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発明の名称 自動調心ころ軸受および遊星歯車支持構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−24112(P2007−24112A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−204625(P2005−204625)
出願日 平成17年7月13日(2005.7.13)
代理人 【識別番号】100091409
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英彦
発明者 平澤 義光
要約 課題
十分な負荷容量を確保しつつ、並列で使用した場合でも、各列の球面ころの荷重分布を均等にして、軸を適切に支持可能な自動調心ころ軸受を提供する。

解決手段
自動調心ころ軸受21は、内輪22と、外輪23と、内輪22および外輪23の間に複列に配置された球面ころ24と、球面ころ24の間隔を保持する保持器25とを備える。ここで、内輪22は、左右の軌道面22a,22bを後退させることにより、球面ころ24の転動面と内輪22および外輪23の軌道面との間に径方向隙間を設けている。また、内輪22の軌道径を左右の列で互いに異ならせることによって軌道面22aの側の径方向隙間を大きくしている。
特許請求の範囲
【請求項1】
内輪と、
外輪と、
前記内輪および前記外輪の間に複列に配置された球面ころとを備え、
前記球面ころの転動面と前記内輪および前記外輪の軌道面との径方向隙間を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくした、自動調心ころ軸受。
【請求項2】
前記自動調心ころ軸受は、前記内輪の軌道径を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくする、請求項1に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項3】
前記自動調心ころ軸受は、前記球面ころのころ径を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくする、請求項1または2に記載の自動調心ころ軸受。
【請求項4】
軸と、
前記軸上に取り付けられる自動調心ころ軸受と、
前記自動調心ころ軸受上に取り付けられる遊星歯車とを備える遊星歯車支持構造であって、
前記自動調心ころ軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪の間に複列に配置された球面ころとを備え、前記球面ころの転動面と前記内輪および前記外輪の軌道面との径方向隙間を各列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくしたことを特徴とする、遊星歯車支持構造。
【請求項5】
前記自動調心ころ軸受は、前記軸と前記遊星歯車との間に複数配置されている、請求項4に記載の遊星歯車支持構造。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、自動調心ころ軸受、および、遊星歯車を支持する軸受として自動調心ころ軸受を使用した遊星歯車支持構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
風力発電機用の増速機として、例えば、特開2000−337246号公報(特許文献1)に遊星歯車機構を備える風力発電機用増速機が記載されている。同公報によると、風力発電機用増速機1は、図5に示すように、風力を受けるブレードとともに回転する入力軸2と、軸受4によって支持され、発電機に接続された出力軸3と、入力軸2の回転を増速して出力軸3に伝達する遊星歯車機構5とを備える。
【0003】
遊星歯車機構5は、出力軸3に接続された太陽歯車6と、ハウジングに固定された内歯歯車7と、軸受9を介して入力軸2に接続され、太陽歯車5および内歯歯車6に噛み合う遊星歯車8とを有する。
【0004】
上記構成の風力発電機用増速機1には、ブレードが風を受けることによるアキシアル荷重と、ブレードの自重等によるラジアル荷重およびモーメント荷重が負荷される。そこで、遊星歯車8を支持する軸受9には、図6に示すような複列の自動調心ころ軸受11が使用される。
【0005】
自動調心ころ軸受11は、内輪12と、外輪13と、内輪12および外輪13の間に複列に配置された球面ころ14と、球面ころ14の間隔を保持する保持器15とを備える。上記構成の自動調心ころ軸受11は、ラジアル荷重、アキシアル荷重およびモーメント荷重を同時に支持可能であると共に、入力軸2の撓みに対して調心性を有することから、このような環境で使用される軸受として好適である。
