JP6472694B2 - 円すいころ軸受の保持器 - Google Patents

Description

この発明は、円すいころ軸受の分割型保持器に関し、一般産業機械、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に用いられる分割型保持器に関する。

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、発電量の増加を目的として発電機が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パレータ（間座式保持器）やセグメントに分割しこれらのセパレータや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、セパレータやセグメント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１２に示すように、内輪軌道の周りに所定数のセパレータや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、まだ外輪が嵌合されていない状態に有るため、内輪軌道の周りに配列されたセパレータやセグメントと、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、セパレータやセグメント２０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パレータやセグメントを用い、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パレータや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パレータやセグメントは、大径側及び小径側の双方のワイヤーをそれぞれ引き抜く作業が必要であった。また、小径側のワイヤーは、両端が大径側に引き出されているが、保持器の全周にわたって連結部材の貫通孔に挿入された状態であるため、組み立て後の小径側のワイヤー除去が煩雑である。

そこで、この発明は、組み立てを容易にするために複数のセパレータやセグメントを結束した分割型の保持器を備えたころ軸受を組み立てた後にワイヤーを容易に取り除くことができる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、この発明の保持器においては、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するセパレータ又はセグメントが２個以上円周上に配置されて構成され、前記両側板部の周縁に沿って円周状に配置されたワイヤー部材で前記セパレータ又はセグメントを結束した、円すいかご形の保持器において、
前記ワイヤー部材は、先端に設けられた係合部を始点として一方の側板部周縁に沿って配置された第１円周部と、前記第１円周部と連続し前記係合部に係合されて軸方向に折り返され前記柱状部を通って他方の周縁側まで伸びる軸方向部と、前記軸方向部と連続し前記他方の側板部周縁に沿って配置された第２円周部と、を備えることを特徴とする。なお、係合部は、例えば環状に構成し、結束ワイヤーを挿通させることで、結束ワイヤーの軸方向への折り返しを行うことができる。

また、前記ワイヤー部材は、前記係合部に連結され、前記軸方向部に沿って配置された引き抜きワイヤーを備えることで、結束ワイヤーの除去を容易にすることができる。

また、前記一方の側板部周縁は小径側周縁であり、前記他方の側板部周縁は大径側周縁であることが好ましい。

この発明は、双方の側板部周縁に円周上に配置されるワイヤーを１つの結束ワイヤーで構成しているため、１つのワイヤーの除去作業で両周縁を結束するワイヤーを取り除くことができる。また、当該結束ワイヤーは、軸方向に折り返すために、先端に係合部を備えており、中間部分を係合部に係合させることでこれを実現可能である。

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。 図１の円すいころ軸受に使用されるワイヤー部材の構成を示す図である。 円周状に配置されたセグメントにワイヤー部材を巻きかけた状態を示す部分拡大斜視図である。 ワイヤー部材の巻きかけた状態を別角度からみた部分拡大図である。 結束ワイヤーを固定する固定部材の構成を模式的に示す部分拡大斜視図である。 ワイヤー部材の取り付け工程を示す斜視図である。 図１０に続くワイヤー部材の取り付け工程を示す斜視図である。 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、ワイヤー部材２５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、組み立て時にワイヤー部材２５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２０ａ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、ワイヤー部材２５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、上述するワイヤー部材２５を巻き回し、ワイヤー部材２５の両端あるいはワイヤー部材２５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部材２５を他方の側板部２３側に案内するためのものである。軸方向溝３０の溝深さは、溝底３０ａが段差部２８，２９の表面２８ａ，２９ａよりも若干高くなるように構成されている。ワイヤー部材２５を案内溝に配置させた場合に、当該軸方向溝３０の側壁３０ｂにワイヤー部材２５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。このワイヤー部材２５の折り返しのため、軸方向溝３０の端部近傍には、ワイヤー部材２５を引っ掛けるための突起などを設けてもよい。

図６は、円すいころ軸受に使用されるワイヤー部材の構成を示す図である。ワイヤー部材２５は、先端に係合部の一例としての環状部２５ｃを有する結束ワイヤー２５ａと、結環状部に固定された引き抜きワイヤー２５ｂとを備える。結束ワイヤー２５ａはセグメント２０に巻きかけられ、セグメントを円周上に結束するためのワイヤーであり、後述するように内径側及び外形側の案内溝２６，２７の全周を巻き回すため、十分な長さに構成されている。結束ワイヤー２５ａは、セグメント２０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、その材料は、金属、合成樹脂などが好適に使用できる。

