ころ軸受および風力発電機の主軸支持構造および間座
【課題】生産性が良好なころ軸受を提供する。
【解決手段】円錐ころ軸受は、外輪３２と、内輪３３と、外輪３２と内輪３３との間に配置される複数の円錐ころ３４と、複数の円錐ころ３４を保持するポケットを有し、外輪３２と内輪３３との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメント１１ａ等と、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される間座２６とを備える。
【解決手段】円錐ころ軸受は、外輪３２と、内輪３３と、外輪３２と内輪３３との間に配置される複数の円錐ころ３４と、複数の円錐ころ３４を保持するポケットを有し、外輪３２と内輪３３との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメント１１ａ等と、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される間座２６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ころ軸受および風力発電機の主軸支持構造および間座に関し、特に、分割型の保持器を含むころ軸受およびこのようなころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造およびこのようなころ軸受に備えられる間座に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。ころを保持する保持器については、その材質や製造方法等により、樹脂製保持器、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器等、様々な種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。また、保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。
【０００３】
風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。このような場合、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となる。
【０００４】
ここで、ころ軸受に含まれる保持器を、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した分割型の保持器に関する技術が、ヨーロッパ特許公報１４０８２４８Ａ２（特許文献１）に開示されている。図１４は、特許文献１に開示された分割型の保持器である保持器セグメントを示す斜視図である。図１４を参照して、保持器セグメント１０１ａは、ころを収容する複数のポケット１０４を形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅと、複数の柱部１０３ａ〜１０３ｅを連結するように周方向に延びる連結部１０２ａ、１０２ｂとを有する。
【０００５】
図１５は、図１４に示した保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受の一部を示す断面図である。図１４および図１５を参照して、保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受１１１の構成を説明すると、ころ軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、複数のころ１１４と、複数のころ１１４を保持する複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等とを有する。複数のころ１１４は、最もころの挙動が安定する位置であるＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）１０５付近において、複数の保持器セグメント１０１ａ等によって保持されている。複数のころ１１４を保持する保持器セグメント１０１ａは、周方向において隣接する同一形状の保持器セグメント１０１ｂ、１０１ｃと、周方向のもっとも外側にある柱部１０３ａ、１０３ｅが当接するように連なって配置されている。複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等が連なって、ころ軸受１１１に組み込まれ、ころ軸受１１１に含まれる一つの環状の保持器が形成される。
【特許文献１】ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した一つの環状の保持器は、複数の保持器セグメントを周方向に連ねて配置させることにより形成される。複数の保持器セグメントを周方向に連ねて、一つの環状の保持器を形成するには、熱膨張等を考慮した周方向のすき間が必要である。
【０００７】
ここで、この周方向のすき間が広すぎれば、保持器セグメントが周方向に大きく動き、隣接する保持器セグメント同士が衝突し、異音が発生したり、保持器セグメントが破損するおそれがある。また、保持器セグメントは、温度上昇に伴って熱膨張するが、この周方向のすき間が狭い場合には、熱膨張により、隣接する保持器セグメントとのすき間がなくなり、隣接する保持器セグメント同士が押し合うことになる。この熱膨張による周方向への応力は、保持器セグメントの摩擦や摩耗の原因となり、これも保持器セグメントの破損の要因となる。
【０００８】
ここで、特許文献１によると、各保持器セグメントを当接させ、周方向に連ねて配置したときに、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に生じる最後のすき間の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．１５％以上、かつ、１％未満と規定することにより、周方向のすき間の寸法を適正にする技術が開示されている。
【０００９】
しかし、各保持器セグメントはそれぞれ単独で製造されるため、各保持器セグメントにおいて、周方向の寸法誤差を有する。このような寸法誤差を有する保持器セグメントを、周方向に連ねて配置した場合、寸法誤差も累積されていくことになる。したがって、周方向のすき間の寸法を上記した所定の範囲内にするには、各保持器セグメントを高精度で製造しなければならず、保持器セグメントの生産性が悪化し、引いては、ころ軸受の生産性も悪化することになる。
【００１０】
この発明の目的は、生産性が良好なころ軸受を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、生産性が良好な風力発電機の主軸支持構造を提供することである。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、安定して配置される間座を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係るころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００１４】
このように構成することにより、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの周方向の寸法誤差に関わらず、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間の寸法を、設定された範囲内にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。なお、この場合、ころと間座を配置させてもよい。
【００１５】
ここで、保持器セグメントとは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する１つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した単位体である。また、最初の保持器セグメントとは、保持器セグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置される保持器セグメントをいい、最後の保持器セグメントとは、隣接する保持器セグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置される保持器セグメントをいう。複数の保持器セグメントが周方向に連なってころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を形成する。保持器セグメントは、少なくともころを収容する１つのポケットを有するものであり、ころを収容するポケットを有しない間座とは、異なるものである。
【００１６】
好ましくは、保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられており、間座は、最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する。このように構成することにより、間座からの周方向の荷重を、一対の突部によって受けることができる。そうすると、保持器セグメントに含まれるポケットを形成する柱部に、間座から周方向に荷重を加えられることはない。したがって、柱部の変形や破損およびポケットに保持されるころのロックを防止することができる。
【００１７】
より好ましくは、間座は、軸方向の両端に位置し、最初および最後の保持器セグメントの突部に挟まれる端部と、この両端部間に位置する中央部とを有する。このように構成することにより、間座に含まれる両端部と、最初および最後の保持器セグメントの一対の突部とが当接することになる。そうすると、保持器セグメントの柱部と、間座の端部とが当接することはない。したがって、間座から柱部に荷重を加えられることはない。
【００１８】
さらに好ましくは、間座の中央部は、周方向に膨出し、保持器セグメントの一対の突部の間に受入れられる周方向膨出部を有する。このように構成することにより、間座の軸方向の移動が、一対の突部に拘束され、軸方向の移動が規制される。したがって、間座の軸方向への変位を抑制することができる。
【００１９】
さらに好ましくは、間座には、周方向に貫通する溝が設けられている。このように構成することにより、間座に設けられた溝によって、油やグリースの潤滑剤を周方向に円滑に潤滑させることができる。ここで、貫通とは、間座の中央部分を貫通する場合のみならず、内径側または外径側の面上を貫通する場合も含む。
【００２０】
さらに好ましくは、最初の保持器セグメントと間座とのすき間の周方向の寸法は、周方向に連なった保持器セグメントの連結部を通る円の円周の０．１５％以上であり、軸方向の最大ころ径未満である。このように構成することにより、保持器セグメント間のすき間寸法を適正に保つことができる。具体的には、円周の０．１５％以上とすることにより、各保持器セグメントが熱膨張した場合でも、保持器セグメントが破損するおそれはない。ここで、より大荷重を受けるために、隣接する保持器セグメントの間にころを配置することが考えられるが、すき間の寸法を軸方向の最大ころ径未満とすることにより、隣接する保持器セグメントの間に配置されたころの案内を円滑に行うことができる。
【００２１】
さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。上記した風力発電機の主軸等に使用されるころ軸受は、大きなスラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重等を受ける必要がある。ここで、ころを円錐ころとすることにより、大きなスラスト荷重等を受けることができる。大きなスラスト荷重等を受けるために、円錐ころ軸受を大型とした場合でも、保持器が分割型の保持器セグメントであるため、組み込み易く、また、保持器セグメントの生産性が良好であるため、円錐ころ軸受の生産性も向上する。
【００２２】
この発明のさらに他の局面においては、風力発電機の主軸支持構造は、風力を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する。ここで、ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００２３】
このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好なころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の生産性も向上する。
【００２４】
この発明のさらに他の局面においては、間座は、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントと当接する当接部を有する。間座は、独立した部材であり、ころ軸受内において、その配置が不安定であるが、このように構成することにより、間座の当接部を、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントに当接させて配置することができる。したがって、ころ軸受内において、間座の配置を安定させることができる。
【００２５】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する。このように構成することにより、間座自身の軸方向の移動を規制することができ、軸方向の配置を安定させることができる。
