JP2011007247A - 旋回軸受およびこれを用いた風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 寸法の大きな保持器についても樹脂により製作することを可能とし、保持器の軽量化および価格低下を図ることができ、しかも保持器の強度が強い旋回軸受を提供する。
【解決手段】 旋回軸受は、内輪１と外輪２との間に、環状の保持器４に保持された複数の転動体３が介在する。保持器４は、それぞれ転動体３を保持するポケット４ａを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメント４Ａ，４Ｂからなる。隣合うセグメント４Ａ，４Ｂには互いに径方向に重なる重なり部分８がある。この重なり部分８に、隣合うセグメント４Ａ，４Ｂに互いに整合するポケット４ａを設ける。この整合するポケット４ａに転動体３が入る。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば風力発電装置等の旋回部分に用いられる大型または超大型の旋回軸受およびこれを用いた風力発電装置に関する。

図１９および図２０は風力発電装置の１例を示す。この風力発電装置５１は、支持台５２上にナセル５３を水平旋回自在に設け、このナセル５３のケーシング５４内に主軸５５を回転自在に支持し、この主軸５５のケーシング１４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード５６を取付けてなる。主軸５５の他端は増速機５７に接続され、増速機５７の出力軸５８が発電装置５９のロータ軸に結合されている。

風力発電装置は規模が非常に大きく、１枚のブレード１６の長さが数１０メートル、中には１００メートルを超えるものもある。そのため、ブレード５６が主軸５５回りに回転する際に、その回転位置、例えば主軸５５よりも上側の位置と下側の位置とで、ブレード５６が受ける風の風速が異なる。風速が違っていても各ブレード５６が同じ荷重を受けるように、ブレード５６が回転する間に、風速に応じて各ブレード５６の風に向かう角度を調整する。また、常に各ブレード５６が正面から風を受けるように、風向きの変化に応じてナセル５３の向きを変える（ヨー）。なお、風速が速過ぎて多大な荷重を受ける恐れがある場合には、ナセル５３の向きを通常の逆にして、風が抜けるようにすることもある。

このように、風力発電装置では、風の状態に合わせてブレード５６の角度およびナセル５３の向きを随時変える必要があるため、ブレード５６およびナセル５３はそれぞれ旋回軸受６１，６２により旋回自在に支持され、図示しない駆動手段により旋回させるようになっている。風力発電装置用の旋回軸受の特徴としては、寸法が非常に大きいこと、旋回の揺動角が比較的小さいこと、変動荷重を受けることが挙げられる。
寸法に関しては、ブレード用で外輪外径１０００〜３０００ｍｍ、ヨー用で同１５００〜３５００ｍｍである。揺動角に関しては、ブレード用で最大約９０°、ヨー用で最大３６０°である。変動荷重に関しては、ブレード用およびヨー用のいずれについても変動荷重を受けるが、特にブレード用が急激な変動荷重を受けることが多い。

特開２００２−３３９９８１号公報 特開平９−８８９６８号公報

旋回軸受の転動体を保持する手法としては、間座スペーサを使用する手法と、保持器を使用する手法とがある。
間座スペーサを使用する場合、転動体と間座スペーサとの間に円周方向すきまが存在する状態では、転動体と間座スペーサ間で干渉力および摩擦力が発生しないが、転動体の集散により前記円周方向すきまが無くなると、転動体と間座スペーサ間に干渉力および摩擦力が発生する。それにより、軸受が過負荷となって、回転ロック等が生じる恐れがある。特に、変動荷重により比較的狭い旋回範囲内で頻繁に揺動する状況では、転動体の集散が生じやすく、回転ロック等の率が高くなる。

対して、保持器を使用する場合は、転動体が保持器のポケット内に確実に保持され、転動体の集散が生じない。転動体がポケット内で移動してポケットの周縁に当たると、保持器の柱部が転動体に反発力を与えて転動体をポケットの中心側へ戻すため、各転動体が常に等配に保たれる。そのため、間座スペーサを使用する場合のような大きな摩擦力が発生しない。したがって、旋回の揺動角が比較的小さく変動荷重を受ける風力発電装置用の旋回軸受は、間座スペーサではなく、保持器で転動体を保持するのが望ましい。