結束ワイヤー２５ａの先端に設けられる環状部２５ｃは、後述するように結束ワイヤー２５ａの他端側を挿通させ、結束ワイヤー２５ａを係合して折り返しするためのものである。環状部２５ｃは、結束ワイヤー２５ａと別の部材で構成されていてもよいし、結束ワイヤー２５ａを先端が環状になるように加工してもよい。環状部２５ｃは、可撓性を有しており、後述するように、結束ワイヤー２５ａの他端側を挿通させ、折り返したときに細長く撓むことが好ましい。

図７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部材２５を巻きかけた状態を示す部分拡大斜視図である。ワイヤー部材２５は、図７に示すように、結束ワイヤー２５ａが、小径側及び大径側の周縁に沿って円周状に設けられる小径側円周部３１及び大径側円周部３２と、任意のセグメント２０の柱状部２４に沿って軸方向に伸びる軸方向部３３とを構成するように配置される。ここで、小径側円周部３１は本発明の第１円周部に、大径側円周部３２は本発明の第２円周部にそれぞれ相当する。

また、ワイヤー部材２５の引き抜きワイヤー２５ｂは、軸方向部３３が配置されるセグメント２０の柱状部２４に軸方向に伸びるように配置される。

小径側円周部３１は、先端に設けられた環状部２５ｃを始点として小径側の案内溝２６に沿って設けられ、結束ワイヤー２５ａの他端を環状部２５ｃに挿通させることで環状に固定される。軸方向部３３は、結束ワイヤー２５ａの環状部２５ｃ挿通部分が、環状部２５ｃに係止されることによって、当該部分が軸方向に折り返されることにより形成される。

大径側円周部３２は、軸方向部３３の後端が、大径側の案内溝２７の位置で周方向に折り返され、大径側の案内溝２７に沿って円周状に配置される。上記の通り、軸方向溝３０の溝深さは、溝底３０ａが段差部２８，２９の表面２８ａ，２９よりも若干高くなるように構成されているため、結束ワイヤー２５ａを案内溝２７に配置させる際、当該軸方向溝３０の側壁３０ｂに結束ワイヤー２５ａを引っ掛けて、軸方向溝に折り返しやすくなっている。

結束ワイヤー２５ａの後端は、任意の固定手段により大径側円周部３２の折り返し部分に固定される。本実施形態では、結束ワイヤー２５ａの固定のための手段として、結束ワイヤー２５ａの端部近傍２５ｓを固定する固定部材３４を用いる。

固定部材３４は、図９に示すように、２枚の板状本体３４ａの対向面に結束ワイヤー２５ａを案内するための溝３４ｂを平行に設け、板状本体３４ａによって結束ワイヤー２５ａを挟み込むことによって結束ワイヤー２５ａを環状に固定する。２枚の板状本体３４ａを固定する方法としては、例えば、カシメ、クリップ、ネジ止めなどの手段を用いることができる。

なお、結束ワイヤー２５ａの固定のための手段としては、上記構成に限定されるものではなく、また、溶接などのように固定部材を使用しない手段を採用してもよい。また、結束ワイヤー２５ａ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。

引き抜きワイヤー２５ｂは、環状部２５ｃに連結されており、転がり軸受１の軸方向寸法以上の長さに構成されている。引き抜きワイヤー２５ｂは、ころ軸受の組み上げ後に、切断などの方法により結束ワイヤー２５ａの固定を解除した後、当該引き抜きワイヤー２５ｂを引っ張ることによって、ワイヤー部材２５の除去に使用される。このため、引き抜きワイヤー２５ｂは、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、引き抜きワイヤー２５ｂは大径側に引き出されている。なお、結束ワイヤー２５ａと同じワイヤーで構成されている必要はなく、例えば、ナイロン糸などの部材で構成されていてもよい。

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を環状に配列し、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を組み込む。

