JP2020070818A - 複列軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受において、相対的に高位置に配置された転動体を円滑に潤滑する。【解決手段】風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受は、内輪と、該内輪の径方向外側に配置された外輪と、内輪及び外輪の間に介在し、複列に配置された複数の転動体と、外輪を径方向に沿って貫通して配置されたノズルと、を備えている。複数の転動体は、複列軸受の軸方向における第1端側で第1転動体列を形成する複数の第1転動体と、複列軸受の軸方向における第2端側で第2転動体列を形成する複数の第2転動体と、を含む。内輪及び外輪は、それぞれ、第1端から第2端に向かって下方にずれるように水平方向に対して傾斜した中心軸を持つ。ノズルは、軸方向において第1転動体列と第2転動体列との間に設けられ、少なくとも第1転動体に向かって油を供給する少なくとも一つのノズル孔を含む。【選択図】図2

Description

本開示は、複列軸受に関する。
従来、回転軸の軸方向の異なる位置においてそれぞれ周方向に配置された複数の転動体列と、該転動体列介して径方向の内側及び外側にそれぞれ配置された内輪及び外輪とを備え、上記回転軸を回転可能に支持する複列軸受が知られている。例えば、特許文献1には、外輪の径方向外側から軸方向における上記複数の転動体列の間に潤滑用の油を供給するように構成された複列軸受が開示されている。
特表2003−528271号公報
ところで、風力発電設備のドライブトレインにおいても、例えば、風車ロータと一体に回転する回転軸である主軸を複列軸受で支持することがある。このような場合、風車ロータの回転時に該風車ロータのハブに取り付けられた風車翼と、ナセルを介して上記風車ロータを回転可能に支持するタワーとの干渉を回避するために、風車の前側(つまりハブ側)が後側(つまり増速機側又は発電機側)よりも高くなるようにして、主軸が水平方向に対して傾斜した状態でナセル内に設置され得る。
上記のように傾斜した回転軸を、例えば特許文献1に開示された複列軸受で支持する場合、特に高位置側(前側又はハブ側)の転動体に潤滑用の油を供給することが難しい場合がある。すなわち、潤滑用に供給される油の粘度が低い場合は自重によって油が下方乃至低位置側に流れるから、風車の主軸のように回転速度が比較的低速な回転軸では軸受内に油が十分に飛散されず、全ての転動体に油を行き渡らせてそれらの外周に油膜を形成することが困難な場合がある。このため、特に、前側(上方側)に配置された転動体を十分に潤滑することが困難な場合があった。
上述した問題に鑑み、本開示の少なくとも一実施形態は、風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受において、相対的に高い位置に配置された転動体を円滑に潤滑することを目的とする。
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係る複列軸受は、
風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受であって、
内輪と、
前記内輪の径方向外側に配置された外輪と、
前記内輪及び前記外輪の間に介在し、複列に配置された複数の転動体と、
前記外輪を前記径方向に沿って貫通して配置されたノズルと、を備え、
前記複数の転動体は、
前記複列軸受の軸方向における第1端側にて第1転動体列を形成する複数の第1転動体と、
前記複列軸受の軸方向における第2端側にて第2転動体列を形成する複数の第2転動体と、を含み、
前記内輪及び前記外輪は、それぞれ、前記第1端から前記第2端に向かって下方にずれるように水平方向に対して傾斜した中心軸を有し、
前記ノズルは、前記軸方向において前記第1転動体列と前記第2転動体列との間に設けられ、少なくとも前記第1転動体に向かって油を供給するように構成された少なくとも一つのノズル孔を含む。
上記(1)の構成によれば、軸方向において第1転動体列と第2転動体列との間に設けられたノズルのノズル孔から、少なくとも第1転動体に向けて油が供給される。つまり、第2転動体列に対して軸方向の第1端側、すなわち第2転動体よりも相対的に高い位置に配置された第1転動体に向けて確実に油を供給することができる。よって、転動体に油を供給するためのノズルを具備しない従来の複列軸受に比べて、相対的に高い位置側に配置された転動体列(第1転動体列)を構成する複数の転動体(第1転動体)に十分な量の油を供給することができるから、転動体を円滑に潤滑することができる。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の構成において、
前記ノズルは、前記径方向に沿う径方向流路を含み、
前記ノズル孔は、前記径方向流路に連通するとともに平面視にて前記軸方向に沿って存在してもよい。
上記(2)の構成によれば、外輪の径方向外側からノズルに供給された油は、径方向流路内を上記径方向の内側に向かって案内された後、平面視にて内輪及び外輪の軸方向に沿って存在するノズル孔を通って転動体に供給される。よって、軸方向において第1転動体列と第2転動体列との間に配置されたノズルのノズル孔から、少なくとも第1転動体に向け最短距離で油を供給することができる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の構成において、
