JP6347928B2

JP6347928B2 - 複列ころ軸受

Info

Publication number: JP6347928B2
Application number: JP2013187443A
Authority: JP
Inventors: 前田　剛; 剛前田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: JP2015055265A

Description

この発明は、例えば風力発電装置の主軸受等に用いられる超大型等の複列ころ軸受に関する。

近年の自然エネルギーを生かした電力確保のため、風力発電装置の大型化が顕著である。大型の風力発電装置の主軸受部には、比較的高負荷容量でかつ低トルクである円筒ころ軸受が使われることが多い。

風力発電装置の大型化と性能向上による発電容量の増大に伴い、軸受の負担荷重も増加し、軸受サイズをさらに大きくする必要に迫られている。しかし、軸受の径方向寸法を大きくする（例えば外輪外径φ２ｍ以上）のは、軸受加工機の機能上の制限や、陸上輸送上の制限がある。そのため、軸受の径方向寸法をあまり大きくすることができない。

軸受の径方向寸法を大きくする代わりに、軸方向寸法を大きくしても、軸受の負荷容量を増大させることができる。しかし、軸方向寸法を大きくすることにより、ころの軸方向長さを長くすると、ころと内輪および外輪の各軌道面での荷重分布が不均一となり、ころのスキューが生じ易くなる。

そこで、ころを軸方向に分割して複列ころ軸受とすることが提案されている（例えば特許文献１）。複列ころ軸受とすることで、各ころの軸方向長さが短くなるため、ころのスキューを抑制することができる。

特開２００１−３０４２７２号公報

従来のころ分割タイプの複列ころ軸受１は、図５のように、単にころを左右対称形に２分割しただけであり、円周上に並ぶ各組の複列のころ４Ａ，４Ｂにつき、左右のころ４Ａ，４Ｂの長さ寸法ＬＡ，ＬＢが同じである。すなわち、左右のころ４Ａ，４Ｂが対面している中央側のエッジ部の軸方向位置は、円周上に並ぶ各組の複列のころ４Ａ，４Ｂで同じである。このため、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａにころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力（同図（Ｂ）に×印で示す）が発生した場合、ころ４Ａ，４Ｂの中央側のエッジ部でダメージが蓄積される部位が軸方向同一位置に集中し、この位置で軌道面２ａ，３ａの剥離等の損傷が起こり易い。

この発明の目的は、実質上のころの軸方向長さを長くしてもころのスキューを抑えることができ、かつ内輪および外輪の各軌道面に対するころによるエッジ応力の集中を避けることができる複列ころ軸受を提供することである。

この発明の複列ころ軸受は、内輪と外輪に中つばが無く、前記内輪と外輪間に、互いに円周方向に同位置で、かつ対向する端面同士が互いに接触可能な複列のころを円周方向に複数組有する複列ころ軸受において、前記内輪および外輪の各軌道面に対する前記ころによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させる応力分散手段を設けたことを特徴とする。
この構成のように、内輪と外輪間に複列のころを配した形式とすることで、個々のころの軸方向長さは短くても、複列のころの軸方向長さを加算した実質上のころの軸方向長さを長くすることができる。これにより、軸受の負荷容量を大きくし、かつころのスキューを抑えることができる。また、応力分散手段を設けて、内輪および外輪の各軌道面に対する各ころによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させることで、エッジ応力によるダメージの集中を避けられ、内輪および外輪の軌道面に剥離等の損傷が起きることを防止できる。

前記各ころが両端にクラウニング部を有する場合は、前記応力分散手段として、前記各列における複数のころの前記クラウニング部の軸方向長さを互いに異ならせても良い。
各ころがクラウニング部を有する場合、ころ転動面におけるクラウニング部でない部分とクラウニング部の接点の位置でエッジ応力が発生する。このため、この構成のように、各列における複数のころのクラウニング部の軸方向長さを互いに異ならせることで、各ころによるエッジ応力発生位置が軸方向に分散され、内輪および外輪の各軌道面に対するころによるエッジ応力の集中を避けることができる。

前記各ころが両端に面取り部を有する場合は、前記応力分散手段として、前記各列における複数のころの前記面取り部の軸方向長さを互いに異ならせても良い。
各ころが両端に面取り部を有する場合、ころ転動面における面取り部でない部分と面取り部の接点の位置でエッジ応力が発生する。このため、この構成のように、各列における複数のころの面取り部の軸方向長さを互いに異ならせることで、各ころによるエッジ応力発生位置が軸方向に分散され、内輪および外輪の各軌道面に対するころによるエッジ応力の集中を避けることができる。

この発明の複列ころ軸受は、内輪と外輪に中つばが無く、前記内輪と外輪間に、互いに円周方向に同位置で、かつ対向する端面同士が互いに接触可能な複列のころを円周方向に複数組有する複列ころ軸受において、前記内輪および外輪の各軌道面に対する前記ころによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させる応力分散手段を設けたため、実質上のころの軸方向長さを長くしてもころのスキューを抑えることができ、かつ内輪および外輪の各軌道面に対するころによるエッジ応力の集中を避けることができる

