(57)【要約】  正又は負のいずれのトルク状態においても軸受列内の全ての転動体に対して軸受列間の荷重分布を最適化する位置決め軸受アセンブリ（１０）は、単列の円錐コロ軸受をアンギュラコンタクト玉軸受と組み合わせることにより提供される。玉軸受用外輪レース（６０）は、玉軸受の内側及び外側軌道面（１６、６４）の間を玉（２６）が自由に浮くことがないように、ばね要素（７２）により予圧される。こうして、玉（２６）が常に十分な荷重を受け、半径方向からオフセットされた単一の軸線の回りを回転することが保証される。単列の円錐軸受及び予圧されたアンギュラコンタクト玉軸受の使用により、反転するアキシアル荷重のみを玉軸受が支持する位置決め軸受アセンブリ（ＬＢＡ）が提供される。全ラジアル荷重は、円錐コロ軸受により支持され、軸受アセンブリハウジング（３０）に伝達される。
2007536473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（３０）と、
前記ハウジングにより支持される内側テーパ軌道面（１４）及び内側湾曲軌道面（１６）と、
前記ハウジングにより支持される外側テーパ軌道面（３４）及び外側湾曲軌道面（６４）と、
前記内側テーパ軌道面（１４）と前記外側テーパ軌道面（３４）との間に位置する複数の円錐コロ（２０）と、
前記内側湾曲軌道面（１６）と前記外側湾曲軌道面（６４）との間に位置する複数の玉（２６）とを有する位置決め軸受アセンブリにおいて、
前記湾曲軌道面が、前記軸受の軸線からオフセットされた角度で前記玉と接触する、
位置決め軸受アセンブリ（１０）。
【請求項２】
前記内側湾曲軌道面（１６）が前記外側湾曲軌道面（６４）から軸線方向にオフセットされた請求項１の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項３】
前記外側テーパ軌道面（３４）の角度は、荷重を担うコロの大部分あるいは全てと前記円錐コロ軸受（２０）が全ての正トルク状態で着座するような最適な幾何学的配置に選択され、実質的に全ラジアル荷重が円錐コロにより支えられて位置決め軸受アセンブリハウジング（３０）に伝達される、
請求項１の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項４】
前記内側湾曲軌道面、外側湾曲軌道面、及び玉が前記位置決め軸受アセンブリにおける玉軸受アセンブリを規定し、
前記玉軸受アセンブリが前記ハウジングに緩く装着されることにより、前記玉軸受がラジアル荷重を支えない
請求項１の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項５】
前記ハウジングが、
半径方向の内面（４６）を具備する保持フランジ（４４）と、
前記フランジ内に受け入れられ、前記フランジ内面に隣接しかつ当該フランジ内面から半径方向に隔てられた外面（６０ａ）を具備する外輪レース（６０）を有する玉軸受アセンブリと
を有し、
前記玉軸受外輪レースが前記外側湾曲軌道面（６４）を規定する
請求項４の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項６】
前記ハウジング（３０）が前記外輪テーパ軌道面（３４）を規定する
請求項５の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項７】
前記軸受アセンブリ（１０）が、
前記ハウジングフランジに対して軸線方向及び／又は半径方向に、前記玉軸受外輪レースの動きを実質的に防止するストッパ（５２）を含んでいる
請求項５の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項８】
前記ハウジング（３０）が、
前記外輪テーパ軌道面（３４）の内端における肩部（３８）と、
前記肩部（３８）と前記玉軸受外輪レース（６０）の軸線方向の内面との間に配置されたばね要素（７２）とを
含んでいる
請求項５の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項９】
前記ばね要素（７２）がベルビル（Belleville）座金である
請求項８の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１０】
