JP4105750B1 - ころ軸受、ころ軸受の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

Abstract

【課題】保持器セグメントの破損の恐れを低減させ、ころの円滑な転動を可能とするころ軸受を提供する。
【解決手段】円錐ころ軸受は、円錐ころを収容するポケット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１４ｂ、およびこの複数の柱部１４ｂを連結するように周方向に延びる連結部１５ａ、１５ｂ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樹脂製の保持器セグメント１１ａを備える。保持器セグメント１１ａは、ころ案内である。ここで、柱部１４ｂの側壁面には、円錐ころと接触する接触部２８を有する一つの案内爪１８ｂ、および接触部２８の周方向内方側に位置に形成される凹部２９が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ころ軸受、ころ軸受の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、周方向に配置されて一つの保持器を形成するころ軸受の保持器セグメント、このようなころ軸受の保持器セグメントを含むころ軸受および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。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。また、各柱部１０３ａ〜１０３ｅには、ポケットに収容したころをガイドするガイド面１０６が設けられている。

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。
ヨーロッパ特許公報１４０８２４８Ａ２

特許文献１に開示された保持器セグメントは、軌道輪案内である。これに対し、このような分割型の保持器セグメントをころ案内とすることにより、軌道輪との接触時における破損や衝突音等を低減することができる。

ここで、保持器セグメントをころ案内とするには、柱部の側壁面にころと接触する案内爪を設ける。図１４は、案内爪を設けた保持器セグメントの一部を示す断面図であり、ポケットの内方側から見た状態を示している。図１４を参照して、保持器セグメント１２１は、ポケットを形成する柱部１２２と、柱部１２２を連結する一対の連結部１２３ａ、１２３ｂとを備える。柱部１２２の側壁面には、二つの案内爪１２４ａ、１２４ｂが設けられている。各案内爪１２４ａ、１２４ｂは、ころ長さ方向に間隔を開けて配置されている。このような構成とすることにより、案内爪１２４ａ、１２４ｂ間に設けられるすき間１２５を利用して潤滑油を通油させることができる。

一方、このような保持器セグメント１２１は、ころ軸受に複数備えられるため、大量に製造する必要がある。したがって、保持器セグメント１２１を樹脂製とし、射出成形等により製造することが好ましい。

しかし、上記した形状の保持器セグメント１２１を射出成形により製造すると、各案内爪１２４ａ、１２４ｂの先端において収縮ひけが発生し、案内爪１２４ａ、１２４ｂの中央部が凹んだ形状となる。これを、図１５を用いて説明する。図１５は、この場合の保持器セグメント１２１の一部を示す図である。なお、図１５は、図１４に示す保持器セグメントを、図１４中の矢印ＸＶで示す方向から見た図である。

図１４および図１５を参照して、保持器セグメント１２１の案内爪１２４ａ、１２４ｂのうち、ころ長さ方向の中央部１２７ａ、１２７ｂは射出成形時における収縮ひけにより凹んでいる。ここで、ころ１３１が転動を始める時には、案内爪１２４ａ、１２４ｂのうち、ころ長さ方向の両端に位置するエッジ部１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２６ｄところ１３１とが接触する。そうすると、エッジ部１２６ａ〜１２６ｄの摩耗が促進され、ころ１３１および保持器セグメント１２１の姿勢を安定させることができない。また、強化繊維が充填された樹脂製の保持器セグメント１２１の場合、樹脂部分の摩耗により強化繊維がその表面に露出し、これにより、ころ１３１が摩耗してしまう恐れもある。このような保持器セグメント１２１を備えるころ軸受は、ころを円滑に転動させることができない。なお、図１６に示すように、各案内爪１２４ｃ、１２４ｄにおける一方のエッジ部１２６ｅ、１２６ｆが、ころ１３１と接触する場合も同様である。

