JP7252042B2 - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、風力発電装置の主軸を支持する自動調心ころ軸受に関する。

風力発電装置の主軸軸受では、自動調心ころ軸受が用いられることが多い。風力発電装置の主軸軸受とされる自動調心ころ軸受では、ブレードやロータヘッドの自重によるラジアル荷重の他に、風力によるアキシアル荷重が作用する。この場合に、複列のうちの一方の列のころは略ラジアル荷重だけを受けるのに対して、他方の列のころはラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受ける。このため、アキシアル荷重を受ける列のころは、ラジアル荷重だけを受ける列のころと比べて接触面圧が大きくなり、ころの転動面および外輪の軌道面の表面損傷や摩耗が生じ易く、転がり寿命が短い。この寿命の短い列のころの転がり寿命により、軸受全体の実質寿命が決定される。

その対策として、一般的には、高粘度潤滑剤を使用することで、油膜形成能力を向上させている。しかし、高粘度潤滑剤は希薄潤滑が難しく、潤滑剤の保守に手間がかかる。 このような課題を解消するものとして、ころの転動面にＤＬＣ皮膜を施すことが提案されている（例えば特許文献１）。ＤＬＣは、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-like Carbon ）の略称である。

特開２０１７－１８０８３２号公報

特許文献１に記載の発明は、ころにＤＬＣ皮膜が施されることで、軌道面の摩耗が抑制され、軸受寿命が向上する。
しかし、単層のＤＬＣ皮膜は、皮膜の剥離の課題があり、さらなる軸受寿命の向上が望まれる。

この発明は、上記課題を解消するものであり、風力発電装置の主軸の支持に用いられて、軸受軌道面の摩耗が抑制され、かつＤＬＣ皮膜の耐剥離性に優れ、より一層の長寿命化が図れる自動調心ころ軸受を提供することである。

この発明の自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸を支持する自動調心ころ軸受であって、
内輪と、外輪と、これら内輪と外輪の軌道面間に介在する２列のころと、前記各列のころを保持する保持器とを備え、前記外輪の軌道面が両列部分に続く球面状であり、前記ころの外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、
前記ころが、外周面に多層構造のＤＬＣ皮膜を有し、
このＤＬＣ皮膜の膜厚が２．０μｍ以上であり、
前記ころの母材の外表面の面粗さが、
Ｒａ≦０．３、かつＲΔｑ≦０．０５
であり、
前記多層構造のＤＬＣ皮膜における各層の膜硬さは、段階的に外層側の層が高くなる。

この構成によると、ころの外周面にＤＬＣ皮膜を施したため、耐摩耗性が向上する。また、高粘度潤滑剤を使用しなくてもよく、希薄潤滑が可能で、潤滑剤の保守が容易である。ＤＬＣ皮膜は多層構造とし、各層の膜硬さを、段階的に外層側の層が高くなるようにしたため、最外層側の膜硬さを高めて耐摩耗性をより一層向上させながら、母材に接する最内側層が比較的に軟質にできて、母材との高い密着性を得ることができる。そのため、耐剥離性に優れたものとなる。ＤＬＣ皮膜の膜厚は薄過ぎると耐摩耗性および機械的強度を十分に得ることが難しいが、２．０μｍ以上であることで耐摩耗性および機械的強度に優れた膜となる。なお、ＤＬＣ皮膜は、５．０μｍを超えると剥離し易くなる恐れがあるため、５．０μｍ以下であることが好ましい。
またＤＬＣ皮膜を施す外周面の粗さの値を、算術平均粗さＲａで０．３Ｒａ以下、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑで０．０５以下としたため、相手材となる内外輪の軌道面への攻撃性が緩和できる。

この発明の自動調心ころ軸受において、前記保持器が、環状部と、この環状部の周方向複数箇所から軸方向に延びる複数の柱部とでくし形に形成され、前記柱部の前記ポケットを構成する面であるポケット面が円筒面であって、前記柱部に対して前記円筒面の中心が、前記柱部の先端側が保持器中心側に近づくように傾斜し、
前記各柱部の先端の外径面に、最先端に至るに従って保持器内径側に下がるテーパー形状部が形成されていてもよい。

