JP2011027235A - 旋回軸受のシール構造および旋回部支持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 使用環境に左右されることなく、安定した接着強度を有し、さらにシール交換時の剥離作業性にも優れる旋回軸受のシール構造および旋回部支持装置を提供する。
【解決手段】 この旋回軸受は、内外輪１，２における軸受空間４の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材５を備えている。内外輪１，２に、前記シール部材５の基部６を圧入嵌合する嵌合凹部７，７をそれぞれ設け、かつシール部材５の基部６および前記嵌合凹部７，７の内面のいずれか一方または両方に凹凸形状の圧入代を設け、前記嵌合凹部７，７に、それぞれシラン系接着剤を介して前記シール部材５の基部６を圧入嵌合させて固定した。
【選択図】 図１
【解決手段】 この旋回軸受は、内外輪１，２における軸受空間４の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材５を備えている。内外輪１，２に、前記シール部材５の基部６を圧入嵌合する嵌合凹部７，７をそれぞれ設け、かつシール部材５の基部６および前記嵌合凹部７，７の内面のいずれか一方または両方に凹凸形状の圧入代を設け、前記嵌合凹部７，７に、それぞれシラン系接着剤を介して前記シール部材５の基部６を圧入嵌合させて固定した。
【選択図】 図１
Description
この発明は、例えば、風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座や、デッキクレーン等の旋回座に使用される旋回軸受のシール構造および旋回部支持装置に関する。
風力発電用の風車（風力発電装置）のヨー、ブレード用の旋回座等に使用される旋回軸受が実用に供されている。この旋回軸受は、一般的にグリースにて潤滑され、外部からの異物混入、または軸受内部からのグリース漏れを防ぐためにゴムシールが装着されている。このゴムの材質はニトリル、クロロプレン、アクリル等が使用されている。
特に、風力発電装置のヨー、ブレード用に使用されるゴムシールは、グリース漏れ防止が重要な機能となる。旋回軸受は、一般に低速運転のため発熱の問題は少ないが、給脂管からグリースを給脂する等の場合には、軸受内部の圧力が上昇する。このため、グリース漏れを防止するリップ構造、例えば図９に示すような軸方向内向きのリップ構造を有するゴムシール部５０には、内部圧力が作用する。
前記内部圧力またはリップ摺動部の接線力によって、ゴムシール部５０が軌道輪５１，５２のシール固定部より脱落するおそれがある。特に、図１０のようにシール基部５０ａを軸受軸方向に固定した構造では、シールリップに内部圧力が作用した場合にゴムシールがシール固定部より抜け易くなる。
前記内部圧力またはリップ摺動部の接線力によって、ゴムシール部５０が軌道輪５１，５２のシール固定部より脱落するおそれがある。特に、図１０のようにシール基部５０ａを軸受軸方向に固定した構造では、シールリップに内部圧力が作用した場合にゴムシールがシール固定部より抜け易くなる。
旋回軸受は外気に曝されるため、ゴムシールは耐候劣化や、ゴムシールのリップ摺動部の摩耗等の経年劣化が生じることがある。風力発電装置用軸受は２０年の寿命要求があるため、仮にゴムシールが劣化した場合においては、ゴムシールのみを交換できるような設計仕様にすることが必要となる。
シールの固定方法としては、シール部を蓋で完全に覆い、この蓋をねじ等で軌道輪に機械的に固定する方法が考えられる（特許文献１）。この場合、部品点数が多くなり加工コストが高くなるうえ、シール交換作業の作業工数が大きくなることから望ましくない。
また、シール部とシール固定部に凹凸形状の圧入代を設けて固定する方法が考えられる（特許文献２）。しかし、シール脱落防止のための圧入代を大きく設定すると、シールの組み込みが難しくなる。そのため、シール部を瞬間接着剤によりシール固定部に固定する手法が最も安価な手法になるが、瞬間接着剤は一旦硬化するとシール交換時の剥離が難しい。また、瞬間接着剤は、湿度や温度変化による膨張収縮の追従性が悪く、使用条件によっては、接着強度が著しく低下するおそれがある。
この発明の目的は、使用環境に左右されることなく、安定した接着強度を有し、さらにシール交換時の剥離作業性にも優れる旋回軸受のシール構造および旋回部支持装置を提供することである。
