(57)【要約】【課題】組立性を向上させた転がり軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受３１は、内輪３２と、外輪３３と、内輪３２および外輪３３の間に配置される複数の転動体としての円錐ころ３４と、円錐ころ３４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、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を含む保持器３５と、樹脂成分および樹脂成分に吸蔵される潤滑成分を含み、円錐ころ３４がポケット３５ｂ内で転動可能な状態で円錐ころ３４と保持器３５とを一体化する固形潤滑剤とを備える。【選択図】図１
2008082380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、
外輪と、
前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の転動体と、
前記転動体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、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を含む保持器と、
樹脂成分および前記樹脂成分に吸蔵される潤滑成分を含み、前記転動体が前記ポケット内で転動可能な状態で前記転動体と前記保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える、転がり軸受。
【請求項２】
前記樹脂成分は、熱を加えることによって固化する熱硬化型樹脂である、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
転動体と、
前記転動体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、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を含む保持器と、
樹脂成分および前記樹脂成分に吸蔵される潤滑成分を含み、前記転動体が前記ポケット内で転動可能な状態で前記転動体と前記保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える、保持器付ころ。
【請求項４】
風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てブレードとともに回転する主軸と、
内輪、外輪、前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の転動体、前記転動体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、周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントを含む保持器、および樹脂成分と前記樹脂成分に吸蔵される潤滑成分とを含み、前記転動体が前記ポケット内で転動可能な状態で前記転動体と前記保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える、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、転がり軸受、特に、風力発電機の主軸等を支持する大型の転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の風力発電機が、例えば、特開２００５−２０７５１７号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されている風力発電機は、支持台と、支持台上に旋回座軸を介して水平旋回自在に配置される主要部品を格納するナセルと、軸受ハウジングに固定された軸受によって回転自在に支持される主軸と、主軸の一方端側にブレードと、主軸の他方端側に増速機および発電機とを備える。
【０００３】
上記構成の風力発電機は、風を受けて回転するブレードに伴って主軸が回転し、増速機によって主軸の回転が増速され、発電機で電力に変換される。この風力発電機の主軸は、ブレードが風を受けることによって生じるアキシアル荷重の他に、ブレードの自重によって生じるラジアル荷重やモーメント荷重を受ける。このため、主軸を支持する軸受には、ラジアル荷重、アキシアル荷重、およびモーメント荷重が同時に負荷される環境で使用可能な自動調心ころ軸受や円錐ころ軸受が使用される。
【０００４】
風力発電機の主軸のような大型の回転軸を支持する軸受には、生産性や組立性の観点から分割型の保持器が採用されることがある。例えば、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ＥＰ１４０８２４８Ａ２（特許文献２）に開示されている。図１４は、特許文献２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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００５−２０７５１７号公報
【特許文献２】ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成のころ軸受１１１において、保持器セグメント１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃはころ１１４の径方向外側への抜けを防止できないので、組み立て中にころ１１４が脱落するおそれがある。特に、ころ軸受１１１が大型の場合には、ころ１１４が脱落しないようにころ軸受１１１を組み立てるのは非常に困難である。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、組立性を向上させた保持器付ころ、このような保持器付ころを採用した転がり軸受、および風力発電機の主軸支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体と、転動体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、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を含む保持器と、樹脂成分および樹脂成分に吸蔵される潤滑成分を含み、転動体がポケット内で転動可能な状態で転動体と保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える。
