专利名称：旋转轴承和风车的旋转部支承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及比如在风力发电装置的偏角、叶片用的旋转部、甲板起重机等中作为旋转座使用的旋转轴承和风车的旋转部支承装置。
背景技术：
风力发电用的风车(风力发电装置)的偏角、叶片用的旋转部等所采用的旋转轴承正在投入实用。在风力发电装置中，对应于风的状态，必须随时改变叶片的角度和导流罩的朝向。由此，叶片和导流罩分别通过旋转轴承，以可旋转的方式被支承，通过图示以外的驱动机构而使其旋转。作为旋转轴承的保持器形式，具有填隙片形式，即滚动体分离器形式(专利文献 1)或保持器形式。用于风车等的旋转轴承承受轴向荷载、以及径向荷载、弯矩荷载。现有技术文献专利文献专利文献1 日本实开平1-1746 号公报
发明内容
如果轴向荷载、弯矩荷载作用于风车所使用的旋转轴承上，则各滚动体的接触角不同，每个滚动体的公转速度变化。在采用上述填隙片时，在位于滚动体和填隙片之间的圆周方向的间隙堵塞时，在滚动体和填隙片之间产生干涉力。由于对于填隙片来说，针对每个滚珠尺寸而确定其尺寸，故并不局限于滚珠PCD， 而兼用于各种轴承尺寸。由此，可抑制模具费用等的附带经费。在过去，用于建筑机械、吊车的旋转轴承的保持器形式为树脂制的填隙片形式。发电容量在IMW以上的大型的风力发电装置的偏角、叶片用的旋转轴承所采用的滚珠尺寸多采用大大超过滚珠直径30mm的尺寸。在采用用于超过直径30mm这样的滚珠的树脂填隙片中，由于其为壁厚件，故在注射成形时，在该树脂填隙片的内部、表面上容易产生空隙。在这里，列举树脂填隙片的优缺点优点(1)可兼用作不局限于滚珠PCD的树脂填隙片；(2)质量小；(3)价格低。缺点
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(1)空隙造成强度不足；(2)相对保持器形式，滚珠的离合集散容易。一般人们会考虑通过减薄壁等方式应对空隙的方法，但是如果考虑强度方面，则无法称之为上策。本发明的目的在于提供一种旋转轴承和风车的旋转部支承装置，其中，可抑制模具费用等的附带经费，可解决空隙造成的强度不足。用于解决课题的技术方案本发明的旋转轴承为下述的旋转轴承，其中，分别在内圈和外圈上形成轨道槽，在该内外圈的轨道槽之间设置多个滚珠和夹设于这些滚珠之间的填隙片，该旋转轴承为4点接触滚珠轴承，其中，按照滚珠与内外圈的轨道槽的内面4点接触的形状而形成上述各轨道槽的截面形状，上述填隙片由树脂材料形成，在温度为270°C时，该树脂材料的熔融粘度在IOOOPa · s 2000Pa · s的范围内。按照该方案，由于填隙片的树脂材料的熔融粘度为1000 (温度270°C )以上， 故即使在填隙片为厚壁的情况下，仍可抑制该填隙片的内部或表面的空隙的发生。由此，可防止填隙片的强度不足于未然。对于该填隙片，由于针对每个滚珠尺寸而确定尺寸，故并不局限于滚珠PCD，而可兼用于各种的轴承尺寸。由此，可抑制模具费用等的附带经费。于是， 可谋求旋转轴承的制造成本的降低。另外，由于为滚珠4点接触于内外圈的轨道槽的内面上的4点接触滚珠轴承，故可施加两个方向的轴向荷载。也可使上述填隙片的两侧的滚珠接触面呈伴随向中心部的移动而深陷的凹面形状，对该填隙片进行注射成形的模具的浇口位置设置于上述凹面形状的底部。比如，如果将模具的浇口位置设置于填隙片的外径部，则空隙的发生率高，而且具有填隙片的圆周方向 (轴承组装后的状态)的强度发生偏移的情况。相对该情况，如果将模具的浇口位置设置于上述凹面形状的底部，则谋求空隙的发生率的降低，可在今后防止填隙片的圆周方向的强度发生偏移。也可使上述填隙片的两侧的滚珠接触面呈伴随向中心部的移动而深陷的凹面形状，在该凹陷部的中心部设置比该凹部进一步凹陷的凹部，对该填隙片注射成形的模具的浇口位置设置于上述凹部。