(57)【要約】  回転要素（１３）のための軸受構造体（１２）が、基礎（１１）に対して固定されるように、且つ、基礎に対する円弧状移動のために選択的に解放される１つのレース（１５）を有する。好ましい実施形態において、選択的なロッキング装置（１８）が、相対的に固定された／移動可能なレース（１５）のために設けられる。
2013504727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転要素のための軸受構造体であって、
使用される際に基礎に対して固定されるレースを備え、
前記基礎に対する円弧状移動のために前記レースを選択的に解放する軸受構造体。
【請求項２】
インナーレースと、
前記インナーレースと同軸のアウターレースとを備え、
前記インナーレースおよび前記アウターレースの一方が、前記基礎に対して回転しないように固定される請求項１に記載の軸受構造体。
【請求項３】
前記レースの一方に必要に応じて係合するロッキング装置をさらに含む請求項１又は２に記載の軸受構造体。
【請求項４】
前記ロッキング装置が、前記インナーレース及び前記アウターレースの一方の外周面と係合する請求項３に記載の軸受構造体。
【請求項５】
前記ロッキング装置が、前記インナーレース及び前記アウターレースの一方の内周面と係合する請求項４に記載の軸受構造体。
【請求項６】
前記ロッキング装置が、軸方向に移動可能な楔状体である請求項５に記載の軸受構造体。
【請求項７】
前記ロッキング装置のためのスラスタをさらに含む請求項１から６のいずれかに記載の軸受構造体。
【請求項８】
前記スラスタが、前記軸受構造体の回転軸を中心として回転可能なカムリングを含む請求項７に記載の軸受構造体。
【請求項９】
前記レースの一方を必要に応じて円弧状に前進させるための装置をさらに含む請求項１から８のいずれかに記載の軸受構造体。
【請求項１０】
前記装置が前記スラスタを含む請求項９に記載の軸受構造体。
【請求項１１】
前記アウターレースの外径と前記インナーレースの内径とにより画定される管状の包囲体により収容される請求項１から１０のいずれかに記載の軸受構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転要素のための相対的に固定されたレースを備えた軸受に関するものであり、特に、インナーレースと同軸のアウターレースとを備え、好ましくは複数の回転要素をそれらの間に有する軸受に関する。回転要素はボール又はローラを含むことができ、且つ、１以上の列にて配置され得る。本発明は、また、滑り軸受及びティルティングパッド軸受にも適用可能である。この明細書において、「レース」として説明されるものは「ブッシュ」の意味も適切に含み得る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような軸受は、基礎要素に対する移動要素の回転荷重を支持する。レースの一方が、移動要素を構成し又は移動要素に固定されており、他方のレースが基礎要素に、典型的には締り嵌めにより固定されている。荷重の重量は、固定されたレース又はブッシュの上向きの側に対して鉛直方向に、そこに設けられた回転要素を介して加えられる。典型的には、荷重に固定されたレースは使用中に回転し、荷重は、徐々に、且つ繰り返しレース周囲全体に伝達される。しかし、基礎要素に固定されたレース又はブッシュは相対的に固定されており、上向きの側には連続的に重量がかかる一方で、下向きの側には重量がかからない。その結果、相対的に固定されたレースの摩耗は非対称であり、軸受は、固定されたレースの周囲全体に摩耗が分散される場合よりも頻繁に交換を必要とする。また、例えば１対の平行なギアシャフトに加えられる分離力により、非鉛直方向の荷重が、相対的に不動の軸受の同じ部分に伝達される場合もある。
【０００３】
非対称摩耗の問題は、維持される単一方向の荷重を支持し、且つ／又は、鉛直面における高い曲げ力を支持する軸受（例えば風力タービンのハブ軸受）にて最も顕著である。従来の解決方法は、より大きい高精度の軸受を用いることであるが、これは、より頻繁な交換を必要とする場合がある。大きい軸受は、製造が困難で且つ高価であり、また、小さい軸受と比較して、振動により不均衡に劣化する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この種の非対称摩耗プロファイルを排除することができ、尚且つ標準タイプの軸受（特には転がり軸受）に適用可能であり、特には、軸受を介して荷重を伝達する固定され移動する要素に適用可能な装置が求められている。
【０００５】