前記ノズルは、前記第1転動体列側と前記第2転動体列側との両方に前記ノズル孔を有していてもよい。
上記(3)の構成によれば、軸方向において第1転動体列と第2転動体列との間に配置されたノズルのノズル孔から、軸方向の一方(例えば第1端側)及び他方(例えば第2端側)に配置された各転動体列(第1転動体列及び第2転動体列)に向けて油を供給することができる。よって、複列軸受における各転動体列の転動体を円滑に潤滑することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)に記載の構成において、
前記第1転動体列側の前記ノズル孔の断面積が前記第2転動体列側の前記ノズル孔の断面積より大きくてもよい。
上記(4)の構成によれば、第1転動体列側のノズル孔は第2転動体列側のノズル孔よりも断面積が大きく形成されるから、径方向流路内を通って径方向内側に導かれた油は、第1転動体列に向けてより多く供給される。つまり、複列軸受を構成する複数の転動体列のそれぞれに向けて油を供給できることに加え、従来では油の供給が困難だった第1転動体列により多くの油を供給することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の構成において、
前記ノズル孔は、前記軸方向において、前記ノズルの先端部の外径の20%以上の長さを有していてもよい。
上記(5)の構成によれば、ノズル孔が内輪及び外輪の軸方向においてノズルの先端部の外径の20%以上の長さを有するから、該ノズル孔を通過する油に軸方向に沿って指向性を持たせることができる。つまり、ノズル孔を通過する油を上記内輪及び外輪の軸方向に沿うようにして該ノズル孔から射出することができるから、各転動体列を円滑に潤滑することができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(5)の何れか一つに記載の構成において、
前記複列軸受は、
前記外輪の周方向の異なる位置に各々配置された複数の前記ノズルを備えていてもよい。
上記(6)の構成によれば、複数のノズルにより、外輪の周方向における異なる複数の位置から転動体列に油を供給することができる。従って、例えば外輪の周方向の一箇所のみから油を供給する場合に比べて、周方向においてより均一に、且つ効率的に転動体を潤滑することができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の構成において、
前記複列軸受は、
前記転動体に供給された油を排出するための排油ラインをさらに備え、
前記外輪は、
前記周方向の異なる位置に該外輪を径方向に貫通する複数の貫通孔と、
前記周方向において下端から中心角20°以内に配置され、前記油を前記排油ラインに排出するための排油口と、を含み、
前記ノズルは、前記外輪の周方向において前記外輪の下端から中心角20°以上に存在する少なくとも一つの前記貫通孔に配置されていてもよい。
上記(7)の構成によれば、外輪の周方向において下端から中心角20°以上に存在する貫通孔に配置されたノズルから少なくとも第1転動体に向けて油が供給され、余剰の油は外輪の周方向において下端から中心角20°以内に配置された排油口から排油ラインに排出される。つまり、外輪の周方向において、ノズルが設けられる位置と排油口が設けられる位置との間に所定の距離を確保することができるから、ノズルから供給された油が排油口から排出されるまでの間に転動体を円滑に潤滑することができる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(7)に記載の構成において、
前記排油口は、各々の前記転動体列に対して前記ノズルが配置された空間の反対側で前記外輪の周方向に連続して環状に形成された空間に連通するように設けられていてもよい。
上記(8)の構成によれば、ノズルから供給された油は、各々の転動体列に対してノズルが配置された空間の反対側で外輪の周方向に連続して環状に形成された空間に連通するように設けられた排油口から排出される。つまり、ノズルを介して第1転動体列と第2転動体列との間に供給された油は、排油口から排出される前に各転動体列を通過するから、転動体を確実に潤滑することができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(8)の何れか一つに記載の構成において、
前記ノズルは、当該ノズルを前記外輪に対して前記径方向の予め設定された位置に固定するための固定部材を含んでいてもよい。
上記(9)の構成によれば、固定部材により、外輪に対して径方向の予め設定された位置にノズルを固定することができる。従って、例えば、外輪に対するノズルの径方向位置を、転動体に最も効率的に給油可能な径方向位置にノズル孔が配置されるように設定することにより、転動体を円滑に潤滑することができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)に記載の構成において、
前記ノズルは、外周の少なくとも一部に雄ねじが形成され、
前記固定部材は、前記雄ねじに螺合する雌ねじを内周にそれぞれ有し前記外輪に螺着されるカラーと前記カラーより前記径方向外側において前記ノズルに螺着されるナットとを含んでいてもよい。