（Ａ）は第１の提案例にかかる複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）はそのＩＢ矢視図である。同第１の提案例におけるころの異なる形状を示す図である。（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）はそのIII Ｂ矢視図である。（Ａ）はこの発明の第２の実施形態にかかる複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）はそのIVＢ矢視図である。（Ａ）は従来の複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）はそのＶＢ矢視図である。

この発明の各実施形態およびこの発明に関係する提案例を図面と共に説明する。
図１は、第１の提案例を示す。この複列ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、これら内外輪２，３間に介在する複列のころ４Ａ，４Ｂと、この複列のころ４Ａ，４Ｂを保持する環状の保持器６とを備えている。複列のころ４Ａ，４Ｂは、円周方向位置が互いに対応するもの同士で、１組のころ組５（５１，５２，５３）を構成している。図示の例は、ころ列が２列であり、各ころ４Ａ，４Ｂは円筒ころである。

内輪２は、外周に円柱面からなる軌道面２ａが形成されたものであり、つば無しとされている。外輪３は、内周に内輪２の軌道面２ａに対向する軌道面３ａが形成されたものであり、軌道面３ａの両側につば部３ｂを有する。ころ４Ａ，４Ｂは、外周が転動面４ａとして形成され、上記両軌道面２ａ，３ａ間で転動自在となっている。ころ転動面４ａの両端には、それぞれ同じ幅の面取り部４ｂが設けられている。前記両側のつば部３ｂによりころ４Ａ，４Ｂの軸方向位置が拘束されており、両ころ４Ａ，４Ｂの外端がつば部３ｂに接触し、内端同士が互いに接触した状態となっている。なお、ころ４Ａ，４Ｂの軸方向位置を拘束するためのつば部は、内輪２に有って外輪３に無くても良い。また、つば部は、内輪２および外輪３の軸方向位置が互いに逆となる片側ずつに設けても良い。

保持器６は、各ころ組５のころ４Ａ，４Ｂを、共通のポケット６ａ内に同一の円周方向位置で保持すると共に、円周方向に所定の間隔を隔てて保持する。

図１（Ｂ）に示すように、各列のころ４Ａ，４Ｂは、ころ組５ごとに軸方向長さＬＡ，ＬＢを異ならせてある。例えば、ころ組５_１ではころ４Ａの方がころ４Ｂよりも軸方向長さが長く（ＬＡ＞ＬＢ）、ころ組５_２ではころ４Ａところ４Ｂの軸方向長さが同じであり（ＬＡ＝ＬＢ）、ころ組５_３ではころ４Ａよりもころ４Ｂの方が軸方向長さが長くなっている（ＬＡ＜ＬＢ）。ただし、いずれのころ組５_１，５_２，５_３についても、２つのころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さＬＡ，ＬＢを加算した値、すなわち実質上のころの軸方向長さは同じである。このように軸方向長さＬＡ，ＬＢがそれぞれ異なる３通りのころ組５_１，５_２，５_３が、円周方向に均等に分散させて配置されている。

この例のように、ころ４Ａ，４Ｂが円筒ころであり、ころ両端に面取り部４ｂを有する場合、ころ転動面４ａにおける面取り部４ｂでない部分と面取り部４ｂの接点の位置（図１（Ｂ）に×印で示す）でエッジ応力が発生する。上記のように、各列における複数のころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さを互いに異ならせることで、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａに対するころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させることができる。つまり、この実施形態では、ころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さを互いに異ならせる構成が応力分散手段１０となっている。

この構成の複列ころ軸受１は、内輪２と外輪３間に複列のころ４Ａ，４Ｂを配した形式とすることで、個々のころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さは短くても、ころ組５として実質上のころの軸方向長さを長くすることができる。これにより、軸受の負荷容量を大きくし、かつころ４Ａ，４Ｂのスキューを抑えることができる。また、応力分散手段１０を設けて、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａに対する各ころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させることで、エッジ応力によるダメージの集中を避けて、内輪２および外輪３の軌道面２ａ，３ａに剥離等の損傷が起きることを防止できる。

図１の複列ころ軸受１は、複列のころ４Ａ，４Ｂが平面状の端面同士で接するが、図２のように、複列のころ４Ａ，４Ｂの対向する端面Ｆを球面状に形成し、複列のころ４Ａ，４Ｂが球面状の端面Ｆ同士で接するようにしても良い。ころ４Ａ，４Ｂの端面Ｆが球面状であると、スキュー時の端面エッジ部の接触を回避できる等の効果がある。この場合も、応力分散手段１０により、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａに対する各ころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させることができる。

