CN108884867A - 双排自调心滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

在本发明的双排自调心滚子轴承(1)中，在内圈(2)和外圈(3)之间，以在轴向宽度方向并列2排的方式夹设滚子(4、5)，外圈(3)的轨道面(3a)呈球面状，2排的滚子(4、5)的外周面为沿外圈(3)的轨道面的截面形状。2排的滚子(4、5)的长度(L1、L2)相互不同，长度较长滚子(5)的长度(L1)为轴承宽度(B)的39％以上。长度较短的滚子(4)的接触角(θ1)和长度较长滚子(5)的接触角(θ2)的比在1∶2～1∶4的范围内。由此，本发明适用于同时承受轴向荷载和径向荷载的2个荷载，并且在于轴向并列的2排的滚子上作用大小相互不同的荷载的用途的场合，可在尺寸规格的限制的范围内，充分地增加承受轴向荷载的排的滚子的负荷容量。

Description

双排自调心滚子轴承
相关申请
本申请要求申请日为2016年3月24日、申请号为JP特愿2016－59473的申请；同日申请的申请号为JP特愿2016－59474的申请；申请日为2017年3月10日、申请号为JP特愿2017－45679的申请；以及申请日为2017年3月14日、申请号为JP特愿2017－48527的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及一种双排自调心滚子轴承，其用于在轴承宽度方向并列的2排的滚子上负荷不均匀的荷载的用途的场合，比如支承风力发电机、产业机械的主轴等的场合。
背景技术
在支承风力发电机的主轴的轴承上作用有叶片、转子头的自重造成的径向荷载、以及风力造成的轴向荷载。在主轴支承用的轴承为图10所示的那样的双排自调心滚子轴承41的场合，夹设于内圈42和外圈43之间的2排的滚子44、45中的主要相对轴向荷载Fa，位于后侧的仅仅其中一排滚子45承受轴向荷载Fa。即，相对其中一排的滚子45承受径向荷载和轴向荷载的两者的情况，另一排的滚子44大体上仅仅承受径向荷载。由此，与承受径向荷载的排的滚子44相比较，承受轴向荷载的排的滚子45的接触面压变大，容易产生滚子45的滚动面和外圈45的轨道面43a的表面损伤、磨耗，滚动寿命短。于是，根据承受轴向荷载的滚子45的排的滚动寿命，决定轴承整体的实质寿命。
相对上述课题，人们提出下述的方式，其中，像图11所示的双排自调心滚子轴承51那样，通过使夹设于内圈52和外圈53之间的2排的滚子54、55的长度L1、L2相互不同，使承受轴向荷载的排的滚子55的负荷容量大于几乎不承受轴向荷载的排的滚子54的负荷容量(专利文献1)。可通过按照各排的滚子54、55的负荷容量为适当值的方式设定滚子长度L1、L2，各排的滚子54、55的滚动寿命基本相同，可提高轴承整体的实质寿命。
另外，人们提出，像图12所示的双排自调心滚子轴承61那样，使夹设于内圈62和外圈63之间的2排的滚子64、65的接触角θ1、θ2相互不同，通过接触角θ2大的滚子65而承受大的轴向荷载(专利文献2)。通过按照各排的滚子64、65的负荷容量为适当值的方式设定接触角θ1、θ2，各排的滚子64、65的滚动寿命基本相同，可提高轴承整体的实质寿命。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2005/050038号公报
专利文献2：US2014/011207号专利公开说明书
发明内容
发明要解决的课题
像前述的那样，即使在像图11那样，使2排的滚子54、55的长度L1、L2相互不同情况下，或即使在像图12那样，使2排的滚子64、65的接触角θ1、θ2相互不同的情况下，仍可增加承受轴向荷载的排的滚子55、65的负荷容量，提高轴承整体的实质寿命。但是，由于具有轴承的尺寸规格(ISO规格：JIS B 1512)的限制，故仅仅采用如上的2个方式中的一种的方式，则难以将承受轴向荷载的排的滚子55、65的负荷容量提高到适当的值。即，由于根据尺寸规格，相对名称分别决定内径、外径与轴承宽度，故如果图11的承受轴向荷载的排的滚子55的长度L2过长，则轴承宽度B超过规格值。另外，如果图12的承受轴向荷载的排的滚子65的接触角θ2过大，则内径d超过规格值。
于是，为了不使各部分的尺寸脱离轴承的尺寸规格，使承受轴向荷载的排和承受径向荷载的排的接触面压均匀，人们尝试将使2排的滚子的长度相互不同的方式，与使2排的滚子的接触角相互不同的方式组合。在此场合，增加承受轴向荷载的排的滚子的接触角，充分地增加该滚子的负荷容量这一点是重要的。
