JP2014139474A

JP2014139474A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2014139474A
Application number: JP2013257136A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 晃山口; Kenichi Kataoka; 健一片岡; Yu Suzuki; 佑鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-07-31
Also published as: DE212013000259U1; CN104105893A; WO2014098212A1

Abstract

【課題】安価に製造可能な分割型保持器を備えた転がり軸受を提供する。
【解決手段】軸方向に平行に配置された１対の側板部２および１対の側板部を軸方向に接続する複数の柱部１をそれぞれ有するの保持器セグメント２１を周方向に直列に組み合わせることで形成され、１対の側板部および周方向に対向する柱部により形成されるポケット３に円すいころ７を保持する。保持器セグメント２１を周方向に直列に組み合わせることで形成される保持器は、略多角筒形状または略多角すい台筒形状を構成する。保持器セグメント２１の周方向寸法は、設計値と常温での実際の長さとの差が０．０７５％以下となっている。柱部１には、転動体の径方向内側への脱落を防止して転動体を案内する案内部６が設けられており、案内部６と円すいころ７の転動面との間には、保持器セグメント２１が径方向に変位可能な隙間が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

転がり軸受は、一般的に、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数の転動体と、を備えており、複数の転動体は保持器によって保持される。保持器としては、通常、単一部材から形成される一体型の保持器が使用されるが、風力発電機や鉄鋼設備、建設機械等に使用される大型の転がり軸受においては、組立や保守を容易にするため、分割型の保持器が用いられることがある。このような分割型保持器は、複数の保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせることにより、全体として円筒形状または円錐台筒形状の保持器を構成する（例えば特許文献１、２）。

従来の分割型保持器について、図１２、１３を参照してより詳細に説明する。図１２に示すように、円弧状に形成された複数の保持器セグメント１２１を周方向に直列に組み合わせることにより、全体として円筒状または円錐筒状のいわゆる分割型保持器１２０が形成される。図１３に示すように、各保持器セグメント１２１は全体として円弧状に形成されており、軸方向両端部に設けられたそれぞれが円弧状である１対のリム部１０２、１０２と、リム部１０２、１０２を結合する複数の柱部１０１、１０１と、を備える。これら両リム部１０２、１０２の内側面と円周方向に隣り合う柱部１０１、１０１の円周方向側面とにより囲まれる部分により、不図示のころを転動自在に保持するためのポケット１０３、１０３が形成される。ポケット１０３、１０３の内面のうち、柱部１０１、１０１の円周方向側面が、各ころの転動面を案内するための案内面となる。

この従来の分割型保持器１２０においては、隣り合う各保持器セグメント１２１の周方向隙間の合計Ｈ’と保持器ピッチ円Ｐ’の周長Ｌ’の関係を常温でＨ’≦０．００１Ｌ’とすることで、保持器セグメント１２１同士の衝突による破損を防止している。また、保持器セグメント１２１のポケット１０３の内面と不図示のころの転動面との間に、保持器セグメント１２１が径方向に変位可能な隙間を設けることで、温度上昇時の保持器セグメント１２１同士の干渉によるポケット１０３の歪みや、分割型保持器１２０の破損を防止している。

特開２００９−９７５２５号公報欧州特許出願公開第１４０８２４８号明細書

しかしながら、上記したような円弧状の保持器セグメント１２１を射出成型するための金型の加工は非常に高価である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価に製造可能な分割型保持器を備えた転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された転動体と、
軸方向に平行に配置された１対の側板部および前記１対の側板部を軸方向に接続する複数の柱部をそれぞれ有する複数の保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせることで形成され、前記１対の側板部および周方向に対向する前記柱部により形成されるポケットに前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受であって、
前記側板部の径方向外側端面と径方向内側端面とが互いに平行な平面であり、
複数の保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせることで形成される前記保持器は、略多角筒形状または略多角すい台筒形状を構成し、
前記保持器セグメントの周方向寸法の設計値と前記保持器セグメントの周方向寸法の常温での実際の長さとの差を０．０７５％以下とし、
前記柱部には、前記転動体の径方向内側への脱落を防止して前記転動体を案内する案内部が設けられており、
前記案内部と前記転動体の転動面との間には、前記保持器セグメントが径方向に変位可能な隙間が形成されることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記柱部には、前記転動体の径方向外側への脱落を防止する突起部が設けられており、
前記突起部および前記案内部は、前記内輪軌道面に配置される前記転動体に沿った形状を有することを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）前記保持器セグメントは、各側板部の軸方向外側端面から連続して前記保持器セグメントの周方向両端面から周方向に突出する突出部を有し、
前記突出部の軸方向内側端面は、前記側板部の軸方向内側端面よりも軸方向内側に位置しており、
複数の前記保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせる際、隣り合う各保持器セグメントは前記突出部において互いに接触することを特徴とする（１）または（２）に記載の転がり軸受。
（４）前記保持器セグメントが、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、およびポリフェニルサルファイドのいずれかの合成樹脂から形成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の転がり軸受。

