JP4063847B2 - ころ軸受、保持器セグメントおよび風力発電機の主軸支持構造 - Google Patents

Description

この発明は、ころ軸受、保持器セグメントおよび風力発電機の主軸支持構造に関し、特に、大型のころ軸受、大型のころ軸受に含まれる保持器セグメントおよびこのような大型のころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造に関するものである。

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。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。

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。

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。

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、周方向の最も外側にある柱部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。
ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２

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。

ころ軸受を組み立てたときに、保持器セグメント間にこのようなすき間を有すると、ころ軸受の運転時において、隣接する保持器セグメント同士が、周方向に衝突する。そうすると、隣接する保持器セグメントから周方向の荷重を受けて、端部に位置する柱部が、変形してしまう。

これを図１４、図１５および図１６を用いて説明する。図１６は、ころ軸受に組み込まれた保持器セグメント１０１ａの一方端の柱部１０３ａ付近を、径方向外側、すなわち、図１５中における矢印Ｘの方向から見た図である。なお、図１６中、柱部１０３ａの変形は、誇張して表している。図１４、図１５および図１６を参照して、保持器セグメント１０１ａは、隣接する保持器セグメント１０１ｂとの衝突により、周方向、すなわち、図１５および図１６における矢印Ｙの方向から荷重を受ける。

ここで、保持器セグメント１０１ｂから受ける荷重は、保持器セグメント１０１ａのうち、周方向の端部に位置する柱部１０３ａに負荷される。柱部１０３ａは、周方向に連結されておらず、周方向の荷重に対して弱いため、ポケット１０４側に変形してしまう。そうすると、柱部１０３ａの周方向内側の端面１０９は、ポケット１０４側に入り込んでしまう。その結果、ころのロックを引き起こしたり、柱部１０３ａの摩耗による保持器セグメント１０１ａの破損を招くおそれがある。

この発明の目的は、適切にころを転動させることができ、保持器セグメントの破損のおそれの少ないころ軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、適切にころを転動させることができ、破損するおそれの少ない保持器セグメントを提供することである。

この発明のさらに他の目的は、長寿命を実現した風力発電機の主軸支持構造を提供することである。

この発明に係るころ軸受は、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、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、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。保持器セグメントの周方向の両端部には、柱部が位置する。ここで、端部に位置する柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている。

このように構成することにより、保持器セグメントのうち、端部に位置する柱部の周方向外側に設けられた膨出部と、隣接する保持器セグメントとが当接する。そうすると、隣接する保持器セグメントから周方向に負荷される荷重は、まず、膨出部に負荷される。柱部の周方向内側には凹部が設けられているため、膨出部に負荷された荷重は、柱部の形状に沿って、連結部に伝達されることになる。したがって、柱部の変形を抑制することができ、ころのロックや柱部の摩耗を低減することができる。連結部は、周方向に連なっているため、周方向の荷重に対して強く、大きな荷重を受けることができる。その結果、保持器セグメントの破損を防止することができる。

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一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。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。

好ましくは、膨出部は、略円弧状である。こうすることにより、略円弧状の部分で隣接する保持器セグメントから負荷される荷重を受けることができ、柱部の変形をより抑制して、連結部に荷重を伝達することができる。

さらに好ましくは、凹部は、膨出部と実質的に同じ形状である。こうすることにより、柱部の形状に沿って、より効果的に、連結部に荷重を伝達することができる。ここで、「実質的に同じ形状」とは、たとえば、膨出部が円弧状であった場合は、凹部も円弧状であり、膨出部が複数の平面から構成される形状であれば、凹部も複数の平面から構成される形状を指すことを意味する。

さらに好ましくは、膨出部および凹部は、両端部に位置する柱部に設けられている。こうすることにより、方向性を気にせずに保持器セグメントを配置させ、ころ軸受を組み立てることができるため、ころ軸受の生産性が向上する。

さらに好ましくは、膨出部および凹部が設けられた柱部には、凹部が設けられていない部分に、ころを案内する案内面が設けられている。こうすることにより、柱部のうち、周方向の荷重による変形の影響が少ない部分で、保持器セグメントを案内することができるため、安定して案内することができる。

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る間座を備える。

上記したように、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適正な範囲のすき間が必要である。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。すき間の寸法を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ない。

ここで、周方向のすき間の寸法を調整する際に、隣接する保持器セグメント間に、すき間調整用の間座を配置することにより、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、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。このようにして配置したときに、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たすき間を、間座によって、適正なすき間寸法となるように調整する。間座は、ころを収容するポケットを有さないものであり、少なくともころを収容する一つのポケットを有する保持器セグメントとは、異なるものである。

この発明の他の局面においては、保持器セグメントは、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。また、保持器セグメントは、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部と、この複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部とを有する。保持器セグメントの周方向の両端部には、柱部が位置する。ここで、端部に位置する柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている。

