JP2007255628A - 円錐ころ軸受、間座および風力発電機の主軸支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が良好な円錐ころ軸受を提供する。
【解決手段】円錐ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間で周方向に連ねて配置され、小端面２５ａ、２５ｂに小端面側凹部２６ａ、２６ｂを有する複数の円錐ころ２４ａ、２４ｂと、隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂに当接する面の間隔が円錐ころ２４ａ、２４ｂの小端面２５ａ、２５ｂから大端面に向かって徐々に大きくなっており、小端面側凹部２６ａ、２６ｂに対応して軸方向に突出する小端面側凸部１６ａ、１６ｂが設けられた複数の間座１１を含み、この複数の間座１１が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、円錐ころ軸受、間座および風力発電機の主軸支持構造に関し、特に、大型の円錐ころ軸受、これに含まれる間座および大型の風力発電機の主軸支持構造に関するものである。

ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。ころを保持する保持器については、その材質や製造方法等により、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器、ピン型保持器等、様々な種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。また、保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。

風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。このような場合、各部材を分割すると、生産や組み立てが容易となる。

ここで、玉軸受において、保持器を分割した分割型の間座タイプの保持器に関する技術が、実開平５−９２５３７号公報（特許文献１）に記載されている。
実開平５−９２５３７号公報（段落番号０００７、図１）

上記したプレス保持器やピン型保持器は、周方向に連なる環状部分を有するため、組み込み時において、保持器が内輪等から脱落するおそれは少ない。

一方、特許文献１に示す間座型保持器は、隣接する円錐ころの間に各間座が配置される構成である。間座は、各々が独立した部材であるため、各間座が周方向に連結されておらず、組み込み時において、その配置が崩れたり、間座が内輪等から脱落するおそれが高くなる。そうすると、円錐ころ軸受の生産性を悪化させてしまうことになる。

この発明の目的は、生産性が良好な円錐ころ軸受を提供することである。

この発明の他の目的は、脱落のおそれを低減した間座を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、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。

この発明に係る円錐ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間で周方向に連ねて配置され、端面に凹部を有する複数の円錐ころと、隣接する円錐ころの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころに当接する面の間隔が円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられた複数の間座を含み、この複数の間座が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える。

円錐ころと間座を周方向に交互に連ねて配置する際には、間座は、それぞれ独立した部材であるため、その配置が崩れたり、内輪等から脱落したりするおそれがある。しかし、このように構成することにより、間座に設けられた凸部と、隣接する円錐ころの端面に設けられ、凸部に対応する形状の凹部とを係合させて、間座の動きを規制することができる。したがって、内輪等に組み込んだ後において、間座の配置を安定させることができ、内輪等からの間座の脱落のおそれを低減することができる。その結果、円錐ころ軸受の生産性を良好にすることができる。

好ましくは、間座は、周方向に延び、円錐ころの端面と当接する突起部を含み、凸部は、突起部に設けられている。このように構成することにより、周方向に延びる突起部により、間座の軸方向への移動を規制することができる。したがって、その配置をより安定させることができる。さらに、突起部に設けられた凸部と、円錐ころの端面に設けられた凹部とを係合させることにより、容易に、凸部と凹部とを係合させることができる。

さらに好ましくは、凹部は、円錐ころの小端面に設けられている。一般的に、このような構成の円錐ころ軸受を組み込む際には、まず内輪の大鍔側、すなわち、大端面側を下向きにして配置し、大鍔に円錐ころの大端面を当接させるようにして配置し、組み込む。このような場合、円錐ころの小端面側は拘束されていないため、不安定である。しかし、このように構成することにより、間座に設けられた凸部と円錐ころの小端面に設けられた凹部とを係合させることができ、より、効果的に、間座の脱落のおそれを低減することができる。

この発明の他の局面においては、間座は、隣接する円錐ころの間に配置されたときに、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころに当接する面の間隔が円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、円錐ころの端面に設けられた凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられている。

