大型ころ軸受、風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造
【課題】機能の低下を防止することができる大型ころ軸受を提供する。
【解決手段】大型円錐ころ軸受３１は、外径寸法が２５００ｍｍである外輪３２と、内径寸法が２０００ｍｍである内輪３３と、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｄとを備える。外輪３２および内輪３３の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下である。保持器セグメント１１ａ、１１ｄは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。ここで、室温において、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間のすき間３９の周方向の寸法Ｒは、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【解決手段】大型円錐ころ軸受３１は、外径寸法が２５００ｍｍである外輪３２と、内径寸法が２０００ｍｍである内輪３３と、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｄとを備える。外輪３２および内輪３３の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下である。保持器セグメント１１ａ、１１ｄは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。ここで、室温において、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間のすき間３９の周方向の寸法Ｒは、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大型ころ軸受、風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関し、特に、周方向に配置されて一つの保持器を形成する複数の保持器セグメントを含む大型ころ軸受、このような大型ころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪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。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受の回転軸線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１２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１２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受の回転軸線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１３は、図１２に示した保持器セグメント１０１ａを含む円錐ころ軸受の一部を示す断面図である。図１２および図１３を参照して、保持器セグメント１０１ａを含む円錐ころ軸受１１１の構成を説明すると、円錐ころ軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、複数の円錐ころ１１４と、複数の円錐ころ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。複数の円錐ころ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。複数の円錐ころ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、円錐ころ軸受１１１に組み込まれ、円錐ころ軸受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１４０８２４８Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によると、樹脂製の各保持器セグメントを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％未満としている。このように構成することにより、保持器セグメント同士が衝突した際の衝突音等を防止すると共に、熱膨張時における保持器セグメント同士の膠着を防止することにしている。なお、特許文献１においては、保持器セグメントを、ポリフェニレンサルファイド（以下、「ＰＰＳ」と称する）やポリエーテルエーテルケトン（以下、「ＰＥＥＫ」と称する）から製造している。
【０００７】
ここで、周方向のすき間をこのような数値範囲としても、発明者が着眼した下記問題点に対応することはできない。図１４は、円錐ころ軸受１１１を、風力発電機の主軸を支持する軸受として使用する場合の円錐ころ軸受１１１の一部を示す概略断面図である。なお、理解の容易の観点から、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃ間に生ずるすき間１１５を、誇張して大きく図示している。
【０００８】
図１４を参照して、円錐ころ軸受１１１に支持される風力発電機の主軸１１０は、横軸で使用される。円錐ころ軸受１１１の使用時において、保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃは、例えば、図１４中の矢印で示す方向に公転運動を行なう。保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃの公転運動は、各保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃが隣接する保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃを矢印の方向に順次押すように行われる。この場合、例えば、図１４中のＸＩＩで示す部分において円錐ころや保持器セグメント１０１ａが自由落下してしまうことになる。そうすると、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃ同士が衝突して、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃの変形や端面の摩耗、衝突音等が発生し、円錐ころ軸受１１１の機能を大きく低下させる恐れがある。
【０００９】
円錐ころ軸受１１１を風力発電機の主軸１１０を支持する軸受として使用する場合、保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃ自体も大型となるため、自由落下時の衝突による問題は大きい。したがって、上記に規定したすき間の寸法では不十分であり、周方向のすき間をさらに小さくする必要がある。しかし、樹脂製の保持器セグメントでは、熱膨張の影響もあり、周方向のすき間の寸法を小さくするにも限界がある。
【００１０】
この発明の目的は、機能の低下を防止することができる大型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、機能の低下を防止することができる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、機能の低下を防止することができるトンネル掘削機の回転軸支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪の外径寸法は、１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法は、７５０ｍｍ以上である。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００１４】
このように、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とすることにより、保持器セグメントの熱膨張による寸法変化を小さくすることができる。そうすると、保持器セグメント間に生ずる周方向のすき間を、特許文献１に規定する範囲よりも小さくすることができる。
【００１５】
また、外輪、内輪、および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において各軸受構成部材の熱による線膨張係数の差を許容することができる。なお、上記したＰＥＥＫの熱による線膨張係数は、約４．７×１０−５／℃であり、ＰＰＳの熱による線膨張係数は、約５．０×１０−５／℃である。
【００１６】
具体的には、大型ころ軸受に備えられる外輪、および内輪は、温度変化により熱膨張する。ここで、上記した保持器セグメントの熱による線膨張係数と外輪、および内輪の熱による線膨張係数とを考慮すると、実使用状況において、室温における周方向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０．０７５％まで小さくすることができる。すなわち、周方向のすき間を円周の０．０７５％よりも大きくすることにより、すき間の周方向の寸法が負になって保持器セグメント同士が突っ張りあい、膠着する状態を回避することができる。
【００１７】
また、上記した用途に使用される大型ころ軸受において、複数の保持器セグメントによって構成される保持器は、耐久性、信頼性向上の観点から安全率を大きくすることが好ましい。保持器の安全率は、周方向のすき間の寸法を小さくするほどその値が大きくなる。保持器の安全率は、保持器セグメントの材質の疲労強度および保持器セグメントに発生する応力等の観点から、４．０以上が要求される。ここで、室温におけるすき間の周方向の寸法を保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．１２％よりも小さくすることにより、安全率を４．０以上に確保することができる。そうすると、上記した問題も含め、保持器セグメント同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。
【００１８】
このように、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。
【００１９】
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、軸受の回転軸線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大型ころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を構成する。
【００２０】
好ましくは、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。
【００２１】
さらに好ましくは、樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。
【００２２】