このような保持器セグメントは、柱部の変形が抑制され、柱部の形状に沿って、周方向の荷重を連結部に伝達することができるため、ころのロック等を防止することができ、破損のおそれは少ない。

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、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、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。保持器セグメントの周方向の両端部には、柱部が位置する。ここで、端部に位置する柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている。

このような風力発電機の主軸支持構造は、ころを適切に転動させることができ、保持器セグメントの破損のおそれが少ないころ軸受を含むため、長寿命を実現することができる。

この発明によれば、保持器セグメントのうち、端部に位置する柱部の周方向外側に設けられた膨出部と、隣接する保持器セグメントとが当接する。そうすると、隣接する保持器セグメントから周方向に負荷される荷重は、まず、膨出部に負荷される。柱部の周方向内側には凹部が設けられているため、膨出部に負荷された荷重は、柱部の形状に沿って、連結部に伝達されることになる。したがって、柱部の変形を抑制することができ、ころのロックや柱部の摩耗を低減することができる。連結部は、周方向に連なっているため、周方向の荷重に対して強く、大きな荷重を受けることができる。その結果、保持器セグメントの破損を防止することができる。

また、このような保持器セグメントは、柱部の変形が抑制され、柱部の形状に沿って、周方向の荷重を連結部に伝達することができるため、ころのロック等を防止することができ、破損のおそれは少ない。

また、このような風力発電機の主軸支持構造は、ころを適切に転動させることができ、保持器セグメントの破損のおそれが少ないころ軸受を含むため、長寿命を実現することができる。

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１は、保持器セグメント１１ａのうち、周方向の一方の端部側に位置する柱部１４ａ付近を、径方向外側、すなわち、図２中の矢印Ｉの方向から見た図である。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。また、一点鎖線でＰＣＤ２２を示す。

図１、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、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を保持するポケット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〜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。

一対の連結部１５ａ、１５ｂは、複数の保持器セグメント１１ａ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。

柱部１４ａ〜１４ｄの外径側および内径側には、軸方向の中央部分において、径方向内側または外側に凹んだ形状で、周方向に貫通する油溝１９、２０が設けられている。この油溝１９、２０により、潤滑剤の循環が良好になる。

ポケット１３ａ〜１３ｃの周方向両側に位置する柱部１４ａ〜１４ｄの内径側および外径側には、ころを案内する案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１８ｂ、１８ｃが設けられている。このように構成することにより、保持器セグメント１１ａは、ころ案内となり、保持器セグメント１１ａの径方向への移動が規制され、その配置を安定させることができる。

ここで、周方向の一方の端部に位置する柱部１４ａのうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部２３ａが設けられている。また、柱部１４ａのうち、周方向内側、すなわち、ポケット１３ａ側には、周方向内側の端面２５から周方向に凹んだ凹部２３ｂが設けられている（図１参照）。膨出部２３ａおよび凹部２３ｂは、滑らかな円弧状を有する曲面２４ａ、２４ｂから構成されている。また、凹部２３ｂは、膨出部２３ａと、実質的に同じ形状である。なお、凹部２３ｂは、柱部１４ａの軸方向の中央に設けられている。

なお、膨出部２３ａおよび凹部２３ｂが設けられた柱部１４ａには、柱部１４ａの端面２５のうち、凹部２３ｂが設けられていない位置に、ころを案内する案内面１７ａが設けられている。このように構成することにより、案内面１７ａは凹部２３ｂの変形の影響を受けない。したがって、保持器セグメント１１ａは、ポケット１３ａに保持される円錐ころ１２ａによって、安定して案内される。

なお、周方向の他方の端部に位置する柱部１４ｄにも膨出部２３ａおよび凹部２３ｂが設けられており、その構成は、柱部１４ａに設けられた膨出部２３ａおよび凹部２３ｂと同じであるため、その説明を省略する。

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、周方向に連なる保持器セグメント１１ａ等の周方向のすき間の寸法を調整する間座について説明する。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に含まれる一対の連結部１５ａ、１５ｂの軸方向の間隔と同じである。また、中央部２８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する油溝３０ａ、３０ｂが設けられている。

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。また、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。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。

図６および図７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と、間座２６とを備える。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。

このようにして配置された保持器セグメント１１ａ〜１１ｄについて、隣接する保持器セグメントから周方向の荷重が負荷された場合について、説明する。図８は、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｂの当接部分を、径方向外側、すなわち、図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た概略図である。なお、図８において、保持器セグメント１１ａ、１１ｂがそのポケット１３ａ、１３ｅにおいて保持する円錐ころは図示していない。

