JP2015102131A - 円すいころ軸受用の分割型保持器、及び円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】周方向に隣接する保持器セグメントがグリースの表面張力によって接着されるのを防止し、保持器セグメントの衝突による衝撃を緩和することができる円すいころ軸受用の分割型保持器を提供する。
【解決手段】円すいころ１３を収容する複数の保持器セグメント２０を周方向に沿って環状に配列した円すいころ軸受１０用の分割型保持器１４であって、各保持器セグメント２０は、周方向に隣接する他の保持器セグメント２０に対向する対向面２０ａを有し、互いに対向する対向面２０ａの少なくとも一方は、他方に対してその一部において当接可能な構造を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の保持器セグメントを環状に配列した円すいころ軸受用の分割型保持器、及び円すいころ軸受に関する。

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、転動体を収容する複数の保持器セグメントを環状に配列することによって構成された分割型保持器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の保持器セグメントは、軸方向に所定間隔離して対向させた一対の第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ており、隣り合う柱部と第１，第２リム部とによって囲まれる空間を、転動体としての円すいころを収容するポケットとしている。特許文献１に記載の保持器セグメントは、５個の柱部を周方向に並べて備えており、各柱部の間に形成された４個のポケットにそれぞれ円すいころが収容されている。

ヨーロッパ特許公報ＥＰ２２６４３２５（Ａ１）

円すいころ軸受は、アキシアル荷重が付与されていない状態では、軸からのラジアル荷重を受ける負荷圏とそれ以外の反負荷圏とが存在し、各保持器セグメント及び円すいころは、軸の回転に伴って負荷圏と反負荷圏との間を順次移動する。そして、例えば、円すいころ軸受の下部域がラジアル荷重の負荷圏で上部域が反負荷圏である場合、負荷圏から反負荷圏への保持器セグメントの移動は、負荷圏側の保持器セグメントが反負荷圏側の保持器セグメントを押し上げることによってなされ、反負荷圏の最上部を過ぎると保持器セグメントは自重によって負荷圏側へ向けて落下する。

しかしながら、特許文献１記載の保持器セグメントは、４個の円すいころを収容することによって重量も大きくなるため、負荷圏側へ向けて落下したときに、その下側に配置された他の保持器セグメントに強く衝突し、その衝撃で損傷してしまう可能性が高くなる。

一方、このような衝撃を小さくするために、各保持器セグメントに収容する円すいころの数を少なくし（例えば１個）、個々の重量を小さくすることも考えられる。
しかしながら、この場合も、例えば図１０に示されるように、円すいころ軸受１０に供給されたグリースの表面張力によって、隣接する複数の保持器セグメント２０Ａが互いに接着してしまうと、これらがまとまって矢印Ｘ方向に落下して下側の保持器セグメント２０Ｂに衝突し、その結果、衝撃を小さくすることができなくなる。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、周方向に隣接する保持器セグメント同士がグリースの表面張力によって接着してしまうのを防止し、保持器セグメントの衝突による衝撃を緩和することができる円すいころ軸受用の分割型保持器、並びに円すいころ軸受を提供することを目的とする。

本発明は、円すいころを収容する複数の保持器セグメントを周方向に沿って環状に配列した円すいころ軸受用の分割型保持器であって、前記各保持器セグメントは、周方向に隣接する他の保持器セグメントに対向する対向面を有し、互いに対向する対向面の少なくとも一方は、他方に対してその一部において当接可能な構造を備えている。

上記構成によれば、周方向に隣接する保持器セグメントの、互いに対向する対向面の少なくとも一方は、他方に対してその一部において当接可能な構造を具備しているので、両対向面同士が全面で接触することがなく、グリースの表面張力で接着してしまうこともほとんどない。そのため、ラジアル荷重の反負荷圏において複数の保持器セグメントがまとまって落下してしまうのを防止することができ、保持器セグメントの衝突による衝撃を緩和することができる。

前記一方の対向面は、前記他方の対向面に向けて突出し、その先端が前記他方の対向面に当接可能とされた突起部を備えていることが好ましい。
このような構成によって、前記一方の対向面が前記他方の対向面に対してその一部において当接可能な構造を、容易に実現することができる。

