JP2014084949A - 円筒ころ軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】保持器の強度を確保する状態で負荷容量の増大を図ることができる組立て性および組付け性に優れた円筒ころ軸受を提供することである。
【解決手段】つば付外輪1の両側に設けられた一対の内向き鍔3a、3bの少なくとも一方を外輪1と別体のつば輪で形成して、そのつば輪3bを外輪1に固定する。外輪1と鍔なし内輪11間に円筒ころ21を組込み、その円筒ころ21を保持する保持器31を円筒ころ21のピッチ円PCより径方向内方に位置させて、円筒ころ21のサイズアップあるいは本数の増加により負荷容量を増大させても柱部33の幅寸法を狭小化する必要をなくし、保持器31の強度を確保する状態で負荷容量の増大が図れるようにし、内輪11が分離しても円筒ころ21およびその円筒ころ21を保持する保持器31が外輪1から分離するのを防止する。
【選択図】図2

Description

この発明は、ラジアル負荷の大きな使用条件下で使用される円筒ころ軸受に関する。
風車のロータに接続された回転軸の回転を増速機により増速して発電機を駆動する風力発電装置においては、発電機を駆動するトルク伝達系に比較的大きなラジアル荷重が負荷されるため、回転軸や変速機内のトルク伝達軸を負荷容量の大きな円筒ころ軸受で回転自在に支持するようにしている。
近年では、円筒ころ軸受に対して、更なる重荷重条件下の使用で長寿命であることが求められている。その要求に対しては、円筒ころをサイズアップし、あるいは、円筒ころの本数を増加することで満足させることができるが、サイズアップや本数増は、円筒ころのピッチ円上でのころ間隔が狭くなって、その円筒ころを保持する保持器の上記ピッチ円上に配置される柱部を細くする必要が生じ、保持器の強度不足が懸念される。
ここで、特許文献1に記載された円筒ころ軸受のように、保持器を省略した総ころタイプのものにおいては、負荷容量が大きく、重荷重条件下での使用に適しているが、保持器がないため、軸受の回転性能が悪く、また、円筒ころ同士が接触回転するため、円筒ころの表面の損傷が懸念される。
特許文献2には、保持器の柱部を円筒ころのピッチ円より内径側または外径側に位置させた円筒ころ軸受を開示している。この円筒ころ軸受のように、円筒ころのピッチ円上を避ける位置に保持器の柱部を位置させることにより、円筒ころのサイズアップや本数増を図ることができ、良好な回転性能を維持する状態で円筒ころ軸受の負荷容量を増大させることができる。
特開平9−88970号公報 特開2008−303893号公報
ところで、特許文献2に記載された円筒ころ軸受においては、両つば付軌道輪および片つば付軌道輪を有し、その軌道輪間に組み込まれた保持器を円筒ころのピッチ円から両つば付軌道輪側に片寄せて設けた構成であるため、片つば付軌道輪を分離すると、円筒ころも分離して組立て状態を維持することができないため、円筒ころ軸受の組立てに非常に手間がかかるという不都合がある。
また、片つば付軌道輪の円筒状軌道面の端部に止め輪を取付けて、その片つば付軌道輪の分離を防止する必要があり、軸やハウジングへの円筒ころ軸受の組付けにも手間がかかるという不都合がある。
この発明の課題は、保持器の強度を確保する状態で負荷容量の増大を図ることができる組立て性および組付け性に優れた円筒ころ軸受を提供することである。
上記の課題を解決するため、この発明においては、円筒状軌道面を内周に有する外側軌道輪と、その外側軌道輪の内側に組み込まれ、外周に円筒状の軌道面が設けられた内側軌道輪と、その内側軌道輪と外側軌道輪間に組み込まれた複数の円筒ころと、それぞれの円筒ころを回転自在に収容する円筒ころ数と同数のポケットが周方向に間隔をおいて設けられた円筒状の保持器とからなり、前記外側軌道輪と前記内側軌道輪の一方が前記ころの端面を案内する両鍔付きとされ、他方が鍔なしとされた円筒ころ軸受において、前記保持器の隣接するポケット間に形成された柱部を前記円筒ころのピッチ円と鍔なし軌道輪の円筒状軌道面間に配置し、前記両鍔付き軌道輪における一対の鍔の少なくとも一方の鍔を軌道輪に対して別体のつば輪により形成し、そのつば輪を、円筒ころの組付け後に軌道輪に固定した構成を採用したのである。