さらに好ましくは、樹脂中の充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下である。樹脂中の充填材の充填比率を上記範囲とすることにより、充填材の充填による他の不具合を発生させることなく、熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。
【００２３】
さらに好ましくは、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さい。こうすることにより、さらに安全率を大きくすることができる。
【００２４】
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、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、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、大きなモーメント荷重等を受けることができる。
【００２５】
さらに好ましくは、大型ころ軸受は、風力を受けるブレードと共に回転する風力発電機の主軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。
【００２６】
また、大型ころ軸受は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドが一方端に設けられた回転軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸を支持するのに、適切である。
【００２７】
なお、外輪と内輪との間には、軸受内部への異物の侵入を防止するシールが設けられていてもよい。このように構成することにより、例えば、掘削した土砂や泥水等、異物の大型ころ軸受内への侵入を防止することができる。したがって、大型ころ軸受の長寿命を実現することができる。
【００２８】
この発明の他の局面において、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大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００２９】
このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００３０】
この発明のさらに他の局面においては、トンネル掘削機の回転軸支持構造は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、一方端にカッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、固定部材に組み込まれ、回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００３１】
このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。
【００３３】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００３４】
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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大型円錐ころ軸受に備えら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中の線ＩＩＩ−ＩＩＩを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で切断した場合の断面図である。図４は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、柱部１４ａの中央を通り、円周方向に直交する平面で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。また、一点鎖線でＰＣＤ２２を示す。
【００３６】
図２〜図４を参照して、まず、大型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、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸受の回転軸線に沿う方向に延びる分割線によって分割した形状である。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、軸受の回転軸線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〜１４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部１５ａ、１５ｂとを含む。ここで、保持器セグメント１１ａは、その周方向外側の端部に柱部１４ａ、１４ｄが位置するよう構成されている。
【００３７】
一対の連結部１５ａ、１５ｂは、複数の保持器セグメント１１ａが大型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のうち、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの小径側に位置する連結部１５ａの曲率半径は、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの大径側に位置する連結部１５ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。
【００３８】
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のうち、柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面の内径側には、保持器セグメント１１ａの径方向外側への移動を規制する内径側の案内爪１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。案内爪１７ａ〜１７ｄは、ポケット１３ａ、１３ｃに収容された円錐ころ１２ａ、１２ｃと内径側で接触する。また、ポケット１３ｂの周方向両側に位置する柱部１４ｂ、１４ｃのうち、柱部１４ｂ、１４ｃの側壁面の外径側には、保持器セグメント１１ａの径方向内側への移動を規制する外径側の案内爪１８ｂ、１８ｃが設けられている。案内爪１８ｂ、１８ｃは、ポケット１３ｂに収容された円錐ころ１２ｂと外径側で接触する。各案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃは、ポケット１３ａ〜１３ｃ側に突出した形状である。また、図３に示す断面において、各案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの案内面は、断面円弧状であって、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの転動面に沿う形状である。このように内径側および外径側の案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃを設けることにより、保持器セグメント１１ａを案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの案内面に接触させて、ころ案内とすることができる。なお、周方向外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄの周方向外側の端面２１ａ、２１ｂは、平らである。
【００３９】
ここで、保持器セグメント１１ａは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製である。こうすることにより、後述するように大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を小さくすることができるため、温度変化による周方向のすき間の寸法の変化を小さくすることができる。
【００４０】
なお、樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。なお、上記した樹脂を複数種類組み合わせてもよい。
【００４１】
ここで、樹脂は、ＰＥＥＫとすることが好ましい。ＰＥＥＫ自体の熱による線膨張係数は、４．７×１０−５／℃程度であり、充填材を含ませて熱による線膨張係数を低下させることが容易になる。
【００４２】
また、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。なお、上記した種類の充填材を複数充填させるようにしてもよい。
【００４３】
ここで、保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。このように保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を許容することができる。具体的には、後述する。
【００４４】
また、樹脂中の充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。こうすることにより、充填材の充填による他の不具合、例えば、充填量過多による強度不足を発生させることなく、樹脂の熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。
【００４５】
なお、保持器セグメント１１ａは、一つの大型円錐ころ軸受に複数備えられるため、生産性の向上が要求されるが、このように構成することにより、射出成形等によって、大量に同形状の保持器セグメントを製造することが容易になる。
【００４６】
ここで、保持器セグメント１１ａは、具体的には、充填材として炭素繊維を３０重量％含み、熱による線膨張係数が１．５×１０−５／℃であるＰＥＥＫ製であることが好ましい。このような保持器セグメント１１ａは、熱による線膨張係数が４．７×１０−５／℃であるＰＥＥＫ製の保持器セグメントや、熱による線膨張係数が５．０×１０−５／℃であるＰＰＳ製の保持器セグメントと、熱による線膨張係数において大きく異なるものである。
【００４７】
次に、上記した保持器セグメント１１ａを含む大型円錐ころ軸受の構成について説明する。図５は、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等を周方向に配置させた大型円錐ころ軸受３１を、軸方向から見た概略断面図である。また、図６は、図５中においてＶＩで示す部分の拡大断面図である。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、保持器セグメント１１ａと同一形状および同一素材であるため、その説明を省略する。なお、図５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。
【００４８】
図５および図６を参照して、大型円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、複数の円錐ころ３４と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄとを備える。ここで、外輪３２の外径寸法は、２５００ｍｍであり、内輪３３の内径寸法は、２０００ｍｍである。また、外輪３２および内輪３３の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下である。外輪３２および内輪３３の具体的な素材としては、例えば、熱による線膨張係数が、１．１２×１０−５／℃程度である肌焼鋼が選択される。