ところで、大型または超大型である風力発電装置用の旋回軸受では、保持器を鋼板製とすると、保持器の重量が大きくなりすぎて、保持器を案内する部品、例えば軌道輪の摩耗が懸念される。保持器の重量を小さくするには、保持器を樹脂製とすることが考えられるが、樹脂成形機の能力上の制約があって、外径が１メートルを超えるような大きな樹脂製保持器を製作することは困難である。樹脂成形機で製作可能な製品の寸法は、最大で４００ｍｍ程度とされている。

そこで、保持器を、複数のセグメントに分割されたセグメント保持器（例えば特許文献１，２）にすることを試みた。その場合、各セグメントが互いに位置ずれすることを避けるため、隣合うセグメント同士を連結する必要がある。例えば、特許文献２の軸受に用いられている保持器は、図２１に示すように、隣合う一対のセグメント４Ｉ，４Ｊにおいて、一方のセグメント４Ｉの端部には凸部７１を設け、他方のセグメント４Ｊの端部には凹部７２を設け、これら凸部７１と凹部７２とを互いに係合させることで、一対のセグメント４Ｉ，４Ｊを連結している。

特許文献２の軸受は医療用であり、外部からあまり大きな力が作用しないと考えられるので、保持器の強度についてさほど考慮する必要はない。しかし、風力発電装置用の旋回軸受の場合、外部から大きな力が作用するため、図２１の連結構造では、凸部７１と凹部７２による連結箇所に応力集中が生じて、この連結箇所で破断することが懸念される。

この発明の目的は、保持器をセグメント化して寸法の大きな軸受についても保持器の設計、製造の容易化が図れ、しかも保持器の強度が強い旋回軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、ブレードやナセルの支持に適した旋回軸受を備えた風力発電装置を提供することである。

この発明にかかる旋回軸受は、内輪と外輪との間に、環状の保持器に保持された複数の転動体を介在させた旋回軸受において、前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメントからなり、隣合うセグメントには互いに径方向に重なる重なり部分があって、この重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っていることを特徴とする。

この構成の旋回軸受によれば、保持器により転動体が常に等配に保持されて、保持器と転動体間等に大きな摩擦力が発生しないため、過負荷による回転ロック等が避けられる。保持器は複数のセグメントからなるため、保持器を構成する部品のうち最大のものであるセグメントの寸法を小さくできる。それにより、軸受寸法の大きな旋回軸受について、例えば保持器を樹脂製とする等、保持器の設計、製造の容易化が可能である。保持器が樹脂製であれば、保持器が軽量化され、保持器を案内する部品の摩耗を低減できる。また、鋼板製の保持器と比較して、コストを低減できる。隣合うセグメントは、両セグメントの重なり部分に設けられたポケットに転動体が入ることによって、隣合うセグメントの相互移動が拘束され、両セグメントが互いに円周方向および軸方向に分離することが防がれている。この連結構造であると、各セグメントの連結部で応力集中が生じる箇所がないため、保持器の強度向上を図れる。

この発明において、前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状の内径側セグメントと、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し内径側セグメントに対して円周方向にずれて内径側セグメントの外径側に重なる複数の円弧状の外径側セグメントとでなり、円周方向の一部が互いに重なって隣合う内径側セグメントと外径側セグメントとの重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っている構成であってもよい。あるいは、前記保持器の各セグメントは、円周方向の一部のみが互いに径方向に重なる構成であってもよい。いずれの場合も、前記作用および効果が得られる。

前記保持器の隣合うセグメントにおける互いに径方向に重なる部分のポケットに、ポケット内周に嵌合するリング部材を設けてもよい。
リング部材を設ければ、隣合うセグメントの結合が強固になり、両者の分離を防止する効果が高い。リング部材がセラミックス等の高強度材からなる場合は、保持器の強度向上を図れるとともに、ポケット内周面の摩耗を抑制できる。

前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する圧入代形成突部を幅方向の両端に設け、他方のセグメントの幅方向両端の端面を前記圧入代形成突部に圧入状態に嵌合させるのが良い。
あるいは、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する圧入代形成突部を前記ポケットの周縁に設け、他方のセグメントの前記ポケットの内周を前記圧入代形成突部に圧入状態に嵌合させても良い。