この発明における第１の発明の旋回軸受のシール構造は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、前記内外輪のいずれか一方に、前記シール部材の基部を圧入嵌合する嵌合凹部を設け、かつ前記シール部材の基部および前記嵌合凹部の内面のいずれか一方または両方に、凹形状、凸形状、および凹凸形状の少なくともいずれか一つの圧入代を設け、前記嵌合凹部に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定したものである。
前記シール部材の基部から突出して圧入により変形する突部からなる圧入代、および前記嵌合凹部の内面に形成されて圧入により前記シール部材の基部の表面突出部分が入る凹部からなる圧入代のいずれか一方または両方を設けたものであっても良い。
前記「シラン系接着剤」とは、シランカップリング剤つまり一つの分子中に有機物との反応や相互作用が期待できる有機官能基「Ｙ」と、加水分解性基「ＯＲ」とを有する有機ケイ素化合物を、接着剤に添加したものである。
前記「凹凸形状の圧入代」とは、シール部材の基部が嵌合凹部に弾性変形して固定された状態で、基部の抜け止めを図る部分の凹凸形状そのものを言い、いわゆる「締め代」等の寸法とは異なる概念である。
前記シール部材の基部から突出して圧入により変形する突部からなる圧入代、および前記嵌合凹部の内面に形成されて圧入により前記シール部材の基部の表面突出部分が入る凹部からなる圧入代のいずれか一方または両方を設けたものであっても良い。
前記「シラン系接着剤」とは、シランカップリング剤つまり一つの分子中に有機物との反応や相互作用が期待できる有機官能基「Ｙ」と、加水分解性基「ＯＲ」とを有する有機ケイ素化合物を、接着剤に添加したものである。
前記「凹凸形状の圧入代」とは、シール部材の基部が嵌合凹部に弾性変形して固定された状態で、基部の抜け止めを図る部分の凹凸形状そのものを言い、いわゆる「締め代」等の寸法とは異なる概念である。
この構成によると、シラン系接着剤の接着強度は、例えば、シアノアクリレート系接着剤等と比較し低い。しかし、シラン系接着剤は、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有し、さらに、シール交換時の剥離作業性にも優れる。内外輪いずれかの嵌合凹部に、このシラン系接着剤を介してシール部材の基部を凹凸形状等の圧入代で固定したため、シール部を蓋で覆いねじ等で機械的に固定するものより、部品点数の低減を図り、その分、コスト低減を図ることができる。軸受内部の圧力が上昇したとしても、シラン系接着剤の接着強度と、凹凸形状等の圧入代の作用とにより、シール部材の基部を嵌合凹部に固定した状態を安定して維持することができる。さらに、シラン系接着剤は剥離作業性に優れるため、シール交換作業の作業工数の低減を図ることができる。また、前記シラン系接着剤を介してシール部材の基部を嵌合凹部に固定しているため、前記凹凸形状等の圧入代をより小さく設定することができ、これにより、シール部材の組み込みが容易になる。
前記シール部材は、前記基部から延び前記内外輪のいずれか他方に、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向内側に傾斜するリップ部を有するものであっても良い。軸受空間にグリースを給脂すると、リップ部が前記内外輪のいずれか他方に押し付けられる。これにより、グリース漏れ防止を図ることができる。この場合、シール部材に軸受内部の圧力が作用するが、シール部材の基部を凹凸形状等の圧入代で嵌合凹部に圧入嵌合させて固定しているため、このシール部材が不所望に脱落することがなくなる。
前記嵌合凹部は、軸方向を向いて開口するものであっても良い。この場合、シール部材は内部圧力の影響を受け易くなるものの、嵌合凹部に、シラン系接着剤を介してシール部材の基部を圧入嵌合して固定したため、前記内部圧力に抗してシール部材の嵌合凹部への固定を維持できる。
前記シール部材はニトリルまたはクロロプレンから成るものであっても良い。
前記シール部材はニトリルまたはクロロプレンから成るものであっても良い。
この発明における第２の発明の旋回軸受のシール構造は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、前記内外輪のいずれか一方に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定したものである。