本发明的目的在于提供一种双排自调心滚子轴承，其适用于用于承受轴向荷载和径向荷载，在于轴向并列的2排的滚子上作用大小相互不同的荷载的用途的场合，在尺寸规格的限制的范围内，可充分地增加承受轴向荷载的排的滚子的负荷容量。
用于解决课题的技术方案
本发明的第1方案涉及一种双排自调心滚子轴承，其中，在内圈和外圈之间，以在轴向宽度方向并列2排的方式夹设滚子，上述外圈的轨道面呈球面状，上述2排的滚子的外周面为沿上述外圈的轨道面的截面形状，该2排的滚子的长度相互不同，长度较长滚子的长度为轴承宽度的39％以上，并且长度较短滚子的接触角和长度较长滚子的接触角的比在1∶2～1∶4的范围内。
按照该方案，通过使2排的滚子的长度相互不同，与长度较短滚子相比较，长度较长滚子具有大的负荷容量。另外，通过使长度较长滚子的接触角大于长度较短的滚子的接触角，长度较长滚子可负担大的负荷容量。通过使长度较长滚子的接触角大于长度较短的滚子的接触角，与此相反，长度较短的滚子的接触角小，长度较短的滚子的径向荷载的负荷容量提高。
在于作用轴向荷载和径向荷载的条件下采用该双排自调心滚子轴承的场合，通过长度较长、接触角较大的滚子，负担轴向荷载的几乎全部和径向荷载的一部分，通过长度较短、接触角较小的滚子，负担径向荷载的剩余部分。通过以这样的负担比例，借助2排的滚子，分担而负担轴向荷载和径向荷载，可使2排的滚子的接触面压均匀。由此，可通过轴承整体而确保大的负荷容量，并且可提高轴承整体的实质寿命。
配备2排的滚子的接触角的比例不同的多个双排自调心滚子轴承，针对各双排自调心滚子轴承，通过在用作风力发电机的主轴支承用轴承的场合假定的轴向荷载和径向荷载，分析此时的2排的滚子的接触面压。其结果是，人们知道，在接触角的比为1∶3的场合，2排的滚子的接触面压是最均匀的。
上述假定的轴向荷载和径向荷载指考虑发电能力、设置场所等的各种条件，普通的风力发电机以最通常的方式运转时的轴向荷载和径向荷载。于是，在用于与普通的风力发电机相比较，上述条件不同的风力发电机的双排自调心滚子轴承中，有最佳的接触角的比不为1∶3的可能。但是，即使在该情况下，最佳的接触角的比仍收敛在1∶2～1∶4的范围内。由此，2排的滚子的接触角的比可在1∶2～1∶4的范围内。接触角的比的更加优选的范围为1.0∶2.5～1.0∶3.5。另外，如果接触角的比为“1∶4以上”，由于因尺寸限制的关系，内圈的壁厚过薄，则难以设置长度较长、接触角较大的滚子。
针对这一点，通过附加长度较长滚子的长度为轴承宽度的39％以上的条件，则判定，在尺寸规格的范围内，获得2排的滚子的接触角的比在上述适合的范围内的双排自调心滚子轴承。
关于接触角的大小，比如长度较短的滚子的接触角(θ1)的范围为5°～7°，长度较长滚子的接触角(θ2)的范围为14°～16°。
在本发明中，通过附加长度较长滚子的长度为轴承宽度的39％以上，最好45％以下的条件，在尺寸规格的范围内，获得2排的滚子的接触角(θ1、θ2)的比在上述适合的范围内的双排自调心滚子轴承。
在本发明中，形成最大直径的位置从滚子长度的中间处偏离的非对称滚子，在上述内圈的外周面的上述2排的滚子之间，具有对上述2排的滚子进行导向的中凸缘。在非对称滚子的场合，产生引发推力荷载。中凸缘承受该引发推力荷载。非对称滚子和中凸缘的组合的滚子的导向精度良好。
在本发明中，上述中凸缘的轴承宽度方向的中心位置与构成2排的接触角(θ1、θ2)的作用线相互交叉的点的轴承宽度范围方向的位置相比较，可偏靠于上述长度较长滚子一侧。
由此，可通过增加长度较长滚子的接触角(θ2)相对长度较短的滚子的接触角(θ1)的比，借助长度较长、接触角较大的滚子，负担更大的轴向荷载。
在本发明中，也可具有下述结构(1)～(4)中的任意一者以上的结构。
(1)具有保持架，该保持架分别保持上述各排的滚子，各保持架包括：环状的圆环部与多个柱部，该圆环部对各排的滚子的轴向内侧的端面进行导向，该多个柱部从该圆环部向轴向而延伸，并且以沿圆周方向而确定的间隔而设置，在这些柱部之间设置保持上述滚子的兜孔，保持上述较长滚子的其中一个保持架的上述柱部的外径面具有伴随从基端侧朝向前端侧的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度。
(2)在上述滚子的外周的滚动面(在下面具有称为“滚子滚动面”的情况)的端部上具有凸面。
(3)在上述各滚子的滚动面上具有DLC(Diamond-like Carbon，类金钢石碳)膜。
(4)上述内圈包括中凸缘和小凸缘，该中凸缘设置于该内圈的外周面中的上述2排的滚子之间，对该2排的滚子进行导向，该小凸缘分别设置于该外周面的两端，面临各排的滚子的轴向外侧的端面，在上述各小凸缘中的面临上述较长滚子的轴向外侧的端面的小凸缘上，设置使上述较长滚子插入轴承内部的填充槽。