このように、互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する圧入代形成突部を設けることにより、これら一対のセグメントが幅方向すなわち旋回軸受の軸方向に分離するのを防ぐことができる。圧入代形成突部により互いに径方向に重なる一対のセグメントを互いに圧入状態に嵌合させることにより、これら一対のセグメントが結合され、径方向に分離するのを防ぐことができる。

また、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する引っ掛かり代形成突部を幅方向端に設け、この引っ掛かり代形成突部は、セグメントの幅方向中央側を向く引っ掛け用凹部を有し、他方のセグメントの幅方向端に、前記引っ掛け用凹部に係合する引っ掛け用凸部を設けても良い。
あるいは、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する引っ掛かり代形成突部を前記ポケットの周縁に設け、この引っ掛かり代形成突部は、セグメントの幅方向外側を向く引っ掛け用凹部を有し、他方のセグメントの前記ポケットの周縁に、前記引っ掛け用凹部に係合する引っ掛け用凸部を設けても良い。

このように、互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する引っ掛かり代形成突部を設けることにより、これら一対のセグメントが幅方向すなわち旋回軸受の軸方向に分離するのを防ぐことができる。引っ掛かり代形成突部を他方のセグメントの引っ掛け用凹部に係合させることにより、互いに径方向に重なる一対のセグメントが径方向に分離するのを防ぐことができる。

さらに、前記保持器における隣合うセグメントの重なり部分を固着具で互いに固定するか、あるいは接着剤または溶着により互いに固定しても良い。
隣合うセグメントの重なり部分を固定することにより、隣合う一対のセグメントが円周方向、軸方向、および径方向に分離するのを強固に防ぐことができる。

前記保持器のポケットの周縁に、内径側および外径側の両面からポケットの中心側にそれぞれ突出して転動体の脱落を阻止する内径側抜け止め片および外径側抜け止め片を設け、保持器を転動体案内とすることができる。保持器が転動体案内であると、保持器との接触による軌道輪の摩耗を防げる。

前記保持器が樹脂製であるのが望ましい。保持器を樹脂製とすれば、保持器の軽量化を図ることができ、保持器を案内する部品の摩耗を低減できる。

この発明の旋回軸受は、軸受形式が４点接触玉軸受であってもよい。複列軸受であってもよい。複列スラスト円筒ころと単列ラジアル円筒ころを組み合わせた３列円筒ころ軸受であってもよい。また、クロスローラ軸受であってもよい。いずれの軸受形式であっても、発明の効果が有効に発揮される。

この発明は、軸受外径１ｍ以上である旋回軸受に適用できる。そのため、風力発電装置のブレードを主軸に対して支持するブレード用軸受や、風力発電装置のナセルを支持台に対して支持するヨー用軸受に適する。

また、この発明にかかるスラスト型の旋回軸受は、軸方向に互いに対向する一対の軌道輪の間に、環状の保持器に保持された複数の転動体を介在させた旋回軸受において、前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメントからなり、隣合うセグメントには互いに軸方向に重なる重なり部分があって、この重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っていることを特徴とする。

この構成のスラスト型の旋回軸受によれば、保持器により転動体が常に等配に保持されて、保持器と転動体間に大きな摩擦力が発生しないため、過負荷による回転ロック等が避けられる。保持器は複数のセグメントからなるため、保持器を構成する部品のうち最大のものであるセグメントの寸法を小さくでき、軸受寸法の大きなスラスト型の旋回軸受についても保持器を樹脂製とすることが可能である。保持器が樹脂製であれば、保持器が軽量化され、保持器を案内する部品の摩耗を低減できる。また、樹脂製の保持器と比較して、コストを低減できる。隣合うセグメントは、両セグメントの重なり部分に設けられたポケットに転動体が入ることによって、隣合うセグメントの相互移動が拘束され、両セグメントが互いに円周方向および軸方向に分離することが防がれている。この連結構造であると、各セグメントの連結部で応力集中が生じる箇所がないため、保持器の強度向上を図れる。

この発明にかかる風力発電装置は、上記いずれかの旋回軸受により、ブレードを主軸に対して支持するか、またはナセルを支持台に対して支持する。
上記いずれかの旋回軸受を用いることにより、ブレードやナセルを良好な状態で旋回自在に支持することができる。