この構成によると、シール部材の基部をシラン系接着剤を介して固定したため、いわゆる瞬間接着剤等に比べて、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有し、さらに、シール交換時の剥離作業性にも優れる。また、シール部を蓋で覆いねじ等で機械的に固定するものより、部品点数の低減を図り、その分、コスト低減を図ることができる。さらに、シール交換作業の作業工数の低減を図ることができる。
この発明における第１の発明の風車の旋回部支持装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受により、風車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したものである。この構成によると、風車のブレードを主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回させ、風の状態に合わせた最適な旋回角度に制御することができる。
この発明における第２の発明の風車の旋回部支持装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受により、風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持したものである。この構成によると、風の状態に合わせてナセルの向きを随時変えることができる。
この発明における第１の発明の旋回軸受のシール構造は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、前記内外輪のいずれか一方に、前記シール部材の基部を圧入嵌合する嵌合凹部を設け、かつ前記シール部材の基部および前記嵌合凹部の内面のいずれか一方または両方に、凹形状、凸形状、および凹凸形状の少なくともいずれか一つの圧入代を設け、前記嵌合凹部に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定したため、使用環境に左右されることなく、安定した接着強度を有し、さらにシール交換時の剥離作業性にも優れる旋回軸受のシール構造を実現できる。
この発明における第２の発明の旋回軸受のシール構造は、内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、前記内外輪のいずれか一方に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定したため、使用環境に左右されることなく、安定した接着強度を有し、さらにシール交換時の剥離作業性にも優れる旋回軸受のシール構造を実現できる。
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この旋回軸受は、例えば、風力発電用風車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、または風車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に示すように、旋回軸受は、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２の軌道溝１ａ，２ａ間に転動自在に介在する複数のボール３と、周方向に隣接するボール３，３間に介在する図示外の間座とを備える。内外輪１，２の軌道溝１ａ，２ａは、いずれも２つの曲面で構成されている。各軌道溝１ａ，２ａを構成する２つの曲面は、それぞれ転動体としてのボール３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なるゴシックアーチ状の断面円弧状である。各ボール３は、内輪軌道溝１ａおよび外輪軌道溝２ａの前記各曲面に接点で接して４点接触する。この旋回軸受は４点接触玉軸受として構成されている。前記間座は例えば樹脂材料からなり、この間座は両側のボール接触面が、中心部に至るに従って深く凹む球面を成す凹面形状とされている。
外輪２には、複数の貫通孔２ｂが円周方向一定間隔おきに設けられる。これら貫通孔２ｂは、例えば、外輪２を後述の支持台等に連結固定するために用いられる。内輪１にも複数の貫通孔１ｂが円周方向一定間隔おきに設けられ、これら貫通孔１ｂは、例えば内輪１を後述のナセルのケーシング等に連結固定するために用いられる。各貫通孔１ｂ，２ｂは、軸受軸方向に平行に形成されている。
シール構造について説明する。
