(57)【要約】【課題】  左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、保持器の強度不足を招くことなく、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる複列自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】  複列自動調心ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に左右２列にころ４，５が介在する。外輪３の軌道面３ａが球面状であり、左右２列のころ４，５は外周面が外輪３の軌道面３ａに沿う断面形状である。左右２列のころ４，５は、左列のころ４と右列のころ５の長さＬ１，Ｌ２が互いに異なる。保持器１０は、左列のころ４と右列のころ５間に配置される円環部１１と、この円環部１１から幅方向の左右両側にそれぞれ延びる複数の柱部１２ａ，１２ｂとを有し、左側に延びる柱部１２ａ間に左列のころ４が保持され、右側に延びる柱部１２ｂ間に右列のころ５が保持される一体型の保持器である。【選択図】        図１
2017057951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に左右２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記左右２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状である複列自動調心ころ軸受であって、
前記左右２列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ前記左列のころおよび前記右列のころの両方を保持する保持器を有し、この保持器は、前記左列のころと前記右列のころ間に配置される円環部と、この円環部から幅方向の左右両側にそれぞれ延びる複数の柱部とを有し、左側に延びる柱部間に前記左列のころが保持され、右側に延びる柱部間に前記右列のころが保持される一体型の保持器であることを特徴とする複列自動調心ころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記左右２列のころは、最大径の位置がころ長さの中央に位置する対称ころであり、前記内輪の外周面における前記左列のころと前記右列のころ間の部分に中つばが存在しない複列自動調心ころ軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記内輪と前記保持器との間に、これら内輪および保持器に対し自由回転し前記左右２列のころを案内する案内輪が設けられている複列自動調心ころ軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受において、風力発電装置の主軸の支持に用いられる複列自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左右２列のころに不均等な荷重が負荷される用途、例えば風力発電装置や産業機械の主軸を支持する軸受等に適用される複列自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置の主軸を支持する軸受には、ブレードやロータヘッドの自重によるラジアル荷重の他に、風力によるアキシアル荷重が作用する。軸受が複列自動調心ころ軸受である場合、左右２列のころのうち、主に一方の列のころだけがアキシアル荷重を受ける。つまり、一方の列のころがラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受けるのに対し、他方の列のころはほぼラジアル荷重だけを受ける。ラジアル荷重に比べて一方向のアキシアル荷重が大きいため、アキシアル荷重を受ける列のころは、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころと比べて、表面損傷や摩耗が生じやすく、転がり寿命が短い。このアキシアル荷重を受ける列のころの転がり寿命により、軸受全体の実質寿命が決定される。
【０００３】
単に軸受の寿命を向上させるだけであれば、サイズの大きな軸受を用いて軸受全体の負荷容量を大きくすればよいが、その場合、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころだけが負荷容量や転がり寿命につき余裕を持つこととなり、設計上の無駄が多い。
【０００４】
そこで、例えば図５に示すように、内輪２と外輪３との間に介在する左右各列のころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を互いに異ならせることで、アキシアル荷重を受ける列のころ５の負荷容量を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ４の負荷容量よりも大きくすることが提案されている（特許文献１）。左右各列のころ４，５の負荷容量を適切に設定することにより、左右各列のころ４，５の転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０５００３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示す特許文献１に記載の複列自動調心ころ軸受１は、内輪２の外周面の中間部に、左右各列のころ４，５を案内する中つば８が設けられている。中つば８は、ころ４，５の誘起スラスト荷重に耐えうる強度を確保するために、ある程度の幅方向の肉厚が必要である。そのため、軸受の限られた幅寸法内では、ころ４，５の長さＬ１，Ｌ２をあまり長くすることができず、軸受全体の負荷容量を思うように高められないという課題がある。
