(57)【要約】【課題】軸受ハウジングに対する転がり軸受の軸方向移動が許容される場合に、軸受ハウジングに対する外輪のクリープを防止することができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】外輪３１、外輪３１の径方向内側に配置される内輪３２、及び外輪３１と内輪３２との間に転動自在に設けられる転動体３３を備え、かつアキシアル荷重を負荷可能な転がり軸受２１と、外輪３１を軸方向移動可能に装着させる軸受ハウジング２２と、を備えている転がり軸受装置２３であって、軸受ハウジング２２に対する外輪３１の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限する規制手段５１を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に転動自在に設けられる転動体を備え、かつアキシアル荷重を負荷可能な転がり軸受と、前記外輪が軸方向移動可能に装着される軸受ハウジングと、を備えている転がり軸受装置であって、
前記軸受ハウジングに対する前記外輪の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限する規制手段を備えていることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記規制手段は、前記外輪及び前記軸受ハウジングに対して周方向に固定されかつ前記外輪及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方に対して軸方向に移動可能な状態で、前記外輪及び前記軸受ハウジングに取り付けられる規制部材を備えている、請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記規制手段は、前記外輪に軸方向に沿って形成された挿入孔と、前記軸受ハウジングに軸方向に沿って形成されかつ前記挿入孔と同心状に配置された雌ねじ孔とをさらに備え、
前記規制部材は、前記雌ねじ孔に螺合される雄ねじ部と、前記挿入孔に軸方向移動自在に挿入される挿入部と、を有している、請求項２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記規制手段は、前記外輪及び前記軸受ハウジングに軸方向に沿って互いに同心状に形成された挿入孔をさらに有し、
前記規制部材は、前記各挿入孔に軸方向移動自在に挿入される挿入部を有している、請求項２に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置の主軸支持用などに用いることができる転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主軸に接続されたブレードにより風力を受けて当該主軸を回転させ、その主軸の回転を増速機により増速させて発電機の駆動軸に伝達し、この駆動軸に接続されたロータを回転させることで発電を行うようにした風力発電装置が知られている。
この種の風力発電装置において、主軸は、転がり軸受によって回転自在に支持されている。この転がり軸受は、主軸からのラジアル荷重だけでなく、ブレードに付与される風力等によるアキシアル荷重をも負担できるものが採用される。また、主軸は、運転中に撓み等の変形が生じる場合があるため、この変形をも吸収できるものが採用される。例えば、下記特許文献１には、転がり軸受として自動調心ころ軸受を用いた風力発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の風力発電装置の主軸は、軸方向に間隔をあけて配置された２つの転がり軸受によって支持されている。このように２つの転がり軸受で主軸を支持する場合、一方の転がり軸受、例えばブレード側の転がり軸受は、アキシアル荷重を負担しないように、軸受ハウジングに軸方向移動可能に装着される場合がある。例えば、当該転がり軸受は、外輪を軸受ハウジングの装着孔に対してすきま嵌めで嵌合することによって、軸受ハウジングに対する軸方向の移動が許容される。
【０００５】
しかしながら、軸受ハウジングの装着孔に対して外輪がすきま嵌めで嵌合されていると、主軸の回転に伴って外輪が周方向に位置ずれする、クリープ現象が生じるおそれがあり、軸受ハウジングや外輪の摩耗等の原因となる。