内外輪１，２の軸受空間４にはグリースが充填され、この軸受空間４の軸方向の両端がシール部材５，５により密封されている。図２に示すように、外輪２の上端部のうち、貫通孔２ｂ（図１）よりも内径側で且つ外輪内径寄りの上端面に、シール部材５の基部６を圧入嵌合する環状の嵌合凹部７が形成されている。この嵌合凹部７に、シラン系接着剤８を介して前記シール部材５の基部６を圧入嵌合させて固定している。嵌合凹部７は、シール部材５の基部６の軸方向寸法に応じて、軸方向に所定距離形成される。嵌合凹部７における外周側の壁部には、凹部からなる圧入代として環状凹部７ａが設けられる。この環状凹部７ａは、嵌合凹部７における軸方向中間付近に配置して設けられ、外径側に凹む断面円弧形状に形成される。
シール部材５は、ニトリルまたはクロロプレン等の弾性体から成り、シール本体９と、基部６と、リップ部１０とを有する。シール本体９は、断面略長方形状の環状体に形成され、外輪２の上端面の内径縁付近に沿って配置される。このシール本体９における下面の外径側に、前記基部６が一体に設けられる。
内外輪１，２の軸受空間４にはグリースが充填され、この軸受空間４の軸方向の両端がシール部材５，５により密封されている。図２に示すように、外輪２の上端部のうち、貫通孔２ｂ（図１）よりも内径側で且つ外輪内径寄りの上端面に、シール部材５の基部６を圧入嵌合する環状の嵌合凹部７が形成されている。この嵌合凹部７に、シラン系接着剤８を介して前記シール部材５の基部６を圧入嵌合させて固定している。嵌合凹部７は、シール部材５の基部６の軸方向寸法に応じて、軸方向に所定距離形成される。嵌合凹部７における外周側の壁部には、凹部からなる圧入代として環状凹部７ａが設けられる。この環状凹部７ａは、嵌合凹部７における軸方向中間付近に配置して設けられ、外径側に凹む断面円弧形状に形成される。
シール部材５は、ニトリルまたはクロロプレン等の弾性体から成り、シール本体９と、基部６と、リップ部１０とを有する。シール本体９は、断面略長方形状の環状体に形成され、外輪２の上端面の内径縁付近に沿って配置される。このシール本体９における下面の外径側に、前記基部６が一体に設けられる。
基部６は、軸方向に延び前述の嵌合凹部７に圧入嵌合可能に設けられる。この基部６の外周面に、前記環状凹部７ａに圧入嵌合する環状凸部６ａを設けている。この外周側の環状凸部６ａは、基部６の表面突出部分であり、環状凹部７ａの断面円弧形状に対応するように形成され、且つ、基部６の軸方向中間付近に配置して設けられる。基部６の内周面には、基部６の表面から突出して圧入により変形する突部からなる圧入代として、環状凸部６ｂを設けている。この内周側の環状凸部６ｂにおける径方向の圧入代寸法は、前記環状凹部７ａにおける径方向の圧入代寸法よりも小さく形成されている。また、内周側の環状凸部６ｂは、外周側の環状凸部６ａよりも軸方向内側に位置するように形成されている。前記シラン系接着剤８が、嵌合凹部７内および基部６のいずれか一方または両方に塗布された状態で、嵌合凹部７に基部６が圧入嵌合される。
なお、図２（Ｂ）に示すシール構造に代えて、環状凹部７ａを軌道輪の内周側（図２（Ｂ）左側）に設け、この環状凹部７ａに圧入嵌合する環状凸部６ａのみ設けたシール構造、換言すれば内周側に凹凸形状の圧入代を設けたシール構造にしても良い。図２（Ｂ）に示すシール構造に代えて、環状凹部７ａを軌道輪の内周側および外周側（図２（Ｂ）左側および右側）に設け、これら環状凹部７ａ，７ａにそれぞれ圧入嵌合する環状凸部６ａ，６ａを設けたシール構造、換言すれば内周側および外周側に凹凸形状の圧入代をそれぞれ設けたシール構造にしても良い。
軌道輪の内周側および外周側に環状凹部７ａを設けないで、図２（Ｂ）右側に環状凸部６ａを設けたシール構造、換言すれば外周側に凸形状の圧入代を設けたシール構造にしても良い。また、前記環状凹部７ａを設けないで、図２（Ｂ）左右両側に環状凸部６ａを設けたシール構造、換言すれば内周側および外周側に凸形状の圧入代をそれぞれ設けたシール構造にしても良い。上記シール構造の変形例は、外輪２だけでなく内輪１についても同様に成立する。
なお、図２（Ｂ）に示すシール構造に代えて、環状凹部７ａを軌道輪の内周側（図２（Ｂ）左側）に設け、この環状凹部７ａに圧入嵌合する環状凸部６ａのみ設けたシール構造、換言すれば内周側に凹凸形状の圧入代を設けたシール構造にしても良い。図２（Ｂ）に示すシール構造に代えて、環状凹部７ａを軌道輪の内周側および外周側（図２（Ｂ）左側および右側）に設け、これら環状凹部７ａ，７ａにそれぞれ圧入嵌合する環状凸部６ａ，６ａを設けたシール構造、換言すれば内周側および外周側に凹凸形状の圧入代をそれぞれ設けたシール構造にしても良い。