【００４９】
保持器セグメント１１ａ〜１１ｄは、周方向において、順次連ねられて無間隙に配置される。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、具体的には、保持器セグメント１１ａの端面２１ａと保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃとが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、具体的には、保持器セグメント１１ｂの端面２１ｄと保持器セグメント１１ｃの端面２１ｅとが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。このようにして、周方向に連ねられて、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄが配置される。この場合、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との間には、周方向のすき間３９を有する。
【００５０】
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との間の周方向のすき間について説明する。図１は、図５においてＩで示す部分の拡大断面図である。ここで、すき間３９の周方向の寸法Ｒを、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、かつ、０．１２％よりも小さくする。この場合、すき間３９の周方向の寸法Ｒが上記範囲となるように、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの周方向の長さをそれぞれ調整することにしてもよいし、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃを順次配置していき、最後の保持器セグメント１１ｄを配置する際に、その端面２１ｆを削って寸法を調整し、上記範囲となるようにしてもよい。
【００５１】
図７は、すき間３９の比率と保持器の安全率の関係を示すグラフである。図１および図７を参照して、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄによって構成される保持器の安全率は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの材質の疲労強度および保持器セグメント１１ａ〜１１ｄに発生する応力等の観点から、４．０以上が要求される。ここで、すき間３９の周方向の寸法を円周の０．１２％よりも小さくすることにより、安全率を４．０以上に確保することができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。
【００５２】
ここで、上記した保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数Ｋｂは、１．５×１０−５／℃程度である。一方、外輪３２および内輪３３を肌焼鋼とすると、その熱による線膨張係数Ｋａは、１．１２×１０−５／℃程度である。ここで、温度上昇をΔｔとし、温度上昇時における各部材の膨張量の差をδとすると、膨張量の差δは、数１の式によって表される。
【００５３】
【数１】
この場合、仮に保持器セグメント１１ａのみが５０℃上昇していた場合であっても、膨張量の差δは、０．０７５％となる。また、焼き嵌めで大型円錐ころ軸受３１をΔｔ＝１００℃に加熱した場合であっても、膨張量の差δは、０．０３５％となる。したがって、実使用状況において、０．０７５％よりも大きくすることにより、外輪３２や内輪３３等の軸受構成部材と保持器セグメント１１ａ〜１１ｄとの熱膨張の差を許容することができる。そうすると、すき間３９の周方向の寸法が負になって保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士が突っ張る状態を回避することができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの突っ張りあいによる変形を防止することができる。
【００５４】
以上より、外輪の外径寸法が２５００ｍｍであり、内輪の内径寸法が２０００ｍｍである大型円錐ころ軸受３１において、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪３２、内輪３３および保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ間の周方向のすき間３９を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメント１１ａ〜１１ｄを備える大型円錐ころ軸受３１の機能の低下を防止することができる。
【００５５】
なお、上記の実施の形態において、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、周方向のすき間３９の寸法Ｒを調整する間座を、最後の保持器セグメント１１ｄに当接するように配置することにしてもよい。この場合、間座と最初の保持器セグメント１１ａとの間にすき間３９が生ずることになる。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と周方向のすき間３９の寸法を上記範囲とすることが、より容易になる。なお、この場合、間座は保持器セグメントと解釈すべきである。また、このような間座の周方向の寸法は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄが連なる周方向の寸法において微小であるため、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄと同じ素材であってもよいし、金属製であってもよいし、単なる樹脂製であってもよい。
【００５６】
図８および図９は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を主軸支持軸受５５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５２のケーシング５３は、高い位置で、旋回座軸受５１を介して支持台５０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５７を一端に固定する主軸５６は、ナセル５２のケーシング５３内で、軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５を介して、回転自在に支持されている、主軸５６の他端は増速機５８に接続され、この増速機５８の出力軸が発電機５９のロータ軸に結合されている。ナセル５２は、旋回用モータ６０により、減速機６１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００５７】
軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００５８】
このような大型円錐ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。また、主軸支持軸受５５は、大きな風力を受けるブレード５７を一端に固定する主軸５６を支持するため、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、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、大きなモーメント荷重等を受けることができる。
【００５９】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型円錐ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００６０】
図１０は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を、回転軸を支持する軸受として適用したトンネル掘削機の回転軸支持構造の一例を示している。図１０を参照して、トンネル掘削機の回転軸支持構造７１は、土砂を掘削するカッター７２を備えたカッターヘッド７３と、一方端にカッターヘッド７３が備えられ、カッターヘッド７３とともに回転する回転軸７４と、固定部材７７に組み込まれ、リング部材７８を介して回転軸７４を回転自在に支持する大型複列円錐ころ軸受８１とを含む。回転軸７４を支持する大型複列円錐ころ軸受８１は、上述した大型円錐ころ軸受を複列とした構成である。カッターヘッド７３および回転軸７４は、その全体がカッターヘッド支持部７５によっても支持されている。
【００６１】
モータ７６によって回転軸７４は回転を加えられ、その一方端に備えられたカッターヘッド７３が回転する。そうすると、カッターヘッド７３の先端に備えられた複数のカッター７２が、前方の切羽を掘削する。このようにして前方の切羽を掘削しながら、トンネル掘削機を進行させ、トンネルを形成する。掘削された土砂は、進行方向に対して後方に搬出され、除去される。
【００６２】
このような大型複列円錐ころ軸受８１は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸７４を支持するのに、適切である。また、回転軸７４を支持する大型複列円錐ころ軸受８１については、硬い岩盤等を破砕する際に生じる大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受ける必要がある。ここで、大型複列円錐ころ軸受８１を上記した大型円錐ころ軸受から構成することにより、大型複列円錐ころ軸受８１は、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受８１を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造７１も、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。なお、保持器が分割されているため、外輪等、軌道輪の変形に沿うこともできる。
【００６３】
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造７１は、機能の低下を防止した大型複列円錐ころ軸受８１を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造７１自体の機能の低下を防止することができる。
【００６４】