さらなる問題は、軸受の金属面の間の軸受潤滑油の、維持された静圧に関するものである。この問題は、軸受装置の固定されたレースの上側領域に生じるものであり、レースが静止しているときに生じる。時間の経過と共に、潤滑油中の炭化水素分子から水素原子が放出され、金属面と反応して金属面の水素脆化を生じさせることがあり、これが故障の発生率を高める。
【０００６】
静圧潤滑油と金属面が長期に接触した状態にさらされることを制限することができる装置が求められる。
【０００７】
これらの問題を解決する１つの方法は、インナーレース、及び、インナーレースと同軸のアウターレースを備え、一方のレースが、基礎要素に対して空転する軸受構造体を提供することである。
【０００８】
この構成は、滑り軸受に用いることが可能であるが、インナーレースとアウターレースとの間に回転要素を有する転がり軸受に特に適している。
【０００９】
軸受は以上のように構成されているので、基礎要素のレースが、基礎要素に対して空転する。空転速度は、好ましくは感知できないほど小さく、軸受の回転及び寿命全体にわたり数回転の低速であってよい。空転は、０．１度／日〜０．１回転／分の範囲であってよい。
【００１０】
軸受のタイプ及び寸法、並びに、据え付けられる装置の種類に応じて、より速い空転も可能であり得る。いずれの場合においても、５０ｒｐｍ（回転数／分）、或いは、ハブ速度の１０分の１よりも大きい空転速度は想定されない。また、この解決法は、２５０ｍｍよりも大きいシャフト直径を有する大きい軸受に特に適している。
【００１１】
空転のために、基礎要素のレースは、締り嵌めされずに、基礎要素上又は基礎要素内でスライドし、このことに応じて、このレースの対応する直径寸法が決定される。従って、インナーレースが基礎要素上に取り付けられる場合には内径がわずかに増大され、アウターレースが基礎要素上に取り付けられる場合には外径がわずかに低減される。或いは、グラウンド要素は、隣接するレース内又はレース上に比較的緩く嵌められるような寸法につくられる。
【００１２】
基礎要素のレースは、基礎要素又はレース自体の摩耗を生じさせるのに十分な速度で回転してはならず、この速度は、このような摩耗が軸受の寿命全体で測定され得る速度よりも少なくとも１桁小さい速度であることが好ましい。
【００１３】
空転は連続的であり得る。しかし、断続的な運動も可能であり、これは、軸受が１つのレースの固定位置に所定期間（例えば最高５年まで）耐えられる場合に適切である。逆向き運動及び往復運動も想定される。
【００１４】
レースの合理的な相対位置決定を可能にするために、空転を調整及び／又は制御することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、通常使用される際に基礎に対して固定されるレースを備えた、回転要素のための軸受構造体が提供される。軸受構造体は、さらに、固定されているレースを、基礎に対する円弧状移動のために選択的に解放する。好ましくは、構造体は、インナーレース、及び、インナーレースに対して同軸のアウターレースを含み、一方のレースが、基礎要素に対して回転しないように固定される。構造体は、さらに、固定されたレースを基礎要素に対する円弧状移動のために選択的に解放する。このような移動は、典型的には、回転軸に沿った移動ではない。
【００１６】
このような構成は、相対的に固定されているレースが、通常使用される際には基礎要素上で停止される一方で、必要に応じて異なる部分が静荷重を受けるように円弧状にシフトされることを可能にする。また、この配置は、このような荷重が荷重を支持する軸受面の劣化を生じ得ると決定された場合に、固定されているレースが荷重に対応して他の方向に円弧状にシフトされることを可能にする。
【００１７】
軸受構造体は、好ましくは、組み込まれたロッキング装置を備え、このロッキング装置は、通常固定されているレースが基礎要素上で回転しないように固定される状態から、通常固定されているレースが基礎要素に対して円弧状移動する解放状態となるように、通常固定されているレースに対して軸方向に移動可能である。ロッキング装置は、好ましくは、軸受環状部の半径方向寸法、すなわち、インナーレースの内周面からアウターレースの外周面までの半径方向寸法を増大する。好ましい実施形態において、ロッキング装置は、５度〜８９度の範囲の楔角度を有し得る楔状体（好ましくは環状の楔状体）を含む。
【００１８】
或いは、ロッキング装置は、通常固定されているレースを、使用される際の回転引張力に抗して抑制するのに十分な軸方向のクランプ荷重を提供し得る。
【００１９】
ロッキング装置は、好ましくは、レースの一方の側にて、アウターレースの最大外径とインナーレースの最小内径とにより画定される環状の包囲部内に配置される。
【００２０】
