JP2011133061A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 分割型保持器のセグメント相互間のすき間を無くすることにより、セグメント相互の衝突に起因する騒音や損傷の起こらない転がり軸受を提供することを課題とする。
【解決手段】 内輪１１の外周に外輪１２が同芯状態に配置され、前記内輪１１と外輪１２の間に多数の円筒ころ１３が介在され、前記円筒ころ１３が複数のセグメント１７に分割された分割型保持器１６により一定間隔に保持された転がり軸受において、前記セグメント１７相互間に前記円筒ころ１３より小径の小径ころ１８が介在された構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受に関し、特に転動体の保持器として複数のセグメントに分割された分割型保持器を用いた転がり軸受に関するものである。

ターンテーブル用軸受等の大型の転がり軸受においては、保持器の成形や組立の便利さから、複数のセグメントに分割された分割型保持器を使用することが従来から行われている。分割型保持器においては、セグメントの端面相互間に円周方向のすき間が生じるため、軸受の回転中にセグメントがガタついたり、セグメント相互が衝突したりして、軸受の騒音や、保持器の損傷の原因となる問題がある。このため、従来からセグメントの周方向への動きを規制する工夫が施されている。

例えば、玉軸受において、半環状の２個のセグメントを環状に組み合わせた分割型保持器を用いたものが知られている（特許文献１）。この場合は、各セグメントの端面にコーティング材を所定厚さに塗布することによってセグメント相互間のすき間を無くすようにしている（特許文献１）。

また、分割型保持器を用いた玉軸受又はころ軸受において、セグメント相互間に形成されるポケットに、当該保持器によって保持される転動体と同じ大きさの玉又はころをセグメントの連結用に収納したものも知られている（特許文献２、３）。この場合は、セグメント連結用に収納された玉又はころも軸受に作用する負荷を支持する。

実開平６−６７４６号公報 特開２００２−３３９９７９号公報 特開２００７−１６２９１２号公報

前記特許文献１に開示された分割型保持器のように、セグメント端面にコーティング材を塗布するものは、コーティング層の厚さを調整してセグメント相互間のすき間を無くすることには限界があり、また、コーティング処理のための設備が必要になる等の問題がある。

また、特許文献２、３の場合は、セグメント連結用の玉又はころを収納するポケットがセグメントの内部に形成されたものではなく、隣接する２つのセグメントの端部に形成された半円形部分を突き合わせて形成されたものである。このため、そのポケットに収納された玉又はころは、隣接する二つのセグメントから大きさと方向の異なった荷重を受ける場合がある。その結果、玉又はころの回転が不安定になり、軸受の円滑な回転が妨げられる問題がある。

そこで、この発明は、分割型保持器のセグメント相互間のすき間を無くすことにより、そのすき間の存在によるセグメントのガタつきや衝突に起因する保持器の損傷・騒音がなく、また円滑な回転が得られる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、内輪の外周に外輪が同芯状態に配置され、前記内輪と外輪の間に多数の転動体が介在され、前記転動体が複数のセグメントに分割された分割型保持器のポケットに保持された転がり軸受において、前記セグメントは、前記転動体を１個又は複数単位で収納するポケットを有し、当該セグメント相互間に前記転動体より小径の小径回転体が介在された構成としたものである。

前記の分割型保持器は、環状に配置されたセグメント相互の間のすき間に小径回転体を順次挿入することにより環状の連鎖体に構成される。この場合、最後の小径回転体を挿入するすき間、いわゆる最後すき間の大きさは、諸部品の寸法誤差が集積するため区々となる。この大きさの異なった最後すき間に、無定見に小径回転体を組み入れたとすると、組み上がった保持器においてセグメント相互間にすき間が発生し、騒音等の原因となる。

この問題を解消するため、この発明においては、最後すき間に挿入すべき小径回転体として、当該小径回転体の仕上げ寸法の公差範囲内にあって当該最後すき間に適合する公差を持ったものを個別に選択し、これを最後すき間に挿入することとした。

以上のように、この発明においては、転動体はすべて独立したセグメント内のポケットに収納されるので、隣接する他のセグメントに作用する荷重の影響を受けることがない。このため、軸受は安定よく回転する。

また、分割型保持器を構成するセグメントと小径回転体の環状連鎖体には、周方向のすき間が無い（即ち、すき間がゼロか、実質的にゼロである）ので、セグメントのガタつきや衝突に起因する保持器の損傷・騒音の発生が防止される。