図７および図８を参照して、保持器セグメント１１ａの柱部１４ａの膨出部２３ａは、隣接する保持器セグメント１１ｂの柱部１４ｅの膨出部２３ｃと当接している。円錐ころ軸受３１の運転時に、隣接する保持器セグメント１１ｂから、周方向、すなわち、図７および図８中の矢印Ａで示す方向に荷重が負荷される。この場合、保持器セグメント１１ａのうち、周方向の端部に位置する柱部１４ａに、その荷重が負荷される。

ここで、柱部１４ａのポケット１３ａ側には、膨出部２３ａと実質的に同じ形状の凹部２３ｂが設けられている。したがって、隣接する保持器セグメント１１ｂから負荷された荷重は、柱部１４ａの形状に沿って、図８中の矢印Ｂで示すように、連結部１５ａ、１５ｂ側に伝達される。そうすると、周方向の荷重による柱部１４ａの変形を抑制することができ、ポケット１３ａに保持する円錐ころ３４のロックや、柱部１４ａの摩耗を低減することができる。また、連結部１５ａ、１５ｂは、周方向に連なっているため、周方向の荷重に対して強く、大きな荷重を受けることができる。その結果、保持器セグメント１１ａの破損を防止することができる。

ここで、膨出部２３ａおよび凹部２３ｂは、略円弧状を有する曲面２４ａ、２４ｂから構成されているため、角の部分を含まない。したがって、柱部１４ａの変形をさらに抑制することができる。なお、曲面２４ａ、２４ｂを構成する円弧の半径については、できるだけ小さくすることが好ましい。こうすることにより、効率的に、連結部１５ａ、１５ｂに荷重を伝達することができる。しかし、曲面２４ｂの円弧の半径があまりにも小さいと、クラックによる破損を生じるおそれがある。したがって、これを防止するためにも、曲面２４ｂの円弧の半径については、ある程度大きくする方がよい。

また、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃとの間においても同様に、保持器セグメント１１ｂの柱部１４ｆの膨出部２３ｄと、隣接する保持器セグメント１１ｃの柱部１４ｇの膨出部２３ｅとが当接し、周方向に荷重が負荷された場合でも、荷重を連結部１５ｃ、１５ｄに伝達できるため、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの破損を防止することができる。

なお、保持器セグメント１１ａのうち、膨出部２３ａおよび凹部２３ｂは、周方向の両端部に位置する柱部１４ａ、１４ｄに設けられているため、方向性を気にすることなく、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃを周方向に連ねて配置させることができる。したがって、円錐ころ軸受３１の生産性を向上することができる。

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９は、図６においてＩＸで示す部分の拡大断面図である。図５、図６および図９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き、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間に生じたすき間３９に、保持器セグメント１１ｄの周方向の端部に位置する柱部１４ｈの膨出部２３ｆと、間座２６の端部２７ａ、２７ｂの一方側の端面２９ａ、２９ｂとを当接させるように、間座２６を配置させる。こうすることにより、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。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。

ここで、上記の実施の形態においては、間座２６は、周方向の端部２７ａ、２７ｂの端面２９ａ、２９ｂと保持器セグメント１１ｄの周方向外側の膨出部２３ｆとを当接させることにしたが、間座２６を、たとえば、略直方体形状とし、隣接する保持器セグメント１１ｄと、柱部１４ｈの膨出部２３ｆで当接させることにしてもよい。図１０は、この場合における保持器セグメント１１ｄと間座４１との配置状態を、径方向外側から見た図である。なお、図１０においては、保持器セグメント１１ａ、１１ｄに設けられた案内面を省略している。図１０を参照して、略直方体形状の間座４１は、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間に、その周方向の端面４２と、隣接する保持器セグメント１１ｄの柱部１４ｈの膨出部２３ｆとを当接させるように配置される。ここで、保持器セグメント１１ｄの柱部１４ｈは、隣接する間座４１から、周方向の荷重が負荷される。しかし、膨出部２３ｆおよび凹部２３ｇにより、柱部１４ｈに負荷された荷重は、柱部１４ｈの形状に沿って連結部１５ｅ、１５ｆに伝達されるため、保持器セグメント１１ｄの破損を防止することができる。

なお、上記の実施の形態においては、膨出部および凹部は、円弧状を有する曲面から構成されることにしたが、これに限らず、膨出部および凹部は、複数の平面から構成される形状であってもよい。図１１（Ａ）は、周方向の端部の柱部に複数の平面から構成される膨出部および凹部が設けられた保持器セグメントの一部を示す図である。図１１（Ａ）を参照して、保持器セグメント５１の柱部５２に設けられた膨出部５３ａは、複数の平面５４ａ、５４ｂ、５４ｃから構成されている。また、凹部５３ｂは、複数の平面５５ａ、５５ｂ、５５ｃから構成されている。このように膨出部５３ａおよび凹部５３ｂを構成することによっても、保持器セグメント５１の破損を防止することができる。