【０００９】
上記構成のように、予め転動体と保持器とを一体化しておくことにより、組立時にころが脱落するのを防止することができる。その結果、転がり軸受の組立性が向上する。なお、本明細書中「吸蔵」とは、潤滑成分が反応して化合物になることなく樹脂成分中に含まれることを指す。
【００１０】
好ましくは、前記樹脂成分は、熱を加えることによって固化する熱硬化型樹脂である。このように、液体の状態で転動体と保持器との間の隙間に充填し、その後に硬化させることによって、固形潤滑剤をムラなく行き渡らせることができる。
【００１１】
この発明に係る保持器ころは、転動体と、転動体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、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を含む保持器と、樹脂成分および樹脂成分に吸蔵される潤滑成分を含み、転動体がポケット内で転動可能な状態で転動体と保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える。これにより、組立時に転動体が脱落することがないので、組立性が向上する。
【００１２】
この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、風を受けるブレードと、その一端がブレードに固定されてブレードとともに回転する主軸と、内輪、外輪、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体、転動体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、周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントを含む保持器、および樹脂成分と樹脂成分に吸蔵される潤滑成分とを含み、転動体がポケット内で転動可能な状態で転動体と保持器とを一体化する固形潤滑剤とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、固形潤滑剤によって予めころと保持器とを一体化しておくことにより、組立性が向上した保持器付ころ、転がり軸受、および風力発電機の主軸支持構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係る主軸支持構造を採用した風力発電機１１、および円錐ころ軸受３１を説明する。なお、図１はこの発明の一実施形態に係る転がり軸受としての円錐ころ軸受３１を示す図、図２および図３は円錐ころ軸受３１を採用した風力発電機１１の内部構造を示す図である。
【００１５】
まず、図２および図３を参照して、風力発電機１１は、支持台１２と、旋回座軸受１３と、ナセル１４と、ブレード１５と、主軸１６と、増速機１７と、発電機１８と、軸受ハウジング１９と、主軸支持用軸受としての円錐ころ軸受３１と、旋回用モータ２０と、減速機２１とを備える。
【００１６】
ナセル１４は、支持台１２の上に旋回座軸受１３を介して設置されており、旋回用モータ２０および減速機２１によって水平旋回自在となっている。また、風力発電機１１の主要部品である主軸１６、増速機１７、発電機１８、円錐ころ軸受３１、旋回用モータ２０、および減速機２１等を収容するハウジングとして機能する。
【００１７】
ブレード１５は、主軸１６の一端に固定されて風を受けて回転する。主軸１６は、一端がブレード１５に他端が増速機１７にそれぞれ接続されて、ブレード１５の回転を増速機１７を介して発電機１８に伝達する。また、軸受ハウジング１９に組み込まれた円錐ころ軸受３１によって、回転自在に支持されている。
【００１８】
円錐ころ軸受３１には、ブレード１５が受ける風力等によって大きなアキシアル荷重が負荷されると共に、ブレード１５の自重等によって大きなラジアル荷重および大きなモーメント荷重が負荷される。そこで、このような環境で使用される主軸支持用軸受として、図１に示すような、左右の内輪部材３２ａ，３２ｂおよび間座３２ｃを含む内輪３２と、外輪３３と、内輪３２および外輪３３の間に配置される複数の円錐ころ３４と、隣接する円錐ころ３４を保持する保持器３５と、樹脂成分および潤滑成分を含む固形潤滑剤（図１では図示省略）とを備える円錐ころ軸受３１を採用する。
【００１９】
内輪部材３２ａは、外径面に軌道面３２ｄと、軌道面３２ｄの一方側端部に小鍔３２ｅと、他方側端部に大鍔３２ｆとを有する。内輪部材３２ｂも同様の構成である。そして、この内輪部材３２ａ，３２ｂは、内輪間座３２ｃを挟んで互いの小鍔３２ｅを向かい合わせて配置することによって内輪３２を構成する。
【００２０】
外輪３３は、内輪部材３２ａ，３２ｂの軌道面３２ｄに対応する複列の軌道面３３ａを有する。円錐ころ３４は、小端面３４ａと、大端面３４ｂと、転動面３４ｃとを有し、小端面３４ａを内輪部材３２ａ，３２ｂの小鍔３２ｅ側に向けて内輪３２および外輪３３の間に配置される。「転動面」とは、軸受に組み込んだ時に内輪３２および外輪３３の軌道面３２ｄ，３３ａと接する面を指す。
【００２１】
次に、図４および図５を参照して、円錐ころ３１に採用される保持器３５を説明する。なお、図４は円錐ころ３４と保持器３５とを固形潤滑剤３６によってフルパックした保持器付ころの一例、図５は円錐ころ３４と保持器３５とを固形潤滑剤３６によってスポットパックした保持器付ころの他の例を示す図である。
【００２２】