このような間座は、隣接する円錐ころの端面に設けられた凹部に凸部を係合させることにより、動きが規制される。したがって、組み込み時等において、脱落のおそれを低減することができる。

この発明のさらに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円錐ころ軸受とを有する。円錐ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間で周方向に連ねて配置され、端面に凹部を有する複数の円錐ころと、隣接する円錐ころの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころに当接する面の間隔が円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられた複数の間座を含み、この複数の間座が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える。

このような風力発電機の主軸支持構造は、間座の脱落のおそれを低減した円錐ころ軸受を含むため、生産性が良好である。

この発明によれば、間座に設けられた凸部と、隣接する円錐ころの端面に設けられ、凸部に対応する形状の凹部とを係合させて、間座の動きを規制することができる。したがって、内輪等に組み込んだ後において、間座の配置を安定させることができ、内輪等からの間座の脱落のおそれを低減することができる。その結果、円錐ころ軸受の生産性を良好にすることができる。

また、このような間座は、隣接する円錐ころの端面に設けられた凹部に凸部を係合させることにより、動きが規制される。したがって、組み込み時等において、脱落のおそれを低減することができる。

また、このような風力発電機の主軸支持構造は、間座の脱落のおそれを低減した円錐ころ軸受を含むため、生産性が良好である。

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間座型保持器に含まれる間座１１を示す斜視図である。図２を参照して、間座１１は、外径面１４ａが外輪に対向し、内径面１４ｂが内輪に対向するよう、隣接する円錐ころの間に配置される。

間座１１は、円錐ころの転動面に沿った曲面を有する案内面１２ａ、１２ｂを含む。隣接する円錐ころの間に配置されたときに、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころに当接する面である案内面１２ａと案内面１２ｂとの周方向の間隔は、小径側端面１３ａから大径側端面１３ｂに向かって徐々に大きくなっている。こうすることにより、隣接する円錐ころの間に間座１１を配置したときに、間座１１を円錐ころの転動面に沿うように配置することができ、円錐ころと間座１１とのころ長さ方向の間隔を一定に保つことができる。

間座１１の小径側端面１３ａおよび大径側端面１３ｂの径方向の中央には、周方向に延び、隣接する円錐ころの間に配置したときに、円錐ころの小端面、大端面にそれぞれ当接する小径側突出部１５ａおよび大径側突出部１５ｂが設けられている。間座１１は、独立部材であり、後述するように、内輪等に組み込まれた後においても、その配置は不安定である。しかし、このように構成することにより、小径側突出部１５ａおよび大径側突出部１５ｂを、隣接する円錐ころの小端面、大端面に当接させて、間座１１の軸方向の移動を規制することができる。したがって、内輪等からの間座１１の脱落を防止し、組み込み性を良好にすることができる。

ここで、小径側突出部１５ａの周方向の端部には、大径側端面１３ｂ側に向けて軸方向に突出する小端面側凸部１６ａ、１６ｂが設けられている。小端面側凸部１６ａは、案内面１２ａ側、小端面側凸部１６ｂは、案内面１２ｂ側に設けられる。この小端面側凸部１６ａ、１６ｂは、隣接する円錐ころの小端面に設けられた凹部に対応する形状であり、凹部と係合可能である。同様に、大径側突出部１５ｂの周方向の端部にも、小径側端面１３ａ側に向けて軸方向に突出する大端面側凸部１７ａ等が設けられており、隣接する円錐ころの大端面に設けられた凹部に対応する形状を有する。

図３は、図２に示した間座１１を含む間座型保持器を備える円錐ころ軸受２１を、円錐ころ２４ａ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。また、図１は、図３に示した円錐ころ軸受２１の一部を、円錐ころ２４ａの小端面２５ａ側から見た図である。また、図４は、図１における矢印ＩＶ−ＩＶで円錐ころ２４ａ等を切断した場合の断面図である。

