(57)【要約】【課題】  左右の列で負荷容量の異なる複列自動調心ころ軸受において、外輪に左右対称の標準品を使用し、また、内輪および外輪精度測定時の測定作業を効率化した複列自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】  内輪２２と、外輪２３と、内輪２２と外輪２３との間に左右の列でころ長が互いに異なる球面ころ２４，２５とを備える複列自動調心ころ軸受２１において、左右の列の接触角θ１，θ２を同一とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に左右の列で負荷容量が互いに異なる球面ころとを備える複列自動調心ころ軸受において、
左右の列の接触角が同一であることを特徴とする、複列自動調心ころ軸受。
【請求項２】
前記球面ころは、左右の列でころ長さが互いに異なる、請求項１に記載の複列自動調心ころ軸受。
【請求項３】
前記球面ころは、左右の列でころ径が互いに異なる、請求項１または２に記載の複列自動調心ころ軸受。
【請求項４】
前記球面ころは、左右の列で一方を中実ころとし、他方を中空ころとした、請求項１〜３のいずれかに記載の複列自動調心ころ軸受。
【請求項５】
前記内輪は、中鍔を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の複列自動調心ころ軸受。
【請求項６】
前記球面ころは、ころの最大径位置が、ころの長さ方向の中央に存在しない非対称ころである、請求項１〜５のいずれかに記載の複列自動調心ころ軸受。
【請求項７】
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複列自動調心ころ軸受とを備えた風力発電機の主軸支持構造において、
前記複列自動調心ころ軸受は、内輪と、外輪と、左右の列で負荷容量が互いに異なる球面ころとを備え、
前記複列自動調心ころ軸受は、左右の列の接触角が同一であることを特徴とする、風力発電機の主軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複列自動調心ころ軸受に関し、特に左右の列の球面ころに不均等な荷重が作用する複列自動調心ころ軸受およびそのような軸受を備えた風力発電機の主軸支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機の主軸を回転自在に支持するのに好適な自動調心ころ軸受は、例えば特開２００４−１１７３７号公報（特許文献１）に開示されている。同公報に開示されているように、大型の風力発電機における主軸用軸受には、図１に示すような大型の複列自動調心ころ軸受１が用いられることが多い。
【０００３】
風力発電機の風車の主軸２は、ブレード３が設けられた先端側を片持ち支持するようにハウジング４に取り付けられているので、その片持ち支持用の軸受として、通常、主軸２の撓みに対応可能な大型の自動調心ころ軸受１が使用される。自動調心ころ軸受１は、内輪５と、外輪６と、複列の球面ころ７，８とを備える。
【０００４】
上記の風力発電機の主軸支持用の複列自動調心ころ軸受１には、風車の回転中はラジアル荷重の他に大きなアキシアル荷重が負荷される。この場合、複列の球面ころ７，８のうち、ブレード３から遠いほうの列の球面ころ８が、ラジアル荷重とアキシアル荷重とを同時に受けることになる。一方、ブレード３に近い方の列の球面ころ７については、アキシアル荷重があまりかからず、専らラジアル荷重を受けることになる。
【０００５】
このように、左右の列の球面ころに不均等な荷重が作用する環境で使用される複列自動調心ころ軸受は、例えば特開２００４−２４５２５１号公報（特許文献２）に開示されている。図２に示すように、同公報に開示されている複列自動調心ころ軸受１１は、内輪１２と、外輪１３と、複列の球面ころ１４，１５とを備え、球面ころ１４，１５の間隔を保持する保持器１６が、各列毎に別個に設けられている。
【０００６】
上記の複列自動調心ころ軸受１１において、球面ころ１４，１５のころ長さＬ１，Ｌ２をＬ１＜Ｌ２とし、さらに、左右の列の接触角θ１，θ２をθ１＜θ２とすることにより、図の右側列のアキシアル荷重負荷能力を大きくすることができる。
【０００７】
複列自動調心ころ軸受１１は、風力発電機の主軸支持用として、ブレードに近い側にころ長さの短い球面ころ１４を配置することにより、負荷に応じた適切な支持が各列で行えて、実質寿命を延長することができる。また、材料に無駄がなく経済的である。
【０００８】
また、同公報によると、左右の列の球面ころで負荷容量を異ならせる手段として、球面ころのころ径を左右の列で異ならせ、さらに、接触角を左右の列で異ならせる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１１７３７号公報（段落番号０００２等）