上述结构(1)中的已确定的间隔为通过设计等方式而任意确定的间隔，比如，通过试验和模拟中的任意一者或两者等方式而求出适合的间隔，进行确定。
按照上述结构(1)，由于保持较长滚子的其中一个保持架的柱部的外径面具有伴随从基端侧朝向前端侧的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度，故保持架的兜孔面可抱持滚子的最大直径位置。由此，不损害较长滚子的姿势稳定性，另外可容易进行较长滚子的组装作业。按照上述结构(2)，由于在滚子滚动面的端部设置凸面，故可谋求边缘应力的缓和。按照上述结构(3)，由于在各滚子的滚子滚动面上具有DLC膜，故可谋求耐磨耗性的提高。由此，与没有上述DLC膜的场合相比较，难以产生滚子滚动面和外圈的轨道面的磨耗。按照上述结构(4)，由于内圈在各小凸缘中的面临较长滚子的轴向外侧的端面的小凸缘上，具有使较长滚子插入轴承内部的填充槽，故可进一步提高较长滚子的组装性。
该双排自调心滚子轴承适用于风力发电机的主轴的支承。在支承风力发电机的主轴的双排自调心滚子轴承上作用有叶片、转子头的自重造成的径向荷载、以及风力造成的轴向荷载。于轴承宽度方向并列的2排的滚子中的一个滚子排承受径向荷载和轴向荷载的两者，另一排的滚子几乎仅仅承受径向荷载。在此场合，承受轴向荷载的排的滚子为长度较长，接触角较大的滚子，几乎仅仅承受径向荷载的排的滚子为长度较短、接触角较小的滚子，由此，可使左右各排的滚子的接触面压基本均匀。
本发明的第2方案的双排自调心滚子轴承为下述的双排自调心滚子轴承，其中，在内圈和外圈之间，以在轴向宽度方向并列2排的方式夹设滚子，上述外圈的轨道面呈球面状，上述2排的滚子的外周面为沿上述外圈的轨道面的截面形状，该2排的滚子的长度相互不同，并且长度较长滚子的接触角大于长度较短的滚子的接触角，在上述内圈的外周面的上述2排的滚子之间的部分具有中凸缘，该中凸缘的轴承宽度方向的中心位置与构成2排的接触角的作用线相互交叉的点的轴承宽度范围方向的位置相比较，偏靠于上述长度较长滚子侧。
按照该方案，通过使2排的滚子的长度相互不同，与长度较短的滚子相比较，长度较长滚子具有大的负荷容量。另外，通过使长度较长滚子的接触角大于长度较短的滚子的接触角，长度较长滚子可负担大的轴向荷载。通过使长度较长滚子的接触角大于长度较短的滚子的接触角，与此相反，长度较短的滚子的接触角小，长度较短的滚子的径向荷载的负荷容量提高。
在于作用轴向荷载和径向荷载的条件下采用该双排自调心滚子轴承的场合，通过长度较长、接触角较大的滚子，负担轴向荷载的几乎全部和径向荷载的一部分，通过长度较短、接触角较小的滚子，负担径向荷载的剩余部分。通过以这样的负担比例，借助2排的滚子分担而负担轴向荷载和径向荷载，可使2排的滚子的接触面压均匀。由此，可通过轴承整体而确保大的负荷容量，并且可提高轴承整体的实质寿命。
在该方案的场合，不但具有上述双排自调心滚子轴承的作用效果，而且特别是可通过使中凸缘的轴承宽度方向的中心位置与构成2排的接触角(θ1、θ2)的作用线相互交叉的点的轴承宽度方向的位置相比较，偏靠于较长滚子的一侧，增加较长滚子的接触角(θ2)相对较短的滚子的接触角(θ1)的比例。由此，可通过长度较长、接触角较大的滚子，负担更大的轴向荷载。于是，该结构的双排自调心滚子轴承也适合于风力发电机的主轴的支承。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为本发明的第1实施方式的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图；
图2为非对称滚子的说明图；
图3为表示在该双排自调心滚子轴承和过去的双排自调心滚子轴承上分别施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的前侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图4为表示在该双排自调心滚子轴承和过去的双排自调心滚子轴承上分别施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的后侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图5为表示在2排的滚子的接触角的比分别不同的多种双排自调心滚子轴承上施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的前侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图6为表示在2排的滚子的接触角的比分别不同的多种双排自调心滚子轴承上施加轴向荷载和径向荷载的合成荷载的场合的后侧的滚子的接触面压的分布分析结果的曲线图；