図１、図２、図３および図４を参照して、円錐ころ軸受２１は、外輪２２と、内輪２３と、外輪２２および内輪２３の間に配置された複数の円錐ころ２４ａ、２４ｂと、隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂの間に配置される間座１１を複数含み、この複数の間座１１が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える。

円錐ころ２４ａ、２４ｂの小端面２５ａ、２５ｂには、その中央部分において、軸方向に凹んだ小端面側凹部２６ａ、２６ｂが設けられている。また、円錐ころ２４ａ、２４ｂの大端面２７ａ、２７ｂにも、その中央部分において、軸方向に凹んだ大端面側凹部２８ａ、２８ｂが設けられている。

なお、小端面２５ａ、２５ｂおよび大端面２７ａ、２７ｂに設けられる小端面側凹部２６ａ、２６ｂおよび大端面側凹部２８ａ、２８ｂとして、円錐ころ２４ａ、２４ｂの小端面２５ａ、２５ｂおよび大端面２７ａ、２７ｂを研摩して仕上げる際に設けるぬすみ部分を利用してもよい。

ここで、上記した円錐ころ軸受２１の組込み方法について、簡単に説明すると、まず、円錐ころ軸受２１に含まれる内輪２３の大鍔２９ｂ側を下向きにして、間座１１と円錐ころ２４ａ、２４ｂ等を周方向に連ねて交互に配置させていく。そして、最後の間座１１、または円錐ころ２４ａ等を配置させた後、その内輪を外輪に組み込む。

間座１１は、円錐ころ２４ａ、２４ｂと交互に周方向に連ねられて配置される。ここで、間座１１を隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂの間に配置させる場合には、間座１１の小径側突出部１５ａに設けられ、軸方向に突出する小端面側凸部１６ａ、１６ｂは、隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂのうち、小端面２５ａ、２５ｂ側に設けられた小端面側凹部２６ａ、２６ｂに、それぞれ係合するように配置される。また、間座１１の大径側突出部１５ｂに設けられた大端面側凸部１７ａ、１７ｂは、隣接する円錐ころ２４ａ、２４ｂのうち、大端面２７ａ、２７ｂ側に設けられた大端面側凹部２８ａ、２８ｂに、それぞれ係合するように配置される。

この場合、小端面側凸部１６ａ、１６ｂや小径側突出部１５ａ、大端面側凸部１７ａ、１７ｂや大径側突出部１５ｂ等を弾性変形させて、間座１１を周方向や径方向からかち込むようにして、小端面側凸部１６ａ等と、小端面側凹部２６ａ等を係合させる。したがって、間座１１は、弾性変形が容易な樹脂製であることが好ましい。

このように、間座１１に設けられた小端面側凸部１６ａ等と、隣接する円錐ころ２４ａに設けられた小端面側凹部２６ａ等とを係合させることができる。そうすると、間座１１が内輪２３から脱落しようとしても、たとえば、隣接する円錐ころ２４ａの小端面側凹部２６ａと小端面側凸部１６ａとが引っ掛かり、間座１１の動きを規制することができる。したがって、間座１１の配置を安定させることができ、間座１１の脱落のおそれを低減することができる。その結果、円錐ころ軸受２１の生産性を良好にすることができる。

この場合、組み込み時等においては、間座１１や円錐ころ２４ａ等の動きを拘束する側板やバンド状のものを必要としないため、容易に組み込むことができる。

なお、上記の実施の形態においては、小端面側および大端面側に凸部を設けることにしたが、これに限らず、小端面側においてのみ、凸部を設けることにしてもよい。こうすることにより、容易に、隣接する円錐ころに設けられた小端面側凹部と間座の小端面側凸部とを係合させることができ、円錐ころ軸受の生産性が良好になる。