この構成の場合、柱部のポケット面が円筒面であるため、ころの確実な保持が行える。柱部のポケット面となる円筒面の中心は、柱部が延びる方向に対して先端側が内径側へ傾斜しているため、前記テーパー形状部がなければ、柱部を保持器半径方向の外方から保持器中心側に見た柱部幅が、前記柱部の最先端で最も広くなる。そのため、この広くなった柱部先端の外径部で阻害されてポケット内へのころの組み込みが行い難く、またその広い柱部先端の外径部が、強度や機能的に良い影響を持たない無駄部分となる。
しかし、前記のように保持器内径側に下がるテーパー形状部を形成することで、ころの組み込みを阻害する無駄部分が省かれて、ころの組み込み性が向上し、かつ保持器の軽量化が得られる。ころの組み込み性が向上するため、組み込み時に保持器を大きく変形させる必要がなく、保持器の変形による形状の崩れが防止される。

この構成の場合に、前記保持器の外径が前記ピッチ円直径ＰＣＤに対して、
ＰＣＤ×１０２～１０５％、
前記保持器の内径が前記ピッチ円直径ＰＣＤに対して、
ＰＣＤ×９５～９８％、
前記柱部の前記ポケットを構成する部分の長さがころ長さの６５％以下、
であることが好ましい。

柱部のポケット構成部分の長さがころ長さの６５％以下であると、前記テーパー形状部を形成しない従来品に比べ保持器の性能が劣らぬよう、保持器が主にころを抱えている位置（ころ最大径位置）のポケット面を確保しつつ、保持器容積が最小となる設計とできる。その場合、保持器外径はＰＣＤ×１０２～１０５％、環状部の内径はＰＣＤ×９５～９８％となる。

前記保持器の前記柱部の前記テーパー形状部は、前記ころの最大径となる前記保持器の角度である最大径角の位置、またはこの位置よりも柱部先端側から始まる形状であることが、より好ましい。
前記テーパー形状部が、最大径角の位置またはこの位置よりも柱部先端側から始まる形状であると、前記テーパー形状部が設けられていても、ころの保持性が確保される。

前記保持器に前記テーパー形状部を設ける場合に、前記各柱部を保持器半径方向の外方から中心側に見た柱部幅が、前記柱部の最先端で最も狭くなる形状であることが好ましい。 柱部が最先端で最も幅狭となることで、ころの組み込み性が向上する。

この発明の自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸を支持する自動調心ころ軸受であって、
内輪と、外輪と、これら内輪と外輪の軌道面間に介在する２列のころと、前記各列のころを保持する保持器とを備え、前記外輪の軌道面が両列部分に続く球面状であり、前記ころの外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、
前記ころが、外周面に多層構造のＤＬＣ皮膜を有し、
このＤＬＣ皮膜の膜厚が２．０μｍ以上であり、
前記ころの母材の外表面の面粗さが、
Ｒａ≦０．３、かつＲΔｑ≦０．０５
であり、
前記多層構造のＤＬＣ皮膜における各層の膜硬さは、段階的に外層側の層が高くなる
ため、
風力発電装置の主軸の支持に用いられて、軸受軌道面の摩耗が抑制され、かつＤＬＣ皮膜の耐剥離性に優れ、より一層の長寿命化が得られる。

この発明の第１の実施形態にかかる自動調心ころ軸受の断面図である。 非対称ころの説明図である。 同自動調心ころ軸受における保持器の傾斜角を示す断面図である。 同の自動調心ころ軸受におけるころ表層のＤＬＣ皮膜の構成を示す模式断面図である。 同自動調心ころ軸受に用いられる保持器の一例を示す斜視図である。 同保持器の部分拡大破断平面図である。 同保持器のポケットところの関係を示す断面図である。 同保持器の部分断面図である。 同保持器の部分拡大平面図である。 同保持器の柱部の断面図である。 同保持器の部分斜視図である。 同保持器の変形例の部分斜視図である。 他の実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。 風力発電装置の主軸支持装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。 同主軸支持装置の破断側面図である。