本発明によれば、安価に製造可能な分割型保持器を備えた転がり軸受を提供することが可能である。

本発明の第１実施形態にかかる分割型保持器を説明するための模式図である。図１の分割型保持器を構成する保持器セグメントの斜視図である。図２の保持器セグメントの周方向断面図である。図２の保持器セグメントの側面図である。図２の保持器セグメントの平面図である。図２の保持器セグメントの周方向断面図であり、案内部と円すいころとの間の径方向隙間を説明するための図である。図２の保持器セグメントの周方向断面図であり、案内部の形状を説明するための図である。本発明の第２実施形態にかかる分割型保持器を構成する保持器セグメントの斜視図である。図８の保持器セグメントの側面図である。図８の保持器セグメントの平面図である。図１０の要部拡大図である。従来の分割型保持器の一例を示す模式図である。従来の分割型保持器の保持器セグメントの斜視図である。

以下、本発明の各実施形態に係る転がり軸受について、図１〜１１を用いて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受について、図１〜７を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態の転がり軸受に用いられる保持器２０は、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂により形成された複数の保持器セグメント２１を周方向に直列に組み合わせることにより形成される、いわゆる分割型保持器である。本実施形態では、１８個の保持器セグメント２１を周方向に直列に組み合わされることにより、保持器２０が形成される。以後、１つの保持器を形成するのに必要な保持器セグメントの数を、保持器分割数（この例では１８）と呼ぶ。尚、これらの保持器セグメント２１は、互いに対して機械的に結合されるものでなく、周方向に直列に突き合わせて外輪と内輪との間に配置されることにより、保持器２０を形成する。

図２〜５に示すように、各保持器セグメント２１は、軸方向に平行に配置される１対の側板部２、２と、この１対の側板部２、２を軸方向に接続する複数の柱部１と、を有する。側板部２、２の軸方向内側端面２ｃ、２ｃと、周方向に対向する柱部１、１の側面１ｃ、１ｃと、により、円すいころ７（図３参照）を保持するためのポケット３が形成される。本実施形態では、１対の側板部２、２が、周方向に所定の間隔で配置された４個の柱部１により接続されていることにより、３つのポケット３が形成されている。保持器セグメント２１の各ポケット３に１つずつ保持された円すいころ７は、外輪の内周面に形成された外輪軌道面７０と、内輪の外周面に形成された内輪軌道面８０と、の間に転動自在に配置される。

図２に示すように、各柱部１には、軸方向中間部において径方向内側に開口して周方向に貫通する油溝４が形成されており、円すいころ７の転動面と内輪軌道面８０との間を潤滑可能としている。また、図２、図３に示すように、柱部１の側面１ｃの径方向外側近傍には、軸方向に並んで設けられた一対の突起部５、５が形成されており、円すいころ７が径方向外側に脱落することを防止している。また、柱部１の側面１ｃの径方向内側近傍においては、軸方向両端に設けられた一対の案内部６、６が形成されており、円すいころ７が径方向内側に脱落することを防止している。このとき周方向に対向する柱部１、１において周方向に向かい合う突起部５、５の間幅Ａと、円すいころ７の径ｄとの関係は、Ａ＜ｄを満たす。また、周方向に対向する柱部１、１において周方向に向かい合う案内部６、６の間幅Ｂと、円すいころ７の径ｄとの関係は、Ｂ＜ｄを満たす。これにより、円すいころ７が脱落することなく、ポケット３内に保持される。

図４に示すように、各側板部２は、径方向外側端面２ａおよび径方向内側端面２ｂが互いに対して平行な平面となるように構成されている。これにより、保持器セグメント２１の側板部２を形成するための金型加工が容易となり、より安価に製造することが可能となる。

また、図４に示すように、保持器セグメント２１の周方向端面１ａ、１ａは、保持器分割数に応じて、径方向外側から内側へ向かって所定の傾斜角度Ｃをなすように形成されている。また、図５に示すように、保持器セグメント２１の周方向端面１ａ、１ａは、保持器分割数や保持器２０の形状に応じて、軸方向一方側から他方側へ向かって所定の傾斜角度Ｄをなすように形成されている。このような周方向端面１ａ、１ａにおいて、複数の保持器セグメント２１を周方向に突き合わせて直列に組み合わせることにより、略多角すい台筒形状の保持器２０を構成することができる。図４、５中、符号２ｄは、一対の側板部２、２の軸方向外側端面である。

