JP2012241802A

JP2012241802A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2012241802A
Application number: JP2011112616A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ozu; 琢也小津
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】セグメント形式の保持器を用いた転がり軸受において、内輪を外してもセグメントと転動体とが外輪から脱落しない転がり軸受を提供することである。
【解決手段】外輪１１、内輪、前記外輪１１と内輪の間に介在される複数の転動体１３及び前記転動体１３を円周方向に離間して転動自在に保持する保持器１４を備え、前記保持器１４が円周方向に複数に分割されたセグメント１７の組み合わせからなる転がり軸受において、前記セグメント１７のうち一つのセグメント１７ａの最小直線長さＬ１又はＬ２が、他のセグメント１７相互間のスキマをゼロにした場合の両端部のセグメント間の最小距離Ａより大きく設定された構成とした。
【選択図】図３

Description

この発明は、セグメント形式の保持器を備えた大形の転がり軸受に関し、風力発電装置等の大形装置に使用される。

風力発電装置等に用いられる大形の転がり軸受は、一般の転がり軸受と同様に、内輪と外輪、これらの軌道輪間に介在された多数の転動体及び転動体を転動自在に保持する保持器によって構成される。前記の保持器は環状一体型の樹脂製保持器が用いられるが、大形の転がり軸受においては、環状一体型の樹脂製保持器の製作が困難であるため、円周方向に複数のセグメントに分割された保持器、即ちセグメント形式の保持器が用いられる（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示された転がり軸受は、風力発電装置の主軸支持用の軸受であり、円すいころ軸受が用いられている。風力発電装置の増速機においては、円筒ころ軸受が用いられる。この円筒ころ軸受は、主軸用の軸受に比べて小型であるが、装置の大形化に伴い、増速機の円筒ころ軸受における保持器もセグメント形式の保持器を用いることが考えられる。

特許第４１０５７５０号公報

しかし、セグメント形式の保持器は、セグメント相互が分離独立しているため、内輪又は外輪のいずれか一方の軌道輪を外すとセグメントとこれに保持された転動体が脱落してしまう問題がある。

そこで、この発明は、セグメント形式の保持器を用いた転がり軸受において、内輪を外してもセグメントと転動体とが外輪から脱落しない転がり軸受を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、外輪、内輪、前記外輪と内輪の間に介在される複数の転動体及び前記転動体を円周方向に離間して転動自在に保持する保持器を備え、前記保持器が円周方向に複数に分割されたセグメントの組み合わせからなる転がり軸受において、前記セグメントのうち一つのセグメントの最小直線長さＬが、他のセグメント相互間のスキマをゼロにした場合の両端部のセグメント間の最小距離Ａより大きく設定された構成としたものである。

前記の構成によると、内輪を外した場合において、外輪の内径面に沿って環状に配列されたセグメントの円周方向の端部相互が当接し、相互にせめぎ合うので内径側へ脱落することが防止される。

前記セグメントの軸断面形状の外形が扇形である場合は、前記最小直線長さＬは、前記扇形の両端部の外径側端点ａ、ｂ間の距離Ｌ１か、又は前記扇形の一方の端部の外径側端点ａと他方の端部の内径側端点ｃの距離Ｌ２のいずれかである。即ち、セグメントの最小直線長さＬは、曲率半径、分割数、セグメントの径方向高さ等によって、前記の距離Ｌ１かＬ２かのいずれかとなる。

また、前記セグメントに設けられた転動体収納用のポケットにおいて、その内輪側の円周方向対向距離が前記転動体の最大直径より小さく設定された構成をとることができる。

この発明によれば、セグメント形式の保持器を備えた転がり軸受において、内輪を外してもセグメントが外輪から脱落しない構成を得ることができ、当該転がり軸受の取り扱い性を向上させることができる。また、セグメントのポケットの内輪側の円周方向対向距離が前記転動体の最大直径より小さく設定された構成をとることで、転動体の脱落も防止することができ、一層取り扱い性を向上させることができる。