この発明の旋回軸受は、内輪と外輪との間に、環状の保持器に保持された複数の転動体を介在させた旋回軸受において、前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメントからなり、隣合うセグメントには互いに径方向に重なる重なり部分があって、この重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っているため、保持器をセグメント化して寸法の大きな軸受についても保持器の設計、製造の容易化が図れ、しかも保持器の強度が強い。

この発明の風力発電装置は、上記旋回軸受により、ブレードを主軸に対して支持するため、ブレードを良好に状態で旋回自在に支持することができる。また、この発明の風力発電装置は、上記旋回軸受により、ナセルを支持台に対して支持するため、ナセルを良好な状態に旋回自在に支持することができる。

この発明の実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。 同旋回軸受の保持器および転動体を軸方向から見た断面図である。 図１の部分拡大図である。 同保持器を内径側セグメントと外径側セグメントとに分離した状態の断面図である。 この発明の異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器を内径側セグメントと外径側セグメントとに分離した状態の断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の一部の断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の一部の断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の一部の断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の一部の断面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体の展開図、（Ｂ）はそのＸＢ−ＸＢ断面図に内輪および外輪を描き加えた図、（Ｃ）はそのＸＣ−ＸＣ断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体の軸と垂直な断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体を軸方向から見た断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体を軸方向から見た断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体を軸方向から見た断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の保持器および転動体を軸方向から見た断面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の一部の平面図、（Ｂ）はそのXVIＢ−XVIＢ断面図、（Ｃ）はそのXVIＣ−XVIＣ断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。 この発明のさらに異なる実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。 風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。 同風力発電装置の破断側面図である。 従来の軸受の保持器のセグメント連結部の斜視図である。

この発明の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この旋回軸受は、例えば、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。

図１において、旋回軸受は、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２の複列の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ間にそれぞれ転動自在に介在する各列複数のボールからなる転動体３と、各列の転動体３を別々に保持する保持器４とを備える。保持器４は、内輪の外周面または外輪２の内周面により案内される。

内外輪１，２の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、いずれも２つの曲面１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ，２ａａ，２ａｂ，２ｂａ，２ｂｂで構成されている。これら２つの曲面は、それぞれ転動体３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なる断面円弧状である。各軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを構成する一対の曲面間は、溝部１ａｃ，１ｂｃ，２ａｃ，２ｂｃになっている。各転動体３は、内輪軌道面１ａ，１ｂおよび外輪軌道面，２ａ，２ｂの前記各曲面に接して４点接触する。すなわち、この旋回軸受は４点接触複列玉軸受として構成されている。

内輪１および外輪２には、取付用ボルト孔５，６がそれぞれ設けられている。内外輪１，２間の軸受空間にはグリースが充填され、この軸受空間の軸方向の両端がシール部材７により密封されている。

図２に示すように、各列の保持器４は、円周方向に並ぶ複数に円弧状の内径側セグメント４Ａと、この内径側セグメント４Ａの外径側に重なって円周方向に並ぶ複数に円弧状の外径側セグメント４Ｂとでなる。これら内径側セグメント４Ａおよび外径側セグメント４Ｂは、円周方向長さが同じで、互いに円周方向にずらして配置してある。この実施形態の場合、内径側セグメント４Ａの円周方向中央に外径側セグメント４Ｂの円周方向端が位置しており、円周方向長さが等しい内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂの重なり部分８が、円周方向に並んでいる。そして、各重なり部分８に、隣合う内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂで互いに整合するポケット４ａが設けられている。各ポケット４ａには、転動体３が入っている。ポケット４ａに転動体３が入ることにより、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂの円周方向および軸方向への相互移動が拘束され、両セグメント４Ａ，４Ｂが互いに円周方向および軸方向に分離することが防がれている。

図３は図１の部分拡大図であり、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂの軸受中心を通る断面の形状を示す。内径側セグメント４Ａの幅方向（旋回軸受の軸方向）の両側に、外径側セグメント４Ｂ側に突出する引っ掛かり代形成突部１０が設けられている。これら引っ掛かり代形成突部１０は、幅方向中央側を向く引っ掛け用凹部１１を有する。一方、外径側セグメント４Ｂの幅方向両側には、前記引っ掛かり代形成突部１０の引っ掛け用凹部１１に係合する引っ掛け用凸部１２が設けられている。

