JP2018115762A - 複列自動調心ころ軸受および飛出し止め治具 - Google Patents

Abstract

【課題】アキシアル荷重およびラジアル荷重を受け、軸方向に並ぶ２列のころに互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、軸受組立時や他の装置に組み込む際に、勝手に調心動作を行うことを防止できる複列自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】複列自動調心ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に、軸受幅方向に並んで２列にころ４，５が介在する。外輪３の軌道面３ａは球面状である。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。ころ４，５は、それぞれの形状および接触角θ１，θ２のいずれか一方または両方が互いに異なる。内輪２および外輪３の少なくともどちらか一方の幅面２ｃ，３ｂに、飛出し止め治具１７を取付可能な取付孔１５，１６が設けられている。飛出し止め治具１７は、外輪３の幅面３ｂ，３ｃよりも内輪２の幅面２ｃ，２ｄが軸受幅方向に飛び出すことを防止する。【選択図】図４

Description

この発明は、軸受幅方向に並ぶ２列のころに不均等な荷重が負荷される用途、例えば風力発電装置や産業機械の主軸を支持する軸受等に適用される複列自動調心ころ軸受、および飛出し止め治具に関する。

風力発電装置の主軸を支持する軸受には、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。主軸支持用の軸受が図１６に示すような複列自動調心ころ軸受４１である場合、内輪４２と外輪４３との間に介在する２列のころ４４，４５のうち、主にアキシアル荷重Ｆａに対して後ろ側となる一方の列のころ４５だけがアキシアル荷重Ｆａを受ける。つまり、一方の列のころ４５がラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受けるのに対し、他方の列のころ４４はほぼラジアル荷重だけを受ける。このため、アキシアル荷重を受ける列のころ４５は、ラジアル荷重だけを受ける列のころ４４と比べて接触面圧が大きくなり、ころ４５の転動面および外輪４３の軌道面４３ａの表面損傷や摩耗が生じやすく、転がり寿命が短い。よって、アキシアル荷重を受けるころ４５の列の転がり寿命により、軸受全体の実質寿命が決定される。

上記課題に対して、図１７に示す複列自動調心ころ軸受５１のように、内輪５２と外輪５３との間に介在する２列のころ５４，５５の長さＬ１，Ｌ２を互いに異ならせることで、アキシアル荷重を受ける列のころ５５の負荷容量を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ５４の負荷容量よりも大きくすることが提案されている（特許文献１）。各列のころ５４，５５の負荷容量が適切な大きさとなるようにころ長さＬ１，Ｌ２を設定することにより、各列のころ５４，５５の転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。

また、図１８に示す複列自動調心ころ軸受６１のように、内輪６２と外輪６３との間に介在する２列のころ６４，６５の接触角θ１，θ２を互いに異ならせ、接触角θ２が大きい方のころ６５で大きなアキシアル荷重を受けられるようにし、かつ接触角θ１が小さい方のころ６５で大きなアキシアル荷重を受けられるようにした提案がされている（特許文献２）。各列のころ６４，６５の負荷容量が適切な大きさとなるように接触角θ１，θ２を設定することにより、各列のころ６４，６５の転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。

国際公開第２００５／０５００３８号パンフレット 米国特許第２０１４／０１１２６０７号明細書

図１７のように左右の列でころ５４，５５の形状が互いに異なる複列自動調心ころ軸受５１や、図１８のように左右の列のころ６４，６５の接触角θ１，θ２が互いに異なる複列自動調心ころ軸受６１は、軸受幅方向の重心と軸受幅方向の中心位置とが一致しない。このため、バランスが悪く、軸受組立時や他の装置への組込時に、勝手に調心動作を行うことがあり、取扱いに注意を払う必要がある。例えば図１９に示すように、内輪２と外輪３とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪３の幅面３ｂ，３ｃよりも内輪２の幅面２ｄ，２ｃが軸受幅方向に飛び出す。ころ４，５は内輪２と共に動作する。図１９は左右の列のころ４，５の接触角θ１，θ２が互いに異なる複列自動調心ころ軸受１を示すが、左右の列でころの形状が互いに異なる複列自動調心ころ軸受も同様の動作をする。