好ましい実施形態において、ロッキング装置は、スラスト装置（例えば、油圧アクチュエータ）により、戻りばねの作用に抗して一方向に移動可能である。戻りばねは、通常固定されているレースに直接作用し得る。好ましい実施形態において、戻りばねは、通常固定されているレースを、基礎部材に対して固定されている状態に付勢する。前記ロッキング装置の、複動式スラスト装置による移動も可能であり、これにより、ロッキング装置は、戻り力により一方向に移動されるのではなく、能動的に係合及び係合解除される。ロッキング装置をこのように動作させるために、複動式油圧アクチュエータが用いられる。
【００２１】
ロッキング装置は、好ましくは、第１には、通常固定されているレースを基礎要素に対する円弧状移動のために解放するように、第２には、通常固定されているレースを基礎要素に対して円弧状に移動させるように適合された連続的機構を含む。このような相対移動は、好ましい実施形態において一方向性であり、押すこと又は引くことである。
【００２２】
ロッキング装置は、元の状態に戻せるようにすることが好ましく、このようにすることで、通常固定されているレースの相対移動が、固定されているレースを基礎要素に対して停止させるよりも前に中断される。
【００２３】
好ましくは、ロッキング装置は、通常固定されているレースを解放するための第１の移動範囲と、通常固定されているレースを移動させるための第２の移動範囲とを有する、正逆両方向に移動可能なスラスト部材を含む。第１の移動範囲は、好ましくは線形に進行する範囲である。第２の移動範囲も、好ましくは線形に進行する範囲であり、スラスト部材を第１の移動範囲の限界に、又はその限界を超えて維持しながら必要に応じて移動が繰り返される。
【００２４】
スラスト部材は、軸受構造体の回転軸を中心とした環状体である。好ましくは、軸受構造体は、転がり接触軸受、例えば、円筒状ころ軸受又はテーパころ軸受である。
【００２５】
スラスト部材は、好ましくは、第１の段階及び第２の段階の両方のための単一のアクチュエータを含む。スラスト部材はステップ機構を含み得る。このステップ機構により、アクチュエータの繰り返されるストロークは、累積的、且つ、スラスト部材の第１の移動範囲にわたる移動に比例したものとなる。
【００２６】
好ましくは、通常固定されているレースは、基礎要素に連結するための一方向（ワンウェイ）クラッチを含み、これにより、スラスト部材の、第２の移動範囲における移動に対応したレースの一方向の円弧状移動が保証される。
【００２７】
好ましくは、通常固定されているレースはインナーレースであり、基礎要素は、インナーレースに嵌め込まれたハブである。使用される際に、ロッキング装置は、好ましくは、インナーレースとハブとの間に直接挿入可能である。
【００２８】
一実施形態において、通常固定されているレースは、軸受のトラックに対向する円錐台状面を含み、円錐台状面と基礎要素との間に、環状の楔状体が、固定されているレースの軸方向に挿入される。こうして、環状の楔状体の軸方向移動により、固定されているレースが基礎要素に対して必要に応じてロック及びロック解除される。
【００２９】
好ましくは、固定されているレースの半径方向のアバットメントが、環状の楔状体をレースに対して保持するが、楔状体は、ロックされた状態からロック解除状態に移動するための間隙を有する。
【００３０】
好ましい実施形態において、楔状体の円錐角は、固定されているレースの円錐角と同一である。
【００３１】
好ましくは、環状の楔状体は、弾性手段（例えば円錐ばね又はベルビルワッシャ）により、通常固定されているレースに係合するように付勢される。ばねは、楔状体と、通常固定されているレースのアバットメントとの間隙に、通常固定されているレースを停止状態に付勢するように収容される。
【００３２】
環状の楔状体は、そのクランプ荷重を増大するために、コレットの形態の分割部を有する。固着防止コーティングが円錐面上に減摩コーティングとして用いられる。
【００３３】
構造体は、さらに、楔状体のためのアクチュエータを含み得る。一実施形態において、アクチュエータは、必要に応じて楔状体に軸方向荷重を加えるように適合された油圧チャンバを含む。チャンバは、軸受の回転軸を中心とした環状であってよく、また、使用中にばねに作用する環状ピストンを含む。或いは、アクチュエータは、機械的（カムの形態）であり得る。好ましくは、アクチュエータは、環状の楔状体と同軸の環状のカムであり、且つ、カムが軸を中心として回転するときに楔状体を軸方向に付勢するように適合された１以上の傾斜面を有する。環状のカムは、好ましくは、接線方向に取り付けられたスラスタにより回転することができる。
【００３４】