前記ばね要素（７２）は、前記玉軸受外輪レース（６０）が前記玉（２６）に対して実質的に中心に保持されるように軸線方向の予圧を与える
請求項８の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１１】
前記ばね要素（７２）は、前記玉軸受（２６）が前記内側湾曲軌道面（１６）と外輪湾曲軌道面（６４）に対して最小のすべりで回転するように、前記外輪湾曲軌道面（６４）を軸線方向に予圧する、
請求項８の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１２】
半径方向及び軸線方向を有する位置決め軸受アセンブリ（１０）において、
内側及び外側テーパ軌道面（１４、３４）を規定する内外輪レースと複数の円錐コロ（２０）との第１の組であって、前記円錐コロが前記内側及び外側テーパ軌道面の間に位置している第１の組と、
内側及び外側湾曲軌道面（１６ｂ、６４）を規定する内外輪レース（１２ｂ、６０）と複数の玉（２６）との第２の組であって、前記玉が第２の組の内外輪レース間に位置している第２の組と、
前記内側及び前記外側湾曲軌道面と前記玉との間に、位置決め軸受アセンブリの半径方向及び軸線方向からオフセットされたアンギュラコンタクトを与えるように、前記内側及び外側湾曲レース（１２ｂ、６０）の一方に対して軸線方向の力を与える手段（７２）と、
を有する位置決め軸受アセンブリ（１０）。
【請求項１３】
前記手段（７２）は、前記軸受アセンブリ（１０）の動作状態にかかわりなく、前記内側及び外側湾曲軌道面（１６ｂ、６４）の一方を負荷状態に維持し、
前記手段は、前記玉と前記第２の組の内外輪レース間における最小すべりのころがり接触を容易にする、
請求項１２の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１４】
前記手段（７２）は、前記軸受アセンブリの動作モードにかかわりなく、前記軸受アセンブリ（１０）が実質的に一定な３６０°の荷重域を実現することを可能とする、
請求項１２の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１５】
位置決め軸受アセンブリは、ハウジング（３０）を有し、
前記ハウジングは、半径方向の内面を備えるキャリア保持フランジ（４４）と、前記第２の組の内外輪レースのうち、前記フランジ内に受け入れられる前記外輪レース（６０）とを備え、
前記ハウジングは、前記外側テーパ軌道面（３４）の内端に肩部を有し、
前記軸線方向の力を加える手段は、前記肩部と前記玉軸受外輪レースの軸線方向の内面との間に配置されるばね要素（７２）を有する、
請求項１２の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項１６】
各々が一つの歯車（Ｇ１、Ｇ２）を具備する少なくとも第１の軸（Ｓ１）及び第２の軸（Ｓ２）を具備するハウジング（Ｈ）を有する変速機であって、
前記第１及び前記第２の軸の前記歯車は、一方の軸の回転により他方の軸の回転が誘導されるように相互に噛み合い、
前記第１及び前記第２の軸の各々は、前記変速機の対向する壁面に配置された軸受アセンブリ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）により前記ハウジング内に支持され、
前記軸受アセンブリの少なくとも一方は、位置決め軸受アセンブリ（１０）であり、
前記位置決め軸受アセンブリは、内側及び外側テーパ軌道面（１４、３４）を規定する内外輪レース（１２ａ、３４）と複数の円錐コロ（２０）との第１の組であって、前記円錐コロが前記内側及び外側テーパ軌道面の間に位置している第１の組と、内側及び外側湾曲軌道面（１６ｂ、６４）を規定する内外輪レース（１２ｂ、６０）と複数の玉（２６）との第２の組であって、前記玉が第２の組の内外輪間に位置している第２の組とを備え、
前記湾曲軌道面が、位置決め軸受アセンブリの半径方向及び軸線方向からオフセットされた角度で前記玉と接触する、
変速機（ＧＢ）。
【請求項１７】
前記外側湾曲軌道面（６４）が前記内側湾曲軌道面（１６）から軸線方向にオフセットされている請求項１６の変速機。
【請求項１８】
前記位置決め軸受アセンブリが、前記第２の組の内外輪レースのうち、前記外輪レース（６０）に対して軸線方向の力を加えて、前記外側湾曲軌道面を前記内側湾曲軌道面の方に付勢するばね要素（７２）を有し、それにより、前記玉が軌道面の間で浮くことが実質的に防止され、２以上の軸線の回りを玉が回転することが実質的に防止される