図１は、実施形態１の一部切欠斜視断面図である。図２は、同上の正面図である。図３は、図２の一部拡大正面図である。図４は、実施形態２の場合のセグメント・転動体セットの拡大断面図である。図５は、実施形態２の場合の他のセグメント・転動体セットの拡大断面図である。図６は、実施形態３の場合の転がり軸受の組立途中の正面図である。図７は、実施形態４の転がり軸受の組立途中の斜視図である。図８は、実施形態５の転がり軸受の正面図である。図９は、図８の一部拡大正面図である。

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。
[実施形態１]

図１から図３に示したように、実施形態１の転がり軸受は、外輪１１、内輪１２、前記外輪１１と内輪１２の間に介在される多数の転動体１３及び前記転動体１３を円周方向に離間して転動自在に保持する保持器１４を備えている。

前記の外輪１１は、その軌道面１５の両端部にツバ縁１６が設けられる。この場合の転動体１３は円筒ころである。保持器１４は、円周方向に１０分割されたセグメント１７の組み合わせによって構成されたセグメント形式であり、各セグメント１７に設けた３個所のポケット１８にそれぞれ転動体１３が転動自在に収納保持される。

各セグメント１７は、円周方向の嵌め合いスキマをもって環状に組み合わされている。嵌め合いスキマが一定以上に大きい場合又はセグメント１７が一定以下に短い場合は、内輪１２を外すとセグメント１７とこれに保持された転動体１３が内径側に脱落する。最も脱落し易い状態は、図２に示したように、一つのセグメント１７ａ（他のセグメント１７と区別するため、特に１７ａの符号を付す。）以外の他のセグメント１７の円周方向の嵌め合いスキマをゼロにした場合である。この状態において、他のセグメント１７によって形成されるセグメント列の両端部間の円周方向の距離が最大スキマＸとなる。

この最大スキマＸ内に存在するセグメント１７ａが内径方向へ脱落しない条件は次のとおりである。

前記最大スキマＸの最小距離Ａは、図３に示したように、セグメント１７ａを除いた他のセグメント１７によって形成されるセグメント列の一方の端部の内径側端点ｘ１と、他方の端部の内径側端点ｘ２間の距離である。

この最小距離Ａをセグメント１７ａが通過するかどうかを決定するセグメント１７ａの最小直線長さＬは、条件によって図３に示したＬ１、Ｌ２のどちらかとなる。

即ち、セグメント１７ａの軸断面形状の外形は扇形をなしているので、扇形の両端部の外径側端点ａ、ｂ間の距離をＬ１、一方の端部の外径側端点ａと他方の端部の内径側端点ｃの距離をＬ２とした場合に、通常は図示のように、Ｌ１＞Ｌ２となり、Ｌ２が最小直線長さＬとなる。したがって、Ｌ２＞Ａの関係となるように設定しておくことで、セグメント１７ａの両端面は両側のセグメント１７の端面と当接し、相互にせめぎ合うので内径方向への脱落を防止することができる。

但し、セグメント１７、１７ａの曲率半径、分割数、セグメント１７の径方向高さ等によって外形が長方形に近づくにつれて、幾何学的にＬ１＜Ｌ２となる場合がある。その場合は、最小直線長さＬとして距離Ｌ１を選び、Ｌ１＞Ａに設定することで、セグメント１７ａの脱落を防止することができる。
[実施形態２]

前記実施形態１におけるセグメント１７の脱落防止対策に加え、実施形態２の場合はそのセグメント１７からの転動体１３の脱落防止対策に関するものである。

図４に示したように、セグメント１７に設けられたポケット１８の円周方向の対向面は平行に形成されるが、内輪１２側の開口端部の対向面において、前記の対向端面の内方に突き出すように突部１９が設けられる。その突部１９間の円周方向の対向距離Ｂは、転動体１３の最大直径よりも小さく設定されているので、転動体１３が自重で内径側は脱落することが防止される。これにより、セグメント１７だけでなく転動体１３の脱落も防止することができ、軸受組立工程におけるセグメント・転動体セットの取り扱い性が向上する。