クレーンを用いて行う複列自動調心ころ軸受の組立時や他の装置への組込時に、前記の勝手な調心動作を防ぐには、内輪と外輪の両方をクレーンで吊るす方法や、内輪および外輪の片方または両方に錘を取り付けてバランスをとる方法等がある。しかし、前者の方法は作業に手間がかかり、後者の方法は安定性に欠けるという問題がある。このため、一般的には、特別の対策をとることなく、単に複列自動調心ころ軸受が調心動作をしないように作業者が注意を払いながら慎重に作業をしていた。

この発明の目的は、アキシアル荷重およびラジアル荷重を受け、軸方向に並ぶ２列のころに互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、軸受組立時や他の装置に組み込む際に、勝手に調心動作を行うことを防止できる複列自動調心ころ軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、複列自動調心ころ軸受を安全にかつ効率良く他の装置に組み込むことができる組込方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、複列自動調心ころ軸受の組立時や他の装置への組込時に用いることで、複列自動調心ころ軸受の内輪と外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止することができる飛出し止め治具を提供することである。

この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であって、
前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なり、
前記内輪および前記外輪のいずれか一方または両方における幅面に取付孔が設けられ、この取付孔に、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止する飛出し止め治具を取付可能であることを特徴とする。

この複列自動調心ころ軸受は、２列のころの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なっているため、各列のころの負荷容量が異なる。この複列自動調心ころ軸受を、アキシアル荷重およびラジアル荷重が作用する条件下で用いる場合、負荷容量が大きい方のころでアキシアル荷重のほぼすべてとラジアル荷重の一部を負担させ、負荷容量が小さい方のころでラジアル荷重の残りを負担させる。このような分担割合で２列のころでアキシアル荷重とラジアル荷重を分担して負担することにより、両列のころの接触面圧を均等にすることができる。これにより、軸受全体で大きな負荷容量を確保すると共に、軸受全体の実質寿命を向上することができる。

この複列自動調心ころ軸受の組立時や他の装置への組込時には、内輪および外輪のうちのどちらか一方に設けられた取付孔に飛出し止め治具を取り付ける。この状態では、内輪と外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことが防止されるので、軸受組立作業や組込作業を安全にかつ効率良く行うことができる。

この発明において、前記取付孔はねじ孔であるとよい。
取付孔がねじ孔であると、飛出し止め治具を容易にかつ堅固に取り付けることができる。

この複列自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸の支持に適する。
風力発電装置の主軸を支持する複列自動調心ころ軸受には、ブレードやロータヘッドの自重によるラジアル荷重、および風力によるアキシアル荷重が作用する。軸受幅方向に並ぶ２列のころのうち片方のころ列はラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受け、もう片方の列のころは殆どラジアル荷重だけを受ける。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは負荷容量が大きい方のころとし、殆どラジアル荷重だけを受ける列のころは負荷容量が小さい方のころとすることで、左右各列のころの接触面圧をほぼ均等にすることができる。

前記各列のころをそれぞれ保持する保持器を備え、各保持器は、各列のころの軸方向内側の端面を案内する環状の円環部と、この円環部から軸方向に延び且つ円周方向に沿って定められた間隔置きに設けられた複数の柱部とを備え、これら柱部間に前記ころを保持するポケットが設けられ、アキシアル荷重を受ける列のころを保持する一方の保持器は、前記柱部の外径面が基端側から先端側に向かうに従って半径方向内方に傾斜する傾斜角度を有するものであってもよい。
前記定められた間隔は、設計等によって任意に定める間隔である。

このように、アキシアル荷重を受ける列のころを保持する一方の保持器が、前記柱部の外径面が基端側から先端側に向かうに従って半径方向内方に傾斜する傾斜角度を有する場合、保持器のポケット面がころの最大径位置を抱えることができる。これにより、アキシアル荷重を受ける列のころの姿勢安定性が損なわれることがなく、また前記ころの組込性も容易に行うことが可能となる。

前記各ころは、ころ転動面にＤＬＣ被膜を有するものであってもよい。
前記ＤＬＣは、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-like Carbon）の略称である。
この場合、ころ転動面、内輪および外輪の各軌道面の摩耗が生じ難くなり、前記ＤＬＣ被膜が無いものより、耐摩耗性の向上を図ることができる。

前記各ころは、ころ転動面の端部にクラウニングを有するものであってもよい。この場合、エッジ応力の緩和を図ることができる。

前記内輪は、この内輪の外周面における前記２列のころ間に設けられ前記２列のころを案内する中つばと、前記外周面の両端にそれぞれ設けられ各列のころの軸方向外側の端面に臨む小つばとを備え、前記内輪は、前記各小つばのうち、アキシアル荷重を受ける列のころの軸方向外側の端面に臨む小つばに、前記ころを軸受内に挿入する入れ溝を備えてもよい。このような入れ溝を備えたため、アキシアル荷重を受ける列のころの軸受内への組込性をさらに向上させることができる。