軌道輪の内周側および外周側に環状凹部７ａを設けないで、図２（Ｂ）右側に環状凸部６ａを設けたシール構造、換言すれば外周側に凸形状の圧入代を設けたシール構造にしても良い。また、前記環状凹部７ａを設けないで、図２（Ｂ）左右両側に環状凸部６ａを設けたシール構造、換言すれば内周側および外周側に凸形状の圧入代をそれぞれ設けたシール構造にしても良い。上記シール構造の変形例は、外輪２だけでなく内輪１についても同様に成立する。
図２（Ａ）に示すように、リップ部１０は、シール本体９の内周側の先端に一体に繋がる。シール部材５は、このリップ部１０が内輪外周面１ｃに接する接触式のものである。同リップ部１０は、軸方向内外に二股に分岐する第１，第２のリップ部１０ａ，１０ｂを有する。第１のリップ部１０ａは、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向内側に傾斜する。第２のリップ部１０ｂは、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向外側に傾斜する。これら第１，第２のリップ部１０ａ，１０ｂと内輪外周面１ｃとで囲まれた環状空間１１が形成される。この環状空間１１にもグリースが保持され、リップ部１０の摩耗を軽減し得る。
図１に示すように、内輪１の下端部のうち、貫通孔１ｂよりも外径側で且つ内輪外径寄りの下端面に、シール部材５の基部６を圧入嵌合する環状の嵌合凹部７が形成されている。この嵌合凹部７にも、シラン系接着剤８を介して前記シール部材５の基部６を圧入嵌合させて固定している。その他このシール部材５の詳細構造については、外輪上端部に設けたシール部材５と同一構造であるので、同シール部材５に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。
前記シラン系接着剤の接着強度について説明する。
シラン系接着剤の接着強度は、シアノアクリレート系接着剤と比較し低い。しかし、シラン系接着剤は、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有している。このことを証明するため、以下の試験を行った。
図３に示すように、シール部材５と同一のニトリルまたはクロロプレンから成る板体の試験片Ｗを準備する。これと共に、一対の金属製の試験片接着用治具１２，１２を準備する。各試験片接着用治具１２は、試験片Ｗの上縁部（または下縁部）を支持する支持部１２ａと、この支持部１２ａから試験片Ｗの一表面Ｗａに沿って所定寸法延びる接着面１２ｂとを有する。この接着面１２ｂに、試験対象となる接着剤を塗布し、試験片Ｗの一表面Ｗａにおける、一端部および他端部をそれぞれ上下の試験片接着用治具１２，１２に接着する。接着面積は、一接着面当たり約３００ｍｍ２とした。
シラン系接着剤の接着強度は、シアノアクリレート系接着剤と比較し低い。しかし、シラン系接着剤は、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有している。このことを証明するため、以下の試験を行った。
図３に示すように、シール部材５と同一のニトリルまたはクロロプレンから成る板体の試験片Ｗを準備する。これと共に、一対の金属製の試験片接着用治具１２，１２を準備する。各試験片接着用治具１２は、試験片Ｗの上縁部（または下縁部）を支持する支持部１２ａと、この支持部１２ａから試験片Ｗの一表面Ｗａに沿って所定寸法延びる接着面１２ｂとを有する。この接着面１２ｂに、試験対象となる接着剤を塗布し、試験片Ｗの一表面Ｗａにおける、一端部および他端部をそれぞれ上下の試験片接着用治具１２，１２に接着する。接着面積は、一接着面当たり約３００ｍｍ２とした。
その後、図３（Ｂ）に示すように、引張試験機Ｍにおいて、各試験片接着用治具１２の接着面以外の部分をクランプする。この状態において、一対の試験片接着用治具１２，１２を離隔させる矢符Ａ１，Ａ２にて表記する荷重方向に引張荷重を与える。
この試験で付加したヒートサイクルパターンは、−40℃/湿度制御なし6h ⇔ 50℃/98%RH 18h(2サイクル毎最大10サイクル)とした。つまり、試験片Ｗに対し、湿度制御のない−４０℃の温度を６時間与える。次に、湿度９８％ＲＨで５０℃の温度を１８時間与える。これを１サイクルとする。このヒートサイクル後に、常温（２０℃）にて試験片Ｗに引張試験を実施する。図４に示す試験結果のうち縦軸の引張強度は、試験片２個の平均値とした。同図４の引張強度は、接着面から試験片Ｗが剥れたときの値である。