【０００７】
前記中つば８は、左右各列のころ４，５が非対称ころである場合に、ころ４，５の誘起スラスト荷重を受けるために設けられることから、ころ４，５を対称ころにして誘起スラスト荷重が発生しないようにすれば、中つば８を無くすことができることに着目した。中つば８が無ければ、ころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を長くして、軸受全体の負荷容量を高めることができる。なお、「非対称ころ」とは、図６に誇張して示すように、最大径の位置がころ長さの中央から外れたころのことであり、「対称ころ」は、最大径の位置がころ長さの中央に位置するころのことである。
【０００８】
しかし、ころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を長くすると、左右のころ４，５が接近するため、ころ４，５を保持する保持器１０Ｌ，１０Ｒ（図５）の各円環部１１の幅方向の肉厚を薄くしなければならない。円環部１１から柱部１２が一方向に延びた櫛状の保持器１０Ｌ，１０Ｒを用いる場合、円環部１１の幅方向の肉厚が薄いと、保持器１０Ｌ，１０Ｒが強度不足となり、ころ４，５を安定して保持できない可能性がある。
【０００９】
この発明の目的は、左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、保持器の強度不足を招くことなく、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる複列自動調心ころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に左右２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記左右２列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ前記左列のころおよび前記右列のころの両方を保持する保持器を有し、この保持器は、前記左列のころと前記右列のころ間に配置される円環部と、この円環部から幅方向の左右両側にそれぞれ延びる複数の柱部とを有し、左側に延びる柱部間に前記左列のころが保持され、右側に延びる柱部間に前記右列のころが保持される一体型の保持器であることを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、左列のころと右列のころの長さを互いに異ならせることにより、長さの長いころが長さの短いころよりも、大きな負荷容量を持つようになる。複列自動調心ころ軸受を、左右の列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途に用いる場合、左右両列のころを比較して大きな荷重を受ける列のころは、長さの長いころとし、かつ比較して小さな荷重を受ける列のころは、長さが短いころとする。これにより、左右各列のころが持つ負荷容量に応じた比率で荷重を分担させることができる。その結果、左右各列のころの面圧が均等になる。これにより、軸受全体で大きな負荷容量を確保すると共に、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。
【００１２】
軸受全体の負荷容量を大きくするために、内外輪の幅を変えずに左右のころの長さを長くした場合、左右のころが接近する。この接近した左右のころ間に、保持器の円環部が配置される。保持器を左列のころおよび右列のころを保持する一体型にし、円環部を左右両列に共用させるようにしたため、左右のころが接近していても、左列用の保持器および右列用の保持器の各円環部が左右のころ間に並ぶ構成と比べて、円環部の幅方向の肉厚を十分に確保することができる。このため、保持器の強度不足が避けられ、保持器によりころを安定して保持できる。前述したように、左右各列のころが持つ負荷容量に応じた比率で荷重を分担させることで、左右各列のころの面圧が均等になるため、一体型の保持器で左右各列のころを保持しても、保持器により各ころを円滑に駆動することができる。
【００１３】
この発明において、前記左右２列のころは、最大径の位置がころ長さの中央に位置する対称ころであり、前記内輪の外周面における前記左列のころと前記右列のころ間の部分に中つばが存在しない構成であっても良い。
左右のころを対称ころとすることにより、ころの誘起スラスト荷重の発生がなくなり、中つばを無くすことができる。中つばが存在しないと、中つばが存在する場合と比較してころの長さを長くすることができ、軸受全体の負荷容量を向上させられる。
【００１４】
この発明において、前記内輪と前記保持器との間に、これら内輪および保持器に対し自由回転し前記左右２列のころを案内する案内輪が設けられていても良い。