図５および図６は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受を主軸支持軸受７５として適用した、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７２のケーシング７３は、高い位置で、旋回座軸受７１を介して支持台７０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７７を一端に固定する主軸７６は、ナセル７２のケーシング７３内で、軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５を介して、回転自在に支持されている、主軸７６の他端は増速機７８に接続され、この増速機７８の出力軸が発電機７９のロータ軸に結合されている。ナセル７２は、旋回用モータ８０により、減速機８１を介して任意の角度に旋回させられる。

軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５は、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間で周方向に連ねて配置され、端面に凹部を有する複数の円錐ころと、隣接する円錐ころの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する円錐ころに当接する面の間隔が円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられた複数の間座を含み、この複数の間座が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える。

主軸支持軸受７５は、大きな風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６を支持するため、大きな荷重がかかることになる。ここで、円錐ころを保持する保持器を分割型とし、上記のような構成とすると、間座の脱落のおそれを低減することができる。そうすると、風力発電機の主軸支持構造の生産性を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態において、円錐ころに設けられる小端面側凹部等は、軸方向に貫通していてもよい。

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。

この発明に係る円錐ころ軸受は、間座の脱落のおそれを低減することができるため、良好な生産性が要求される場合に、有効に利用される。

また、この発明に係る間座は、脱落のおそれを低減しているため、良好な生産性が要求される円錐ころ軸受に備えられる場合に、有効に利用される。

また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、間座の脱落のおそれを低減した円錐ころ軸受を含むため、良好な生産性が要求される場合に、有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受の一部を、小端面側から見た図である。 この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる間座の斜視図である。 この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受を、円錐ころの中央を通り、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。 図３に示す円錐ころ軸受を、矢印ＩＶ−ＩＶで切断した場合の断面図である。 この発明に係る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５に示す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

１１ 間座、１２ａ，１２ｂ 案内面、１３ａ 小径側端面、１３ｂ 大径側端面、１４ａ 外径面、１４ｂ 内径面、１５ａ 小径側突出部、１５ｂ 大径側突出部、１６ａ，１６ｂ 小端面側凸部、１７ａ，１７ｂ 大端面側凸部、２１ 円錐ころ軸受、２２ 外輪、２３ 内輪、２４ａ，２４ｂ 円錐ころ、２５ａ，２５ｂ 小端面、２６ａ，２６ｂ 小端面側凹部、２７ａ，２７ｂ 大端面、２８ａ，２８ｂ 大端面側凹部、２９ｂ 大鍔、７０ 支持台、７１ 旋回座軸受、７２ ナセル、７３ ケーシング、７４ 軸受ハウジング、７５ 主軸支持軸受、７６ 主軸、７７ ブレード、７８ 増速機、７９ 発電機、８０ 旋回用モータ、８１ 減速機。

Claims (5)

1. 外輪と、
   内輪と、
   前記外輪および前記内輪の間で周方向に連ねて配置され、端面に凹部を有する複数の円錐ころと、
   隣接する前記円錐ころの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する前記円錐ころに当接する面の間隔が前記円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、前記凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられた複数の間座を含み、この複数の間座が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える、円錐ころ軸受。
2. 前記間座は、周方向に延び、前記円錐ころの端面と当接する突起部を含み、
   前記凸部は、前記突起部に設けられている、請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記凹部は、前記円錐ころの小端面に設けられている、請求項１または２に記載の円錐ころ軸受。
4. 隣接する円錐ころの間に配置されたときに、ころピッチ円直径において隣接する前記円錐ころに当接する面の間隔が前記円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、前記円錐ころの端面に設けられた凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられている、間座。
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円錐ころ軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
   前記円錐ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間で周方向に連ねて配置され、端面に凹部を有する複数の円錐ころと、隣接する前記円錐ころの間に配置され、ころピッチ円直径において隣接する前記円錐ころに当接する面の間隔が前記円錐ころの小径側端面から大径側端面に向かって徐々に大きくなっており、前記凹部に対応して軸方向に突出する凸部が設けられた複数の間座を含み、この複数の間座が互いに分離して設けられている間座型保持器とを備える、風力発電機の主軸支持構造。

Images