(57)【要約】【課題】  モーメント荷重が作用する条件下で使用されても、スキューが生じ難く、かつ両端列のころの負荷容量が確保され、軸受全体としての負荷容量も確保することができる円筒ころ軸受を提供する。【解決手段】  内輪２と外輪３との間に、３列にころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを介在させる。両端の列のころ４Ａ，４Ｃの長さＬA ，ＬC を、中央の列のころ４Ｂの長さＬB よりも長くする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に、３列にころを介在させ、両端の列のころの長さを、中央の列のころよりも長くした円筒ころ軸受。
【請求項２】
内歯または外歯の太陽歯車と、この太陽歯車と同心に回転自在に設けられたキャリアと、このキャリアに設けられた支持軸に軸受を介して回転自在に支持されて前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車とを備えた遊星歯車装置において、前記遊星歯車を支持する軸受を、請求項１に記載の円筒ころ軸受としたことを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項３】
前記遊星歯車装置が、風力発電装置における風車の回転を増速して発電機に伝える増速機の一部または全体を構成するものである請求項２記載の遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モーメント荷重が作用する部位、例えば遊星歯車装置における遊星歯車の支持等に用いられる円筒ころ軸受、およびこれを用いた遊星歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車装置、例えば風力発電装置の増速機等に用いられる遊星歯車装置では、遊星歯車の支持に、例えば図６に示すような複列の円筒ころ軸受が用いられることが多い。同図の円筒ころ軸受７１は、内輪７２と外輪７３との間に、複列にころ７４を介在させたものである。
【特許文献１】特開平０９−０８８９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
遊星歯車を支持する軸受は、キャリアに設けられた支持軸に遊星歯車を回転自在に支持するものであり、遊星歯車は、例えば外歯の太陽歯車とリング歯車（内歯の太陽歯車）とに噛み合って公転運動を行う。このため、遊星歯車を支持する軸受には、同図に応力δの分布を示すように、傾いた荷重、つまりモーメント荷重が作用する。上記支持軸がキャリアに片持ち状に設けられたものである場合は、支持軸の傾きが発生するため、この荷重の傾きがより大きくなる。
【０００４】
円筒ころ軸受７１では、上記のようなモーメント荷重が作用すると、スキューが発生する。このスキューは、ころ７４の軸長が長いと発生し易くなる。スキューの発生は、耐久性の面で好ましくない。
ころ７４の列数を増やして各列のころ長さを短くすると、スキューの発生は少なくなるが、モーメント荷重が作用する場合、図６のように軸受７１に作用する両端の荷重が大きくなるため、両端の列のころの負荷容量が不足する。
【０００５】
また、遊星歯車は、太陽歯車とリング歯車間に介在して公転し、荷重伝達を行うものであるため、遊星歯車を支持する軸受には大きなラジアル荷重が作用する。円筒ころ軸受７１において、ラジアル荷重の負荷容量を大きくするには、両列のころ７４の長さを合わせた総長さを長くする必要がある。ころ７４の列数を増やすと、各列毎にころ７４を保持する保持器（図示せず）の配置空間の確保のために、ころ総長さが短くなり、軸受７１の全体としての負荷容量が低下する。
【０００６】
この発明の目的は、モーメント荷重が作用する条件下で使用されても、スキューが生じ難く、かつ両端列のころの負荷容量が確保され、軸受全体としての負荷容量も確保することができる円筒ころ軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、遊星歯車を支持する軸受の耐久性，負荷容量を確保することのできる遊星歯車装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の円筒ころ軸受は、内輪と外輪との間に、３列にころを介在させ、両端の列のころの長さを、中央の列のころよりも長くしたものである。