前記突起部は、前記他方の対向面に点接触又は線接触することが好ましい。
このような構成によって、互いに対向する対向面同士の接触面積を可及的に小さくし、グリースの表面張力による接着をより確実に防止することができる。

前記各保持器セグメントは、周方向に並べて配置された複数の柱部と、この柱部の軸方向の端部同士を連結するリム部とを有しており、前記突起部は、軸方向に関して前記リム部の厚さの範囲に重複して形成されていることが好ましい。
このような構成によって、突起部が他方の対向面に当接したときの、柱部にかかる負担を軽減することができ、当該柱部の損傷を抑制することができる。

前記各保持器セグメントは、１個の円すいころを収容する１つのポケットを有していることが好ましい。
このような構成によって、各保持器セグメントを軽量化し、他の保持器セグメントに衝突したときの衝撃を好適に緩和することができる。

本発明の円すいころ軸受は、内輪軌道面を有する内輪と、この内輪の径方向外方に配置され、外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の間に転動可能に配置された複数の円すいころと、複数の円すいころの間隔を保持する上記の分割型保持器と、を備えている。

本発明の分割型保持器によれば、周方向に隣接する保持器セグメント同士がグリースによって接着してしまうのを防止し、保持器セグメントの衝突による衝撃を緩和することができる。

本発明の第１の実施形態に係る分割型保持器を採用した円すいころ軸受を概略的に示す側面図である。 図１に示される円すいころ軸受の一部の縦断面図である。 保持器セグメントの平面説明図である。 保持器セグメントの側面説明図である。 保持器セグメントの斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメントの平面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメントの平面説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメントの平面説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメントの平面説明図である。 複数の保持器セグメントが反負荷圏から負荷圏側へ落下する様子を示す側面説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の分割型保持器の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る分割型保持器を採用した円すいころ軸受を概略的に示す側面図、図２は、図１に示される円すいころ軸受の一部の縦断面図である。
本実施形態の円すいころ軸受１０は、例えば、風力発電装置の主軸を支持するために用いられる大型のものであり、環状の内輪１１及び外輪１２、複数の円すいころ１３、並びに保持器１４を備えている。

内輪１１の外周には、内輪軌道面１１ａが形成されている。外輪１２の内周には、外輪軌道面１２ａが形成されている。複数の円すいころ１３は、内輪軌道面１１ａ及び外輪軌道面１２ａ上を転動可能に構成されている。保持器１４は、複数の円すいころ１３の周方向の間隔を保持している。
本実施形態の保持器１４は、複数の保持器セグメント２０からなる分割型保持器とされている。なお、図１には、全ての保持器セグメント２０が互いに密着した状態で示されているが、実際には、周方向の全体又は一部において、隣接する保持器セグメント２０間には隙間が形成されるようになっている。

図３は保持器セグメント２０の平面説明図、図４は同側面説明図、図５は同斜視図である。
保持器１４を構成する各保持器セグメント２０は、周方向に所定間隔をあけて対向させた一対の柱部２１と、この柱部２１の相互間に架設され、一対の柱部２１の軸方向の端部同士を接続する一対のリム部２２とを備えている。柱部２１及びリム部２２は、いずれも平坦な内外面を有する板形状に形成されている。したがって、保持器セグメント２０は平面視で四角形の枠形状に形成されている。そして、一対の柱部２１と一対のリム部２２とによって囲まれた１つの空間が、１個の円すいころ１３を収容するためのポケット２３として構成されている。

また、各柱部２１の径方向外側及び内側の面には、径方向に突出する凸部２４が形成されている。この凸部２４が外輪１２の内周面及び内輪１１の外周面に摺接することによって、保持器セグメント２０の径方向の位置決めがなされている。この保持器セグメント２０は合成樹脂製であり、射出成形等によって一体成形されている。

