JP6075946B2 - 自動調心ころ軸受 - Google Patents
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Description
内輪2は、各列のころ3,3の外周面に沿う断面形状の複列の軌道面2a,2aを有し、両軌道面2a,2aの間、及び各軌道面2a,2aの軸方向外側に、それぞれ鍔が設けられている。なお、この内輪2は、鍔無しのものを採用する場合もある。
このため、その乗り上げが生じにくい列を、アキシアル荷重の負荷列となるよう軸受を設置すれば、軸受の早期破損を回避することができる。
特に、風力発電装置の主軸受では、いずれかの側の列に大きなアキシアル荷重の負荷が生じ、もう一方の列には、アキシアル荷重がほとんど負荷されない。このため、アキシアル荷重の負荷列には転動体の外輪への乗り上げを許容せず、負荷列でない側の列には、転動体の外輪への乗り上げをある程度許容可能な構成とできる。
すなわち、このように配置することで、軸受の左右列のうち、外輪に対して転動体の乗り上げが生じにくい列を、アキシアル荷重の負荷列とすることができる。
外輪の幅寸法と内輪の幅寸法とは異なっていても差し支えないが、このように、両者の幅寸法を同一とすることで、既存の軸受を、この構成からなる軸受に置き換えようとする際に、その置き換えの対象となる既存の軸受の周辺構造を変更する必要がない。一般に、自動調心ころ軸受の外輪の幅寸法と内輪の幅寸法は同一であることが多いので、この構成によれば、内輪の左右に位置する間座や軸受箱の寸法を変更する必要がない。
外輪と内輪の側面が同一平面上にある構成とすることで、その軸受が介在する軸と軸受箱(ハウジング)との間の軸心方向への位置関係を変更することなく、既存の軸受を置き換えることができる。なお、この構成の実現には、内輪の形状を軸方向に非対称とする必要があるが、少なくとも、軌道面に関しては、その形状を対称軸を挟んで対称に維持できる。
外輪が内外に貫通する給脂穴を有する場合に、その給脂穴の外輪の軌道面への開口を、外輪幅二等分線に対して外輪の軌道面の中心点側、すなわち、最大径部側に位置する構成とすることで、調心に伴う給脂穴と転動体の干渉を回避することができる。従来品のように、外輪の幅寸法を二分する位置に給脂穴を設けると、その給脂穴と転動体との干渉が起こりやすいからである。
なお、給脂穴の軸線方向が、軸受の軸心に直交する面方向を有する面内にある場合は、その給脂穴の軸線が、外輪幅二等分線に対して最大径部側に位置する構成となる。
このように、給脂溝を、いわば外輪の幅寸法を二分する位置に設けることで、軸受箱の給脂穴の位置を変更することなく既存軸受を置き換えることができる。一般に、自動調心ころ軸受の給脂溝は、外輪の軸心方向中央に位置するため、軸受箱(ハウジング)の給脂穴も自ずと軸受座部の中央に位置する。したがって、給脂溝に関しては、従来品と同様に外輪の幅寸法を二分する位置に設けた方がよい。
外輪の外周面の形状を外輪幅二等分線に対して非対称とすることで、軸受の方向識別が容易となり、設置ミスを低減することができる。このように非対称となる形状としては、外輪の外周面の両端に位置する面取りの寸法を左右で変える手法、あるいは、外輪の外周面や側面、その外周面と側面との間の稜線部に凹部を形成する等、種々の方法を採用することができる。
風力発電装置の主軸受に作用するアキシアル荷重の方向は、その頻度99%以上において風上から風下へのほぼ一方向であり、この風力発電装置の主軸受は、この発明の適用対象として好ましい。このため、アップウィンド形の風力発電装置、すなわち、ブレードの前方から風を受けてロータを回転させる風車においては、軌道面中心線が外輪幅二等分線に対して風上側となるように設置し、ダウンウィンド形の風力発電装置、すなわち、ブレードの後方から風を受けてロータを回転させる風車においては、軌道面中心線が外輪幅二等分線に対して風下側となるように設置することで、この発明の効果を得ることができる。
このため、図中右側、すなわち、アキシアル荷重の負荷列の転動体3は、従来よりも外輪1の中央寄りに位置することとなり、図中右方向へのアキシアル荷重が作用した場合に、転動体3が外輪1の軌道面1aの縁に乗り上げにくい構成となっている。したがって、アキシアル荷重の負荷列における転動体のエッジ接触を防止し、軸受の早期破損を回避することができる。
このように、アキシアル荷重の負荷列には、転動体3の外輪1への乗り上げを許容せず、負荷列でない側の列には、転動体3の外輪1への乗り上げをある程度許容可能な構成とすることで、荷重負荷能力や加工性を損なうことなく、許容調心角を拡大可能とし得る。
給脂穴21が、複列の転動体3,3間の中央に位置するため、内輪2と転動体3のサブアセンブリが調心しても、その転動体3と給脂穴21とが干渉しにくい。
さらに、その給脂溝22は、外輪幅二等分線c1に跨った範囲に設けられている。この実施形態では、給脂溝22は、外輪幅二等分線c1を挟んで左右対称に設けられている。
このように、給脂溝22を、いわば外輪1の幅寸法を二分する位置に設けることで、ハウジング38の給脂穴23の位置を変更することなく、既存の軸受を置き換えることができる。