本発明は、軸受ハウジングに対する転がり軸受の軸方向移動が許容される場合に、軸受ハウジングに対する外輪のクリープの発生を防止することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の転がり軸受装置は、外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪、及び前記外輪と前記内輪との間に転動自在に設けられる転動体を備え、かつアキシアル荷重を負荷可能な転がり軸受と、前記外輪が軸方向移動可能に装着される軸受ハウジングと、を備えている転がり軸受装置であって、前記軸受ハウジングに対する前記外輪の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限する規制手段を備えていることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によって、軸受ハウジングに対する外輪のクリープを防止することができる。
【０００８】
前記規制手段は、前記外輪及び前記軸受ハウジングに対して周方向に固定されかつ前記外輪及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方に対して軸方向に移動可能な状態で、前記外輪及び前記軸受ハウジングに取り付けられる規制部材を備えていることが好ましい。
この構成によれば、規制部材によって、軸受ハウジングに対する外輪の軸方向移動を許容しつつ、軸受ハウジングに対する外輪の周方向の移動を制限することができる。
【０００９】
前記規制手段は、前記外輪に軸方向に沿って形成された挿入孔と、前記軸受ハウジングに軸方向に沿って形成されかつ前記挿入孔と同心状に配置された雌ねじ孔とをさらに備え、前記規制部材は、前記雌ねじ孔に螺合される雄ねじ部と、前記挿入孔に軸方向移動自在に挿入される挿入部と、を有していることが好ましい。
このような構成によって、規制部材は、外輪及び軸受ハウジングに対して周方向に固定されかつ外輪に対して軸方向に移動可能な状態となり、軸受ハウジングに対する外輪の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限することができる。
【００１０】
前記規制手段は、前記外輪及び前記軸受ハウジングに軸方向に沿って形成されかつ互いに同心状に配置された挿入孔をさらに有し、前記規制部材は、前記各挿入孔に軸方向移動自在に挿入される挿入部を有していてもよい。
このような構成によって、規制部材は、外輪及び軸受ハウジングに対して周方向に固定されかつ外輪及び軸受ハウジングに対して軸方向に移動可能な状態となり、軸受ハウジングに対する外輪の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸方向の移動が許容された状態で外輪が軸受ハウジングに装着されている場合に、軸受ハウジングに対する外輪のクリープの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る転がり軸受装置を備えた風力発電装置の概略側面図である。
【図２】転がり軸受装置の断面図である。
【図３】転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る転がり軸受装置を備えた風力発電装置の概略側面図である。
風力発電装置１０は、ブレード（受風部材）１１、支柱１２、及びナセル１３を備えている。ブレード１１は、主軸２０の先端に設けられた複数枚の羽根により構成され、風を受けることによって主軸２０を回転させる。ナセル１３は、主軸２０と、この主軸２０を支持するための支持機構１４と、主軸２０の回転を増速する増速機１５と、増速機１５によって増速された回転動力によって発電する発電機１６と、これらを収容するケーシング１７等を備えている。支柱１２は、上下方向の軸心回りに水平旋回可能にナセル１３を支持している。
【００１４】
支持機構１４は、主軸２０を回転自在に支持する転がり軸受２１と、転がり軸受２１を収容した軸受ハウジング２２とを有する転がり軸受装置２３，２４を備えている。本実施形態の支持機構１４は、主軸２０の軸方向に間隔をあけて２つの転がり軸受装置２３，２４を備えている。各転がり軸受装置２３，２４の軸受ハウジング２２は、ケーシング１７に固定されている。
【００１５】
２つの転がり軸受装置２３，２４のうち、増速機１５側に配置された転がり軸受装置２４は、主軸２０からのラジアル荷重とアキシアル荷重とを負担する。他方、ブレード１１側に配置された転がり軸受装置２３は、主軸２０からのラジアル荷重を負担し、アキシアル荷重を負担しないように構成されている。以下、これらの転がり軸受装置２３，２４の詳細について説明する。
