JP4519060B2 - 複列円錐ころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、風力発電機の主軸等、低速回転、高負荷環境下で使用される複列円錐ころ軸受に関するものである。

従来、風力発電機の主軸等、低速回転で大きなラジアル荷重およびアキシアル荷重の両方が負荷される環境で使用される複列円錐ころ軸受が、例えば、特開２００３−４９８４３号公報（特許文献１）に記載されている。

同公報に記載されている複列円錐ころ軸受１は、図７に示すように、間座２ａを挟んで２つの内輪部材の小径側端部を突き合わせた内輪２と、中央部に径方向に貫通する給油口３ａを有する外輪３と、内輪２および外輪３の間に複列に配置された円錐ころ４と、円錐ころ４の間隔を保持するピン型保持器５とを備える。

また、円錐ころ４は、小端面から大端面に貫通する貫通孔４ａを有し、ピン型保持器５は、貫通孔４ａに挿通するピン５ａと、ピン５ａの両端に円錐ころ４の両端面に当接するリング状の一対の側板５ｂとを有する。
特開２００３−４９８４３号公報

上記構成のような複列円錐ころ軸受１において、例えば、風力発電機の主軸のように水平方向に延びる回転軸を支持する場合には、給油口３ａから供給される潤滑油の大部分は間座２ａに沿って軸受下部に流れ、円錐ころ４の転動面と内輪２および外輪３の軌道面に直接供給される潤滑油量は少ない。したがって、供給される潤滑油量が少ないと、潤滑不良による焼付きが懸念される。

また、給油口３ａから供給される潤滑油の流路としては、例えば、側板５ｂと円錐ころ４との当接面から内輪軌道面に至る経路や、側板５ｂと円錐ころ４との当接面から貫通孔４ａを経由して内輪大鍔面に至る経路等が考えられる。しかし、円錐ころ４の両端に配置された側板５ｂが当接面への潤滑油の流入を阻害するため、軸受各部に潤滑油が供給されにくい構造となっている。

特に、風力発電機の主軸等の低速回転下で使用する場合には、軸受回転時の遠心力による潤滑油の供給も少ない。また、高負荷環境下では潤滑油の供給不足による軌道面の焼付き等のトラブルの危険性も高い。

そこで、この発明の目的は、軸受各部に十分な量の潤滑油を供給可能な構造とすることにより、潤滑性能に優れた複列円錐ころ軸受を提供することである。

この発明に係る複列円錐ころ軸受は、内輪と、外径面から内径面に貫通する給油口を有する外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置される複数の円錐ころとを備える。そして、給油口の内径面側開口部は複数あり、それらは外輪に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部から左右にずれた位置に設けられる。

上記構成とすることにより、給油口から軌道面に直接供給される潤滑油量が増加する。これにより、複列円錐ころ軸受の潤滑性能が向上し、潤滑不良による焼付きを防止することができる。また、潤滑効率が向上するので、従来の潤滑状態を維持する場合には、供給する潤滑油量を少なくすることが可能となる。

好ましくは、外輪は複数の前記給油口を有し、外輪に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部より右側に配置される給油口と、左側に配置される給油口とは、円周方向にずれた位置に配置される。これにより、各列の軌道面に均等に潤滑油を供給することが可能となると共に、外輪の強度の低下を抑えることができる。

好ましくは、円錐ころは小端面から大端面に貫通する貫通孔を有し、複列円錐ころ軸受は、貫通孔に挿通するピンと、このピンの両端に円錐ころの両端面に当接するリング形状の一対の側板とを有するピン型保持器をさらに備える。そして、軸受中央部側の側板の外径面は、円錐ころの端面に対して鋭角をなす傾斜面である。これにより、傾斜面上の潤滑油が、側板と円錐ころの端面との間に流入しやすくなるので、複列円錐ころ軸受の潤滑性能がさらに向上する。