【００２６】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、潤滑剤を通油させる溝が設けられている。このように構成することにより、間座に設けられた溝を通じて、径方向や軸方向等に、潤滑剤を円滑に流動させることができる。そうすると、ころ軸受内において、潤滑剤を効率的に循環させることができる。したがって、ころを円滑に転動させることができる。
【００２７】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面におけるころ径よりも長い。上記したように、間座は、ころ軸受内において、その配置が不安定であり、周方向のすき間によって、間座が転倒してしまうおそれがある。しかし、このように構成することにより、間座が周方向の荷重を受けても、間座の角部が外輪等に引っ掛ることになる。したがって、間座の転倒を防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間の最後すき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの寸法誤差に関わらず、最後すき間の寸法を、間座によって適正な範囲にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。
【００２９】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好なころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の生産性も向上する。
【００３０】
また、このような間座は、ころ軸受内において、安定して配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント１１ａを示す斜視図である。図３は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、図２中の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩで、径方向に切断した場合の断面図である。また、図４は、保持器セグメント１１ａを、柱部１４ａを含む断面で、軸方向に切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、図３および図４において、保持器セグメント１１ａが保持する複数の円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを点線で示している。
【００３２】
図２、図３および図４を参照して、まず、円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント１１ａの構成について説明する。保持器セグメント１１ａは、円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを収容するポケット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成するように、軸に沿う方向に延びる４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、軸方向の両端に位置し、４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部１５ａ、１５ｂと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部１６ａ、１６ｂとを含む。
【００３３】
一対の突部１６ａ、１６ｂは、一対の連結部１５ａ、１５ｂと連なって、周方向のもっとも外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄから周方向に突出するように設けられている。すなわち、一対の突部１６ａ、１６ｂは、周方向において、連結部１５ａ、１５ｂが柱部１４ａ、１４ｄよりも周方向に延びた形状である。
【００３４】
一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂは、複数の保持器セグメント１１ａ等が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、周方向に連なって一つの環状の保持器を形成するように、周方向において所定の曲率半径を有している。一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂのうち、円錐ころ１２ａ等の小径側に位置する連結部１５ａ、突部１６ａの曲率半径は、円錐ころ１２ａ等の大径側に位置する連結部１５ｂ、突部１６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。一対の突部１６ａ、１６ｂの周方向の端部には、複数の保持器セグメント１１ａ等が周方向に連ねて配置されたときに、隣接する保持器セグメントと当接する端面２１ａ、２１ｂを有する。
【００３５】
一対の突部１６ａ、１６ｂは、他の保持器セグメントと端面２１ａ、２１ｂ同士を当接させて配置した場合に、保持器セグメント１１ａと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころを収容するポケットを形成する。
【００３６】
ポケット１３ａの周方向両側に位置する柱部１４ａ、１４ｂおよびポケット１３ｃの周方向両側に位置する柱部１４ｃ、１４ｄの内径側には、保持器セグメント１１ａの径方向外側への移動を規制する案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。また、ポケット１３ｂの周方向両側に位置する柱部１４ｂ、１４ｃの外径側には、保持器セグメント１１ａの径方向内側への移動を規制する案内面１８ｂ、１８ｃが設けられている。このような構成とすることにより、保持器セグメント１１ａは、いわゆるころ案内となり、保持器セグメント１１ａの径方向の位置を安定して配置することができる。
【００３７】
また、もっとも周方向外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄの周方向外側の外径側にも、案内面１８ａ、１８ｄが設けられている。この案内面１８ａ、１８ｄにより、隣接する保持器セグメントとの間に配置された円錐ころは、保持器セグメントを案内することができる。
【００３８】
ここで、保持器セグメント１１ａは、独立しているため、円錐ころ軸受内に配置された場合、ＰＣＤ２２に対し、傾くおそれがある。しかし、保持器セグメント１１ａは、合計３つのポケット、具体的には、保持器セグメント１１ａの両端に２つの内径案内のポケット１３ａ、１３ｃおよび保持器セグメント１１ａの中央に１つの外径案内のポケット１３ｂを有するため、保持器セグメント１１ａがＰＣＤ２２に対して傾くおそれは少なくなり、安定性は良好である。
【００３９】
柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの外径面側には、周方向に貫通する溝１９が設けられており、内径面側には、周方向に貫通する溝２０が設けられている。溝１９は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの外径面から内径側に凹んだ形状であり、溝２０は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの内径面から外径側に凹んだ形状である。このように構成することにより、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
【００４０】
次に、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる間座２６について説明する。図５は、円錐ころ軸受に含まれる間座２６の斜視図である。図５を参照して、間座２６の構成について説明すると、間座２６は、軸方向の両端に位置する端部２７ａ、２７ｂと、端部２７ａ、２７ｂ間に位置する中央部２８とを含む。端部２７ａ、２７ｂの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント１１ａに含まれる一対の突部１６ａ、１６ｂの軸方向の間隔と同じである。
【００４１】
中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されている。中央部２８の径方向の寸法は、円錐ころ軸受に組み込まれたときの軌道面間の寸法よりも若干小さく構成されている。こうすることにより、間座２６が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、軌道輪案内となり、径方向の位置を安定させることができる。端部２７ａ、２７ｂの周方向の外側には、端面２９ａ、２９ｂを有する。中央部２８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂが設けられている。このように構成することにより、上記した保持器セグメント１１ａに設けられた溝１９、２０と同様、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
【００４２】
次に、上記した保持器セグメント１１ａおよび間座２６を含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図６は、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等および間座２６を周方向に配置させた円錐ころ軸受３１を、軸方向からみた概略断面図である。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等は、保持器セグメント１１ａと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図６においては、保持器セグメント１１ａ等に保持される円錐ころ３４を省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等のうち、最初に配置される保持器セグメントを保持器セグメント１１ａとし、最後に配置される保持器セグメントを保持器セグメント１１ｄとする。
【００４３】
図６を参照して、円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等と、間座２６とを備える。保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等は、周方向において、順次連ねられて配置される。ここでは、まず、最初に保持器セグメント１１ａが配置され、次に、保持器セグメント１１ｂが保持器セグメント１１ａと当接するように配置される。その後、保持器セグメント１１ｃが保持器セグメント１１ｂと当接するように配置され、順次、保持器セグメントが配置されていき、最後に、保持器セグメント１１ｄが配置される。ここで、隣接する２つの保持器セグメント１１ａ、１１ｂ等の間には、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間を除いて、円錐ころ３４が配置される。
【００４４】
次に、保持器セグメント１１ａ、１１ｃと隣接する保持器セグメント１１ｂの詳細について説明する。図７は、図６中においてＶＩＩで示す部分の拡大断面図である。図７を参照して、保持器セグメント１１ｂは、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｃの端面２１ｃと保持器セグメント１１ａの突部１６ａの端面２１ａとが当接し、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄの端面２１ｄと保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの端面２１ｅとが当接するように、配置されている。
【００４５】
隣接する２つの保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間には、円錐ころ３４を収容するポケット３５ａが形成される。ポケット３５ａには、隣接する保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間に配置される円錐ころ３４が保持される。ここで、ポケット３５ａは、たとえば、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄおよび保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの突出量を、保持される円錐ころ３４の径等に合わせて規定することにより、形成される。
【００４６】
このように構成することにより、円錐ころ軸受３１は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に保持される円錐ころ３４に加え、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置された円錐ころ３４によっても、荷重を受けることができる。そうすると、円錐ころ軸受３１は、より大きな荷重を受けることができる。特に、円錐ころ軸受３１に含まれる保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の数が多ければ、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置される円錐ころ３４の数も多くなるため、その効果は顕著である。