この発明の第１の実施形態に係る複列の自動調心ころ軸受１（以下、単に「軸受１」と称する場合がある。）を図１～図１１と共に説明する。この自動調心ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に軸受幅方向（軸心方向）に並ぶ左右２列のころ４，５が介在させてある。外輪３の軌道面３ａは球面状であり、左右各列のころ４，５は外周面が外輪３の軌道面３ａに沿う断面形状である。言い換えると、ころ４，５の外周面は、外輪３の軌道面３ａに沿った円弧を中心線Ｃ１，Ｃ２回りに回転させた回転体形状の曲面である。内輪２には、左右各列のころ４，５の外周面に沿う断面形状の複列の軌道面２ａ，２ｂが形成されている。内輪２の外周面の両端には、小つば６，７がそれぞれ設けられている。内輪２の外周面の中央部、すなわち左列のころ４と右列のころ５間に、中つば８が設けられている。この実施形態は、左右列対称の自動調心ころ軸受１に適用した例であり、左右列の接触角θ１，θ２は互いに同じである。なお、この明細書における用語「左」，「右」は、軸受のアキシアル方向における相対的な位置関係を便宜上示すための用語に過ぎない。この明細書において、「左」，「右」は、理解を容易にするため、各図における左右と一致させている。

左右各列のころ４，５は、それぞれ保持器１０Ｌ，１０Ｒにより保持されている。左列用の保持器１０Ｌは、円環部１１から複数の柱部１２が左側に延び、これら柱部１２間のポケットに左列のころ４が保持される。右列用の保持器１０Ｒは、円環部１１から複数の柱部１２が右側に延び、これら柱部１２間のポケットに右列のころ５が保持される。

図２に誇張して示すように、左右各列のころ４，５は、いずれも最大径Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘの位置Ｍ１，Ｍ２がころ長さの中央Ａ１，Ａ２から外れた非対称ころである。左列のころ４の最大径Ｄ１ｍａｘの位置はころ長さの中央Ａ１よりも右側にあり、右列のころ５の最大径Ｄ２ｍａｘの位置はころ長さの中央Ａ２よりも左側にある。このような非対称ころからなる左右各列のころ４，５は、誘起スラスト荷重が発生する。この誘起スラスト荷重を受けるために、内輪２の前記中つば８が設けられる。非対称ころ４，５と中つば８の組合せは、ころ４，５を内輪２、外輪３、および中つば８の３箇所で案内するので、案内精度が良い。

図３は、保持器１０Ｒの傾斜角などを示す。図の右側の保持器１０Ｒについて説明するが、この実施形態は、左右列対称の自動調心ころ軸受１に適用した例である、左側の保持器１０Ｌは右側の保持器１０Ｒと同様であり、重複する説明を省略する。同図の保持器１０Ｒの柱部１２は、軸受中心軸心Ｏと平行に延びているが、図１３の例のように、柱部１２は先端側が内径側に傾斜していてもよい。
図３において、保持器１０Ｒは、傾斜角β２が、ころ５の最大径を成す位置の傾斜角度であるころ最大径角α２に対して、次式、
０≦β２≦α２
で示される関係となっている。このように保持器傾斜角度β２を設定し、保持器１０Ｒのポケット面１２ａがころ５の最大径位置を抱えるようにしている。また、保持器１０Ｒの柱部１２の先端の外径面には、後に説明するようにテーパ部１３が設けられている。
なお、前記「保持器１０Ｒの傾斜角β２」は、例えば、保持器１０Ｒの柱部１２におけるポケット面１２ａが円筒面である場合、その円筒面の中心線Ｃ２が保持器軸心（軸受中心軸心Ｏ）に対して成す角度が保持器傾斜角β２である。前記「保持器傾斜角β２」は、保持器１０Ｒの外径面の傾斜角度、または保持器１０Ｒの内径面の傾斜角度であってもよい。

各列のころ４，５は、図４に右列のころ５の表層部の断面を模式的に示すように、外周面に多層構造（３層以上）のＤＬＣ皮膜９を有している。内輪２および外輪３の各軌道面２ａ，２ｂ，３ａについても、ころ４，５と同様にＤＬＣ皮膜９を施してもよいが、ここではころ４，５のＤＬＣ皮膜９について説明する。このＤＬＣ皮膜９の膜厚は、２．０μｍ以上である。ＤＬＣ皮膜９は、この実施形態では、ころ４，５の母材側から順に、下地層９ａ、混合層９ｂ、および表面層９ｃの３層とされている。
前記ころ４，５の母材の外表面の面粗さは、算術粗さＲａ、および二乗平均平方根傾斜ＲΔｑで、 Ｒａ≦０．３、かつＲΔｑ≦０．０５
である。
前記多層構造のＤＬＣ皮膜９における各層９ａ，９ｂ，９ｃの膜硬さは、段階的に外層側の層が高くなる。