【特許文献２】特開２００４−２４５２５１号公報（段落番号０００８等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の複列自動調心ころ軸受１１は、左右の列１１ａ，１１ｂで接触角θ１，θ２を異ならせたことによって、内輪１２および外輪１３がそれぞれ左右非対称の形状となる。
【００１０】
その結果、複列自動調心ころ軸受１１の製造においては、内輪および外輪には特注品を使用しなければならず、製造コストが上昇する。
【００１１】
また、左右非対称の内輪および外輪の精度測定の際には、左右の列を同じ測定条件で測定することができないため、測定作業が煩雑となる問題もある。
【００１２】
本発明の目的は、左右の列で負荷容量の異なる複列自動調心ころ軸受において、外輪に左右対称の標準品を使用することにより製造コストを抑えると共に、内輪および外輪の精度測定時の測定作業を効率化することができる複列自動調心ころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る複列自動調心ころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に左右の列で負荷容量が互いに異なる球面ころとを備えると共に、左右の列の接触角が同一であることを特徴とする。
【００１４】
上記構成とすることにより、外輪が左右の列で対称となることから、標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。
【００１５】
球面ころは、左右の列で負荷容量を互いに異ならせる方法として、例えば、左右の列でころ長さが互いに異なることとしてもよい。これにより、外輪に標準品を使用できる他、内輪および外輪の測定時においては、左右の列を同一の測定条件で測定することができるので、測定作業を効率化することができる。
【００１６】
球面ころは、左右の列で負荷容量を互いに異ならせる他の方法として、ころ長さを異ならせる方法に変えて、または、ころ長さを異ならせる方法に加えて、ころ径が互いに異なることとしてもよい。
【００１７】
さらには、球面ころは、左右の列で一方を中実ころで、他方を中空ころとしてもよい。この場合、左右の列の球面ころのサイズを同一にすれば、内輪および外輪の双方が左右の列で対称となり、標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。さらに、中空ころの中空部には潤滑油が溜まるので、中空ころの端面の潤滑性能が向上し、潤滑寿命を伸ばすことができる。
【００１８】
内輪は、中鍔を有するものが好ましい。球面ころの一方の端面と中鍔の側面とが接触することにより、球面ころの回転が中鍔により案内されるので、回転中の球面ころの姿勢が安定する。
【００１９】
球面ころは、例えば、ころの最大径位置が、ころの長さ方向の中央に存在しない非対称ころである。非対称ころを用いた場合、軸受が荷重を受けたときに誘起スラスト荷重が発生し、球面ころが中鍔に押し当てられるから、回転中の球面ころの姿勢がより安定し、スキューを抑制することができる。
【００２０】
この発明に係る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、主軸を回転自在に支持する複列自動調心ころ軸受とを備える。複列自動調心ころ軸受に注目すると、内輪と、外輪と、左右の列で負荷容量が互いに異なる球面ころとを備えると共に、左右の列の接触角が同一であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、主軸に作用する特性に応じた適正な支持を行えるので、信頼性が高く、長寿命の主軸支持構造が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
左右の列で負荷容量の異なる複列自動調心ころ軸受において、左右の列の接触角を同一とすることによって、複列自動調心ころ軸受の製造においては、外輪には左右の列が対称の標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることができる。さらに、内輪および外輪の精度測定においては、左右の列を同じ測定条件で測定することができるので、測定作業を効率的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図３を参照して、この発明の一実施形態に係る複列自動調心ころ軸受２１を説明する。
【００２４】
複列自動調心ころ軸受２１は、内輪２２と、外輪２３と、内輪２２と外輪２３との間に複列に配置された球面ころ２４，２５と、球面ころ２４，２５の間隔を保持する保持器２６とを備える。内輪２２は中鍔２７を有する。外輪２３の軌道面２３ａは球面状に形成されており、各列の球面ころ２４，２５の外周面は、外輪２３の軌道面２３ａに沿う球面形状を有している。保持器２６は、各列毎に別個に設けられたものである。
【００２５】
球面ころ２４，２５のころ長さに関しては、一方の球面ころ２５のころ長さＬ２を他方の球面ころ２４のころ長さＬ１よりも長くしている。また、軸受中心軸に垂直な平面と、内輪２２および外輪２３によって左右の列の球面ころ２４，２５へ伝えられる合力の作用線とがなす接触角θ１，θ２は同一とする。
