(57)【要約】【課題】容易に間座を組み込むことができる転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される内輪間座１６とを備える。ここで、内輪間座１６のはめあい面には、幅面２２ａ、２２ｂ側に向かって、テーパ状の案内面２３ａ、２３ｂが設けられている。【選択図】図１
2007162750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころと、
端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、
前記複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える転がり軸受であって、
前記間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている、転がり軸受。
【請求項２】
前記間座の幅面における内径寸法は、前記間座の最小内径寸法よりも、０．７ｍｍ以上大きい、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
軸受軸線に対する前記テーパ状の案内面の角度は、１０°よりも小さい、請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記ころは、円錐ころである、請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項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転がり軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
前記転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、前記複列の軌道輪の間に配置される間座とを備え、
前記間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている、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、転がり軸受および風力発電機の主軸支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機の主軸に使用される転がり軸受は、ブレードの自重等に対するラジアル荷重、風力に対するスラスト荷重およびモーメント荷重を受ける必要がある。したがって、一つの転がり軸受で大きなラジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を受けることができる大型の複列円錐ころ軸受が、風力発電機の主軸に適用されている。図７は、複列円錐ころ軸受１０１の断面図の一例である。図７を参照して、複列円錐ころ軸受１０１は、外輪１０２と、小端面１１０ａ、１１０ｂが向き合うように配置された複列の内輪１０３ａ、１０３ｂと、外輪１０２と複列の内輪１０３ａ、１０３ｂとの間にそれぞれ配置された複数の円錐ころ１０４ａ、１０４ｂと、複数の円錐ころ１０４ａ、１０４ｂを保持するピン型保持器１０５ａ、１０５ｂと、複列に配置された内輪１０３ａと内輪１０３ｂとの間に配置された内輪間座１０６とを備える。
【０００３】
複列円錐ころ軸受１０１は、外輪１０２の外径側に位置するハウジング（図示せず）に固定され、内輪１０３ａ、１０３ｂの内径側に位置する回転軸１１２を支持する。
【０００４】
ピン型保持器１０５ａ、１０５ｂは、各円錐ころ１０４ａ、１０４ｂを貫通するピン１０７ａ、１０７ｂと、各円錐ころ１０４ａ、１０４ｂの大端面側に突出する複数のピン１０７ａ、１０７ｂの一方端を保持して環状に延びる大径側側板１０８ａ、１０８ｂと、各円錐ころ１０４ａ、１０４ｂの小端面側に突出する複数のピン１０７ａ、１０７ｂの他方端を保持して環状に延びる小径側側板１０９ａ、１０９ｂとを含む。
【０００５】
内輪間座１０６は、その両側の幅面１１１ａ、１１１ｂが、内輪１０３ａ、１０３ｂの小端面１１０ａ、１１０ｂと当接するように配置されている。複列の円錐ころ１０４ａ、１０４ｂおよびピン型保持器１０５ａ、１０５ｂは、内輪間座１０６によって、相互間の距離を確保しており、互いに干渉することはない。
【０００６】
なお、このような内輪間座１０６を含む複列円錐ころ軸受が、特開２００３−４９８４３号公報（特許文献１）に開示されており、複列円錐ころ軸受を主軸支持軸受として使用した風力発電用風車が、特開２００５−１０５９１７号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４９８４３号公報（段落番号０００９、図１）
【特許文献２】特開２００５−１０５９１７号公報（段落番号００２０〜００３９、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記した複列円錐ころ軸受１０１の組み立て方法について簡単に説明する。まず、一方の内輪１０３ａ、円錐ころ１０４ａ、ピン型保持器１０５ａを組み合わせた内輪アセンブリを、回転軸１１２に取り付ける。次に、内輪間座１０６に設けられた開口孔を回転軸１１２にはめこんで、内輪間座１０６を組み込む。その後、外輪１０２と他方の内輪１０３ｂ、円錐ころ１０４ｂ、ピン型保持器１０５ｂを組み合わせた内輪アセンブリを組み込んで、複列円錐ころ軸受を組み立てる。