この試験で付加したヒートサイクルパターンは、−40℃/湿度制御なし6h ⇔ 50℃/98%RH 18h(2サイクル毎最大10サイクル)とした。つまり、試験片Ｗに対し、湿度制御のない−４０℃の温度を６時間与える。次に、湿度９８％ＲＨで５０℃の温度を１８時間与える。これを１サイクルとする。このヒートサイクル後に、常温（２０℃）にて試験片Ｗに引張試験を実施する。図４に示す試験結果のうち縦軸の引張強度は、試験片２個の平均値とした。同図４の引張強度は、接着面から試験片Ｗが剥れたときの値である。
この試験結果から、シラン系接着剤は、使用環境に左右されることなく安定した強度を有し、さらにシール交換時の剥離作業性にも優れるということが言える。但し、絶対強度が低いため、前述の凹凸形状の圧入代を設けることで、シール部材５の基部９を固定するための必要な強度を補っている。
以上説明した旋回軸受のシール構造によると、シラン系接着剤の接着強度は、シアノアクリレート系接着剤等と比較し低い。しかし、シラン系接着剤は、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有し、さらに、シール交換時の剥離作業性にも優れる。内外輪１，２の嵌合凹部７，７に、このシラン系接着剤８を介して、シール部材５の基部６を凹凸形状の圧入代で圧入嵌合して固定したため、シール部を蓋で覆いねじ等で機械的に固定するものより、部品点数の低減を図り、その分、コスト低減を図ることができる。軸受内部の圧力が上昇したとしても、シラン系接着剤８の接着強度と、凹凸形状の圧入代の作用とにより、シール部材５の基部６を嵌合凹部７に固定した状態を安定して維持することができる。さらに、シラン系接着剤８は剥離作業性に優れるため、シール交換作業の作業工数の低減を図ることができる。
嵌合凹部７，７に付着したシラン系接着剤８を剥離した後、この嵌合凹部７，７に、再び、シラン系接着剤８を介して新たなシール部材５の基部６を圧入嵌合して固定することで、この旋回軸受を継続して使用することが可能となる。前記シラン系接着剤８を介してシール部材５の基部６を嵌合凹部７に固定しているため、前記凹凸形状の圧入代をより小さく設定することができ、これにより、シール部材５の組み込みが容易になる。
以上説明した旋回軸受のシール構造によると、シラン系接着剤の接着強度は、シアノアクリレート系接着剤等と比較し低い。しかし、シラン系接着剤は、湿度や温度変化に対して安定した接着強度を有し、さらに、シール交換時の剥離作業性にも優れる。内外輪１，２の嵌合凹部７，７に、このシラン系接着剤８を介して、シール部材５の基部６を凹凸形状の圧入代で圧入嵌合して固定したため、シール部を蓋で覆いねじ等で機械的に固定するものより、部品点数の低減を図り、その分、コスト低減を図ることができる。軸受内部の圧力が上昇したとしても、シラン系接着剤８の接着強度と、凹凸形状の圧入代の作用とにより、シール部材５の基部６を嵌合凹部７に固定した状態を安定して維持することができる。さらに、シラン系接着剤８は剥離作業性に優れるため、シール交換作業の作業工数の低減を図ることができる。
嵌合凹部７，７に付着したシラン系接着剤８を剥離した後、この嵌合凹部７，７に、再び、シラン系接着剤８を介して新たなシール部材５の基部６を圧入嵌合して固定することで、この旋回軸受を継続して使用することが可能となる。前記シラン系接着剤８を介してシール部材５の基部６を嵌合凹部７に固定しているため、前記凹凸形状の圧入代をより小さく設定することができ、これにより、シール部材５の組み込みが容易になる。
シール部材５の第１のリップ部１０ａは、先端に向かうに従って軸受空間４の軸方向内側に傾斜するため、軸受空間４にグリースを給脂すると、この第１のリップ部１０ａが他方の軌道輪に押し付けられる。これにより、グリース漏れ防止を図ることができる。この場合、シール部材５に軸受内部の圧力が作用するが、シール部材５の基部６を凹凸形状の圧入代で嵌合凹部７に圧入嵌合させて固定しているため、このシール部材５が不所望に脱落することがなくなる。第１のリップ部１０ａが軌道輪に押し付けられた場合であっても、第１，第２のリップ部１０ａ，１０ｂと軌道輪とで囲まれた環状空間１１にグリースが保持されるため、このグリースがリップ部１０の先端と軌道輪との間に油膜を形成する結果、リップ部１０の摩耗を軽減し得る。それ故、グリース漏れ防止効果をさらに高めることができる。