図４に示すように、外径側セグメント４Ｂを内径側セグメント４Ａの幅方向両側の引っ掛かり代形成突部１０の内側に押し込み、外径側セグメント４Ｂの引っ掛け用凸部１２を内径側セグメント４Ａの引っ掛け用凹部１１に係合させることにより、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂを結合する。内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂが結合した状態では、内径側セグメント４Ａの幅方向両側の引っ掛かり代形成突部１０が外径側セグメント４Ｂの幅方向外側に係合することにより、両セグメント４Ａ，４Ｂが互いに幅方向に分離することが防がれているとともに、引っ掛け用凸部１２が引っ掛け用凹部１１に係合することにより、両セグメント４Ａ，４Ｂが互いに径方向に分離することが防がれている。

これら保持器４のセグメント４Ａ，４Ｂは、例えば樹脂からなる。保持器４が樹脂製であれば、鋼板製である場合に比べて軽量にできる。樹脂成形機の性能上、成形可能な製品の大きさに制約があるが、保持器４を複数のセグメント４Ａ，４Ｂに分割することで、寸法の大きな保持器４を樹脂で製作することが可能になっている。例えば、軸受外径が１メートル以上の旋回軸受も製作可能である。

この旋回軸受は、軸受形式を４点接触玉軸受とし、かつ転動体３を複列に配置したため、構成が簡単でありながら静定格荷重が大きい。単純計算で、単列の場合に比べて、静定格荷重が２倍である。転動体３が複列であると、保持器４の軸方向幅が広くなるが、単列である場合に比べて２倍になることはない。そのため、保持器４の軸方向幅をあまり広くすることなく、定格荷重を増加させることができる。転動体３は保持器４により確実にポケット４ａ内に保持されるため、転動体３の集散が生じず、常に等配に保たれる。

保持器４は、転動体３によって隣合う内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂの相互移動を拘束することで両セグメント４Ａ，４Ｂを連結しているため、隣合うセグメント４Ａ，４Ｂの連結部で応力集中が生じる箇所がない。そのため、保持器４の強度が強い。保持器４は樹脂製であり軽量であるため、保持器４の案内面である内輪１の外周面または外輪２の内周面の摩耗を低減できる。

上記実施形態の保持器４は、内径側セグメント４Ａの引っ掛け用凹部１１および外径側セグメント４Ｂの引っ掛け用凸部１２が幅方向の両端に設けてあるが、図５に示すように、引っ掛け用凹部１１および引っ掛け用凸部１２を幅方向の一端にだけ設けてもよい。この場合、引っ掛け用凹部１１および引っ掛け用凸部１２が係合することで、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂが径方向に分離するのを防ぐ効果がある。

また、図６に示すように、内径側セグメント４Ａの引っ掛かり形成突部１０をポケット４ａの周縁に設けてもよい。その場合、引っ掛かり代形成突部１０は、幅方向外側を向く引っ掛け用凹部１１を有するものとし、外径側セグメント４Ｂのポケット４ａの周縁に、引っ掛け用凹部１１に係合する引っ掛け用凸部１２を設ける。この場合も、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂが結合した状態で、両セグメント４Ａ，４Ｂが互いに幅方向に分離することが防がれるとともに、径方向に分離することが防がれる。
上記各例とは逆に、引っ掛け用凹部１１を外径側セグメント４Ｂに、引っ掛け用凸部１２を内径側セグメント４Ａにそれぞれ設けてもよい。

図７および図８は、内径側セグメント４Ａと外径側セグメント４Ｂの異なる結合方式を示す。図７の保持器４は、内径側セグメント４Ａの幅方向両端に、外径側セグメント４Ｂの側に突出する圧入代形成突部１３を設け、この圧入代形成突部１３に、外径側セグメント４Ａの幅方向の両端を圧入状態に嵌合させてある。また、図８の保持器４は、内径側セグメント４Ａのポケット４ａの周縁に、外径側セグメント５Ａの側に突出する圧入代形成突部１３を設け、この圧入代形成突部１３に、外径側セグメント４Ｂのポケット４ａの内周面を圧入状態に嵌合させてある。内径側セグメント４Ａと外径側セグメント４Ｂとが逆であっても良い。これによっても、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂを結合して、両者が互いに径方向に分離することを防ぐことができる。
上記例とは逆に、圧入代形成突部１３を外径側セグメント４Ｂに設けてもよい。