この発明は、給油口から軌道面に直接供給される潤滑油量を増加することにより、潤滑性能に優れた複列円錐ころ軸受を得ることができる。

図１〜図５を参照して、この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受１１を説明する。

複列円錐ころ軸受１１は、図１に示すように、間座１２ａを挟んで２つの内輪部材の小径側端部を突き合わせた内輪１２と、外径面から内径面に貫通した複数の給油口１３ａ，１３ｂを有する外輪１３と、内輪１２および外輪１３の間に複列に配置され、小端面から大端面に貫通する貫通孔１４ａを有する複数の円錐ころ１４と、円錐ころ１４の間隔を保持するピン型保持器１５とを備える。

給油口１３ａ，１３ｂは、外輪１３に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部から左右にずれた位置、図１に示す複列円錐ころ軸受１１では、側板１５ｂの真上に配置される。また、図２に示すように、外輪１３に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部より右側に配置される給油口１３ａと、左側に配置される給油口１３ｂとは、円周方向にずれた位置に配置される。

ピン型保持器１５は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、貫通孔１４ａに挿通するピン１５ａと、ピン１５ａの両端に円錐ころ１４の両端面に当接するリング形状の一対の側板１５ｂとを有し、一対の側板１５ｂのうち、軸受中央部側の外径面は、円錐ころ１４の端面に対して鋭角をなす傾斜面１５ｃである。さらに、図４に示すように、円錐ころ１４の端面に当接する側板１５ｂの当接面と、側板１５ｂの傾斜面１５ｃとの角部には、面取り部１５ｄが設けられている。

上記構成とすることにより、給油口１３ａから側板１５ｂの傾斜面１５ｃに直接供給される潤滑油量が増加する。そして、側板１５ｂの外径面を傾斜面とすることにより、潤滑油が傾斜面１５ｃに沿って円錐ころ１４との当接面に流入しやすくなる。また、面取り部１５ｄを設けることによって、側板１５ｂと円錐ころ１４との当接面への流入路の入口が広がるので、傾斜面１５ｃに沿って流入する潤滑油の流れを妨げることがなくなる。

当接面に流入した潤滑油は、図５に示すように、内輪軌道面全域および貫通孔１４ａに供給されることとなる。また、貫通孔１４ａ内部に流入した潤滑油は、円錐ころ１４の自転および公転による遠心力で貫通孔１４ａの大端面側に、さらには、円錐ころ１４の大端面と内輪１２の大鍔面との当接部分等にも移動する。なお、図５中の太線は潤滑油の流れを示す。したがって、側板１５ｂと円錐ころ１４との当接面への潤滑油の供給量が増加することにより、軸受各部にも潤滑油を十分に供給することが可能となる。

上記構成の複列円錐ころ軸受１１は、従来と比較して潤滑性能が向上するので、潤滑油の供給不足による焼付き等のトラブルを回避することができる。また、潤滑効率も向上するので、従来の潤滑状態を維持する場合には、潤滑油の供給量を減らすことが可能となる。

次に、図６を参照して、この発明の他の実施形態に係る複列円錐ころ軸受２１を説明する。

複列円錐ころ軸受２１は、図１に示したような複列円錐ころ軸受１１と同様に、内輪２２と、外輪２３と、円錐ころ２４と、ピン型保持器２５とを備える。また、外輪２３に複数設けられた給油口２３ａは、それぞれ外径面側開口端は中央に１箇所で、内部で枝分かれして内径面側開口端は外輪２３に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部から左右にずれた２箇所に設けられている。

上記構成とすることにより、図１に示した実施形態の効果に加えて、従来の給油装置をそのまま利用することができるので、設計変更等を伴わずに軸受の交換をすることが可能となる。

また、ピン型保持器２５は、基本構成はピン型保持器１５と同様であって、傾斜面２５ｃ上の円錐ころ１４の端面から離れた位置に、径方向に突出する凸部２５ｄを有する。図６に示す実施形態においては、傾斜面２５ｃ上の円錐ころ２４から最も離れた位置に凸部２５ｄを設けている。