なお、アキシアル荷重の負荷列側の外輪1の側面1bは、ハウジング38等でしっかりと支持する必要があるため、このような稜線部に設けられる段付き形状は、アキシアル荷重の負荷列でない側にあることが望ましい。
1a 軌道面
1b 側面
2 内輪
2a 軌道面
2b 側面
3 転動体(ころ)
3b 端面
4 保持器
10,20 自動調心ころ軸受
21,23 給脂穴
22 給脂溝
30 軸
38 ハウジング
Claims (11)
- 外輪(1)と内輪(2)との間に複列に同一の形状及び大きさからなる転動体(3,3)を備えた自動調心ころ軸受において、前記外輪(1)の軌道面(1a)は、前記外輪(1)の軸心方向に沿って一端から他端まで連続する球面状であり、前記内輪(2)の複列の軌道面(2a,2a)の形状は、前記内輪(2)の軸心(c0)方向に直交する対称軸を挟んで互いに対称であり、前記外輪(1)の軌道面(1a)の最大径部(q2)を通り且つ前記外輪(1)の軸心方向に直交する軌道面中心線(c2)を、前記外輪(1)の軸心方向への幅寸法(L1)を二分する外輪幅二等分線(c1)よりも前記外輪(1)の軸心方向いずれかの側へずらし、前記外輪(1)の軌道面(1a)の球面の中心点が前記内輪(2)の前記対称軸上に位置していることを特徴とする自動調心ころ軸受。
- 外輪(1)と内輪(2)との間に複列に転動体(3,3)を備えた自動調心ころ軸受において、前記外輪(1)の軌道面(1a)は、前記外輪(1)の軸心方向に沿って一端から他端まで連続する球面状であり、前記内輪(2)の複列の軌道面(2a,2a)の形状は、前記内輪(2)の軸心(c0)方向に直交する対称軸を挟んで互いに対称であり、前記外輪(1)の軌道面(1a)の最大径部(q2)を通り且つ前記外輪(1)の軸心方向に直交する軌道面中心線(c2)を、前記外輪(1)の軸心方向への幅寸法(L1)を二分する外輪幅二等分線(c1)よりも前記外輪(1)の軸心方向いずれかの側へずらし、前記外輪(1)の軌道面(1a)の球面の中心点が前記内輪(2)の前記対称軸上に位置しており、
前記複列の転動体(3,3)のうち一方は、他方よりも相対的に前記内輪(2)の軸心(c0)方向へのアキシアル荷重を大きく受けるものであり、前記軌道面中心線(c2)は、前記外輪幅二等分線(c1)に対して、作用するアキシアル荷重が相対的に小さい前記他方の転動体(3)側であることを特徴とする自動調心ころ軸受。 - 前記内輪(2)に対し、前記内輪(2)の軸心(c0)方向他方側から一方側へのアキシアル荷重が負荷された場合に、前記他方の転動体(3)は、前記外輪(1)の側面(1b)から突出しないことを特徴とする請求項2に記載の自動調心ころ軸受。
- 前記外輪(1)の軸心方向への幅寸法(L1)と、前記内輪(2)の軸心(c0)方向への幅寸法(L2)とを同一としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の自動調心ころ軸受。
- アキシアル荷重が負荷されない状態において、前記外輪(1)の両側の側面(1b,1b)と前記内輪(2)の両側の側面(2b,2b)とを同一平面上としたことを特徴とする請求項4に記載の自動調心ころ軸受。
- 前記外輪(1)は、その外輪(1)を内外に貫通する給脂穴(21)を有し、その給脂穴(21)の前記外輪(1)の軌道面(1a)への開口が、前記外輪幅二等分線(c1)に対して、前記外輪(1)の軌道面(1a)の最大径部(q2)側に位置することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の自動調心ころ軸受。
- 前記外輪(1)は、その外周面に周方向の給脂溝(22)を有し、その給脂溝(22)は前記給脂穴(21)に通じており、前記給脂溝(22)は、前記外輪幅二等分線(c1)に跨った範囲に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の自動調心ころ軸受。
- 前記外輪(1)の外周面の形状を、前記外輪幅二等分線(c1)に対して非対称としたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の自動調心ころ軸受。
- 前記内輪(2)の内周に風力発電装置のブレード(35)が取付けられた主軸(30)が挿通され、前記外輪(1)はナセル(31)に設けられたハウジング(38)に固定されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の自動調心ころ軸受。
- 前記風力発電装置はアップウィンド形であり、前記軌道面中心線(c2)が前記外輪幅二等分線(c1)に対して風上側となるように設置されることを特徴とする請求項9に記載の自動調心ころ軸受。
- 前記風力発電装置はダウンウィンド形であり、前記軌道面中心線(c2)が前記外輪幅二等分線(c1)に対して風下側となるように設置されることを特徴とする請求項9に記載の自動調心ころ軸受。
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