また、図１に示すように、複数の保持器セグメント２１が周方向に隙間無く組合わされるための周方向寸法Ｈの設計値は、各保持器セグメント２１が同一な場合、内輪寸法、外輪寸法、円すいころ７のころ寸法、ころ数、ポケット３と円すいころ７の隙間、保持器２０の厚さ、保持器セグメント２１の数により幾何学的に決定される。なお、対象とする保持器セグメント２１の周方向寸法Ｈとして、側板部２の径方向外側端面２ａを用いてもよく、径方向内側端面２ｂを用いてもよい。そして、複数の保持器セグメント２１の周方向寸法Ｈは、設計値に対し常温（約２０℃）での実際の長さが絶対値で０．０７５％以下に規定されている。即ち、複数の保持器セグメント２１の周方向寸法Ｈの設計値と常温（約２０℃）での実際の長さとの差を絶対値で０．０７５％以下とすることで、保持器セグメント２１同士をほぼ隙間無く組み合わせることができる。

また、図６に示すように、ポケット３は、案内部６と円すいころ７の転動面との間に、保持器セグメント２１が径方向に変位可能な隙間ｅが設けられるように形成されている。これにより、温度上昇や吸水等により保持器セグメント２１が周方向に膨張した場合であっても、保持器セグメント２１が隙間ｅの範囲内で外径方向に変位することができるので、隣り合う保持器セグメント２１、２１同士の干渉を軽減することができる。したがって、ポケット３の歪みや保持器セグメント２１の破損を防止することが可能となる。

また、柱部１の突起部５および案内部６は、円すいころ７の転動面に沿うような形状に形成される。すなわち、保持器セグメント２１に形成された３つのポケット３のうち、中央に配置された１つの中央ポケット３ａと、中央ポケット３ａの周方向両側に配置された２つの端部ポケット３ｂと、において突起部５および案内部６の形状を変更する。

具体的には、図６、７に示すように、中央ポケット３ａにおいては、円すいころ７の転動を妨害しないように、径方向内側に向かって短く形成された突起部５ａ、５ａが設けられている。また、中央ポケット３ａにおける案内部６の案内面６ａ、６ａは、円すいころ７よりも大きい円すい台形８に沿った曲率半径によって、円すい台形８に沿った形状に形成されている。

これに対し、図６、７に示すように、端部ポケット３ｂにおいては、円すいころ７の脱落を防止するように径方向内側に向かって長く形成された中央側の突起部５ｂと、円すいころ７の転動を妨害しないように径方向内側に向かって短く形成された端部側の突起部５ｂ’と、が設けられている。また、端部ポケット３ｂにおける案内部６の中央側の案内面６ｂおよび端部側の案内面６ｂ’は、円すい台形８に沿った曲率半径を有すると共に、転がり軸受の回転軸を中心として中央ポケット３ａから所定の幅だけ回転させた円すい台形８に沿った形状に形成されている。このように、突起部５ａ、５ｂ、５ｂ’および案内面６ａ、６ｂ、６ｂ’が、外輪軌道面７０と内輪軌道面８０との間に配置された円すいころ７の転動面に沿うような形状に形成されることによって、円すいころ７を確実に案内することが可能である。

このように、第１実施形態の転がり軸受の保持器セグメント２１によれば、保持器セグメント２１の径方向外側端面２ａと径方向内側端面２ｂとが互いに平行な平面であるため、保持器セグメント２１の側板部２の金型加工が容易となり、より安価に製造することが可能となる。

また、保持器セグメント２１が、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、またはポリフェニレンサルファイドといった合成樹脂により形成されることにより、保持器セグメント２１の軽量化が可能であると共に、自己潤滑性、低摩擦性、耐食性、静音性等の点に優れた保持器セグメント２１を得ることができる。また、これらの合成樹脂によれば、保持器セグメント２１を射出成型によって製造可能であるため、大量生産によってさらに安価な製造が可能となる。

また、各ポケット３において柱部１に形成された突起部５や案内部６が、外輪軌道面７０と内輪軌道面８０との間に配置された円すいころ７の転動面に沿うように形成されることによって、円すいころ７を確実に案内することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受について、図８〜１１を用いて説明する。第２実施形態に係る転がり軸受の分割型保持器を構成する保持器セグメント３１は、保持器セグメント３１の周方向端面１ｄから周方向に突出する突出部９を備える点のほかは、第１実施形態における保持器セグメント２１と同様である。したがって、対応する要素については共通の符号や番号を付けて示してあり、共通の構成については説明を省略する。