案内輪を設けることで、中つばが無くても、ころのスキューを抑えることができる。非対称ころに比べ対称ころはころ長さが長いため、中つばを設けようとすると幅方向の肉厚が薄くなり、製作中等に破損が発生しやすいが、案内輪であればそのリスクがない。
【００１５】
この複列自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸の支持に適する。
風力発電装置の主軸を支持する複列自動調心ころ軸受には、ブレードやロータヘッドの自重によるラジアル荷重、および風力によるアキシアル荷重が作用し、左右の列に互いに大きさが異なる荷重が作用する。すなわち、片方の列はラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受け、もう片方の列は殆どラジアル荷重だけを受ける。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さの長いころとし、殆どラジアル荷重だけを受ける列のころは、長さの短いころとすることで、左右各列のころの面圧をほぼ均等にすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に左右２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記左右２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であって、前記左右２列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ前記左列のころおよび前記右列のころの両方を保持する保持器を有し、この保持器は、前記左列のころと前記右列のころ間に配置される円環部と、この円環部から幅方向の左右両側にそれぞれ延びる複数の柱部とを有し、左側に延びる柱部間に前記左列のころが保持され、右側に延びる柱部間に前記右列のころが保持される一体型の保持器であるため、左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、保持器の強度不足を招くことなく、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態にかかる複列自動調心ころ軸受の断面図である。
【図２】同複列自動調心ころ軸受の保持器の展開断面図である。
【図３】風力発電装置の主軸支持装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。
【図４】同主軸支持装置の破断側面図である。
【図５】提案例の複列自動調心ころ軸受の断面図である。
【図６】非対称ころの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態を図１と共に説明する。
この複列自動調心ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に幅方向に並ぶ左右２列にころ４，５を介在させてある。外輪３の軌道面３ａは球面状であり、左右各列のころ４，５は外周面が外輪３の軌道面３ａに沿う断面形状である。言い換えると、ころ４，５の外周面は、外輪３の軌道面３ａに沿った円弧を中心線Ｃ１，Ｃ２回りに回転させた回転曲面である。内輪２には、左右各列のころ４，５の外周面に沿う断面形状の複列の軌道面２ａ，２ｂが形成されている。内輪２の外周面の両端には、つば６，７がそれぞれ設けられている。内輪２の外周面の中央部、すなわち左列のころ４と右列のころ５間の部分に中つばが存在しない。
【００１９】
左右各列のころ４，５は、いずれも最大径Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘの位置がころ長さの中央Ａ１，Ａ２に位置する対称ころである。対称ころからなるころ４，５は、誘起スラスト荷重が発生しない。このため、前記中つばでころ４，５を支える必要がなく、中つばを無くすことができる。
【００２０】
左列のころ４と右列のころ５は、中心線Ｃ１，Ｃ２に沿った長さＬ１，Ｌ２が互いに異なり、かつ接触角θ１，θ２が互いに異なっている。この場合、長さＬ２の長いころ５の接触角θ２の方が、長さＬ１の短いころ４の接触角θ１よりも大きく設定されている。この実施形態では、左右各列のころ４，５の最大径Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘが同じとされている。
【００２１】
左右各列のころ４，５は、それぞれ保持器１０により保持されている。図２の展開断面図に示すように、保持器１０は、左右各列のころ４，５間に位置する円環部１１から左右両側に複数の柱部１２ａ，１２ｂが延びた櫛状であって、左側の柱部１２ａ間のポケットに左列のころ４が保持され、右側の柱部１２ｂ間のポケットに右列のころ５が保持される。つまり、この保持器１０は、左右の列のころ４，５を保持する一体型の保持器である。このような一体型の保持器１０は、左列用の保持器および右列用の保持器の各円環部が左右のころ４，５間に並ぶ構成と比べて、円環部１１の幅方向の肉厚を広くとれるため強度が高いという利点がある。
【００２２】