上述填隙片的树脂材料也可为PA6。“PA6”指使己内酰胺开环缩聚反应而得到的聚酰胺，也称为“尼龙6”。上述滚珠的直径还可在30mm 80mm的范围内。在用于这样的直径尺寸的滚珠的填隙片的场合，与用于直径不足30mm的滚珠的填隙片相比较，形成厚壁件。即使为构成这样的厚壁件的填隙片的情况下，由于填隙片的树脂材料的熔融粘度在1000 · s(温度 2700C )以上，故可抑制填隙片的内部、表面的空隙的发生，填隙片的强度不足。本发明的旋转轴承获得了上述的各作用效果，所以可合适用于将风车的叶片按照可围绕与主轴轴心基本相垂直的轴心而旋转的方式支承于主轴上，或将风车的导流罩按照可旋转的方式支承于支承座上。另外，本发明的风车的旋转部支承装置通过上述旋转轴承，将风车的叶片按照可围绕与主轴轴心基本相垂直的轴承而旋转的方式支承于主轴上。按照该方案，可使风车的叶片按照围绕与主轴轴心基本相垂直的轴心的方式旋转，可控制在对应于风的状态的最佳的旋转速度。
此外，本发明的风车的旋转部支承装置通过上述旋转轴承，将风车的导流罩旋转的方式支承于支承座上。按照该方案，可对应于风的状态，随时改变导流罩的朝向。
根据参照了附图的下面的优选实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。图1为本发明的第1实施方式的旋转轴承的剖视图；图2㈧为该旋转轴承的一部分剖开的主要部分的俯视图，图2(B)为沿图2(A)中的IIB-IIB线的剖视图；图3为表示该旋转轴承的填隙片和滚珠之间的关系的图；图4为该填隙片的滚珠接触面的放大剖视图；图5为该填隙片的模具的外观结构剖视图；图6为说明该填隙片的压坏试验方法用的剖视图；图7为表示浇口位置和熔融粘度与压坏荷载的关系的图；图8为本发明的第2实施方式的填隙片的滚珠接触面的放大剖视图；图9为将风力发电装置的一个例子的一部分去掉而表示的立体图；图10为该风力发电装置的剖面侧视图。
具体实施例方式根据图1 图7，对本发明的第1实施方式进行说明。该旋转轴承比如，用于按照可围绕基本与主轴轴心相垂直的轴心而旋转的方式将风力发电用风车的叶片支承于主轴上的轴承，或用作将风车的导流罩以可旋转的方式支承于支持座上的轴承。如图1所示，旋转轴承包括内圈1 ；外圈2 ；分别以可滚动的方式夹设于该内外圈 1、2的多排轨道槽la、lb、2a、2b之间的各排的多排滚珠3 ；夹设于各排滚珠3之间的填隙片 4。内外圈 1、2 的轨道槽 la、lb、2a、2b 均由两个曲面 laa、lab、lba、lbb、2aa、2ab、2ba、2bb 构成。构成各轨道槽la、lb、h、2b的两个曲面分别呈其曲率半径大于滚珠3，其曲率中心相互不同的哥特式尖拱状的截面圆弧状。构成各轨道槽la、lb、2a、2b的一对曲面之间为槽部lac、Ibc Jac Jbc。各滚珠3通过触点与内圈轨道槽la、Ib和外圈轨道圈2adb的各曲面接触，进行4点接触。滚珠直径比如在30mm 80mm的范围内。该旋转轴承作为4点接触多排滚珠轴承而构成。在外圈2的端面上，比如沿圆周方向按照一定间隔而设置形成有内螺纹的多个螺栓孔5，在外圈2的外周面上设置齿轮6。齿轮6为将旋转驱动力从图中未示出的驱动源传递到外圈2的机构。多个滚珠孔5为比如将外圈2连接固定于支承座等上的孔。内圈1包括轨道圈主体7 ；嵌入该轨道圈主体7的插入孔9、9 (后述)中的栓8、8，另外还具有连接件10与环状密封部件11。轨道圈主体7和图1的上下的栓8、8同心地设置，以内径和外径相互相等的尺寸形成。在轨道圈主体7上形成多排轨道槽la、lb，栓8、8的外径面形成各排的轨道槽la、lb的圆周方向的一部分。该内圈1的轨道槽la、lb之间的距离与外圈2的轨道槽2a、2b之间的距离按照在设计上相同的尺寸而设定。