この発明の複列自動調心ころ軸受の組込方法は、前記複列自動調心ころ軸受をハウジングに組み込む方法であって、前記飛出し止め治具により、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止した状態で前記ハウジングに組み込む。
この組込方法によると、複列自動調心ころ軸受を、安全にかつ効率良くハウジングに組み込むことができる。

この発明の飛出し止め治具は、内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なる複列自動調心ころ軸受における、前記内輪および前記外輪の少なくともどちらか一方の幅面に設けられた取付孔に取り付けられる。
この飛出し止め治具は、前記内輪および前記外輪の軸受幅方向同じ側の幅面にそれぞれ当てられる当て材と、前記取付孔に挿入されて、前記当て材を前記内輪および前記外輪のうちの前記取付孔が設けられた軌道輪に固定する固定具とを有する。

この飛出し止め治具を用いると、複列自動調心ころ軸受の内輪と外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことが防止されるので、複列自動調心ころ軸受の軸受組立作業や組込作業を安全にかつ効率良く行うことができる。

この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であって、前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なり、前記内輪および前記外輪のいずれか一方または両方における幅面に取付孔が設けられ、この取付孔に、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止する飛出し止め治具を取付可能であるため、アキシアル荷重およびラジアル荷重を受け、軸方向に並ぶ２列のころに互いに大きさが異なる荷重が作用する用途で用いるのに適し、軸受組立時や他の装置に組み込む際に、勝手に調心動作を行うことを防止できる。

この発明の複列自動調心ころ軸受の組込方法は、前記複列自動調心ころ軸受をハウジングに組み込む方法であって、前記飛出し止め治具により、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止した状態で前記ハウジングに組み込むため、複列自動調心ころ軸受を安全にかつ効率良くハウジングに組み込むことができる。

この発明の飛出し止め治具は、内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なる複列自動調心ころ軸受における、前記内輪および前記外輪の少なくともどちらか一方の幅面に設けられた取付孔に取り付けられる飛出し止め治具であって、前記内輪および前記外輪の軸受幅方向同じ側の幅面にそれぞれ当てられる当て材と、前記取付孔に挿入されて、前記当て材を前記内輪および前記外輪のうちの前記取付孔が設けられた軌道輪に固定する固定具とを有するため、複列自動調心ころ軸受の組立時や他の装置への組込時に用いることで、複列自動調心ころ軸受の内輪と外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止することができる。

この発明の一実施形態にかかる複列自動調心ころ軸受の断面図である。 同複列自動調心ころ軸受のころの形状を誇張して表した説明図である。 この発明の一実施形態にかかる飛出し止め治具の分解斜視図である。 図１に示す複列自動調心ころ軸受の取付孔に図３に示す飛出し止め治具を取り付けた状態を示す断面図である。 図４に示す複列自動調心ころ軸受をワイヤで吊り下げた状態を示す部分図である。 この発明の他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受のころのクラウニング等を示す拡大断面図である。 同ころのストレート長さとＰＶ値との関係を示す図である。 同ころのストレート長さと軸受寿命との関係を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受のころのＤＬＣ被膜等を示す拡大断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受の内輪の入れ溝等を示す拡大断面図である。 同内輪の入れ溝等を軸方向から見た端面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る複列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。 従来の一般的な複列自動調心ころ軸受の断面図である。 第１の提案例の複列自動調心ころ軸受の断面図である。 第２の提案例の複列自動調心ころ軸受の断面図である。 複列自動調心ころ軸受の内輪と外輪とが正対する状態に対して互いに傾いた状態を示す断面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る複列自動調心ころ軸受の断面図である。この複列自動調心ころ軸受１は、内輪２と外輪３との間に軸受幅方向に並ぶ左右２列のころ４，５が介在している。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。左右各列のころ４，５は、それぞれ保持器６，７により保持されている。