【００１６】
図２は、転がり軸受装置の断面図である。特に、図２は、ブレード１１側に配置された転がり軸受装置２３を示している。なお、増速機１５側に配置された転がり軸受装置２４は、後述する規制手段５１を備えていない点を除きブレード１１側に配置された転がり軸受装置２３と略同様の構成を有する。
【００１７】
転がり軸受装置２３は、転がり軸受２１と、軸受ハウジング２２とを備えている。
転がり軸受２１は、外輪３１と、内輪３２と、転動体３３と、保持器３４とを有する自動調心ころ軸受により構成されている。自動調心ころ軸受は、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷可能な転がり軸受である。
外輪３１は円環状に形成されている。外輪３１の内周には、凹球面状の軌道面３１ａが形成されている。外輪３１の軸方向中央部には、潤滑剤の注入孔３５が形成されている。外輪３１の外周面は、軸受ハウジング２２に形成された装着孔４１ａに嵌合される。
【００１８】
内輪３２は円環状に形成されている。内輪３２の外周には、軸方向の中央側が凸となるように複列の曲面状の軌道面３２ａが形成されている。内輪３２の外周の軸方向両端部には、一対の鍔部３２ｂが設けられている。内輪３２の内周面には主軸２０が圧入され、内輪３２が主軸２０に一体回転可能に固定される。
【００１９】
転動体３３は、外輪３１の軌道面３１ａと内輪３２の軌道面３２ａとの間に転動自在に複列に配置された球面ころにより構成されている。転動体３３は、一対の鍔部３２ｂによって軸方向外側への移動が制限され、転がり軸受２１外への脱落が防止されている。
転がり軸受２１は、外輪３１の軌道面３１ａ上で転動体３３が軸方向へ移動することによって主軸２０の撓み等による変形を吸収することができる。
【００２０】
軸受ハウジング２２は、ハウジング本体４１と、蓋体４２とを備えている。ハウジング本体４１には、外輪３１を嵌合させるための装着孔４１ａが形成されている。外輪３１は、装着孔４１ａにすきま嵌めによって嵌合されている。そのため、外輪３１は、ハウジング本体４１に軸方向に移動可能に装着される。したがって、転がり軸受２１は、主軸２０からのアキシアル荷重を負担しないように構成されている。なお、図１に示すように、増速機１５側の転がり軸受装置２４の転がり軸受２１は、軸受ハウジング２２に対してしまり嵌めにより嵌合されることによって、主軸２０からのアキシアル荷重を負担できるように構成されている。
【００２１】
蓋体４２は、ハウジング本体４１の装着孔４１ａと主軸２０との間の環状の空間を軸方向外側から閉鎖している。蓋体４２は、中央に主軸２０を通すための開口４２ａが形成された円板形状に形成されている。蓋体４２は、ハウジング本体４１の軸方向外側の側面にボルト等の連結具４３によって着脱可能に固定されている。外輪３１側に位置する蓋体４２の一側面には、外輪３１側へ突出し、ハウジング本体４１の装着孔４１ａに嵌合される環状の突条部４２ｂが設けられている。突条部４２ｂと外輪３１との間には、軸方向に隙間Ｃが形成されている。
【００２２】
図３は、転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
図２及び図３に示すように、本実施形態の転がり軸受装置２３は、軸受ハウジング２２に対する外輪３１の軸方向の移動を許容しつつ、周方向の移動を制限する規制手段５１を備えている。この規制手段５１は、外輪３１に設けられた挿入孔５２と、軸受ハウジング２２に設けられた雌ねじ孔５３と、前記挿入孔５２及び雌ねじ孔５３に取り付けられる規制部材５４とを備えている。
【００２３】
挿入孔５２は、蓋体４２側に位置する外輪３１の軸方向の端面に、軸方向に沿って形成された円筒形状の孔である。挿入孔５２は、外輪３１の軸方向端面のみにおいて開口する有底孔とされている。
雌ねじ孔５３は、蓋体４２の突条部４２ｂを軸方向に貫通して形成されている。雌ねじ孔５３は、挿入孔５２と同心状に配置されている。
【００２４】
規制部材５４は、頭部５５と軸部５６とを有するボルトにより構成されている。軸部５６は、基端部側（頭部５５側）のみに雄ねじ部５６ａを備え、先端部側には円筒形状に形成された挿入部５６ｂを備えている。雄ねじ部５６ａは、蓋体４２の雌ねじ孔５３に螺合可能に構成されている。挿入部５６ｂは、その外径が外輪３１の挿入孔５２の内径よりもわずかに小さい寸法に形成されている。したがって、挿入部５６ｂは、軸方向移動自在に挿入孔５２に挿入することができる。