如图1和图2(A)、图2(B)所示，在轨道圈主体7上，在轨道槽la、Ib之间、以及轨道槽2a、2b之间设置插入滚珠3和填隙片4用的插入孔9、9。插入孔9、9分别按照沿轴承径向贯通的方式设置于轨道圈主体7上。各贯通孔9呈圆筒状形状(参照图2(B))。另外， 插入孔9、9如图2(A)所示，设置于沿周向接近的位置，即相位角度α比如，在4 5度的范围内的位置。但是相位角度α并不限制在4 5度的范围内。在轨道圈主体7上，设置嵌入各插入孔9的栓8。该栓8通过连接件10固定于轨道圈主体7上。上述连接件10采用锥状销。在轨道圈主体7和栓8上，对应于各贯通孔9的周向位置形成连接用孔7a、8a， 在该连接用孔7a、8a中，以压配合状态沿轴向而插入上述锥状销，由此，轨道圈主体7和栓 8同心地设置而组装。在栓8中的连接用孔8a的内径侧位置的外周面上形成环状槽Sb。在环状槽8b中嵌入环状的密封部件11，使栓8相对轨道圈主体7的插入孔9的密封性提高。上述环状的密封部件11由密封环等的橡胶或树脂制的弹性体构成。在内外圈1、2的轴承空间中填充油脂，该轴承空间的轴向的两端通过图示以外的密封部件等密封。对填隙片4进行说明。填隙片4由比如PA6等的树脂材料构成。树脂材料采用在温度为270°C时熔融粘度在1000 · s 2000 · s的范围内的材料。树脂材料并不限于PA6，也可采用PA66、PA46，另外，只要是在温度为270°C时熔融粘度在10001 · s 2000Pa · s的范围内的树脂材料即可。如图3所示，该填隙片4的两侧的滚珠接触面如、如呈凹面形状，其构成伴随向中心部的移动而深凹的球面。在该凹面形状的凹陷的中心部设置相对上述凹陷而进一步凹陷的凹部4h，如图5所示，形成该填隙片4的注射成形用模具12的浇口位置Pl设置于上述凹部4h。换言之，在一侧的滚珠接触面如的底部设置浇口位置P1。如图3、图4所示，填隙片4的两侧的滚珠接触面如、如呈半径稍大于滚珠3的滚珠半径R的单一的球面形状，该滚珠3在图3中由虚线表示。如图3所示，包含上述滚珠接触面如的球面由实线“R1”表示。另外，滚珠接触面如如后述，不限于球面形状。如图5所示，上述模具12具有顶模13与底模14。在顶模13与底模14处于模具扣合的状态形成腔15。在顶模13上设置浇口 G，该浇口 G开口于腔15的位置为上述浇口位置P1。从图示之外的注射成形机向腔15内填充加热熔融的上述树脂材料，控制在规定压力进行冷却。然后，打开模，将作为成形品的填隙片4从模具12突出。另外，也可在模具 12中形成多个腔15，同时对多个填隙片4成形。(1)填隙片的强度比较为了确认浇口位置的强度差、熔融粘度的强度差，实施填隙片的压坏试验。图6为用于说明填隙片的压坏试验方法的剖视图，图7为表示浇口位置和熔融粘度，与压坏荷载的关系的图。试验对象的填隙片为本申请的熔融粘度高的材料(比如，温度为270°C时的熔融粘度在1110 ，
并且浇口位置设置于凹部的类型；比较例⑴的熔融粘度低的材料(比如，温度为270°C时的熔融粘度在490Pa*s)，
并且浇口位置设置于凹部的类型；
比较例⑵的熔融粘度低的材料(比如，温度为270°C时的熔融粘度在490Pa*s)， 并且浇口位置设置于填隙片的外径部的类型；如图6所示，该试验机包括支承座16 ；筒状部件17 ；按压部件18。支承座16包括具有可支承钢球19的凹面状的座面16aa的圆柱状的支承座主体16a。从该支承座主体 16a的外周到径向外方附设法兰部16b，装载支承该法兰部16b和支承座主体16a。上述筒状部件17嵌合于支承座主体16a的外周，并且通过多个螺栓20而连接于法兰部16b。上述筒状部件17的内径按照比构成试验对象的填隙片和钢球19大规定尺寸的直径形成。于是，可在筒状部件17的内部插入填隙片和钢球19。