左列用の保持器６は、左列のころ４の軸方向内側の端面を案内する環状の円環部３２と、この円環部３２から軸方向に延び且つ円周方向に沿って定められた間隔置きに設けられた複数の柱部３３とを備え、これら柱部間に、前記ころ４を保持するポケットＰｔが設けられている。右列用の保持器７は、右列のころ５の軸方向内側の端面を案内する環状の円環部３４と、この円環部３４から軸方向に延び且つ円周方向に沿って定められた間隔置きに設けられた複数の柱部３５とを備え、これら柱部間に、前記ころ５を保持するポケットＰｔが設けられている。

内輪２の外周面の両端には、つば（小つば）８，９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１０が設けられている。内輪２はつば無しのものであってもよい。外輪３は、外周面における左右のころ列間に環状の油溝１１を有し、この油溝１１から内周面に貫通する油孔１２が、円周方向の１箇所または複数箇所に設けられている。

この実施形態の場合、左右各列のころ４，５は、中心線Ｃ１，Ｃ２に沿った長さＬ１，Ｌ２が互いに同じで、最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘも互いに同じであり、かつ左右各列のころ４，５は、いずれも非対称ころとされている。非対称ころとは、最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘの位置がころ長さの中央から外れた非対称形状のころである。図１の例では、左列のころ４の最大径Ｄ１_ｍａｘの位置はころ長さの中央よりも右側にあり、右列のころ５の最大径Ｄ２_ｍａｘの位置はころ長さの中央よりも左側にある。

また、左列のころ４の接触角θ１よりも、右列のころ５の接触角θ２の方が大きく設定されている。左右各列のころ４，５を前述の非対称ころとすることで、最大径の位置がころ長さの中央にある対称ころ（図示せず）に対して、ころ４，５の位置を変えずに、接触角θ１，θ２を変えることができる。ころ長さの中央から最大径の位置までの距離を調整することで、最適の接触角を設定することができる。図１の例では、左列のころ４よりも右列のころ５の方が、前記距離が大きく設定されている。

各列のころ４，５の接触角θ１，θ２を成す作用線Ｓ１，Ｓ２は、軸受中心軸Ｏ上の調心中心点Ｐで互いに交わる。これにより、外輪３の軌道面３ａに沿って、内輪２およびころ４，５が調心動作することが可能となる。調心中心点Ｐの軸受幅方向位置は、前記中つば８の軸受幅方向の中心位置Ｑよりも、接触角θ１が小さい方のころ４の側にずれている。なお、前記作用線Ｓ１，Ｓ２は、ころ４，５と内輪２および外輪３との接触部に働く力の合成力が作用する線である。

図２に示すように、左右各列のころ４，５のうちのいずれか一方または両方のころの転動面１３にクラウニングを設けてもよい。クラウニングを設けることで、転動面１３の中央部１３ａよりも両端部１３ｂ及び１３ｃの曲率径を小さくする。クラウニングの形状は、例えば対数曲線とする。対数曲線以外に、直線、単一の円弧または複数の円弧を組み合わせた形状であってもよい。このようにころ４，５の転動面１３の両端にクラウニングを設けることにより、ころ４，５の転動面１３における滑り速度が大きい両端部１３ｂ及び１３ｃの面圧が下がり、ＰＶ値（面圧×滑り速度）の絶対値が抑えられ、摩擦を低減することができる。特に、アキシアル荷重を受ける図１の右列のころ５にクラウニングを設けるのが好ましい。

図１に示す複列自動調心ころ軸受１は、上記のように、左右各列のころ４，５の接触角θ１，θ２が互いに異なるため、軸受幅方向の重心（図示せず）と軸受幅方向の中心位置Ｑとが一致せず、バランスが悪い。このため、複列自動調心ころ軸受１の組立時や他の装置への組込時に、勝手に調心動作を行う可能性がある。そこで、内輪２および外輪３の幅面２ｃ，３ｂにおける周方向の３箇所以上に、調心動作を防止するための飛出し止め治具（図２参照）を取付可能な取付孔１５，１６が設けられている。これらの取付孔１５，１６は、内輪２および外輪３の軸受幅方向の両側の幅面２ｃ，２ｄ，３ｂ，３ｃのうち、径方向に広い方の幅面２ｃ，３ｂに設けるとよい。この実施形態では、取付孔１５，１６はねじ孔である。

図３は、この発明の一実施形態にかかる飛出し止め治具の分解斜視図である。この飛出し止め具１７は、当て材１８と固定具１９とからなる。当て材１８は細長形状の板材であって、長手方向の一方端に厚さ方向に貫通する固定具挿通孔１８ａが設けられている。固定具１９はボルトからなり、当て材１８の固定具挿通孔１８ａに挿通可能で、かつねじ部１９ａをねじ孔からなる前記取付孔１５，１６に螺合可能である。