ころ４，５の外周面にＤＬＣ皮膜処理することで耐摩耗性が向上する。ＤＬＣ皮膜９を施すと、耐摩耗性が向上する反面、耐剥離性を確保する必要がある。これを、次の構成とすることで改善している。ＤＬＣ皮膜９は、母材との密着性に優れる多層構造を採用する。膜厚は２．０μｍ以上が望ましい。またＤＬＣ皮膜９を施す外周面の粗さの値を、算術平均粗Ｒａで０．３Ｒａ以下、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑで０．０５以下とすることで、相手材（内輪２および外輪３の軌道面２ａ，２ｂ，３ａ）への攻撃性が緩和できる。さらに、ＤＬＣ皮膜９の膜硬さは、多層構造で段階的に硬度を高めることで、高い密着性を得ることができる。

ころ４，５等の材質と、前記ＤＬＣ皮膜９とにつき、具体的に説明する。ころ４，５、内輪２、および外輪３は、鉄系材料からなる。鉄系材料としては、軸受部材として一般的に用いられる任意の鋼材などを使用でき、例えば、高炭素クロム軸受鋼、炭素鋼、工具鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼などが挙げられる。
これらの軸受部材において、ＤＬＣ皮膜９が形成される面の硬さが、ビッカース硬さでＨｖ６５０以上であることが好ましい。Ｈｖ６５０以上とすることで、ＤＬＣ皮膜９（下地層）との硬度差を少なくし、密着性を向上させることができる。

ころ４，５のＤＬＣ皮膜９が形成される面において、皮膜膜形成前に、窒化処理により窒化層が形成されていることが好ましい。窒化処理としては、母材表面に密着性を妨げる酸化層が生じ難いプラズマ窒化処理を施すことが好ましい。また、窒化処理後の表面の硬さがビッカース硬さでＨｖ１０００以上であることが、ＤＬＣ皮膜９（下地層）との密着性をさらに向上させるために好ましい。

ころ４，５のＤＬＣ皮膜９が形成される面、つまり下地層９ａが成膜される面である母材表面は、算術平均粗さＲａが０．１～０．３μｍであり、かつ、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが０．０５以下である。ＲΔｑは、好ましくは０．０３以下であり、より好ましくは０．０２以下である。算術平均粗さＲａおよび二乗平均平方根傾斜ＲΔｑは、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して算出される数値であり、接触式または非接触式の表面粗さ計などを用いて測定される。具体的な測定条件としては、測定長さ４ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍである。母材表面の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを０．０５以下とすることで、粗さ曲線におけるピークが緩やかになり、突起の曲率半径が大きくなり局所面圧が低減できる。また、成膜時においては粗さによるミクロなレベルの電界集中も抑制でき、局所的な膜厚および硬度の変化を防ぐことができ、ひいては硬質膜の耐剥離性を向上できる。

母材表面の粗さ曲線から求められる最大山高さＲｐは０．４μｍ以下であることが好ましい。最大山高さＲｐは、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して算出される。粗さ曲線から求められる最大山高さＲｐと算術平均粗さＲａの関係は、１≦Ｒｐ／Ｒａ≦２となることが好ましく、１．２≦Ｒｐ／Ｒａ≦２となることがより好ましい。

また、母材表面の粗さ曲線から求められるスキューネスＲｓｋは負であることが好ましい。Ｒｓｋは、歪み度の指標であり、－０．２以下であることがより好ましい。スキューネスＲｓｋは、平均線を中心にして振幅分布曲線の上下対称性を定量的に表したもの、つまり表面粗さの平均線に対する偏りを示す指標である。スキューネスＲｓｋは、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して算出される。スキューネスＲｓｋが負であることは、粗さ形状が下に凸（谷）ということを意味し、表面に平坦部が多くある状態となる。結果として凸部が少なく突起部による応力集中を起こしにくい表面であると言える。また粗さを軽減する手法にバレル研磨など研磨メディアとの衝突により表面突起を除去する方法があるが、加工条件によっては新たに突起を形成してしまいＲｓｋが正に転じる可能性があり注意が必要である。