以上の構成を有する本実施形態の円すいころ軸受１０は、アキシアル荷重が付与されていない状態では、主軸からラジアル荷重を受ける負荷圏とそれ以外の反負荷圏が存在する。そして、各保持器セグメント２０及び円すいころ１３は、主軸の回転に伴ってラジアル荷重の負荷圏と反負荷圏との間を順次移動する。そして、例えば、円すいころ軸受１０の下部域がラジアル荷重の負荷圏で上部域が反負荷圏である場合、負荷圏から反負荷圏への保持器セグメント２０の移動は、負荷圏側の保持器セグメント２０が反負荷圏側の保持器セグメント２０を押し上げることによってなされ、反負荷圏の最上部を過ぎると保持器セグメント２０は自重によって負荷圏側へ向けて落下する。

このとき、円すいころ軸受１０がグリース潤滑されていると、図１０に示されるように、反負荷圏に配置された複数の保持器セグメント（符号２０Ａで示す）がグリースの表面張力で接着し、まとまった状態で隙間Ｓ１を埋めるように負荷圏側へ向けて矢印Ｘ方向に落下することがある。このように複数の保持器セグメント２０Ａがまとまって落下すると、その下側に配置された保持器セグメント（符号２０Ｂで示す）に強く衝突し、その衝撃によって保持器セグメント２０Ａ，２０Ｂが損傷するおそれがある。

特に、本実施形態では、図３に示されるように、１個の保持器セグメント２０に１個の円すいころ１３を収容しているので、保持器セグメント２０の全数が多くなり、各保持器セグメント２０の柱部２１の肉厚を薄くせざるを得ない。そのため、柱部２１の強度が低下し、損傷する可能性がより高くなる。

そこで、本実施形態では、複数の保持器セグメント２０がグリースの表面張力で接着するのを防止するために、次のような構成を採用している。すなわち、本実施形態の保持器セグメント２０は、周方向に隣接する他の保持器セグメント２０に対向する対向面２０ａを有しており、互いに対向する対向面２０ａの少なくとも一方は、他方に対して、その一部において当接可能な構造を備えている。

具体的に、本実施形態では、保持器セグメント２０における周方向一方の対向面２０ａに、隣接する他の保持器セグメント２０の対向面２０ａに向けて突出する突起部３０を設けている。
この突起部３０は、対向面２０ａの軸方向両端部、具体的には、リム部２２の軸方向の厚さｔ（図３参照）の範囲に重複して２個設けられている。また、突起部３０の先端は球面状に形成されている。そして、突起部３０が、周方向に隣接する他の保持器セグメント２０の対向面２０ａに当接することによって、対向面２０ａ同士が全面で接触せず、対向面２０ａ間の大部分に隙間が形成される。

このような構成によって、周方向に隣接する保持器セグメント２０同士がグリースの表面張力によって接着してしまうのを防止することができ、上述したようにラジアル荷重の反負荷圏の最上部から保持器セグメント２０を一つずつ落下させることができる。これにより、落下した保持器セグメント２０が、その下側に配置された保持器セグメント２０に衝突したときの衝撃を小さくし、損傷を防止することができる。

また、突起部３０は、リム部２２の厚さｔの範囲に重複して形成されているので、隣接する保持器セグメント２０の対向面２０ａに当接したときの、柱部２１にかかる負担を軽減することができ、柱部２１の損傷を防止することができる。
また、突起部３０は、先端部が球面状に形成されているので、隣接する保持器セグメント２０の対向面２０ａに対して点接触し、その接触面積を可及的に小さくすることができる。これにより、隣接する保持器セグメント２０同士がグリースの表面張力で接着してしまうのをより確実に防止することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメント２０の平面説明図である。
本実施形態の保持器セグメント２０は、周方向に３個の柱部２１が並べて配設され、これら柱部２１と一対のリム部２２との間に２個のポケット２３が形成されている。そして、周方向の一方の端面（対向面２０ａ）には、第１の実施形態と略同様の突起部３０が形成されている。したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメント２０の平面説明図である。
本実施形態では、保持器セグメント２０の周方向の両端面に突起部３０が形成されている。具体的に、一方の端面には、第１の実施形態と同様に２個の突起部３０が形成され、他方の端面には、柱部２１の軸方向の中央部に１個の突起部３０が形成されている。各突起部３０は、同一の高さに形成されている。したがって、周方向に隣接する２個の保持器セグメント２０は、それぞれの突起部３０が相手側の対向面２０ａに同時に当接可能である。本実施形態においても上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