図８に示す保持器セグメント３１においては、一対の側板部２、２の軸方向外側端面２ｄから連続して、保持器セグメント３１の周方向端面１ｄ、１ｄから周方向外側へと突出する突出部９、９が形成されている。複数の保持器セグメント３１を周方向に直列に組み合わせる際には、隣り合う保持器セグメント３１、３１において周方向で対向する突出部周方向端面９ａ、９ａ同士が突き合わされて接触する。これにより、隣り合う保持器セグメント３１、３１の衝突荷重を突出部９で受けることができるので、隣り合う保持器セグメント３１、３１同士が衝突した場合に柱部１の変形によりポケット３の隅部に生じ得る応力を、突出部９によって緩和させることができる。

図９に示すように、各保持器セグメント３１の突出部周方向端面９ａ、９ａは、保持器分割数に応じて、径方向外側から内側へ向かって所定の傾斜角度Ｆをなすように形成されている。また、図１０に示すように、保持器セグメント３１の突出部周方向端面９ａ、９ａは、保持器分割数や保持器の形状に応じて、軸方向一方側から他方側へ向かって所定の傾斜角度Ｇをなすように形成されている。このような突出部周方向端面９ａ、９ａにおいて、保持器セグメント３１、３１を周方向に突き合わせて直列に組み合わせることにより、略多角すい台筒形状の保持器２０を構成することができる。

突出部９は、突出部周方向端面９ａから、保持器セグメント３１の周方向端面１ｄへと連続する突出部軸方向内側端面９ｂを有する。この突出部軸方向内側端面９ｂは、側板部２の軸方向内側端面２ｃよりも軸方向内側に位置するように形成される、これにより、ポケット３内の円すいころ７が柱部１に衝突した場合にポケット３の隅部に生じ得る応力を、突出部９によって緩和することができる。尚、本実施形態では、面取りによって、突出部軸方向内側端面９ｂが保持器セグメント３１の周方向端面１ｄに対して斜めに形成されているが、面取りは施されなくてもよい。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記した各実施形態では、分割型保持器を有する円すいころ軸受について説明したが、分割型保持器を有する円筒ころ軸受を組み立てる場合にも本発明を適用可能であり、この場合には周方向端面１ａおよび突出部周方向端面９ａは径方向に向かってのみ傾斜することとなる。また、保持器セグメント２１、３１の数や、各保持器セグメント２１、３１に形成されるポケット３の数等は、転がり軸受の寸法や用途等に応じて適宜定めることができる。

１柱部
２側板部
２ａ径方向外側端面
２ｂ径方向内側端面
３ポケット
５突起部
６案内部
７円すいころ
９突出部
２０、１２０保持器
２１、１２１保持器セグメント
７０外輪軌道面
８０内輪軌道面

Claims

内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された転動体と、
軸方向に平行に配置された１対の側板部および前記１対の側板部を軸方向に接続する複数の柱部をそれぞれ有する複数の保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせることで形成され、前記１対の側板部および周方向に対向する前記柱部により形成されるポケットに前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受であって、
前記側板部の径方向外側端面と径方向内側端面とが互いに平行な平面であり、
複数の保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせることで形成される前記保持器は、略多角筒形状または略多角すい台筒形状を構成し、
前記保持器セグメントの周方向寸法の設計値と前記保持器セグメントの周方向寸法の常温での実際の長さとの差を０．０７５％以下とし、
前記柱部には、前記転動体の径方向内側への脱落を防止して前記転動体を案内する案内部が設けられており、
前記案内部と前記転動体の転動面との間には、前記保持器セグメントが径方向に変位可能な隙間が形成されることを特徴とする転がり軸受。
前記柱部には、前記転動体の径方向外側への脱落を防止する突起部が設けられており、
前記突起部および前記案内部は、前記内輪軌道面に配置される前記転動体に沿った形状を有することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記保持器セグメントは、各側板部の軸方向外側端面から連続して前記保持器セグメントの周方向両端面から周方向に突出する突出部を有し、
前記突出部の軸方向内側端面は、前記側板部の軸方向内側端面よりも軸方向内側に位置しており、
複数の前記保持器セグメントを周方向に直列に組み合わせる際、隣り合う各保持器セグメントは前記突出部において互いに接触することを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受。
前記保持器セグメントが、芳香族ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニルサルファイドのいずれかの合成樹脂から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。