图7为表示在同一图上表示针对过去的多个双排自调心滚子轴承的滚子长度相对轴承宽度的比的图；
图8为以去掉了风力发电设备的主轴支承装置的一个例子的一部分的方式而表示的立体图；
图9为该主轴支承装置的剖面侧视图；
图10为过去的普通的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图；
图11为第1方案例子的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图；
图12为第2方案例子的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图；
图13为本发明的第2实施方式的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图；
图14为以放大方式表示该双排自调心滚子轴承的一部分的放大剖视图；
图15为表示该双排自调心滚子轴承的滚子的DLC膜等的放大剖视图；
图16为表示该双排自调心滚子轴承的内圈的填充槽等的放大剖视图；
图17为从轴向而观看该内圈的填充槽等的端视图；
图18为本发明的第3实施方式的双排自调心滚子轴承的纵向剖视图。
具体实施方式
结合图1，对本发明的第1实施方式进行说明。在该双排自调心滚子轴承1中，在内圈2和外圈3之间夹设有在轴承宽度方向并列的左右两排的滚子4、5。外圈3的轨道面3a呈球面状，左右各排的滚子4、5的外周面为沿外圈3的轨道面3a的截面形状。换言之，在该滚子4、5的外周面中，沿外圈3的轨道面3a的圆弧为围绕中心线C1、C2的旋转曲面。在内圈2上形成沿左右各排的滚子4、5的外周面的截面形状的双排的轨道面2a、2b。在内圈2的外周面的两端分别设置凸缘(小凸缘)6、7。在内圈2的外周面的中间部，即左排的滚子4和右排的滚子5之间设置中凸缘8。
像图2的以放大方式所示的那样，在左右各排的滚子4、5均为其最大直径D1max、D2max的位置与滚子长度的中间A1、A2脱离的非对称滚子。左排的滚子4的最大直径D1max位于滚子长度的中间A1的右侧，右排的滚子5的最大直径D2max的位置位于滚子长度的中间A2的左侧。由像这样的非对称的滚子构成的左右各排的滚子4、5会产生引发推力(感应力)荷载。为了承受该引发推力荷载，设置内圈2的上述中凸缘8。对于非对称的滚子4、5和中凸缘8的组合，由于在内圈2、外圈3以及中凸缘8的3个部位，对滚子4、5进行导向，故导向精度良好。
像图1所示的那样，在左排的第1滚子4和右排的第2滚子5中，由于最大直径D1max、D2max相互相同，故沿中心线C1、C2的长度L1、L2相互不同。较长的第2滚子5的长度L2为轴承宽度B的39％以上。
另外，较长的第2滚子5的接触角θ2大于较短的第1滚子4的接触角θ1。较短的滚子4的接触角θ1与较长的第2滚子5的接触角θ2的比设定在1∶2～1∶4的范围内。优选的接触角θ1、θ2的比为1∶3。其理由在后面进行说明。具体来说，接触角θ1的范围比如在5°～7°的范围，接触角θ2的范围比如在14°～16°的范围。
形成两排的接触角θ1、θ2的作业线S1、S2相互交叉的点P的轴向宽度方向位置相对于上述中凸缘8的轴宽度方向的中心位置Q，以距离K而偏靠于长度较短的滚子4的一侧而错动。由此，可在不使长度较长滚子5增长必要程度以上的情况下，增加长度较长滚子5的接触角θ2。另外，上述作用线S1、S2为作用于滚子4、5与内圈2和外圈3的接触部上的力的合力的线。作用线S1、S2相互交叉的点P位于轴承中心轴O上。
左右各排的滚子4、5分别通过保持架10L、10R而保持。在左排的第1保持架10L中，多个柱部12从圆环部11而向左侧延伸，在这些柱部12之间的兜孔中，保持左排的滚子4。在第2右排用的保持架10R中，多个柱部12从圆环部11向右侧延伸，右排的滚子5保持于这些柱部12之间的兜孔中。
该结构的双排自调心滚子轴承1用作下述主轴支承轴承，其用于承受轴向荷载和径向荷载，在左右的滚子排上作用相互的值不同的荷载的用途的场合，比如风力发电机。在此场合，按照左排的滚子4位于接近旋转翼的一侧(前侧)，右排的滚子5位于远离旋转翼的一侧(后侧)的方式，设置双排自调心滚子轴承1。由此，长度L2大，并且接触角θ2大的右排的滚子5负担轴向荷载的几乎全部与轴向荷载的一部分，长度L1短，并且接触角θ1小的左排的滚子4负担径向荷载的剩余部分。