【００４７】
また、保持器セグメント１１ｂの周方向外側に位置する柱部３７の外径側には、案内面３６が設けられているため、保持器セグメント１１ｂは、この案内面３６によっても案内される。そうすると、保持器セグメント１１ｂの径方向の位置をより安定させることができる。
【００４８】
ここで、隣接する保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅから保持器セグメント１１ｂに対して、周方向、すなわち、図７中の矢印Ｄで示す方向に荷重が加わる場合がある。このような場合であっても、保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅと保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄとが当接するため、ポケット３５ａ、３５ｂを形成する柱部３７に荷重が加わることはない。そうすると、柱部３７の変形や破損、また、ポケット３５ｂに保持する円錐ころ３４のロックを防止することができる。
【００４９】
次に、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される間座２６の配置状態について説明する。図１は、図６においてＩで示す部分の拡大断面図である。また、図８は、図１に示す部分を径方向外側、すなわち、外輪３２側からみた概略図である。図１および図８を参照して、保持器セグメント１１ａ等を順次当接するように連なって配置していくと、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間には、すき間３９が生じる。
【００５０】
このすき間３９の周方向の寸法は、温度上昇に伴う保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の熱膨張を考慮して、ある範囲内の寸法に設定されている。しかし、このようなすき間３９の寸法は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差が累積されている。したがって、すき間３９の寸法を設定された範囲内とするのは、非常に困難である。
【００５１】
ここで、保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇ側の端面２１ｆ、２１ｇと、間座２６の端部２７ａ、２７ｂの一方側の端面２９ａ、２９ｂとが当接するように、間座２６を配置させる。この場合、間座２６の端部２７ａ、２７ｂは、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇに挟まれた形になる。
【００５２】
このように構成することにより、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に生じる周方向の最後すき間４０の寸法を、容易に設定された範囲にすることができる。ここで、最後すき間とは、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等を円周上にすき間なしに配置し、さらに、最後の保持器セグメント１１ｄと間座２６とをすき間なしに配置したときに、最初の保持器セグメント１１ａと、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置された間座２６との最大すき間をいう。保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円のうち、もっとも径の小さい円上のすき間３９の寸法を寸法Ｃ、端部２７ａの寸法を寸法Ａ、最後すき間４０の寸法を寸法Ｂとすると、端部２７ａの寸法Ａは、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置されたときに、最後すき間４０の寸法Ｂが、設定された範囲となるように、任意に定められる。ここで、寸法Ｂを設定された範囲にするには、たとえば、寸法Ｃに合わせて端部２７ａを周方向に削ってもよいし、様々な寸法Ａを有する間座２６を予め製造しておき、寸法Ｃに合わせて、間座２６を選択して配置させるようにしてもよい。
【００５３】
このように構成することにより、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置される円錐ころ軸受３１は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差に関わらず、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間の最後すき間４０を、設定された範囲にすることができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等を高精度に製造する必要がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の生産性が向上する。また、これに伴って、円錐ころ軸受３１の生産性も向上する。
【００５４】
ここで、最適な最後すき間４０の周方向の寸法は、保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円の円周の０．１５％以上であり、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径未満とする。
【００５５】
最後すき間の周方向の寸法が、円周の０．１５％以下であると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等が熱膨張した場合に、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に設けられた最後すき間４０がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に周方向の多大な応力が発生するおそれがあるためである。また、最後すき間の周方向の寸法が、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径以上となると、隣接する保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の間に保持された円錐ころ３４の軸方向の配置が不安定となり、案内不良を引き起こすおそれがあるためである。
【００５６】
また、上記したように、間座２６は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、最初の保持器セグメント１１ａまたは最後の保持器セグメント１１ｄと当接する当接部を有する。間座２６は、独立した部材であり、円錐ころ軸受３１内において、その配置が不安定であるが、このように構成することにより、間座２６の当接部を、最初の保持器セグメント１１ａまたは最後の保持器セグメント１１ｄに当接させて配置することができる。したがって、円錐ころ軸受３１内において、間座２６の配置を安定させることができる。
【００５７】
ここで、上記したように、間座２６の端面２９ａ、２９ｂを当接部として、最後の保持器セグメント１１ｄの端面２１ｆ、２１ｇに当接させることにより、配置を安定させることは、上記および図１、図８等により明らかである。ここで、他の実施形態によっても、間座２６と最後の保持器セグメント１１ｄとを当接させることもできる。たとえば、間座２６の中央部２８を、最後の保持器セグメント１１ｄの柱部に当接させることにしてもよい。この場合、当接部は、間座２６の中央部２８となる。このように構成することによっても、間座２６の配置を安定させることができる。なお、上記においては、理解の容易の観点から、間座２６と最後の保持器セグメント１１ｄとを当接させる場合について説明したが、間座２６と最初の保持器セグメント１１ａとを当接させて、間座２６の配置を安定させることにしてもよい。
【００５８】
さらに上記と記載は重なるが、間座２６は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される。ここで、間座２６を、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面における円錐ころ３４のころ径よりも長く構成されている。
【００５９】
上記したように、間座２６は、円錐ころ軸受３１内において、その配置が不安定であり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ間に設けられた最後すき間４０の寸法や間座２６の形状によっては、間座２６が周方向に転倒してしまうおそれがある。そうすると、周方向のすき間寸法を適切な範囲に保つことができなくなる。しかし、このように構成することにより、間座２６の転倒を防止することができる。
【００６０】
これを図１６を参照して、説明する。図１６は、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６を配置した場合の拡大断面図であり、図１に対応する。図１６を参照して、間座２６の２つの角部４６ａ、４６ｂを通過する対角線４７の２つの角部４６ａ、４６ｂ間の長さをＥ、円錐ころ３４のころ径をＦとすると、Ｅ＞Ｆとする。このように構成することにより、間座２６が周方向に転倒しようとしても、角部４６ａ、４６ｂが外輪３２や内輪３３に引っ掛り、間座２６の周方向の転倒を防止することができる。ここで、対角線４７とは、間座２６の有する２つの角部４６ａ、４６ｂを結ぶ線をいい、丸みを帯びている部分も角部４６ａ、４６ｂに含めるものである。
【００６１】
ここで、上記した間座２６に含まれる中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されていたが、これに限らず、中央部２８を周方向に膨出させ、中央部２８の周方向の寸法を、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも大きくしてもよい。
【００６２】
図９は、この場合における間座４１の斜視図である。図９を参照して、間座４１は、軸方向の両端に位置する端部４２ａ、４２ｂと、両端部４２ａ、４２ｂ間に位置する中央部４３とを有する。中央部４３には、周方向両側から周方向に膨出し、保持器セグメント１１ａの一対の突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる形状の周方向膨出部４４が設けられている。また、径方向の外径側および内径側の面上には、周方向に貫通する溝４５ａ、４５ｂが設けられている。
【００６３】
図１０は、間座４１を保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間に配置した場合の径方向外側からみた図である。図１０を参照して、間座４１は、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される。ここで、間座４１に設けられた周方向膨出部４４は、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる。
【００６４】
このような構成の間座４１は、軸方向に移動しようとしても、周方向膨出部４４が一対の突部１６ａ、１６ｂおよび一対の突部１６ｆ、１６ｇに拘束されて、軸方向の移動が規制される。したがって、間座４１の軸方向の変位を抑制することができる。
【００６５】
なお、ここで、周方向膨出部４４は、中央部４３の周方向の両側から膨出した形状としたが、これに限らず、中央部４３の周方向の一方の側から、膨出した形状とすることにしてもよい。
【００６６】
また、上記したように、間座４１等は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、間座４１等は、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する。
【００６７】
間座２６は、独立した部材であり、円錐ころ軸受３１等内において、その配置が不安定である。このような間座４１の中央部４３に、周方向に膨出する周方向膨出部４４を設け、一対の突部１６ｆ、１６ｇに周方向膨出部４４を受け入れるようにして、間座４１の軸方向の移動を規制して、軸方向の変位を抑制し、軸方向の配置を安定させる。このことは、上記および図９、図１０から明らかである。
【００６８】
ここで、他の実施態様によっても、間座４１等の軸方向の移動を規制することができる。たとえば、間座４１の端部４２ａ、４２ｂに、最後の保持器セグメント１１ｄと連結する連結手段を設ける。このように構成することにより、間座４１が軸方向に移動しようとしても、端部４２ａ、４２ｂが、最後の保持器セグメント１１ｄに連結されているため、保持器セグメント１１ｄによって間座４１の軸方向の移動が規制される。したがって、間座４１の軸方向の位置を安定させることができる。この場合、たとえば、間座４１の端部４２ａ、４２ｂに、最後の保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇに係合する係合部を設け、この係合部を係合させることにより、連結することにしてもよい。