図４に示すように、飛出し止め具１７は複列自動調心ころ軸受１の取付孔１５，１６に取り付けられる。すなわち、内輪２および外輪３の軸受幅方向同じ側の幅面２ｃ，３ｃ（または幅面２ｄ，３ｂ）に当て材１８を当て、この当て材１８を固定具１９によって内輪２または外輪３に固定する。その固定方法は、当て材１８の固定具挿通孔１８ａと内輪２または外輪３の取付孔１５，１６の周方向および径方向の位置を一致させた状態で、固定具１９を軸受幅方向の外側から固定具挿通孔１８ａに挿通し、そのねじ部１９ａを取付孔１５，１６に螺合させる。取付孔１５，１６がねじ孔であり、固定具１９がボルトであると、飛出し止め治具１７を容易にかつ堅固に取り付けることができる。

図４のように、複列自動調心ころ軸受１の取付孔１５，１６に飛出し止め具１７を取り付けると、飛出し止め具１７の当て材１８が内輪２および外輪３の幅面２ｃ，３ｃ（または幅面２ｄ，３ｂ）に当接することで、内輪２と外輪３とが正対する状態に対して互いに傾くことが防止される。言い換えると、外輪３の幅面３ｂ，３ｃよりも内輪２の幅面２ｄ，２ｃが軸受幅方向に飛び出すことが防止される。複列自動調心ころ軸受１は、取付孔１５，１６に飛出し止め具１７を取り付けた状態でハウジング７０に組み込まれる。ハウジング７０に複列自動調心ころ軸受１が組み込まれ後、取付孔１５，１６から飛出し止め具１７が外される。

図４の例では、内輪２および外輪３の両方の取付孔１５，１６に飛出し止め具１７がそれぞれ取り付けられているが、片方の取付孔１５，１６にだけ飛出し止め具１７を取り付けてもよい。この複列自動調心ころ軸受１は、調心中心点Ｐに対して軸受幅方向の中心位置Ｑが図の右側に位置しているため、外輪３に対して内輪２およびころ４，５が、外輪３の軌道面３ａに沿って軸受幅方向に回転しようとする力が作用しやすい。このため、片方の取付孔１５，１６にだけ飛出し止め具１７を取り付ける場合、前記力を受けるように外輪３の取付孔１６に飛出し止め具１７を取り付けるのが望ましい。

この実施形態では、複列自動調心ころ軸受１の取付孔１５，１６がねじ孔とされ、飛出し止め具１７の固定具１９がボルトとされているが、これに限定されない。取付孔１５，１６および固定具１９は、当て材１８を内輪２または外輪３に固定することができる構成であればよい。例えば、取付孔１５，１６がピン孔で、固定具１９がピン孔に固定状態に挿入されるピンであってもよい。

この複列自動調心ころ軸受１の組立や他の装置への組込に際しては、図５に示すように、複列自動調心ころ軸受１を軸受中心軸Ｏが上下方向となる姿勢にし、外輪３の油孔１２にピン７１を挿入し、このピン７１にワイヤ７２を引っ掛けて吊り下げる。このとき、取付孔１５，１６に飛出し止め具１７が取り付けられていると、内輪２と外輪３とが、正対する状態に対して互いに傾いて、外輪３の幅面３ｂ，３ｃよりも内輪２の幅面２ｄ，２ｃが軸受幅方向に飛び出すことが防止される。このため、複列自動調心ころ軸受１の軸受組立作業や組込作業を安全にかつ効率良く行うことができる。

この構成の複列自動調心ころ軸受１は、アキシアル荷重およびラジアル荷重を受け、左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途、例えば風力発電装置の主軸支持軸受として用いられる。その場合、旋回翼に近い側（フロント側）に左列のころ４が位置し、遠い側（リア側）に右列のころ５が位置するように、複列自動調心ころ軸受１を設置する。これにより、接触角θ２が大きい右列のころ５が、アキシアル荷重のほぼすべてとラジアル荷重の一部を負担し、接触角θ１が小さい左列のころ４が、ラジアル荷重の残りを負担する。

ころ４，５の接触角θ１，θ２を適切に設定することにより、左右各列のころ４，５が持つ負荷容量に応じた比率で荷重を分担させることができる。その結果、左右各列のころ４，５の面圧が均等になる。これにより、軸受全体で大きな負荷容量を確保すると共に、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。