まず、図４を参照して、保持器３５は、複数の柱部３５ａと、複数の柱部３５ａを連結するように周方向に延びる一対の連結部（図示省略）とを備え、隣接する柱部３５ａの間には円錐ころ３４を保持するポケット３５ｂが形成されている。そして、この保持器３５は、ポケット３５ｂに円錐ころ３４を収容した状態で、固形潤滑剤３６によってフルパックされている。具体的には、円錐ころ３４の軌道面３２ｄ，３３ａに接触する部分を除いて、円錐ころ３４および保持器３５のほぼ全体を固形潤滑剤３６で覆っている。
【００２３】
次に、図５を参照して、保持器３５は、ポケット３５ｂに円錐ころを収容した状態で固形潤滑剤３６によってスポットパックされている。具体的には、保持器３５のポケット壁面、すなわち、円錐ころ３４の転動面３４ｃと対面する壁面に沿って固形潤滑剤３６が配置されている。なお、保持器３５の構成は図４と同様であるので、説明は省略する。
【００２４】
固形潤滑剤３６は、樹脂成分と潤滑成分とを含む。樹脂成分は、熱を加えることによって固化する熱硬化型樹脂である。潤滑成分は、軌道面３２ｄ，３３ａと転動面３４ｃとの間を潤滑する潤滑油、グリース、またはワックス等である。
【００２５】
次に、固形潤滑剤３６の組成について説明する。まず、樹脂成分としては、天然ゴムおよび樹脂（プラスチック）等のうち、エラストマーまたはプラストマーのいずれかまたは両方を、アロイまたは共重合成分として採用することができる。
【００２６】
樹脂成分としてのゴムは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプレピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンエラストマー、フッ素ゴムクロロスルフォンゴム等が挙げられる。
【００２７】
樹脂成分としての樹脂（プラスチック）は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド４，６（ＰＡ４，６）、ポリアミド６，６（ＰＡ６，６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）等の汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
【００２８】
さらに、樹脂成分として、軟質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム、半硬質ウレタンフォーム等のポリウレタンフォームやポリウレタンエラストマーを採用することもできる。
【００２９】
次に、潤滑成分としては、樹脂成分中で化学反応を起こして化合物を生成したり、固化した樹脂成分を溶解しないものを採用する必要がある。具体的には、以下のようなものが挙げられる。
【００３０】
潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系、エーテル系、または炭素系の合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等の通常使用される潤滑油またはそれらの混合油を採用することができる。
【００３１】
グリースの増ちょう剤としては、リチウム石鹸、リチウムコンプレックス石鹸、カルシウム石鹸、カルシウムコンプレックス石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウムコンプレックス石鹸等の石鹸類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。
【００３２】
ジウレア化合物としては、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
【００３３】
ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネート、モノアミン、およびジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられる。ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００３４】
ワックスとしては、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素固化油等が挙げられる。
【００３５】
なお、グリースの基油およびワックスの油成分としては、前述の潤滑油と同様のものを採用することができる。
【００３６】
さらに、これらの潤滑成分には、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤、イオウ系、イオウーリン系等の極圧剤、有機亜鉛、リン系等の摩擦防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等の各種添加剤を添加することができる。
【００３７】
次に、図６を参照して、上記の固形潤滑剤３６によって円錐ころ３４と保持器３５とを一体化する方法を説明する。まず、円錐ころ３４をポケット３５ｂに組み込んだ状態で型の中に組み込む（Ｓ１１）。型の内部には、固形潤滑剤３６を封入する部分（図４および図５の斜線部分）にのみ隙間が形成されている。
【００３８】
固形潤滑剤３６は、樹脂成分と潤滑成分の他、固形潤滑剤３６に空孔（以下、空孔を有する固形潤滑剤を「発泡グリース」という）を生じさせる発泡成分を混合しておく（Ｓ１２）。なお、樹脂成分を発泡させる方法としては、任意の発泡手段を採用することができる。具体的には、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を気化させる物理的手法、エアーや窒素等の不活性ガスを外部から吹き込む機械的手法、アゾビスイソプチロニトリル（ＡＩＢＮ）やアゾジカルボンイミド（ＡＤＣＡ）等のように温度や光によって分解して窒素ガス等を発生させる分解型発泡剤を使用する方法、さらには、イソシアネート基と水分子との化学反応で生じる二酸化炭素によって発泡させる化学的手法等が挙げられる。なお、この工程は、固形潤滑剤３６として後述するポリルーブ（登録商標）を採用する場合には省略される。
【００３９】