図８は、本発明の第４の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメント２０の平面説明図である。
本実施形態では、保持器セグメント２０の周方向一方の端面において、柱部２１に突起部３０が形成されている。また、突起部３０は、柱部２１の軸方向中心を基準とする対称位置に２個形成されている。本実施形態では、隣接する保持器セグメント２０同士が当接したときに、柱部２１にかかる負担が大きくなる点を除いては、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。また、２個の突起部３０が軸方向に並べて形成されることで、隣接する保持器セグメント２０同士が当接したときに、これらが周方向に傾いてしまうのを防止することができる。

図９は、本発明の第５の実施形態に係る分割型保持器の保持器セグメント２０の平面説明図である。
本実施形態では、突起部３０の形状が他の実施形態とは異なっている。具体的には、保持器セグメント２０の周方向一方の端面２０ａにおける軸方向中央側を円弧状に凹ませることによって、軸方向両端部を相対的に突出させ、これを突起部３０としたものである。したがって、本実施形態においても、保持器セグメント２０の対向面２０ａは、隣接する他の保持器セグメント２０の対向面２０ａに対して一部のみにおいて当接可能となり、第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。ただし、本実施形態では、突起部３０の先端面が平坦であるため、第１の実施形態に比べて隣接する保持器セグメント２０の対向面２０ａへの接触面積が大きくなり、その分、グリースの表面張力で接着してしまう可能性が高くなる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施形態では、突起部３０の先端は、隣接する保持器セグメント２０の対向面２０ａに点接触又は面接触するように構成されているが、線接触するように構成されていてもよい。また、対向面２０ａに形成する突起部３０の数は、３個以上とすることができる。

また、１又は複数の突起部３０に代えて、対向面２０ａの全体を凹凸形状（波形状、ジグザグ形状）に形成してもよい。この場合も、当該対向面２０ａは、これに対向する他の対向面２０ａに対してその一部が当接可能に構成される。

また、上記実施形態の保持器セグメント２０は、１個又は２個の円すいころを収容する構成であったが、３個以上の円すいころを収容するものであってもよい。
本発明の円すいころ軸受は、風力発電装置の主軸を支持する用途に限られず、あらゆる用途に使用することができる。

１０：円すいころ軸受、１１：内輪、１１ａ：内輪軌道面、１２：外輪、１２ａ：外輪軌道面、１３：円すいころ、１４：分割型保持器、２０：保持器セグメント、２０ａ：対向面、２１：柱部、２２：リム部、２３：ポケット、３０：突起部

Claims (6)

1. 円すいころを収容する複数の保持器セグメントを周方向に沿って環状に配列した円すいころ軸受用の分割型保持器であって、
   前記各保持器セグメントは、周方向に隣接する他の保持器セグメントに対向する対向面を有し、
   互いに対向する対向面の少なくとも一方は、他方に対してその一部において当接可能な構造を備えている、円すいころ軸受用の分割型保持器。
2. 前記一方の対向面は、前記他方の対向面に向けて突出し、その先端が前記他方の対向面に当接可能とされた突起部を備えている、請求項１に記載の円すいころ軸受用の分割型保持器。
3. 前記突起部は、前記他方の対向面に点接触又は線接触する、請求項２に記載の円すいころ軸受用の分割型保持器。
4. 前記各保持器セグメントは、周方向に並べて配置された複数の柱部と、この柱部の軸方向の端部同士を連結するリム部とを有しており、
   前記突起部は、軸方向に関して前記リム部の厚さの範囲に重複して形成されている、請求項２又は３に記載の円すいころ軸受用の分割型保持器。
5. 前記各保持器セグメントは、１個の円すいころを収容する１つのポケットを有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受用の分割型保持器。
6. 内輪軌道面を有する内輪と、この内輪の径方向外方に配置され、外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の間に転動可能に配置された複数の円すいころと、複数の円すいころの間隔を保持する請求項１〜５のいずれか１項に記載の分割型保持器と、を備えている、円すいころ軸受。

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