この実施形態の複列自動調心ころ軸受１は、２列のころ４，５のそれぞれの形状および接触角θ１，θ２の両方が互いに異なっているが、形状および接触角のいずれか一方だけが異なる複列自動調心ころ軸受にもこの発明を適用できる。互いに異なる形状とは、ころ長さの違い、最大径の違い、対称ころと非対称ころの違い等である。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

＜傾斜角度付きの保持器７Ａについて＞
他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受を図６と共に説明する。
この複列自動調心ころ軸受１は、傾斜角度付きの保持器７Ａを備えている。同図６に示す右列用の一方の保持器７Ａは、アキシアル荷重を受ける列のころ５を保持する保持器である。この保持器７Ａは、柱部３５Ａの外径面３５Ａａが基端側から先端側に向かうに従って半径方向内方に傾斜する傾斜角度βを有する。この傾斜角度βは、軸受中心軸Ｏに対する角度である。保持器７Ａの傾斜角度βは、零よりも大きく、前記ころ５の最大径角α２以下の範囲（０＜β≦α２）に設定されている。前記最大径角α２は、軸受中心軸Ｏに垂直な平面に対する、右列のころ５の最大径Ｄ２_ｍａｘとなる位置の傾き角である。

この例の右列用の保持器７Ａにおける、柱部３５Ａの内径面は、傾斜面部３５Ａｂと、この傾斜面部３５Ａｂに繋がる平坦面部３５Ａｃとを有する。傾斜面部３５Ａｂは、柱部３５Ａの内径面の基端側から同内径面の軸方向中間付近まで延び、基端側から軸方向中間付近に向かうに従って半径方向内方に傾斜する傾斜角度γを有する。この傾斜角度γも軸受中心軸Ｏに対する角度であり、傾斜角度γは傾斜角度β以上（γ≧β）となるように設定されている。この例では、傾斜角度γは傾斜角度βよりも数度大きく設定されている。但し、この関係（γ≧β）に限定されるものではない。平坦面部３５Ａｃは、傾斜面部３５Ａｂの先端縁から軸方向に延びる軸受中心軸Ｏに平行な平坦面である。なお左列用の保持器６は、柱部３３の外径面および内径面が、傾斜角度を有しない、換言すれば、軸受中心軸Ｏに対して平行である。

右列用の保持器７Ａが前述のような傾斜角度βを有するため、保持器７Ａのポケット面がころ５の最大径位置を抱えることができる。これにより、アキシアル荷重を受ける列のころ５の姿勢安定性が損なわれることがなく、またころ５の組込性も容易に行うことが可能となる。

＜クラウニングＣｗについて＞
図７に示すように、左右各列のころ４，５は、それぞれころ転動面１３の端部１３ｂ及び１３ｃにクラウニングＣｗを有するものであってもよい。この例のクラウニングＣｗは、ころ転動面１３の端部１３ｂ及び１３ｃをころ転動面１３の基準Ｒよりも小さくすることで、ドロップ量を大きくする複合Ｒクラウニングが適用されている。クラウニングＣｗを設けないころ中央部１３ａの長さＬｓ（以下、「ストレート長さ」）は、ころ全長Ｌ１（Ｌ２）の５０％〜７０％、好ましくは６０％とするとよい。

図８は、風車主軸受用の複列自動調心ころ軸受に平均的な風荷重が負荷したときのＰＶ値（面圧×滑り速度）と、ストレート長さとの関係を示す図である。図９は、同ストレート長さと軸受寿命との関係を示す図である。図８より、ストレート長さは短ければ短い程、ＰＶ値が低下することが分かるが、図９より、ストレート長さがころ全長の６０％より小さいと、クラウニングを付与しない場合（ストレート長さ＝１００％）と比べて、寿命低下率が５％を超えることが分かる。したがって、ストレート長さは、ころ全長の６０％であることが好ましい。
各列のころ４，５がこのようなクラウニングＣｗ（図５）を有する場合、エッジ応力の緩和を図ることができる。なお前記複合Ｒクラウニングに代えて、ころ転動面１３の端部１３ｂ及び１３ｃが対数曲線で表現される対数クラウニングにしてもよい。