【０００８】
ここで、内輪間座１０６の開口孔が円筒形状、すなわち、開口孔の内径寸法が、軸方向において同じであると、回転軸１１２に組み込む際に、内輪間座１０６を容易に組み込むことができない。
【０００９】
特に、風力発電機の主軸を支持する複列円錐ころ軸受においては、備えられる内輪間座１０６も、内径が約２ｍとなり、超大型となる。そうすると、肉厚が約２０ｍｍの内輪間座１０６を組み込む際に、内輪間座１０６が変形したり、撓んだりする。その結果、組み込みは困難となり、作業性が悪化する。開口孔のしめしろが小さい場合も同様である。
【００１０】
この発明の目的は、容易に間座を組み込むことができる転がり軸受を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、生産性が良好な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】
【００１２】
この発明に係る転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える。ここで、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。
【００１３】
このように構成することにより、間座に設けられた開口孔の幅面における内径寸法を、間座の最小内径寸法よりも大きくしたり、間座の幅面における外径寸法を、間座の最大外径寸法よりも小さくすることができる。そうすると、回転軸やハウジングに間座を組み込む際に、間座の幅面における径方向の寸法の差が大きいため、案内面を利用して容易に組み込むことができる。また、テーパ状の案内面であるため、はめあい面まで円滑に間座を挿入することができ、回転軸やハウジング、間座を破損するおそれは少ない。
【００１４】
好ましくは、間座の幅面における内径寸法は、間座の最小内径寸法よりも、０．７ｍｍ以上大きい。幅面における内径寸法が小さすぎると、はめあい面と外径面が大きくずれた場合に、案内面を利用して組み込むことが困難となる。したがって、内径寸法を０．７ｍｍ以上大きくすることにより、最低限の径方向寸法の差を確保することができる。
【００１５】
より好ましくは、軸受軸線に対するテーパ状の案内面の角度は、１０°よりも小さい。軸受軸線に対するテーパの角度を必要以上に大きくすると、間座自体の肉厚が薄くなり、その結果、間座の剛性を確保することが困難となる。テーパの角度を１０°よりも小さくすることにより、間座の肉厚を確保し、間座に必要な最低限の剛性を維持することができる。
【００１６】
さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。スラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重を同時に受けるには、円錐ころ軸受が適用される。ここで、上記した構成の転がり軸受において、ころを円錐ころとすると、上記したスラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重を同時に受けることができるとともに、間座を容易に組み込むことができ、作業性が向上する。
【００１７】
この発明の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転がり軸受とを有する。ここで、転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備え、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。
【００１８】
このように構成することにより、上記した転がり軸受を有する風力発電機の主軸支持構造は、間座を容易に組み込むことができるため、作業性が向上し、生産性が良好になる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられているため、間座の幅面における内径寸法を、間座の最小内径寸法よりも大きくしたり、間座の幅面における外径寸法を、間座の最大外径寸法よりも小さくすることができる。そうすると、回転軸やハウジングに間座を組み込む際に、間座の幅面における径方向の寸法の差が大きいため、案内面を利用して容易に組み込むことができる。
【００２０】
また、このような転がり軸受を有する風力発電機の主軸支持構造は、間座を容易に組み込むことができるため、生産性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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転がり軸受を複列円錐ころ軸受とした場合の複列円錐ころ軸受１１を示した断面図である。図２を参照して、複列円錐ころ軸受１１は、外輪１２と、複列の軌道輪として小端面２１ａ、２１ｂが向き合うよう配置された複列の内輪１３ａ、１３ｂと、外輪１２と内輪１３ａ、１３ｂとの間に配置された複数の円錐ころ１４ａ、１４ｂと、複数の円錐ころ１４ａ、１４ｂを保持するピン型保持器１５ａ、１５ｂと、内輪１３ａと内輪１３ｂの間に配置される内輪間座１６とを備える。内輪間座１６は、その両側の幅面２２ａ、２２ｂが、内輪１３ａ、１３ｂの小端面２１ａ、２１ｂと当接するように配置されている。