可通过适当地设定滚子4、5的长度L1、L2与接触角θ1、θ2，以与左右各排的滚子4、5所具有的负荷容量相对应的比例，负担荷载。其结果是，左右各排的滚子4、5的面压均匀。由此，可在轴承整体中确保大的负荷容量，并且可提高轴承整体的实际寿命。
针对图10所示的过去的双排自调心滚子轴承41和图1所示的本发明的双排自调心滚子轴承1，分析在用作风力发电机的主轴支承用轴承的场合假定的轴向荷载和径向荷载的合成荷载的左右两排的滚子的接触面压分布。图3表示前侧，即左排的滚子44、4的接触面压分布，图4表示后侧，即右排的滚子45、5的接触面压分布。
根据图3、图4，知晓下述的情况。在图10的已有产品中，在前侧接触面压小，在后侧接触面压大，在前侧和后侧，荷载负担处于不均匀的状态。相对该情况，在图1的接触角变更产品中，在前侧，在滚子整体中产生接触面压，由此，后侧的接触面压的最大值降低，两排的接触面压差小，实现均等化。
另外，配备下述的3种的双排自调心滚子轴承，其中，左排的滚子4的接触角θ1和右排的滚子5的接触角θ2的比分别不同，与前述场合相同，分析两排的滚子的接触面压。图5表示后侧，即左排的滚子5的接触面压分析结果分布，图6表示前侧，即右排的滚子4的接触面压分析结果分布。接触角的比为1∶1的产品为已有产品，接触角的比为1∶2、1∶3的产品为本发明的接触角变更产品。
根据图5、图6，知晓下述的情况。如果针对各接触角的比，比较接触角面压分布，则对于接触角的比为1∶3的产品，在前侧和后侧，接触角面压最均匀。对于接触角的比为1∶2的产品，与接触角的比为1∶3的产品相比较，没有均匀化，但是，如果与接触角的比为1∶1的产品相比较，充分地均匀化。像根据图1而知道的那样，如果滚子5的接触角θ2变大，由于根据尺寸限制的关系，内圈2的壁厚过薄，故难以设置长度长的滚子5。由于这些情况，最好，接触角的比在1∶2以上，在1∶4以内。特别是最好，接触角的比在1.0∶2.5～1.0∶3.5的范围内。
另外，上述假定的轴向荷载和径向荷载指考虑发电能力、设置场所等的各种条件，普通的风力发电机以最普通的方式运转时的轴向荷载和径向荷载。于是，在与普通的风力发电机相比较，上述条件不同的风力发电机所采用的双排自调心滚子轴承中，会有最佳的接触角的比不为1∶3的情况。但是，即使在该情况下，最佳的接触角的比仍收敛在1∶2～1∶4的范围内。
此外，通过附加长度长的滚子5的长度L2为轴承宽度B的39％以上的条件，获得在尺寸规格的范围内，两排的滚子的接触角的比为上述适当值的双排自调心滚子轴承。另外，针对过去的双排自调心滚子轴承，调查滚子5的长度L2相对轴承宽度B的比。其结果是，像图7所示的那样，判定为，上述比为39％以上。另外，还判明为，上述比为45％以下。上述尺寸规格为确定内径、外径、轴承宽度的规格。
图8、图9表示风力发电机的主轴支承装置的一个例子。在支承座21上，经由旋转座轴承22(图9)，自由水平旋转地设置舱23的外壳23a。在舱23的外壳23a的内部，经由设置于轴承外壳24上的主轴支承轴承25，自由旋转地设置主轴26，在主轴26中的突出于外壳23a之外的部分安装有构成旋转翼的叶片27。主轴26的另一端与增速机28连接，增速机28的输出轴与发电机29的转子轴连接。舱23通过旋转用电动机30，经由减速器31旋转到任意的角度。主轴支承轴承25在本图示的例子中，以2个并列的方式设置，但是，其也可为1个。
对另一实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与在各实施方式中在先而描述的事项相对应的部分，采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅说明方案的一部分的场合，只要没有特别的记载，方案的其它的部分与在先说明的实施方式相同。根据同一结构，实现相同的作用效果。不仅可以有在各实施方式中具体描述的部分的组合，而且如果没有特别对组合产生妨碍，则还可部分地将实施方式之间组合。
根据图13～图17，对还一实施方式的双排自调心滚子轴承进行描述。像图13所示的第2实施方式那样，该双排自调心滚子轴承1A可包括(1)带有倾斜角度的保持架10RA；(2)凸面13；(3)DLC膜14；与(4)填充槽15。结构(1)～(4)不必要求具有全部，可包括至少一者。
((1)带有倾斜角度的保持架等)