【００６９】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等は、ころを収容するポケットを３つ有することにしたが、これに限らず、４つ以上のポケットを有することにしてもよい。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、この場合における保持器セグメントの径方向断面図である。図１１（Ａ）を参照して、保持器セグメント５１は、４つのポケット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部５３と、柱部５３を連結するように周方向に延びる一対の連結部５４と、軸方向の両端に位置し、連結部５４から連なって周方向に突出する一対の突部５５ａ、５５ｂとを含む。柱部５３の内径側および外径側には、保持器セグメント５１を案内するための案内面５６が設けられている。また、図１１（Ｂ）を参照して、保持器セグメント６１は、５つのポケット６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅを形成するように、軸に沿う方向に延びる複数の柱部６３と、柱部６３を連結するように周方向に延びる一対の連結部６４と、軸方向の両端に位置し、連結部６４から連なって周方向に突出する一対の突部６５ａ、６５ｂとを含む。柱部６３の内径側および外径側には、保持器セグメント６１を案内するための案内面６６が設けられている。このような構成の保持器セグメント５１、６１は、案内面５６、６６が設けられたポケット５２ａ等を多く有するため、より安定して径方向に配置される。
【００７０】
なお、上記の実施の形態においては、間座２６等の外径面および内径面上に、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂ等を設けたが、これに限らず、外径面または内径面上のいずれか一方の面上に溝３０ａ等を設けることにしてもよいし、中央部２８等の径方向の中央部を周方向に貫通することにしてもよい。この場合、保持器セグメント１１ａ、１１ｄに設けられた溝１９、２０等と間座２６等に設けられる溝３０ａ等との径方向の位置を合わせることにより、より効率的に潤滑剤を流動させることができる。
【００７１】
また、上記したように、間座２６等は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、間座２６等には、潤滑剤を通油させる溝が設けられている。間座２６等には、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂ等が設けられている。このことは、上記および図５、図８〜図１０を参照すれば明らかである。ここで、周方向に限らず、軸方向に貫通した溝や径方向に貫通した溝を設けてもよい。
【００７２】
このように構成することにより、軸方向および径方向において、潤滑剤を円滑に流動させることができる。そうすると、円錐ころ軸受３１等内において、間座２６に設けられた潤滑剤を通油させる溝を通じて、潤滑剤を効率的に循環させることができる。したがって、円錐ころ３４を円滑に転動させることができる。この場合、上記したように、間座２６等の表面を貫通することにしてもよいし、間座２６等の中央部を貫通することにしてもよい。また、溝は、軸方向や径方向、周方向に複数設けてもよい。
【００７３】
図１２および図１３は、この発明の一実施形態に係るころ軸受を主軸支持軸受７５として適用した、風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル７２のケーシング７３は、高い位置で、旋回座軸受７１を介して支持台７０上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６は、ナセル７２のケーシング７３内で、軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５を介して、回転自在に支持されている、主軸７６の他端は増速機７８に接続され、この増速機７８の出力軸が発電機７９のロータ軸に結合されている。ナセル７２は、旋回用モータ８０により、減速機８１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００７４】
軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５は、この発明の一実施形態に係るころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００７５】
主軸支持軸受７５は、大きな風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６を支持するため、大きな荷重がかかることになる。そうすると、主軸支持軸受７５自体も大型にする必要がある。ここで、一つの環状の保持器を分割した形状の保持器セグメントを備えるころ軸受とすることにより、保持器の生産性、取扱い性、組み立て性が良好となるため、ころ軸受自体の生産性も良好となる。また、周方向に配置された保持器セグメントの間の最後すき間４０は、間座により設定された範囲内であるため、温度上昇に伴う保持器セグメントの熱膨張や保持器セグメント同士の衝突による破損、異音発生のおそれは低減される。
【００７６】
また、上記の実施の形態においては、保持器セグメントは、周方向に突出する突部を有することにしたが、これに限らず、突部を有さないタイプ、すなわち、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメントについても、適用される。
【００７７】
なお、上記した円錐ころ軸受３１に含まれる間座２６等は、小型であり、かつ、単純形状であるため、その材質をエンジニアプラスチック等の樹脂製とし、射出成型等することによって、容易に製造することができる。こうすることにより、さらに生産性が良好となる。
【００７８】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等に収容されるころとして、円錐ころを用いたが、これに限らず、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等を用いてもよい。
【００７９】
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】
【００８０】
この発明に係るころ軸受は、保持器セグメントの寸法精度に関わらず、保持器セグメント間の最後すき間を設定された範囲内にすることができるため、生産性を向上したころ軸受に有効に利用される。
【００８１】
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、ころ軸受を容易に製造することができるため、生産性を向上した風力発電機の主軸支持構造に、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に間座を配置した場合の拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの斜視図である。
【図３】図２に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【図４】図２に示す保持器セグメントを、軸方向に切断した場合の断面図である。
【図５】円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。
【図６】複数の保持器セグメントおよび間座を周方向に配置した場合の円錐ころ軸受の概略断面図である。
【図７】隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。
【図８】図１に示す部分を径方向外側からみた概略図である。
【図９】周方向膨出部を含む間座の斜視図である。
【図１０】図９に示す間座を径方向外側からみた図である。
【図１１】円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの他の実施態様であり、（Ａ）４つのポケットを有する保持器セグメント、（Ｂ）５つのポケットを有する保持器セグメントの断面図である。
【図１２】この発明に係る円錐ころ軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。
【図１３】図１２に示す風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。
【図１４】従来における保持器セグメントの斜視図である。
【図１５】図１４に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【図１６】最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に間座を配置した場合の拡大断面図であって、２つの角部間の長さと、円錐ころのころ径との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，５１，６１ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，３５ａ，３５ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，３７，５３，６３ 柱部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，５４，６４ 連結部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ 突部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，３６，５６，６６ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ，４５ａ，４５ｂ 溝、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２９ａ，２９ｂ 端面、２２ ＰＣＤ、２６，４１ 間座、２７ａ，２７ｂ，４２ａ，４２ｂ 端部、２８，４３ 中央部、３１ 円錐ころ軸受、３２ 外輪、３３ 内輪、３９ すき間、４０ 最後すき間、４４ 周方向膨出部、７０ 支持台、７１ 旋回座軸受、７２ ナセル、７３ ケーシング、７４ 軸受ハウジング、７５ 主軸支持軸受、７６ 主軸、７７ ブレード、７８ 増速機、７９ 発電機、８０ 旋回用モータ、８１ 減速機、４６ａ，４６ｂ 角部、４７ 対角線。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ころ軸受および風力発電機の主軸支持構造および間座に関し、特に、分割型の保持器を含むころ軸受およびこのようなころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造およびこのようなころ軸受に備えられる間座に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。ころを保持する保持器については、その材質や製造方法等により、樹脂製保持器、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器等、様々な種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。また、保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。
【０００３】
風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。このような場合、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となる。
【０００４】
ここで、ころ軸受に含まれる保持器を、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した分割型の保持器に関する技術が、ヨーロッパ特許公報１４０８２４８Ａ２（特許文献１）に開示されている。図１４は、特許文献１に開示された分割型の保持器である保持器セグメントを示す斜視図である。図１４を参照して、保持器セグメント１０１ａは、ころを収容する複数のポケット１０４を形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅと、複数の柱部１０３ａ〜１０３ｅを連結するように周方向に延びる連結部１０２ａ、１０２ｂとを有する。
【０００５】
図１５は、図１４に示した保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受の一部を示す断面図である。図１４および図１５を参照して、保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受１１１の構成を説明すると、ころ軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、複数のころ１１４と、複数のころ１１４を保持する複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等とを有する。複数のころ１１４は、最もころの挙動が安定する位置であるＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）１０５付近において、複数の保持器セグメント１０１ａ等によって保持されている。複数のころ１１４を保持する保持器セグメント１０１ａは、周方向において隣接する同一形状の保持器セグメント１０１ｂ、１０１ｃと、周方向のもっとも外側にある柱部１０３ａ、１０３ｅが当接するように連なって配置されている。複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等が連なって、ころ軸受１１１に組み込まれ、ころ軸受１１１に含まれる一つの環状の保持器が形成される。