請求項１７の変速機。
【請求項１９】
前記外側テーパ軌道面（３４）の角度は、荷重を担うコロの大部分あるいは全てと前記円錐コロ軸受（２０）が全ての正トルク状態で着座するような最適な幾何学的配置に選択され、実質的に全ラジアル荷重が円錐コロにより支えられて位置決め軸受アセンブリハウジング（３０）に伝達される、
請求項１８の変速機。
【請求項２０】
ハウジング（３０）と、
前記ハウジングにより保持され、内側テーパ軌道面（１４）と、外側テーパ軌道面（３４）と、前記内側及び外側テーパ軌道面（１４、３４）の間に位置する複数の円錐コロ（２０）とを備える円錐コロ軸受と、
前記ハウジングにより保持され、内側湾曲軌道面（１６）と、外側湾曲軌道面（６４）と、前記内側及び外側湾曲軌道面（１６、６４）の間に位置する複数の玉（２６）とを備える玉軸受と
を有し、
前記玉軸受が前記ハウジング内に緩く装着されることにより、前記玉軸受がラジアル荷重を支えない、
位置決め軸受アセンブリ（１０）。
【請求項２１】
前記ハウジングが
半径方向の内面（４６）を具備する保持フランジ（４４）と、
前記フランジ内に受け入れられ、前記フランジ内面に隣接しかつ当該フランジ内面から半径方向に隔てられた外面（６０ａ）を具備する外輪レース（６０）を有する玉軸受アセンブリ
を有し、
前記玉軸受外輪レースが前記外側湾曲軌道面（６４）を規定する、
請求項２０の位置決め軸受アセンブリ。
【請求項２２】
前記円錐軸受と前記玉軸受との間に配置されるばね要素（７２）をさらに有し、
前記ばね要素は、前記玉軸受外輪レース（６０）が前記玉（２６）に対して実質的に中心に保持されるようにが軸線方向の予圧を与える、
請求項２０の位置決め軸受アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照表示】
【０００１】
本発明は、２００４年５月７日に出願された米国仮出願第６０／５６８，９８４号の優先権を主張し、その内容を参照により援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、風力タービン発電機に関し、特に、風力タービン用変速機のための新規かつ改良された軸受アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
風力タービン発電機には、ロータブレードの軸速度を発電機に対する出力軸速度として最高で１００対１の増速比まで増加させる変速機が設けられることが多い。例えば、ロータブレードが２０ｒｐｍの速度で回転しているならば、変速機の出力軸の回転は２０００ｒｐｍとなる。生成される速度及び角加速度は、変動し、かつ、難しい動的状態を出力軸について生成する。出力軸（並びに出力軸と噛み合う軸）は、略平行な歯車軸であり、軸受システムにより支持されるべきラジアル荷重及びアキシアル荷重を生成するヘリカル歯車を備える。出力軸の軸線方向における位置を固定する位置決め軸受は、これまでにも、いろいろと構成されてきた。図１に示す変速機は、ＮＵ型円柱コロ軸受ＲＢ及び４点コンタクト玉軸受ＢＢを組み合わせて備えている。また、ダイレクト形式（通常、クロス配置と呼ばれる）で取り付けられた２列の球状コロ軸受又は２列の円錐コロ軸受も使用されてきた。特に、図１の組合せ軸受アセンブリと上述の球状コロ軸受形式では、軌道面の汚染、微小ピットの生成、及び保持器の破損という性能上の問題が生じることがある。
【０００４】
これらの平行軸の位置決め位置に関する課題を先行して解決しようとする試みには、相互にクロス配置となるように調整された２個の単列の円錐コロ軸受を使用するものが含まれる。この解決法の問題点は、精密に制御された調整が重要であり、確実には得がたいことである。予圧が好ましいが、速度及び発熱の点から、クリアランスを有する初期設定が必要である。別の解決法は、クリアランスの現合調整が不要な、２列の球状コロ軸受を固定するものである。しかし、この形式は、スラスト荷重が高比率及び若しくは反転する又はこの両方である場合に、ラジアル荷重及びスラスト荷重の組合せについてそれほど良好な形式ではないので、この形式の軸受は、軌道面及び保持器に損傷を受けることがある。正（発電中）から負（駆動中）に反転するトルクの挙動は、余分なスライド又はスキッドをコロに与え、これらの力により保持器が歪む。