该图13所示的右排用的其中一个保持架10RA为保持轴承长度较长滚子5的保持架。该保持架10RA的柱部12A的外径面12Aa包括伴随从基端侧朝向前端侧的进行，在径向内方倾斜的倾斜角度β。该倾斜角度β为相对轴承中心轴O的角度。保持架10RA的外径面12Aa的倾斜角度β设定在大于零、而右排的滚子5以下的最大径角α2的范围(0＜β≤α2)。最大径角α2为相对与轴承中心轴O相垂直的平面的右排的滚子5的最大直径D2max的位置的倾斜角。
该例子的右排用的保持架10RA中的柱部12A的内径面包括：倾斜面部12Ab、与和该倾斜面部12Ab连接的平坦面部12Ac。倾斜面部12Ab从柱部12A的内径面的基端侧延伸到该内径面的轴向中间附近，包括伴随从基端侧朝向轴向中间附近处的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度γ。该倾斜角度γ也可为相对轴承中心轴O的角度，倾斜角度γ按照为倾斜角度β(γ≥β)以上的方式设定。在本例子中，倾斜角度γ以比倾斜角度β多出数度的方式设定。但是，不限于该关系(γ≥β)。平坦面部12Ac为与从倾斜面部12AB的前端缘向轴向而延伸的轴承中心轴O平行的平坦面。另外，在左排用的另一保持架10L中，柱部12的外径面和内径面不具有倾斜角度，换言之，其与轴承中心轴O平行。
((2)凸面13)
图14为以放大方式表示图13的一部分(XIV部)而表示的放大剖视图。像图13和图14所示的那样，左右各排的滚子4、5分别在滚子滚动面的端部具有凸面13。本例子的滚子滚动面呈通过对数曲线而表示的对数凸面形状。但是，凸面13不限于对数凸面形状，比如，也可使滚子滚动面为复合倒角(R)凸面形状。凸面部的R尺寸小于滚子滚动面的基准R，由此，可形成增加下降量的上述复合倒角(R)凸面形状。
((3)DLC膜14)
像图15所示的那样，各滚子4、5在滚子滚动面上具有DLC膜14。本例子的DLC膜14采用与作为基材的滚子4、5的紧密粘接性高的多层结构。DLC膜14包括表面层16、中间层17与应力缓和层18。表面层16为仅仅采用作为碳供给源的固体靶(target)的石墨，以抑制氢混入量的DLC为主体的膜。中间层17为形成于表面层16和上述基材之间的以至少Cr或W为主体的层。应力缓和层18形成于中间层17和表面层16之间。
中间层17为包括组成不同的多个层的结构，在图15中，给出17a～17c的三层结构的例子。比如，在基材的表面上形成以Cr为主体的层17c，在其上形成以W为主体的层17b，在其上，形成以W和C为主体的层17a。在图15中，给出三层结构的例子，但是，根据需要，中间层17也可包括其以下或其以上数量的层。
与应力缓和层18邻接的层17a可通过以在另一方构成邻接的层17b的主体的金属与碳为主体，提高中间层17和应力缓和层18之间的紧密粘接性。比如，在层17a以W和C为主体的场合，通过从以W为主体的中间层17b侧朝向以C为主体的应力缓和层18侧，W的含量减少，另一方面，增加C的含量(组成倾斜)，谋求紧密粘接性的进一步的提高。
应力缓和层18为以C为主体，其硬度从中间层17侧向表面层16侧连续地或分阶段地上升的倾斜层。具体来说，其为通过在UBMS法中，采用石墨制靶，连续地或分阶段地使相对基材的偏电压上升，形成膜而获得的DLC倾斜层。硬度连续地或分阶段地上升的原因在于：DLC结构中的石墨结构(SP2)和金刚石结构(SP3)的结构比例因偏置电压的上升而偏重于后者。
表面层16为以通过应力缓和层18的生长而形成的DLC为主体的膜，特别是，为结构中的氢含量减少的DLC膜。通过减少氢含量，耐磨耗性提高。为了形成这样的DLC膜，比如，采用UBMS法，采用在溅射处理所采用的原料和溅射气体中没有混入氢和包含氢的化合物的方法。
关于应力缓和层18和表面层16的成膜法，给出采用UBMS法的例子，但是，如果为可连续地或分阶段地改变硬度的成膜法，则可采用其它的公知的成膜法。最好，具有中间层17、应力缓和层18、表面层16的多层的膜厚的总和在0.5μm～3.0μm的范围内。如果膜厚的总和小于0.5μm，则耐磨耗性和机械强度差，如果膜厚的总和超过3.0μm，则容易剥离，这些范围不是优选的。另外，在本例子中，仅仅在各滚子4、5的外周面上设置DLC膜14，但是还可在各滚子4、5的两端面上设置DLC膜14。特别是，在由中凸缘8(图13)导向的各滚子4、5的一端面上设置DLC膜14的场合，各滚子4、5的上述一端面难以磨耗，可进一步提高滚子4、5的耐磨耗性。
((4)填充槽))
像图16所示的那样，内圈2在第2小凸缘7上设置填充槽15，该第2小凸缘7为第1和第2小凸缘6、7(图13)中的面临较长第二滚子5的轴向外侧的端面的第2小凸缘7，该填充槽15使较长第二滚子5插入轴承内部。像图17所示的那样，在内圈2的第2小凸缘7的圆周方向的一个部位，设置圆弧形状的填充槽15。该填充槽15的圆弧15a的曲率半径对应于应插入的滚子5(图16)的最大直径而适当设定。其它的方面包括与前述的实施方式相同的结构。