【特許文献１】ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した一つの環状の保持器は、複数の保持器セグメントを周方向に連ねて配置させることにより形成される。複数の保持器セグメントを周方向に連ねて、一つの環状の保持器を形成するには、熱膨張等を考慮した周方向のすき間が必要である。
【０００７】
ここで、この周方向のすき間が広すぎれば、保持器セグメントが周方向に大きく動き、隣接する保持器セグメント同士が衝突し、異音が発生したり、保持器セグメントが破損するおそれがある。また、保持器セグメントは、温度上昇に伴って熱膨張するが、この周方向のすき間が狭い場合には、熱膨張により、隣接する保持器セグメントとのすき間がなくなり、隣接する保持器セグメント同士が押し合うことになる。この熱膨張による周方向への応力は、保持器セグメントの摩擦や摩耗の原因となり、これも保持器セグメントの破損の要因となる。
【０００８】
ここで、特許文献１によると、各保持器セグメントを当接させ、周方向に連ねて配置したときに、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に生じる最後のすき間の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．１５％以上、かつ、１％未満と規定することにより、周方向のすき間の寸法を適正にする技術が開示されている。
【０００９】
しかし、各保持器セグメントはそれぞれ単独で製造されるため、各保持器セグメントにおいて、周方向の寸法誤差を有する。このような寸法誤差を有する保持器セグメントを、周方向に連ねて配置した場合、寸法誤差も累積されていくことになる。したがって、周方向のすき間の寸法を上記した所定の範囲内にするには、各保持器セグメントを高精度で製造しなければならず、保持器セグメントの生産性が悪化し、引いては、ころ軸受の生産性も悪化することになる。
【００１０】
この発明の目的は、生産性が良好なころ軸受を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、生産性が良好な風力発電機の主軸支持構造を提供することである。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、安定して配置される間座を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係るころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００１４】
このように構成することにより、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの周方向の寸法誤差に関わらず、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとのすき間の寸法を、設定された範囲内にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。なお、この場合、ころと間座を配置させてもよい。
【００１５】
ここで、保持器セグメントとは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する１つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した単位体である。また、最初の保持器セグメントとは、保持器セグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置される保持器セグメントをいい、最後の保持器セグメントとは、隣接する保持器セグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置される保持器セグメントをいう。複数の保持器セグメントが周方向に連なってころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を形成する。保持器セグメントは、少なくともころを収容する１つのポケットを有するものであり、ころを収容するポケットを有しない間座とは、異なるものである。
【００１６】
好ましくは、保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられており、間座は、最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する。このように構成することにより、間座からの周方向の荷重を、一対の突部によって受けることができる。そうすると、保持器セグメントに含まれるポケットを形成する柱部に、間座から周方向に荷重を加えられることはない。したがって、柱部の変形や破損およびポケットに保持されるころのロックを防止することができる。
【００１７】
より好ましくは、間座は、軸方向の両端に位置し、最初および最後の保持器セグメントの突部に挟まれる端部と、この両端部間に位置する中央部とを有する。このように構成することにより、間座に含まれる両端部と、最初および最後の保持器セグメントの一対の突部とが当接することになる。そうすると、保持器セグメントの柱部と、間座の端部とが当接することはない。したがって、間座から柱部に荷重を加えられることはない。
【００１８】
さらに好ましくは、間座の中央部は、周方向に膨出し、保持器セグメントの一対の突部の間に受入れられる周方向膨出部を有する。このように構成することにより、間座の軸方向の移動が、一対の突部に拘束され、軸方向の移動が規制される。したがって、間座の軸方向への変位を抑制することができる。
【００１９】
さらに好ましくは、間座には、周方向に貫通する溝が設けられている。このように構成することにより、間座に設けられた溝によって、油やグリースの潤滑剤を周方向に円滑に潤滑させることができる。ここで、貫通とは、間座の中央部分を貫通する場合のみならず、内径側または外径側の面上を貫通する場合も含む。
【００２０】
さらに好ましくは、最初の保持器セグメントと間座とのすき間の周方向の寸法は、周方向に連なった保持器セグメントの連結部を通る円の円周の０．１５％以上であり、軸方向の最大ころ径未満である。このように構成することにより、保持器セグメント間のすき間寸法を適正に保つことができる。具体的には、円周の０．１５％以上とすることにより、各保持器セグメントが熱膨張した場合でも、保持器セグメントが破損するおそれはない。ここで、より大荷重を受けるために、隣接する保持器セグメントの間にころを配置することが考えられるが、すき間の寸法を軸方向の最大ころ径未満とすることにより、隣接する保持器セグメントの間に配置されたころの案内を円滑に行うことができる。
【００２１】
さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。上記した風力発電機の主軸等に使用されるころ軸受は、大きなスラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重等を受ける必要がある。ここで、ころを円錐ころとすることにより、大きなスラスト荷重等を受けることができる。大きなスラスト荷重等を受けるために、円錐ころ軸受を大型とした場合でも、保持器が分割型の保持器セグメントであるため、組み込み易く、また、保持器セグメントの生産性が良好であるため、円錐ころ軸受の生産性も向上する。
【００２２】
この発明のさらに他の局面においては、風力発電機の主軸支持構造は、風力を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する。ここで、ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００２３】
このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好なころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の生産性も向上する。
【００２４】
この発明のさらに他の局面においては、間座は、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントと当接する当接部を有する。間座は、独立した部材であり、ころ軸受内において、その配置が不安定であるが、このように構成することにより、間座の当接部を、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントに当接させて配置することができる。したがって、ころ軸受内において、間座の配置を安定させることができる。
【００２５】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する。このように構成することにより、間座自身の軸方向の移動を規制することができ、軸方向の配置を安定させることができる。
【００２６】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、潤滑剤を通油させる溝が設けられている。このように構成することにより、間座に設けられた溝を通じて、径方向や軸方向等に、潤滑剤を円滑に流動させることができる。そうすると、ころ軸受内において、潤滑剤を効率的に循環させることができる。したがって、ころを円滑に転動させることができる。
【００２７】
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面におけるころ径よりも長い。上記したように、間座は、ころ軸受内において、その配置が不安定であり、周方向のすき間によって、間座が転倒してしまうおそれがある。しかし、このように構成することにより、間座が周方向の荷重を受けても、間座の角部が外輪等に引っ掛ることになる。したがって、間座の転倒を防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間の最後すき間に、間座を配置させることができる。そうすると、各保持器セグメントの寸法誤差に関わらず、最後すき間の寸法を、間座によって適正な範囲にすることができる。したがって、各保持器セグメントを高精度で製造する必要はなくなり、保持器セグメントの生産性が向上する。また、これに伴い、ころ軸受の生産性も良好になる。
【００２９】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好なころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の生産性も向上する。
【００３０】
また、このような間座は、ころ軸受内において、安定して配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント１１ａを示す斜視図である。図３は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、図２中の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩで、径方向に切断した場合の断面図である。また、図４は、保持器セグメント１１ａを、柱部１４ａを含む断面で、軸方向に切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、図３および図４において、保持器セグメント１１ａが保持する複数の円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを点線で示している。
【００３２】
図２、図３および図４を参照して、まず、円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント１１ａの構成について説明する。保持器セグメント１１ａは、円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを収容するポケット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成するように、軸に沿う方向に延びる４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、軸方向の両端に位置し、４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部１５ａ、１５ｂと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部１６ａ、１６ｂとを含む。
【００３３】
一対の突部１６ａ、１６ｂは、一対の連結部１５ａ、１５ｂと連なって、周方向のもっとも外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄから周方向に突出するように設けられている。すなわち、一対の突部１６ａ、１６ｂは、周方向において、連結部１５ａ、１５ｂが柱部１４ａ、１４ｄよりも周方向に延びた形状である。
【００３４】