上記の構成からなる円筒ころ軸受においては、保持器のポケット内に円筒ころを組み込んだ状態で、その保持器をつば輪の取り付けによって両鍔付き軌道輪とされる軌道輪に嵌合し、その嵌合後、つば輪を固定することにより、円筒ころおよび保持器を非分離とすることができる。その非分離状態で鍔なし軌道輪を組付けることにより、円筒ころ軸受の組立てとすることができる。
このため、円筒ころ軸受を簡単に組み立てることができ、その組立て状態で鍔なし軌道輪が分離しても、両鍔付き軌道輪、保持器および円筒ころは組立て状態を維持して分離することがなく、軸やハウジングに対して簡単に組付けることができる。
また、保持器の隣接するポケット間に形成された柱部を円筒ころのピッチ円と鍔なし軌道輪の円筒状軌道面間に配置することにより、円筒ころをサイズアップし、あるいは、本数を増加しても、保持器の柱部の強度を確保することができる。したがって、保持器の強度を確保する状態で円筒ころ軸受の負荷容量の増大を図ることができる。
さらに、円筒ころのピッチ円上から保持器の柱部を径方向に変位させることにより、円筒ころの径方向への動き量が小さくなり、鍔なし軌道輪における軌道面の軸方向両端部に対するリードインチャンファ部の形成を不要とすることもできる。リードインチャンファ部を無くすと、両鍔付き軌道輪と鍔なし軌道輪の相対的な軸方向の移動可能量の増大化を図ることができる。
この発明に係る円筒ころ軸受において、つば輪の固定には、ボルトの締め付けによる方法、ピン止めする方法、鍔付き軌道輪とその側面に衝合したつば輪の周面に跨るようにして形成された環状溝に環状の止め金を嵌合してつば輪を固定する方法、溶接する方法、つば輪そのものを鍔付き軌道輪の端部周面に形成されたねじにねじ係合して締め付ける方法、つば輪そのものを鍔付き軌道輪の端部周面に圧入する方法を採用することができる。
ボルトの締め付けによる固定方法の採用においては、つば輪に形成された軸方向のボルト挿入孔から軌道輪の側面に形成されたねじ孔にボルトをねじ込むようにしてもよく、あるいは、鍔付き軌道輪の軸方向端部に小径円筒面を設け、つば輪には上記小径円筒面に嵌合される円筒部を設け、その円筒部に形成された径方向のボルト挿入孔から小径円筒面に形成された径方向のねじ孔にボルトをねじ込むようにしてもよい。
ピン止めによる固定方法の採用においては、つば輪と軌道輪の双方に軸方向のピン孔を形成し、そのピン孔にピンを圧入してもよく、あるいは、つば輪に軌道輪の端部に嵌合する円筒部を設け、その円筒部の周面から軌道輪に至る径方向のピン孔を形成し、そのピン孔にピンを圧入するようにしてもよい。
また、つば輪を圧入する固定方法の採用においては、圧入時に鍔付き軌道輪が径方向に変形し、その変形によってハウジングや軸に対する組付けを阻害するおそれがあるため、鍔付き軌道輪の側面に環状溝を形成して、径方向の変形を抑制するのが好ましい。
ここで、保持器をプレス成形品または合成樹脂の成形品とすると、もみ抜きによる保持器に比較してコストの低減を図ることができる。
また、保持器を円筒ころ案内とすると、軌道輪案内する場合に比較して軸受回転時の回転抵抗を小さくすることができ、トルク損失を少なくすることができる。
この発明においては、上記のように、保持器の隣接するポケット間に形成された柱部を円筒ころのピッチ円と鍔なし軌道輪の円筒状軌道面間に配置したことにより、柱部の強度を確保する状態で円筒ころのサイズアップや本数の増大によって負荷容量の増大を図ることができる。
また、保持器のポケット内に円筒ころを収容した組立て品をつば輪の取り付けによって両鍔付き軌道輪とされる軌道輪に嵌合し、その軌道輪につば輪を固定することにより、両鍔付き軌道輪、保持器および円筒ころは組立て状態を保持するため、軸やハウジングに対して簡単に組付けることができる。しかも、その組立て品を鍔なし軌道輪に嵌合することで円筒ころ軸受とすることができるため、円筒ころ軸受を簡単に組立てることができる。
