JP2011027188A - 旋回軸受および風車の旋回部支持装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 旋回軸受は、内輪1および外輪2にそれぞれ軌道溝1a,1b,2a,2bが形成され、これら内外輪1,2の軌道溝間に複数のボール3およびこれらのボール3の間に介在する間座4が設けられる。この旋回軸受は、ボール3が内外輪1,2の軌道溝の内面に4点接触する形状に前記各軌道溝の断面形状が形成された4点接触玉軸受である。前記間座4は樹脂材料からなり、この樹脂材料を、温度270℃における溶融粘度1000Pa・s以上2000Pa・s以下とした。
【選択図】 図1
Description
旋回軸受の保持器形式として、間座形式つまり転動体セパレータ形式(特許文献1)、または保持器形式がある。風車等に使用される旋回軸受はアキシアル荷重の他、ラジアル荷重、モーメント荷重を受ける。
前記間座を使用する場合において、転動体と間座間にある円周方向すきまが詰まった場合、転動体と間座間に干渉力が発生する。
メリット:
(1)ボールPCDに拘わらず樹脂間座を兼用可能
(2)質量 小
(3)価格 低
デメリット:
(1)ボイドによる強度不足
(2)保持器形式に対して、ボールの離合集散がし易い
肉ぬすみ等でボイド対策する方法が一般には考えられるが、強度面を考えると、得策とは言えない。
例えば、金型のゲート位置を間座の外径部に配置するとボイドの発生率が高くなるうえ、間座の円周方向(軸受組込み後の状態)の強度に偏りが発生する場合がある。これに対して、金型のゲート位置を前記凹面形状の底部に配置すると、ボイドの発生率の低減を図り、間座の円周方向の強度に偏りが発生することを未然に防止できる。
前記間座は両側のボール接触面が、中心部に至るに従って深く凹む凹面形状とされ、この凹みの中心部に前記凹みよりもさらに凹み凹み部を設け、この間座を射出成形する金型のゲート位置を、前記凹み部に設けても良い。
間座4は、例えば、PA6等の樹脂材料から成る。この樹脂材料として温度270℃における溶融粘度1000Pa・s以上2000Pa・s以下を採用している。樹脂材料はPA6に限定されるものではなくPA66、PA46を適用しても良く、また温度270℃における溶融粘度1000Pa・s以上2000Pa・s以下の樹脂材料であれば足りる。
図3、図4に示すように、間座4の両側のボール接触面4a,4aは、図3点線で表記したボール3のボール半径Rよりも若干大径の単一の球面形状としている。同図3に示すように、前記ボール接触面4aを含む球面を、実線「R1」にて表記する。なお、ボール接触面4aは後述するように球面形状に限定されるものではない。
ゲート位置による強度差、溶融粘度による強度差を確認するため、間座の圧壊試験を実施した。図6は間座の圧壊試験方法を説明するための断面図であり、図7はゲート位置および溶融粘度と、圧壊荷重との関係を表す図である。
試験対象の間座は、
本願の溶融粘度が高い材料(例えば、温度270℃における溶融粘度1110Pa・s)で且つゲート位置を凹み部に配置したもの、
比較例(1)の溶融粘度が低い材料(例えば、温度270℃における溶融粘度490Pa・s)で且つゲート位置を凹み部に配置したもの、
比較例(2)の溶融粘度が低い材料(例えば、温度270℃における溶融粘度490Pa・s)で且つゲート位置を間座の外径部に配置したもの、
である。
溶融粘度の違う二つの材料にてボイド発生率を比較検証した。その他の成形条件は全て統一した。
溶融粘度が低い材料(例えば、温度270℃における溶融粘度490Pa・s)の場合:間座400個中13個ボイドが発生した。
溶融粘度が高い材料(例えば、温度270℃における溶融粘度1110Pa・s)の場合:間座400個中ボイドが発生したものは0個であった。
この旋回軸受において、ボール3の直径を40mm以上としている。このような直径寸法のボール3に使用される間座4の場合、直径40mm未満のボールに使用される間座4よりも、厚肉品となる。このような厚肉品となる間座4であっても、間座4の樹脂材料を溶融粘度1000Pa・s(温度270℃)以上としたため、間座4の内部や表面のボイドの発生を抑え、間座4が強度不足となることを防止し得る。
詳しくは、接触面内径部4aaは、ボール接触部として、ボール半径R(図3参照)に略等しい径の球面部を有する形状としてある。間座4は、両側のボール接触面4a,4aを、上記のような複合曲面形状とする代わりに、互いに中心角度の異なる円すい面からなる接触面内径部と接触面外径部とを繋いだ複合円すい面形状、または単一の円すい面形状としても良い。また、両側のボール接触面4a,4aを、曲率中心の異なる2つの円弧で構成されるゴシックアーチ状の断面形状としても良い。
図9および図10は風力発電用の風車の一例を示す。この風車21は、支持台22上にナセル23を水平旋回自在に設け、このナセル23のケーシング24内に主軸25を回転自在に支持し、この主軸25のケーシング24外に突出した一端に、旋回翼であるブレード26を取付けてなる。主軸25の他端は増速機27に接続され、増速機27の出力軸28が発電機29のロータ軸に結合されている。
2…外輪
1a,1b,2a,2b…軌道溝
3…ボール
4…間座
4h…凹み部
7…軌道輪本体
8…栓
12…金型
21…風車
23…ナセル
25…主軸
26…ブレード
P1…ゲート位置
Claims (8)
- 内輪および外輪にそれぞれ軌道溝が形成され、これら内外輪の軌道溝間に複数のボールおよびこれらのボールの間に介在する間座が設けられた旋回軸受において、
この旋回軸受は、ボールが内外輪の軌道溝の内面に4点接触する形状に前記各軌道溝の断面形状が形成された4点接触玉軸受であり、
前記間座は樹脂材料からなり、この樹脂材料を、温度270℃における溶融粘度1000Pa・s以上2000Pa・s以下としたことを特徴とする旋回軸受。 - 請求項1において、前記間座は両側のボール接触面が、中心部に至るに従って深く凹む凹面形状とされ、この間座を射出成形する金型のゲート位置を前記凹面形状の底部に配置した旋回軸受。
- 請求項1または請求項2において、前記間座の樹脂材料をPA6とした旋回軸受。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記ボールの直径を30mm以上80mm以下とした旋回軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、風車のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する旋回軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の旋回軸受により、風車のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持した風車の旋回部支持装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の旋回軸受により、風車のナセルを支持台に対して旋回自在に支持した風車の旋回部支持装置。
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