図５の場合は、ポケット１８の対向面は転動体１３の外径面に沿った円弧状に形成されるが、内輪１２側の開口端部の対向面においては、相互に平行な組込み面２１が設けられる。この場合の組込み面２１間の距離Ｃ及び外輪１１側の距離Ｄは、いずれも転動体１３の直径よりも小さく設定される。転動体１３の組込みは、前記の組込み面２１から圧入するか、又はセグメント１７を加熱して前記距離Ｃ、Ｄを拡大することにより行う。この場合も、セグメント１７だけでなく転動体１３の脱落も防止することができ、軸受組立工程におけるセグメント・転動体セットの取り扱い性が向上する。
[実施形態３]

一般に、セグメント形式の保持器１４においては、セグメント１７を外輪１１の内径面に沿って配列する際、最後のセグメント１７を内径側から組み込む場合は、配列済みのセグメント１７の間に圧入することにより行う。

この圧入を円滑に行うために、実施形態３に係る保持器１４においては、図６に示したように、各セグメント１７の円周方向の一方の端面を凸形部分円筒面２２に形成し、他方の端面を前記の凸形状を受け入れる相補形状の凹形部分円筒面２３に形成している。

セグメント１７を組む場合は、各セグメント１７の凸形部分円筒面２２と凹形部分円筒面２３を順次嵌合しつつ外輪１１の内径面に沿って配列し、最後の２枚のセグメント１７を組み込む際に、一方のセグメント１７の凸形部分円筒面２２と他方のセグメント１７の凹形部分円筒面２３を配列の内径側で突き合わせ（図６の実線状態参照）、それぞれ他端部を支点にして突き合わせ部分を外径側へ押し込む（白抜き矢印参照）。

両セグメント１７は、前記の支点部分及び突き合わせ部分において滑り回転しながら外輪１１の内径面に嵌り合うので、円滑に圧入することができる（図６の二点鎖線参照）。
[実施形態４]

前述の実施形態２（図４、図５参照）において説明したように、転動体１３の脱落を防止するために、セグメント１７のポケット１８の内輪側開口部の対向距離Ｃは、転動体１３の直径より小さく設定されている。この場合の対向距離Ｃの大きさを、セグメント１７のポケット１８の部分を弾性変形させることで転動体１３が通過できる大きさに設定しておくことで、次のような利便性がある。

即ち、図７に示したように、セグメント１７の数がＮ個である場合、これに配列の順にＡからＮの番号を付し、セグメント１７Ａから１７Ｎのように呼ぶこととする。これらのセグメント１７Ａから１７Ｎをこの順に外輪１１の内径面に配列する場合、転動体１３を各ポケット１８に収納した状態で、円周方向のスキマを生じないように相互に当接しながら順次内径側から組み込む。最後にセグメント１７Ｎを組み込む場合、転動体１３を収納することなく、空のままのセグメント１７Ｎを軸方向から組み込む（図７の白抜き矢印参照）。

前述のように、ポケット１８の部分は弾性変形によって転動体１３を通過させ得るので、セグメント１７を組み込み後、転動体１３を内径側からポケット１８を弾性変形させつつ圧入する。

その結果、各セグメント１７の軸方向の動きは、転動体１３を通じて外輪１１のツバ縁で制限される。また、実施形態１において述べたように、Ｌ１＞Ａ又はＬ２＞Ａの条件を満たす場合（図７の場合はＬ２＞Ａを満たすものとする。）、径方向への動きはセグメント１７相互のせめぎ合いによって制限される。このためセグメント１７と転動体１３の外輪からの脱落を防止することができる。
[実施形態５]