上記(10)の構成によれば、ナットが螺着されたノズルを、外輪に螺着されたカラー内に螺合させることで当該ノズルが外輪に取り付けられる。その際、外輪に対して径方向の予め設定された位置に配置されるようにカラーを取り付けるとともに、該カラーに対して径方向の予め設定された位置に配置されるようにノズルを取り付け、所謂ダブルナットの要領でナットとカラーとを締結することにより、外輪に対して径方向の予め設定された位置にノズルを固定することができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(10)の何れか一つに記載の構成において、
前記ノズルは、前記ノズル孔から吐出された前記油が該ノズルに対向する前記転動体の回転中心軸より径方向外側に向けて噴射されるように配置されていてもよい。
上記(11)の構成によれば、ノズル孔から吐出された油が、該ノズルに対向する転動体の回転中心軸より径方向外側に向けて噴射されるから、内輪の外周面と外輪の内周面との両面に接する転動体の外周面に対して、より効率的に油を供給することができる。従って、転動体と内輪、又は、転動体と外輪との間にそれぞれ効率的に油膜を形成することができるから、転動体及びこれに接する内輪及び外輪の損傷をより効果的に抑制することができる。
(12)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(11)の何れか一つに記載の構成において、
前記複列軸受は、
前記ノズルに前記油を供給するための給油ラインをさらに備えていてもよい。
上記(12)の構成によれば、給油ラインを通ってノズルに油が供給され、当該供給された油がノズルを介して外輪の径方向外側から内側に案内され、ノズル孔から転動体に向けて吐出される。よって、例えば、少なくとも回転軸の回転時には給油ラインからノズルに絶えず油が供給されるように構成することで、転動体に常時、油を供給することができる。
(13)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(12)の何れか一つに記載の構成において、
前記転動体は、円筒状、円錐状又は樽型のころ、若しくは、玉を含んでもよい。
上記(13)の構成によれば、円筒状、円錐状又は樽型のころ、若しくは、玉を含む転動体を備えた複列軸受において、上記(1)〜(12)の何れか一つで述べた効果を享受することができる。
(14)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(13)の何れか一つに記載の構成において、
前記ノズルは、
前記貫通孔内で前記外輪の前記径方向内側に係止される大径部と、
段部を介して前記大径部の前記径方向内側に延在する小径部と、を含んでもよい。
上記(14)の構成によれば、外輪の貫通孔内で、ノズルの大径部が外輪の径方向内側に係止される。すなわち、大径部により、外輪に対してノズルを径方向の予め設定された位置に容易に位置決めすることができる。そして、例えば、外輪の径方向における段部から小径部の先端までの長さを適切に設定することにより、ノズル孔から転動体に対して効率的に油を供給することができる。
(15)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(14)の何れか一つに記載の構成において、
前記転動体のうち最も前記ノズル側の端部と前記外輪の内周面との距離L、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との距離Lの場合に、前記外輪と前記内輪との間の空間に露出する前記小径部の前記径方向における長さLが、L<L<Lを満たしてもよい。
上記(15)の構成によれば、外輪と内輪との間の空間に露出する小径部の径方向における長さLが、転動体のうち最もノズル側の端部と外輪の内周面との距離L1より長く、且つ、外輪の内周面と内輪の外周面との距離L2よりも短く形成される。従って、ノズルを外輪に取り付けた際に、ノズルの先端すなわち小径部のうち上記外輪の径方向における最も内側の端部と内輪の外周面との干渉を容易且つ確実に防止することができる。また、ノズル孔から吐出した油を、転動体に確実に供給することができる。
本開示の少なくとも一実施形態によれば、風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受において、相対的に高い位置に配置された転動体を円滑に潤滑することができる。
本開示の少なくとも一実施形態に係る複列軸受が適用される風力発電設備の構成例を示す概略図である。 一実施形態における風力発電設備の複列軸受で支持した回転軸の構成例を示す側断面図である。 一実施形態における複列軸受へのノズルからの給油状態を模式的に示す図である。 幾つかの実施形態におけるノズル孔の例を示す図である。 一実施形態におけるノズルを外輪に固定した状態を示す概略断面図である。 一実施形態におけるノズルの外形を例示的に示す斜視図である。 一実施形態におけるノズルの配置と給油ラインとを模式的に示す図である。 一実施形態におけるノズルの例を示す図である。 幾つかの実施形態に係る複列軸受における転動体の例を示す図である。
以下、添付図面に従って本発明の例示的な実施形態について説明する。ただし、以下に示す幾つかの実施形態に記載された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
先ず、本開示の少なくとも一実施形態に係る複列軸受が適用される風力発電設備について説明する。
図1は本開示の少なくとも一実施形態における風力発電設備の構成例を示す概略図である。図2は一実施形態に風力発電設備の複列軸受で支持した回転軸の構成例を示す側断面図であり、ハブとロータとの取り合い部の構成例を示す概略図である。