また、上記した形状の保持器セグメント１２１は、複数の案内爪１２４ａ、１２４ｂが設けられているため、案内爪１２４ａ、１２４ｂのエッジ部１２６ａ〜１２６ｄが多くなる。そうすると、射出成形時において、樹脂材料の流動性が悪化し、内部欠陥が発生しやすい。また、特許文献１に示す保持器セグメントのようにころ大径側にのみ案内爪を有し、柱部の一部が径方向に突出する複雑な形状であれば、樹脂の収縮や膨張における問題のみならず、変形が発生し、設計寸法通りの形状を得られない恐れもある。

この発明の目的は、保持器セグメントの破損の恐れを低減し、ころを円滑に転動させることができるころ軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、破損の恐れを低減し、ころを円滑に転動させることができるころ軸受の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、長寿命化を図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。

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、ころを収容するポケット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、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樹脂製の保持器セグメントとを備える。保持器セグメントは、ころ案内である。ここで、柱部の側壁面には、ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および接触部の周方向内方側の位置に形成される凹部が設けられている。

このように、ころ案内の保持器セグメントにおいて、柱部の側壁面に設ける案内爪を一つとしているため、案内爪のエッジ部を少なくすることができる。このような形状の保持器セグメントは、単純な形状であるため、肉厚差を小さくして、射出成形時における内部欠陥や変形の発生を抑制することができる。また、案内爪の先端ところとの接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。さらに、柱部、引いては保持器セグメントの剛性を高くすることができる。このような保持器セグメントを備えるころ軸受は、ころおよび保持器セグメントの姿勢を安定させることができる。また、接触部の周方向内方側に位置する凹部を形成しているため、凹部を利用して潤滑油を溜めることができる。そうすると、凹部から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。したがって、保持器セグメントの破損を防止し、ころを円滑に転動させることができる。

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。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構成する。

好ましくは、案内爪は、柱部の側壁面のうち、ころ長さ方向の中央に設けられている。こうすることにより、ポケットに収容されるころと案内爪が、ころ長さ方向の中央で接するため、ころおよび保持器セグメントの姿勢をより安定させることができる。したがって、さらにころを円滑に転動させることができる。

さらに好ましくは、案内爪のころ長さ方向の長さは、ポケットのころ長さ方向の長さのほぼ全長である。こうすることにより、ころと案内爪との接触部を多くすることができるため、ころおよび保持器セグメントの姿勢をより安定させることができる。したがって、さらにころを円滑に転動させることができる。ここで、「ほぼ全長」とは、ポケットのころ長さ方向の長さに対して、少なくとも５０％以上であると解釈すべきであり、好ましくは、７５％以上とする。

さらに好ましくは、凹部は、保持器セグメントを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成される。このような凹部は、案内爪の表面と滑らかに連なっているため、潤滑油の流出入が容易となる。また、このような形状の凹部は、応力集中が発生しにくいため、破損の恐れを低減することができる。

さらに好ましくは、案内爪を含み、軸受の回転軸線に直交する平面で保持器セグメントを切断した断面において、案内爪の先端に位置する角部の角度は、鈍角である。こうすることにより、ころの転動時において、案内爪の先端に位置する角部が、ころや保持器セグメントの案内爪付近の潤滑油を掻き取る量を低減することができる。そうすると、ころや案内爪付近の潤滑油はポケット内へ供給されやすくなり、潤滑不良を低減して、ころを円滑に転動させることができる。

さらに好ましくは、角部には、面取りが設けられている。こうすることにより、角部が潤滑油を掻き取る量をさらに低減することができる。したがって、さらにころを円滑に転動させることができる。

さらに好ましくは、面取りは、Ｒ面取りである。こうすることにより、角部を滑らかな面で構成することができるため、さらに潤滑油を掻き取る量を低減することができる。したがって、さらにころを円滑に転動させることができる。

この発明の他の局面においては、ころ軸受の保持器セグメントは、ころ軸受に備えられ、ころを収容するポケット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、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、樹脂製である。また、ころ案内である。ここで、柱部の側壁面には、ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および接触部の周方向内方側の位置に形成される凹部が設けられている。