図８及び図９に示した実施形態５は、セグメント１７の円周方向両端部の内径方向の高さを他の部分より大きく形成した場合を示す。具体的には、両端部内径面にリブ２４を設けることにより、両端部における高さＨ２を前述の場合（図２、図３参照）の高さＨ１より高く形成している。このリブ２４は、セグメント１７の当接面の一部を形成するように、セグメント１７の両端面と共通の面を持つ形状に形成される。但し、リブ２４の高さＨ２は、外輪１１と内輪１２間のスキマの大きさを越えることはできないという制限を伴う。

セグメント１７の全長にわたりその高さを大きく設定すると、潤滑油の軸方向への円滑な貫流が妨げられるが、セグメント１７の両端部に前記のリブ２４を設けることにより潤滑油の円滑な貫流を妨げることがない。
[その他の実施形態]

セグメント１７の円周方向の長さを２種類以上とすることで、前記の最小距離Ａの寸法ばらつきを抑えることができる。即ち、最小距離Ａは、セグメントの周方向長さ、外輪１１の内径寸法の製作誤差によって大きくばらつく可能性があるが、長さの異なるセグメント１７の組み合わせによって最小距離Ａを微調整することができる。

また、転動体１３の総数をセグメント１７の倍数とすることにより、各セグメント１７を同じ寸法とすることができ、セグメント１７を樹脂製として射出成形で製作する場合に複数の金型を必要としない利点がある。

以上述べた各実施形態においては、セグメント１７相互がその両端部の軸方向に伸びる柱部で当接する例について述べたが、柱部で当接する場合に限らず、セグメント１７の軸方向に対向した部分円環部の両端部が当接する場合であっても同様である。また、組立方法としては、熱膨張させた外輪１１にセグメント１７と転動体１３を配列後、冷却させる方法も採用することができる。

１１外輪
１２内輪
１３転動体
１４保持器
１５軌道面
１６ツバ縁
１７、１７ａセグメント
１８ポケット
１９突部
２１組込み面
２２凸形部分円筒面
２３凹形部分円筒面
２４リブ

Claims

外輪、内輪、前記外輪と内輪の間に介在される複数の転動体及び前記転動体を円周方向に離間して転動自在に保持する保持器を備え、前記保持器が円周方向に複数に分割されたセグメントの組み合わせからなる転がり軸受において、前記セグメントのうち一つのセグメントの最小直線長さＬが、他のセグメント相互間のスキマをゼロにした場合の両端部のセグメント間の最小距離Ａより大きく設定されたことを特徴とする転がり軸受。
前記セグメントの軸断面形状の外形が扇形であり、前記最小直線長さＬは、前記扇形の両端部の外径側端点ａ、ｂ間の距離Ｌ１か、又は前記扇形の一方の端部の外径側端点ａと他方の端部の内径側端点ｃの距離Ｌ２のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記セグメントに設けられた転動体収納用のポケットにおいて、その内輪側の円周方向対向距離が前記転動体の最大直径より小さく設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
前記セグメントに設けられた転動体収納用のポケットにおいて、その外輪側の円周方向対向距離が前記転動体の最大直径より小さいことを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
前記セグメントの円周方向の一方の端部の軸断面形状が凸形部分円筒形であり、他方の端部の軸断面形状が前記と相補的な凹形部分円筒形であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
前記セグメントのポケットの内輪側の円周方向の対向距離が、当該セグメントを弾性変形させることで転動体が通過可能となる寸法に設定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の転がり軸受。
前記セグメントの円周方向両端部の内径方向の高さが他の部分より大きく形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の転がり軸受。
前記セグメントの円周方向両端面と共通する端面をもったリブを当該セグメントの両端部内径面に設けたことを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受。
前記円周方向の長さが異なる２種類以上のセグメントの組み合わせからなる請求項１から８のいずれかに記載の転がり軸受。
前記転動体の総数が前記セグメントの個数の倍数であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の転がり軸受。