スラスタは、一定ストロークを有する油圧スラスタの形態であってよく、且つ、環状カムの歯と係合可能である。好ましくは、カムの半径方向外側の円周上に複数の歯が設けられており、スラスタは、歯と係合するためにグラウンド要素に対して取り付けられている。
【００３５】
好ましい実施形態において、環状カムは解除可能な逆転防止ラッチを含み、油圧アクチュエータの連続作動により、カムがアクチュエータの軸を中心に徐々に回転するように、カムの連続する歯を係合させる。
【００３６】
カムの歯は、ラチェット歯であるのが好ましく、歯の各々が、アクチュエータにより係合されるためのほぼ半径方向の前進面を有する。
【００３７】
逆転防止ラッチは、好ましくは、必要に応じて前進面と係合するように軸を中心に回転可能であるが、歯をラチェット送りするように適合された相対的に固定された歯止めである。例えば、歯止めを弾性的に圧縮可能なリンクを介して係合させるように付勢するために、第２の油圧スラスタが設けられる。
【００３８】
好ましい実施形態において、カムは、さらに、通常固定されているレース上に一方向クラッチを介して取り付けられた押し突き部材と係合可能なアバットメントを含む。こうして、カムが油圧スラスタの動作下で円弧状移動することにより、通常固定されているレースの、楔状体に対する前進方向における押し突きが生じる。これにより、固定されているレースに加えられる荷重の位置が変化する。
【００３９】
固定されているレースは、押し突かれたならば、摩擦力により新しい位置に停止し得る。しかし、好ましくは、第２の一方向クラッチが、固定されているレースと楔状体との間に、逆回転を防止するために設けられる。押し突き部材の連続的押し突きにより、通常固定されているレースが連続的に移動し、レースが適切に再配置される。
【００４０】
押し突き部材は、好ましくは、軸受の回転軸に対して同軸の環状の形態である。
【００４１】
一方向クラッチは、回転スプラグ、ラップばね、又はその他の任意の好ましい形態であり得る。
【００４２】
好ましい実施形態において、カムは、外周の一部のみにてラチェット歯を含むことができ、全ての歯にわたる連続的なラチェット係合は、楔状体と通常固定されているレースとの係合を解除するのに十分である。最後の歯を超えてラチェット係合することは、逆回転防止歯止めが対応する前進面を有さないため不可能であるので、油圧スラスタのさらなる連続的ストロークは、カムを往復移動させ、且つ押し突き動作をもたらすように適合されている。
【００４３】
通常固定されているレースを停止状態から移動させ、または停止させるために、カムリングを駆動する多くの他の手段が適用可能である。例えば、油圧モータ（典型的には多数のジェットを有する流体力学タービンの形態の油圧モータ）は、適切なステップダウンギアを介してカムリングを回転させる。１つの適切なギア形態は、逆運動を防止する、６０：１よりも大きいギア比を有するウォームドライブである。
【００４４】
通常固定されているレースに規則的な円弧状移動が要求される場合、クロックタイプの脱進機構（エスケープメント）が、回転を、例えば一定角度で測定するために用いられる。すなわち、脱進機構の振動ストロークの各々が、通常固定されているレースの対応する移動を正確に制御する。任意の適切なタイプのものであってよく、機械式装置に限定されない。典型的な機械式脱進機構は、固定されているストロークスラスタに関して先に記載した種類の歯付きリングの連続歯と係合可能な歯止め（パウル）を含む。
【００４５】
本発明のその他の特徴は、幾つかの好ましい実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。これらの実施形態を、添付図面に一例として示す。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態の軸方向断面の概略図である。
【図２】図１の円で囲まれた部分の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の軸方向断面の概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の軸方向断面の概略図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による軸受構造体の斜視図である。
【図６】図５の実施形態の軸方向断面の概略図である。
【図７】図６の回転機構の拡大図である。
【図８】第４の実施形態の動作を概略的に示す図である。
【図９】第４の実施形態の部品の分解図である。