より最近の解決法に、２列のばねにより荷重が加えられ、位置決め位置にクロス配置で取り付けられる２列の円錐コロ軸受アセンブリを使用するものがある。この解決法はうまく機能するが、外輪レースをハウジングに緩く装着する必要があり、荷重を受けて回転しないように外輪レースは所定の位置にキー係合されるべきである。動作前にばねが適切に偏位されていることが確実となるように、これらの配置についても組立時に注意深い制御が必要である。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、単列の円錐コロ軸受をアンギュラコンタクト玉軸受と組み合わせることにより、正又は負のいずれのトルク状態においても、軸受列内の全ての転動体に対する軸受列間の荷重分布を最適化するように設計された位置決め用軸受アセンブリを提供する。玉軸受の内側及び外側軌道面の間を玉が自由に浮くことのないように、玉軸受は、外輪レースの裏に配置されたベルビル（Belleville）座金等のばね要素により予圧されている。このようにして、半径方向からオフセットされた軸線の回りを回転するために十分な荷重が常に玉に加えられることが保証される。アンギュラコンタクト玉軸受に対してばね要素により予圧された単列の円錐軸受の使用により、反転するアキシアル荷重のみを玉軸受が支持する位置決め軸受アセンブリ（Locating Bearing Assembly,ＬＢＡ）が提供される。全ラジアル荷重は円錐コロにより支えられ、軸受アセンブリハウジングに伝達される。
【０００６】
なお、複数の図面を通じて、対応する参照符号が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の詳細な説明は、例を挙げて本発明を説明するものであり、本発明を制限するものではない。この説明により、本発明を当業者が実施できることは明らかである。この説明には、本発明の実施形態、変形例及び使用法が記載されていて、本発明を実施するベストモードであると信じるものも記載されている。また、本発明の適用は、以下の説明及び図面に記載されている詳細な構成及び構成物品の配置に限定されない。本発明は、他の形態、種々の態様で実施することができる。また、本願で用いる表現と用語は説明のためのものであり、制限をするものではない。
【０００８】
図２に、風力タービン用変速機ＧＢの全体を示す。変速機ＧＢは、複数の平行軸Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３（図示なし）を支持するハウジングＨを有する。軸Ｓ１及びＳ２の各々は、対向する軸受アセンブリＢ１、Ｂ２、及びＢ３により、ハウジングＨの対向する面内に保持される。複数の軸受アセンブリＢ３は、同様に設計されていて、ハウジングＨの同一面に取り付けられている。軸受アセンブリＢ１及びＢ２の両方が位置決め軸受アセンブリであるように示してある。タービンロータの回転により軸Ｓ３が回転するように、風力タービン用ロータは軸Ｓ３（図示なし）に動作可能に連結されている。軸Ｓ３は歯車Ｇ４を有する。軸Ｓ２は、歯車Ｇ４と噛み合う歯車Ｇ３を有する。歯車Ｇ３とＧ４とが噛み合っているので、軸Ｓ３の回転により軸Ｓ２が回転する。軸Ｓ２は、軸Ｓ１の歯車Ｇ１を駆動して、最終的には発電機（図示なし）を駆動する第２の歯車Ｇ２を有する。
【０００９】
本発明の軸受アセンブリ１０の具体的態様が図３〜５に、３つの異なる位置又は状態、すなわち、予圧状態（図３）、正トルク状態又は発電モード（図４）、及び負トルク状態又は駆動モード（図５）において概ね示されている。図３を参照して、軸受アセンブリ１０を説明し、図３〜５を参照して、その動作を説明する。図２の変速機ＧＢでは、軸受アセンブリＢ１及びＢ２はこの軸受アセンブリ１０である。必要ならば、軸受アセンブリＢ１とＢ２の一方のみに軸受アセンブリ１０を使用することもできる。図示していないが、タービンロータが動作可能に取り付けられている入力軸Ｓ３を支持するために、軸受アセンブリ１０を使用することもできる。
【００１０】