すべてのセグメント２０の配列が完了したのち、ワイヤー部材２５を用いてセグメント２０を結束する。具体的には、図１０に示すように、まず、結束ワイヤー２５ａの先端に設けられた環状部２５ｃを小径側の段差部２８の表面２８ａに設けられた案内溝２６に配置する。このとき、任意の軸方向溝３０が設けられている位置に合わせることが好ましい。次いで、環状部２５ｃを固定しながら、結束ワイヤー２５ａを小径側の案内溝２６に沿って円周状に巻き回す。

図１１に示すように、結束ワイヤー２５ａの他端側を環状部２５ｃに挿通させて係合し、小径側円周部３１を固定した後、当該他端側を大径側に折り返す。次いで、結束ワイヤー２５ａをセグメント２０の軸方向溝３０に沿わせて大径側に移動させ、軸方向溝３０の大径側の側壁３０ｂに結束ワイヤー２５ａを引っ掛けて、軸方向部３３を形成する。

さらに、結束ワイヤー２５ａを大径側の案内溝２７に沿って円周状に巻き回した後、結束ワイヤー２５ａを適切な長さに切断し、固定部材３４によって大径側円周部３２を固定する。

このように結束ワイヤー２５ａ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。

環状部２５ｃに連結されている引き抜きワイヤー２５ｂは、軸方向部３３が配置されている軸方向溝３０に沿って大径側へ送り出される。

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、この場合でも結束ワイヤー２５ａ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、結束ワイヤー２５ａを切断等により、第２円周部の固定を解除する。上記の通り、引き抜きワイヤー２５ｂは、軸方向溝３０を通って大径側に引き出されているため、大径側から引き抜くことで、環状部２５ｃを軸方向に引っ張り除去する。結束ワイヤー２５ａは、環状部２５ｃの引っ張りに伴って、案内溝２６、２７から除去される。

このように分割型保持器１７のセグメント２０の大径側及び小径側の周縁を結束ワイヤー２５ａ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、結束ワイヤー２５ａ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。

さらに、引き抜きワイヤー２５ｂにより組み上げ後のワイヤー部材２５の除去も容易に行うことができる。

なお、以上の実施形態は、小径側から結束ワイヤー２５ａを配置し、第１円周部を小径側、第２円周部を大径側に配置した例について述べたが、本発明は、大径側に第１円周部を配置し、小径側からワイヤー部材を引き抜く構成にも適用できる。また、係合部の一例としてのワイヤー部材２５の環状部２５ｃは、結束ワイヤーを係合して、軸方向への折り返しを可能にするものであれば、環状でなくてもよく、鈎状等の部材などを使用することも可能である。

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。

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
２５ ：ワイヤー部材
２５ａ ：結束ワイヤー
２５ｂ ：引き抜きワイヤー
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
３１ ：小径側円周部
３２ ：大径側円周部
３３ ：軸方向部
３４ ：固定部材

Claims (6)

1. 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するセパレータ又はセグメントが２個以上円周上に配置されて構成され、前記両側板部の周縁に沿って円周状に配置されたワイヤー部材で前記セパレータ又はセグメントを結束した、円すいかご形の保持器において、
   前記ワイヤー部材は、先端に設けられた係合部を始点として一方の側板部周縁に沿って配置された第１円周部と、前記第１円周部と連続し前記係合部に係合されて軸方向に折り返され前記柱状部を通って他方の周縁側まで伸びる軸方向部と、前記軸方向部と連続し前記他方の側板部周縁に沿って配置された第２円周部と、を備えることを特徴とする、保持器。
2. 前記ワイヤー部材は、前記係合部に連結され、前記軸方向部に沿って配置された引き抜きワイヤーを備えることを特徴とする請求項１に記載の保持器。
3. 前記一方の側板部周縁は小径側周縁であり、前記他方の側板部周縁は大径側周縁であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の保持器。
4. 前記係合部は環状に構成されていることを特徴とする、請求項1から３のいずれか１つ
   に記載の保持器。
5. 前記セパレータ又はセグメントは、前記第１円周部及び第２円周部を巻き回す周縁に沿って伸びる案内溝と、前記軸方向部が収容される柱状部に沿って伸びる軸方向溝が形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の保持器。
6. 前記側板部は外周面周縁に沿って設けられた段差部を有し、前記案内溝は、前記段差部に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の保持器。

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