図1及び図2に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態における風力発電設備(以下、風車1とする)は、少なくとも一の風車翼2及び該風車翼2が取り付けられるハブ3を含む風車ロータ4と、該風車ロータ4と一体回転可能に連結された回転軸5を介して風車ロータ4の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成する発電機6と、回転軸受けとしての複列軸受10を介して風車ロータ4を回転可能に支持するナセル7と、ナセル7を旋回可能に支持するタワー8と、タワー8が立設されるベース9と、を備えている。なお、風車ロータ4の回転エネルギーを発電機6に伝達するための動力伝達経路を構成する一連の構成は所謂風車1のドライブトレインを構成し得る。
回転軸5には、当該回転軸5の回転を増速して伝達する増速機(非表示)が接続されていてもよい。この増速機は、油圧ポンプ及び油圧モーターを含む油圧式の増速機であってもよいし、機械式(ギア式)の増速機であってもよい。なお、他の実施形態では、回転軸5が発電機6と直接接続されたダイレクトドライブ方式を採用してもよい。
なお、回転軸5は、風車1のドライブトレインに含まれ得る回転する種々の軸(例えば風車1の主軸を含む)であってもよい。
次に、本開示の少なくとも一実施形態に係る複列軸受10について詳しく説明する。
本開示の少なくとも一実施形態に係る複列軸受10は、風車1における回転軸5を支持する回転軸受けとして実装され得る。
図3に非限定的に例示する複列軸受(複列円すいころ軸受)10は、回転軸5をラジアル方向とスラスト方向から支持するように構成される。この複列軸受10は、内輪12と、該内輪12の径方向外側に配置された外輪14と、内輪12及び外輪14の間に介在し、複列に配置された複数の転動体20と、外輪14を径方向Dに沿って貫通して配置されたノズル30と、を備えている。
内輪12は、複列円すいころ軸受10のX軸方向視にて回転軸5の周囲を囲むように設けられた環状の部材であり、回転軸5と結合している。
外輪14は、X軸方向視にて内輪12の周囲を囲むように設けられた環状の部材であり、その内側に配置される転動体20を介して内輪12の外周をラジアル方向とスラスト方向から支持するようになっている。この外輪14は、内輪12と同心に配置され得る。
そして、内輪12及び外輪14をそれぞれ通る、複列円すいころ軸受10のX軸方向は図1に示す様に、中心軸Aに対して角度α傾斜している。この場合、水平方向(中心軸A)に対するX軸方向の傾斜角度αは、例えば3〜10°であってもよく、例えば5°であってもよい。
第1転動体列20Aは、第2転動体列20Bよりも風車1の前方側に配置されており、第1転動体列20A及び第2転動体列20B共に、内輪12の外周に沿って周方向に間隔を隔てて配置された複数の転動体20で構成されている。
各転動体列は、各々の転動体20を周方向において一定の間隔に保持するための保持器26によって連結されていてもよい。
図3の一実施形態におけるノズル30は、X軸方向において第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に設けられている。このノズル30は、少なくとも前側に配置された転動体20に向かって油40を供給するように構成された少なくとも一つのノズル孔32を含む。
つまり、ノズル30は、そのノズル孔32が軸方向Xにおいて第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間であって、且つ、内輪12と外輪14との間の第1空間62に配置されるように設けられている。また、ノズル孔32は、単に上記第1空間62内に油40を供給するだけでなく、第1空間62内において油40を吐出すると共に、吐出された油40が少なくとも第1転動体列20Aに向かうようにして設けられている。
上記のようにノズル30を設けた構成によれば、軸方向Xにおいて第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に設けられたノズル30のノズル孔32から、少なくとも前側に配置された転動体20に向けて油40が供給される。つまり、第2転動体24よりも相対的に高い位置に配置された第1転動体22に向けて確実に油40を供給することができる。よって、転動体20に油40を供給するためのノズル30を具備しない従来の複列軸受に比べて、傾斜角度αのために相対的に高い位置側に配置された第1転動体列20Aを構成する複数の転動体20(例えば第1転動体22)に十分な量の油40を供給することができるから、転動体20を円滑に潤滑することができるのである。
ここで、本開示の上記構成によれば、風車1の回転軸5のように回転速度が比較的低速な回転軸であって、回転の勢いによっては複列軸受10内に油40を十分に飛散できない場合であっても、少なくとも転動体20に油40を行き渡らせてそれらの外周に効果的に油膜を形成することができる。
図4は幾つかの実施形態に係る複列軸受におけるノズル孔の例を示す図である。図5は一実施形態におけるノズルを外輪に固定した状態を示す概略断面図である。
図3、図4(a)、図4(b)、図4(c)に例示するように、幾つかの実施形態において、ノズル30は、径方向Dに沿う径方向流路36を含み、ノズル孔32は、径方向流路36に連通するとともに平面視にてX軸方向に沿って存在してもよい。