【００２５】
規制部材５４は、蓋体４２の軸方向外側から雄ねじ部５６ａを雌ねじ孔５３に螺合させることによって蓋体４２に固定される。したがって、蓋体４２は、規制部材５４を固定するための固定部材として機能する。蓋体４２に規制部材５４を取り付けると、規制部材５４の挿入部５６ｂは、突条部４２ｂから軸方向内方へ突出する。そして、挿入部５６ｂは、外輪３１の挿入孔５２に挿入される。
【００２６】
以上の構成を有する転がり軸受装置２３は、規制手段５１によって、ハウジング本体４１に対する外輪３１の軸方向の移動が許容され、かつ外輪３１の周方向の移動が制限されている。したがって、外輪３１がハウジング本体４１の装着孔４１ａ内で周方向に位置ずれする、クリープ現象の発生を防止することができる。
突条部４２ｂからの挿入部５６ｂの突出長さＬ１は、挿入孔５２の深さＬ２よりも小さい寸法に形成されている。したがって、規制部材５４は、隙間Ｃがゼロになるまで、外輪３１の軸方向の移動を許容することができる。
【００２７】
規制手段５１は、外輪３１の周方向の移動を制限するため、外輪３１及び軸受ハウジング２２に対して１箇所に設けられていれば十分である。ただし、規制手段５１は、周方向に間隔をあけて２箇所以上に設けられていてもよい。この場合、専ら１箇所の規制手段５１によって外輪３１の周方向の移動を制限し、他の規制手段５１は、当該１箇所の規制手段５１が破損した場合等の予備用として用いることができる。
【００２８】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
本実施形態の転がり軸受装置２３は、規制手段５１の構成が第１の実施形態と異なる。本実施形態の規制手段５１は、第１の実施形態の雌ねじ孔５３に代えて、軸受ハウジング２２の蓋体４２を軸方向に貫通する挿入孔５８を備えている。挿入孔５８は、外輪３１に形成された挿入孔５２と同一の内径を有する円筒形状の孔である。
【００２９】
規制部材５４は、一定の外径を有する円筒形状のピンからなる。規制部材５４の外径は、挿入孔５２，５８の内径よりもわずかに小さい。そして、規制部材５４は、双方の挿入孔５２，５８に跨って挿入されている。したがって、規制部材５４の略全体が、各挿入孔５２，５８に挿入される挿入部として機能する。規制部材５４の長さＬ３は、挿入孔５２の深さＬ２と、挿入孔５８の長さＬ４とを足し合わせた寸法よりも短く形成されている。また、規制部材５４の長さＬ３は、挿入孔５２の長さＬ２又は挿入孔５８の長さＬ４と、隙間Ｃの最大値（設計により想定される最大値）とを足し合わせた寸法よりも長く形成されている。
【００３０】
蓋体４２の軸方向の外側面には、抜け止め部材４４が取り付けられている。この抜け止め部材４４は板状に形成され、挿入孔５８を軸方向外側から塞ぐように蓋体４２に溶接、ボルト止め等により固定されている。抜け止め部材４４によって各挿入孔５２，５８に挿入された規制部材５４が抜け止めされている。
【００３１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、規制手段５１により外輪３１の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限することができる。また、本実施形態の規制部材５４は、一定の外径を有するピンにより構成されているので、第１の実施形態の規制部材５４よりも構造が簡素であり、安価に製造することができる。
【００３２】
規制部材５４は、その長さＬ３が、挿入孔５２の深さＬ２と挿入孔５８の長さＬ４とを足し合わせた寸法よりも短く形成されているので、外輪３１と蓋体４２との隙間Ｃがゼロになるまで、外輪３１の軸方向の移動を許容することができる。
【００３３】
なお、挿入孔５２，５８は、互いに異なる内径に形成されていてもよい。この場合、規制部材５４は、各挿入孔５２，５８の内径に対応した２種類の外径を有する形状に形成されていればよい。
【００３４】
［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
本実施形態の転がり軸受装置２３は、規制手段５１の構成が第１の実施形態と異なる。本実施形態の規制手段５１において、外輪３１には、第１の実施形態の挿入孔５２に代えて、雌ねじ孔６５が形成されている。また、軸受ハウジング２２の蓋体４２には、第２の実施形態と同様に、軸方向に貫通する挿入孔５８が形成されている。
【００３５】