次に、型に設けられた注入口から液体の固形潤滑剤３６を型内部に注入する（Ｓ１３）。固形潤滑剤３６の粘度は使用される樹脂成分によって異なる。保持器付ころと型との間の隙間をムラなく埋める観点からは、低粘度であるほうが望ましい。次に、型を加熱する（Ｓ１４）。これにより、樹脂成分が固化すると共に、発泡グリースの場合には樹脂成分に空孔が形成される。また、潤滑成分は潤滑成分内に吸蔵される。最後に、保持器付ころと型とを分離する（Ｓ１５）。このとき、円錐ころ３４はポケット３５ｂ内で転動可能な状態で保持されており、円錐ころ３４と保持器３５とは固形潤滑剤３６によって一体化されている。
【００４０】
図４および図５を参照して、上記組成の固形潤滑剤３６を採用した保持器付ころは、いずれも円錐ころ３４と保持器３５とが一体化しており、円錐ころ３４がポケット３５ｂから脱落しないようになっている。これにより、円錐ころ軸受３１を組み立てる際に、円錐ころ３４が保持器３５から脱落することがない。その結果、組立性の良い円錐ころ軸受３１を得ることができる。
【００４１】
また、上記構成の保持器付ころを円錐ころ軸受３１に組み込んだ場合、円錐ころ軸受３１の回転に伴う遠心力等の外力によって樹脂成分内部の潤滑成分が流出し、軌道面３２ｄ，３３ａと転動面３４ｃとの間に供給される。さらに、潤滑成分は、空孔等から徐々に沁み出すので、軸受外への漏洩が少ないと共に、グリース等と比較して軸受回転時の攪拌抵抗を低減することができる。
【００４２】
特に、図４に示す保持器付ころのように、円錐ころ３４と保持器３５とをフルパックした場合、軸受各部に潤滑油を均等に供給することができると共に、潤滑寿命を延伸することができる。一方、図５に示す保持器付ころのように、円錐ころ３４と保持器３５とをスポットパックした場合、軸受回転時のトルク損失をさらに低減することができると共に、潤滑油の漏洩を有効に防止することができる。
【００４３】
次に、固形潤滑剤３６の他の例としてのポリルーブ（登録商標、以下同じ）を説明する。ポリルーブは、樹脂成分として超高分子量ポリエチレンを採用し、潤滑成分として上記組成の潤滑油またはグリースを採用する。特に、リチウム石鹸（増ちょう剤）と鉱物油（潤滑油）とを混合したグリース等が好ましい。
【００４４】
常温でのポリルーブは、粉末状の超高分子量ポリエチレン（以下「ＰＥ粒子」という）とグリースとを含む液体である（以下「未硬化ポリルーブ」という）。この時の流動性や硬さは、潤滑成分としてのグリースとほとんど変わらない。
【００４５】
ポリルーブを１２０℃以上に加熱すると、ＰＥ粒子がグリース中の潤滑油を吸蔵して膨潤する。このとき、ポリルーブ中のＰＥ粒子の割合が多いほど各粒子の膨潤量は少なく、ＰＥ粒子の割合が少ないほど各粒子の膨潤量は多くなる。一方、グリース中の増ちょう剤はＰＥ粒子中には吸収されない。したがって、膨潤したＰＥ粒子間には増ちょう剤または増ちょう剤濃度の高いグリースが残存する。
【００４６】
さらに、ポリルーブを１２０℃〜１７０℃に加熱すると、ＰＥ粒子は硬質ゴム程度の硬さにまで硬化する（以下「硬化ポリルーブ」という）。また、温度を下げても元に戻ることはない。そして、硬化ポリルーブに遠心力を負荷したり、高温雰囲気下に置くと、表面からグリースが滲みだしてくる。
【００４７】
上記組成のポリルーブは、図６に示す方法によって円錐ころ３４と保持器３５とを一体化することができる。つまり、未硬化ポリルーブを型に設けられた注入口から型内部に注入する（Ｓ１３）。このとき、流動性の高い未硬化ポリルーブは、保持器付ころと型との間の隙間をムラなく埋めることができる。そして、型を加熱すると、ＰＥ粒子が潤滑油を吸蔵して硬化ポリルーブとなる（Ｓ１４）。これにより、円錐ころ３４と保持器３５とが一体化する。
【００４８】
また、ポリルーブによって一体化した保持器付ころを円錐ころ軸受３１に組み込むと、回転軸の回転に伴う遠心力によってポリルーブ中からグリースが染み出して、円錐ころ３４の転動面３４ｃを潤滑する。なお、この滲み出し量は、遠心力が大きい程多く、また温度が高くなる程多くなる。
【００４９】
また、ＰＥ粒子間に残存するグリースは、必要以上の潤滑油の滲み出しを抑制し、供給油量を調整する役割を果たす。その結果、円錐ころ軸受３１の攪拌抵抗の上昇を抑えると共に、潤滑寿命を延伸することができる。
【００５０】
さらに、グリースの滲み出しを抑制するために、上記組成のポリルーブに固体ワックス等を添加してもよい。具体的には、カルナバロウ、カンデリナロウなどの植物性ワックス、ミツロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、またはパラフィンロウ等の石油系ワックス等が挙げられる。なお、上記の添加剤の配合割合が多い程、グリースの滲み出る速度は小さくなる。一方、配合割合が多すぎると硬化ポリルーブの強度を低下させる。したがって、上記添加剤の配合割合は５０ｗｔ％未満とするのが望ましい。
【００５１】
次に、図７〜図１３を参照して、円錐ころ軸受３１に採用される保持器の一形態を説明する。なお、図７は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受３１に含まれる保持器セグメント４１ａを示す斜視図である。図８は、図７に示す保持器セグメント４１ａを、図７中の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ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９は、図７に示す保持器セグメント４１ａを、柱部４４ａ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、図８および図９において、保持器セグメント４１ａが保持する複数の円錐ころ３４を点線で示している。また、一点鎖線でＰＣＤ５２を示す。
【００５２】