ころの列数を３列としたため、２列の場合に比べてころ長さが短くなる。そのため、モーメント荷重が作用しても、スキューが発生し難くなる。したがって、スキューの発生による摩耗が防止され、耐久性が向上する。ころ長さが短くなることで、各列のころの負荷容量が低減するが、両端の列のころの長さを、中央の列のころよりも長くしたため、２列の場合に比べて両端の列のころの長さの低下が少なく、モーメント荷重で軸受両端の荷重が大きくなる条件下においても、両端列のころの負荷容量が確保される。中央の列は、作用する荷重が小さいため、負荷容量の不足の問題がない。また、列数を３列としたため、列数を４列以上とする場合に比べて、各列間の隙間によるころ総長さの低下が小さく、軸受全体としての負荷容量が確保される。
【０００８】
この発明の遊星歯車装置は、内歯または外歯の太陽歯車と、この太陽歯車と同心に回転自在に設けられたキャリアと、このキャリアに設けられた支持軸に軸受を介して回転自在に支持されて前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車とを備えた遊星歯車装置において、前記遊星歯車を支持する軸受に、この発明の円筒ころ軸受を用いたことを特徴とする。
遊星歯車は、太陽歯車に噛み合って公転運動を行うものであるため、遊星歯車を支持する軸受にはモーメント荷重が作用し、また駆動伝達のために大きな荷重が作用する。このため、この発明の円筒ころ軸受における上記のモーメント荷重の作用下でスキューが生じ難く、両端列のころの負荷容量が確保され、かつ軸受全体としての負荷容量も確保されるという効果が有効に発揮される。これにより、遊星歯車を支持する軸受の耐久性が向上し、負荷容量も確保される。
【０００９】
前記遊星歯車装置は、風力発電装置における風車の回転を増速して発電機に伝える増速機の一部または全体を構成するものであっても良い。
風力発電装置は、一般に人の居ない所や、高所に設置されるため、その増速機は保守の困難な状況に置かれ、長年に渡ってメンテナンスフリーが要求されることが多い。このような要求に対して、遊星歯車を支持する軸受の耐久性に優れるというこの発明の円筒ころ軸受の効果が有効に発揮される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の円筒ころ軸受は、内輪と外輪との間に、３列にころを介在させ、両端の列のころの長さを、中央の列のころよりも長くしたものであるため、モーメント荷重が作用する条件下で使用されても、スキューが生じ難く、かつ両端列のころの負荷容量が確保され、軸受全体としての負荷容量も確保することができる。
この発明の遊星歯車装置は、遊星歯車を支持する軸受にこの発明の円筒ころ軸受を用いたものであるため、この発明の円筒ころ軸受の効果が有効に発揮され、遊星歯車支持用軸受が耐久性に優れ、負荷容量も確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の一実施形態にかかる円筒ころ軸受を図１と共に説明する。この円筒ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に、３列にころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを介在させ、両端の列のころ４Ａ，４Ｃの長さＬA ，ＬC を、中央の列のころ４Ｂの長さＬB よりも長くしたものである。両端の列のころ４Ａ，４Ｃの長さＬA ，ＬC は、互いに同じ長さとしてあるが、異ならせても良い。各列のころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、各列毎に保持器５により保持されている。なお、保持器５を無くし、総ころ形の軸受としても良い。内輪２は、両端と各列のころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの間に鍔２ａを有し、外輪３は鍔無しのものとされている。なお、これとは逆に、外輪３を鍔付きとし、内輪２を鍔無しとしても良く、また内外の両輪２，３とも鍔無しまたは鍔付きとしても良い。
【００１２】
各ころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの材質については、両端列のころ４Ａ，４Ｃを、中央のころころ４Ｂよりも耐久性に優れたものとすることが好ましい。例えば、中央のころ４Ｂを軸受鋼（ＳＵＪ等）とした場合に、両端のころ４Ａ，４Ｃを浸炭鋼とする。
【００１３】
中央のころ４Ｂと両端のころ４Ａ，４Ｃの長さの比については、例えば中央のころ４Ｂの長さＬB に対して、両端のころ４Ａ，４Ｃの長さＬA ，ＬC を、１．１〜３倍程度とすることが好ましい。
【００１４】
この構成の円筒ころ軸受１によると、ころの列数を３列としたため、２列の場合に比べて各列のころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃのころ長さＬA ，ＬB ，ＬC が短くなる。そのため、モーメント荷重が作用しても、スキューが発生し難くなる。したがって、スキューの発生による摩耗が防止され、耐久性が向上する。ころ長さＬA ，ＬB ，ＬC が短くなることで、各列のころ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの負荷容量が低減するが、両端の列のころ４Ａ，４Ｃの長さＬA ，ＬC を、中央の列のころ長さＬB よりも長くしたため、２列の場合に比べて両端の列のころ長さＬA ，ＬC の低下が少なく、モーメント荷重で軸受両端の荷重が大きくなる条件下においても、両端列のころ４Ａ，４Ｃの負荷容量が確保される。中央の列のころ４Ｂは、作用する荷重が小さいため、長さＬB が短くても、負荷容量の不足の問題がない。また、列数を３列としたため、列数を４列以上とする場合に比べて、各列間の隙間によるころ総長さ（ＬA ＋ＬB ＋ＬC ）の低下が小さく、軸受全体としての負荷容量は、２列の場合と同程度に確保される。
【００１５】
図２，図３は、この円筒ころ軸受１を遊星歯車装置に用いた風力発電用増速機の一例を示す。この増速機３８は、入力軸４１の回転を増速して低速軸４２に伝達する遊星歯車装置４３と、低速軸４２の回転をさらに増速して出力軸４４に伝達する２次増速装置４５とを備える。遊星歯車装置４３および２次増速装置４５は、共通のケーシング４６内に設けられている。入力軸４１は、風車における主軸に接続され、出力軸４４は発電機に接続される。
【００１６】
遊星歯車装置４３は、旋回自在なキャリア４７の周方向複数箇所に支持軸５０が設けられ、各支持軸５０に遊星歯車４８が円筒ころ軸受１を介して回転自在に支持されている。この円筒ころ軸受１は、この発明の円筒ころ軸受、例えば図１の実施形態に示した円筒ころ軸受である。キャリア４７は、遊星歯車装置４３における入力部となる部材であり、上記入力軸４１と一体の部材として設けられ、または一体に結合されている。キャリア４７は、軸受５１，５１Ａを介してケーシング４６に旋回自在に支持されている。キャリア４７に支持された各遊星歯車４８は、ケーシング４６に設けられた内歯の太陽歯車であるリングギヤ５２に噛み合い、かつこのリングギヤ５２と同心位置に設けられた外歯の太陽歯車５３に噛み合う。リングギヤ５２は、固定側の太陽歯車となるものであり、ケーシング４６に直接に形成されたものであってもケーシング４６に固定されたものであっても良い。外歯の太陽歯車５３は、遊星歯車装置４３における出力部となる部品であり、上記低速軸４２に設けられている。低速軸４２は、軸受５４，５５を介してケーシング４６に回転自在に支持されている。
【００１７】
２次増速装置４５は、ギヤ列により構成されている。図示の例では、２次増速装置４５は、低速軸４２に固定されたギヤ５７が中間軸６１の小径側ギヤ５８に噛み合い、中間軸６１に設けられた大径側ギヤ５９が出力軸４４のギヤ６０に噛み合うギヤ列とされている。中間軸６１および出力軸４４は、それぞれ軸受６２，７２および軸受６３，６３Ａによってケーシング４６に回転自在に支持されている。
【００１８】
ケーシング４６の下部は、潤滑油の油浴５６を形成する部分とされ、その油浴５６の油面レベルＬは遊星歯車４８を支持する円筒ころ軸受１が、キャリア４７の旋回によって出入りする高さとされている。
【００１９】