【００２２】
複列円錐ころ軸受１１は、外輪１２の外径側に位置するハウジング（図示せず）に固定され、内輪１３ａ、１３ｂの内径側に位置する回転軸２０を支持する。
【００２３】
なお、保持器としてピン型保持器１５ａ、１５ｂを用いると、複列円錐ころ軸受１１内に円錐ころ１４ａ、１４ｂを多く収容することができるため、高荷重を受ける際には、好適である。
【００２４】
ピン型保持器１５ａ、１５ｂは、各円錐ころ１４ａ、１４ｂを貫通するピン１７ａ、１７ｂと、各円錐ころ１４ａ、１４ｂの小端面側に突出する複数のピン１７ａ、１７ｂの一方端を保持する環状の小径側側板１９ａ、１９ｂと、各円錐ころ１４ａ、１４ｂの大端面側に突出する複数のピン１７ａ、１７ｂの他方端を保持する環状の大径側側板１８ａ、１８ｂとを有する。小径側側板１９ａ、１９ｂは、内輪１３ａ、１３ｂの小鍔側に配置されており、大鍔側に配置された大径側側板１８ａ、１８ｂよりも、その径は小さい。
【００２５】
ピン型保持器１５ａ、１５ｂを構成する小径側側板１９ａ、１９ｂおよび複列の円錐ころ１４ａ、１４ｂは、内輪間座１６によって、相互間の距離を確保しており、互いに干渉することはない。なお、内輪間座１６は、組み込み時において、両側に配置される内輪１３ａ、１３ｂから圧力が加えられるため、最低限の剛性が要求される。
【００２６】
次に、内輪間座１６の形状および内輪間座１６の組み込み方法について説明する。図１は、図２においてＩで示した部分のうち、内輪間座１６の一部を示す拡大断面図である。また、図３は、内輪間座１６を回転軸２０に組み込む状態を示す図である。図１および図２を参照して、内輪間座１６には、回転軸２０をはめこんで組み込むための開口孔２６が設けられている。開口孔２６の内径面、すなわち、内径側に配置される回転軸２０とはめあうはめあい面には、幅面２２ａ、２２ｂ側に向かって、テーパ状の案内面２３ａ、２３ｂが設けられている。こうすることにより、内輪間座１６の内径面のうち、もっとも径が小さい最小内径面２４の内径寸法よりも、幅面２２ａ、２２ｂにおける内径寸法を大きくすることができる。また、案内面２３ａ、２３ｂをテーパ状とすることにより、最小内径面２４と案内面２３ａ、２３ｂは、円滑に連なることになる。
【００２７】
次に、図３を参照して、回転軸２０に内輪間座１６を組み込む方法について説明する。内輪間座１６には上記したように、開口孔２６が設けられている。内輪間座１６を図３中の矢印Ｃの方向に移動させ、回転軸２０の端面２８側から、内輪間座１６の開口孔２６に挿入することにより、内輪間座１６は回転軸２０に組み込まれる。ここで、内輪間座１６の最小内径面２４と回転軸２０の外径面２５とが、図３中の点線で示すずれた位置で挿入されたとしても、はめあい面には案内面２３ａが設けられており、幅面２２ａにおける内径寸法は大きくなっているため、案内面２３ａを利用して、容易に組み込むことができる。この場合、内輪間座１６の幅面２２ａ、２２ｂと回転軸２０の端面２８とは干渉することはない。その後、回転軸２０に内輪間座１６を挿入していくと、テーパ状の案内面２３ａと最小内径面２４は円滑に連なっているため、滑らかに組み込まれ、内輪間座１６のはめあい面と回転軸２０の外径面２５が適切にはめあうことになる。
【００２８】
こうすることにより、内輪間座１６と回転軸２０とを干渉させることなく、内輪間座１６を回転軸２０に容易に組み込むことができる。
【００２９】
この場合、内輪間座１６の両側の幅面２２ａ、２２ｂ側に向かってテーパ状の案内面２３ａ、２３ｂを設け、いずれの方向から回転軸２０に挿入してもよいことにしたが、回転軸２０に挿入する内輪間座１６の方向性を予め決めておけば、その方向に合わせて、いずれか一方の幅面側のみに向かって、テーパ状の案内面を設けてもよい。また、内輪間座１６の外径面２９および案内面２３ａ、２３ｂの角部には、取扱い性向上の観点から、面取り部２７を設けてもよい。
【００３０】
ここで、図１中の寸法Ａの２倍の寸法で示される最小内径面２４における内径寸法と幅面２２ａにおける内径寸法との差は、０．７ｍｍ以上とする。このように構成すると、必要最低限の径方向寸法の差を確保することができる。また、この場合、径方向寸法の差を必要以上に大きくしすぎると、内輪間座１６の肉厚が薄くなり、必要な剛性を確保することができなくなる。
【００３１】
また、最小内径面２４は、軸受軸線と平行であり、軸受軸線に対する案内面２３ａのテーパの角度をＢとすると、角度Ｂは、１０°よりも小さくするとよい。１０°以上になると、幅面２２ａにおける内径寸法が必要以上に大きくなるとともに、上記と同様に内輪間座１６の肉厚が薄くなり、必要な剛性を保てなくなるおそれがあるためである。なお、上記した複列円錐ころ軸受１１の寸法関係においては、テーパの角度Ｂは、２〜３°であることが好ましい。
【００３２】
また、上記の実施の形態においては、互いに向き合うように配置された複列の内輪の間に配置される内輪間座について説明したが、これに限らず、互いに向き合うように配置された複列の外輪の間に配置される外輪間座についても同様に適用される。
【００３３】