この場合、径方向流路36は、ノズル30の長手方向に沿って該ノズル30の一端から他端の近傍にかけてノズル30の内部に形成され得る(図3及び図4参照)。
このように径方向Dに沿う径方向流路36と平面視にてX軸方向に沿うノズル孔32とを含む構成によれば、外輪14の径方向外側からノズル30に供給された油40は、径方向流路36内を上記径方向Dの内側に向かって案内された後、平面視にて内輪12及び外輪14の中心軸(X軸方向)に沿って存在するノズル孔32を通って転動体20に供給される。よって、X軸方向において第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に配置されたノズル30のノズル孔32から、転動体20に向け最短距離で油40を供給することができる。
なお、図5及び図6に示す様に、ノズル孔32の向きをX軸方向に合わせる際、例えば、外輪14に取り付けられた際に該外輪14の径方向D外側に露出するノズル30の一端に、ノズル孔32の向きと一致するようにして予め罫書き線38等の指標を設けるとともに、外輪14の外周面14AにX軸方向を示す指標を設け、これらの指標同士が合致するようにしてノズル30を外輪14に固定することでノズル孔32の向きをX軸方向に合わせることができる。
なお、ノズル孔32は、ノズル30が外輪14に取り付けられた状態における側面視にて、回転軸5のX軸方向に沿うようにして、径方向Dと直交する方向に沿って形成されていてもよい。また、ノズル孔32は、上記側面視にてX軸方向よりも上方に向けて各転動体20に油40を供給するように形成されていてもよい。
幾つかの実施形態において、ノズル30は、第1転動体列20A側と第2転動体列20B側との両方にノズル孔32を有していてもよい。
この場合、第1転動体列20A側と第2転動体列20B側とに向けてそれぞれ一つずつノズル孔32を有していてもよい(例えば図4(b)及び図4(c)参照)。その際、各ノズル孔32が、平面視にてX軸方向に沿うように設けられていてもよい。また、第1転動体列20A側と第2転動体列20B側とに向けてそれぞれ複数(例えば図4(d)に非限定的に示す例では2つずつ)のノズル孔32を有していてもよい。
このように第1転動体列20A側と第2転動体列20B側との両方にノズル孔32を有する構成によれば、X軸方向において第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に配置されたノズル30のノズル孔32から、X軸方向の一方に配置された転動体列20(第1転動体列20A)と他方に配置された転動体列20(第2転動体列20B)とに向けて油40を供給することができる。よって、複列軸受10における各転動体列20の転動体20を円滑に潤滑することができる。
幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、第1転動体列20A側のノズル孔32の断面積が第2転動体列20B側のノズル孔32の断面積より大きくてもよい。
つまり、ノズル30は、例えば図4(c)に非限定的に例示するように、風車1の前側すなわち相対的に上方側に配置された転動体20に向けて油40を供給するノズル孔32の流路断面積が、下方側に配置された転動体20に向けて油40を供給するノズル孔32の流路断面積より大きく形成されていてもよい。
このように、第1転動体列20A側のノズル孔32が第2転動体列20B側のノズル孔32よりも断面積が大きく形成された構成によれば、径方向流路36内を通って径方向D内側に導かれた油40は、第1転動体列20Aに向けてより多く供給される(例えば図4参照)。つまり、複列軸受10を構成する複数の転動体列20のそれぞれに向けて油40を供給できることに加え、従来では油40の供給が困難だった第1転動体列20Aに向けてより多くの油40を供給することができる。よって、風車1のドライブトレインの回転軸5を支持する複列軸受10において、相対的に高い位置に配置された転動体20(より詳細には転動体20)を円滑に潤滑することができる。
なお、各ノズル孔32は、各々の流路断面積が同じ大きさに形成されていてもよい。
幾つかの実施形態では、上記の何れかに記載の構成において、ノズル孔32は、X軸方向において、ノズル30の先端部30Fの外径dの20%以上の長さを有していてもよい(例えば図4(a)参照)。
このように構成すれば、ノズル孔32が内輪12及び外輪14のX軸方向においてノズル30の先端部30F(図5参照)の外径dの20%以上の長さを有するから、該ノズル孔32を通過する油40に指向性を持たせることができる。つまり、ノズル孔32を通過する油40を該ノズル孔32から射出することができるから、各転動体列20を円滑に潤滑することができる。
図7は一実施形態におけるノズルの配置と給油ラインとを模式的に示す図である。
図7に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態において、複列軸受10は、外輪14の周方向Rの異なる位置に各々配置された複数のノズル30を備えていてもよい。
この場合、各ノズル30は、例えば複列軸受10の最上部と最下部とを通る平面を境に対称な周方向位置に配置されていてもよい。また、各ノズル30は、周方向において等間隔に配置されていてもよい。
