JP6912966B2 - 複列自動調心ころ軸受 - Google Patents

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１４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１５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１６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。

なお、特許文献２には、各列のころ６４，６５は長さＬ１，Ｌ２が同じであると記載されている。特に記載はないが、各列のころ６４，６５は、最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘも同じであり、かつ共に対称ころあると想到される。対称ころとは、最大径となる位置がころ長さの中央に位置する対称形状のころのことである。

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

前述したように、図１５のように２列のころ５４，５５の長さＬ１，Ｌ２を互いに異ならせることによって、アキシアル荷重を受ける列のころ５５の負荷容量を大きくして、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。しかし、この手法によると、アキシアル荷重を受けるころ５５の長さＬ２を長くし過ぎた場合、軸受幅が軸受の寸法規格（例えばＩＳＯ規格；ＪＩＳ Ｂ １５１２）に定められた規定値を超えてしまうという懸念がある。また、アキシアル荷重を殆ど受けないころ５４の長さＬ１を極端に短くした場合、同ころ５４が最大径Ｄ１_ｍａｘに比べて長さＬ１の短い寸詰まりの形状となり、回転安定性を欠く恐れがある。

そこで、軸受全体の実質寿命を向上させるために、図１６のように各列のころ６４，６５の接触角θ１，θ２を互いに異ならせる手法を検討している。しかし、この手法によると、各列のころ６４，６５の長さＬ１，Ｌ２および最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘが共に同じで、かつ各列のころ６４，６５が対称ころである場合、各列のころ６４，６５の位置または長さを変えずに、負荷容量が最適な値となるように接触角θ１，θ２を設定するのが難しいことが分かった。

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、各列のころの接触角を適正角に容易に設定することができ、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることが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る。この複列自動調心ころ軸受において、前記２列のころは、それぞれの長さおよび最大径が互いに等しく、かつそれぞれのころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が互いに異なることを特徴とする。

ころの最大径がころ長さの中央に位置する場合、ころの接触角は、ころ長さの中央を通る平面と、軸受中心軸に垂直な平面とが成す角度となる。ころの最大径となる位置がころ長さの中央からずれている場合、ころの接触角は、ころ長さの中央から最大径となる位置の側に若干ずれた位置を通る平面と、軸受中心軸に垂直な平面とが成す角度となる。２列のころにおける、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離を互いに異ならせることによって、ころの最大径となる位置をころ長さの中央からずらして、ころの位置を変えずに接触角を変えることができる。両列のころのころ長さの中央から最大径となる位置までの距離をそれぞれ調整することで、最適の接触角を容易に設定することができる。

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、接触角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とを負担させ、接触角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。

この発明において、前記２列のころのうちいずれか一方のころは、最大径となる位置がころ長さの中央に対して軸受幅方向の内側にずれていてもよい。
この場合、ころに荷重が負荷された際に、２列のころ間にある内輪の中つばまたは間座の側への荷重が発生する。これにより、ころの端面が中つばまたは間座によって確実に案内され、ころが安定した回転をすることができる。

この発明において、前記２列のころのうち、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い方のころは、前記距離が短い方のころよりも接触角が大きくてもよい。
ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長いほど、ころに荷重が負荷された際に、前記中つばまたは間座の側へ大きな荷重が発生する。接触角が大きいころは回転が不安定となりがちであるが、接触角の大きいころの前記距離を長くすることで、回転の安定化を図ることができる。

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接触角が大きいころとし、殆どラジアル荷重だけを受ける列のころは接触角が小さいころとすることで、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、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い方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、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い方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ため、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、最大径となる位置までの距離が長い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、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い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、最大径となる位置までの距離が長い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、それぞれの長さおよび最大径が互いに等しく、かつそれぞれのころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が互いに異なるため、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、各列のころの接触角を適正角に容易に設定することができ、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる。

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。 同複列自動調心ころ軸受のころの転動面の断面形状を誇張して表した説明図である。 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。

この発明の一実施形態を図１と共に説明する。
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。内輪２の外周面の両端には、つば（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。左右各列のころ４，５は、それぞれ保持器１１，１２により保持されている。

左列用の保持器１１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１１ａと、この円環部１１ａ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１１ｂ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１２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１２ａと、この円環部１２ａ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１２ｂ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。

左列のころ４および右列のころ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も互いに同じである。但し、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、図２に誇張して示すように、最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘとなる位置Ａ１，Ａ２がころ長さの中央Ｂ１，Ｂ２から外れた非対称形状のころである。この実施形態の場合、左列のころ４の最大径Ｄ１_ｍａｘとなる位置Ａ１はころ長さの中央Ｂ１よりも右側、つまり軸受幅方向の内側にあり、右列のころ５の最大径Ｄ２_ｍａｘとなる位置Ａ１はころ長さの中央Ｂ２よりも左側、つまり軸受幅方向の内側にある。

このように、ころ４，５を非対称ころとすることで、最大径となる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の位置または長さを変えずに、接触角θ１，θ２を変えることができる。ころ長さの中央Ｂ１，Ｂ２から最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘとなる位置Ａ１，Ａ２までの距離Ｋ１，Ｋ２を調整することで、最適の接触角θ１，θ２を設定することができる。

この実施形態のように、左右各列のころ４，５の最大径Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘとなる位置Ａ１，Ａ２を、ころ長さの中央Ｂ１，Ｂ２よりも軸受幅方向の内側に位置させると、各ころが対称ころである場合と比べて、接触角θ１，θ２が小さくなる。各列のころ４，５の最大径となる位置Ａ１，Ａ２をころ長さの中央Ｂ１，Ｂ２に対して軸受幅方向の内側にずらすことで、ころ４，５に荷重が負荷された際に中つば８の側への荷重が発生する。これにより、ころ４，５の端面が中つば８によって確実に案内され、ころ４，５が安定した回転をすることができる。