また、左右のころ列間における内輪２と保持器１０との間に、左右各列のころ４，５の端面に当接してこれらのころ４，５を案内する案内輪１３が設けられている。案内輪１３は、ころ４，５、内輪２、および保持器１０のいずれに対しても自由回転するように設けられている。このような案内輪１３を設けることで、内輪２の外周面の中央部に中つばが無くても、ころ４，５のスキューを抑えることができる。
【００２３】
この構成の複列自動調心ころ軸受１は、左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途、例えば片方のころ列にアキシアル荷重とラジアル荷重とを受け、もう片方のころ列には殆どラジアル荷重のみを受けるような用途に用いられる。具体的には、風力発電装置の主軸支持軸受等に用いられる。
【００２４】
上記用途で用いる場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さＬ２の長い右列のころ５とし、かつアキシアル荷重を殆ど受けない列のころは、長さＬ１の短い左列のころ４とする。また、アキシアル荷重を受ける右列のころ５の接触角θ２を、アキシアル荷重を殆ど受けない左列のころ４の接触角θ１よりも大きくする。これにより、負荷容量の大きな長さＬ１の長いころ５がアキシアル荷重とラジアル荷重の両方を受け、負荷容量の小さな長さＬ１の短いころ４はほぼラジアル荷重のみを受けることとなる。
【００２５】
ころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を適切に設定することにより、左右各列のころ４，５が持つ負荷容量に応じた比率で荷重を分担させることができる。その結果、左右各列のころ４，５の面圧が均等になる。これにより、軸受全体で大きな負荷容量を確保すると共に、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。
【００２６】
また、図１の複列自動調心ころ軸受１は、ころ４，５を対称ころにして中つばを無くしたことにより、ころ４，５の長さを長くして、軸受全体の負荷容量をより一層高めることが可能となっている。なお、ころ４，５は非対称ころとしても良い。その場合、ころ４，５の誘起スラスト荷重が発生するので、内輪２に中つばを設ける必要がある。
【００２７】
図１の複列自動調心ころ軸受１のように、軸受全体の負荷容量を大きくするために、左右のころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を長くした場合、保持器１０の円環部１１が配置される左右のころ４，５間の距離が近くなる。しかし、保持器１０を左列のころ４および右列のころ５を保持する一体型にすることで、円環部１１の幅方向の肉厚を十分に確保することができ、保持器１０の強度不足を避けられる。このため、保持器１０によりころ４，５を安定して保持できる。前述したように、左右各列のころ４，５が持つ負荷容量に応じた比率で荷重を分担させることで、左右各列のころ４，５の面圧が均等になるため、一体型の保持器１０で左右各列のころ４，５を保持しても、保持器１０により各ころ４，５を円滑に駆動することができる。
【００２８】
図３、図４は、風力発電装置の主軸支持装置の一例を示す。支持台２１上に旋回座軸受２２（図４）を介してナセル２３のケーシング２３ａが水平旋回自在に設置されている。ナセル２３のケーシング２３ａ内には、軸受ハウジング２４に設置された主軸支持軸受２５を介して主軸２６が回転自在に設置され、主軸２６のケーシング２３ａ外に突出した部分に、旋回翼となるブレード２７が取り付けられている。主軸２６の他端は、増速機２８に接続され、増速機２８の出力軸が発電機２９のロータ軸に結合されている。ナセル２３は、旋回用モータ３０により、減速機３１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００２９】
主軸支持軸受２５は、図示の例では２個並べて設置してあるが、１個であっても良い。この主軸支持軸受２５に、前記各実施形態のうちのいずれかの複列自動調心ころ軸受１が用いられる。その場合、ブレード２７から遠い方の列にラジアル荷重とアキシアル荷重の両方がかかるので、ブレード２７から遠い方の列のころとして、接触角θ２が大きく、かつ長さＬ２の長いころ５を用いる。ブレード２７に近い方の列には主としてラジアル荷重のみがかかるので、ブレード２７に近い方の列のころとして、接触角θ１が小さく、かつ長さＬ１の短いころ４を用いる。
【００３０】
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１…複列自動調心ころ軸受
２…内輪
３…外輪
３ａ…軌道面
４，５…ころ
１０…保持器
１１…円環部
１２ａ，１２ｂ…柱部
１３…案内輪
２６…主軸
Ａ１，Ａ２…ころ長さの中央
Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘ…最大径
Ｌ１，Ｌ２…ころ長さ
【図１】
2017057951.tif 000003
【図２】
2017057951.tif 000004
【図３】
2017057951.tif 000005
【図４】
2017057951.tif 000006
【図５】
2017057951.tif 000007
【図６】
2017057951.tif 000008