道面
１５ ：円すいころ
１６ ：ポケット
１７ ：保持器
１８ ：小つば部
１９ ：大つば部
２０ ：セグメント
２１ ：小径側端面
２２ ：大径側端面
２３ ：側板部
２４ ：柱状部
２５ａ，２５ｂ：ワイヤー
２６ ：小径側案内溝
２７ ：大径側案内溝
２８ ：小径側段差部
２９ ：大径側段差部
３０ ：軸方向溝

Claims (3)

1. 転動体を保持するセグメントを２個以上円周上に配置して構成される保持器において、前記セグメントは、軸方向に平行に配列された一対の弧状の側板部と前記両側板部を接続する柱状部を有し、前記一対の側板部の外周面周縁に沿って段差部が設けられ、この段差部に周方向に伸びる案内溝、前記柱状部に軸方向に伸びる軸方向溝が形成され、前記案内溝に沿って円周状にワイヤーを配置し、一方の側板部側の案内溝周りに配置したワイヤーを前記軸方向溝に沿って他方の側板部側に案内して隣り合う前記セグメントを結束することを特徴とする保持器。
2. 前記軸方向溝の溝幅を、前記案内溝の溝幅よりも幅広に構成したことを特徴とする、請求項１に記載の保持器。
3. 前記軸方向溝の溝深さは、溝底が小径側の段差部の表面よりも高くなるように構成されている、請求項１又は２に記載の保持器。

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