このように外輪14の周方向Rの異なる位置に複数のノズル30を備えた構成によれば、複数のノズル30により、外輪14の周方向における異なる複数の位置から転動体列20に油40を供給することができる。従って、例えば外輪14の周方向の一箇所のみから油40を供給する場合に比べて、周方向においてより均一に、且つ効率的に転動体20を潤滑することができる。
幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、複列軸受10は、ノズル30に油40を供給するための給油ライン52をさらに備えていてもよい(図7参照)。
給油ライン52は、例えば、図示しないオイルタンクなどに貯留されたオイルを給油ポンプ58で昇圧し、配管又はホース等の流路を介してノズル30に油40を供給するように構成され得る。また、複数のノズル30に油40を供給する場合、給油ライン52は、給油ポンプ58で昇圧された油40を複数の流路に分岐するためのマニホールドブロック56や、該マニホールドブロック56から各ノズル30に油40を輸送するための複数の給油経路を備えていてもよい。
このように給油ライン52を備えた構成によれば、給油ライン52を通ってノズル30に油40が供給され、供給された当該油40がノズル30を介して外輪14の径方向外側から内側に案内され、ノズル孔32から転動体20に向けて吐出される。よって、例えば、回転軸の回転時には給油ライン52からノズル30に絶えず油が供給されるように構成することで、転動体20に常時、油40を供給することができる。
幾つかの実施形態において、複列軸受10は、転動体20に供給された油40を排出するための排油ライン54(図7参照)をさらに備えていてもよい。
排油ライン54は、複列軸受10から排出された油40を回収し、各種配管等の流路、フィルタ、熱交換器(冷却器)及びオイルタンク等(以上図示していない)を経由して上記給油ライン52に油40を還流させる。
一方、外輪14は、例えば図3及び図5に非限定的に例示するように、周方向の異なる位置に該外輪14を径方向Dに貫通する複数の貫通孔16を含んでいてもよく、周方向において下端から中心角20°以内においては、油40を排油ライン54に排出するための排油口18と、を含んでいてもよい。
貫通孔16は、X軸方向において第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に形成され得る。
そして、このように外輪14が複数の貫通孔16を有する場合、ノズル30は、外輪14の周方向において外輪14の下端から中心角20°以上に存在する少なくとも一つの貫通孔16に配置されていてもよい。
このように、外輪14の周方向において下端から中心角20°以上に存在する貫通孔16に配置されたノズル30から少なくとも転動体20に向けて油40を供給し、余剰の油40を外輪14の周方向において下端から中心角20°以内に配置された排油口18から排油ライン54に排出する構成によれば、外輪14の周方向において、ノズル30が設けられる位置と排油口18が設けられる位置との間に所定の距離を確保することができるから、ノズル30から供給された油40が排油口18から排出されるまでの間に転動体20を円滑に潤滑することができる。
なお、周方向において例えば最上部に貫通孔16を設ける場合、この最上部の貫通孔16を通気用の所謂エアブリーザーとして用いてもよいし、最上部の貫通孔16に給油用のノズル30を配置してもよい。
幾つかの実施形態において、排油口18は、各々の転動体列20に対してノズル30が配置された空間(第1空間62)の反対側で外輪14の周方向に連続して環状に形成された空間(第2空間64)に連通するように設けられていてもよい(図5参照)。
上記第1空間62は、径方向Dにおける内輪12と外輪14との間であって、且つ、X軸方向における第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間において、周方向に沿って環状に形成され得る。
上記第2空間64は、X軸方向における第1転動体列20Aの前側(ハブ3側)と、X軸方向における第2転動体列20Bの後側(回転軸側)とに形成され得る。排油口18は、ハブ3側に形成される第2空間64又は回転軸側に形成される第2空間64のどちらに設けられてもよいが、例えば、傾斜した中心軸(X軸方向)においてより下方側に形成される第2空間64に連通するようにして設けられてもよい。
このように排油口18が第2空間64に連通する構成によれば、ノズル30から供給された油40は、各々の転動体列20に対してノズル30が配置された第1空間62の反対側で外輪14の周方向Rに連続して環状に形成された第2空間64に連通するように設けられた排油口18から排出される。つまり、ノズル30を介して第1転動体列20Aと第2転動体列20Bとの間に供給された油40は、排油口18から排出される前に各転動体列20を通過するから、転動体20を確実に潤滑することができる。
図6は一実施形態におけるノズルの外形を例示的に示す斜視図である。
図3、図5及び図6に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態において、ノズル30は、当該ノズル30を外輪14に対して径方向Dの予め設定された位置に固定するための固定部材34を含んでいてもよい。
このようにノズル30が固定部材34を含む構成によれば、固定部材34により、外輪14に対して径方向Dの予め設定された位置にノズル30を固定することができる。従って、例えば、外輪14に対するノズル30の径方向位置を、転動体20に最も効率的に給油可能な径方向位置にノズル孔32が配置されるように設定することにより、転動体20を円滑に潤滑することができる。