【図１０】本発明に好適な制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１及び図２を参照すると、不動の環状ハブ１１が、ハブ１１上に、回転部材１３を支持するための転がり軸受１２を有する。回転部材１３は、例えば、風力タービンのロータである。
【００４８】
転がり軸受は、回転部材１３内に押し込まれたアウターレース１４、インナーレース１５、及び、これらのレース間に配置された環状に配置されたローラ１６を含む。
【００４９】
軸受１２をハブ１１に容易に取り付け、及び容易に取り外すことを可能にするために、インナーレースは、円錐台状の半径方向内側の面１７を有する。この面１７は、円錐台状の半径方向外側の面１９を有する対応する環状のフィッティング部材１８と係合する。この構成により、転がり軸受が、ハブの上に配置されるとともに、フィッティング部材１８を矢印「Ａ」の方向に押し込むことにより適切な位置にロックされることが可能となる。テーパ角度を公知の方法で適切に選択することにより、フィッティング部材が、軸受をハブに対して適切な位置で固定し、しかも、矢印「Ａ」の方向に対して反対方向の解除荷重を加えることにより取り外される。フィッティング部材は自動ロック式であってよく、又は、任意の適切な手段、例えばサークリップにより保持される。
【００５０】
このように、フィッティング部材１８がロックする状態において、インナーレース１５が、時間の経過と共に、荷重を支持する上面にて損傷可能な力を受けることがあり、一方、フィッティング部材がロック解除する状態においては、インナーレースが、インナーレースの荷重支持部を変更するように自由に円弧状に移動することが理解されるであろう。
【００５１】
インナーレースの移動の自由を得るためには、インナーレースとフィッティング部材とのほんのわずかな相対移動が必要とされるだけであり、フィッティング要素又はインナーレースのいずれかがハブに対して軸方向に固定されていてもよい。
【００５２】
図２に、より詳細に示されているように、環状の外側ハウジング２１がインナーレース１５に取り付けられている。外側ハウジングは、直径上で分割されることができ、例えば、インナーレースの適切な面に、環状のショルダ２２及び周方向クランプ（図示せず）により取り付けられる。
【００５３】
ベルビルばねワッシャ２３が、外側ハウジング２１の半径方向内向きのアバットメント２４との間で、フィッティング部材を、インナーレース１５がハブ１１に対して固定され又は停止される状態に付勢するように作用する。
【００５４】
環状の内側ハウジング２５がフィッティング部材１８に圧入される。ハウジング２５は、半径方向外側に延在する部分を有し、この部分は、外側ハウジング２１の対応する部分と協働して油圧ピストンチャンバ２６を画定している。適切な環状スライドシール２７、２８がチャンバ２６を閉鎖している。ハウジングは、図示されているようにフィッティング部材にねじ嵌めされるものであってもよい。
【００５５】
使用される際に、内側ハウジング２５を外側ハウジング２１に対して右側に付勢（図示するように）するために、圧力下の油圧（作動）オイルをチャンバ２６内に入れることができる。この結果、フィッティング部材１８は移動してロック解除状態となり、それにより、インナーレース１５が周方向に移動することが可能となる。
【００５６】
フィッティング部材１８の移動を促進するため、及び、インナーレース１５の円弧状移動を容易にするために、圧力下の油圧オイルを、面１７と面１９との間の空間にも入れて静圧軸受を形成することが可能である。このオイルを閉じ込めるために、適切なスライドシールが設けられる（一例が番号２９で示されている）。
【００５７】
油圧オイルは、転がり軸受の潤滑のために用いられるオイルと同一であるのが好ましい。
【００５８】
第２の実施形態が図３に示されており、第１の実施形態と共通の部品には同一の参照番号が付されている。
【００５９】
油圧オイルフィード３１は、インナーレース１５とフィッティング部材１８との間の円錐台状の空間３２及びピストンチャンバ２６の両方にオイルを供給するための、シャフト１１内を通る通路を有する。空間３２は、ベルビルばね２３を収容しているチャンバ３３に対して開放されているが、反対側の端部においてはシール３４により閉鎖されている。ばねチャンバ３３はベント（通気孔）３５を有する。
【００６０】
環状のピストン３６が、相対回転しないようにフィッティング部材１８に固定されているが、シャフトの軸方向にスライドすることができる。エネルギーが供給されていない状態にて、ピストンチャンバ２６は加圧されておらず、ベルビルばね２３はフィッティング部材を左側に付勢（図示するように）してロック係合させている。ピストン３６は、ばね２３により、外側ハウジング２１の内向きリップ３７に突き当たるまで右側に付勢されている。このリップ３７は、図に見られるようにインナーレース１５がフィッティング部材から左側に滑り外れることも防止する。