このようなころ軸受の保持器セグメントは、柱部の側壁面に設ける案内爪を一つとしているため、案内爪のエッジ部を少なくすることができる。このような形状の保持器セグメントは、単純な形状であるため、肉厚差を小さくして、射出成形時における内部欠陥や変形の発生を抑制することができる。また、案内爪の先端ところとの接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。さらに、柱部、引いては保持器セグメントの剛性を高くすることができる。このような保持器セグメントを備えるころ軸受は、ころおよび保持器セグメントの姿勢を安定させることができる。また、接触部の周方向内方側に位置する凹部を形成しているため、凹部を利用して潤滑油を溜めることができる。そうすると、凹部から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。したがって、破損を防止し、ころを円滑に転動させることができる。

好ましくは、凹部は、保持器セグメントを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成される。このような凹部は、案内爪の表面と滑らかに連なっているため、潤滑油の流出入が容易となる。また、このような形状の凹部は、応力集中が発生しにくいため、破損の恐れを低減することができる。

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含む。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、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樹脂製の保持器セグメントとを備える。保持器セグメントは、ころ案内である。ここで、柱部の側壁面には、ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および接触部の周方向内方側の位置に形成される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、保持器セグメントの破損の恐れが低減され、ころを円滑に転動させることができるころ軸受を含むため、長寿命化を図ることができる。

この発明によれば、ころ案内の保持器セグメントにおいて、柱部の側壁面に設ける案内爪を一つとしているため、案内爪のエッジ部を少なくすることができる。このような形状の保持器セグメントは、単純な形状であるため、肉厚差を小さくして、射出成形時における内部欠陥や変形の発生を抑制することができる。また、案内爪の先端ところとの接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。さらに、柱部、引いては保持器セグメントの剛性を高くすることができる。このような保持器セグメントを備えるころ軸受は、ころおよび保持器セグメントの姿勢を安定させることができる。また、接触部の周方向内方側に位置する凹部を形成しているため、凹部を利用して潤滑油を溜めることができる。そうすると、凹部から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。したがって、保持器セグメントの破損を防止し、ころを円滑に転動させることができる。

また、このようなころ軸受の保持器セグメントは、柱部の側壁面に設ける案内爪を一つとしているため、案内爪のエッジ部を少なくすることができる。このような形状の保持器セグメントは、単純な形状であるため、肉厚差を小さくして、射出成形時における内部欠陥や変形の発生を抑制することができる。また、案内爪の先端ところとの接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。さらに、柱部、引いては保持器セグメントの剛性を高くすることができる。このような保持器セグメントを備えるころ軸受は、ころおよび保持器セグメントの姿勢を安定させることができる。また、接触部の周方向内方側に位置する凹部を形成しているため、凹部を利用して潤滑油を溜めることができる。そうすると、凹部から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。したがって、破損を防止し、ころを円滑に転動させることができる。

また、このような風力発電機の主軸支持構造は、保持器セグメントの破損の恐れが低減され、ころを円滑に転動させることができるころ軸受を含むため、長寿命化を図ることができる。

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備えられる円錐ころ軸受の保持器セグメント１１ａを示す斜視図である。図１は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、図２中のＩ−Ｉで切断した場合の断面図である。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。図５は、図３に示す保持器セグメント１１ａのポケット部分の拡大断面図である。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、図１においては、実線で示している。また、図２および図３においては、後述する凹部の図示を省略している。また、一点鎖線でＰＣＤ２２を示す。

図１〜図５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を保持するポケット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。

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。

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。案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃは、柱部１４ａ〜１４ｄの各側壁面に、一つずつ設けられている。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。案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃのころ長さ方向の長さは、ポケット１３ａ〜１３ｃのころ長さ方向の長さよりも若干短い程度であり、ポケット１３ａ〜１３ｃのころ長さ方向の長さのほぼ全長である。また、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃは、柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面のうち、連結部１５ａまたは連結部１５ｂの一方側に片寄った位置に設けられておらず、ころ長さ方向の中央に設けられている。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。

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の案内面の接触部２８に接触させて、ころ案内とすることができる。