また、この実施形態では、ころ長さの中央Ｂ１，Ｂ２から最大径となる位置Ａ１，Ａ２までの距離Ｋ１，Ｋ２を比較して、前記距離Ｋ２が大きい方のころ５の接触角θ２は、前記距離Ｋ１が小さい方のころ４の接触角θ１よりも大きく設定してある。これにより、各ころ４，５に荷重が負荷された場合、接触角θ２の大きなころ５は、接触角θ１の小さなころ４よりも、中つば８へ大きな荷重が発生する。接触角が大きいころは回転が不安定となりがちであるが、上記のように中つば８へ大きな荷重を発生させるようにすることで、接触角θ２の大きなころ５の回転の安定化を図ることができる。

図１において、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。点Ｐの軸受幅方向の位置は、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３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。

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とを負担し、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。ころ４，５が非対称ころであるため、ころ４，５の位置や長さを変えずに、最適の接触角θ１，θ２を容易に設定することができる。

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１２Ａ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４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１２Ａを備えている。同図４に示す右列用の一方の保持器１２Ａは、ころ長さの中央Ｂ２から最大径となる位置Ａ２までの距離Ｋ２が大きい方のころ５を保持する保持器である。この保持器１２Ａは、柱部１２Ａｂの外径面１２Ｄ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１２Ａの傾斜角度βは、零よりも大きく、前記距離Ｋ２が大きい方のころ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Ａ２の傾き角である。

この例の右列用の保持器１２Ａにおける、柱部１２Ａｂの内径面は、傾斜面部１２ｄａと、この傾斜面部１２ｄａに繋がる平坦面部１２ｄｂとを有する。傾斜面部１２ｄａは、柱部１２Ａｂ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１２ｄｂは、傾斜面部１２ｄａ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１１は、柱部１１ｂ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１２Ａが前述のような傾斜角度βを有するため、保持器１２Ａ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、右列のころ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５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６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７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６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７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８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１６と、中間層１７と、応力緩和層１８とを有する。表面層１６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１７は、表面層１６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１８は、中間層１７と表面層１６との間に形成される。

中間層１７は、組成の異なる複数の層を含む構造であり、図８では１７ａ〜１７ｃ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１７ｃを形成し、その上にＷを主体とする層１７ｂを形成し、その上にＷおよびＣを主体とする層１７ａを形成する。図８では三層構造を例示したが、中間層１７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１８に隣接する層１７ａは、他方で隣接する層１７ｂの主体となる金属と、炭素とを主体することで、中間層１７と応力緩和層１８との間の密着性を向上できる。例えば、層１７ａがＷとＣとを主体とする場合、Ｗを主体とする中間層１７ｂ側からＣを主体とする応力緩和層１８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１８は、Ｃを主体とし、その硬度が中間層１７側から表面層１６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１６は、応力緩和層１８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１８および表面層１６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１７と、応力緩和層１８と、表面層１６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８（図４）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１５について＞
図９に示すように、内輪２は、各小つば６，７（図４）のうち、ころ長さの中央Ｂ２から最大径となる位置Ａ２までの距離Ｋ２が長いころ５の軸方向外側の端面に臨む小つば７に、前記ころ５を軸受内に挿入する入れ溝１５を備えてもよい。図１０に示すように、内輪２の前記小つば７の円周方向一箇所に、円弧形状の入れ溝１５が設けられている。この入れ溝１５の円弧１５ａの曲率半径は、挿入すべきころ５（図９）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１５を備えた場合、右列のころ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１１に示すように、右列用の一方の保持器１２Ａにおける、柱部１２Ａｂの外径面１２Ｄ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１２Ａｂの内径面１２ｄの傾斜角度γが外径面の傾斜角度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１２Ａｂの内径面は、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１１の構成によれば、保持器１２Ａが前述のような傾斜角度βを有するため、保持器１２Ａ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１２Ａ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。また右列の長いころ５の組込性もより容易に行うことができる。

図１２、図１３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１３）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
３…外輪
３ａ…軌道面
４，５…ころ
６，７…小つば
８…中つば
１１，１２，１２Ａ…保持器
１１ａ，１２ａ…円環部
１１ｂ，１２ｂ，１２Ａｂ…柱部
１３…ころ転動面
１４…ＤＬＣ被膜
１５…入れ溝
２６…主軸
Ａ１，Ａ２…ころの最大径となる位置
Ｂ１，Ｂ２…ころ長さの中央
Ｃｗ…クラウニング
Ｄ１_ｍａｘ，Ｄ２_ｍａｘ…ころの最大径
Ｋ１，Ｋ２…ころ長さの中央からころの最大径となる位置までの距離
Ｌ１，Ｌ２…ころ長さ
θ１，θ２…接触角

Claims (8)

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、それぞれの長さおよび最大径が互いに等しく、かつそれぞれのころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が互いに異な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２列のころのうちいずれか一方のころは、最大径となる位置がころ長さの中央に対して軸受幅方向の内側にずれてい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、前記２列のころのうち、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い方のころは、前記距離が短い方のころよりも接触角が大きい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、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。
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、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い方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。
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、ころ転動面にＤＬＣ被膜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。
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、ころ長さの中央から最大径となる位置までの距離が長い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。
   
   

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