この発明に係る円筒ころ軸受の実施の形態を示す一部切欠正面図 図1のII−II線に沿った断面図 つば輪の固定の他の例を示す断面図 つば輪の固定のさらに他の例を示す断面図 つば輪の固定のさらに他の例を示す断面図 図5のつば輪の固定部の平面図 つば輪の固定のさらに他の例を示す断面図 つば輪の固定のさらに他の例を示す断面図 つば輪の固定のさらに他の例を示す断面図 両鍔付き軌道輪の他の例を示す断面図 この発明に係る円筒ころ軸受の他の実施の形態を示す断面図 保持器の他の例を示す断面図 保持器のさらに他の例を示す断面図
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1および図2に示すように、円筒ころ軸受は、両鍔付き軌道輪としてのつば付外輪1と、そのつば付外輪1の内側に組み込まれた鍔なし軌道輪としての内輪11と、外輪1と内輪11間に組み込まれた複数の円筒ころ21と、その円筒ころ21を保持する保持器31とからなる。
外輪1は、円筒状の軌道面2を内周に有し、その軌道面2の軸方向両端部に円筒ころ21の端面を案内する一対の内向き鍔3a、3bが設けられている。
一対の内向き鍔3a、3bの一方の内向き鍔3aは外輪1に一体的に設けられ、他方の内向き鍔3bは、外輪1に対して別体のつば輪からなっている。つば輪3bの外径は外輪1の外径に等しい、または、わずかに小さく、内径は一方の内向き鍔3aの内径と同径とされている。このつば輪3bは外輪1の側面に衝合する状態で固定手段40により外輪1に固定されている。
図2に示すように、固定手段40は、つば輪3bに座ぐりを有する軸方向のボルト挿入孔41を形成し、一方、外輪1の側面にはそのボルト挿入孔41と対向する位置にねじ孔42を設け、上記ボルト挿入孔41に挿入されてねじ孔42にねじ込まれるボルト43の締め付けによりつば輪3bを固定している。この場合、ボルト43の数が少ないと、つば輪3bを安定よく固定することができないため、ボルト43は3本以上として、つば輪3bの周方向の等間隔位置を締め付けるようにする。
内輪11は、円筒状の軌道面12を外周に有し、その軌道面12の軸方向の両端部にはリードインチャンファ部13が形成されており、上記軌道面12および外輪1の軌道面2に沿って円筒ころ21が転動自在とされている。
保持器31は、円筒状をなし、円筒ころ21と同数のポケット32が周方向に間隔をおいて設けられ、それぞれのポケット32内に円筒ころ21が収容されている。
保持器31は、その外径が円筒ころ21のピッチ円PCの直径PCDより小径とされて、円筒ころ21のピッチ円PCと内輪11の軌道面12間に位置する組込みとされ、隣接するポケット32間に形成された柱部33の内周面およびその柱部33の両端部に設けられたリング部34の内周面が内輪11の軌道面12により案内されるようになっている。
保持器31はもみ抜き加工されたものでもよいが、コスト的に不利であるため、ここでは、金属のプレス成形品として、コストの低減を図るようにしている。なお、プレス成形品に代えて、合成樹脂の成形品としてもよい。
実施の形態で示す円筒ころ軸受は上記の構造からなり、その組立てに際しては、保持器31の外周囲から、その保持器31に形成された複数のポケット32のそれぞれに円筒ころ21を収容し、その保持器31と円筒ころ21の組立て品を外輪1の内側に嵌合した後、外輪1の側面につば輪3bを衝合し、そのつば輪3bに形成されたボルト挿入孔41にボルト43を挿入し、ねじ孔42に対するボルト43のねじ込みによってつば輪3bを固定する。
つば輪3bの固定によって円筒ころ21は鍔3aおよびつば輪3bにより軸方向に分離するのが防止されると共に、保持器31によって径方向内方に抜け出るのが防止され、外輪1、円筒ころ21および保持器31は組立て状態を維持し、その組立て品内に内輪11を嵌合することにより、円筒ころ軸受の組立てが完了する。