案内爪１８ｂが設けられた柱部１４ｂの側壁面には、円錐ころ１２ｂと接触する接触部２８の周方向内方側に位置し、保持器セグメント１１ａを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成される凹部２９が設けられている（図１、図５参照）。このような凹部２９は、射出成形において、容易に、すなわち、後加工等を施すことなく、形成することができる。具体的には、接触部２８に対応する部分の金型形状を、収縮ひけを考慮した凹形状とする。こうすることにより、接触部２８は収縮ひけが生じて平坦となり、接触部２８の周方向内方側には収縮ひけによる凹部２９が形成される。このようにして、保持器セグメント１１ａを製造する。この場合、柱部１４ｂの側壁面には、一つの案内爪１８ｂのみが設けられているので、収縮ひけによる凹部２９を上記した位置に形成することができる。なお、このようにして形成された凹部２９は、射出成形後の削り加工等によって形成された凹部と、その表面粗さ等が異なるものである。また、内径側の案内爪１７ａ〜１７ｄ、および外径側の案内爪１８ｃが設けられた柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面にも、円錐ころと接触する接触部の周方向内方側に位置する凹部２９が設けられている。それらの構成は同様であるため、その説明を省略する。なお、理解の容易の観点から、図５において、凹部２９の凹み量は誇張して大きく図示している。

このようなころ保持器セグメント１１ａは、柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面に設ける案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃを一つとしているため、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃのエッジ部を少なくすることができる。このような形状の保持器セグメント１１ａは、単純な形状であるため、肉厚差を小さくして、射出成形時における内部欠陥や変形の発生を抑制することができる。また、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの先端と円錐ころ１２ａ〜１２ｃとの接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。さらに、柱部１４ａ〜１４ｄ、引いては、保持器セグメント１１ａの剛性を高くすることができる。このような保持器セグメント１１ａを備えるころ軸受は、円錐ころ１２ａ〜１２ｃおよび保持器セグメント１１ａの姿勢を安定させることができる。また、接触部２８の周方向内方側に位置する凹部２９を形成しているため、凹部２９を利用して潤滑油を溜めることができる。そうすると、凹部２９から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。したがって、保持器セグメント１１ａの破損を防止し、円錐ころ１２ａ〜１２ｃを円滑に転動させることができる。

また、このような凹部２９は、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃの表面と滑らかに連なっているため、潤滑油の流出入が容易となる。また、このような形状の凹部２９は、応力集中が発生しにくいため、破損の恐れを低減することができる。

また、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃのころ長さ方向の長さは、ポケット１３ａ〜１３ｃのころ長さ方向の長さのほぼ全長であるため、円錐ころ１２ａ〜１２ｃと案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃとの接触部２８を多くすることができ、円錐ころ１２ａ〜１２ｃおよび保持器セグメント１１ａの姿勢をより安定させることができる。したがって、円錐ころ１２ａ〜１２ｃを円滑に転動させることができる。さらに、案内爪１７ａ〜１７ｄ、１８ｂ、１８ｃは、柱部１４ａ〜１４ｄの側壁面のうち、ころ長さ方向の中央に設けられているため、ポケット１３ａ〜１３ｃに収容される円錐ころ１２ａ〜１２ｃと、ころ長さ方向の中央で接し、円錐ころ１２ａ〜１２ｃおよび保持器セグメント１１ａの姿勢をより安定させることができる。したがって、円錐ころ１２ａ〜１２ｃを円滑に転動させることができる。

ここで、外径側の案内爪１８ｂの形状について、さらに詳細に説明する。図６は、図５においてＶＩで示す部分の拡大断面図である。図１〜図６を参照して、案内爪１８ｂのポケット１３ｂ側に位置する角部２３の角度は、鈍角となるよう構成されている。ここでは、具体的には、図６に示す断面、すなわち、案内爪１８ｂを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で切断した断面において、柱部１４ｂの外径面２４から角部２３を形成するようにポケット１３ｂの内方側に延びる面２５を構成する線と、案内爪１８ｂを構成する円弧状の案内面２６のうち、角部２３における接面２７を構成する線とのなす角度θは、９０°よりも大きく構成されている。