ここで、大型複列円錐ころ軸受８１内への掘削された土砂の侵入を防止するため、大型複列円錐ころ軸受８１に、シールを設けてもよい。図１１は、上記した大型複列円錐ころ軸受８１の一部を示す断面図である。図１１を参照して、大型複列円錐ころ軸受８１は、外輪８２と、小径側端面を対向するように配置された左右の内輪８３ａ、８３ｂと、左右の内輪８３ａ、８３ｂの間に配置された内輪間座８６と、外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂとの間に配置された複数の円錐ころ８４ａ、８４ｂと、左右の列において、複数の円錐ころ８４ａ、８４ｂを保持するポケットを有し、外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂ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８５ａ、８５ｂとを備え、左右の列において、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を除いて、隣接する２つの保持器セグメント８５ａ、８５ｂの間には、円錐ころ８４ａ、８４ｂが配置される。外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂとの間に、大型複列円錐ころ軸受８１内への土砂の侵入を防止するシール９１が設けられている。なお、ここでは、内輪８３ａ側に設けられるシール９１について説明するが、内輪８３ｂ側に設けられるシール９１についても同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００６５】
シール９１は、環状であり、断面略Ｌ字状であって剛性を有する芯金部９２と、芯金部９２に取り付けられ、弾性を有するゴム部９３と、内径側に収縮可能なスプリング９４とを備える。ゴム部９３には、一方の内輪８３ａと適当な圧力でニップするリップ部９５が設けられており、スプリング９４は、リップ部９５の外径側に配置される。芯金部９２は、ゴム部９３に設けられたリップ部９５が、内輪８３ａの大鍔８７側の外径面８８とニップするよう、外輪８２の一方端部８９の内径面９０に装着される。リップ部９５は、スプリング９４によって、内輪８３ａとのニップ状態を維持される。このようにして、シール９１により、大型複列円錐ころ軸受８１はシールされる。
【００６６】
このように構成することにより、カッター７２によって掘削され、後方に搬送された土砂や泥水等の大型複列円錐ころ軸受８１内への侵入を防止することができる。そうすると、土砂や泥水等の侵入による軸受部材の破損等を防止することができるため、大型複列円錐ころ軸受８１を長寿命とすることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受８１を備えるトンネル掘削機の回転軸支持構造についても、長寿命を実現することができる。
【００６７】
なお、大型複列円錐ころ軸受内への土砂等の侵入を防止するシールは、大型複列円錐ころ軸受の外部側に設けてもよいし、左右の内輪のうち、いずれか一方にのみ設けられていてもよい。また、シールを複数配置して、土砂等の浸入をさらに効率的に防止してもよい。
【００６８】
また、上記の実施の形態においては、大型複列円錐ころ軸受は、内輪の小径側端面が対向するように構成された大型複列円錐ころ軸受であったが、これに限らず、大径側端面が対向する構成であってもよいし、２列以上であってもよい。また、単列の大型円錐ころ軸受であってもよい。
【００６９】
なお、上記の実施の形態においては、室温において、すき間の周方向の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さくすることにしたが、さらには、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さくすることにしてもよい。こうすることにより、保持器の安全率を５．０以上とすることができるため、さらに衝突による変形等を低減することができる。
【００７０】
また、上記の実施の形態においては、外輪および内輪の材質を肌焼鋼としたが、これに限らず、例えば、熱による線膨張係数が１．２５×１０−５／℃の軸受鋼等が選択される。
【００７１】
また、上記の実施の形態において、外輪の外径寸法は２５００ｍｍとし、内輪の内径寸法は、２０００ｍｍとしたが、これに限らず、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受についても適用される。なお、例えば、上記した用途において実際に使用される大型ころ軸受としては、外輪の外径寸法が５０００ｍｍ以下であり、内輪の内径寸法が４５００ｍｍ以下のものが適用される。
【００７２】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント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。
【００７３】
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】
【００７４】
この発明に係る大型ころ軸受は、機能の低下の防止が要求される風力発電機の主軸支持構造やトンネル掘削機の回転軸支持構造に、有効に利用される。
【００７５】
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。
【００７６】
また、この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受のうち、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントの間のすき間を示す拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る大型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、図２中の線ＩＩＩ−ＩＩＩを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で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、柱部の中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。
【図５】複数の保持器セグメントを周方向に配置した場合の大型円錐ころ軸受の概略断面図である。
【図６】隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。
【図７】保持器安全率と周方向のすき間との関係を示すグラフである。
【図８】この発明に係る大型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９】図８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１０】この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示すトンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれる大型複列円錐ころ軸受の一部を示す断面図である。
【図１２】従来における保持器セグメントの斜視図である。
【図１３】図１２に示す保持器セグメントを備える円錐ころ軸受の一部を、軸受の転動軸線に直交する平面で切断した場合の断面図である。
【図１４】図１２に示す保持器セグメントを備える円錐ころ軸受を、軸受の転動軸線に直交する平面で切断した場合の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，８５ａ，８５ｂ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４，８４ａ，８４ｂ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 柱部、１５ａ，１５ｂ 連結部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｂ，１８ｃ 案内爪、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ 端面、２２ ＰＣＤ、３１ 大型円錐ころ軸受、３２，８２ 外輪、３３，８３ａ，８３ｂ 内輪、３９ すき間、５０ 支持台、５１ 旋回座軸受、５２ ナセル、５３ ケーシング、５４ 軸受ハウジング、５５ 主軸支持軸受、５６ 主軸、５７ ブレード、５８ 増速機、５９ 発電機、６０ 旋回用モータ、６１ 減速機、７１ トンネル掘削機の回転軸支持構造、７２ カッター、７３ カッターヘッド、７４ 回転軸、７５ カッターヘッド支持部、７６ モータ、７７ 固定部材、７８ リング部材、８１ 大型複列円錐ころ軸受、８６ 内輪間座、８７ 大鍔、８８ 外径面、８９ 一方端部、９０ 内径面、９１ シール、９２ 芯金部、９３ ゴム部、９４ スプリング、９５ リップ部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大型ころ軸受、風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関し、特に、周方向に配置されて一つの保持器を形成する複数の保持器セグメントを含む大型ころ軸受、このような大型ころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪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。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受の回転軸線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１２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１２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受の回転軸線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１３は、図１２に示した保持器セグメント１０１ａを含む円錐ころ軸受の一部を示す断面図である。図１２および図１３を参照して、保持器セグメント１０１ａを含む円錐ころ軸受１１１の構成を説明すると、円錐ころ軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、複数の円錐ころ１１４と、複数の円錐ころ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。複数の円錐ころ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。複数の円錐ころ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、円錐ころ軸受１１１に組み込まれ、円錐ころ軸受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１４０８２４８Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によると、樹脂製の各保持器セグメントを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％未満としている。このように構成することにより、保持器セグメント同士が衝突した際の衝突音等を防止すると共に、熱膨張時における保持器セグメント同士の膠着を防止することにしている。なお、特許文献１においては、保持器セグメントを、ポリフェニレンサルファイド（以下、「ＰＰＳ」と称する）やポリエーテルエーテルケトン（以下、「ＰＥＥＫ」と称する）から製造している。