シール構造の他の例として、図５に示すように、外輪内周面２ｃのうち上端寄りに、シール部材５Ａの基部６Ａを圧入嵌合する嵌合凹部７Ａを形成しても良い。この嵌合凹部７Ａに、シラン系接着剤８を介して前記シール部材５Ａの基部６Ａを圧入嵌合させて固定している。嵌合凹部７Ａは、シール部材５Ａの基部６ａの径方向寸法に応じて、径方向に所定距離形成される。シール部材５Ａは、前記基部６Ａとリップ部１０Ａとで成る。基部６Ａは、径方向に延び前記嵌合凹部７Ａに圧入嵌合可能に設けられる。この基部６Ａの上端面および下端面に、基部６Ａから突出して圧入により変形する突部からなる圧入代として複数（この例では各端面につき３つ）の環状突部１３をそれぞれ設けている。基部６Ａの上下各端面における複数の環状突部１３は、径方向に一定間隔を隔てて形成される。各環状突部１３は、上下各端面から突出先端に向かうに従って、嵌合凹部７Ａ開口側に傾斜するいわゆる楔形状に形成される。この楔効果により環状突部１３が嵌合凹部７Ａから不所望に抜けることをより防止し得る。前記リップ部１０Ａは、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向内側に傾斜する傾斜部分のみからなる。
図５のシール構造においても内外輪１，２の嵌合凹部７Ａに、シラン系接着剤８を介してシール部材５Ａの基部６Ａを環状突部１３からなる圧入代で圧入嵌合して固定したため、シール部を蓋で覆いねじ等で機械的に固定するものより、部品点数の低減を図り、その分、コスト低減を図ることができる。軸受内部の圧力が上昇したとしても、シラン系接着剤の接着強度と、環状突部１３からなる圧入代の作用とにより、シール部材５Ａの基部６Ａを嵌合凹部７Ａに固定した状態を安定して維持することができる。さらに、シラン系接着剤８は剥離作業性に優れるため、シール交換作業の作業工数の低減を図ることができる。
シール構造のさらに他の例として、図６に示すように、軌道輪に嵌合凹部を設けず、内外輪１，２（この例では外輪２）の端面に、シラン系接着剤８を介してシール部材５Ｂの基部６Ｂを固定させても良い。この場合、部品点数低減、作業工数の低減効果に加え、内外輪１，２に嵌合凹部を設ける加工工数を省略できるため、さらに製造コストの低減を図れる。
図２（Ｂ）に示すシール構造において、環状凸部６ｂを省略し、嵌合凹部７における、凹部からなる圧入代である環状凹部７ａを設け、基部６の外周面に、前記環状凹部７ａに圧入嵌合する環状凸部６ａを設けたシール構造としても良い。この場合、シール部材５の基部６の構造を簡単化でき、金型費用の低減を図ることが可能となる。
図２（Ｂ）に示すシール構造において、環状凸部６ａ、環状凹部７ａを省略し、突部からなる圧入代として環状凸部６ｂのみ設けたシール構造としても良い。この場合、シール部材５の基部６の構造を簡単化できるうえ、環状凹部７ａを加工するための軌道輪の加工工数を低減し得る。
図２（Ｂ）に示すシール構造において、環状凸部６ｂを省略し、嵌合凹部７における、凹部からなる圧入代である環状凹部７ａを設け、基部６の外周面に、前記環状凹部７ａに圧入嵌合する環状凸部６ａを設けたシール構造としても良い。この場合、シール部材５の基部６の構造を簡単化でき、金型費用の低減を図ることが可能となる。
図２（Ｂ）に示すシール構造において、環状凸部６ａ、環状凹部７ａを省略し、突部からなる圧入代として環状凸部６ｂのみ設けたシール構造としても良い。この場合、シール部材５の基部６の構造を簡単化できるうえ、環状凹部７ａを加工するための軌道輪の加工工数を低減し得る。
シール構造のさらに他の例として、図７（Ａ）に示すように、外輪２に環状凹部７ａを設け、シール部材５Ｃの基部６には凹形状、凸形状何れの圧入代も設けないシール構造にしても良い。但し、このシール構造では、図７（Ｂ）に示すように、シール部材５Ｃを圧入嵌合するとき基部６が弾性変形し、基部６の一部が前記環状凹部７ａに倣って嵌り込むように弾性復帰する締め代を設けておく必要がある。環状凹部７ａは図７（Ａ）左側に設けても良いし、図７（Ａ）左右両側に設けても良い。
図８および図９は風力発電用の風車の一例を示す。この風車２１は、支持台２２上にナセル２３を水平旋回自在に設け、このナセル２３のケーシング２４内に主軸２５を回転自在に支持し、この主軸２５のケーシング２４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード２６を取付けてなる。主軸２５の他端は増速機２７に接続され、増速機２７の出力軸２８が発電機２９のロータ軸に結合されている。
