JP4177852B2 - 風力発電機の主軸支持用ころ軸受、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、間座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、間座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

保持器セグメントを周方向に連ねて配置させ、一つの環状の保持器を形成する場合、保持器セグメントの熱膨張等を考慮し、周方向のすき間を設ける必要がある。さらに保持器セグメントがころ案内である場合は、ころとの間に案内すき間を設ける必要がある。このようなすき間があると、ころ軸受内において、保持器セグメントが径方向や軸方向に傾く場合がある。ここで、保持器セグメントが傾いたまま、隣接する保持器セグメントと接触すると、周方向の端面の角部のエッジで接触し、いわゆるエッジ当たりをすることになる。このエッジ当たりは、接触面圧を高くしたり、保持器セグメントの摩耗や摩擦の要因となるため、保持器セグメントを破損させるおそれがある。

この発明の目的は、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、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、保持器セグメントの破損のおそれの少ない間座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、周方向の端面の角部に面取りが設けられた複数の保持器セグメントとを備える。

このように構成することにより、ころ軸受内において、保持器セグメントが径方向や軸方向に傾いても、周方向の端面の角部には面取りが設けられているため、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメントの破損のおそれは少なくなる。

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、面取りは、端面の径方向の角部に設けられている。このように構成することにより、特に、径方向に保持器セグメントが傾いた場合に、隣接する保持器セグメントとの径方向の角部でのエッジ当たりを防止することができる。

好ましくは、端面は、角部から中央に向かって、周方向に膨出している。このように構成することにより、保持器セグメントが傾いても、周方向の端面のうち、中央の膨出した部分で、隣接する保持器セグメントと接触することになる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧をさらに低くすることができ、さらに摩擦や摩耗を低減することができる。

さらに好ましくは、端面には、クラウニングが設けられている。こうすることにより、保持器セグメントのうち、クラウニングが設けられた部分で、隣接する保持器セグメントと当接することになるため、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。

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、周方向の間座端面に面取りが設けられた間座を備える。

周方向に設けられたすき間の寸法を調整する際に、すき間調整用の間座を配置する場合がある。この間座は独立した部材であるため、それ自身が径方向や軸方向に傾き、隣接する保持器セグメントと、周方向の間座端面の角部で接触し、エッジ当たりするおそれがある。しかし、周方向の間座端面の角部に面取りが設けられた間座を配置することにより、間座が傾いても、間座の周方向の角部でのエッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。

ここで、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保持器セグメントである。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し、周方向の端面の角部には、面取りが設けられている。

このような保持器セグメントは、ころ軸受内において傾いた場合でも、隣接する保持器セグメントと、端面の角部に設けられた面取り部で接触することになるため、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩耗や摩擦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、間座は、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。ここで、周方向の間座端面の角部には、面取りが設けられている。

このような間座は、ころ軸受内において傾いた場合でも、隣接する保持器セグメントと、端面の角部に設けられた面取り部で接触することになるため、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩耗や摩擦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有する。ここで、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、周方向の端面の角部に面取りが設けられた複数の保持器セグメントとを備える。

このような風力発電機の主軸支持構造は、破損のおそれが低減された保持器セグメントを備える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、ころ軸受内において、保持器セグメントが径方向や軸方向に傾いても、周方向の端面の角部には面取りが設けられているため、この面取り部で隣接する保持器セグメントと接触することになる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメントの破損のおそれは少なくなる。

また、このような保持器セグメントは、ころ軸受内において傾いた場合でも、隣接する保持器セグメントと、端面の角部に設けられた面取り部で接触することになるため、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩耗や摩擦を低減することができる。

また、このような間座は、ころ軸受内において傾いた場合でも、隣接する保持器セグメントと、端面の角部に設けられた面取り部で接触することになるため、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメントとの接触面圧を低くすることができ、摩耗や摩擦を低減することができる。

また、このような風力発電機の主軸支持構造は、破損のおそれが低減された保持器セグメントを備える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１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２は、図１に示す保持器セグメント１１ａを、図１中の線ＩＩ−ＩＩ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。また、図３は、図１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、以下の図面において、面取りやクラウニングは誇張して表しており、図２および図３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および図３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、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部１６ａ、１６ｂとを含む。

