WO2014136816A1 - ころ軸受の保持器 - Google Patents

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清水　康宏
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • This invention relates to a cage used for a large roller bearing that supports the main shaft of a wind turbine generator, particularly a tapered roller bearing or an industrial machine, particularly a large tapered roller bearing having an outer diameter exceeding 1 m.
  • Tapered roller bearings are usually made of steel, and the inner ring and rolling elements are integrated by this cage, but they are super large tapered rollers that are often applied to the main bearings of wind power generation. With a bearing, it is difficult to manufacture an integrated iron plate cage.
  • segment retainers are used for cages of large tapered roller bearings.
  • a restraining member is provided on the circumference of the container and the separate cage so as not to be separated during assembling.
  • the segment holder is restrained by a ring member to prevent the segment holder from being separated when assembled.
  • an object of the present invention is to prevent the breakage at the time of assembling the segment cage without using an extremely large ring member that is difficult to manufacture.
  • the present invention provides a roller bearing cage constituted by two or more segments arranged on a circumference, wherein each segment is provided between opposing long sides of a rectangle.
  • a plurality of pillars and a plurality of pockets for holding rollers provided between the pillars, and an arcuate connecting member having a U-shaped cross section is circularly attached to at least one of the opposing long sides of each segment.
  • the segments are slidably fitted in the circumferential direction, the segments are arranged in the circumferential direction, and the segments are connected to each other by sliding the connecting members of the segments so as to straddle the long sides of the adjacent segments.
  • the roller bearing retainer according to the present invention includes segments arranged in an annular shape by arranging each segment in an annular shape on the outer periphery of the inner ring and then sliding the arc-shaped connecting member so as to straddle the long sides of the adjacent segments. Can be incorporated into the outer circumference of the inner ring without breaking.
  • the arc-shaped connecting member may be formed so as to have a circumferential length equivalent to the long side of the segment as long as it is not longer than the long side of the segment, or the length obtained by dividing the long side of the segment into a plurality of pieces. You may form in. If the arc-shaped connecting member is formed so as to have a circumferential length equivalent to the long side of the segment, the number of parts is reduced and handling is convenient.
  • the segment built into the outer circumference of the inner ring is slid so as not to straddle the long side of the adjacent segment, the segment built into the outer circumference of the inner ring can be removed, so inspection is easy. Can be done.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of a portion surrounded by a circle A in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of a portion surrounded by a circle B in FIG. 7. It is a perspective view which shows the integration procedure of the segment of the tapered roller bearing in 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the state which slid and connected the connection member of the segment of embodiment of FIG.
  • FIG. 1 shows a part of a large tapered roller bearing used for supporting a main shaft of wind power generation.
  • the tapered roller bearing includes an inner ring 11, an outer ring 12 arranged concentrically on the outer periphery thereof, and the inner ring. 11 of the inner ring raceway 13 and the outer ring raceway 14 of the outer ring 12 opposed thereto, and a retainer 16 that holds the tapered roller 15 at a constant interval.
  • the average diameter of the tapered roller 15 is 40 mm or more and the outer diameter of the bearing is 1 m or more.
  • the inner ring 11 is formed with a small collar portion 17 on the small diameter side of the inner ring raceway 13 and a large collar portion 18 on the large diameter side, and both the flange portions 17 and 18 guide the rolling of the tapered roller 15. Yes.
  • a small diameter portion 19 and a large diameter portion 20 are formed on the outer sides in the axial direction of the small collar portion 17 and the large collar portion 18, respectively.
  • the retainer 16 is composed of segments 21 divided into a plurality in the circumferential direction as shown in FIGS. By arranging the segments 21 in a ring shape, a conical cage is formed.
  • the segment 21 has a frame shape in which a plurality of pillars 31 (six in the illustrated case, including those at both left and right ends) are provided between long sides of a rectangle.
  • pockets 32 (five places in the figure) are formed between the pillar portions 31, and the tapered rollers 15 are stored and held in the pockets 32, respectively.
  • the arcuate long side of the segment 21 facing the small-diameter end of the tapered roller 15 is called a small-diameter long side 33a, and the long side on the arc facing the large-diameter end is called a large-diameter long side 33b.
  • arcuate portions 31a divided into Y-shapes are formed at the upper ends of the middle four column portions 31 (see FIG. 5).
  • the tapered roller 15 is held (see FIG. 6).
  • the small-diameter long side 33a and the large-diameter long side 33b of the segment 21 protrude to both sides in the axial direction of the segment 21, respectively, and the arc-shaped small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter are bent so that the tip ends are parallel to the axis.