(作用效果)
按照另一实施方式的双排自调心滚子轴承1A，由于在各滚子4、5的滚子滚动面上具有DLC膜14，故可谋求耐磨耗性的提高。由此，与没有上述DLC膜14的场合相比较，滚子滚动面和外圈3的轨道面3a的磨耗难以产生。另外，由于在滚子滚动面上设置凸面13，故可谋求边缘应力的减缓。
在保持较长滚子5的其中一个(第2)保持架10RA中，由于柱部12A的外径面12Aa具有伴随从基端侧朝向前端侧的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度β，故保持架10RA的兜孔Pt面可抱持滚子5的最大直径位置。换言之，由于其中一个保持架10RA具有前述那样的倾斜角度β，故在滚子5的节距圆直径附近，维持保持架10RA的兜孔Pt面，在轴承运转时，保持架10RA的兜孔Pt面可顺利地抱持滚子5的最大直径位置。由此，较长滚子5的姿势稳定性不受到损害，另外容易进行较长滚子5的组装作业。内圈2在小凸缘7处具有填充槽15，该小凸缘7为各小凸缘6、7中的面临较长滚子5的轴向外侧的端面的小凸缘，该填充槽15使较长滚子5插入轴承内部，故可进一步提高较长滚子5的组装性。
在图18所示的第3实施方式的双排自调心滚子轴承1B中，其中一个保持架10RB中的柱部12B的外径面12Ba的倾斜角度β设定在大于零，右排的滚子5的最大径角α2以下的范围内，并且柱部12B的内径面的倾斜角度γ以与外径面的倾斜角度β相同的程度而设定。本例子的倾斜角度β设定在最大径角α2以下，而基本接近最大径角α2的角度。另外，柱部12B的内径面仅仅由倾斜面部构成，没有设置上述的平坦面部。按照该图18的方案，由于保持架10RB具有前述那样的倾斜角度β，故保持架10RB的兜孔Pt面在滚子5的节距圆直径附近，更加确实地维持，在轴承运转时，保持架10RB的兜孔Pt面可顺利并且确实地抱持滚子5的最大直径位置。另外，可更加容易地进行较长滚子5的组装作业。
如上面所述，在参照附图的同时，对实施方式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本说明书后会在显然的范围内，容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内的方式。
标号的说明：
标号1、1A、1B表示双排自调心滚子轴承；
标号2表示内圈；
标号3表示外圈；
标号3a表示轨道面；
标号4、5表示滚子；
标号6、7表示小凸缘；
标号8表示中凸缘；
标号10L、10R、10RA、10RB表示保持架；
标号11、11A表示圆环部；
标号12、12A、12B表示柱部；
标号13表示凸面；
标号14表示DLC膜；
标号15表示填充槽；
标号26表示主轴；
符号A1、A2表示滚子长度的中间；
符号B表示轴承宽度；
符号D1max、D2max表示最大直径；
符号L1、L2表示长度；
符号P表示作用线相互交叉的点；
符号Q表示中凸缘的轴承宽度方向的中心位置；
符号S1、S2表示作用线；
符号θ1、θ2表示接触角。

Claims (19)

1.一种双排自调心滚子轴承，其中，在内圈和外圈之间，以在轴向宽度方向并列2排的方式夹设滚子，上述外圈的轨道面呈球面状，上述2排的滚子的外周面为沿上述外圈的轨道面的截面形状，其特征在于，
该2排的滚子的长度相互不同，长度较长滚子的长度为轴承宽度的39％以上，并且长度较短滚子的接触角(θ1)和长度较长滚子的接触角(θ2)的比在1∶2～1∶4的范围内。
2.根据权利要求1所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述接触角的比在1.0∶2.5～1.0∶3.5的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的双排自调心滚子轴承，其中，长度较长滚子的长度为轴承宽度的45％以下。