規制部材５４は、軸方向の一端側に雄ねじ部６６を有し、軸方向の他端側に円筒形状の挿入部６７を有している。雄ねじ部６６は、外輪３１に形成された雌ねじ孔６５に螺合可能である。挿入部６７は、挿入孔５８の内径よりもわずかに小さいに外径を有している。したがって、挿入部６７は、挿入孔５８に軸方向移動自在に挿入することができる。外輪３１からの挿入部６７の突出長さＬ７は、外輪３１と蓋体４２との隙間Ｃの最大値よりも大きく、挿入孔５８の長さＬ４よりも小さい。
【００３６】
本実施形態では、規制部材５４が外輪３１に固定され、軸受ハウジング２２に対して軸方向移動自在に挿入されている。そのため、第１の実施形態と同様に、軸受ハウジング２２に対する外輪３１の軸方向の移動が許容され、周方向の移動が制限される。挿入部６７の突出長さＬ７は、挿入孔５８の長さＬ４よりも小さいので、隙間Ｃがゼロになったとしても、挿入部６７が、蓋体４２から軸方向外側へ突出することがない。
【００３７】
なお、本実施形態において、規制部材５４は、一定の外径を有するピンにより構成されていてもよく、規制部材５４の一端を外輪３１に形成された孔に圧入することによって外輪３１に規制部材５４を固定してもよい。
【００３８】
［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る転がり軸受装置の要部を拡大して示す断面図である。
本実施形態の転がり軸受装置２３は、軸受ハウジング２２の構成と、規制手段５１の構成が第１の実施形態と異なる。
軸受ハウジング２２は、第１の実施形態と同様に、ハウジング本体４１を備えているが、蓋体４２を備えていない。
【００３９】
規制手段５１の規制部材５４は、挿入部６１と、固定部６２とを有している。挿入部６１は、一定の外径を有するピンにより構成されている。挿入部６１の外径は、挿入孔５２の内径よりもわずかに小さい寸法とされている。したがって、挿入部６１は、挿入孔５２に軸方向移動自在に挿入することができる。挿入部６１の長さＬ５は、ハウジング本体４１の軸方向外端面と外輪３１の軸方向外端面との間隔Ｌ６の最大値よりも大きい寸法とされている。
【００４０】
固定部６２は、板状に形成され、挿入部６１の一端部に取り付けられている。固定部６２は、径方向外側に延び、軸受ハウジング２２に固定される。具体的には、固定部６２は、ハウジング本体４１の軸方向外端面に固定ボルト６４により固定されている。固定部６２は、挿入部６１が周方向に移動しないように強固に固定される。固定部６２は、溶接等によってハウジング本体４１に固定されていてもよい。
【００４１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、規制手段５１により外輪３１の軸方向の移動を許容しつつ周方向の移動を制限することができる。また、本実施形態では、蓋体を備えない軸受ハウジング２２にも適用することができる。
【００４２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において変更することが可能である。
例えば、第１〜第３の実施形態において、規制部材５４は、軸受ハウジング２２の蓋体４２に取り付けられていたが、この蓋体４２に代えて、外輪３１の軸方向外側に配置される固定部材をハウジング本体４１に一体的に設け、この固定部材に規制部材５４を取り付けてもよい。
【００４３】
本発明の転がり軸受装置は、転がり軸受として、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷可能であれば、自動調心ころ軸受に限らず、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円すいころ軸受等を採用することができる。
また、本発明の転がり軸受装置は、風力発電装置に限らず、風力発電装置以外のあらゆる装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
２１：転がり軸受、２２：軸受ハウジング、２３：転がり軸受装置、２４：転がり軸受装置、３１：外輪、３２：内輪、３３：転動体、５１：規制手段、５２：挿入孔、５３：雌ねじ孔、５４：規制部材、５６ａ：雄ねじ部、５６ｂ：挿入部、５８：挿入孔、６１：挿入部、６５：雌ねじ孔、６６：雄ねじ部、６７：挿入部
【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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