(57)【要約】【課題】低トルクで、信頼性に優れ、かつ組立が容易な転がり軸受を提供する。【解決手段】２列の外輪軌道２ａを有する外輪部材２と、外周中央に内輪軌道３ａを有する内輪３と、外輪軌道２ａと内輪軌道３ａとの間に転動自在に配置された２列の複数の円すいころ４と、複数の円すいころ４を保持する複数のポケット５ａが形成された２個の保持器５とを有する転がり軸受１であって、円すいころ４は円すい形状の転動面４ａを有し、外輪部材２は外輪部材２の軸方向中央方向を大径とする円すい形状の２列の外輪軌道２ａと、両外輪軌道２ａの大径側端部から径方向内方に縮径しかつ前記転動面の大径側端面に接する２つの鍔面２ｂを有し、内輪３は内輪軌道３ａが２列の複数の円すいころ４の転動面４ａに内接する球形状に形成されている。【選択図】図１
2014105830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に２列の外輪軌道を有する外輪部材と、外周中央に前記外輪軌道に対向する内輪軌道、を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に配置された２列の複数の円すいころと、前記複数の円すいころを保持する複数のポケットが形成された２個の保持器とを有する転がり軸受であって、
前記円すいころは円すい形状の転動面を有し、前記外輪部材は前記外輪部材の軸方向中央方向を大径とする円すい形状の２列の外輪軌道と、前記両外輪軌道の大径側端部から径方向内方に縮径しかつ前記転動面の大径側端面に接する２つの鍔面を有し、前記内輪は前記内輪軌道が前記２列の複数の円すいころの前記転動面に内接する球形状に形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記内輪の最大直径が、前記外輪部材および前記保持器の最小直径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記外輪部材は、１列の外輪軌道を有する２個の外輪からなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に係わり、より詳しくは、内外輪間に調心機能を有する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置の主軸を支持する軸受としては、構造上、調心性が求められるため、外輪軌道が球面に形成され、樽型のころを有する自動調心ころ軸受が使用されている。風力発電装置に使用される軸受は、発電の効率化のため、低い摩擦力が求められる。又、風力発電装置に使用される軸受は、塔の最上部の発電装置に組込まれており、保守や交換が困難なため、高い信頼性が求められる。
【０００３】
自動調心ころ軸受においては、ころ軸線方向のころの直径の変化と、ころとの接触位置における外輪軌道、内輪軌道の直径の変化とが比例していないため、ころ軸線方向の接触位置でのころの公転速度に差が生じ、差動滑りが発生する。この差動滑りにより、ころの軸線が軸受の軸線に対して、円周方向に傾く、いわゆるころのスキューが発生する。
【０００４】
ころのスキューは内輪に設けられた鍔面で抑制されるが、鍔面ところの端面は滑り接触であり、大きな摩擦力が発生する。また、軸受が軸心を水平に配置された場合、内輪に設けられた鍔面には潤滑剤が到達しにくく、摩擦力がさらに増大する。さらに、大きな摩擦力によって鍔面ところの端面の温度が上昇し、スメアリング等の不具合が発生しやすくなる。
【０００５】
調心機能を有し、かつ、鍔面へ潤滑剤が到達しやすい軸受として、外輪に鍔面を有し、内輪軌道が球形状に形成され、鼓型の転動体を有する転がり軸受がある。（特許文献１の図１２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２５９８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の転がり軸受においても、ころ軸線方向のころの直径の変化と、接触位置における外輪軌道、内輪軌道の直径の変化とが比例していないため、差動滑りによるころのスキューが発生する。さらに、ころの転動面の軸線方向の曲率半径が前述の樽型のころより小さいことから、特に、内輪軌道と、ころの転動面との接触においては、その傾向はさらに強くなる。この結果、ころのスキューはより大きく、外輪軌道、内輪軌道と、ころの転動面との間の摩擦力も大きい。
【０００８】