このように、保持器31と円筒ころ21の組立て品を外輪1内に嵌合してつば輪3bを固定することにより外輪1、円筒ころ21および保持器31は組立て状態を維持して分離せず、その組立て品内に内輪11を嵌合することによって円筒ころ軸受の組立てが完了するため、円筒ころ軸受を簡単に組み立てることができると共に、保持器31のポケット32に対する円筒ころ21の組み込みが挿入による組み込みであってかち込みする必要がないため、保持器31を変形させることなく、また、円筒ころ21を損傷させることなく円筒ころ軸受の組み立てを行なうことができる。
また、内輪11が軸方向に分離しても、外輪1、保持器31および円筒ころ21は組立て状態を維持して分離することがないため、軸やハウジングに対して簡単に組付けることができる。
図1および図2に示す円筒ころ軸受の組立て状態において、保持器31の隣接するポケット32間に形成された柱部33は円筒ころ21のピッチ円PCより内側に配置されているため、円筒ころ21をサイズアップし、あるいは、本数を増加しても、保持器31の柱部33の強度を確保することができる。このため、保持器31の強度を確保する状態で円筒ころ軸受の負荷容量を増大させることが可能である。
図2においては、つば輪3bに軸方向のボルト挿入孔41を形成し、そのボルト挿入孔41にボルト43を挿入し、外輪1の側面に設けられたねじ孔42にボルト43をねじ係合して締め付けることによってつば輪3bを固定するようにしたが、図3に示すように、つば付外輪1の軸方向端部に外輪外径より小径の小径円筒面4を形成し、つば輪3bにはその小径円筒面4に嵌合される円筒部5を設け、その円筒部5に座ぐりを有する径方向のボルト挿入孔44を形成し、そのボルト挿入孔44から上記小径円筒面4に形成された径方向のねじ孔45にボルト43をねじ込み、そのボルト43の締め付けによりつば輪3bを固定してもよい。
図3に示すつば輪3bの固定手段40においては、通常、外輪1がハウジング内に嵌合される組付けとされるため、ボルト43に弛みが生じて外径側に抜け落ちるという不都合の発生はなく、つば輪3bの分離を確実に防止することができる。
図2および図3においては、つば輪3bを固定する固定手段40として、ボルト43の締め付けによるものを示したが、固定手段40はこれに限定されるものではない。図4乃至図9は、固定手段40の他の例を示している。
図4に示す固定手段40においては、つば輪3bおよび外輪1に軸方向のピン孔46を形成し、そのピン孔46にピン47を圧入して、つば輪3bを固定している。
図4に示すピン止めによる固定手段40においては、図3に示す円筒部5の外周から外輪1に至る径方向のピン孔を形成し、そのピン孔にピンを圧入して、つば輪3bの固定としてもよい。
図4に示す固定手段40の採用においては、つば輪3bおよび外輪1に孔明け加工によってピン孔46を形成すればよいため、ねじ孔を形成する図3の固定手段40に比較して加工が容易である。
図5および図6に示す固定手段40においては、外輪1の側面につば輪3bを衝合し、その外輪1とつば輪3bの衝合部における外径面に、その両部品に跨るようにして複数の環状溝48を周方向に間隔をおいて設け、それぞれの環状溝48に環状の止め金49を嵌合するようにしている。この場合、止め金49は、単に嵌合する組付けとしてもよく、圧入する組付けとしてもよい。また、圧入に代えて接着するようにしてもよい。
図5および図6に示す固定手段40の採用においては、外輪1およびつば輪3bに跨る環状溝48は切削によって形成することができるため、ねじ孔を形成する固定手段40に比較して加工が容易である。
図7に示す固定手段40においては、外輪1の側面につば輪3bを衝合し、その衝合面の外周部を溶接して、外輪1につば輪3bを固定している。同図の50は、溶接部を示している。
図7に示す溶接による固定手段40の採用によれば、ボルト止めによる固定手段40やピン止めによる固定手段40に対比して、部品点数を削減することができ、また、ねじ孔やピン孔の加工を不要とすることができるため、コスト的にも有利である。