上記構成とすることにより、図１に示した実施形態の効果に加えて、傾斜面２５ｃ上の潤滑油が流出するのを抑制することができるので、より多くの潤滑油を側板２５ｂと円錐ころ２４との当接面に供給することが可能となる。

なお、上記の各実施形態において、給油口１３ａ，２３ａは外輪１３，２３上に１箇所であってもよいし、複数箇所設けてもよい。

また、上記の各実施形態の複列円錐ころ軸受は、円錐ころの小径側端部を突き合わせた背面組み合わせ軸受であって、円錐ころの小端面に当接する側板の外径面を傾斜面とした例を示した。背面組み合わせとした場合には、軸受の回転中心線と、左右の列の円錐ころと内外輪の接触線との交点の距離（以下「作用点間距離」という）が長くなるので、ラジアル剛性が向上する。

一方、円錐ころの大径側端部を突き合わせた正面組み合わせ軸受であって、円錐ころの大端面に当接する側板の外径面を傾斜面としてもよい。正面組み合わせとした場合には、外輪の肉厚が円周上であまり差のないバランスの良い設計ができるとともに、同じ断面高さであれば、背面組み合わせ軸受より負荷容量を大きくすることができる。

また、上記の各実施形態においては、側板の外径面にのみ上記の加工を施す例を示したが、これに限ることなく、側板の内径面にのみ上記加工を施してもよいし、外径面および内径面の両方に上記加工を施してもよい。

さらに、上記実施形態においては、ピン型保持器を備える複列円錐ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、この発明は、鋼板をプレス加工して製造した保持器を有する複列円錐ころ軸受にも適用することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、低速回転、高負荷環境下で使用される複列円錐ころ軸受に有利に利用される。

この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す図である。 図１に使用する外輪外径面の部分拡大図である。 図１に示したピン型保持器であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。 図２に示したピン型保持器の側板外径面周辺の拡大図である。 図２に示した複列円錐ころ軸受の潤滑油の流れを示す図である。 この発明の他の実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す図である。 従来の複列円錐ころ軸受を示す図である。

符号の説明

１，１１，２１ 複列円錐ころ軸受、２，１２，２２ 内輪、２ａ，１２ａ，２２ａ 間座、３，１３，２３ 外輪、３ａ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ 給油口、４，１４，２４ 円錐ころ、４ａ，１４ａ，２４ａ 貫通孔、５，１５，２５ ピン型保持器、５ａ，１５ａ，２５ａ ピン、５ｂ，１５ｂ，２５ｂ 側板、１５ｃ，２５ｃ 傾斜面、２５ｄ 凸部、１５ｄ 面取り部。

Claims (5)

1. 内輪と、
   外径面から内径面に貫通する給油口を有する外輪と、
   前記内輪および前記外輪の間に複列に配置され、小端面から大端面に貫通する貫通孔を有する複数の円錐ころと、
   前記貫通孔に挿通するピンと、このピンの両端に前記円錐ころの両端面に当接するリング形状の一対の側板とを有するピン型保持器とを備え、
   前記給油口の内径面側開口部は複数あり、それらは前記外輪に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部から左右にずれた位置に設けられており、
   前記複数の給油口の内径面側開口部は、前記側板と対向して設けられ、
   軸受中央部側の前記側板の外径面は、前記円錐ころの端面に対して鋭角をなす傾斜面である、複列円錐ころ軸受。
2. 前記傾斜面は、面取りを除いて、前記側板の外径面全体が傾斜した形状である、請求項１に記載の複列円錐ころ軸受。
3. 前記傾斜面には、前記円錐ころの端面から離れた位置に、径方向に突出する凸部が設けられている、請求項１に記載の複列円錐ころ軸受。
4. 前記給油口は、径方向に真っ直ぐに延びる形状である、請求項１〜３のいずれかに記載の複列円錐ころ軸受。
5. 前記外輪は、複数の前記給油口を有し、
   前記外輪に配置された複列の軌道面間の軸方向中央部より右側に配置される前記給油口と、左側に配置される前記給油口とは、円周方向にずれた位置に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の複列円錐ころ軸受。

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