一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂは、複数の保持器セグメント１１ａ等が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、周方向に連なって一つの環状の保持器を形成するように、周方向において所定の曲率半径を有している。一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂのうち、円錐ころ１２ａ等の小径側に位置する連結部１５ａ、突部１６ａの曲率半径は、円錐ころ１２ａ等の大径側に位置する連結部１５ｂ、突部１６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。一対の突部１６ａ、１６ｂの周方向の端部には、複数の保持器セグメント１１ａ等が周方向に連ねて配置されたときに、隣接する保持器セグメントと当接する端面２１ａ、２１ｂを有する。
【００３５】
一対の突部１６ａ、１６ｂは、他の保持器セグメントと端面２１ａ、２１ｂ同士を当接させて配置した場合に、保持器セグメント１１ａと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころを収容するポケットを形成する。
【００３６】
ポケット１３ａの周方向両側に位置する柱部１４ａ、１４ｂおよびポケット１３ｃの周方向両側に位置する柱部１４ｃ、１４ｄの内径側には、保持器セグメント１１ａの径方向外側への移動を規制する案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。また、ポケット１３ｂの周方向両側に位置する柱部１４ｂ、１４ｃの外径側には、保持器セグメント１１ａの径方向内側への移動を規制する案内面１８ｂ、１８ｃが設けられている。このような構成とすることにより、保持器セグメント１１ａは、いわゆるころ案内となり、保持器セグメント１１ａの径方向の位置を安定して配置することができる。
【００３７】
また、もっとも周方向外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄの周方向外側の外径側にも、案内面１８ａ、１８ｄが設けられている。この案内面１８ａ、１８ｄにより、隣接する保持器セグメントとの間に配置された円錐ころは、保持器セグメントを案内することができる。
【００３８】
ここで、保持器セグメント１１ａは、独立しているため、円錐ころ軸受内に配置された場合、ＰＣＤ２２に対し、傾くおそれがある。しかし、保持器セグメント１１ａは、合計３つのポケット、具体的には、保持器セグメント１１ａの両端に２つの内径案内のポケット１３ａ、１３ｃおよび保持器セグメント１１ａの中央に１つの外径案内のポケット１３ｂを有するため、保持器セグメント１１ａがＰＣＤ２２に対して傾くおそれは少なくなり、安定性は良好である。
【００３９】
柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの外径面側には、周方向に貫通する溝１９が設けられており、内径面側には、周方向に貫通する溝２０が設けられている。溝１９は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの外径面から内径側に凹んだ形状であり、溝２０は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの内径面から外径側に凹んだ形状である。このように構成することにより、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
【００４０】
次に、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる間座２６について説明する。図５は、円錐ころ軸受に含まれる間座２６の斜視図である。図５を参照して、間座２６の構成について説明すると、間座２６は、軸方向の両端に位置する端部２７ａ、２７ｂと、端部２７ａ、２７ｂ間に位置する中央部２８とを含む。端部２７ａ、２７ｂの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント１１ａに含まれる一対の突部１６ａ、１６ｂの軸方向の間隔と同じである。
【００４１】
中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されている。中央部２８の径方向の寸法は、円錐ころ軸受に組み込まれたときの軌道面間の寸法よりも若干小さく構成されている。こうすることにより、間座２６が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、軌道輪案内となり、径方向の位置を安定させることができる。端部２７ａ、２７ｂの周方向の外側には、端面２９ａ、２９ｂを有する。中央部２８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂが設けられている。このように構成することにより、上記した保持器セグメント１１ａに設けられた溝１９、２０と同様、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。
【００４２】
次に、上記した保持器セグメント１１ａおよび間座２６を含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図６は、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等および間座２６を周方向に配置させた円錐ころ軸受３１を、軸方向からみた概略断面図である。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等は、保持器セグメント１１ａと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図６においては、保持器セグメント１１ａ等に保持される円錐ころ３４を省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等のうち、最初に配置される保持器セグメントを保持器セグメント１１ａとし、最後に配置される保持器セグメントを保持器セグメント１１ｄとする。
【００４３】
図６を参照して、円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等と、間座２６とを備える。保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等は、周方向において、順次連ねられて配置される。ここでは、まず、最初に保持器セグメント１１ａが配置され、次に、保持器セグメント１１ｂが保持器セグメント１１ａと当接するように配置される。その後、保持器セグメント１１ｃが保持器セグメント１１ｂと当接するように配置され、順次、保持器セグメントが配置されていき、最後に、保持器セグメント１１ｄが配置される。ここで、隣接する２つの保持器セグメント１１ａ、１１ｂ等の間には、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間を除いて、円錐ころ３４が配置される。
【００４４】
次に、保持器セグメント１１ａ、１１ｃと隣接する保持器セグメント１１ｂの詳細について説明する。図７は、図６中においてＶＩＩで示す部分の拡大断面図である。図７を参照して、保持器セグメント１１ｂは、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｃの端面２１ｃと保持器セグメント１１ａの突部１６ａの端面２１ａとが当接し、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄの端面２１ｄと保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの端面２１ｅとが当接するように、配置されている。
【００４５】
隣接する２つの保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間には、円錐ころ３４を収容するポケット３５ａが形成される。ポケット３５ａには、隣接する保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間に配置される円錐ころ３４が保持される。ここで、ポケット３５ａは、たとえば、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄおよび保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの突出量を、保持される円錐ころ３４の径等に合わせて規定することにより、形成される。
【００４６】
このように構成することにより、円錐ころ軸受３１は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に保持される円錐ころ３４に加え、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置された円錐ころ３４によっても、荷重を受けることができる。そうすると、円錐ころ軸受３１は、より大きな荷重を受けることができる。特に、円錐ころ軸受３１に含まれる保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の数が多ければ、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置される円錐ころ３４の数も多くなるため、その効果は顕著である。
【００４７】
また、保持器セグメント１１ｂの周方向外側に位置する柱部３７の外径側には、案内面３６が設けられているため、保持器セグメント１１ｂは、この案内面３６によっても案内される。そうすると、保持器セグメント１１ｂの径方向の位置をより安定させることができる。
【００４８】
ここで、隣接する保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅから保持器セグメント１１ｂに対して、周方向、すなわち、図７中の矢印Ｄで示す方向に荷重が加わる場合がある。このような場合であっても、保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅと保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄとが当接するため、ポケット３５ａ、３５ｂを形成する柱部３７に荷重が加わることはない。そうすると、柱部３７の変形や破損、また、ポケット３５ｂに保持する円錐ころ３４のロックを防止することができる。
【００４９】
次に、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される間座２６の配置状態について説明する。図１は、図６においてＩで示す部分の拡大断面図である。また、図８は、図１に示す部分を径方向外側、すなわち、外輪３２側からみた概略図である。図１および図８を参照して、保持器セグメント１１ａ等を順次当接するように連なって配置していくと、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間には、すき間３９が生じる。
【００５０】
このすき間３９の周方向の寸法は、温度上昇に伴う保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の熱膨張を考慮して、ある範囲内の寸法に設定されている。しかし、このようなすき間３９の寸法は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差が累積されている。したがって、すき間３９の寸法を設定された範囲内とするのは、非常に困難である。
【００５１】
ここで、保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇ側の端面２１ｆ、２１ｇと、間座２６の端部２７ａ、２７ｂの一方側の端面２９ａ、２９ｂとが当接するように、間座２６を配置させる。この場合、間座２６の端部２７ａ、２７ｂは、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇに挟まれた形になる。
【００５２】
このように構成することにより、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に生じる周方向の最後すき間４０の寸法を、容易に設定された範囲にすることができる。ここで、最後すき間とは、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等を円周上にすき間なしに配置し、さらに、最後の保持器セグメント１１ｄと間座２６とをすき間なしに配置したときに、最初の保持器セグメント１１ａと、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置された間座２６との最大すき間をいう。保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円のうち、もっとも径の小さい円上のすき間３９の寸法を寸法Ｃ、端部２７ａの寸法を寸法Ａ、最後すき間４０の寸法を寸法Ｂとすると、端部２７ａの寸法Ａは、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置されたときに、最後すき間４０の寸法Ｂが、設定された範囲となるように、任意に定められる。ここで、寸法Ｂを設定された範囲にするには、たとえば、寸法Ｃに合わせて端部２７ａを周方向に削ってもよいし、様々な寸法Ａを有する間座２６を予め製造しておき、寸法Ｃに合わせて、間座２６を選択して配置させるようにしてもよい。
【００５３】