は、実施形態１の一部省略縦断正面図である。 は、図１のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 は、実施例１の保持器の一部省略分解斜視図である。 は、図１のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 は、実施形態２の一部省略縦断正面図である。 は、図５のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 は、実施形態３の一部省略縦断正面図である。 は、図７のＸ４−Ｘ４線の断面図である。 は、図７のＸ５−Ｘ５線の断面図である。 は、実施形態４の一部省略縦断正面図である。 は、図１０のＸ６−Ｘ６線の断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
添付の図１から図４に示した実施形態１は、分割型保持器を用いた円筒ころ軸受に関するものである。この円筒ころ軸受は、内輪１１の外周に外輪１２が同芯状態に配置され、内輪１１と外輪１２の間に多数の円筒ころ１３が介在される。内輪１１の軌道１４の両側につば１５、１５が設けられる。

前記円筒ころ１３を周方向に一定間隔をもって保持する分割型保持器１６は、内輪案内タイプであり、図３に示したように、すべての円筒ころ１３ごとに１個ずつ分割されたセグメント１７と、各セグメント１７間に介在される小径ころ１８を組み合わせた連鎖体によって構成される。この小径ころ１８は「特許請求の範囲」において「小径回転体」と称するものに相当し、転動体が円筒ころ１３である場合は、これに対応して小径ころ１８が使用される。

セグメント１７は、環状のかご形保持器を１個のころごとに分割した矩形枠状のものであり、軸と直角方向に並んだ一対の側枠１９、１９と、軸方向に並んだ一対の柱部２１ａ、２１ｂとにより矩形のポケット２０が形成される。セグメント１７の素材としては、成形性に優れたナイロン樹脂、耐衝撃荷重性に優れたポリプロピレン系樹脂等が選ばれる。

前記柱部２１ａ、２１ｂの内側面相互は内輪１１側が狭くなるテーパ状に形成され、円筒ころ１３のＰＣＤより内輪１１側に寄った位置において当該円筒ころ１３に接触する。このため、セグメント１７は、円筒ころ１３に対し外輪１２の方向に抜け出すことはない。柱部２１ａ、２１ｂの内面を円筒ころ１３に沿った凹曲面に形成してセグメント１７の外輪１２方向への抜け出しが防止される。

小径ころ１８は、円筒ころ１３より小径の鋼製のころによって形成され（図４参照）、内輪１１及び外輪１２に接触することはない。従って、軸受に作用する負荷は受けない。軸受の負荷容量を大きく維持するために円筒ころ１３の数はできるだけ増やしたいという要求に鑑みると、小径ころ１８の径はできるだけ小さいことが望ましい。また、加工性や、隣り合う円筒ころ１３からの荷重を支持する必要があるため、小径ころ１８には焼入れ硬化処理を施すことが望ましい。

セグメント１７の各柱部２１ａ、２１ｂの外側面にそれぞれ浅い溝状の凹曲面２３が形成される。各凹曲面２３は、小径ころ１８の曲率より小さい曲率を持ち、軸方向の両端部に規制壁２４が形成される。（図１、図３参照）。凹曲面２３の最深部は円筒ころ１３のＰＣＤ２６上にあり、小径ころ１８は、前記ＰＣＤ２６上において隣り合うセグメント１７の相互に対向した凹曲面２３間に挟持される。また、軸方向には両方の規制壁２４により規制される。

このように、小径ころ１８が凹曲面２３に介在されることにより、荷重条件、取付誤差などにより、その小径ころ１８が、内輪１１の方向又は外輪１２の方向に移動しようとしても円筒ころ１３のＰＣＤ２６上に戻ろうとし、セグメント１７の間隔は一定に維持され、円筒ころ１３の等配制を崩す恐れがない。また、小径ころ１８が軸受から脱落する可能性も少なくなる。

前記凹曲面２３の曲率は、小径ころ１８の曲率より大きく設定されるが、当該軸受に偏荷重やモーメント荷重が加わっても、小径ころ１８が軸受から外れない程度の曲率、例えば、１．０２から１．１０程度に選定することが望ましい。曲率が１．０２より小さいと、偏荷重やモーメント荷重を受けた際に小径ころ１８が軸受から逸脱する恐れがある。また、１．１０より大きくなると、円筒ころ１３から受ける荷重によりセグメント１７と小径ころ１８との間の面圧が大きくなり好ましくない。