【０００７】
ここで、周方向のすき間をこのような数値範囲としても、発明者が着眼した下記問題点に対応することはできない。図１４は、円錐ころ軸受１１１を、風力発電機の主軸を支持する軸受として使用する場合の円錐ころ軸受１１１の一部を示す概略断面図である。なお、理解の容易の観点から、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃ間に生ずるすき間１１５を、誇張して大きく図示している。
【０００８】
図１４を参照して、円錐ころ軸受１１１に支持される風力発電機の主軸１１０は、横軸で使用される。円錐ころ軸受１１１の使用時において、保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃは、例えば、図１４中の矢印で示す方向に公転運動を行なう。保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃの公転運動は、各保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃが隣接する保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃを矢印の方向に順次押すように行われる。この場合、例えば、図１４中のＸＩＩで示す部分において円錐ころや保持器セグメント１０１ａが自由落下してしまうことになる。そうすると、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃ同士が衝突して、保持器セグメント１０１ａ、１０１ｃの変形や端面の摩耗、衝突音等が発生し、円錐ころ軸受１１１の機能を大きく低下させる恐れがある。
【０００９】
円錐ころ軸受１１１を風力発電機の主軸１１０を支持する軸受として使用する場合、保持器セグメント１０１ａ〜１０１ｃ自体も大型となるため、自由落下時の衝突による問題は大きい。したがって、上記に規定したすき間の寸法では不十分であり、周方向のすき間をさらに小さくする必要がある。しかし、樹脂製の保持器セグメントでは、熱膨張の影響もあり、周方向のすき間の寸法を小さくするにも限界がある。
【００１０】
この発明の目的は、機能の低下を防止することができる大型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、機能の低下を防止することができる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、機能の低下を防止することができるトンネル掘削機の回転軸支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪の外径寸法は、１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法は、７５０ｍｍ以上である。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００１４】
このように、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とすることにより、保持器セグメントの熱膨張による寸法変化を小さくすることができる。そうすると、保持器セグメント間に生ずる周方向のすき間を、特許文献１に規定する範囲よりも小さくすることができる。
【００１５】
また、外輪、内輪、および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において各軸受構成部材の熱による線膨張係数の差を許容することができる。なお、上記したＰＥＥＫの熱による線膨張係数は、約４．７×１０−５／℃であり、ＰＰＳの熱による線膨張係数は、約５．０×１０−５／℃である。
【００１６】
具体的には、大型ころ軸受に備えられる外輪、および内輪は、温度変化により熱膨張する。ここで、上記した保持器セグメントの熱による線膨張係数と外輪、および内輪の熱による線膨張係数とを考慮すると、実使用状況において、室温における周方向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０．０７５％まで小さくすることができる。すなわち、周方向のすき間を円周の０．０７５％よりも大きくすることにより、すき間の周方向の寸法が負になって保持器セグメント同士が突っ張りあい、膠着する状態を回避することができる。
【００１７】
また、上記した用途に使用される大型ころ軸受において、複数の保持器セグメントによって構成される保持器は、耐久性、信頼性向上の観点から安全率を大きくすることが好ましい。保持器の安全率は、周方向のすき間の寸法を小さくするほどその値が大きくなる。保持器の安全率は、保持器セグメントの材質の疲労強度および保持器セグメントに発生する応力等の観点から、４．０以上が要求される。ここで、室温におけるすき間の周方向の寸法を保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．１２％よりも小さくすることにより、安全率を４．０以上に確保することができる。そうすると、上記した問題も含め、保持器セグメント同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。
【００１８】
このように、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。
【００１９】
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、軸受の回転軸線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大型ころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を構成する。
【００２０】
好ましくは、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。
【００２１】
さらに好ましくは、樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。
【００２２】
さらに好ましくは、樹脂中の充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下である。樹脂中の充填材の充填比率を上記範囲とすることにより、充填材の充填による他の不具合を発生させることなく、熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。
【００２３】
さらに好ましくは、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さい。こうすることにより、さらに安全率を大きくすることができる。
【００２４】
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、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、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、大きなモーメント荷重等を受けることができる。
【００２５】
さらに好ましくは、大型ころ軸受は、風力を受けるブレードと共に回転する風力発電機の主軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。
【００２６】
また、大型ころ軸受は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドが一方端に設けられた回転軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸を支持するのに、適切である。
【００２７】
なお、外輪と内輪との間には、軸受内部への異物の侵入を防止するシールが設けられていてもよい。このように構成することにより、例えば、掘削した土砂や泥水等、異物の大型ころ軸受内への侵入を防止することができる。したがって、大型ころ軸受の長寿命を実現することができる。
【００２８】
この発明の他の局面において、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大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００２９】
このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００３０】
この発明のさらに他の局面においては、トンネル掘削機の回転軸支持構造は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、一方端にカッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、固定部材に組み込まれ、回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００３１】
このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。
【００３３】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００３４】
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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大型円錐ころ軸受に備えら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中の線ＩＩＩ−ＩＩＩを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で切断した場合の断面図である。図４は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、柱部１４ａの中央を通り、円周方向に直交する平面で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。また、一点鎖線でＰＣＤ２２を示す。
【００３６】
図２〜図４を参照して、まず、大型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、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸受の回転軸線に沿う方向に延びる分割線によって分割した形状である。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、軸受の回転軸線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〜１４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部１５ａ、１５ｂとを含む。ここで、保持器セグメント１１ａは、その周方向外側の端部に柱部１４ａ、１４ｄが位置するよう構成されている。