4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述2排的滚子为最大直径的位置从滚子长度的中间处偏离的非对称滚子，在上述内圈的外周面的上述2排的滚子之间，具有对上述2排的滚子进行导向的中凸缘。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述内圈的外周面中的上述2排的滚子之间的部分具有中凸缘，上述中凸缘的轴承宽度方向的中心位置与构成2排的接触角的作用线相互交叉的点的轴承宽度范围方向的位置相比较，偏靠于上述长度较长滚子一侧。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，具有保持架，该保持架分别保持上述各排的滚子，各保持架包括：环状的圆环部与多个柱部，该圆环部对各排的滚子的轴向内侧的端面进行导向，该多个柱部从该圆环部向轴向而延伸，并且以沿圆周方向而确定的间隔而设置，在这些柱部之间设置保持上述滚子的兜孔，保持上述较长滚子的其中一个保持架的上述柱部的外径面具有伴随从基端侧朝向前端侧的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，在上述滚动面的端部上具有凸面。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，在上述各滚子的滚动面上具有DLC膜。
9.根据权利要求1～8中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述内圈包括中凸缘和小凸缘，该中凸缘设置于该内圈的外周面中的上述2排的滚子之间，对该2排的滚子进行导向，该小凸缘分别设置于该外周面的两端，面临各排的滚子的轴向外侧的端面，在上述各小凸缘中的面临上述较长滚子的轴向外侧的端面的小凸缘上，设置使上述较长滚子插入轴承内部的填充槽。
10.根据权利要求1～9中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，其用于风力发电机的主轴的支承。
11.一种双排自调心滚子轴承，其中，在内圈和外圈之间，以在轴向宽度方向并列2排的方式夹设滚子，上述外圈的轨道面呈球面状，上述2排的滚子的外周面为沿上述外圈的轨道面的截面形状；
该2排的滚子的长度相互不同，并且长度较长滚子的接触角(θ2)大于长度较短的滚子的接触角(θ1)，在上述内圈的外周面的上述2排的滚子之间的部分具有中凸缘，该中凸缘的轴承宽度方向的中心位置与构成2排的接触角的作用线相互交叉的点的轴承宽度范围方向的位置相比较，偏靠于上述长度较长滚子侧。
12.根据权利要求11所述的双排自调心滚子轴承，其中，长度较短的滚子的接触角(θ1)和长度较长滚子的接触角(θ2)的比在1∶2～1∶4的范围内。
13.根据权利要求11或12所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述接触角(θ1)、(θ2)的比在1.0∶2.5～1.0∶3.5的范围内。
14.根据权利要求11～13中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，长度较短的滚子的接触角(θ1)的范围为5°～7°，长度较长滚子的接触角(θ2)的范围为14°～16°。
15.根据权利要求11～14中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，具有保持架，该保持架分别保持上述各排的滚子，各保持架包括环状的圆环部与多个柱部，该圆环部对各排的滚子的轴向内侧的端面进行导向，该多个柱部从该圆环部于轴向而延伸，并且以沿圆周方向而确定的间隔而设置，在这些柱部之间设置保持上述滚子的兜孔，保持上述较长滚子的其中一个保持架的上述柱部的外径面具有伴随从基端侧朝向前端侧的移动，向径向内方倾斜的倾斜角度。
16.根据权利要求11～15中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，在上述滚动面的端部上具有凸面。
17.根据权利要求11～16中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，在上述各滚子的滚动面上具有DLC膜。
18.根据权利要求11～17中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，上述内圈包括中凸缘和小凸缘，该中凸缘设置于该内圈的外周面中的上述2排的滚子之间，对该2排的滚子进行导向，该小凸缘分别设置于该外周面的两端，面临各排的滚子的轴向外侧的端面，在上述各小凸缘中的面临上述较长滚子的轴向外侧的端面的小凸缘上，设置使上述较长滚子插入轴承内部的填充槽。
19.根据权利要求11～18中的任何一项所述的双排自调心滚子轴承，其中，其用于风力发电机的主轴的支承。
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