【００２６】
上記構成の複列自動調心ころ軸受２１は、球面ころ２５のころ長さＬ２を長くすることにより、右側列の軸受２１ｂのアキシアル荷重負荷能力が高くなる。その結果、風力発電機の主軸支持などの左右の列に不均等な荷重がかかる環境に使用される場合に、負荷に応じた適切な支持を各列で行うことができる。
【００２７】
また、軸受の左右の列２１ａ，２１ｂの接触角θ１，θ２を同一とすることにより、外輪に左右対称の標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。さらに、内輪および外輪の精度測定時に左右の列を同じ測定条件で測定することができるので、測定作業を効率的に行うことができる。
【００２８】
複列自動調心ころ軸受２１は、球面ころ２４，２５の一方の端面２４ａ，２５ａが、中鍔２７の両側面２７ａ，２７ｂと接することにより、球面ころ２４，２５の回転が中鍔２７によって案内されるから、回転中の球面ころ２４，２５の姿勢が安定する。
【００２９】
次に、図４を参照して、この発明の他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受３１を説明する。
【００３０】
複列自動調心ころ軸受３１は、中鍔３７を有する内輪３２と、外輪３３と、複列の球面ころ３４，３５と、各列毎に設けられた保持器３６とを備える。
【００３１】
この実施形態において、左右の球面ころ３４，３５のころ径に関しては、一方の球面ころ３５のころ径Ｒ２を他方の球面ころ３４のころ径Ｒ１よりも大きくしている。また、軸受の左右の列３１ａ，３１ｂの接触角θ１，θ２は同一とする。
【００３２】
図４に示す複列自動調心ころ軸受３１についても、一方の球面ころ３５のころ径Ｒ２を大きくし、軸受の左右の列３１ａ，３１ｂの接触角θ１，θ２を同一とすることにより、右側列の軸受３１ｂのアキシアル荷重負荷能力を維持したまま、外輪を左右対称とすることができる。その結果、外輪に標準品を使用することができるので、製造コストを抑えることが可能となる。さらに、外輪の精度測定時に左右の列を同じ測定条件で測定することができるので、測定作業を効率的に行うことができる。
【００３３】
また、複列自動調心ころ軸受の左右の列のいずれか一方の球面ころを、図５に示すように、両端面に貫通する貫通孔７１を有する中空ころとし、他方を中実ころとすることにより左右の列で負荷容量を互いに異ならせ、さらに軸受の左右の列で接触角を同一としてもよい。
【００３４】
上記構成とすることにより、軸受の左右の列でころ長さおよびころ径が同一の球面ころを用いることができるので、内輪および外輪の双方を標準品とすることができ、製造コストを抑えることが可能となる。
【００３５】
また、中空ころ７０の貫通孔７１内部に潤滑油が溜まるので、中空ころの両端面７２，７３の潤滑性能が向上し、潤滑寿命を伸ばすことが可能となる。
【００３６】
上記の実施形態では、左右の球面ころのころ長さおよびころ径を同一とする例を示したが、これに限ることなく、中実ころのころ長さを中空ころよりも長くしてもよく、また、中実ころのころ径を中空ころよりも大きくしてもよく、さらには、中実ころのころ長さおよびころ径を中空ころより大きくしてもよい。
【００３７】
次に、図６を参照して、この発明の他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受４１を説明する。
【００３８】
複列自動調心ころ軸受４１は、中鍔４７を有する内輪４２と、外輪４３と、複列の球面ころ４４，４５と、各列毎に設けられた保持器４６とを備える。外輪４３は、軸方向に並ぶ２個の分割外輪４３ａ，４３ｂで構成されている。両分割外輪４３ａ，４３ｂは、両分割外輪の軌道面が同じ球面上に位置する状態で、互いの間に隙間ｄが生じるように設けられている。
【００３９】
さらに、与圧付与手段４８によって、両側の分割外輪４３ａ，４３ｂの隙間ｄが狭まるように与圧を付与する。このとき、ころ長さの短い球面ころ４４の側から与圧を与えることが好ましい。
【００４０】
上記のように、外輪４３に与圧を与えることで、ころ長さの短い球面ころ４４のすべりを積極的に抑制することができる。
【００４１】
与圧付与手段４８としては、例えば、ばね部材や、締め付けねじ等を用いることができる。ばね部材を用いる場合、例えば、円周方向の複数個所において外輪４３ａの端面に接するように圧縮ばねを配置する。
【００４２】
なお、図６の実施形態では、左右の列のころ長さが互いに異なる複列自動調心ころ軸受の例を示したが、これに限られることなく、左右の列のころ径が互いに異なる複列自動調心ころ軸受にも適用してもよいし、左右の列で一方を中実ころとし、他方を中空ころとした複列自動調心ころ軸受に適用してもよい。
【００４３】
上記の各実施形態では、内輪に中鍔を有する例を示したが、これに限ることなく、内輪に中鍔を有しないものとしてもよいし、内輪若しくは外輪によって案内される案内輪を有するものとしてもよい。