幾つかの実施形態において、ノズル30は、例えば図5及び図6に非限定的に例示するように、外周の少なくとも一部に雄ねじ30Dが形成されていてもよい。
そして、固定部材34は、雄ねじ30Dに螺合する雌ねじ(図示省略)を内周にそれぞれ有し外輪14に螺着されるカラー34Aと該カラー34Aより径方向Dの外側においてノズル30に螺着されるナット34Bとを含んでいてもよい。
このように雄ねじ30D、カラー34A及びナット34Bを含む構成によれば、ナット34Bが螺着されたノズル30を、外輪14に螺着されたカラー34A内に螺合させることで当該ノズル30が外輪14に取り付けられる。その際、外輪14に対して径方向Dの予め設定された位置に配置されるようにカラー34Aを取り付けるとともに、該カラー34Aに対して径方向Dの予め設定された位置に配置されるようにノズル30を取り付け、所謂ダブルナットの要領でナット34Bとカラー34Aとを締結することにより、外輪14に対して径方向Dの予め設定された位置にノズル30を固定することができる。
幾つかの実施形態では、上記何れかに記載の構成において、ノズル30は、貫通孔16内で外輪14の径方向内側に係止される大径部30Aと、段部30Cを介して大径部30Aの径方向内側に延在する小径部30Bと、を含んでいてもよい。
このようにノズル30が大径部30Aと小径部30Bとを含む構成によれば、外輪14の貫通孔16内で、ノズル30の大径部30Aが外輪14の径方向内側に係止される。すなわち、大径部30Aにより、外輪14に対してノズル30を径方向の予め設定された位置に容易に位置決めすることができる。そして、例えば、外輪14の径方向Dにおける段部30Cから小径部30Bの先端(先端部30F)までの長さを適切に設定することにより、ノズル孔32から転動体20に対して効率的に油40を供給することができる。
図8は一実施形態におけるノズルの例を示す図である。
図8に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態では、上記何れかの構成において、転動体20のうち最もノズル30側の端部Eと外輪14の内周面14B(図9(e)参照)との距離をL1、外輪14の内周面14Bと内輪12の外周面12Aとの距離をL2とした場合に、外輪14と内輪12との間の空間に露出する小径部30Bの上記径方向Dにおける長さLが、L1<L<L2を満たしてもよい。
このように、外輪14と内輪12との間の空間に露出する小径部30Bの径方向Dにおける長さLが、転動体20のうち最もノズル30側の端部Eと外輪14の内周面14Bとの距離L1より長く、且つ、外輪14の内周面14Bと内輪12の外周面12Aとの距離L2よりも短く形成される構成によれば、ノズル30を外輪14に取り付けた際に、ノズル30の先端すなわち小径部30Bのうち上記外輪14の径方向Dにおける最も内側の端部(先端部30F)と内輪12の外周面12Aとの干渉を容易且つ確実に防止することができる。また、ノズル孔32から吐出した油40を、転動体20に確実に供給することができる。
幾つかの実施形態において、ノズル30は、ノズル孔32から吐出された油40が該ノズル30に対向する転動体20の回転中心軸Bより径方向外側に向けて噴射されるように配置されていてもよい(例えば図4及び図5参照)。
このようにノズル孔32から吐出された油40が、該ノズル30に対向する転動体20の回転中心軸Bより径方向外側に向けて噴射される構成によれば、内輪12の外周面12Aと外輪14の内周面14Bとの両面に接する転動体20の外周面に対して、より効率的に油40を供給することができる。従って、転動体20と内輪12、又は、転動体20と外輪14との間にそれぞれ効率的に油膜を形成することができるから、転動体20及びこれに接する内輪12及び外輪14の損傷をより効果的に抑制することができる。
図9は幾つか実施形態に係る複列軸受における転動体の例を示す図である。
幾つかの実施形態において、転動体20は、円筒状、円錐状又は樽型のころ22、若しくは、玉21を含んでもよい。
ここで、複列軸受10は、転がり軸受のうち、主に径方向から回転軸を支持するラジアル軸受であればよく、種々の軸受けを適用し得る。例えば、複列軸受10は、転動体20に「玉(ボール)21」を用いたラジアル玉軸受(図9(a)〜図9(c)参照)であってもよい。この場合、深溝玉軸受(図9(a)参照)やアンギュラ玉軸受(図9(b)参照)、或いは、自動調心玉軸受(図9(c)参照)を適用し得る。或いは、複列軸受10は、転動体20に「ころ22」を用いたラジアルころ軸受(図9(d)〜図9(g)参照)であってもよい。ラジアルころ軸受を適用する場合、例えば、転動体20が円筒状(円筒ころ軸受:図9(d)参照)であってもよいし、転動体20が樽型(円筒ころ軸受:図9(g)参照)であってもよいし、転動体20が針状(針状ころ軸受:図示略)であってもよいし、転動体20が円錐台状(円錐ころ軸受:図9(e)参照)であってもよいし、自動調心ころ軸受(図9(g)参照)であってもよい。
このように転動体20が円筒状、円錐状又は樽型のころ22、若しくは、玉21を含む構成によれば、円筒状、円錐状又は樽型のころ22、若しくは、玉21を含む転動体20を備えた複列軸受10において、本開示の何れかで述べる効果を享受することができる。
以上説明した本開示の少なくとも一実施形態によれば、相対的に高い位置側に配置された第1転動体列20Aを構成する複数の転動体20(例えば転動体20)を円滑に潤滑することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