図３に転じると、本発明の軸受アセンブリ１０は、内側テーパ軌道面１４及び内側湾曲軌道面１６を備える内輪レース１２を有する。内輪レース１２は、ボアクリップ１８により相互に接合される２つの部品１２ａ及び１２ｂから形成されることが好ましい。外側テーパ軌道面１４は、円錐コロ２０を受け入れる。複数の円錐コロ２０（そのうちの一つが図示されている。）が保持器２１により隔てられてこの軌道面１４の回りに配置される。軌道面１４は、その外端１４ａで直径が大きく、その内端１４ｂで直径が小さくなるように内側に傾斜している。スラストリブ２２は、軌道面１４の外端に形成され、内側リブ２４は軌道面１４の内端に形成される。一方、内側湾曲軌道面１６は、球状玉２６を受け入れるように構成されている。複数の玉２６は、保持器２７により隔てられてこの軌道面１６の回りに配置される。軌道面１６は、その内端に傾斜部１６ａを有し、その外端に湾曲部１６ｂを有する。
【００１１】
内輪レース１２ａ、１２ｂは、ハウジング３０内に収納されている。ハウジング３０は、円錐コロ軸受に対して外側軌道面３４を規定する軸線方向外側部３２を有する。複数の円錐コロが円錐状エンベロープ内に配置されると、複数の円錐コロ２０の各々の頂点が回転軸上の共通の一点となるように内側軌道面１４と外側軌道面３４はテーパが付けられている。その結果、コロ２０は「頂点が一致」するので、軌道面１４及び３４上で純粋なころがり接触が得られる。以上から明らかとなったように、内側テーパ軌道面、外側テーパ軌道面、及び円錐コロは、位置決め軸受アセンブリの円錐コロ軸受を形成する。
【００１２】
ベベル面３６が軌道面３４の内端に形成され、半径方向に伸びる肩部３８が勾配のついた面３６の端に形成される。取付フランジ４０は、突出部３２の外面から上方に伸びている。取付フランジ４０は、肩部３８と同一面内にあることが通常である半径方向内面４０ａを有する。図２に示すように取付フランジ４０は、変速機ハウジングＨに軸受アセンブリ１０を図２に示すように固定するための複数のボルト穴４２を有する。
【００１３】
保持フランジ４４は、肩部３８から半径方向の外側に伸びている。保持フランジ４４は、略円柱状で軸線方向に伸びる内面４６を有し、その内面４６の半径方向の内端は内輪レース１２の半径方向の内端と概略面一面となる。一又は二以上のネジが設けられた穴４８（その一つのみが図示されている。）は、保持フランジ４４を貫通して半径方向に伸びている。穴４８は、保持フランジ４４の外面において、５０のように座ぐり加工される。六角穴付きボルト５２は、頭部５２ａ及びネジが設けられた軸５２ｂを有し、穴４８内に受け入れられる。穴の座ぐり部は、ネジ頭部５２ａを受け入れる深さとなる。軸５２ｂは、フランジ４４を貫通して伸びる長さとされる。
【００１４】
玉軸受外輪レース６０は、ハウジング中で、保持フランジ４４内に受け入れられる。外輪レース６０は、全体として軸線方向に伸びる半径方向の外面６０ａと、半径方向に伸びる軸線方向の外面６０ｂとを有する。穴６２が、軌道面の半径方向の外面６０ａに形成されている。穴６２は、その位置がフランジ穴４８の位置に合わせされ、六角穴付きボルト軸５２ｂの端を受け入れる。六角穴付きボルトに対して外輪レース６０が僅かに動くことができるように、穴６２は六角穴付きボルト軸よりも直径が大きくなっている。しかし、六角穴付きボルト５２が外輪レースと締結することで、外輪レースをハウジングフランジ４４に対して概ね一つの場所に保持するようにハウジングフランジ４４に対する外輪レース６０の僅かな量を超える動きが防止される。玉軸受外側軌道面６４は、レース６０の半径方向の内面に沿って形成される。外側軌道面６４は、傾斜部６４ｂとつながる外側湾曲部６４ａを有する。図からわかるように、玉２６は、内側軌道面１６の湾曲部１６ｂと外側軌道面の湾曲部６４ａとの間で回転するように配置される。軌道面１６及び６４は、玉をスナップ止めして保持する形状をとっている。軌道面１６及び６４によるスナップ結合若しくは玉２６の保持が十分なものであるので、玉軸受部（つまり、玉２６とレース１６及び６４）をひとまとめにして取扱うことができる。
【００１５】
この説明からわかるように、玉軸受外輪レース６０、玉軸受内輪レース１２ｂ、及び玉２６は、位置決め軸受アセンブリの玉軸受を形成する。上述のように、玉軸受外輪レース６０は、ハウジング保持フランジに固定的には配置されていない（保持フランジに対して動くことができる）、また、玉軸受は、位置決め軸受アセンブリハウジング３０内に緩く装着されている。このように玉軸受が位置決め軸受アセンブリハウジング３０内に緩く装着されているので、ラジアル荷重を玉軸受が担うことは実質的に防止される。
【００１６】