一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂ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および一対の突部１６ａ、１６ｂのうち、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの小径側に位置する連結部１５ａ、突部１６ａ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、突部１６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。

一対の突部１６ａ、１６ｂは、他の保持器セグメントと端面２１ａ、２１ｂ同士を当接させて配置した場合に、保持器セグメント１１ａと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころを収容するポケットを形成する。

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、案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ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。

ここで、保持器セグメント１１ａの周方向の端面２１ａ、２１ｂのうち、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの小径側に位置する端面２１ａの形状について説明する。図４（Ａ）は、端面２１ａを、軸方向、すなわち、図１における矢印ＩＶの方向から見た図である。また、図５（Ａ）は、端面２１ａを、径方向、すなわち、図１における矢印Ｖの方向から見た図である。

図１、図２、図４（Ａ）および図５（Ａ）を参照して、端面２１ａの径方向の角部２３ａには、面取りが設けられている。また、端面２１ａの軸方向の角部２３ｂについても、面取りが設けられている。さらに、端面２１ａには、径方向および軸方向にフルクラウニングが設けられている。すなわち、端面２１ａは、径方向および軸方向の角部２３ａ、２３ｂから径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出した形状である。なお、円錐ころ１２ａ〜１２ｃの大径側に位置する周方向の端面２１ｂについては、端面２１ａと同様の形状であるため、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６は、円錐ころ軸受に含まれる間座２６の斜視図である。図６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に含まれる一対の突部１６ａ、１６ｂ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。

ここで、間座２６の端部２７ａのうち、周方向の間座端面２９ａの形状について説明する。間座端面２９ａの径方向の角部２５ａには、面取りが設けられている。また、間座端面２９ａの軸方向の角部２５ａにも、面取りが設けられている。さらに、間座端面２９ａには、径方向および軸方向にフルクラウニングが設けられている。すなわち、間座端面２９ａは、径方向および軸方向の角部２５ａ、２５ｂから径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出した形状である。なお、間座２６の端部２７ｂのうち、周方向の間座端面２９ｂについては、間座端面２９ａと同様の形状であるため、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７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。ここで、隣接する２つの保持器セグメント１１ａ、１１ｂ等の間には、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との間を除いて、形成されるポケット３５ａに円錐ころ３４が配置される。

保持器セグメント１１ａの周方向の端面２１ａは、隣接する保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃと当接する。ここで、たとえば、保持器セグメント１１ａが、径方向に傾いた場合であっても、端面２１ａの径方向の角部２３ａには面取りが設けられているため、隣接する保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃと、角部２３ａの面取り部とが接触することになる。そうすると、隣接する保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃのエッジ当たりを防止することができる。したがって、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｂとの接触において、接触面圧を低くすることができ、保持器セグメント１１ａ、１１ｂ間の摩擦や摩耗を低減することができる。

また、保持器セグメント１１ａが軸方向、すなわち、図８における紙面表裏方向に傾いた場合であっても同様に、端面２１ａの軸方向の角部２３ｂには、面取りが設けられているため、この場合も、端面２１ｃのエッジ当たりを防止することができる。

なお、円錐ころ３４の大径側に位置する保持器セグメント１１ａの端面２１ｂについても同様に、隣接する保持器セグメント１１ｂとの接触において、エッジ当たりを防止することができる。

また、保持器セグメント１１ｂと保持器セグメント１１ｃとの間においても同様に、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とが接触することになるが、保持器セグメント１１ｂが傾いた場合であっても、保持器セグメント１１ｃの端面２１ｅのエッジ当たりを防止することができる。したがって、保持器セグメント１１ｂと保持器セグメント１１ｃとの接触において、接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。

以上より、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ間において、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃが傾いても、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃの端面２１ａ〜２１ｅにおいて、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃ間の接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。その結果、保持器セグメント１１ａ〜１１ｃの破損を防止することができる。

さらに、端面２１ａ、２１ｂには、径方向および軸方向にフルクラウニングが設けられているため、クラウニングが設けられた部分において、隣接する保持器セグメント１１ｂの端面２１ｃと当接することになり、さらに接触面圧を低くすることができ、さらに摩擦や摩耗を低減することができる。