【００３７】
一対の連結部１５ａ、１５ｂは、複数の保持器セグメント１１ａが大型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のうち、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの小径側に位置する連結部１５ａの曲率半径は、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの大径側に位置する連結部１５ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。
【００３８】
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のうち、柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面の内径側には、保持器セグメント１１ａの径方向外側への移動を規制する内径側の案内爪１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。案内爪１７ａ〜１７ｄは、ポケット１３ａ、１３ｃに収容された円錐ころ１２ａ、１２ｃと内径側で接触する。また、ポケット１３ｂの周方向両側に位置する柱部１４ｂ、１４ｃのうち、柱部１４ｂ、１４ｃの側壁面の外径側には、保持器セグメント１１ａの径方向内側への移動を規制する外径側の案内爪１８ｂ、１８ｃが設けられている。案内爪１８ｂ、１８ｃは、ポケット１３ｂに収容された円錐ころ１２ｂと外径側で接触する。各案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃは、ポケット１３ａ〜１３ｃ側に突出した形状である。また、図３に示す断面において、各案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの案内面は、断面円弧状であって、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの転動面に沿う形状である。このように内径側および外径側の案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃを設けることにより、保持器セグメント１１ａを案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの案内面に接触させて、ころ案内とすることができる。なお、周方向外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄの周方向外側の端面２１ａ、２１ｂは、平らである。
【００３９】
ここで、保持器セグメント１１ａは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製である。こうすることにより、後述するように大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を小さくすることができるため、温度変化による周方向のすき間の寸法の変化を小さくすることができる。
【００４０】
なお、樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。なお、上記した樹脂を複数種類組み合わせてもよい。
【００４１】
ここで、樹脂は、ＰＥＥＫとすることが好ましい。ＰＥＥＫ自体の熱による線膨張係数は、４．７×１０−５／℃程度であり、充填材を含ませて熱による線膨張係数を低下させることが容易になる。
【００４２】
また、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。なお、上記した種類の充填材を複数充填させるようにしてもよい。
【００４３】
ここで、保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。このように保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を許容することができる。具体的には、後述する。
【００４４】
また、樹脂中の充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。こうすることにより、充填材の充填による他の不具合、例えば、充填量過多による強度不足を発生させることなく、樹脂の熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。
【００４５】
なお、保持器セグメント１１ａは、一つの大型円錐ころ軸受に複数備えられるため、生産性の向上が要求されるが、このように構成することにより、射出成形等によって、大量に同形状の保持器セグメントを製造することが容易になる。
【００４６】
ここで、保持器セグメント１１ａは、具体的には、充填材として炭素繊維を３０重量％含み、熱による線膨張係数が１．５×１０−５／℃であるＰＥＥＫ製であることが好ましい。このような保持器セグメント１１ａは、熱による線膨張係数が４．７×１０−５／℃であるＰＥＥＫ製の保持器セグメントや、熱による線膨張係数が５．０×１０−５／℃であるＰＰＳ製の保持器セグメントと、熱による線膨張係数において大きく異なるものである。
【００４７】
次に、上記した保持器セグメント１１ａを含む大型円錐ころ軸受の構成について説明する。図５は、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等を周方向に配置させた大型円錐ころ軸受３１を、軸方向から見た概略断面図である。また、図６は、図５中においてＶＩで示す部分の拡大断面図である。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、保持器セグメント１１ａと同一形状および同一素材であるため、その説明を省略する。なお、図５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。
【００４８】
図５および図６を参照して、大型円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、複数の円錐ころ３４と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄとを備える。ここで、外輪３２の外径寸法は、２５００ｍｍであり、内輪３３の内径寸法は、２０００ｍｍである。また、外輪３２および内輪３３の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下である。外輪３２および内輪３３の具体的な素材としては、例えば、熱による線膨張係数が、１．１２×１０−５／℃程度である肌焼鋼が選択される。
【００４９】
保持器セグメント１１ａ〜１１ｄは、周方向において、順次連ねられて無間隙に配置される。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、具体的には、保持器セグメント１１ａの端面２１ａと保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃとが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、具体的には、保持器セグメント１１ｂの端面２１ｄと保持器セグメント１１ｃの端面２１ｅとが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。このようにして、周方向に連ねられて、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄが配置される。この場合、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との間には、周方向のすき間３９を有する。
【００５０】
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との間の周方向のすき間について説明する。図１は、図５においてＩで示す部分の拡大断面図である。ここで、すき間３９の周方向の寸法Ｒを、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、かつ、０．１２％よりも小さくする。この場合、すき間３９の周方向の寸法Ｒが上記範囲となるように、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの周方向の長さをそれぞれ調整することにしてもよいし、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃを順次配置していき、最後の保持器セグメント１１ｄを配置する際に、その端面２１ｆを削って寸法を調整し、上記範囲となるようにしてもよい。
【００５１】
図７は、すき間３９の比率と保持器の安全率の関係を示すグラフである。図１および図７を参照して、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄによって構成される保持器の安全率は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの材質の疲労強度および保持器セグメント１１ａ〜１１ｄに発生する応力等の観点から、４．０以上が要求される。ここで、すき間３９の周方向の寸法を円周の０．１２％よりも小さくすることにより、安全率を４．０以上に確保することができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。
【００５２】
ここで、上記した保持器セグメント１１ａの熱による線膨張係数Ｋｂは、１．５×１０−５／℃程度である。一方、外輪３２および内輪３３を肌焼鋼とすると、その熱による線膨張係数Ｋａは、１．１２×１０−５／℃程度である。ここで、温度上昇をΔｔとし、温度上昇時における各部材の膨張量の差をδとすると、膨張量の差δは、数１の式によって表される。
【００５３】
【数１】
この場合、仮に保持器セグメント１１ａのみが５０℃上昇していた場合であっても、膨張量の差δは、０．０７５％となる。また、焼き嵌めで大型円錐ころ軸受３１をΔｔ＝１００℃に加熱した場合であっても、膨張量の差δは、０．０３５％となる。したがって、実使用状況において、０．０７５％よりも大きくすることにより、外輪３２や内輪３３等の軸受構成部材と保持器セグメント１１ａ〜１１ｄとの熱膨張の差を許容することができる。そうすると、すき間３９の周方向の寸法が負になって保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士が突っ張る状態を回避することができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの突っ張りあいによる変形を防止することができる。
【００５４】
以上より、外輪の外径寸法が２５００ｍｍであり、内輪の内径寸法が２０００ｍｍである大型円錐ころ軸受３１において、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪３２、内輪３３および保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ間の周方向のすき間３９を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメント１１ａ〜１１ｄを備える大型円錐ころ軸受３１の機能の低下を防止することができる。
