(57)【要約】【課題】  規格の幅寸法のままで、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が互いに異なり、かつ左右いずれの列のころ４，５も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る。内輪２の外周面における左列のころ４と右列のころ５間の部分に中つばが存在しない。【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、かつ左右いずれの列のころも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列のころを保持する保持器と前記内輪との間に、これら保持器および前輪に対して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３】
請求項１または請求項２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、摩耗や表面損傷が生じやすく、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】
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の負荷容量を適正に定めることにより、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】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０５００３８号パンフレット
【特許文献２】米国特許第２０１４／０１１２６０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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が設置されている。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、アキシアル荷重を受ける列のころ５の長さ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。
【０００６】
なお、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が幅方向にずれないように設けられる。「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る。左右各列のころ４，５が対称ころである場合、図７に示すように、中つばを設けずに、自由回転する案内輪１３で左右各列のころ４，５を案内することもある（特許文献２）。「対称ころ」とは、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。但し、特許文献２の例は、左列のころ４と右列のころ５の長さが同じである。
【０００７】
この発明の目的は、規格の幅寸法のままで、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】
【０００８】
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、かつ左右いずれの列のころも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ことを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、左右の列のころを対称ころとしたことにより、ころの誘起スラスト荷重の発生がなくなり、内輪の中つばを無くすことが可能となった。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、ころ長さを長くすることができる。そのため、同じ幅寸法の軸受であっても、軸受全体の負荷容量が向上する。
【００１０】
この複列自動調心ころ軸受は、左右の列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途、例えば片方の列はアキシアル荷重とラジ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のみを受けるような用途に用いられる。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さが長いころとし、かつアキシアル荷重を殆ど受けない列のころは、長さが短いころとする。また、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よりも、接触角を大きくする。これにより、負荷容量の大きな長さが長いころが、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が短いころがラジアル荷重のみを受けることとなる。このように、負荷に応じた適正な支持が左右のころ列で行われることにより、左右各列のころ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。
【００１１】
この発明において、前記左右２列のころを保持する保持器と前記内輪との間に、これら保持器および前輪に対して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。
案内輪が設けられていると、前記中つばが無くても、ころのスキューを抑えることができる。
【００１２】
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。
この複列自動調心ころ軸受は、中つばを有しないことにより、ころの長さを長くして大きな負荷容量を持たせることができる反面、ころの支持が内輪と外輪だけとなり高速回転には適さない。しかし、風力発電装置の主軸は低速回転しかしないので、高速回転に適さないという特性はあまり問題にならない。むしろ、負荷容量が増加することのメリットの方が大きい。従って、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した軸受と言える。
【発明の効果】
【００１３】
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、かつ左右いずれの列のころも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ため、規格の幅寸法のままで、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】
【００１４】
【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】この発明の異なる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。
【図７】異なる提案例の複列自動調心ころ軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、かつ左列のころ４の接触角θ１と右列のころ５の接触角θ２は、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。
【００１８】
この実施形態では、左右各列のころ４，５の最小径が同じとされている。よって、長さＬ２の長いころ５の最大径Ｄ２ｍａｘの方が、長さＬ１の短いころ４の最大径Ｄ１ｍａｘよりも大きい。左右各列のころ４，５の最大径Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘが同じであっても良く、またこの実施形態とは逆に、長さＬ１の短いころ４の最大径Ｄ１ｍａｘの方が、長さＬ１の長いころ５の最大径Ｄ２ｍａｘよりも大きくても良い。
【００１９】
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。この実施形態の保持器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、２つの保持器で左右の列のころ４，５をそれぞれ個別に保持する場合よりも、円環部１１の幅を広くできるため強度が高いという利点がある。
【００２０】
また、左右の列間における内輪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。
【００２１】
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。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さＬ２が長いころ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が短いころ４とする。また、アキシアル荷重を受ける列のころ５の接触角θ２を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ４の接触角θ１よりも大きくする。
【００２２】
この構成によると、左右各列のころ４，５を対称ころとしたことにより、ころ４，５の誘起スラスト荷重が発生しなくなり、内輪２の中つばを無くすことが可能となっている。内輪２に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４，５の長さを長くすることが可能である。そのため、同じ幅寸法の軸受であっても、軸受全体の負荷容量を高めることができる。
【００２３】
また、アキシアル荷重を受ける列のころ５の接触角θ２を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ４の接触角θ１よりも大きくしてあるため、負荷容量の大きな長さＬ２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。このように、負荷に応じた適正な支持が左右のころ列で行われることにより、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。
【００２４】
図２は、図１のものと比べて保持器の構成が異なる実施形態を示す。この複列自動調心ころ軸受１は、左列のころ４を保持する左列用の保持器１０Ｌと、右列のころ５を保持する右列用の保持器１０Ｒとを備える。左列用の保持器１０Ｌは、円環部１１Ｌから複数の柱部１２Ｌが左側に延び、これら柱部１２Ｌ間のポケットに左列のころ４が保持される。右列用の保持器１０Ｒは、円環部１１Ｒから複数の柱部１２Ｒが右側に延び、これら柱部１２Ｒ間のポケットに右列のころ５が保持される。
【００２５】
両保持器１０Ｌ，１０Ｒを比較した場合、円環部１１Ｌ，１１Ｒの断面の径方向厚さは同じであるが、柱部１２Ｌ，１２Ｒの断面の径方向厚さについては、左列用の保持器１０Ｌの柱部１２Ｌの方が右列用の保持器１０Ｒの柱部１２Ｒよりも厚くしてある。このように、長さＬ２が長く負荷容量が大きい右列のころ５を保持する右列用の保持器１０Ｒの柱部１２Ｒの断面を大きくすることで、右列用の保持器１０Ｒが損傷するリスクを低減している。
【００２６】
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。
【００２７】
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、図１または図２に示す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から遠い方のころ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から遠い方のころ列に、接触角θ２が大きくかつ長さＬ２が長いころ５を用いる。ブレード２７に近い方のころ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に近い方のころ列には、接触角θ１が小さくかつ長さＬ１が短いころ４を用いる。
【００２８】
図１または図２に示す複列自動調心ころ軸受１は、内輪２が中つばを有しないことにより、ころ４，５の長さＬ１，Ｌ２を長くして大きな負荷容量を持たせることができる反面、ころ４，５の支持が内輪２と外輪３だけとなり高速回転には適さない。しかし、風力発電装置の主軸２６は低速回転しかしないので、高速回転に適さないという特性はあまり問題にならない。むしろ、負荷容量が増加することのメリットの方が大きい。従って、この複列自動調心ころ軸受１は、風力発電装置の主軸２６の支持に適した軸受と言える。
【００２９】
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】
【００３０】
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
１０，１０Ｌ，１０Ｒ…保持器
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】
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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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【図６】
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【図７】
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