【特許文献1】特開2000−337246号公報(段落番号0011等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、ブレードの大型化や風力発電機をより風速の強い場所へ設置する等、発電効率の向上のための取り組みがなされている。これに伴い、遊星歯車8を支持する軸受9に負荷される荷重も増大する。
【0007】
そこで、十分な負荷容量を確保するために、図6に示したような自動調心ころ軸受11を並列に2個並べて使用することが考えられる。しかし、並列に配置することによって、自動調心ころ軸受11の調心性が失われる。
【0008】
一方、遊星歯車8を支持する軸受9として、他の軸受を使用することも考えられるが、円筒ころ軸受は、大きなアキシアル荷重やモーメント荷重を支持することができない。また、円錐ころ軸受は、自動調心ころ軸受と同程度の負荷容量を確保しようとすると、軸受のサイズを大きくせざるを得ず、また、自動調心ころ軸受と比較してコスト的にも割高である。
【0009】
そこで、この発明の目的は、十分な負荷容量を確保しつつ、並列で使用した場合でも、各列の球面ころの荷重分布を均等にして、軸を適切に支持可能な自動調心ころ軸受を提供することである。また、そのような自動調心ころ軸受を備えた遊星歯車支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この発明に係る自動調心ころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された球面ころとを備える。そして、球面ころの転動面と内輪および外輪の軌道面との径方向隙間(以下、単に「径方向隙間」という)を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくした。
【0011】
上記構成とすることにより、軸の撓み等の軸受の左右で不均一な荷重が作用する環境でも、左右の列の荷重分布を均等にすることができる。これにより、調心性を発揮できない態様で使用される場合でも、軸の撓みに対して適切に支持可能な自動調心ころ軸受を得ることができる。
【0012】
自動調心ころ軸受は、例えば、内輪の軌道径を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくすることが好ましい。または、球面ころのころ径を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくすることが好ましい。これらのいずれの方法によっても、軸の撓みに合わせて各列の径方向隙間を適正値に設定することが可能となる。
【0013】
この発明に係る遊星歯車支持構造は、軸と、軸上に取り付けられる自動調心ころ軸受と、自動調心ころ軸受上に取り付けられる遊星歯車とを備える。自動調心ころ軸受に注目すると、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に複列に配置された球面ころとを備え、球面ころの転動面と内輪および外輪の軌道面との径方向隙間を左右の列で互いに異ならせて、大きなラジアル荷重を受ける側の列の径方向隙間を大きくしたことを特徴とする。
【0014】
上記構成のように、左右の列の径方向隙間を調整することにより、軸の撓みに対して適切に支持可能な自動調心ころ軸受を得ることができる。また、そのような自動調心ころ軸受を使用することにより、遊星歯車支持構造の小型化が可能となる。
【0015】
自動調心ころ軸受は、例えば、軸と遊星歯車との間に複数配置されている。このように、自動調心ころ軸受を複数配置することにより、負荷容量を確保することができる一方で調心性を失うこととなる。そこで、上記構成の自動調心ころ軸受を使用することにより、軸の撓みに対して適切に支持可能な遊星歯車支持構造を得ることができる。
【発明の効果】
【0016】
この発明は、軸の撓みに応じて球面ころの転動面と内外輪の軌道面との間の径方向隙間を適正値に調整することにより、軸の撓みに対して適切に支持可能な自動調心ころ軸受を得ることができる。また、そのような自動調心ころ軸受を使用することにより、遊星歯車支持構造の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1を参照して、この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受21を説明する。
【0018】