【００５５】
なお、上記の実施の形態において、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、周方向のすき間３９の寸法Ｒを調整する間座を、最後の保持器セグメント１１ｄに当接するように配置することにしてもよい。この場合、間座と最初の保持器セグメント１１ａとの間にすき間３９が生ずることになる。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と周方向のすき間３９の寸法を上記範囲とすることが、より容易になる。なお、この場合、間座は保持器セグメントと解釈すべきである。また、このような間座の周方向の寸法は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄが連なる周方向の寸法において微小であるため、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄと同じ素材であってもよいし、金属製であってもよいし、単なる樹脂製であってもよい。
【００５６】
図８および図９は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を主軸支持軸受５５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５２のケーシング５３は、高い位置で、旋回座軸受５１を介して支持台５０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５７を一端に固定する主軸５６は、ナセル５２のケーシング５３内で、軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５を介して、回転自在に支持されている、主軸５６の他端は増速機５８に接続され、この増速機５８の出力軸が発電機５９のロータ軸に結合されている。ナセル５２は、旋回用モータ６０により、減速機６１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００５７】
軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪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を備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい。
【００５８】
このような大型円錐ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。また、主軸支持軸受５５は、大きな風力を受けるブレード５７を一端に固定する主軸５６を支持するため、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、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、大きなモーメント荷重等を受けることができる。
【００５９】
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型円錐ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。
【００６０】
図１０は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を、回転軸を支持する軸受として適用したトンネル掘削機の回転軸支持構造の一例を示している。図１０を参照して、トンネル掘削機の回転軸支持構造７１は、土砂を掘削するカッター７２を備えたカッターヘッド７３と、一方端にカッターヘッド７３が備えられ、カッターヘッド７３とともに回転する回転軸７４と、固定部材７７に組み込まれ、リング部材７８を介して回転軸７４を回転自在に支持する大型複列円錐ころ軸受８１とを含む。回転軸７４を支持する大型複列円錐ころ軸受８１は、上述した大型円錐ころ軸受を複列とした構成である。カッターヘッド７３および回転軸７４は、その全体がカッターヘッド支持部７５によっても支持されている。
【００６１】
モータ７６によって回転軸７４は回転を加えられ、その一方端に備えられたカッターヘッド７３が回転する。そうすると、カッターヘッド７３の先端に備えられた複数のカッター７２が、前方の切羽を掘削する。このようにして前方の切羽を掘削しながら、トンネル掘削機を進行させ、トンネルを形成する。掘削された土砂は、進行方向に対して後方に搬出され、除去される。
【００６２】
このような大型複列円錐ころ軸受８１は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸７４を支持するのに、適切である。また、回転軸７４を支持する大型複列円錐ころ軸受８１については、硬い岩盤等を破砕する際に生じる大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受ける必要がある。ここで、大型複列円錐ころ軸受８１を上記した大型円錐ころ軸受から構成することにより、大型複列円錐ころ軸受８１は、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受８１を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造７１も、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。なお、保持器が分割されているため、外輪等、軌道輪の変形に沿うこともできる。
【００６３】
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造７１は、機能の低下を防止した大型複列円錐ころ軸受８１を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造７１自体の機能の低下を防止することができる。
【００６４】
ここで、大型複列円錐ころ軸受８１内への掘削された土砂の侵入を防止するため、大型複列円錐ころ軸受８１に、シールを設けてもよい。図１１は、上記した大型複列円錐ころ軸受８１の一部を示す断面図である。図１１を参照して、大型複列円錐ころ軸受８１は、外輪８２と、小径側端面を対向するように配置された左右の内輪８３ａ、８３ｂと、左右の内輪８３ａ、８３ｂの間に配置された内輪間座８６と、外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂとの間に配置された複数の円錐ころ８４ａ、８４ｂと、左右の列において、複数の円錐ころ８４ａ、８４ｂを保持するポケットを有し、外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂ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８５ａ、８５ｂとを備え、左右の列において、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を除いて、隣接する２つの保持器セグメント８５ａ、８５ｂの間には、円錐ころ８４ａ、８４ｂが配置される。外輪８２と左右の内輪８３ａ、８３ｂとの間に、大型複列円錐ころ軸受８１内への土砂の侵入を防止するシール９１が設けられている。なお、ここでは、内輪８３ａ側に設けられるシール９１について説明するが、内輪８３ｂ側に設けられるシール９１についても同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００６５】
シール９１は、環状であり、断面略Ｌ字状であって剛性を有する芯金部９２と、芯金部９２に取り付けられ、弾性を有するゴム部９３と、内径側に収縮可能なスプリング９４とを備える。ゴム部９３には、一方の内輪８３ａと適当な圧力でニップするリップ部９５が設けられており、スプリング９４は、リップ部９５の外径側に配置される。芯金部９２は、ゴム部９３に設けられたリップ部９５が、内輪８３ａの大鍔８７側の外径面８８とニップするよう、外輪８２の一方端部８９の内径面９０に装着される。リップ部９５は、スプリング９４によって、内輪８３ａとのニップ状態を維持される。このようにして、シール９１により、大型複列円錐ころ軸受８１はシールされる。
【００６６】
このように構成することにより、カッター７２によって掘削され、後方に搬送された土砂や泥水等の大型複列円錐ころ軸受８１内への侵入を防止することができる。そうすると、土砂や泥水等の侵入による軸受部材の破損等を防止することができるため、大型複列円錐ころ軸受８１を長寿命とすることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受８１を備えるトンネル掘削機の回転軸支持構造についても、長寿命を実現することができる。
【００６７】
なお、大型複列円錐ころ軸受内への土砂等の侵入を防止するシールは、大型複列円錐ころ軸受の外部側に設けてもよいし、左右の内輪のうち、いずれか一方にのみ設けられていてもよい。また、シールを複数配置して、土砂等の浸入をさらに効率的に防止してもよい。
【００６８】
また、上記の実施の形態においては、大型複列円錐ころ軸受は、内輪の小径側端面が対向するように構成された大型複列円錐ころ軸受であったが、これに限らず、大径側端面が対向する構成であってもよいし、２列以上であってもよい。また、単列の大型円錐ころ軸受であってもよい。
【００６９】
なお、上記の実施の形態においては、室温において、すき間の周方向の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さくすることにしたが、さらには、保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さくすることにしてもよい。こうすることにより、保持器の安全率を５．０以上とすることができるため、さらに衝突による変形等を低減することができる。
【００７０】
また、上記の実施の形態においては、外輪および内輪の材質を肌焼鋼としたが、これに限らず、例えば、熱による線膨張係数が１．２５×１０−５／℃の軸受鋼等が選択される。
【００７１】
また、上記の実施の形態において、外輪の外径寸法は２５００ｍｍとし、内輪の内径寸法は、２０００ｍｍとしたが、これに限らず、外輪の外径寸法が１０００ｍｍ以上であり、内輪の内径寸法が７５０ｍｍ以上である大型ころ軸受についても適用される。なお、例えば、上記した用途において実際に使用される大型ころ軸受としては、外輪の外径寸法が５０００ｍｍ以下であり、内輪の内径寸法が４５００ｍｍ以下のものが適用される。
【００７２】
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント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。
【００７３】
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】
【００７４】