図９は、内径側セグメント４Ａと外径側セグメント４Ｂのさらに異なる結合方式を示す。この保持器４は、内径側および外径側セグメント４Ａ，４Ｂのポケット４ａに、ポケット内周に嵌合するリング部材１４が設けられている。リング部材１４は、例えば圧入により各セグメント４Ａ，４Ｂに嵌合させてある。このようなリング部材１４を設ければ、各セグメント４Ａ，４Ｂの結合が強固になり、両者の分離を防止する効果が高い。リング部材１４がセラミックス等の高強度材からなる場合は、保持器４のさらなる強度向上を図れるとともに、ポケット４ａの内周面の摩耗を抑制できる。

図１０は、さらに異なる保持器を示す。この保持器４は、内径側セグメント４Ａのポケット４ａの周縁に、内径面から内径側に張り出しながらポケット４ａの中心側に突出する内径側抜け止め片１５が設けられ、かつ外径側セグメント４Ｂのポケット４ａの周縁に、外径面から外径側に張り出しながらポケット４ａの中心側に突出する外径側抜け止め片１６が設けられている。これら内径側抜け止め片１５および外径側抜け止め片１６により、ポケット４ａ内の転動体３が内径側および外径側へ脱落するのが阻止されている。言い換えると、保持器４が転動体案内されている。保持器４が転動体案内であると、保持器４との接触による内輪１およい外輪２との摩耗を防げる。内径側セグメント４Ａと外径側セグメント４Ｂの結合は、任意の方式を採用すればよい。図１０の例では、図１〜図４に示す旋回軸受の保持器４と同様に、引っ掛け用凹部１１および引っ掛け用凸部１２による方式が採用されている。

上記内径側抜け止め片１５および外径側抜け止め片１６を設けるのに代えて、図１１のように、内径側セグメント４Ａのポケット４ａの周縁の内径端４ｂＡ、および外径側セグメント４Ｂのポケット４ａの周縁の外径端４ｂＢをポケット４ａの中心側に突出させることによっても、ポケット４ａ内の転動体３が内径側および外径側へ脱落するのを阻止して、保持器４を転動体案内とすることができる。

上記各実施形態の保持器４は、互いに径方向に重なるそれぞれ複数の内径側セグメント４Ａおよび外径側セグメント４Ｂからなるが、図１２〜図１４に示すように、隣合うセグメントが円周方向の一部のみ重なるようにしてもよい。図１２の保持器４は、セグメント４Ｃの内径側重なり部分８Ｃとセグメント４Ｄの外径側重なり部分８Ｄとが互いに重なり、両重なり部分８Ｃ，８Ｄに単列のポケット４ａを設けた例である。図１３の保持器４は、セグメント４Ｅの中央重なり部分８Ｅとセグメント４Ｆの両側重なり部分８Ｆが互いに重なり、両重なり部分８Ｅ，８Ｆに単列のポケット４ａを設けた例である。図１４の保持器４は、隣合うセグメント４Ｇ，４Ｈの重なり部分８Ｇ，８Ｈに複列のポケット４ａを設けた例である。

上記のように隣合うセグメント４Ｃ，４Ｄ（４Ｅ，４Ｆ、４Ｇ，４Ｈ）が円周方向の一部のみ重なる場合、隣合うセグメントが互いに軸方向および径方向に分離しないように、両セグメントを例えば接着または溶着により結合する。図１５に示すように、両セグメント４Ｃ，４Ｄをボルト・ナット等の固着具１７により結合してもよい。このような接着または溶着による結合、および固着具１７による結合は、内径側セグメント４Ａと外径側セグメント４Ｂとからなる保持器４にも適用することができる。

以下、この発明を他の軸受形式に適用した実施形態を示す。
図１６の旋回軸受は、クロスローラ軸受であって、互いに直交する複列の軌道面２１ａ，２１ｂを有する内輪２１と、前記軌道面２１ａ，２１ｂに対向する軌道面２２ａ，２２ｂをそれぞれ個別に有する上下一対の外輪２２Ａ，２２Ｂ間に、各列複数の円筒ころからなる転動体２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ転動自在に介在させてある。各列の転動体２３Ａ，２３Ｂは、円周方向に交互に配置され、共通の保持器２４のポケット２４ａＡ，２４ａＢにそれぞれ保持されている。保持器２４は、上記各実施形態の保持器４と同様、円周方向に並ぶ複数に円弧状の内径側セグメント２４Ａと、この内径側セグメント２４Ａの外径側に重なって円周方向に並ぶ複数に円弧状の外径側セグメント２４Ｂとでなり、両セグメント２４Ａ，２４Ｂに整合して前記ポケット２４ａＡ，２４ａＢが設けられている。