図４は、ＤＬＣ皮膜９の構造を示す模式断面図である。同図に示すように、ＤＬＣ皮膜９は、（１）ころ４，５の表面上に直接成膜されるＣｒとＷＣとを主体とする下地層９ａと、（２）下地層９ａの上に成膜されるＷＣとＤＬＣとを主体とする混合層９ｂと、（３）混合層９ｂの上に成膜されるＤＬＣを主体とする表面層９ｃとからなる３層構造を有する。ここで、混合層９ｂは、下地層９ａ側から表面層９ｃ側へ向けて連続的または段階的に、該混合層中のＷＣの含有率が小さくなり、かつ、該混合層中のＤＬＣの含有率が高くなる層である。この実施形態では、ＤＬＣ皮膜９の膜構造を上記のような３層構造とすることで、急激な物性（硬度・弾性率等）変化を避けるようにしている。

下地層９ａは、Ｃｒを含むので超硬合金材料や鉄系材料からなる母材との相性がよく、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌなどを用いる場合と比較して母材との密着性に優れる。また、下地層９ａに用いるＷＣは、ＣｒとＤＬＣとの中間的な硬さや弾性率を有し、成膜後の残留応力の集中も発生し難い。また、下地層９ａは、ころ表面側から混合層９ｂ側に向けてＣｒの含有率が小さく、かつ、ＷＣの含有率が高くなる傾斜組成とすることが好ましい。これにより、ころ表面と混合層９ｂとの両面での密着性に優れる。

混合層９ｂは、下地層と表面層との間に介在する中間層となる。混合層９ｂに用いるＷＣは、上述のように、ＣｒとＤＬＣとの中間的な硬さや弾性率を有し、成膜後の残留応力の集中も発生し難い。混合層９ｂが、下地層９ａ側から表面層９ｃ側に向けてＷＣの含有率が小さく、かつ、ＤＬＣの含有率が高くなる傾斜組成であるので、下地層９ａと表面層９ｃとの両面での密着性に優れる。また、該混合層内において、ＷＣとＤＬＣとが物理的に結合する構造となっており、該混合層内での破損などを防止できる。さらに、表面層９ｃ側ではＤＬＣ含有率が高められているので、表面層９ｃと混合層９ｂとの密着性に優れる。混合層９ｂは、非粘着性の高いＤＬＣをＷＣによって下地層９ａ側にアンカー効果で結合させる層である。

表面層９ｃは、ＤＬＣを主体とする膜である。表面層９ｃにおいて、混合層９ｂとの隣接側に、混合層９ｂ側から硬度が連続的または段階的に高くなる傾斜層部分９ｄを有することが好ましい。これは、混合層９ｂと表面層９ｃとでバイアス電圧が異なる場合、バイアス電圧の急激な変化を避けるためにバイアス電圧を連続的または段階的に変化させる（上げる）ことで得られる部分である。傾斜層部分９ｄは、このようにバイアス電圧を変化させることで、結果として上記のように硬度が傾斜する。硬度が連続的または段階的に上昇するのは、ＤＬＣ構造におけるグラファイト構造（ｓｐ２）とダイヤモンド構造（ｓｐ３）との構成比率が、バイアス電圧の上昇により後者に偏っていくためである。これにより、混合層と表面層との急激な硬度差がなくなり、混合層９ｂと表面層９ｃとの密着性がさらに優れる。

ＤＬＣ皮膜９の膜厚（３層の合計）は２．０μｍ～５．０μｍとすることが好ましい。膜厚が２．０μｍ未満であれば、耐摩耗性および機械的強度に劣る場合があり、５．０μｍをこえると剥離し易くなる。さらに、該ＤＬＣ皮膜９の膜厚に占める表面層９ｃの厚さの割合が０．８以下であることが好ましい。この割合が０．８をこえると、混合層９ｂにおけるＷＣとＤＬＣの物理結合するための傾斜組織が不連続な組織となりやすく、密着性が劣化するおそれがある。

ＤＬＣ皮膜９を以上のような組成の下地層９ａ、混合層９ｂ、表面層９ｃとの３層構造とすることで、耐剥離性に優れる。

図５～図１２は、前記リア側の保持器１０Ｒの構成例を示す。フロント側の保持器１０Ｌ(図１)は、これら図５～図１２と共に説明する事項については、リア側の保持器１０Ｒと同様であり、説明を省略する。

図５において、保持器１０Ｒの柱部１２は、長さ方向の各部が同一の基本断面形状(図１４に想像線で示す形状)の棒状の部分から、円筒面状のポケット面１２ａが除去され、かつ先端にテーパー形状部１３が設けられた形状とされている。前記基本断面形状は、それぞれ円筒面の一部を成す外周面１２ｂおよび内周面１２ｃと、半径方向に延びる両側の平面状の側面１２ｄとでなる形状である。ポケット面１２ａを成す円筒面の直径は、ころ５の最大径よりも僅かに大きな径とされている。ポケット面１２ａは、前記中心線Ｃ２(図１、図３)を中心とする円筒面である。前記中心線Ｃ２は、図１０に示すように、柱部１２が延びる方向に対して、柱部先端側が内径側に近づくように傾斜している。