ナセル２３は、旋回軸受ＢＲ１により旋回自在に支持される。この発明の図１ないし図４に示した実施形態の旋回軸受において、例えば、外輪２の外周面にギヤ等が設けられたものが、前記ナセル２３用の旋回軸受ＢＲ１に用いられる。図８に示すように、ケーシング２４に複数の駆動源３０が設置され、各駆動源３０に図示しない減速機を介してピニオンギヤが固着される。外輪２（図１）の前記ギヤが前記ピニオンギヤに噛合するように配置される。例えば、外輪２が複数の貫通孔２ｂにより支持台２２に連結固定され、内輪１がケーシング２４に固定される。複数の駆動源３０を同期して駆動させ、この旋回駆動力を外輪２へ伝達する。よって、支持台２２に対してナセル２３が相対的に旋回可能となる。
ブレード２６は、旋回軸受ＢＲ２により旋回自在に支持される。この旋回軸受ＢＲ２は、図１ないし図４に示した実施形態の旋回軸受において、例えば、内輪１の内周面にギヤを設けたものが適用される。主軸２５の突出した先端部２５ａには、ブレード２６を旋回駆動する駆動源が設けられる。前記先端部２５ａにこの旋回軸受の外輪２が連結固定され、内輪１の内周面に付設のギヤが、前記駆動源のピニオンギヤに噛合されている。この駆動源を駆動させ、この旋回駆動力を内輪を伝達することで、ブレード２６が旋回可能となる。したがって、旋回軸受ＢＲ２は、風車のブレード２６を主軸２５に対して、主軸軸心Ｌ１に略垂直な軸心Ｌ２回りに旋回自在に支持し得る。このように、ブレード２６の角度およびナセル２３の向きを風の状態に合わせて随時変え得る。
この発明の旋回軸受を、風力発電用以外の油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、砲座、パラボラアンテナ等にも適用できる。
１…内輪
１ａ…軌道溝
２…外輪
２ａ…軌道溝
３…ボール（転動体）
４…軸受空間
５…シール部材
６…基部
７…嵌合凹部
８…シラン系接着剤
１０ａ…第１のリップ部
１ａ…軌道溝
２…外輪
２ａ…軌道溝
３…ボール（転動体）
４…軸受空間
５…シール部材
６…基部
７…嵌合凹部
８…シラン系接着剤
１０ａ…第１のリップ部
Claims (9)
- 内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、
前記内外輪のいずれか一方に、前記シール部材の基部を圧入嵌合する嵌合凹部を設け、かつ前記シール部材の基部および前記嵌合凹部の内面のいずれか一方または両方に、凹形状、凸形状、および凹凸形状の少なくともいずれか一つを形成することにより、当該基部が前記嵌合凹部に圧入嵌合され、且つ、前記嵌合凹部に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定した旋回軸受のシール構造。 - 請求項１において、前記シール部材は、前記基部から延び前記内外輪のいずれか他方に、先端に向かうに従って軸受空間の軸方向内側に傾斜するリップ部を有する旋回軸受のシール構造。
- 請求項１または請求項２において、前記嵌合凹部は、軸方向を向いて開口する旋回軸受のシール構造。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シール部材はニトリルまたはクロロプレンから成る旋回軸受のシール構造。
- 内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数の転動体が設けられ、内外輪における軸受空間の軸方向の両端をそれぞれ封止する一対の弾性体製のシール部材を備えた旋回軸受のシール構造において、
前記内外輪のいずれか一方に、シラン系接着剤を介して前記シール部材の基部を固定した旋回軸受のシール構造。 - 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、風車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旋回軸受のシール構造。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受のシール構造。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受により、風車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した風車の旋回部支持装置。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受により、風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持した風車の旋回部支持装置。
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