角部２３の角度が鋭角であると、円錐ころ１２ｂの転動時において、円錐ころ１２ｂや案内爪１８ｂ付近にある潤滑油を大量に掻き取ってしまう。そうすると、保持器セグメント１１ａの外部側からポケット１３ｂ内へ潤滑油が供給されにくくなり、潤滑不良を引き起こして、円錐ころ１２ｂの円滑な転動を阻害することになる。

しかし、案内爪１８ｂの先端に位置する角部２３は鈍角であるため、円錐ころ１２ｂの転動時において、円錐ころ１２ｂや案内爪１８ｂ付近の潤滑油を掻き取る量を低減することができる。そうすると、円錐ころ１２ｂや案内爪１８ｂ付近の潤滑油はポケット１３ｂ内へ供給されやすくなり、潤滑不良となる恐れは低減する。したがって、円錐ころ１２ｂを円滑に転動させることができる。なお、内径側の案内爪１７ａ〜１７ｄ、および外径側の案内爪１８ｃの形状についても同様の構成であるため、その説明を省略する。

次に、上記した保持器セグメント１１ａを含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図７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８は、図７中においてＶＩＩＩ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７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、図７および図８においては、柱部の側壁面に設けられた凹部を省略している。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７および図８を参照して、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。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。このようなすき間３９は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄの熱膨張等を考慮して設けられている。

ここで、上記したように、柱部の側壁面に設けられる案内爪３６、３７の先端は、収縮ひけが少ないため、柱部の剛性は高く、また、案内爪３６、３７の先端と円錐ころ３４との接触面積を多くして、接触時における面圧を低下させることができる。また、接触部の周方向内方側に位置する凹部から接触部に潤滑油を供給することができ、潤滑性を向上することができる。このような凹部は、案内爪３６、３７の表面と滑らかに連なっているため、潤滑油の流出入が容易となる。また、このような形状の凹部は、応力集中が発生しにくいため、破損の恐れを低減することができる。したがって、保持器セグメント１１ｂの破損を防止し、円錐ころ３４を円滑に転動させることができる。

さらに、保持器セグメント１１ｂに設けられた案内爪３６、３７の先端に位置する角部の角度は、鈍角である。そうすると、円錐ころ３４の転動時において、案内爪３６、３７の先端に位置する角部が、円錐ころ３４や案内爪３６、３７付近にある潤滑油を掻き取る量を低減することができる。したがって、円錐ころ３４や案内爪３６、３７付近の潤滑油はポケット内へ供給されやすくなり、潤滑不良となる恐れは低減する。

なお、案内爪３６、３７の角部に面取りを設けることにしてもよい。こうすることにより、角部が潤滑油を掻き取る量をさらに低減することができる。したがって、さらに円錐ころ３４を円滑に転動させることができる。

さらに、図９に示すように、案内爪４１の角部４２に設けられた面取りは、Ｒ面取りとしてもよい。こうすることにより、角部４２がより滑らかな面となるため、潤滑油を掻き取る量をさらに低減することができる。

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の寸法を調整とすることが、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。

図１０および図１１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円錐ころと、円錐ころを収容するポケット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、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樹脂製の保持器セグメントとを備える。保持器セグメントは、ころ案内である。ここで、柱部の側壁面には、円錐ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および接触部の周方向内方側に位置に形成される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。

また、このような風力発電機の主軸支持構造は、保持器セグメントの破損の恐れが低減され、円錐ころを円滑に転動させることができる円錐ころ軸受を含むため、長寿命化を図ることができる。