図１７の旋回軸受は、スラスト型の旋回軸受であって、軸方向に互いに対向する軌道面３１ａ，３２ａをそれぞれ個別に有する上下一対の軌道輪３１，３２間に、複数のボールからなる転動体３３が転動自在に介在させてある。各転動体３３を保持する保持器３４は、それぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の上側セグメント３４Ａと、この上側セグメント３４Ａの下側に重なりそれぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の下側セグメント３４Ｂとでなり、これら上下のセグメント３４Ａ，３４Ｂに整合して転動体３３が入るポケット３４ａが設けられている。ポケット３４ａに転動体３３が入ることにより、隣合う一対のセグメント３４Ａ，３４Ｂの円周方向および径方向の移動が拘束されて互いに結合される。

図１８の旋回軸受は、３列円筒ころ軸受であって、内輪４１と、上下一対の外輪部材４２Ａ，４２Ｂからなる外輪４２と、３列の円筒ころからなる転動体４３，４４，４５とを備える。転動体４３，４４は、内輪４１の外径側突出部４１ａの上下両面に形成された軌道面４１ａａ，４１ａｂと、外輪部材４２Ａ，４２Ｂの内径側突出部４２ａＡ，４２ａＢに形成された軌道面４２ａａ，４２ａｂとの間に転動自在に介在し、アキシアル荷重を受ける。転動体４５は、前記内輪４１の外径側突出部４１ａの外径面に形成された軌道面４１ａｃと、前記上側外輪部材４２Ａの内径面に形成された軌道面４２ｃとの間に転動自在に介在し、ラジアル荷重を受ける。

転動体４３を保持する保持器４６は、それぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の上側セグメント４６Ａと、この上側セグメント４６Ａの下側に重なりそれぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の下側セグメント４６Ｂとでなり、これら上下のセグメント４６Ａ，４６Ｂに整合して転動体４３が入るポケット４６ａが設けられている。ポケット４６ａに転動体４３が入ることにより、隣合う一対のセグメント４６Ａ，４６Ｂの円周方向および径方向の移動が拘束される。

同様に、転動体４４を保持する保持器４７は、それぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の上側セグメント４７Ａと、この上側セグメント４７Ａの下側に重なりそれぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の下側セグメント４７Ｂとでなり、これら上下のセグメント４７Ａ，４７Ｂに整合して転動体４３が入るポケット４７ａが設けられている。ポケット４７ａに転動体４３が入ることにより、隣合う一対のセグメント４７Ａ，４７Ｂの円周方向および径方向の移動が拘束される。

転動体４５を保持する保持器４８は、それぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の内径側セグメント４８Ａと、この内径側セグメント４８Ａの外径側に重なりそれぞれ円周方向に並ぶ複数の円弧状の外径側セグメント４８Ｂとでなり、これら内外のセグメント４８Ａ，４８Ｂに整合して転動体４５が入るポケット４８ａが設けられている。ポケット４８ａに転動体４５が入ることにより、隣合う一対のセグメント４６Ａ，４６Ｂの円周方向および軸方向の移動が拘束される。

以上に説明した各実施形態の旋回軸受は、保持器が円周方向に並ぶ複数のセグメントからなるため、保持器を構成する部品のうち最大のものであるセグメントの寸法を小さくでき、軸受寸法の大きな旋回軸受についても保持器を樹脂製とすることが可能である。そのため、風力発電装置のブレード支持用の旋回軸受６１（図２１）またはナセルのヨー支持用の旋回軸受６２（図２１）に適する。風力発電装置以外では、油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、パラボラアンテナ等に適用できる。