図8に示す固定手段40においては、外輪1の側面に、外輪内径より大径の嵌合凹部としてのねじ孔51を形成し、つば輪3bの外周には雄ねじ52を設け、その雄ねじ52をねじ孔51の雌ねじ51aにねじ係合して、ねじ孔51の閉塞端面に圧接する位置までつば輪3bをねじ込むようにしている。
図9に示す固定手段40においては、外輪1の側面に、外輪内径より大径の嵌合凹部53を形成し、その嵌合凹部53につば輪3bを圧入している。この場合、つば輪3bの圧入によって外輪1が径方向外方に変形する可能性があり、その変形防止対策として、外輪1の側面に環状溝54を形成して外輪1の変形を防止している。
図9に示す固定手段40の採用においては、図8に示す固定手段40との対比においてねじ切りを不要とすることができるため、加工の容易化を図ることができる。
図2乃至図9では、外輪1に設けられた一対の内向き鍔3a、3bの一方の内向き鍔3bのみを外輪1と別体のつば輪3bで形成して、外輪1に固定したが、図10に示すように、一対の内向き鍔3a、3bのそれぞれを外輪1と別体のつば輪で形成して外輪1に固定してもよい。つば輪3a、3bの固定に際し、ここでは、図2に示す場合と同様に、ボルト止めによる固定手段40を採用しているが、図3乃至図9に示す固定手段40を採用してもよい。
図10に示すように、一対の内向き鍔3a、3bのそれぞれをつば輪で形成することにより、外輪1の形状を簡素化することができる。
図11は、円筒ころ軸受の他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、外輪61を鍔なしとし、その外輪61の内周に形成された円筒状軌道面62の軸方向両端部にリードインチャンファ部63を設けている。
また、内輪71を、その外周に形成された円筒状軌道面72の軸方向両端部に外向き鍔73a、73bを設けたつば付とし、一方の外向き鍔73bを内輪71と別体のつば輪として、そのつば輪73bを内輪71に固定している。
さらに、円筒ころ21を保持する保持器81を円筒ころ21のピッチ円PCより径方向外方に位置させて、外輪61の軌道面62で案内するようにしている。同図で示す82は、保持器81に形成されたポケットを示し、そのポケット82内に円筒ころ21が収容されている。
図11に示す円筒ころ軸受においても、保持器81がピッチ円PC上にないため、円筒ころ21をサイズアップし、あるいは、本数を増加しても、保持器81の強度を確保することができることになり、保持器81の強度を確保する状態で円筒ころ軸受の負荷容量を増大することができる。
また、外輪61が分離しても、円筒ころ21は分離せず、その円筒ころ21および保持器81は内輪71に組立てられた状態を維持するため、軸に対して容易に組付けることができると共に、円筒ころ軸受も簡単に組み立てることができる。
図11では、一方の外向き鍔73bのみをつば輪で形成しているが、他方の外向き鍔73aもつば輪で形成して、内輪71に固定してもよい。
なお、図11では、つば輪73bの固定に際し、図2に示す場合と同様に、ボルト止めによる固定手段40を採用しているが、図3乃至図9に示す固定手段40を採用してもよい。
図2に示す実施の形態においては、保持器31を軸方向に全長にわたって同一厚さとしているが、図12に示すように、リング部34の内径を柱部33の内径より小径として、リング部34を柱部33より厚肉としてもよい。
上記のように、リング部34を柱部33より厚肉とすると、柱部33を内輪11の軌道面12に対して非接触状態に保持することができるため、軌道面12の摩耗を抑制し、円筒ころ軸受の回転抵抗を低減することができる。
図2および図12に示すように、保持器31によって円筒ころ21を保持することにより、円筒ころ21の径方向の動き量が小さくなるため、図2に示すリードチャンファ部13を不要とすることができる。