図３は、この発明の第１の実施形態を示す。この複列ころ軸受１は、複列の各ころ４Ａ，４Ｂの両端に、面取り部４ｂに続いて中心側にクラウニング部４ｃを有している。どのころ組５についても、複列のころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さＬＡ，ＬＢは同じであるが、ころ組５１，５２，５３ごとに各列のころ４Ａ，４Ｂのクラウニング部４ｃの軸方向長さＣ１，Ｃ２，Ｃ３を異ならせてある。ただし、１個のころ４Ａ，４Ｂにおける両側のクラウニング部４ｃの軸方向長さは同じであり、かつ同じころ組５のころ４Ａ，４Ｂのクラウニング部４ｃの軸方向長さは同じである。このようにクラウニング部４ｃの軸方向長さＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ異なるころ組５１，５２，５３が、円周方向に均等に分散させて配置されている。この例では、クラウニング部４ｃの軸方向長さＣ１，Ｃ２，Ｃ３が異なるころ組５１，５２，５３が３通り設けられているが、何通りであっても良い。他の構成は、第１の提案例と同じである。

ころ４Ａ，４Ｂがクラウニング部４ｃを有する場合、ころ転動面４ａにおけるクラウニング部４ｃでない部分とクラウニング部４ｃの接点の位置（図３（Ｂ）に×印で示す）でエッジ応力が発生する。このため、この構成のように、ころ組５ごとにころ４Ａ，４Ｂのクラウニング部４ｃの軸方向長さＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３を異ならせることで、各ころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の発生位置が軸方向に分散され、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａに対するころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の集中を避けることができる。つまり、この実施形態では、ころ組５_１，５_２，５_３ごとにクラウニング部４ｃの軸方向長さＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３を異ならせる構成が応力分散手段１０となっている。

図４は、この発明の第２の実施形態を示す。この複列ころ軸受１は、ころ組５１，５２，５３ごとに各列のころ４Ａ，４Ｂの面取り部４ｂの軸方向長さＭ１，Ｍ２，Ｍ３を異ならせてある。ただし、１個のころ４Ａ，４Ｂにおける両側の面取り部４ｂの軸方向長さは同じであり、かつ同じころ組５のころ４Ａ，４Ｂの面取り部４ｂの軸方向長さは同じである。また、どのころ組５についても、複列のころ４Ａ，４Ｂの軸方向長さＬＡ，ＬＢは同じである。このように面取り部４ｂの軸方向長さＭ１，Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ異なるころ組５１，５２，５３が、円周方向に均等に分散させて配置されている。この例では、面取り部４ｂの軸方向長さＭ１，Ｍ２，Ｍ３が異なるころ組５１，５２，５３が３通り設けられているが、何通りであっても良い。他の構成は、第１の提案例と同じである。

ころ４Ａ，４Ｂが面取り部４ｂを有する場合、ころ転動面４ａにおける面取り部４ｂでない部分と面取り部４ｂの接点の位置（図４（Ｂ）に×印で示す）でエッジ応力が発生する。このため、この構成のように、ころ組５_１，５_２，５_３ごとにころ４Ａ，４Ｂの面取り部４ｂの軸方向長さＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３を異ならせることで、各ころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の発生位置が軸方向に分散され、内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，３ａに対するころ４Ａ，４Ｂによるエッジ応力の集中を避けることができる。つまり、この実施形態では、ころ組５_１，５_２，５_３ごとに面取り部４ｂの軸方向長さＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３を異ならせる構成が応力分散手段１０となっている。

上記各実施形態および各提案例はいずれも、エッジ応力の発生位置を軸方向に分散するために１つの応力分散手段１０だけを用いているが、第１の提案例、第２１第２の実施形態の各応力分散手段１０を互いに複数組み合わせて用いても良い。例えば、第１の実施形態の応力分散手段１０と第２の実施形態の応力分散手段１０とを組み合わせても良く、第１の実施形態の応力分散手段１０と第３の実施形態の応力分散手段１０とを組み合わせても良く、第２の提案例の応力分散手段１０と第１の実施形態の応力分散手段１０とを組み合わせても良い。さらに、第１の提案例、第１、第２の実施形態の応力分散手段１０をすべて組み合わせても良い。

１…複列ころ軸受
２…内輪
２ａ…軌道面
３…外輪
３ａ…軌道面
４Ａ，４Ｂ…ころ
４ｂ…面取り部
４ｃ…クラウニング部
５…ころ組
１０…応力分散手段
Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３…クラウニング部の軸方向長さ
ＬＡ，ＬＢ…ころの軸方向長さ
Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３…面取り部の軸方向長さ

Claims

内輪と外輪に中つばが無く、前記内輪と外輪間に、互いに円周方向に同位置で、かつ対向する端面同士が互いに接触可能な複列のころを円周方向に複数組有する複列ころ軸受において、前記内輪および外輪の各軌道面に対する前記ころによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させる応力分散手段を有し、前記各ころは両端にクラウニング部を有し、前記応力分散手段として、前記各列における複数のころの前記クラウニング部の軸方向長さを互いに異ならせた複列ころ軸受。
内輪と外輪に中つばが無く、前記内輪と外輪間に、互いに円周方向に同位置で、かつ対向する端面同士が互いに接触可能な複列のころを円周方向に複数組有する複列ころ軸受において、前記内輪および外輪の各軌道面に対する前記ころによるエッジ応力の発生位置を軸方向に分散させる応力分散手段を有し、前記各ころは両端に面取り部を有し、前記応力分散手段として、前記各列における複数のころの前記面取り部の軸方向長さを互いに異ならせた複列ころ軸受。