内側軌道面の湾曲部１６ｂと外側軌道面の湾曲部６４ａは、図からわかるように、軸線方向について互いにオフセットされている。玉２６は、湾曲部１６ｂ及び６４ａで軌道面ところがり接触している。このようにして、内側湾曲部１６ｂと外側湾曲部６４ａとの間の軸線方向のオフセットは、玉２６とのアンギュラコンタクトを形成し、軸線Ａの回の玉２６の回転を誘導する。内側軌道面の湾曲部１６ｂと外側軌道面の湾曲部６４ａの曲率の各々は、十分な耐荷重を提供しながら発熱が最小となるような玉との接触（相対曲率）を得られるように最適に設計されることが好ましい。玉軸受の外輪レース６０は、この軸受がラジアル荷重を担うことが決してないことを確実とするように、十分なクリアランスを半径方向にとって保持フランジ４４内に取り付けられる。図示した実施形態では、外輪レース６０は、六角穴付きボルト５２で回転しないようにキー係合されている。しかし、自転防止及び、又は調芯をおこなう他の方法を使用してもよい。
【００１７】
内側シール７０は、軸受アセンブリ１０の軸線方向の内端で、保持フランジ４４と内輪レース１２の半径方向の外面との間に配置される。最後に、ばね部材又は部品７２は、ハウジング肩部３８と玉軸受外輪レース６０の軸線方向の外面６０ｂとの間に配置される。ばね要素７２は、ベルビル座金として図示されている。しかし、ばね要素７２は、波座金あるいはコイルばねであってもよい。油圧部品あるいは圧電性部品も使用することができる。以下により詳細に説明するように、ベルビル座金により、玉軸受外輪レース６０を軸線方向の内向きに付勢する軸線方向の内向きの力が働く。ばね要素の力により、軌道面１６及び６４と玉２６との間に、軸受アセンブリ１０の半径方向及び軸線方向からオフセットされたアンギュラコンタクトが得られる。このアンギュラコンタクトにより、軌道面の間で玉は浮くことができなくなり、２以上の軸線の回りを玉が回転することが実質的に防止される。したがって、図３に示すように、玉２６は、軸受アセンブリ１０の半径方向及び軸線方向からオフセットされた軸線Ａのまわりを回転する。玉２６が実質的に一軸線の回りを回転するので、玉２６は、すべりを最小として回転する。したがって、保持力（cage force）が最小となり、摩擦力及び軸受アセンブリ内の発熱が減少する。
【００１８】
すでに述べたように、図３は、非組込状態、すなわち、タービンが非稼動であり軸受に力が加わっていないときの軸受アセンブリ１０を示す。フランジ付軸受は、軸受工場で組立て、一つにまとめられ、クリアランスが予め設けられる。図３では、内輪すなわちレースの隣接する２つの面１２ａ、１２ｂの一方を擦り付けることにより、２列の軸受の相互に軽く予圧されている。この予め加えられた力が十分なものであるので、ばね要素７２は実質的に押しつぶされている。したがって、風力タービンが非稼動のときに、軸受アセンブリ１０には、図３に矢印Ｆ１及びF２で示される、ばね要素による軸線方向の力のみが加えられる。予め加えられる力は、所望のトルク及び、又は速度について最適条件となるようにばね要素の剛性を変更することで変化させることができる。
【００１９】
図４は、正トルクすなわち発電モードの間にトルクが加えられたときのレース配置を、実際よりも誇張して示している。この状態では、円錐コロ軸受２０には、ラジアル荷重Ｆｒ及び歯車スラストＦｇが加えられている。円錐コロ軸受は、外側軌道面３４の角度が最適に配置されるように選択され、荷重を担う円錐コロの大部分あるいは全てと円錐コロ軸受２０が全正トルク状態で着座したままでいるように設計される。この設計は、ラジアル荷重Ｆｒを支持するときに、円錐コロ軸受により誘導されるスラストよりも歯車スラストＦｇが常に確実に大きくなるようにしておこなわれている。このような荷重の場合、円錐コロ軸受２０が軌道面接触のところで弾性的に歪み、その結果として円錐コロ軸受の内輪１２ａが玉軸受２６に向かって軸線方向に変形できることが保証されている。この変形が生じると、玉軸受も同一の軸線方向（図４の場合には、右方向又は発電機の方）に変形する。このとき、圧縮されたばね要素７２は、全ての玉と内輪１２ｂ及び外輪６０との間で着座力を中程度に維持しながら、玉軸受の外輪６０を右方向に（図３〜５について）押す。図４では、説明をわかりやすくするために、ばね要素の偏位を実際よりも誇張して示している。実際に予想される軸線方向の偏位量は、変速機により伝達されるトルクの百分率に応じて、0.000〜0.005インチ程度大きくなる。この動作モードでは、玉２６は、全３６０°の荷重域において低〜中程度のアキシアル荷重を受けて動作し、力の大部分はコロ２０によりハウジング３０内に伝達される。全ラジアル荷重は、円錐コロ２０により支えられ、ハウジング３０に伝達される。玉２６は、ラジアル荷重を実質的には支えない。またこの動作状態では、玉と軌道面との間にトラクション力が維持され、汚染による損傷あるいは保持器の疲労の可能性を大幅に減少させる。この正トルク状態では、両列の軸受（つまり円錐コロ軸受及び玉軸受）は、理想的に３６０°の荷重域で動作する。