１，２１，３１，４１…内輪
２，２２Ａ，２２Ｂ，３２，４２…外輪
３，２３Ａ，２３Ｂ，３３，４３，４４，４５…転動体
４，２４，３４，４６，４７，４８…保持器
４Ａ…内径側セグメント
４Ｂ…外径側セグメント
４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ…セグメント
４ａ，２４ａＡ，２４ａＢ，３４ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ…ポケット
８，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇ，８Ｈ…重なり部分
１０…引っ掛け代形成突部
１１…引っ掛け用凹部
１２…引っ掛け用凸部
１３…圧入代形成突部
１４…リング部材
１５…内径側抜け止め片
１６…外径側抜け止め片
１７…固着具
３４Ａ，４６Ａ，４７Ａ，４８Ａ…上側セグメント
３４Ｂ，４６Ｂ，４７Ｂ，４８Ｂ…下側セグメント
６１，６２…旋回軸受

Claims (22)

1. 内輪と外輪との間に、環状の保持器に保持された複数の転動体を介在させた旋回軸受において、
   前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメントからなり、隣合うセグメントには互いに径方向に重なる重なり部分があって、この重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っていることを特徴とする旋回軸受。
2. 請求項１において、前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状の内径側セグメントと、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し内径側セグメントに対して円周方向にずれて内径側セグメントの外径側に重なる複数の円弧状の外径側セグメントとでなり、円周方向の一部が互いに重なって隣合う内径側セグメントと外径側セグメントとの重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っている旋回軸受。
3. 請求項１において、前記保持器の各セグメントは、円周方向の一部のみが互いに径方向に重なる旋回軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の隣合うセグメントにおける互いに径方向に重なる部分のポケットに、ポケット内周に嵌合するリング部材を設けた旋回軸受。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する圧入代形成突部を幅方向の両端に設け、他方のセグメントの幅方向両端の端面を前記圧入代形成突部に圧入状態に嵌合させた旋回軸受。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する圧入代形成突部を前記ポケットの周縁に設け、他方のセグメントの前記ポケットの内周を前記圧入代形成突部に圧入状態に嵌合させた旋回軸受。
7. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する引っ掛かり代形成突部を幅方向端に設け、この引っ掛かり代形成突部は、セグメントの幅方向中央側を向く引っ掛け用凹部を有し、他方のセグメントの幅方向端に、前記引っ掛け用凹部に係合する引っ掛け用凸部を設けた旋回軸受。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器の互いに径方向に重なるセグメントにおけるいずれか一方のセグメントに、他方のセグメント側に突出する引っ掛かり代形成突部を前記ポケットの周縁に設け、この引っ掛かり代形成突部は、セグメントの幅方向外側を向く引っ掛け用凹部を有し、他方のセグメントの前記ポケットの周縁に、前記引っ掛け用凹部に係合する引っ掛け用凸部を設けた旋回軸受。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記保持器における隣合うセグメントの重なり部分を固着具で互いに固定した旋回軸受。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記保持器における隣合うセグメントの重なり部分を接着剤または溶着により互いに固定した旋回軸受。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、前記保持器のポケットの周縁に、内径側および外径側の両面からポケットの中心側にそれぞれ突出して転動体の脱落を阻止する内径側抜け止め片および外径側抜け止め片を設け、前記保持器を転動体案内した旋回軸受。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記保持器が樹脂製である旋回軸受。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、４点接触玉軸受である旋回軸受。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、複列軸受である旋回軸受。
15. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、複列スラスト円筒ころと端列ラジアル円筒ころを組み合わせた３列円筒ころ軸受である旋回軸受。
16. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、クロスローラ軸受である旋回軸受。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項において、軸受外径１ｍ以上である旋回軸受。
18. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、風力発電装置のブレードを主軸に対して支持するブレード用軸受である旋回軸受。
19. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、風力発電装置のナセルを支持台に対して支持するヨー用軸受である旋回軸受。
20. 軸方向に互いに対向する一対の軌道輪の間に、環状の保持器に保持された複数の転動体を介在させた旋回軸受において、
    前記保持器が、それぞれ前記転動体を保持するポケットを有し円周方向に並ぶ複数の円弧状のセグメントからなり、隣合うセグメントには互いに軸方向に重なる重なり部分があって、この重なり部分に、隣合うセグメントに互いに整合するポケットが設けられ、この整合するポケットに転動体が入っていることを特徴とするスラスト型の旋回軸受。
21. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の旋回軸受により、ブレードを主軸に対して支持した風力発電装置。
22. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の旋回軸受により、ナセルを支持台に対して支持した風力発電装置。

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