＜ＤＬＣ被膜について＞
図１０に示すように、各列のころ４，５は、ころ転動面１３にＤＬＣ被膜１４を有するものであってもよい。この例のＤＬＣ被膜１４は、基材であるころ４，５との密着性が高い多層構造が採用されている。ＤＬＣ被膜１４は、表面層３６と、中間層３７と、応力緩和層３８とを有する。表面層３６は、炭素供給源として固体ターゲットのグラファイトのみを使用し、水素混入量を抑えたＤＬＣを主体とする膜である。中間層３７は、表面層３６と前記基材との間に形成される、少なくともＣｒまたはＷを主体とする層である。応力緩和層３８は、中間層３７と表面層３６との間に形成される。

中間層３７は、組成の異なる複数の層を含む構造であり、図１０では３７ａ〜３７ｃの三層構造を例示している。例えば、基材の表面にＣｒを主体とする層３７ｃを形成し、その上にＷを主体とする層３７ｂを形成し、その上にＷおよびＣを主体とする層３７ａを形成する。図１０では三層構造を例示したが、中間層３７は、必要に応じて、これ以下または以上の数の層を含むものであっても良い。

応力緩和層３８に隣接する層３７ａは、他方で隣接する層３７ｂの主体となる金属と、炭素とを主体することで、中間層３７と応力緩和層３８との間の密着性を向上できる。例えば、層３７ａがＷとＣとを主体とする場合、Ｗを主体とする中間層３７ｂ側からＣを主体とする応力緩和層３８側に向けて、Ｗの含有量を減少させ、一方、Ｃの含有量を増加させる（組成傾斜）ことで、より密着性の向上が図れる。

応力緩和層３８は、Ｃを主体とし、その硬度が中間層３７側から表面層３６側へ連続的または段階的に上昇する傾斜層である。具体的には、ＵＢＭＳ法においてグラファイト製ターゲットを用い、基材に対するバイアス電圧を連続的または段階的に上昇させて成膜することで得られるＤＬＣ傾斜層である。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（ＳＰ^２）とダイヤモンド構造（ＳＰ^３）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。

表面層３６は、応力緩和層３８の延長で形成されるＤＬＣを主体とする膜であり、特に、構造中の水素含有量を低減したＤＬＣ膜である。水素含有量を低減させたことで、耐摩耗性が向上する。このようなＤＬＣ膜を形成するためには、例えばＵＢＭＳ法を用いて、スパッタリング処理に用いる原料およびスパッタリングガス中に水素および水素を含む化合物を混入させない方法を用いる。

応力緩和層３８および表面層３６の成膜法に関して、ＵＢＭＳ法を用いる場合を例示したが、硬度を連続的または段階的に変化させることができる成膜法であれば、その他公知の成膜法を採用することができる。中間層３７と、応力緩和層３８と、表面層３６とを含む多層の膜厚の合計が０．５μｍ〜３．０μｍとすることが好ましい。膜厚の合計が０．５μｍ未満であれば、耐摩耗性および機械的強度に劣り、膜厚の合計が３．０μｍを超えると剥離し易くなるので好ましくない。
なお、この例では、各ころ４，５の外周面のみにＤＬＣ被膜１４を設けているが、さらに各ころ４，５の両端面にＤＬＣ被膜１４を設けても良い。特に、中つば１０（図６）に案内される各ころ４，５の一端面にＤＬＣ被膜１４を設けた場合、各ころ４，５の前記一端面が摩耗し難くなり、ころ４，５の耐摩耗性をより高め得る。

＜入れ溝２０について＞
図１１に示すように、内輪２は、各小つば８，９（図６）のうち、アキシアル荷重を受ける列のころ５の軸方向外側の端面に臨む小つば９に、前記ころ５を軸受内に挿入する入れ溝２０を備えてもよい。図１２に示すように、内輪２の前記小つば９の円周方向一箇所に、円弧形状の入れ溝２０が設けられている。この入れ溝２０の円弧２０ａの曲率半径は、挿入すべきころ５（図１１）の最大径に応じて適宜設定されている。内輪２にこのような入れ溝２０を備えた場合、アキシアル荷重を受ける列のころ５の軸受内への組込性をさらに向上させることができる。

図１３に示すように、右列用の一方の保持器７Ａにおける、柱部３５Ａの外径面３５Ａａの傾斜角度βが、零よりも大きく、右列のころ５の最大径角α２以下の範囲に設定され、且つ、柱部３５Ａの内径面３５Ａｄの傾斜角度γが外径面３５Ａａの傾斜角度βと同一に設定されていてもよい。この例の傾斜角度βは、最大径角α２以下で最大径角α２に略近い角度に設定されている。また柱部３５Ａの内径面３５Ａｄは、傾斜面部のみから成り、前述の平坦面部が設けられていない。