自動調心ころ軸受21は、内輪22と、外輪23と、内輪22および外輪23の間に複列に配置された球面ころ24と、球面ころ24の間隔を保持する保持器25とを備える。ここで、内輪22は、左右の軌道面22a,22bを後退させることにより、球面ころ24の転動面と内輪22および外輪23の軌道面との間に径方向隙間を設けている。また、内輪22の軌道径を左右の列で互いに異ならせることによって左右の列の径方向隙間を異ならせており、図1に示す実施形態では、軌道面22aの側の径方向隙間を大きくしている。
【0019】
上記構成とすることにより、軸の撓み等の軸受の左右で不均一な荷重が作用する環境でも、軸受の左右の列の荷重分布を均等にすることができる。この場合、径方向隙間の大きな左側の列を大きな荷重が作用する側に配置することにより、荷重分布を適正化することができる。これにより、自動調心ころ軸受21が、調心性を発揮できない態様で使用される場合でも、軸の撓みに対して適切に支持可能となる。
【0020】
なお、図1に示す実施形態では、内輪22の軌道面22a,22bを後退させることによって径方向隙間を形成する例を示したが、これに限ることなく、図2に示すように、左右の列の球面ころ34のころ径を小さくすることにより、径方向隙間を形成することとしてもよい。
【0021】
図2に示す実施形態では、左側の列の球面ころ34aを右側の列の球面ころ34bより小さくすることによって軌道面32aの側の径方向隙間を大きくしている。なお、その他の基本構成は、図1に示す自動調心ころ軸受21と同様である。
【0022】
次に、図3(a)および(b)を参照して、この発明の一実施形態に係る遊星歯車支持構造41を説明する。
【0023】
遊星歯車支持構造41は、図3(a)に示すように、軸42と、遊星歯車(図示せず)と、軸42および遊星歯車の間に遊星歯車を回転可能に支持する軸受として、負荷容量を確保するためにこの発明に係る2つの自動調心ころ軸受43,44とを備える。
【0024】
図3(b)は、軸42の稼動時に作用する荷重の分布を示す。これによると、軸42の左側に負荷される荷重が大きく、右側に負荷される荷重が小さい。この場合、図3(a)に示すように、自動調心ころ軸受43の左側列、右側列、自動調心ころ軸受44の左側列、右側列の順に径方向隙間を大きく設定する。これにより、自動調心ころ軸受43,44を並列に配置したことにより調心性を発揮できなくとも、軸の撓みに対して適切に支持可能となり、その結果として、遊星歯車支持構造の小型化が可能となる。
【0025】
また、上記と同様の構成であって、図4(a)および(b)に示すように、軸52の両端部に負荷される荷重が大きい環境で使用される自動調心ころ軸受53,55においては、自動調心ころ軸受53の左側列および自動調心ころ軸受54の右側列の径方向隙間をそれぞれ他方列より大きくすることにより、軸の撓みに対して適切に支持可能な遊星歯車支持構造51となる。
【0026】
なお、図3および図4に示した実施形態では、自動調心ころ軸受を2つ並列に配置した例を示したが、これに限ることなく、3個以上の自動調心ころ軸受を並列に配置した遊星歯車支持構造に適用可能である。また、自動調心ころ軸受を1つのみ配置した場合でも、例えば、調心性を発揮できない態様で使用される場合などには特に有効である。
【0027】
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。
【産業上の利用可能性】
【0028】
この発明は、自動調心ころ軸受および遊星歯車支持構造に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受であって、内輪の左右の列の軌道径を互いに異ならせることによって、左右の列の径方向隙間を異ならせた例である。
【図2】この発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受であって、左右の列の球面ころのころ径を互いに異ならせることによって、左右の列の径方向隙間を異ならせた例である。
【図3】この発明の一実施形態に係る遊星歯車支持構造であって、一方端に大きな荷重が負荷される軸を支持する例を示す図である。
【図4】この発明の一実施形態に係る遊星歯車支持構造であって、両端に大きな荷重が負荷される軸を支持する例を示す図である。
【図5】従来の風力発電機用増速機の概略図である。
【図6】従来の自動調心ころ軸受の断面図である。
【符号の説明】
【0030】
1 風力発電機用増速機、2 入力軸、3 出力軸、4,9 軸受、5 遊星歯車機構、6 太陽歯車、7 内歯歯車、8 遊星歯車、11,21,31,43,44,53,54 自動調心ころ軸受、12,22,32 内輪、22a,22b,32a,32b 軌道面、13,23,33 外輪、14,24,34a,34b 球面ころ、16,26,36 保持器、41,51 遊星歯車支持構造、42,52 軸。




 

 


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