図４は、この場合の複列円錐ころ軸受を示す断面図である。図４を参照して、複列円錐ころ軸受３１は、複列の軌道輪として端面４０ａ、４０ｂが向き合うように配置された複列の外輪３２ａ、３２ｂと、内輪３３と、複列の外輪３２ａ、３２ｂと内輪３３との間に配置された複数の円錐ころ３４ａ、３４ｂと、複数の円錐ころ３４ａ、３４ｂを保持するピン型保持器３５ａ、３５ｂと、外輪３２ａ、３２ｂとの間に配置された外輪間座３６とを備える。外輪間座３６は、その両側の幅面４１ａ、４１ｂが、外輪３２ａ、３２ｂの端面４０ａ、４０ｂに当接するように、配置される。
【００３４】
複列円錐ころ軸受３１は、外輪３２ａ、３２ｂの外径側に位置するハウジング３７に固定され、内輪３３の内径側に位置する回転軸４２を支持する。
【００３５】
ここで、外輪間座３６のはめあい面には、幅面４１ａ、４１ｂ側に向かって、テーパ状の案内面３９ａ、３９ｂが設けられている。こうすることにより、外輪間座３６の幅面４１ａ、４１ｂにおける外径寸法は、外輪間座３６の外径面のうち、もっとも径が大きい最大外径面３８における外径寸法よりも小さくなる。そうすると、外輪間座３６をハウジング３７に組み込む際に、多少のずれがあったとしても、ハウジング３７に設けられた開口孔に、干渉することなく、組み込むことができる。なお、この場合も上記と同様に、外輪間座３６の挿入方向を考慮し、テーパ状の案内面を、外輪間座３６の片方の幅面側に向かって設けてもよい。
【００３６】
図５および図６は、上記した複列円錐ころ軸受を主軸支持軸受５５として適用した場合の、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。風力を受けるブレード５７を一端に固定する主軸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。
【００３７】
軸受ハウジング５４に組み込まれた主軸支持軸受５５は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受であって、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える。ここで、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。主軸支持軸受５５を、このような構成の複列円錐ころ軸受にすることにより、間座を主軸５６に組み込む際に、容易に組み込むことができる。このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好である。
【００３８】
なお、上記の実施の形態においては、転がり軸受に備えられるころは、ピン型保持器によって保持されていたが、これに限らず、他の保持器、たとえば、溶接保持器やプレス保持器等によって、保持されていてもよい。また、円錐ころに限らず、円筒ころ等、他のころであってもよい。
【００３９】
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】
【００４０】
この発明に係る転がり軸受は、間座を容易に組み込むことができるため、良好な作業性が要求される転がり軸受に有効に利用される。
【００４１】
この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好であるため、大型の風力発電機の主軸支持構造等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】内輪間座の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す断面図である。
【図３】内輪間座を回転軸に組み込む状態を表す図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る複列円錐ころ軸受を示す断面図である。
【図５】この発明に係る複列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６】図５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。
【図７】従来における複列円錐ころ軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１，３１  複列円錐ころ軸受、１２，３２ａ，３２ｂ  外輪、１３ａ，１３ｂ，３３  内輪、１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ  円錐ころ、１５ａ，１５ｂ，３５ａ，３５ｂ  ピン型保持器、１６  内輪間座、１７ａ，１７ｂ  ピン、１８ａ，１８ｂ  大径側側板、１９ａ，１９ｂ  小径側側板、２０，４２  回転軸、２１ａ，２１ｂ  小端面、２２ａ，２２ｂ，４１ａ，４１ｂ  幅面、２３ａ，２３ｂ，３９ａ，３９ｂ  案内面、２４  最小内径面、２５，２９  外径面、２６  開口孔、２７  面取り部、２８，４０ａ，４０ｂ  端面、３６  外輪間座、３７  ハウジング、３８  最大外径面、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。
【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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