この発明に係る大型ころ軸受は、機能の低下の防止が要求される風力発電機の主軸支持構造やトンネル掘削機の回転軸支持構造に、有効に利用される。
【００７５】
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。
【００７６】
また、この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受のうち、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントの間のすき間を示す拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る大型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、図２中の線ＩＩＩ−ＩＩＩを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で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、柱部の中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。
【図５】複数の保持器セグメントを周方向に配置した場合の大型円錐ころ軸受の概略断面図である。
【図６】隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。
【図７】保持器安全率と周方向のすき間との関係を示すグラフである。
【図８】この発明に係る大型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９】図８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１０】この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示すトンネル掘削機の回転軸支持構造に含まれる大型複列円錐ころ軸受の一部を示す断面図である。
【図１２】従来における保持器セグメントの斜視図である。
【図１３】図１２に示す保持器セグメントを備える円錐ころ軸受の一部を、軸受の転動軸線に直交する平面で切断した場合の断面図である。
【図１４】図１２に示す保持器セグメントを備える円錐ころ軸受を、軸受の転動軸線に直交する平面で切断した場合の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，８５ａ，８５ｂ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４，８４ａ，８４ｂ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 柱部、１５ａ，１５ｂ 連結部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｂ，１８ｃ 案内爪、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ 端面、２２ ＰＣＤ、３１ 大型円錐ころ軸受、３２，８２ 外輪、３３，８３ａ，８３ｂ 内輪、３９ すき間、５０ 支持台、５１ 旋回座軸受、５２ ナセル、５３ ケーシング、５４ 軸受ハウジング、５５ 主軸支持軸受、５６ 主軸、５７ ブレード、５８ 増速機、５９ 発電機、６０ 旋回用モータ、６１ 減速機、７１ トンネル掘削機の回転軸支持構造、７２ カッター、７３ カッターヘッド、７４ 回転軸、７５ カッターヘッド支持部、７６ モータ、７７ 固定部材、７８ リング部材、８１ 大型複列円錐ころ軸受、８６ 内輪間座、８７ 大鍔、８８ 外径面、８９ 一方端部、９０ 内径面、９１ シール、９２ 芯金部、９３ ゴム部、９４ スプリング、９５ リップ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備える大型ころ軸受であって、
前記外輪の外径寸法は、１０００ｍｍ以上であり、
前記内輪の内径寸法は、７５０ｍｍ以上であり、
前記外輪、および前記内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、大型ころ軸受。
【請求項２】
前記充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の大型ころ軸受。
【請求項３】
前記樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む、請求項１または２に記載の大型ころ軸受。
【請求項４】
前記樹脂中の前記充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項５】
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さい、請求項１〜４のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項６】
前記ころは、円錐ころである、請求項１〜５のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項７】
風力を受けるブレードと共に回転する風力発電機の主軸を支持する、請求項１〜６のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項８】
土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドが一方端に設けられた回転軸を支持する、請求項１〜６のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項９】
前記外輪と前記内輪との間に、軸受内部への異物の侵入を防止するシールが設けられている、請求項８に記載の大型ころ軸受。
【請求項１０】
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大型ころ軸受とを含む風力発電機の主軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、風力発電機の主軸支持構造。
【請求項１１】
土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、
一方端に前記カッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、
固定部材に組み込まれ、前記回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含むトンネル掘削機の回転軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、トンネル掘削機の回転軸支持構造。
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備える大型ころ軸受であって、
前記外輪の外径寸法は、１０００ｍｍ以上であり、
前記内輪の内径寸法は、７５０ｍｍ以上であり、
前記外輪、および前記内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、大型ころ軸受。
【請求項２】
前記充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の大型ころ軸受。
【請求項３】
前記樹脂は、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポロアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、および熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む、請求項１または２に記載の大型ころ軸受。
【請求項４】
前記樹脂中の前記充填材の充填比率は、２０重量％以上４０重量％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項５】
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．０９％よりも小さい、請求項１〜４のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項６】
前記ころは、円錐ころである、請求項１〜５のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項７】
風力を受けるブレードと共に回転する風力発電機の主軸を支持する、請求項１〜６のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項８】
土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドが一方端に設けられた回転軸を支持する、請求項１〜６のいずれかに記載の大型ころ軸受。
【請求項９】
前記外輪と前記内輪との間に、軸受内部への異物の侵入を防止するシールが設けられている、請求項８に記載の大型ころ軸受。
【請求項１０】
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大型ころ軸受とを含む風力発電機の主軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、風力発電機の主軸支持構造。
【請求項１１】
土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、
一方端に前記カッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、
固定部材に組み込まれ、前記回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含むトンネル掘削機の回転軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪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を備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上２×１０−５／℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、１×１０−５／℃以上３×１０−５／℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の０．０７５％よりも大きく、０．１２％よりも小さい、トンネル掘削機の回転軸支持構造。
【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】
【公開番号】特開２０１０−４８３４２（Ｐ２０１０−４８３４２Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３２２０（Ｐ２００８−２１３２２０）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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