この図１３の構成によれば、保持器７Ａが前述のような傾斜角度βを有するため、保持器７ＡのポケットＰｔ面がころ５のピッチ円直径付近でより確実に維持され、軸受運転時に保持器７ＡのポケットＰｔ面がころ５の最大径位置を円滑に且つ確実に抱えることができる。また、ころ５の組込性もより容易に行うことができる。

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個であっても良い。この主軸支持軸受２５に、前記いずれかの実施形態の複列自動調心ころ軸受１が用いられる。その場合、ブレード２７から遠い方の列にラジアル荷重とアキシアル荷重の両方がかかるので、ブレード２７から遠い方の列のころとして、接触角θ２が大きい方のころ５を用いる。ブレード２７に近い方の列には主にラジアル荷重のみがかかるので、ブレード２７に近い方の列のころとして、接触角θ１が小さい方のころ４を用いる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示し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。本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
２ｃ，２ｄ…幅面
３…外輪
３ａ…軌道面
３ｂ，３ｃ…幅面
４，５…ころ
６，７，７Ａ…保持器
８，９…小つば
１０…中つば
１３…ころ転動面
１４…ＤＬＣ被膜
１５，１６…取付孔
１７…飛出し止め治具
１８…当て材
１９…固定具
２０…入れ溝
２６…主軸
３２，３４…円環部
３３，３５，３５Ａ…柱部
７０…ハウジング
θ１，θ２…接触角
Ｃｗ…クラウニング

Claims (9)

1. 内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状である複列自動調心ころ軸受であって、
   前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なり、
   前記内輪および前記外輪のいずれか一方または両方における幅面に取付孔が設けられ、この取付孔に、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止する飛出し止め治具を取付可能であることを特徴とする複列自動調心ころ軸受。
2. 請求項１に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記取付孔はねじ孔である複列自動調心ころ軸受。
3. 請求項１または請求項２に記載の複列自動調心ころ軸受において、風力発電装置の主軸の支持に用いられる複列自動調心ころ軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記各列のころをそれぞれ保持する保持器を備え、各保持器は、各列のころの軸方向内側の端面を案内する環状の円環部と、この円環部から軸方向に延び且つ円周方向に沿って定められた間隔置きに設けられた複数の柱部とを備え、これら柱部間に前記ころを保持するポケットが設けられ、アキシアル荷重を受ける列のころを保持する一方の保持器は、前記柱部の外径面が基端側から先端側に向かうに従って半径方向内方に傾斜する傾斜角度を有する複列自動調心ころ軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記各ころは、ころ転動面にＤＬＣ被膜を有する複列自動調心ころ軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記各ころは、ころ転動面の端部にクラウニングを有する複列自動調心ころ軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受において、前記内輪は、この内輪の外周面における前記２列のころ間に設けられ前記２列のころを案内する中つばと、前記外周面の両端にそれぞれ設けられ各列のころの軸方向外側の端面に臨む小つばとを備え、前記内輪は、前記各小つばのうち、アキシアル荷重を受ける列のころの軸方向外側の端面に臨む小つばに、前記ころを軸受内に挿入する入れ溝を備えた複列自動調心ころ軸受。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の複列自動調心ころ軸受をハウジングに組み込む方法であって、前記飛出し止め治具により、前記内輪と前記外輪とが、正対する状態に対して互いに傾いて、前記外輪の幅面よりも前記内輪の幅面が軸受幅方向に飛び出すことを防止した状態で前記ハウジングに組み込む複列自動調心ころ軸受の組込方法。
9. 内輪と外輪との間に、軸受幅方向に並んで２列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記２列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状であり、前記２列のころは、それぞれの形状および接触角のいずれか一方または両方が互いに異なる複列自動調心ころ軸受における、前記内輪および前記外輪の少なくともどちらか一方の幅面に設けられた取付孔に取り付けられる飛出し止め治具であって、
   前記内輪および前記外輪の軸受幅方向同じ側の幅面にそれぞれ当てられる当て材と、前記取付孔に挿入されて、前記当て材を前記内輪および前記外輪のうちの前記取付孔が設けられた軌道輪に固定する固定具とを有する飛出し止め治具。
   
   

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