前記の円筒ころ軸受を組み立てる際は、適当な治具を用いてセグメント１７を内輪１１の周りに環状に配列するとともに、各セグメント１７の凹曲面２３間のすき間のうち１つのすき間を最後すき間として残し、他のすべてのすき間に小径ころ１８を順次挿入する。最後すき間は、セグメント１７、小径ころ１８等の寸法誤差、加工誤差等の集積により、ロットごとに異なる大きさとなるのが普通である。

このため、最後すき間においては、小径ころ１８の仕上げ寸法の公差範囲内にあって当該最後すき間に適合する公差をもった小径ころ１８を個別に選択し、これを径方向又は軸方向から強制嵌合する。これにより、分割型保持器１６を構成するセグメント１７と小径ころ１８の環状の連鎖体の周方向のすき間が無くなる。

その後、各セグメント１７のポケット２０に円筒ころ１３を挿入し、さらに外輪１２を嵌めることにより円筒ころ軸受が組み上がる。

このようにして組み立てられた円筒ころ軸受においては、全ての円筒ころ１３がセグメント１７のポケット２０に収納される。また、分割型保持器１６を構成するセグメント１７及び小径ころ１８の間に周方向のすき間は無く、従ってセグメント１７のガタつきは生じないので、セグメント１７相互の衝突に伴う騒音の発生やセグメント１７の損傷の発生を防止することができる。

なお、セグメント１７の基本単位を前述のように１個の円筒ころ１３に対応した１個のポケット２０を有する大きさとする他、２個以上の適宜な数の円筒ころ１３に対応した数のポケット２０を有する大きさとすることも可能である。このことは以下に述べる他の実施形態の場合においても同様である。

[実施形態２]
図５及び図６に示した実施形態２の場合は、基本的には前記の実施形態１の場合と同様であるが、小径ころ１８をセグメント１７間で挟持する構造において相違する。即ち、図５及び図６に示したように、この場合のセグメント１７は、その一方の柱部２１ａの外側面に小径ころ１８を抱持する半円筒形状の凹曲面、即ちポケット２５が形成される。これに対向した隣接する他のセグメント１７の柱部２１ｂの外面は平坦面に形成され、前記ポケット２５に収納された小径ころ１８に線接触する。

この場合、最後すき間に小径ころ１８を収納する際は、ポケット２５の無い方の柱部２１ｂを若干撓めながら強制嵌合することにより行う。

この実施形態２の場合は、小径ころ１８がポケット２５に収納されるので、当該小径ころ１８が逸脱し難い利点がある。

[実施形態３]
図８から図１０に示した実施形態３は玉軸受の場合であり、内輪３１の外周に外輪３２が同芯状態に配置され、前記内輪３１と外輪３２の各軌道３３、３４の間に多数の玉３５が介在される。

前記玉３５は分割型保持器３０によって周方向に一定間隔をもって保持される。分割型保持器３０は、内輪案内タイプであり、１個の玉３５に対応した１個のポケット２９を有するセグメント３６と、各セグメント３６間に介在される小径玉３７（「小径玉３７」は「特許請求の範囲」にいう「小径回転体」に相当する。）の組み合わせから成る。

ポケット２９の内面は、内輪３１側が若干狭くなるテーパをもった円筒形に形成され、その外周面の対向２個所に小径玉３７を挟持する球面状の凹曲面３８が形成される。セグメント３６の素材としては、成形性を重視する場合はナイロン樹脂、耐衝撃荷重性を重視する場合はポリプロピレン系樹脂が選ばれる。

小径玉３７は、玉３５より小径の鋼製の玉によって形成され、隣接するセグメント３６の凹曲面３８間に挟持され、内輪３１及び外輪３２に接触することはない。従って、軸受に作用する負荷は受けない。軸受の負荷容量を大きく維持するために玉３５の数はできるだけ増やしたいという要求に鑑みると、小径玉３７の径はできるだけ小さいことが望ましい。また、加工性や、隣り合う玉３５からの荷重を支持する必要があるため、小径玉３７には焼入れ硬化処理を施すことが望ましい。

このように、小径玉３７が凹曲面３８に介在されることにより、荷重条件、取付誤差などにより、その小径玉３７が、内輪３１の方向又は外輪３２の方向に移動しようとしても玉３５のＰＣＤ２６上に戻ろうとし、セグメント３６の間隔は一定に維持され、玉３５の等配性を崩す恐れがない。また、凹曲面３８が球面状に形成されるため、小径玉３７が軸受から脱落する可能性も少なくなる。

