JP6721657B2 - 複列軸受 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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L1、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との距離L2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、L1<L<L2を満たしてもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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み、
前記ノズルは、前記第1転動体列に対する前記油の供給量が前記第2転動体列に対する前記油の供給量よりも多くなるように、前記ノズル孔の寸法又は配置が前記第1転動体列側と前記第2転動体列側とで非対称になっている
複列軸受。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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み、
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
複列軸受。 - 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み、
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
複列軸受。 - 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み、
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、
前記外輪の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
複列軸受。 - 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。 - 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。 - 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み、
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み、
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
複列軸受。 - 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み、
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
複列軸受。 - 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。 - 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。 - 前記ノズルは、
前記外輪を径方向に貫通する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。 - 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L1、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との距離L2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、L1<L<L2を満たす
請求項14に記載の複列軸受。
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