図６に示す保持器１０Ｒの外径Ｄｏ、内径Ｄｉ、柱部長さＬは、次のように最適化されている。
保持器１０Ｒの環状部１１の外径Ｄｏは、ころ５の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも大きく、環状部１１の内径Ｄｉはピッチ円直径ＰＣＤ(図３)よりも小さい。
環状部１１の外径Ｄｏは、例えば、ＰＣＤ×１０２～１０５％、である。
環状部１１の内径Ｄｉは、例えば、ＰＣＤ×９５～９８％、である。
柱部１２の長さＬ、詳しくは柱部１２のポケット７を構成する部分の長さＬは、ころ長さＬ２（図２、図３）の６５％以下とされている。

前記テーパー形状部１３( 図５～図６、図８～図１０) は、柱部１２の先端の外径面に、最先端に至るに従って保持器内径側に下がるように形成されている。テーパー形状部１３は、ころ５の最大径角を成す直線ａ（図８に破線で示す）上であるか、この直線ａよりも柱部先端側から始まる。換言すると、テーパー形状部１３は、ころ５の中心線Ｃ２上の最大径となる位置Ｍ (図３) 上、またはこの位置Ｍよりも柱部先端側から始まる。

柱部１２に前記テーパー形状部１３が形成され、かつ円筒面状のポケット面１２ａが柱部１２が延びる軸方向に対して傾斜していることで、図９に示すように、柱部１２を保持器半径方向の外方から保持器中心側に見た柱部幅は、柱部１２の最先端で最も狭くＷ１となっており、テーパー形状部１３が始まる手前の幅Ｗ２に対して狭くなっている。また、柱部１２の先端面１２ｅの径方向厚さｄ( 図１０) が小さくなっている。

保持器１０Ｌ，１０Ｒの材質は、軸受鋼やその他の鉄系材料、または黄銅系材料が用いられている。

この構成の保持器保持器１０Ｒによると、柱部１２のポケット面１２ａが円筒面であるため、ころ５の確実な保持が行える。また、テーパー形状部１３を形成したため、ころ５の組み込み性が向上する。

テーパー形状部１３ところ５の組み込み性の関係について説明する。柱部１２のポケット面１２ａとなる円筒面の中心線Ｃ２は、柱部１２が延びる方向に対して先端側が内径側へ傾斜している。そのため、図１２の例のように、前記テーパー形状部１３(図１１参照)がなければ、柱部１２を保持器半径方向の外方から保持器中心側に見た柱部幅が、前記柱部の最先端で最も広くなる。そのため、この広くなった柱部１２の先端の外径部で阻害されてポケット１５内へのころ５の組み込みが行い難く、またその広い柱部１２の先端の外径部が、強度や機能的に良い影響を持たない無駄部分となる。

この実施形態では、前記テーパー形状部１３を形成したため、柱部先端の周方向幅Ｗ１（図９）および径方向厚さｄ( 図１０) が共に小さくなっている。そのため、ころ５の組み込み性が向上し、かつ保持器１０Ｒの軽量化が得られる。ころ５の組み込み性が向上するため、組み込み時に保持器１０Ｒを大きく変形させる必要がなく、保持器１０Ｒの変形による形状の崩れが防止される。

テーパー形状部１３は、無駄部分を省くように形成するため、ころ５の保持性に影響せず、また軽量化の面からも、テーパー形状部１３を形成することが好ましい。
ただし、テーパー形状部１３は、長く形成し過ぎると、ころ５の保持性が低下するため、ころ５の最大径となる位置Ｍ(図９)上またはこの位置Ｍよりも柱部先端側から始まるようにしており、そのため、ころ５の保持性が確保される。
また、ころ５の組み込み性からは、テーパー形状部１３の先端の径方向厚さｄ(図１０)が薄いほど好ましいが、円筒面からなるポケット面１２ａは柱部１２の先端側からドリル加工で形成するため、先端に平面を残す必要があり、加工に支障のない範囲で薄くすることが好ましい。