図７〜図９を参照して、まず、円錐ころ軸受３１に含まれる保持器セグメント４１ａの構成について説明する。保持器セグメント４１ａ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４１ａは、複数の円錐ころ３４を保持するポケット４３ａ、４３ｂ、４３ｃを形成するように軸に沿う方向に延びる４つの柱部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄと、軸方向の両端に位置し、４つの柱部４４ａ〜４４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部４５ａ、４５ｂと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部４６ａ、４６ｂとを含む。
【００５３】
一対の連結部４５ａ、４５ｂおよび一対の突部４６ａ、４６ｂは、複数の保持器セグメント４１ａが円錐ころ軸受３１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４５ａ、４５ｂおよび一対の突部４６ａ、４６ｂのうち、円錐ころ３４の小端面３４ａに位置する連結部４５ａ、突部４６ａの曲率半径は、円錐ころ３４の大端面３４ｂに位置する連結部４５ｂ、突部４６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。
【００５４】
一対の突部４６ａ、４６ｂは、他の保持器セグメントと端面５１ａ、５１ｂ同士を当接させて配置した場合に、保持器セグメント４１ａと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころ３４を収容するポケットを形成する。
【００５５】
ポケット４３ａ〜４３ｃの周方向両側に位置する柱部４４ａ〜４４ｄの内径側および外径側には、円錐ころ３４を案内する案内面４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ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４１ａは、ころ案内となり、保持器セグメント４１ａの径方向への移動が規制される。柱部４４ａ〜４４ｄ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４９、５０が設けられている。この油溝４９、５０により、潤滑剤の循環が良好になる。
【００５６】
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４１ａ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１０は、円錐ころ軸受に含まれる間座５６の斜視図である。図１０を参照して、間座５６の構成について説明すると、間座５６は、軸方向の両端に位置する端部５７ａ、５７ｂと、端部５７ａ、５７ｂ間に位置する中央部５８とを含む。端部５７ａ、５７ｂの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント４１ａに含まれる一対の連結部４５ａ、４５ｂの軸方向の間隔と同じである。また、中央部５８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する油溝６０ａ、６０ｂが設けられている。
【００５７】
次に、上記した保持器セグメント４１ａおよび間座５６を含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図１１は、複数の保持器セグメント４１ａ〜４１ｄおよび間座５６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１２は、図１１中においてＸＩＩ示す部分の拡大断面図である。ここで、保持器セグメント４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、保持器セグメント４１ａと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図１１においては、保持器セグメント４１ａ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４１ａ〜４１ｄ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４１ａ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４１ｄとする。
【００５８】
図１１および図１２を参照して、円錐ころ軸受３１は、外輪３３と、内輪３２と、円錐ころ３４と、複数の保持器セグメント４１ａ〜４１ｄと、間座５６とを備える。保持器セグメント４１ａ〜４１ｄ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４１ａが配置され、次に、保持器セグメント４１ｂが保持器セグメント４１ａと当接するように配置される。その後、保持器セグメント４１ｃが保持器セグメント４１ｂ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４１ｄが配置される。ここで、隣接する２つの保持器セグメント４１ａ、４１ｂの間には、最初の保持器セグメント４１ａと最後の保持器セグメント４１ｄ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。
【００５９】
次に、最初の保持器セグメント４１ａと最後の保持器セグメント４１ｄとの間に配置される間座５６の配置状態について説明する。図１３は、図１１においてＸＩＩＩで示す部分の拡大断面図である。図１１および図１３を参照して、保持器セグメント４１ａ〜４１ｄを互いに当接するように順次連ねて配置していき、保持器セグメント４１ａと保持器セグメント４１ｄとの間に生じたすき間７０に、間座５６を配置させる。こうすることにより、保持器セグメント４１ａと間座５６との間に生じる周方向の最後すき間７０の寸法を、容易に所定範囲内に設定することができる。最後すき間とは、保持器セグメント４１ａ〜４１ｄ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４１ｄと間座５６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４１ａと、最初の保持器セグメント４１ａと最後の保持器セグメント４１ｄとの間に配置された間座５６との最大すき間をいう。