【００４４】
上記の各実施形態では、球面ころは対称ころを用いたが、非対称ころを用いてもよい。非対称ころを用いた場合、複列自動調心ころ軸受が荷重を受けたときに誘起スラスト荷重が発生し、球面ころが中鍔に押し当てられるから、回転中の球面ころの姿勢がより安定し、スキューを抑制することができる。
【００４５】
図７および図８は、図３〜図６に示したような本発明の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受が適用され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５２のケーシング５３は、高い位置で、旋回座軸受５１を介して支持台５０上に水平旋回自在に設置されている。一端にブレード５７を保持する主軸５６は、ナセル５２のケーシング５３内で、軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５を介して回転自在に支持されている。主軸５６の他端は増速機５８に接続され、この増速機５８の出力軸が発電機５９のロータ軸に結合されている。ナセル５２は、旋回用モータ６０により、減速機６１を介して任意の角度に旋回させられる。
【００４６】
図示した実施形態では、主軸支持軸受５５は２個並べて設置されているが、１個であってもよい。この主軸支持軸受５５として、本発明の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受が用いられる。この場合、ブレード５７から遠い方の列の球面ころに大きな負荷がかかるので、ころ長さの長い球面ころを用いる。ブレード５７に近い方の列の球面ころには主としてラジアル荷重のみが加わるので、ころ長さの短い球面ころを用いる。
【００４７】
上記の実施形態では、ブレード５７から遠いほうの列の球面ころのころ径をブレード５７に近いほうの列の球面ころより大きくしてもよいし、または、ブレード５７から遠いほうの列の球面ころを中実ころとし、ブレード５７に近いほうの列の球面ころを中空ころとしてもよい。
【００４８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明は、左右の列に不均等な荷重が付加される環境で使用する複列自動調心ころ軸受およびそのような軸受を備えた風力発電機の主軸支持構造に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】風力発電機の主軸支持軸受の従来例を示す断面図である。
【図２】左右の列でころ長さを異ならせた複列自動調心ころ軸受の従来例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複列自動調心ころ軸受であって、左右の列でころ長さを異ならせ、左右の列で接触角を同一とした状態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受であって、左右の列でころ径を異ならせ、左右の列で接触角を同一とした状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る複列自動中心ころ軸受に使用する球面ころであって、その両端面に貫通する貫通孔を有する球面ころを示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る複列自動調心ころ軸受であって、外輪を分割し、軸受の一方から与圧を付与することとした状態を示す図である。
【図７】本発明に係る複列自動調心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８】図６に示した風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１１，２１，３１，４１  複列自動調心ころ軸受、１１ａ，２１ａ，３１ａ  軸受左列、１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ  軸受右列、２  風力発電機主軸、３  ブレード、４  ハウジング、５，１２，２２，３２，４２  内輪、６，１３，２３，３３，４３  外輪、１３ａ  外輪軌道面、４３ａ，４３ｂ  分割外輪、７，８，１４，１５，２４，２５，３４，３５，４４，４５，７０  球面ころ、２４ａ，２５ａ，７２，７３  球面ころ端面、１６，２６，３６，４６  保持器、２７，３７，４７  中鍔、２７ａ，２７ｂ  中鍔側面、４８  与圧付与手段、５０  支持台、５１旋回座軸受、５２  ナセル、５３  ケーシング、５４  軸受ハウジング、５５  主軸支持軸受、５６  主軸、５７  ブレード、５８  増速機、５９  発電機、６０  旋回用モータ、６１減速機、７１  貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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