なお、上記の実施の形態においては、端面２１ａ、２１ｂには、フルクラウニングが設けられていたが、これに限らない。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、この発明の他の実施形態に係る保持器セグメント１１ａに含まれる端面４１を径方向から見た図である。また、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は、それぞれ図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に対応する部分を軸方向から見た図である。

図４（Ｂ）および図５（Ｂ）を参照して、端面４１の形状は、径方向および軸方向の角部４２、４４を、外径面４３ａ、内径面４３ｂおよび軸方向の幅面４５に対して、鋭角に削りとったカットクラウニングであってもよい。さらに、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）を参照して、端面４６の形状は、径方向および軸方向の角部４７、４８にＲ面取りを設けた形状であってもよい。さらには、端面４１、４６は、部分クラウニングを設けることにしてもよい。このような端面４１、４６は、角部４２、４４、４７、４８から中央に向かって膨出した形状であり、隣接する保持器セグメント１１ｂと接触する際に、接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。

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７においてＩＸで示す部分の拡大断面図である。また、図１０は、図９に示す部分を径方向外側、すなわち、外輪３２側から見た概略図である。図９および図１０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、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。

間座２６の周方向の間座端面２９ａは、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄの端面２１ａ、２１ｆと当接する。ここで、間座２６が、たとえば、径方向に傾いた場合であっても、間座端面２９ａの径方向の角部２５ａには面取りが設けられているため、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄの端面２１ａ、２１ｆと、角部２５ａの面取り部が接触することになり、エッジ当たりを防止することができる。そうすると、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄの接触面圧を低くすることができ、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの摩擦や摩耗を低減することができる。

なお、円錐ころ３４の大径側に位置する間座端面２９ｂについても同様に、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄとの接触において、エッジ当たりを防止することができる。したがって、接触面圧を低くすることができ、摩擦や摩耗を低減することができる。その結果、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄの破損を防止することができる。

さらに、間座２６に隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄの端面２１ａ、２１ｂ、２１ｆ、２１ｇの角部２３ａ、２３ｃにも、面取りが設けられているため、保持器セグメント１１ａ、１１ｄが傾いた場合であっても、間座端面２９ａ、２９ｂのエッジ当たりを防止することができる。したがって、間座２６の接触面圧を低くすることができ、間座２６の摩耗や摩擦を低減することができる。その結果、間座２６の破損も防止することができる。

また、間座２６が軸方向、すなわち、図９における紙面表裏方向に傾いた場合であっても、間座端面２９ａ、２９ｂの軸方向の角部２５ｂには、面取りが設けられているため、この場合も、エッジ当たりを防止することができる。

さらに、間座端面２９ａ、２９ｂには、フルクラウニングが設けられているため、クラウニングが設けられた部分において、隣接する保持器セグメント１１ａ、１１ｄと当接することになり、さらに接触面圧を低くすることができ、さらに摩擦や摩耗を低減することができる。

なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄは、周方向に突出する突部１６ａ、１６ｂを有することにしたが、これに限らず、突部１６ａ、１６ｂを有さないタイプ、すなわち、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメントについても、適用される。

図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、この場合の保持器セグメントの一部を示す断面図である。まず、図１１（Ａ）を参照して、保持器セグメント５１は、周方向外側に位置する柱部５２と、柱部５２を連結する連結部５３とを備える。柱部５２の周方向の端面５４の角部５５には、面取りが設けられている。また、端面５４には、フルクラウニングが設けられており、端面５４の角部５５から中央に向かって、周方向に膨出した形状である。このような形状であっても、隣接する保持器セグメントとの接触において、エッジ当たりを防止することができる。また、図１１（Ｂ）で示すように、保持器セグメント５６に備えられる柱部５７の端面５８の角部５９に面取りを設け、鋭角に削り取ったカットクラウニングを設けてもよい。

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、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、周方向の端面の角部に面取りが設けられた複数の保持器セグメントとを備える。