このように構成することにより、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置される円錐ころ軸受３１は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差に関わらず、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間の最後すき間４０を、設定された範囲にすることができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等を高精度に製造する必要がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の生産性が向上する。また、これに伴って、円錐ころ軸受３１の生産性も向上する。
【００５４】
ここで、最適な最後すき間４０の周方向の寸法は、保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円の円周の０．１５％以上であり、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径未満とする。
【００５５】
最後すき間の周方向の寸法が、円周の０．１５％以下であると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等が熱膨張した場合に、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に設けられた最後すき間４０がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に周方向の多大な応力が発生するおそれがあるためである。また、最後すき間の周方向の寸法が、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径以上となると、隣接する保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の間に保持された円錐ころ３４の軸方向の配置が不安定となり、案内不良を引き起こすおそれがあるためである。
【００５６】
また、上記したように、間座２６は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、最初の保持器セグメント１１ａまたは最後の保持器セグメント１１ｄと当接する当接部を有する。間座２６は、独立した部材であり、円錐ころ軸受３１内において、その配置が不安定であるが、このように構成することにより、間座２６の当接部を、最初の保持器セグメント１１ａまたは最後の保持器セグメント１１ｄに当接させて配置することができる。したがって、円錐ころ軸受３１内において、間座２６の配置を安定させることができる。
【００５７】
ここで、上記したように、間座２６の端面２９ａ、２９ｂを当接部として、最後の保持器セグメント１１ｄの端面２１ｆ、２１ｇに当接させることにより、配置を安定させることは、上記および図１、図８等により明らかである。ここで、他の実施形態によっても、間座２６と最後の保持器セグメント１１ｄとを当接させることもできる。たとえば、間座２６の中央部２８を、最後の保持器セグメント１１ｄの柱部に当接させることにしてもよい。この場合、当接部は、間座２６の中央部２８となる。このように構成することによっても、間座２６の配置を安定させることができる。なお、上記においては、理解の容易の観点から、間座２６と最後の保持器セグメント１１ｄとを当接させる場合について説明したが、間座２６と最初の保持器セグメント１１ａとを当接させて、間座２６の配置を安定させることにしてもよい。
【００５８】
さらに上記と記載は重なるが、間座２６は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される。ここで、間座２６を、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面における円錐ころ３４のころ径よりも長く構成されている。
【００５９】
上記したように、間座２６は、円錐ころ軸受３１内において、その配置が不安定であり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ間に設けられた最後すき間４０の寸法や間座２６の形状によっては、間座２６が周方向に転倒してしまうおそれがある。そうすると、周方向のすき間寸法を適切な範囲に保つことができなくなる。しかし、このように構成することにより、間座２６の転倒を防止することができる。
【００６０】
これを図１６を参照して、説明する。図１６は、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６を配置した場合の拡大断面図であり、図１に対応する。図１６を参照して、間座２６の２つの角部４６ａ、４６ｂを通過する対角線４７の２つの角部４６ａ、４６ｂ間の長さをＥ、円錐ころ３４のころ径をＦとすると、Ｅ＞Ｆとする。このように構成することにより、間座２６が周方向に転倒しようとしても、角部４６ａ、４６ｂが外輪３２や内輪３３に引っ掛り、間座２６の周方向の転倒を防止することができる。ここで、対角線４７とは、間座２６の有する２つの角部４６ａ、４６ｂを結ぶ線をいい、丸みを帯びている部分も角部４６ａ、４６ｂに含めるものである。
【００６１】
ここで、上記した間座２６に含まれる中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されていたが、これに限らず、中央部２８を周方向に膨出させ、中央部２８の周方向の寸法を、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも大きくしてもよい。
【００６２】
図９は、この場合における間座４１の斜視図である。図９を参照して、間座４１は、軸方向の両端に位置する端部４２ａ、４２ｂと、両端部４２ａ、４２ｂ間に位置する中央部４３とを有する。中央部４３には、周方向両側から周方向に膨出し、保持器セグメント１１ａの一対の突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる形状の周方向膨出部４４が設けられている。また、径方向の外径側および内径側の面上には、周方向に貫通する溝４５ａ、４５ｂが設けられている。
【００６３】
図１０は、間座４１を保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間に配置した場合の径方向外側からみた図である。図１０を参照して、間座４１は、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される。ここで、間座４１に設けられた周方向膨出部４４は、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる。
【００６４】
このような構成の間座４１は、軸方向に移動しようとしても、周方向膨出部４４が一対の突部１６ａ、１６ｂおよび一対の突部１６ｆ、１６ｇに拘束されて、軸方向の移動が規制される。したがって、間座４１の軸方向の変位を抑制することができる。
【００６５】
なお、ここで、周方向膨出部４４は、中央部４３の周方向の両側から膨出した形状としたが、これに限らず、中央部４３の周方向の一方の側から、膨出した形状とすることにしてもよい。
【００６６】
また、上記したように、間座４１等は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、間座４１等は、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する。
【００６７】
間座２６は、独立した部材であり、円錐ころ軸受３１等内において、その配置が不安定である。このような間座４１の中央部４３に、周方向に膨出する周方向膨出部４４を設け、一対の突部１６ｆ、１６ｇに周方向膨出部４４を受け入れるようにして、間座４１の軸方向の移動を規制して、軸方向の変位を抑制し、軸方向の配置を安定させる。このことは、上記および図９、図１０から明らかである。
【００６８】
ここで、他の実施態様によっても、間座４１等の軸方向の移動を規制することができる。たとえば、間座４１の端部４２ａ、４２ｂに、最後の保持器セグメント１１ｄと連結する連結手段を設ける。このように構成することにより、間座４１が軸方向に移動しようとしても、端部４２ａ、４２ｂが、最後の保持器セグメント１１ｄに連結されているため、保持器セグメント１１ｄによって間座４１の軸方向の移動が規制される。したがって、間座４１の軸方向の位置を安定させることができる。この場合、たとえば、間座４１の端部４２ａ、４２ｂに、最後の保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇに係合する係合部を設け、この係合部を係合させることにより、連結することにしてもよい。
【００６９】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等は、ころを収容するポケットを３つ有することにしたが、これに限らず、４つ以上のポケットを有することにしてもよい。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、この場合における保持器セグメントの径方向断面図である。図１１（Ａ）を参照して、保持器セグメント５１は、４つのポケット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部５３と、柱部５３を連結するように周方向に延びる一対の連結部５４と、軸方向の両端に位置し、連結部５４から連なって周方向に突出する一対の突部５５ａ、５５ｂとを含む。柱部５３の内径側および外径側には、保持器セグメント５１を案内するための案内面５６が設けられている。また、図１１（Ｂ）を参照して、保持器セグメント６１は、５つのポケット６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅを形成するように、軸に沿う方向に延びる複数の柱部６３と、柱部６３を連結するように周方向に延びる一対の連結部６４と、軸方向の両端に位置し、連結部６４から連なって周方向に突出する一対の突部６５ａ、６５ｂとを含む。柱部６３の内径側および外径側には、保持器セグメント６１を案内するための案内面６６が設けられている。このような構成の保持器セグメント５１、６１は、案内面５６、６６が設けられたポケット５２ａ等を多く有するため、より安定して径方向に配置される。
【００７０】
なお、上記の実施の形態においては、間座２６等の外径面および内径面上に、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂ等を設けたが、これに限らず、外径面または内径面上のいずれか一方の面上に溝３０ａ等を設けることにしてもよいし、中央部２８等の径方向の中央部を周方向に貫通することにしてもよい。この場合、保持器セグメント１１ａ、１１ｄに設けられた溝１９、２０等と間座２６等に設けられる溝３０ａ等との径方向の位置を合わせることにより、より効率的に潤滑剤を流動させることができる。
【００７１】
また、上記したように、間座２６等は、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置されるが、間座２６等には、潤滑剤を通油させる溝が設けられている。間座２６等には、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂ等が設けられている。このことは、上記および図５、図８〜図１０を参照すれば明らかである。ここで、周方向に限らず、軸方向に貫通した溝や径方向に貫通した溝を設けてもよい。
【００７２】
このように構成することにより、軸方向および径方向において、潤滑剤を円滑に流動させることができる。そうすると、円錐ころ軸受３１等内において、間座２６に設けられた潤滑剤を通油させる溝を通じて、潤滑剤を効率的に循環させることができる。したがって、円錐ころ３４を円滑に転動させることができる。この場合、上記したように、間座２６等の表面を貫通することにしてもよいし、間座２６等の中央部を貫通することにしてもよい。また、溝は、軸方向や径方向、周方向に複数設けてもよい。
【００７３】
図１２および図１３は、この発明の一実施形態に係るころ軸受を主軸支持軸受７５として適用した、風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル７２のケーシング７３は、高い位置で、旋回座軸受７１を介して支持台７０上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６は、ナセル７２のケーシング７３内で、軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５を介して、回転自在に支持されている、主軸７６の他端は増速機７８に接続され、この増速機７８の出力軸が発電機７９のロータ軸に結合されている。ナセル７２は、旋回用モータ８０により、減速機８１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００７４】
軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５は、この発明の一実施形態に係るころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを有し、外輪と内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える。