また、図１１（Ｂ）に示すように、保持器セグメント５６の柱部５７に設けられる膨出部５８ａおよび凹部５８ｂのうち、凹部５８ｂを複数の曲面６０ａ、６０ｂ、６０ｃによって設けることにしてもよい。また、膨出部５８ａを構成する曲面５９を、クラウニング形状としてもよい。

なお、上記の実施の形態において、膨出部および凹部は、保持器セグメントの周方向の両端の柱部に設けることにしたが、これに限らず、いずれか一方端の柱部にのみ、膨出部および凹部を設けることにしてもよい。この場合、保持器セグメントを周方向に連ねて配置させる際に、膨出部および凹部が設けられた柱部の配置を揃えることにより、効果的に、保持器セグメントの破損を防止することができる。

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。

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、外輪および内輪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形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、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。保持器セグメントの周方向の両端部には、柱部が位置する。ここで、端部に位置する柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている。

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。ここで、上記のような構成とすると、たとえば、ころ軸受に含まれる保持器セグメントが、隣接する保持器セグメントから周方向の大きな荷重を加えられた場合であっても、保持器セグメントの破損を防止することができる。そうすると、ころ軸受の寿命が長くなり、風力発電機の主軸支持構造は、長寿命を実現することができる。

なお、上記の実施の形態においては、円錐ころ軸受は、間座を含むことにしたが、これに限らず、このような間座を含まないタイプの円錐ころ軸受についても、適用される。

また、上記の実施の形態においては、保持器セグメントは、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。このような構成の保持器セグメントは、案内面が設けられたポケットを多く有するため、より安定して径方向に配置される。

なお、上記の実施の形態においては、ころ軸受に備えられるころとして、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。

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。

この発明に係るころ軸受および保持器セグメントは、ころのロックや柱部の破損を防止することができるため、円滑なころの転動が要求されるころ軸受に有効に利用される。

また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造については、長寿命が要求される風力発電機の主軸支持構造に、有効に利用できる。

保持器セグメントの周方向外側に位置する柱部付近を、径方向外側から見た概略図である。 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２に示す保持器セグメントを、図２中の線ＩＩＩ−ＩＩＩを含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。 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。 円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。 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。 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に示す保持器セグメントの当接部分を径方向外側から見た図である。 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。 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、略直方体形状の間座を配置した場合の断面図である。 この発明の他の実施形態に係る保持器セグメントを径方向外側から見た図であり、（Ａ）膨出部および凹部が複数の平面から構成されるもの、（Ｂ）膨出部にクラウニング形状が設けられており、凹部が３つの曲面から設けられているものを示す。 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。 従来における保持器セグメントの斜視図である。 図１４に示す保持器セグメントを、柱部を含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。 隣接する保持器セグメントから周方向に荷重を負荷された場合の従来における保持器セグメントを径方向外側から見た図である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，５１，５６ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，５２，５７ 柱部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ 連結部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ｂ，１８ｃ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ 油溝、２５，２９ａ，２９ｂ，４２ 端面、２２ ＰＣＤ、２３ａ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，５３ａ，５８ａ 膨出部、２３ｂ，２３ｇ，５３ｂ，５８ｂ 凹部、２４ａ，２４ｂ，５９，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ 曲面、２６，４１ 間座、２７ａ，２７ｂ 端部、２８ 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、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ 平面、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。

Claims (8)

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、
   前記ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、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ころ軸受であって、
   前記保持器セグメントの周方向の両端部には、前記柱部が位置し、
   前記端部に位置する前記柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている、ころ軸受。
2. 前記膨出部を径方向外側から見た場合において、前記膨出部は、略円弧状である、請求項１に記載のころ軸受。
   
3. 前記凹部は、前記膨出部と実質的に同じ形状である、請求項１に記載のころ軸受。
4. 前記膨出部および凹部は、前記両端部に位置する柱部に設けられている、請求項１または２に記載のころ軸受。
5. 前記膨出部および凹部が設けられた柱部には、前記凹部が設けられていない位置に、ころを案内する案内面が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のころ軸受。
6. 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を備える、請求項１〜５のいずれかに記載のころ軸受。
7. 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、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した保持器セグメントであって、
   前記ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部と、
   この複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部とを有し、
   前記保持器セグメントの周方向の両端部には、前記柱部が位置し、
   前記端部に位置する前記柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている、保持器セグメント。
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、前記ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、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、
   前記保持器セグメントの周方向の両端部には、前記柱部が位置し、
   前記端部に位置する前記柱部のうち、周方向外側には、周方向に膨出する膨出部が設けられており、周方向内側には、周方向に凹んだ凹部が設けられている、風力発電機の主軸支持構造。

Images