【００２０】
最後に、図５は、反転トルク状態（つまり、発電機がモータに転用されてブレードの駆動に使用されるとき）の軸受アセンブリ１０の配置を示す。反転トルク状態では、スラスト荷重Ｆｇが反転する。平行軸に対するスラスト荷重Ｆｇがばね要素に予め加えておいた力Ｆ１を上回り、その結果、スラスト荷重Ｆｇは玉軸受２６を着座させ、円錐コロ軸受２０を着座しないようにする。このような荷重の場合、アンギュラコンタクト玉軸受は、反転する軸線方向スラストのみを支持する。玉軸受外輪レース６４は、保持フランジ４４から隔てられ、したがって玉軸受はその外径で支えられていない。つまり、この玉軸受はラジアル荷重を支持することができない。この場合、（図２の）軸Ｓ１は左方向にシフト移動し、歯車スラストＦｇ及び誘導された円錐コロ軸受のスラストＦｒの組み合わさった影響による玉軸受の弾性変形と等しい量だけ円錐コロ軸受２０を着座させない。この軸位置のシフトにより、円錐コロ軸受における荷重域が、反転スラスト及び反転トルクとなる状態（負荷サイクル全体の非常に僅かな部分を占める）に対して円錐コロ軸受軌道面１４及び３４の間の許容できる動作クリアランスまで減少する。軸位置がシフトすると、ばね要素７２は、玉２６に対して玉軸受外輪レース６４が中心となるように維持し、所望の玉軸受内輪レース及び外輪レースと玉２６との間で所望の相対的配向となるように維持する。図５では、説明をわかりやすくするために、外輪３４と円錐コロ２０との間のクリアランスを実際よりも誇張して示している。
【００２１】
ばね要素７２は、軸受を常に負荷状態に維持する。上述のように、その結果、玉２６と内側軌道面１６ｂ及び外輪軌道面６４との間ですべりを最小としたころがり接触が得られる。これにより、保持器力が減少し、あるいは最小となり、軸受アセンブリ内の発熱が減少する。また、玉軸受外輪レースが保持フランジ４４内に緩く装着され（つまり、玉軸受外輪レースは保持フランジに対して僅かに動くことができる）、保持フランジでは支持されていないことに加えて、玉軸受外輪レース６４が予圧されることにより、玉軸受がラジアル荷重を担うことは実質的に防がれている。このようにして、ラジアル荷重の全ては、実質的に、円錐コロ軸受に伝達される。加えて、玉軸受外輪レースが予圧されることにより、軸受アセンブリ１０は、その動作モードに関わりなく、実質的に一定な３６０°の荷重域を実現することができる。実質的に一定な３６０°の荷重域により、軸受アセンブリの軸線に対する軸の最小の動きが減少し、その結果、出力軸の動作制御が改良されるようになる。これにより、動力伝達系列の回転精度が改善され、歯車の接触が改善され、軸受の動作が改善され、動力伝達系列全体の信頼性が向上する。
【００２２】
疲労寿命を伸ばし、磨耗、凝着、及び腐食を防ぐために、軸受軌道面、転動体、境界面、及びシール敷設面には、被覆を施してもよい。
【００２３】
本発明の範囲を逸脱することなく、上記構成を種々に変形することができるので、上記説明に含まれる、あるいは図面に示される全ての事項は例示であって、限定を意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】円柱コロ軸受及び４点接触型玉軸受の組み合わせを有する従来の風力タービン用変速機の断面図である。
【図２】本発明の概略を示す風力タービン用変速機の断面図である。
【図３】ベンチ組立モード又は予圧状態における本発明の風力タービン用変速機軸の軸受の実施形態を例示する片側断面図である。
【図４】発電モード又は正トルク状態にある軸受を図３と同様に示す断面図である。
【図５】駆動モード又は負トルク状態にある軸受を図３と同様に示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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