この発明の目的は、差動滑りを防止し、低トルクで、かつ、信頼性に優れた転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内周面に２列の外輪軌道を有する外輪部材と、外周中央に前記外輪軌道に対向する内輪軌道、を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に配置された２列の複数の円すいころと、前記複数の円すいころを保持する複数のポケットが形成された保持器とを有する転がり軸受であって、前記円すいころは円すい形状の転動面を有し、前記外輪部材は前記外輪部材の軸方向中央方向を大径とする円すい形状の複列の外輪軌道と、前記両外輪軌道の大径側端部から径方向内方に縮径しかつ前記円すいころの転動面の大径側端面に接する２つの鍔面を有し、前記内輪は前記内輪軌道が前記２列の複数のころに内接する球形状に形成されていることである。
【００１０】
本発明の構成によると、前記円すいころが前記外輪軌道に接して公転する場合、前記円すいころの軸線方向の直径の変化と、円すいころとの接触位置における前記外輪軌道の直径の変化とは比例しており、前記円すいころの軸線方向全ての位置において、前記円すいころの公転回転数が等しくなる。この結果、差動滑りによる円すいころのスキューが生じることがなく、円すいころの端面と前記外輪部材の鍔面の間の摩擦力は従来の調心性を有する転がり軸受に比べ小さい。
【００１１】
また、前記円すいころと前記内輪軌道は点接触となり、回転時の摩擦力は線接触にくらべ小さい。さらに前記鍔面が外輪に形成されていることにより前記鍔面の潤滑性能は、鍔面が内輪に形成されている場合にくらべ優れている。
【００１２】
前記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は前記内輪の最大直径が、前記外輪部材および前記保持器の最小直径より小さいことである。
【００１３】
本発明の構成によると、前記転がり軸受の組立工程において、前記外輪部材と前記保持器の内方に、前記内輪の軸線を、前記外輪および前記保持器の軸線に対し９０°傾けて前記内輪を挿入した状態で、前記外輪部材と前記保持器の内周から前記複数の円すいころを挿入することにより、容易に組立ることができる。
【００１４】
前記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記外輪部材は、１列の外輪軌道を有する２個の外輪からなることである。
【００１５】
本発明の構成によると、前記転がり軸受の組立工程において、前記外輪、前記保持器および１列の複数の円すいころ、との組立品２組を、前記内輪の軸方向両側側方から装着することにより、容易に組立ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、差動滑りを防止することにより、低トルクで、信頼性に優れ、かつ組立が容易な転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の転がり軸受の断面図である。
【図２】本発明の実施形態の転がり軸受の部品の寸法諸元を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態の転がり軸受の作用を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態の転がり軸受の断面図である。
図２は本発明の実施形態の転がり軸受の部品の寸法諸元を説明する説明図である。
転がり軸受１は外輪部材としての外輪２と、内輪３と、複数の円すいころ４と、２個の保持器５を備えている。
【００２０】
外輪２は軸受鋼等の鋼材からなり、内周軸方向中央に径方向内方に凸状の鍔２ｃを有し、両端部から前記鍔２ｃの方向に拡径する２列の円すい形状の外輪軌道２ａが形成されている。前記両外輪軌道２ａの大径側端部、鍔２ｃとの交点から径方向内方に縮径し、内方に凹状の円すい形状の鍔面２ｂが形成されている。また、鍔面２ｂの断面形状は直線または、直線に近い軸方向端面側が凹状の円弧に形成されている。
【００２１】
ここで、２列円すい形状の外輪軌道２ａは転がり軸受１の軸線上に頂点Ｏを有している。
また、外輪２の最小直径ｄｏは外輪２の軸方向両端部となっている。
【００２２】
内輪３は、軸受鋼等の鋼材からなる環体で、内周面３ｂは円筒形状で、外周面に球面の内輪軌道３ａを有する環体である。内輪軌道３ａの球面の半径はＲｉで、球面の中心は内輪３の軸線の軸方向中央にある。すなわち内輪３の最大径位置は内輪３の軸方向中央であり、その直径はＤｉは球面の半径Ｒｉの２倍に等しい。また、最大径位置の直径Ｄｉは外輪２の最小直径ｄｏより小さく形成されている。
【００２３】
円すいころ４は軸受鋼等の鋼材からなる、円すい台形状で、転動面４ａ、大端面４ｂ、小端面４ｃを有する。ここで転動面４ａは頂点Ｏｒを有する円すい面形状であり、大端面４ｂは、円すい面の頂点Ｏｒから大端面４ｂまでの距離Ｌｒに略等しい曲率半径Ｒｒを持つ球面に形成されている。
【００２４】