【００６１】
図３においては、動作原理を示すために間隙が幾分強調されているが、インナーレース１５は、係合状態において、シャフト１１（その中心線２０も図示されている）に対して円弧状移動をしないように停止されている。
【００６２】
オイルフィード３１の加圧時に、ピストン３６は、リップ３７との当接（図示されている）から左側に移動し、フィッティング部材１８は、インナーレース１５をロック解除するように相対的に右側に自由に浮動する。
【００６３】
図３にて、ピストンチャンバは環状ハウジング３８により画定されている。環状ハウジング３８は、ロッキングリング３９により適切な位置に保持されているが、加圧されていないときにはフィッティング部材の環状の延長部４０上を自由に浮動する。容易に理解されるように、多数の油圧シールが油圧流体を閉じ込める。ベント３５は、流体圧力が構造体から解放されることを可能にするものであり、ベント３５の寸法は、必要なときにチャンバ２６内の十分な動作圧力を維持するように選択される。
【００６４】
空間３２への流体供給ラインには、適切なリストリクタが配置されてもよい。
【００６５】
第３の実施形態が図４に示されている。この実施形態は、シャフト１１に取り付けられたスリーブ４１を含む２部構成のフィッティング部材を備え、フィッティング部材は、一端にて円錐台状傾斜面４２を有し、他端にて、軸方向に移動可能な環状の円錐台状楔状体４３を含む。
【００６６】
傾斜面４２と楔状体４３とは、対応する円錐台状面を半径方向内側に有するインナーレース１５Ａを収容し、且つ、一緒に相対的に軸方向に移動して、インナーレース１５Ａをスリーブ４１にロックさせ、それにより、シャフト１１に対するインナーレースの相対回転を防止することができる。
【００６７】
図４に示されている実施形態においては、円弧状カム４４がスリーブ４１の周囲に配置されており、楔状体４３に荷重を加える又は楔状体４３から荷重を除去するように周方向に移動可能である。これに関しては以下にさらに説明する。アバットメント４５がカム４４のために設けられており、ナット４６などにより保持されている。ベルビルばね２３のためのリテーナ４７がスリーブ４１に固定されており、適切なローラ４８が、図示されているように、相対移動可能な要素間に設けられている。楔状体に加えられる軸方向荷重を均一に分配するために、等間隔に配置された３つ以上のカムが設けられる。
【００６８】
図４に示されている実施形態は、インナーレースがシャフト１１の軸方向に配置されており、フィッティング部材からの軸方向荷重を受けないという利点を有する。図４において、このような軸方向荷重は傾斜面４２により抵抗され、従って、図３の実施形態のようにはアウターレース１４に伝達されない。また、インナーレースは、停止されていないときに中央に維持される。
【００６９】
図５〜図８は、フィッティング部材のための解除機構を組み込んだ第４の実施形態を示す。他の実施形態と同様に、同一の機能を有する部品には共通の参照番号が用いられている。この実施形態は、適切なハブに取り付けるのに適した内蔵型軸受構造体を提供する。この構造体においては、作動機構が、ハブ１１とアウターレース１４の外径とにより画成された環状部内にて片側に配置されている。
【００７０】
フィッティング部材１８は、ハブ１１に対して回転しないようにキー５１により連結されている。
【００７１】
第１の油圧アクチュエータ５２が、カムリング５４の外歯と係合する歯止め５３に連結されている。第１のアクチュエータの１つのストロークが、カムリングを矢印Ｂの方向に１つの歯だけ回転させる。アクチュエータは、適切な油圧源及び制御システムによる加圧に応答する。圧力を除去すると、歯止めは軽量ばねにより引き込まれる。歯止めが引き込まれた状態から前進するときに、板ばねが歯止めをカムリングに係合させるように付勢する。
【００７２】
逆転防止レバー５５が中心軸に対して回転し、レバー５５は、その一端に、カムリング５４の歯と係合可能な歯５６を有する。軽量コイルばね５７が歯５６を軸に対して回転させて係合を解除するが、ばね５７は第２の油圧アクチュエータ５８により反対の作用を受ける。アクチュエータ５８は、歯５６をカムリングと係合させるようにばね（図７を参照）を介して荷重を加えるように加圧することができる。カムリング５４の歯はラチェット歯であり、歯５６を、歯が第２のアクチュエータ５８により内向きに付勢されているときに矢印Ｂの方向に通過する。
【００７３】