1 風車(風力発電設備)
2 風車翼
2A 翼根部
3 ハブ
4 風車ロータ
5 回転軸
6 発電機
7 ナセル
8 タワー
9 ベース
10 複列軸受(回転軸受け)
12 内輪
12A 外周面
14 外輪
14A 外周面
14B 内周面
16 貫通孔
18 排油口
20 転動体
20A 第1転動体列
20B 第2転動体列
21 ボール
22 ころ
26 保持器
30 ノズル
30A 大径部
30B 小径部
30C 段部
30D 雄ねじ(ねじ)
30F 先端部
32 ノズル孔
34 固定部材
34A カラー
34B ナット
36 径方向流路
38 罫書き線(指標)
40 油
52 給油ライン
54 排油ライン
56 マニホールドブロック
58 給油ポンプ
62 第1空間
64 第2空間
A 水平面に並行で、X軸を真上から投影した軸
D 径方向
X 軸方向(外輪及び内輪の中心軸)

Claims (15)

  1. 風力発電設備におけるドライブトレインの回転軸を支持する複列軸受であって、
    内輪と、
    前記内輪の径方向外側に配置された外輪と、
    前記内輪及び前記外輪の間に介在し、複列に配置された複数の転動体と、
    前記外輪を前記径方向に沿って貫通して配置されたノズルと、を備え、
    前記複数の転動体は、
    前記複列軸受の軸方向における第1端側にて第1転動体列を形成する複数の第1転動体と、
    前記複列軸受の軸方向における第2端側にて第2転動体列を形成する複数の第2転動体と、を含み、
    前記内輪及び前記外輪は、それぞれ、前記第1端から前記第2端に向かって下方にずれるように水平方向に対して傾斜した中心軸を有し、
    前記ノズルは、前記軸方向において前記第1転動体列と前記第2転動体列との間に設けられ、少なくとも前記第1転動体に向かって油を供給するように構成された少なくとも一つのノズル孔を含む
    複列軸受。
  2. 前記ノズルは、前記径方向に沿う径方向流路を含み、
    前記ノズル孔は、前記径方向流路に連通するとともに平面視にて前記軸方向に沿って存在する
    請求項1に記載の複列軸受。
  3. 前記ノズルは、前記第1転動体列側と前記第2転動体列側との両方に前記ノズル孔を有する
    請求項1又は2に記載の複列軸受。
  4. 前記第1転動体列側の前記ノズル孔の断面積が前記第2転動体列側の前記ノズル孔の断面積より大きい
    請求項3に記載の複列軸受。
  5. 前記ノズル孔は、前記軸方向において、前記ノズルの先端部の外径の20%以上の長さを有する
    請求項1〜4の何れか一項に記載の複列軸受。
  6. 前記外輪の周方向の異なる位置に各々配置された複数の前記ノズルを備えた
    請求項1〜5の何れか一項に記載の複列軸受。
  7. 前記転動体に供給された油を排出するための排油ラインをさらに備え、
    前記外輪は、
    前記周方向の異なる位置に該外輪を径方向に貫通する複数の貫通孔と、
    前記周方向において下端から中心角20°以内に配置され、前記油を前記排油ラインに排出するための排油口と、を含み、
    前記ノズルは、前記外輪の周方向において前記外輪の下端から中心角20°以上に存在する少なくとも一つの前記貫通孔に配置されている
    請求項1〜6の何れか一項に記載の複列軸受。
  8. 前記排油口は、各々の前記転動体列に対して前記ノズルが配置された空間の反対側で前記外輪の周方向に連続して環状に形成された空間に連通するように設けられている
    請求項7に記載の複列軸受。
  9. 前記ノズルは、当該ノズルを前記外輪に対して前記径方向の予め設定された位置に固定するための固定部材を含む
    請求項1〜8の何れか一項に記載の複列軸受。
  10. 前記ノズルは、外周の少なくとも一部に雄ねじが形成され、
    前記固定部材は、前記雄ねじに螺合する雌ねじを内周にそれぞれ有し前記外輪に螺着されるカラーと前記カラーより前記径方向外側において前記ノズルに螺着されるナットとを含む
    請求項9に記載の複列軸受。
  11. 前記ノズルは、前記ノズル孔から吐出された前記油が該ノズルに対向する前記転動体の回転中心軸より径方向外側に向けて噴射されるように配置される
    請求項1〜10の何れか一項に記載の複列軸受。
  12. 前記ノズルに前記油を供給するための給油ラインをさらに備えた
    請求項1〜11の何れか一項に記載の複列軸受。
  13. 前記転動体は、円筒状、円錐状又は樽型のころ、若しくは、玉を含む
    請求項1〜12の何れか一項に記載の複列軸受。
  14. 前記ノズルは、
    前記貫通孔内で前記外輪の前記径方向内側に係止される大径部と、
    段部を介して前記大径部の前記径方向内側に延在する小径部と、を含む
    請求項1〜13の何れか一項に記載の複列軸受。
  15. 前記転動体のうち最も前記ノズル側の端部と前記外輪の内周面との距離L、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との距離Lの場合に、前記外輪と前記内輪との間の空間に露出する前記小径部の前記径方向における長さLが、L<L<Lを満たす
    請求項1〜14の何れか一項に記載の複列軸受。
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