【００６０】
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。
【００６１】
また、上記の実施形態における保持器３５は、金属板をプレス加工して形成したプレス保持器でもよいし、金属塊を切削加工して形成した削り出し保持器でもよいし、樹脂材料を射出成型して形成した樹脂製保持器であってもよい。
【００６２】
特に、樹脂製保持器の材料としては、エンジニアリングプラスチック等の他、上述のポリルーブを用いることができる。硬化ポリルーブは、強度が高くかつ潤滑成分を吸蔵しているので、円錐ころ３４を保持する保持器３５の材料として好適である。
【００６３】
さらに、円錐ころ３４とポリルーブ製の保持器３１とを一体化する固形潤滑剤３６として発泡グリースを用いることができる。発泡グリースは、ポリルーブと比較して硬度が低いので、円錐ころ３４と保持器３５との間でクッション効果を発揮する。これにより、保持器３５の摩耗を抑制することができるので、軸受回転時の騒音防止、摩耗粉の減少、および耐衝撃性の向上等の効果が期待できる。
【００６４】
また、上記の実施形態における円錐ころ軸受３１は、複列の例を示したが、これに限ることなく、単列であってもよいし、軌道面が３列以上ある多列の軸受であってもよい。
【００６５】
また、上記の各実施形態においては、転がり軸受として円錐ころ軸受３１の例を示したが、これに限ることなく、自動調心ころ軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、および４点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、外部からの潤滑油の供給を必要とするあらゆる転がり軸受を採用することができる。
【００６６】
さらに、上記の実施形態においては、風力発電機の主軸支持構造にこの発明を適用した例を示したが、これに限ることなく、この発明は、風力発電機の他の回転軸支持構造にも適用することが可能である。例えば、増速機１７の低速軸（入力軸）、中間軸、および高速軸（出力軸）等に適用してもこの発明の効果を得ることができる。液体の潤滑剤による攪拌抵抗は軸受の回転が高速になる程顕著になるので、高速回転する減速機の出力軸等にこの発明を適用することにより、より高い効果を得ることができる。
【００６７】
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】
【００６８】
この発明は、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】
【００６９】
【図１】この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る主軸支持構造を採用した風力発電機を示す図である。
【図３】図２に示す風力発電機の図解的側面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る保持器付ころを示す図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る保持器付ころを示す図である。
【図６】固形潤滑剤によって転動体と保持器とを一体化する方法を示す図である。
【図７】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８】図７に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【図９】図７に示す保持器セグメントを、軸方向に切断した場合の断面図である。
【図１０】円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。
【図１１】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。
【図１２】隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。
【図１３】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１４】従来における保持器セグメントの斜視図である。
【図１５】図１４に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  固定冶具、２  ボルト、３  固定棒、１１  風力発電機、１２  支持台、１３  旋回座軸、１４  ナセル、１５  ブレード、１６  主軸、１７  増速機、１８  発電機、１９  軸受ハウジング、２０  旋回モータ、２１  減速機、３１  円錐ころ軸受、３２  内輪、３２ａ，３２ｂ  内輪部材、３２ｃ  間座、３２ｄ  内輪軌道面、３２ｅ  小鍔、３２ｆ  大鍔、３３  外輪、３３ａ，３３ｂ  外輪軌道面、３４  円錐ころ、３４ａ  小端面、３４ｂ  大端面、３４ｃ  転動面、３５  保持器、３６  固形潤滑剤、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ  保持器セグメント、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ  ポケット、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ  柱部、４５ａ，４５ｂ  連結部、４６ａ，４６ｂ  突部、４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ  案内面、４９，５０，６０ａ，６０ｂ  油溝、５１ａ，５１ｂ  端面、５２  ＰＣＤ、５６  間座、５７ａ，５７ｂ  端部、５８  中央部、６９  すき間、７０  最後すき間。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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