前記凹曲面３８の曲率は、小径玉３７の曲率より大きく設定されるが、当該軸受に偏荷重やモーメント荷重が加わっても、小径玉３７が軸受から外れない程度の曲率、例えば、１．０２から１．１０程度に選定することが望ましい。曲率が１．０２より小さいと、偏荷重やモーメント荷重を受けた際に小径玉３７が軸受から逸脱する恐れがある。また、１．１０より大きくなると、玉３５から受ける荷重によりセグメント３６と小径玉３７との間の面圧が大きくなり好ましくない。

前記の分割型保持器４０を組み立てる際は、同芯状態に組み合わせた外輪３２に対し内輪３１を軸方向と直角方向の軸の周りに一定角度傾くように回転させ、外輪３２から露出した内輪３１の軌道３３にセグメント３６と小径玉３７を、内輪３１を回しながら順次入れて行く。

最後すき間においては、小径玉３７の仕上げ寸法の公差範囲内にあって当該最後すき間に適合する公差をもった小径玉３７を個別に選択し、最後すき間に強制嵌合する。これにより、分割型保持器４０を構成するセグメント３６と小径玉３７による周方向のすき間のない環状の連鎖体が形成される。

このようにして組み立てられた玉軸受においては、分割型保持器４０を構成するセグメント３６及び小径玉３７間にすき間が無いのでガタつきは生じない。このため、軸受の回転に伴う騒音の発生やセグメント３６の損傷等の発生が避けられる。

[実施形態４]
図１０及び図１１に示した実施形態４の場合は、基本的には前記の実施形態３の場合と同様であるが、小径玉３７の挟持構造において相違する。即ち、図１０及び図１１に示したように、この場合のセグメント３６は、外径面の対向した位置の一方に平坦面４２形成され、他方に肉厚部３９が形成される。その肉厚部３９の外側面に小径玉３７を抱持する半円筒形状の凹曲面、即ちポケット４１が形成される。

この場合、最後すき間に小径玉３７を収納する際は、セグメント３６の平坦面４２側を若干撓めながら強制的に嵌めることにより行う。

この実施形態４の場合は、小径玉３７がポケット４１に収納されるので、小径玉３７が逸脱し難い利点がある。

１１ 内輪
１２ 外輪
１３ 円筒ころ
１４ 軌道
１５ つば
１６ 分割型保持器
１７ セグメント
１８ 小径ころ
１９ 側枠
２０ ポケット
２１ａ、２１ｂ 柱部
２３ 凹曲面
２４ 規制壁
２５ ポケット
２６ ＰＣＤ
２９ ポケット
３０ 分割型保持器
３１ 内輪
３２ 外輪
３３、３４ 軌道
３５ 玉
３６ セグメント
３７ 小径玉
３８ 凹曲面
３９ 肉厚部
４０ 分割型保持器
４１ ポケット
４２ 平坦面

Claims (9)

1. 内輪の外周に外輪が同芯状態に配置され、前記内輪と外輪の間に多数の転動体が介在され、前記転動体が複数のセグメントに分割された分割型保持器のポケットに保持された転がり軸受において、前記セグメントは、前記転動体を１個又は複数単位で収納するポケットを有し、当該セグメント相互間に前記転動体より小径の小径回転体が介在されたことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記転動体及び小径回転体が共にころ又は玉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。
3. 前記小径回転体が鋼製であり、かつ焼入れ硬化処理が施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。
4. 前記小径回転体に接する前記セグメントの端面が凹曲面に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 前記凹曲面の曲率が１．０２から１．１０の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
6. 前記小径回転体に対する一方のセグメントの端面に当該小径回転体を抱持するポケットが形成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。
7. 前記セグメントの相互間に存在するすき間のうち、一つのすき間を最後すき間として残し他のすべてのすき間に前記小径回転体を挿入し、前記最後すき間に挿入すべき小径回転体は、当該小径回転体の仕上げ寸法の公差範囲内にあって当該最後すき間に適合する公差を持ったものを個別に選択したものである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。
8. 前記セグメントが、ナイロン樹脂又はポリプロピレン系樹脂のいずれかにより形成されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
9. 風力発電機の主軸を支持する軸受として用いられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の転がり軸受。