【００７５】
主軸支持軸受７５は、大きな風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６を支持するため、大きな荷重がかかることになる。そうすると、主軸支持軸受７５自体も大型にする必要がある。ここで、一つの環状の保持器を分割した形状の保持器セグメントを備えるころ軸受とすることにより、保持器の生産性、取扱い性、組み立て性が良好となるため、ころ軸受自体の生産性も良好となる。また、周方向に配置された保持器セグメントの間の最後すき間４０は、間座により設定された範囲内であるため、温度上昇に伴う保持器セグメントの熱膨張や保持器セグメント同士の衝突による破損、異音発生のおそれは低減される。
【００７６】
また、上記の実施の形態においては、保持器セグメントは、周方向に突出する突部を有することにしたが、これに限らず、突部を有さないタイプ、すなわち、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメントについても、適用される。
【００７７】
なお、上記した円錐ころ軸受３１に含まれる間座２６等は、小型であり、かつ、単純形状であるため、その材質をエンジニアプラスチック等の樹脂製とし、射出成型等することによって、容易に製造することができる。こうすることにより、さらに生産性が良好となる。
【００７８】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等に収容されるころとして、円錐ころを用いたが、これに限らず、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等を用いてもよい。
【００７９】
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】
【００８０】
この発明に係るころ軸受は、保持器セグメントの寸法精度に関わらず、保持器セグメント間の最後すき間を設定された範囲内にすることができるため、生産性を向上したころ軸受に有効に利用される。
【００８１】
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、ころ軸受を容易に製造することができるため、生産性を向上した風力発電機の主軸支持構造に、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に間座を配置した場合の拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの斜視図である。
【図３】図２に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【図４】図２に示す保持器セグメントを、軸方向に切断した場合の断面図である。
【図５】円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。
【図６】複数の保持器セグメントおよび間座を周方向に配置した場合の円錐ころ軸受の概略断面図である。
【図７】隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。
【図８】図１に示す部分を径方向外側からみた概略図である。
【図９】周方向膨出部を含む間座の斜視図である。
【図１０】図９に示す間座を径方向外側からみた図である。
【図１１】円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの他の実施態様であり、（Ａ）４つのポケットを有する保持器セグメント、（Ｂ）５つのポケットを有する保持器セグメントの断面図である。
【図１２】この発明に係る円錐ころ軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。
【図１３】図１２に示す風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。
【図１４】従来における保持器セグメントの斜視図である。
【図１５】図１４に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【図１６】最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に間座を配置した場合の拡大断面図であって、２つの角部間の長さと、円錐ころのころ径との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，５１，６１ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，３５ａ，３５ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，３７，５３，６３ 柱部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，５４，６４ 連結部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ 突部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，３６，５６，６６ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ，４５ａ，４５ｂ 溝、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２９ａ，２９ｂ 端面、２２ ＰＣＤ、２６，４１ 間座、２７ａ，２７ｂ，４２ａ，４２ｂ 端部、２８，４３ 中央部、３１ 円錐ころ軸受、３２ 外輪、３３ 内輪、３９ すき間、４０ 最後すき間、４４ 周方向膨出部、７０ 支持台、７１ 旋回座軸受、７２ ナセル、７３ ケーシング、７４ 軸受ハウジング、７５ 主軸支持軸受、７６ 主軸、７７ ブレード、７８ 増速機、７９ 発電機、８０ 旋回用モータ、８１ 減速機、４６ａ，４６ｂ 角部、４７ 対角線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、
内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のころと、
前記ころを保持するポケットを有し、前記外輪と前記内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備えるころ軸受。
【請求項２】
前記保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられており、
前記間座は、前記最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および前記最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する、請求項１に記載のころ軸受。
【請求項３】
前記間座は、軸方向の両端に位置し、前記最初および最後の保持器セグメントの突部に挟まれる端部と、この両端部間に位置する中央部とを有する、請求項２に記載のころ軸受。
【請求項４】
前記間座の中央部は、周方向に膨出し、前記保持器セグメントの一対の突部の間に受入れられる周方向膨出部を有する、請求項３に記載のころ軸受。
【請求項５】
前記間座には、周方向に貫通する溝が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項６】
前記最初の保持器セグメントと前記間座とのすき間の周方向の寸法は、周方向に連なった前記保持器セグメントの連結部を通る円の円周の０．１５％以上であり、軸方向の最大ころ径未満である、請求項１〜５のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項７】
前記ころは、円錐ころである、請求項１〜６のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項８】
風力を受けるブレードと、
その一端が前記ブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、
固定部材に組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
前記ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のころと、前記ころを保持するポケットを有し、前記外輪と前記内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える、風力発電機の主軸支持構造。
【請求項９】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントと当接する当接部を有する、間座。
【請求項１０】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する、間座。
【請求項１１】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、潤滑剤を通油させる溝が設けられている、間座。
【請求項１２】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面におけるころ径よりも長い、間座。
【請求項１】
外輪と、
内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のころと、
前記ころを保持するポケットを有し、前記外輪と前記内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備えるころ軸受。
【請求項２】
前記保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられており、
前記間座は、前記最初の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面および前記最後の保持器セグメントに設けられた一対の突部の周方向の端面と当接する、請求項１に記載のころ軸受。
【請求項３】
前記間座は、軸方向の両端に位置し、前記最初および最後の保持器セグメントの突部に挟まれる端部と、この両端部間に位置する中央部とを有する、請求項２に記載のころ軸受。
【請求項４】
前記間座の中央部は、周方向に膨出し、前記保持器セグメントの一対の突部の間に受入れられる周方向膨出部を有する、請求項３に記載のころ軸受。
【請求項５】
前記間座には、周方向に貫通する溝が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項６】
前記最初の保持器セグメントと前記間座とのすき間の周方向の寸法は、周方向に連なった前記保持器セグメントの連結部を通る円の円周の０．１５％以上であり、軸方向の最大ころ径未満である、請求項１〜５のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項７】
前記ころは、円錐ころである、請求項１〜６のいずれかに記載のころ軸受。
【請求項８】
風力を受けるブレードと、
その一端が前記ブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、
固定部材に組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
前記ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される複数のころと、前記ころを保持するポケットを有し、前記外輪と前記内輪との間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントと、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置される間座とを備える、風力発電機の主軸支持構造。
【請求項９】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、最初の保持器セグメントまたは最後の保持器セグメントと当接する当接部を有する、間座。
【請求項１０】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、自らの軸方向の移動を規制する移動規制手段を有する、間座。
【請求項１１】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、潤滑剤を通油させる溝が設けられている、間座。
【請求項１２】
周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、軸方向に直交する平面で切断した場合において、２つの角部を通過する対角線の角部間の長さは、その断面におけるころ径よりも長い、間座。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−１８７３０３（Ｐ２００７−１８７３０３Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８７８２９（Ｐ２００６−８７８２９）
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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