なお、ころ案内の保持器セグメントにおいて、柱部の側壁面のうち、ころ長さ方向の中央に設ける案内爪を一つとし、案内爪の接触部の周方向内方側に位置する凹部を収縮ひけにより形成する構成としてもよい。また、ころ案内の保持器セグメントにおいて、柱部の側壁面のうち、ポケットのころ長さ方向の長さのほぼ全長とした案内爪を一つとし、案内爪の接触部の周方向内方側に位置する凹部を収縮ひけにより形成する構成としてもよい。また、ころ案内の保持器セグメントにおいて、柱部の側壁面のうち、その先端に位置する角部の角度を鈍角とした案内爪を一つとし、案内爪の接触部の周方向内方側に位置する凹部を収縮ひけにより形成する構成としてもよい。また、このような角部に面取りを設ける構成にしてもよいし、面取りをＲ面取りとする構成にしてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、接触部の周方向内側の位置に形成される凹部を、収縮ひけを利用することにより設けることにしたが、これに限らず、接触部の周方向内側に形成される凹部は、削り加工等により設けることにしてもよい。

また、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。

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は、保持器セグメントの破損の恐れを低減し、ころを円滑に転動させることができるため、長寿命化が要求される場合に有効に利用される。

また、この発明に係るころ軸受の保持器セグメントは、破損の恐れの低減、およびころの円滑な転動が要求される場合に、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は、長寿命化が要求される場合に、有効に利用できる。

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一部をポケットの内方側から見た断面図である。 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。 図３に示す保持器セグメントのポケット部分の拡大断面図である。 保持器セグメントに設けられた案内爪の角部を示す拡大断面図である。 複数の保持器セグメント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。 この発明の他の実施形態に係る保持器セグメントに備えられる案内爪の角部を示す拡大断面図である。 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１０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１２に示す保持器セグメントを、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。 分割型の案内爪を設けた保持器セグメントの一部を示す図である。 図１４に示す保持器セグメントを径方向から見た図である。 案内爪の一方のエッジ部でころと接触する場合の保持器セグメントを径方向から見た図である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４ 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，３６，３７，４１ 案内爪、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ 端面、２２ ＰＣＤ、２３，４２ 角部、２４ 外径面、２５ 面、２６ 案内面、２７ 接面、２８ 接触部、２９ 凹部、３１ 円錐ころ軸受、３２ 外輪、３３ 内輪、３９ すき間、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、前記ころを収容するポケット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、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樹脂製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は、ころ案内であり、
   前記柱部の側壁面には、前記ころの転動面に沿う断面円弧状の形状で前記ポケット側に突出し、かつ前記ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および前記案内爪の接触部の周方向内方側の位置に形成される凹部が設けられており、
   前記凹部は、前記保持器セグメントを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成されている、ころ軸受。
2. 前記案内爪は、前記柱部の側壁面のうち、ころ長さ方向の中央に設けられている、請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記案内爪のころ長さ方向の長さは、前記ポケットのころ長さ方向の長さのほぼ全長である、請求項１または２に記載のころ軸受。
4. 前記案内爪を含み、前記軸受の回転軸線に直交する平面で前記保持器セグメントを切断した断面において、前記案内爪の先端に位置する角部の角度は、鈍角である、請求項１〜３のいずれかに記載のころ軸受。
5. 前記角部には、面取りが設けられている、請求項４に記載のころ軸受。
6. 前記面取りは、Ｒ面取りである、請求項５に記載のころ軸受。
7. ころ軸受に備えられ、ころを収容するポケット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、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樹脂製のころ軸受の保持器セグメントであって、
   ころ案内であり、
   前記柱部の側壁面には、前記ころの転動面に沿う断面円弧状の形状で前記ポケット側に突出し、かつ前記ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および前記案内爪の接触部の周方向内方側の位置に形成される凹部が設けられており、
   前記凹部は、前記保持器セグメントを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成されている、ころ軸受の保持器セグメント。
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含む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、前記ころを収容するポケット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、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樹脂製の保持器セグメントとを備え、
   前記保持器セグメントは、ころ案内であり、
   前記柱部の側壁面には、前記ころの転動面に沿う断面円弧状の形状で前記ポケット側に突出し、かつ前記ころと接触する接触部を有する一つの案内爪、および前記案内爪の接触部の周方向内方側の位置に形成される凹部が設けられており、
   前記凹部は、前記保持器セグメントを成形する際に生ずる収縮ひけにより形成されている、風力発電機の主軸支持構造。

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