  • An engaging portion 34b is formed.
  • the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 23 include cross-sectional cores having circumferential lengths equivalent to those of the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b.
  • a small-diameter side connecting member 35a and a large-diameter side connecting member 35b are fitted so as to be slidable in the circumferential direction.
  • the segments 21 are arranged in the circumferential direction, and in this state, the small-diameter side connecting member 35a and the large-diameter side connecting member 35b of each segment 21 are as shown in FIGS.
  • the adjacent segments are slid so as to straddle the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b, the segments 21 arranged in the circumferential direction are connected to each other, and the segment 21 is prevented from being separated when assembled.
  • opposed convex portions 36 are formed at the tip edges of the small-diameter side coupling member 35 a and the large-diameter side coupling member 35 b having a U-shaped cross section, and the concave shape into which the convex portion 36 fits.
  • a groove 37 is formed on each of the front and back surfaces of the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b of the segment 21, and the convex portion 36 and the concave groove 37 are fitted together to form a small-diameter side connecting member having a U-shaped cross section. 35a and the large-diameter side connecting member 35b are prevented from coming off in the axial direction with respect to the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b of the segment 21.
  • FIG. 7 a circle A in FIG. 7 and an enlarged view in FIG. 9 are shown.
  • the engaging concave portions 38 are formed at both end portions of the convex portion 36. Is formed.
  • the engagement concave portion 38 and the engagement convex portion 39 are adjacent to each other by sliding the small-diameter side connecting member 35a and the large-diameter side connecting member 35b in the circumferential direction and half the length thereof, as shown in FIG.
  • the small-diameter side coupling member 35a and the large-diameter side coupling member 35b of the segment 21 are positioned in the circumferential direction by being fitted in a state straddling the small-diameter engagement part 34a and the large-diameter engagement part 34b of the segment 21. Positioned.
  • the small-diameter side connecting member 35a and the large-diameter side connecting member 35b of the segment can be formed of machined or press-molded copper-based or iron-based metal (SPCC, SUS material, etc.), and engage the engaging protrusion 39.
  • SPCC copper-based or iron-based metal
  • both the ends of the small diameter side connecting member 35a and the large diameter side connecting member 35b are caulked in the radial direction. It is fixed while being positioned in the circumferential direction, and sliding of the small diameter side connecting member 35a and the large diameter side connecting member 35b is suppressed.
  • the segment 21 can be formed of a resin material such as PEEK, PPS, PA (66 or 46).
  • the segment 21 shown in the above embodiment is annularly arranged on the outer periphery of the inner ring 11, and then, as shown in FIG. 4, the small diameter side connecting member 35a and the large diameter side connecting member 35b are arranged. Are slid so as to straddle the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b of the adjacent segment 21, so that the annularly arranged segments 21 can be incorporated into the outer periphery of the inner ring 11 without being scattered.
  • the segment 21 incorporated on the outer periphery of the inner ring 11 includes a small-diameter side connecting member 35a and a large-diameter side connecting member 35b, and a small-diameter engaging portion 34a and a large-diameter engaging portion 34b of the adjacent segment 21. If it returns to the original position so as not to straddle, as shown in FIG. 2, the segment 21 incorporated in the outer periphery of the inner ring 11 can be removed, so that the inspection can be easily performed.
  • the small-diameter long side 33a and the large-diameter long side 33b of the segment 21 are respectively formed with an arcuate small-diameter engaging portion 34a and a large-diameter engaging portion 34b, and the small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion are formed.
  • a small-diameter side connecting member 35a and a large-diameter side connecting member 35b having a U-shaped cross section are fitted to the joint portion 23 so as to be slidable in the circumferential direction, but the arc-shaped small-diameter engaging portion 34a and the large-diameter engaging portion 34b are fitted.
  • the small-diameter side connecting member 35a and the large-diameter side connecting member 35b may be omitted.
  • the small-diameter side connecting member 35a and the large-diameter side connecting member 35b having a U-shaped cross section are arranged to have a circumference equivalent to the circumferential length of the small-diameter long side 33a and the large-diameter long side 33b long side of the segment 21, respectively. Although it is formed to have a length, as shown in FIGS.