使用される際に、第１のアクチュエータ５２及び第２のアクチュエータ５８の加圧によりカムリングが矢印Ｂの方向に前進され、そして、カムリングの隣りの歯の上でラチェット係合している歯５６により、前進された状態に保持される。
【００７４】
第１のアクチュエータ５２における圧力の解除時に、カムリング５４は前進された状態に保持される。第１のアクチュエータのさらなる加圧により、カムリングはさらに別のステップに前進し、それが繰り返される。加圧は、矩形波電気信号を用いて行われる。
【００７５】
こうして、第２のアクチュエータ５８が加圧状態を維持している限り、カムリング５４は、第１のアクチュエータ５２への連続的な圧力パルスにより前進し得る。
【００７６】
図７に示されるように、ベルビルばね２３がフィッティング部材１８とバッキングリング５９との間で動作する。バッキングリング５９自体はインナーレース１５の外側ハウジング２１のリップ３７に当接している。こうして、図７に示されているように、ばね２３はフィッティング部材をインナーレースに係合させており、これにより、インナーレースはシャフト１１に対して回転しないようにロックされている。
【００７７】
カムリング５４は１以上のカム面を含み、これらのカム面は、バッキングリング５９を、図に見られるように左側に付勢するように適合されている。バッキングリングは左側に付勢されているときにリップ３７から離間し、フィッティング部材１８は右側に自由に浮動し、これにより、インナーレース１５のロックを解除して、ハブに対する円弧状移動を可能にする。従って、第１のアクチュエータ５２に連続的に圧力パルスを加えることにより、カムリング５４を、フィッティング部材と、それによりインナーレースとを解放するのに十分な角度「Ｃ」（図８）にわたって回転させることができる。
【００７８】
また、図７には、フィッティング部材がインナーレースに対して過度に移動すること防止するための環状の移動止め部（トラベルストップ）６１も示されている。インナーレースが解放されるとき、フィッティング部材とインナーレースとの間に形成されている静圧軸受からのオイルが、この移動止め部により制止される。
【００７９】
第４の実施形態は、ロックされていない時にインナーレースを円弧状に移動させるための手段も提供する。
【００８０】
カムリング５４上の歯の個数は限定されており、最後の歯の後には歯５６のための凹部が設けられておらず、比較的長い傾斜面６２が続く。従って、第１のアクチュエータが、カムリング５４がレバー５５に最後のラチェット歯を与えるように十分なストロークを行ったならば、さらなるストロークにより可能になるのは、カムリングが角度「Ｄ」（図８）にわたり前後に揺動することのみである。
【００８１】
しかし、カムリングの隣接する環状部６３が、押し突き（ナッジ）リング６５の半径方向アバットメントと接触するように配置された半径方向アバットメント６４を有する。これにより、カムリング５４の揺動が、押し突きリング６５の揺動を、軽量戻りばね６６の作用に抗して生じさせる。
【００８２】
押し突きリング６５は、慣用の一方向（ワンウェイ）クラッチ又はスプラグ６５ａを介して、インナーレース１５の環状部に、押し突きリングの揺動がインナーレースの一方向回転を繰り返し生じるように取り付けられる。このようにして、インナーレースは、ハブに対して、鉛直方向荷重に対応する位置に異なるセクターを配置するように再配置される。連続的な押し突きが記号「Ｅ」で示されている（図８）。
【００８３】
インナーレース１５は、押し突き以前の位置に逆戻りしないように、ハブ上に配置された第２の一方向クラッチ７０を介して取り付けられる。
【００８４】
カラー６７及びナット６８が、部品をフィッティング部材１８に留め付けている。カラー６７は、図示されているようにフィッティング部材に固定されている。
【００８５】
図９は、図５〜図８の構造体の部品の分解図である。
【００８６】
フィッティング部材１８は、その円錐台状の面に矩形の凹部７１を含み、凹部７１は、フィッティング部材をインナーレースとの係合から外すことを補助するように適合された静圧軸受パッドを含む。
【００８７】
これらのパッドに、圧力下の油圧オイルが、第１の実施形態に関して説明したように供給される。
【００８８】
第１のアクチュエータのストロークの回数（そして、それによりカムリング５４及びインナーレース１５の位置）の検知を可能にするために、カムリングの、軸方向に延在する一連の突出部７２が、「ベル」７３を、ベルに接触するだけで鳴らすように適合される。例えば、このような突出部はラチェット歯と同一のピッチを有し得る。ベルの「鳴音」は、カムリングの位置に応じて、例えば異なる輪郭を有する突出部を用いることにより異なり得る。ベルの「鳴音」は適切な加速度計等により検知されることができ、制御システムへの入力を提供する。この制御システムに関して図１０を参照しつつ以下に記載する。