上記構成の増速機３８の動作を説明する。入力軸４１が回転すると、入力軸４１と一体のキャリア４７が旋回し、キャリア４７の複数箇所に支持された遊星歯車４８が公転移動する。このとき各遊星歯車４８は、固定のリングギヤ５２に噛み合いながら公転することで、自転を生じる。この公転しながら自転する遊星歯車４８に外歯の太陽歯車５３が噛み合っており、そのため太陽歯車５３は、入力軸４１に対して増速されて回転する。遊星歯車装置４３の出力部となる太陽歯車５３は、２次増速装置４５の低速軸４２に設けられたものであり、太陽歯車５３の回転が２増速装置４５で増速されて出力軸４４に伝えられる。このように、入力軸４１に入力される風車主軸の回転が、遊星歯車装置４３と２次増速装置４５とで大幅に増幅されて出力軸４４に伝えられる。そのため、風の状況で風車が非常に低速で回転する場合でも、出力軸４４からは発電が可能な高速回転が得られる。
【００２０】
上記の遊星歯車装置４３において、遊星歯車４８は、内歯の太陽歯車５２および外歯の太陽歯車５３に噛み合って公転運動を行うものであるため、遊星歯車４８を支持する円筒ころ軸受１にはモーメント荷重が作用し、また駆動伝達のために大きな荷重が作用する。このため、上記実施形態の円筒ころ軸受１における上記の効果、つまりモーメント荷重の作用下でスキューが生じ難く、両端列のころ４Ａ，４Ｃの負荷容量が確保され、かつ軸受全体としての負荷容量も確保されるという効果が有効に発揮される。これにより、遊星歯車４８を支持する軸受１の耐久性が向上し、負荷容量も確保される。
風力発電装置は、一般に人の居ない所や、高所に設置されるため、その増速機３８は保守の困難な状況に置かれ、長年に渡ってメンテナンスフリーが要求されることが多い。このような要求に対して、遊星歯車４８を支持する軸受１の耐久性に優れるというこの実施形態発明の円筒ころ軸受１の効果が、より効果的に発揮される。
【００２１】
図４は、図２，図３の増速機３８を装備した風力発電装置の構成例を示す。支持台３１上に旋回座軸受３２を介してナセル３３が水平旋回自在に設置されている。ナセル３３内には、軸受ハウジング３４に設置された主軸軸受３５を介して主軸３６が回転自在に設置され、主軸３６の一端に風車のブレード３７が取付けられている。主軸３６の他端は増速機３８に接続され、増速機３８の出力軸４４が発電機３９のロータ軸に結合されている。上記増速機３８に、図２，図３の増速機３８が用いられている。
【００２２】
なお、上記実施形態では、増速機３８を構成する遊星歯車装置４３に、この発明の円筒ころ軸受を適用した場合につき説明したが、減速機として用いる遊星歯車装置（図示せず）における遊星歯車の支持用軸受に、この発明の円筒ころ軸受を用いても良い。また、こ発明の円筒ころ軸受を適用する遊星歯車装置は、図２，図３に示すような内歯および外歯の太陽歯車５２，５３の両方を持つものに限らず、内歯または外歯のいずれかの太陽歯車を持つ形式のものであっても良い。
【００２３】
図５は、円筒ころ軸受の提案例を示す。この提案例の円筒ころ軸受１Ａは、ころ４が４列に設けられていて、両端の列のころ４の長さが、中央の各列のころ４よりも短く形成されている。その他の構成は図１の実施形態と同じであり、対応部分に同一符号を付してその説明を省略する。
この提案例の場合、構成の簡易面、およびころ総長さの面で、この発明の円筒ころ軸受よりは不利であるが、モーメント荷重に対するスキューを防止しながら、両端列のころ４の負荷容量の確保が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる円筒ころ軸受の部分断面図である。
【図２】同円筒ころ軸受を用いた風力発電用増速機の破断側面図である。
【図３】同風力発電用増速機における遊星歯車装置部分の破断正面図である。
【図４】風力発電装置の概略破断側面図である。
【図５】参考提案例にかかる円筒ころ軸受の部分断面図である。
【図６】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…円筒ころ軸受
２…内輪
３…外輪
４Ａ〜４Ｃ…ころ
５…保持器
３８…増速機
４３…遊星歯車装置
４７…キャリア
４８…遊星歯車
５０…支持軸
５２…内歯の太陽歯車
５３…外歯の太陽歯車
【図１】
2005195097.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005195097.tif 000006
【図５】
2005195097.tif 000007
【図６】
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