  • Inner ring 12 Outer ring 13, 14 Raceway surface 15 Tapered roller 16 Cage 17 Small brim portion 18 Large brim portion 19 Small diameter portion 20 Large diameter portion 21 Segment 31 Column portion 31a Arc portion 32 Pocket 33a Small diameter long side 33b Large diameter long side 34a Small-diameter engaging part 34b Large-diameter engaging part 35a Small-diameter side connecting member 35b Large-diameter side connecting member 36 Convex part 37 Concave groove 38 Engaging concave part 39 Engaging convex part

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Abstract

　製作が困難な超大型サイズのリング部材を使用することなく、セグメント型の保持器の組込み時のバラケを防止することを課題とする。　円周上に２個以上配置されるセグメント２１によって構成されるころ軸受の保持器において、各セグメント２１が、長方形の対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部３１と、各柱部３１間に設けられたころ１５を保持する複数のポケット３２を有し、各セグメント２１の対向する長辺の少なくとも一方に、断面コ字形の円弧状の連結部材３５ａ、３５ｂを、円周方向にスライド可能に嵌め、セグメント２１を円周方向に並べ、その状態で各セグメント２１の連結部材３５ａ、３５ｂを、隣接するセグメント２１の長辺に跨るようにスライドさせることにより、各セグメント２１を互いに連結するようにした。

Description

ころ軸受の保持器
　この発明は、風力発電装置の主軸を支持する大型のころ軸受、特に円すいころ軸受や産業機械特に外径が１ｍを超えるような大型の円すいころ軸受に使用される保持器に関するものである。
　円すいころ軸受の保持器は、通常、鋼板製のものが使用され、この保持器によって内輪と転動体が一体化されるが、風力発電の主軸受に適用されることが多い超大型の円すいころ軸受では、一体型の鉄板保持器を製作することが困難となる。
　このため、ころに中空穴を設けて通した支柱を２枚の側板で溶接締結する溶接保持器とするか、専用冶具を用いた特殊な組立方法を取ることを前提としたセグメント（分割）保持器が考案されている。
　前者は溶接コスト、後者は取り扱い難いという問題があるため、コスト面で有利な後者に改善を加え、特許文献１、特許文献２に見られるように、大型円すいころ軸受の保持器では、セグメント保持器やセパレート保持器を円周上に拘束部材を設け、組み込み時に分離しないようにして、軸受の取り扱いや組込み性を向上させている。また、特許文献３には、セグメント保持器をリング部材により拘束して、組込み時のセグメント保持器のバラケを防止している。
特開２００９－６３１０２号公報 特開２００７－０６４４３７号公報 特開２０１１－１４９５４９号公報
　ところが、特許文献１のセグメント保持器、特許文献２のセパレータ保持器では、リング部材により拘束することで分離を防止しているが、超大型サイズのものではリング部材の加工も高価で困難となる。また、リング部材を内輪に固定するため、嵌め合い部の寸法管理とリング部材の組込み作業も困難である。
　また、特許文献３のものも、超大型サイズではリング部材の製作が困難であるという課題が残る。
　そこで、この発明は、製作が困難な超大型サイズのリング部材を使用することなく、セグメント保持器の組込み時のバラケを防止することを課題とするものである。
　前記の課題を解決するために、この発明は、円周上に２個以上配置されるセグメントによって構成されるころ軸受の保持器において、各セグメントが、長方形の対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部と、各柱部間に設けられたころを保持する複数のポケットを有し、各セグメントの対向する長辺の少なくとも一方に、断面コ字形の円弧状の連結部材を円周方向にスライド可能に嵌め、セグメントを円周方向に並べ、その状態で各セグメントの連結部材を、隣接するセグメントの長辺に跨るようにスライドさせることにより、各セグメントを互いに連結するものである。
　この発明のころ軸受の保持器は、各セグメントを内輪の外周に環状に配列した後、円弧状の連結部材を、隣接するセグメントの長辺に跨るようにスライドさせることによって、環状に配列したセグメントをバラケることなく、内輪の外周に組込むことができる。
　円弧状の連結部材は、セグメントの長辺よりも長くなければ、セグメントの長辺と同等の円周長さを有するように形成してもよいし、セグメントの長辺を複数に分割した長さに形成してもよい。円弧状の連結部材をセグメントの長辺と同等の円周長さを有するように形成すると、部品点数が少なくなり、取り扱いが便利である。
　また、内輪の外周に組込んだセグメントは、隣接するセグメントの長辺に跨らないようにスライドさせて元に戻すと、内輪の外周に組込んだセグメントを取り外すことができるので、点検も容易に行える。
　この発明によれば、製作が困難な超大型サイズのリング部材を使用することなく、分割されたセグメントの組込み時のバラケを防止することができる。
　また、同じ形状のセグメントを組み合わせて円環状にするので、加工治具や成形金型が一つで対応できる。