【００８９】
ドライブラインのためのギアボックス８０又は風力タービンのギアボックスが、図１〜図９を参照しつつ説明した種類のロータ軸受８１を収容している。ギアボックス内部の油圧オイルは、軸受のフィッティング部材のためのアクチュエータにより、ポンプ８２及び弁８３を介して循環される。
【００９０】
軸受８１は、インナーレースのための回転機能８４、及び解放／保持機能８５を組み込んでいる。解放／保持機能への油圧信号が、制限ベント８７を有するアキュムレータ８６を介して送られる。
【００９１】
使用される際に、弁８３が繰り返し開放されて機能８４及び機能８５にオイルを供給する。フィッティング部材が解放されて、インナーレースが、図５〜図７に関して記載されたように回転される。アキュムレータ８６は、カムリング５４の逆転を防止するように圧力が第２のアクチュエータにて維持されることを保証する。
【００９２】
弁８３の最終閉鎖時（例えば、インナーレースが新しい位置に配置されるとき）に、フィッティング部材が再係合される開始状態にカムリングが戻るように、油圧がベント８７を介して解放される。
【００９３】
ポンプ８２が故障した場合、又は、漏れなどにより油圧が低下した場合に、フィッティング部材がベルビルばねの作用下で機械的に再係合することが理解されよう。
【００９４】
衝撃音信号発生器８８（例えばベル）が、カムリングの特定角度回転を示す特徴的な信号を発生し、この信号が適切なセンサ８９により検知される。
【００９５】
軸受制御ユニット９０が、作動ストラテジモジュール９１、軸受状態算出モジュール９２、及び軸受位置算出モジュール９３を含む。
【００９６】
風力タービン制御ユニット９５が、モジュール９２の代わりの、軸受状態算出のためのモジュール９６を含み得る。
【００９７】
使用される際に、風力タービン制御ユニット９５は、ハブ軸受の状態を予測するために、典型的な入力、例えば、速度、トルク、温度、緊急時制動、出力レベル降下の割合などの入力を受信する。そして、多数の軸受設置による蓄積された知識に基づいたアルゴリズムが、相対的に固定されているレースのどの段階の回転が望ましいかを示し得る。
【００９８】
固定されているレースの移動が必要であると決定されたとき、制御ユニット９５は、軸受制御ユニット９０に信号１０１を出力する。この信号は、例えば、固定されている軸受を所定の円弧量（例えば２０度）移動させるための指示を与える。
【００９９】
軸受制御ユニットは、固定されている軸受レースを解放し、且つ、この軸受レースを所望の角度にわたって回転させるために、弁８３を開放するように連続信号１０２を送信する。振動センサ信号１０３によりフィードバックがもたらされる。
【０１００】
作動ストラテジモジュール９１が弁８３を所望の方法で制御し、軸受状態算出モジュール９２（又は９６）が、固定されている軸受レースの状態を算出し、記録する。
【０１０１】
固定されている軸受レースの位置を決定するための典型的なストラテジは、例えば、リアルタイムの動作情報と共にルックアップテーブルを用いて、レースを５０００時間ごとに２０度回転させることである。素数回転シーケンスが、レースが同じ位置で停止する危険性と、それによるさらなる局所劣化の危険性とを回避するであろう。
【０１０２】
生じ得る劣化を、固定されているレースの周囲にわたって分散させるために、軸受位置を所定の寿命（例えば２０年）にわたり最適化するストラテジもある。
【０１０３】
また、損傷したレースセクターを決定して、そのセクター付近でのさらなる停止を回避するストラテジもある。このようなストラテジは、標準的でない損傷（例えば、製造欠陥による）が生じた場合に有用である。
【０１０４】
上記の実施形態においては、ハブ及びインナーレースが、通常の動作において不動であるものとした。しかし、アウターレース及びそのハウジングが不動であり、インナーレースが、例えばインナーレースに連結されたロータコネクタと共に回転する態様も可能であることが理解されよう。このような態様においては、鉛直方向荷重を受けるセクターの劣化を回避するために、アウターレースの空転が必要とされる。
【０１０５】
本発明は、異なる材料から成り得る幾つかの部品（例えば、インナー軸受レース１５とハウジング２１など）を互いに取り付けることを必要とする。任意の取り付け方法（例えば、熱溶接又は摩擦溶接、ねじ係合又はドッグ係合）が用いられ得る。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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