なお、上記実施形態は左右対称の自動調心ころ軸受１に適用した例であるが、左右非対称の自動調心ころ軸受、例えば図１３に示す実施形態のように、左右列の接触角θ１、θ２が互いに異なる自動調心ころ軸受１に適用してもよい。

図１４、図１５は、風力発電装置の主軸支持装置の一例を示す。支持台２１上に旋回座軸受２２（図１５）を介してナセル２３のケーシング２３ａが水平旋回自在に設置されている。ナセル２３のケーシング２３ａ内には、軸受ハウジング２４に設置された主軸支持軸受２５を介して主軸２６が回転自在に設置され、主軸２６のケーシング２３ａ外に突出した部分に、旋回翼となるブレード２７が取り付けられている。主軸２６の他端は、増速機２８に接続され、増速機２８の出力軸が発電機２９のロータ軸に結合されている。ナセル２３は、旋回用モータ３０により、減速機３１を介して任意の角度に旋回させられる。主軸支持軸受２５は、図示の例では２個並べて設置してあるが、１個であってもよい。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…複列自動調心ころ軸受
２…内輪
３…外輪
３ａ…軌道面
４，５…ころ
６，７…小つば
８…中つば
９…ＤＬＣ皮膜
９ａ…下地層
９ｂ…混合層
９ｃ…表面層
１０Ｌ，１０Ｒ…柱部
１１…環状部
１２…柱部
１３…テーパー形状部
１５…ポケット
２６…主軸
Ａ１，Ａ２…ころ長さの中央
Ｄ１ｍａｘ，Ｄ２ｍａｘ…最大径
Ｌ１，Ｌ２…ころの長さ
Ｍ１，Ｍ２…ころの最大径の位置
θ１，θ２…接触角

Claims (5)

1. 風力発電装置の主軸を支持する自動調心ころ軸受であって、
   内輪と、外輪と、これら内輪と外輪の軌道面間に介在する２列のころと、前記各列のころを保持する保持器とを備え、前記外輪の軌道面が両列部分に続く球面状であり、前記ころの外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、
   前記ころが、外周面に多層構造のＤＬＣ皮膜を有し、
   このＤＬＣ皮膜の膜厚が２．０μｍ以上であり、
   前記ＤＬＣ皮膜は、ＣｒとＷＣを主体とし、前記ころの表面上に直接成膜される下地層と、ＷＣとＤＬＣとを主体とし、前記下地層の上に成膜される混合層と、ＤＬＣを主体とし、前記混合層の上に成膜される表面層とからなり、
   前記表面層は、前記混合層との隣接側に、前記混合層側から硬度が連続的または段階的に高くなる傾斜層部分を有し、
   前記ころの母材の外表面の面粗さが、
   Ｒａ≦０．３、かつＲΔｑ≦０．０５
   であり、
   前記多層構造のＤＬＣ皮膜における各層の膜硬さは、段階的に外層側の層が高くなる、自動調心ころ軸受。
2. 請求項１に記載の自動調心ころ軸受において、前記保持器が、環状部と、この環状部の周方向複数箇所から軸方向に延びる複数の柱部とでくし形に形成され、前記柱部のポケットを構成する面であるポケット面が円筒面であって、前記柱部に対して前記円筒面の中心が、前記柱部の先端側が保持器中心側に近づくように傾斜し、
   前記各柱部の先端の外径面に、最先端に至るに従って保持器内径側に下がるテーパー形状部が形成された、
   自動調心ころ軸受。
3. 請求項２に記載の自動調心ころ軸受において、
   前記保持器の外径が前記ころの並びのピッチ円直径ＰＣＤに対して、
   ＰＣＤ×１０２～１０５％、
   前記保持器の内径が前記ピッチ円直径ＰＣＤに対して、
   ＰＣＤ×９５～９８％、
   前記柱部の前記ポケットを構成する部分の長さがころ長さの６５％以下である、
   自動調心ころ軸受。
4. 請求項２または請求項３に記載の自動調心ころ軸受において、前記保持器の前記柱部の前記テーパー形状部は、前記ころの最大径となる前記保持器の角度である最大径角の位置、またはこの位置よりも柱部先端側から始まる自動調心ころ軸受。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の自動調心ころ軸受において、前記保持器における前記各柱部を保持器半径方向の外方から中心側に見た柱部幅が、前記柱部の最先端で最も狭くなる風力発電装置主軸用の自動調心ころ軸受。

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