この発明を円すいころ軸受に適用した断面図である。 図１の円すいころ軸受のセグメントの組込み手順を示す斜視図である。 セグメントの連結部材をスライドさせて連結する前の状態を示す斜視図である。 セグメントの連結部材をスライドさせて連結した状態を示す斜視図である。 ころを取り除いたセグメントの斜視図である。 セグメントにころを保持させた状態を示す縦断面図である。 セグメントの連結部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図７の連結部材をセグメントからスライドさせた状態を示す斜視図である。 図７の丸印Ａで囲んだ部分の拡大斜視図である。 図７の丸印Ｂで囲んだ部分の拡大斜視図である。 この発明の第２の実施形態における円すいころ軸受のセグメントの組込み手順を示す斜視図である。 図１１の実施形態のセグメントの連結部材をスライドさせて連結した状態を示す斜視図である。
　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、風力発電の主軸支持等に用いられる大型円すいころ軸受の一部を示すものであり、この円すいころ軸受は、内輪１１とその外周に同芯状に配置された外輪１２、前記内輪１１の内輪軌道１３とこれに対向した外輪１２の外輪軌道１４との間に配置される円すいころ１５、前記円すいころ１５を一定間隔に保持する保持器１６によって構成される。
　風力発電の主軸支持等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。
　前記内輪１１には、内輪軌道１３の小径側に小つば部１７、大径側に大つば部１８が形成され、これらの両方のつば部１７、１８によって円すいころ１５の転動を案内している。前記小つば部１７及び大つば部１８のそれぞれ軸方向外側には、小径部１９と大径部２０が形成されている。
　保持器１６は、図２～図４に示すように、円周方向に複数に分割されたセグメント２１からなる。このセグメント２１を環状に配列することにより、円すいかご形の保持器が形成される。
　セグメント２１は、図５に示すように、長方形の対向する長辺相互間に複数本（図示の場合、左右両端のものを含めて６本）の柱部３１を設けた枠型をしており、各柱部３１の間にポケット３２（図示の場合は５個所）が形成され、各ポケット３２にそれぞれ円すいころ１５が収納保持される。円すいころ１５の小径端が対向するセグメント２１の円弧状の長辺を小径長辺３３ａ、大径端が対向する円弧上の長辺を大径長辺３３ｂと称する。
　６本の柱部３１のうち、両側を除き中間の4本の柱部３１の上端には、Ｙ字形に分かれた円弧部３１ａが形成され（図５参照）、各円弧部３１ａによってその両側の円すいころ１５を保持している（図６参照）。
　セグメント２１の小径長辺３３ａと大径長辺３３ｂには、それぞれセグメント２１の軸方向の両側へ突き出し、その先端部が軸線と平行となるよう屈曲した円弧状の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂが形成されている。この小径係合部３４ａと大径係合部２３とには、図７及び図８に示すように、小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂと同等の円周長さを有する断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂが円周方向にスライド可能に嵌められている。
　図２及び図３に示すように、セグメント２１を円周方向に並べ、その状態で、各セグメント２１の前記小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを、図４及び図８に示すように、隣接するセグメントの小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂに跨るようにスライドさせると、円周方向に並べられたセグメント２１が互いに連結され、組込み時のセグメント２１のバラケが防止される。
　断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの先端縁には、図７及び図９に示すように、対向する凸状部３６が形成され、この凸状部３６が嵌る凹状溝３７が、セグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂの表裏両面にそれぞれ形成され、この凸状部３６と凹状溝３７とが嵌り合って、断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂが、セグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂに対して軸方向へ抜け止めがなされる。
　また、セグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂの表裏両面に設けた凹状溝３７の円周方向の中程には、図７の丸印Ａ及び図９の拡大図に示すように、係合凹部３８が形成され、この係合凹部３８に嵌る係合凸部３９が、図７の丸印Ｂ及び図１０の拡大図に示すように、前記凸状部３６の両側端に形成されている。この係合凹部３８と係合凸部３９とは、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを円周方向に、その長さの半分をスライドさせて、図４に示すように、隣接するセグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂに跨らせた状態で嵌り合って、セグメント２１の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの円周方向の位置が定位置に位置決めされる。
　セグメントの小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂは、機械加工又はプレス成型した銅系又は鉄系金属（ＳＰＣＣ、ＳＵＳ材など）によって形成することができ、係合凸部３９を係合凹部３８に嵌め入れた状態で、セグメント２１の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの両側端を径方向に加締めることにより、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂが円周方向に位置決めされた状態で固定され、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂのスライドが抑止される。