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。そうすると、主軸支持軸受７５自体も大型にする必要がある。ここで、生産性向上等のため、一つの環状の保持器を分割した形状の保持器セグメントとする場合、各保持器セグメントは、各々が独立した部材であるため、保持器セグメントが傾き、隣接する保持器セグメントとエッジ当たりするおそれがある。ここで、上記のように構成することにより、保持器セグメントが傾いた場合であっても、面取り部と接触することになるため、エッジ当たりを防止することができる。したがって、保持器セグメントの破損は低減し、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、保持器セグメントの端面のうち、周方向および軸方向の角部に面取りを設けることにしたが、これに限らず、いずれかの角部に面取りを設ける構成としてもよい。

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、間座の形状についても、たとえば、略直方体形状や、中央部が周方向に膨出した形状等であっても構わない。さらに、隣接する保持器セグメントの間に、ころを配置しなくともよいし、間座と保持器セグメントとの間に、ころを配置してもよい。

なお、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。

また、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、保持器セグメントおよび間座は、保持器セグメントの破損を防止することができるため、長寿命が要求されるころ軸受およびこのようなころ軸受に使用される保持器セグメント、間座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も、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。

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１に示す保持器セグメントを、図１中の線ＩＩ−ＩＩ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１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。 保持器セグメントの周方向の端面を軸方向から見た図であり、（Ａ）フルクラウニングが設けられたもの、（Ｂ）カットクラウニングが設けられたもの、（Ｃ）Ｒ面取りが設けられたものを示す。 保持器セグメントの周方向の端面を径方向から見た図であり、（Ａ）フルクラウニングが設けられたもの、（Ｂ）カットクラウニングが設けられたもの、（Ｃ）Ｒ面取りが設けられたものを示す。 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。 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。 図９に示す部分を径方向外側から見た概略図である。 この発明の他の実施形態に係る保持器セグメントの一部を示す断面図であり、（Ａ）端面にフルクラウニングが設けられた柱部を備える保持器セグメント、（Ｂ）端面にカットクラウニングが設けられた柱部を備える保持器セグメントを示す。 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。

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，３５ａ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，５２，５７ 柱部、１５ａ，１５ｂ，５３ 連結部、１６ａ，１６ｂ 突部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ 油溝、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，４１，４６，５４，５８ 端面、２２ ＰＣＤ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２５ａ，２５ｂ，４２，４４，４７，４８，５５，５９ 角部、２６ 間座、２７ａ，２７ｂ 端部、２８ 中央部、２９ａ，２９ｂ 間座端面、３１ 円錐ころ軸受、３２ 外輪、３３ 内輪、３９ すき間、４０ 最後すき間、４３ａ 外径面、４３ｂ 内径面、４５ 幅面、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 (5)

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、
   複数の前記保持器セグメントを順次当接するよう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周方向のすき間を有し、
   風力発電機の主軸を支持する、風力発電機の主軸支持用ころ軸受において、
   前記保持器セグメントの周方向の端面の径方向および軸方向の角部に面取りが設けられており、
   前記端面は、径方向および軸方向の角部から径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出している、風力発電機の主軸支持用ころ軸受。
2. 前記端面には、クラウニングが設けられている、請求項１に記載の風力発電機の主軸支持用ころ軸受。
3. 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、周方向の間座端面の径方向および軸方向の角部に面取りが設けられており、前記間座端面は、径方向および軸方向の角部から径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出している間座を備える、請求項１または２に記載の風力発電機の主軸支持用ころ軸受。
4. 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り、風力発電機の主軸を支持する風力発電機の主軸支持用ころ軸受に含まれる保持器セグメントであって、
   複数の前記保持器セグメントを順次当接するよう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周方向のすき間を有し、
   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、
   周方向の端面の径方向および軸方向の角部には、面取りが設けられており、
   前記端面は、径方向および軸方向の角部から径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出している、保持器セグメント。
5. 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風力発電機の主軸支持用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、
   前記風力発電機の主軸支持用ころ軸受は、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、
   複数の前記保持器セグメントを順次当接するよう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周方向のすき間を有し、
   前記保持器セグメントの周方向の端面の径方向および軸方向の角部に面取りが設けられており、
   前記端面は、径方向および軸方向の角部から径方向および軸方向の中央に向かって、周方向に膨出している、風力発電機の主軸支持構造。
   

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