また、図2に示す実施の形態においては、上記のように、保持器31を内輪案内しているが、図13に示すように、保持器31を円筒ころ21で案内するようにしてもよい。保持器31をころ案内することにより、保持器31を内輪11に対して非接触状態に保持することができるため、軌道面11の摩耗を抑制し、また、回転抵抗も小さくすることができるため、トルク損失を少なくすることができる。
1 外輪(外側軌道輪)
2 軌道面
3a 内向き鍔
3b 内向き鍔(つば輪)
4 小径円筒面
5 円筒部
11 内輪(内側軌道輪)
12 軌道面
21 円筒ころ
31 保持器
32 ポケット
33 柱部
34 リング部
40 固定手段
41 ボルト挿入孔
42 ねじ孔
43 ボルト
44 ボルト挿入孔
45 ねじ孔
46 ピン孔
47 ピン
48 環状溝
49 止め金
50 溶接部
53 嵌合凹部
54 環状溝
61 外輪(外側軌道輪)
62 軌道面
71 内輪(内側軌道輪)
72 軌道面
73a 外向き鍔
73b 外向き鍔(つば輪)
81 保持器
82 ポケット

Claims (8)

  1. 円筒状軌道面を内周に有する外側軌道輪と、その外側軌道輪の内側に組み込まれ、外周に円筒状の軌道面が設けられた内側軌道輪と、その内側軌道輪と外側軌道輪間に組み込まれた複数の円筒ころと、それぞれの円筒ころを回転自在に収容する円筒ころ数と同数のポケットが周方向に間隔をおいて設けられた円筒状の保持器とからなり、前記外側軌道輪と前記内側軌道輪の一方が前記ころの端面を案内する両鍔付きとされ、他方が鍔なしとされた円筒ころ軸受において、
    前記保持器の隣接するポケット間に形成された柱部を前記円筒ころのピッチ円と鍔なし軌道輪の円筒状軌道面間に配置し、
    前記両鍔付き軌道輪における一対の鍔の少なくとも一方の鍔を軌道輪に対して別体のつば輪により形成し、そのつば輪を、円筒ころの組付け後に軌道輪に固定したことを特徴とする円筒ころ軸受。
  2. 前記つば輪を固定する手段が、そのつば輪に形成された軸方向のボルト挿入孔から軌道輪の側面に形成されたねじ孔にボルトをねじ込んで締め付ける構成とされた請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  3. 前記つば輪を固定する手段が、前記鍔付き軌道輪の軸方向端部に小径円筒面を設け、前記つば輪には前記小径円筒面に嵌合される円筒部を設け、その円筒部に形成された径方向のボルト挿入孔から前記小径円筒面に形成された径方向のねじ孔にボルトをねじ込んで締め付けるようにした構成からなる請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  4. 前記つば輪を固定する手段が、そのつば輪の外側面から軌道輪に至る軸方向のピン孔を設け、そのピン孔にピンを圧入する構成とされた請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  5. 前記つば輪を固定する手段が、前記鍔付き軌道輪の軸方向端部に小径円筒面を設け、前記つば輪には前記小径円筒面に嵌合される円筒部を設け、その円筒部の周面から軌道輪に至る径方向のピン孔を形成し、そのピン孔にピンを圧入する構成とされた請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  6. 前記つば輪を固定する手段が、鍔付き軌道輪の側面につば輪を衝合し、その鍔付き軌道輪とつば輪の衝合部における周面に、その両部品に跨るようにして複数の環状溝を周方向に間隔をおいて設け、それぞれの環状溝に環状の止め金を嵌合した構成からなる請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  7. 前記つば輪を固定する手段が、前記鍔付き軌道輪の側面に前記つば輪が嵌合される嵌合凹部を形成し、その嵌合凹部につば輪を圧入する構成とされた請求項1に記載の円筒ころ軸受。
  8. 前記鍔付き軌道輪の側面に環状溝を形成した請求項7に記載の円筒ころ軸受。
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