　前記セグメント２１は、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡ（６６や４６）等の樹脂材料によって形成することができる。
　小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの凸状部３６の両側端に係合凸部３９を形成すると、セグメント２１の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂに設けた凹状溝３７との嵌め合いが強くなる。このため、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの対向する係合凸部３９間の間隔を、セグメント２１の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの表裏に設けた凹状溝３７の底面間の厚みよりも広くすることにより、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂのスライドを滑らかにすることができる。
　以上の実施形態に示すセグメント２１は、図２及び図３に示すように、内輪１１の外周に環状に配列した後、図４に示すように、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを、隣接するセグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂに跨るようにスライドさせることによって、環状に配列したセグメント２１がバラケることなく、内輪１１の外周に組込むことができる。
　内輪１１の外周に組込んだセグメント２１は、図３に示すように、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを、隣接するセグメント２１の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂに跨らないように、元に戻すと、図２に示すように、内輪１１の外周に組込んだセグメント２１を取り外すことができるので、点検も容易に行える。
　以上の実施形態では、セグメント２１の小径長辺３３ａと大径長辺３３ｂに、それぞれ円弧状の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂを形成し、小径係合部３４ａと大径係合部２３とに、断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを円周方向にスライド可能に嵌めているが、円弧状の小径係合部３４ａと大径係合部３４ｂをいずれかに一方に形成し、小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂの一方を省略してもよい。
　以上の実施形態では、断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを、それぞれセグメント２１の小径長辺３３ａと大径長辺３３ｂ長辺の円周方向長さと同等の円周長さを有するように形成しているが、図１１及び図１２に示すように、断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを、円周方向に複数に分割してもよい。図１１及び図１２に示す実施形態では、断面コ字形の小径側連結部材３５ａと大径側連結部材３５ｂを３分割している。
　なお、以上の実施形態は円すいころ軸受について述べたが、円筒ころ軸受の保持器にも適用できる。
１１　内輪
１２　外輪
１３、１４　軌道面
１５　円すいころ
１６　保持器
１７　小つば部
１８　大つば部
１９　小径部
２０　大径部
２１　セグメント
３１　柱部
３１ａ　円弧部
３２　ポケット
３３ａ　小径長辺
３３ｂ　大径長辺
３４ａ　小径係合部
３４ｂ　大径係合部
３５ａ　小径側連結部材
３５ｂ　大径側連結部材
３６　凸状部
３７　凹状溝
３８　係合凹部
３９　係合凸部

Claims (5)

  1. 　円周上に２個以上配置されるセグメントによって構成されるころ軸受の保持器において、各セグメントが、長方形の対向する長辺相互間に設けられた複数本の柱部と、各柱部間に設けられたころを保持する複数のポケットを有し、各セグメントの対向する長辺の少なくとも一方に、断面コ字形の円弧状の連結部材を円周方向にスライド可能に嵌め、セグメントを円周方向に並べ、その状態で各セグメントの連結部材を、隣接するセグメントの長辺に跨るようにスライドさせることにより、各セグメントを互いに連結することを特徴とするころ軸受の保持器。
  2. 　前記円弧状の連結部材の円周長さが、セグメントの長辺と同等の円周長さに形成していることを特徴とする請求項１記載のころ軸受の保持器。
  3. 　前記断面コ字形の円弧状の連結部材の先端縁に、対向する凸状部を形成し、この凸状部が嵌る凹状溝をセグメントの長辺の表裏両面にそれぞれ形成し、この凸状部と凹状溝とが嵌り合って連結部材の軸方向への抜け止めがなされた請求項１又は２記載のころ軸受の保持器。
  4. 　前記断面コ字形の円弧状の連結部材の内面側に係合凸部を設け、各セグメントの連結部材を隣接するセグメントの長辺に跨るようにスライドさせた状態で、前記連結部材の係合凸部が嵌る係合凹部をセグメントの長辺に設け、係合凸部と係合凹部の嵌め合いにより、組込み時における前記連結部材の円周方向の位置を位置決めした請求項１～３の何れかに記載のころ軸受の保持器。
  5. 　断面コ字形の円弧状の連結部材が機械加工又はプレス成型した銅系又は鉄系金属材料からなり、前記連結部材の係合凸部をセグメントの係合凹部に嵌め入れた状態で、前記連結部材を加締めて前記連結部材の円周方向へのスライドを抑止したことを特徴とする請求項４記載のころ軸受の保持器。
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