保持器５は、炭素鋼等の金属材料を削り加工にてリング状に形成され、軸方向一方側端部に円環部５ｂを有している。また、円環部５ｂから軸方向他方側に複数の柱５ｃを有し、円環部５ｂの他方側側面と２個の柱５ｃの円周方向側面で複数のころ４を転動可能に保持する複数のポケット５ａを区画形成する。ここで、保持器５の最小直径ｄｃは内輪３の最大径位置Ｄｉより大きく形成されている。２個の保持器５は円環部５ｂを対峙して、外輪軌道２ａの内方に配置されている。
【００２５】
図１および図２に示すように、２列の複数の円すいころ４は、それぞれ外輪２の２列の外輪軌道面２ａと、対向する内輪３の球面の内輪軌道３ａに、転動面４ａを接し、鍔面２ｂに大端面４ｂを接して、２個の保持器５の複数のポケット５ａに所定の間隔に保持され、転動自在に配置されている。このとき、各円すいころ４の転動面４ａの円すいの頂点Ｏｒは外輪軌道２ａの円すいの頂点Ｏと略一致している。
【００２６】
このため、ころ４のころ軸線方向全長にわたり、ころ４のテーパ角γと、外輪軌道２ａのテーパ角２αの比率は等しい。すなわち、ころ軸線方向全長にわたり、ころ４の直径Ｄｒｌと、ころ４との接触位置における外輪軌道２ａの直径ｄｏｌとの比率は等しい。
【００２７】
以下、本発明の実施形態の転がり軸受１の作用および効果について説明する。
【００２８】
一般的に、ころ軸線方向のころの直径の変化と、ころとの接触位置における外輪軌道、内輪軌道の直径の変化とが比例していない場合、ころ軸線方向の接触位置でのころの公転速度に差が生じ、差動滑りが発生する。この差動滑りにより、ころ軸線が軸受の軸線に対して、円周方向に傾く、いわゆるころのスキューが発生する。
【００２９】
本発明の実施形態の転がり軸受１においては、複数の円すいころ４が外輪軌道２ａに接して公転する場合、円すいころ４のころ軸線方向の直径Ｄｒｌの変化と、円すいころ４と外輪軌道２ａの接触位置における外輪軌道２ａの直径Ｄｏｌの変化とは比例しており、円すいころ４のころ軸線方向全ての位置において、円すいころ４の公転回転数が等しくなる。この結果、差動滑りによる円すいころ４のスキューが生じることはない。
【００３０】
また、本発明の実施形態の転がり軸受１においては、内輪軌道３ａは球面に形成されているため、複数の円すいころ４の転動面４ａと内輪軌道３ａとの接触は点接触となり、線接触にくらべ、回転時の摩擦力が小さい。さらに、転がり軸受１が軸線を水平に配置された場合、鍔面２ｂが外輪２に形成されていることにより、鍔面２ｂには潤滑剤が到達し易く、鍔面２ｂの潤滑性能は、鍔面が内輪に形成されている場合くらべ優れている。
【００３１】
このように、本発明の実施形態の転がり軸受１は、差動滑りによる円すいころ４のスキューによって大きな摩擦力が発生することがなく、さらに潤滑性能が優れていることによって、鍔面ところの端面の温度が上昇による、スミアリング等の不具合が防止でき、低トルクで、かつ信頼性に優れている。
【００３２】
また、本発明の実施形態の転がり軸受１において、内輪３の最大直径Ｄｉは、外輪２の最小直径ｄｏおよび保持器５の最小直径ｄｃより小さい。このため、組立工程において、外輪２と保持器５の内方に、内輪３の軸線を、前記外輪および前記保持器の軸線に対し９０°傾けて内輪を挿入することができる。この状態から、内輪３を外輪２の円周方向に回転させながら、外輪２と保持器５の内周から残りの複数の円すいころ４を挿入することにより、容易に組立ることができる。
【００３３】
上述の実施形態の転がり軸受１において、外輪部材としての外輪２は、１個の外輪２に２列の外輪軌道２ａが形成されているが、本発明においては、外輪部材は図３に示す転がり軸受２０のように、単列の外輪軌道２２ａを有する２個の外輪２２で構成されていてもよい。
【００３４】
上述の実施形態の転がり軸受において、外輪は外輪軌道の大径側端部のみに鍔が形成されているが、本発明においては、外輪は外輪軌道の大径側端部、および小径側端部の両方に鍔が形成されていてもよい。
【００３５】
上述の実施形態の転がり軸受において、保持器は炭素鋼等の金属材料を削り加工にてリング状に形成されたものが２個で構成されているが、本発明においては、保持器は、鋼板をプレス成型されたもの、樹脂で形成されたもの、２列の複数のポケットを１個の保持器に形成されたもの等、他のさまざまな形式のものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１          ‥転がり軸受
２          ‥外輪（外輪部材）
２ａ        ‥外輪軌道
２ｂ        ‥鍔面
３          ‥内輪
３ａ        ‥内輪軌道
４          ‥円すいころ
４ａ        ‥転動面
５          ‥保持器
５ａ        ‥ポケット
【図１】
2014105830.tif 000003
【図２】
2014105830.tif 000004
【図３】
2014105830.tif 000005