按压部件18由包括按压钢球19的凹面状的按压面18aa的圆柱状的按压部件主体18a和法兰部18b构成。在筒状部件17的内部，经由支承于座面16aa上的一个钢球19 依次插入构成试验对象的填隙片、一个钢球19。此时，填隙片的两侧的滚珠接触面如、如分别与上下的钢球19、19接触。按压部件主体18a以可滑动的方式插入筒状部件17的顶端侧的内部，通过按压面18aa，按压上侧的钢球19。于是，可按照规定速度，对填隙片施加规定荷载，测定压坏荷载。在本压坏试验方法中，在填隙片上，按照1. 6kN/sec的速度，经由钢球19施加荷载，测定压坏荷载。但是，最大荷载达到196kN。按照本压坏试验而确认，比较例O)的填隙片全部通过70 SOkN左右的低荷载而压坏，比较例(1)的填隙片通过低荷载而压坏。相对该情况而均没有确认到本申请的填隙片4在最大荷载196kN下被压坏。(2)填隙片的空隙发生率针对熔融粘度不同的两种材料，比较验证空隙发生率。其它的成形条件完全统一。在熔融粘度低的材料(比如，温度为270°C时的熔融粘度490 · s)的场合填隙片400个中有13个发生空隙。熔融粘度高的材料(比如，温度为270°C的熔融粘度IllOPa · s)的场合填隙片 400个中发生空隙的填隙片为0个。按照以上描述的旋转轴承，由于树脂材料为熔融粘度1000 · s (温度270°C )以上的填隙片4，故可抑制该填隙片4的空隙的发生。由此，可未然防止填隙片4的强度不足。 对于该填隙片4，针对每个滚珠尺寸确定尺寸，所以，并不限于滚珠PCD即滚珠节圆直径，而可兼用于各种轴承尺寸。由此，可抑制模具费用等的附带经费。于是，可谋求旋转轴承的制造成本的降低。由于将模具12的浇口位置Pl设置于上述凹部4h，故谋求填隙片4的内部或表面的空隙的发生率的降低，可未然防止填隙片4的圆周方向的强度发生偏移。在该旋转轴承中，滚珠3的直径为40mm以上。在用于这样的直径尺寸的滚珠3的填隙片4的场合，构成比直径不足40mm的滚珠使用的填隙片4大的壁厚件。即使为这样的厚壁件的填隙片4的情况下，由于填隙片4的树脂材料的熔融粘度为1000 (温度270°C )以上，故可抑制填隙片4的内部或表面的空隙的发生，防止填隙片4的强度不足。在该旋转轴承中的内圈1具有轨道圈主体7，在轨道圈la、lb之间，在轨道槽加、 2b之间供滚珠3和填隙片4插入的插入孔9、9按照沿轴承径向贯通的方式设置于上述轨道圈主体7上。另外，通过连接件10将嵌入插入孔9、9中的栓8、8固定，该栓8、8构成轨道槽 IaUb的一部分。按照该方案，在轴承的组装之前，在将栓8暂时固定于轨道圈主体7的插入孔9中的状态，形成上述轨道槽la、lb。然后，使栓8与该插入孔9脱离开。在轴承的组装时，在将必要数量的滚珠3和填隙片4从轨道圈主体7的插入孔9中插入，然后，通过栓8 填埋而固定上述插入孔9。像这样，可简单地进行轴承的组装。另外，对于各栓8的轨道槽形成部分，由于未进行热处理的所谓的未淬火，故形成有轨道圈主体7中的至少插入孔9、9 的周向位置处于未过于施加荷载的设置状态，由此优选。在本例子中，由于插入孔9、9如图 2(A)所示，设置于沿周向接近的位置，故可使轨道圈主体7处于所希望的设置状态。于是， 可进一步延长轴承寿命。通过图8，对本发明的第2实施方式的旋转轴承的填隙片进行说明。像该图所示， 填隙片4的两侧的滚珠接触面如、如也可为接触面内径面4aa和接触面外径面4ab连接复合曲面形状，其中，由构成中心曲率和曲率中心不同的圆弧旋转一圈的轨迹的旋转体形状的曲面构成。具体来说，接触面内径部4aa作为滚珠接触部，呈具有其直径基本等于滚珠半径 R(参照图3)的球面部的形状。填隙片4的两侧的滚珠接触面4a3a也可呈由中心角度相互不同的圆锥面构成的接触面内径部和接触面外径面连接的复合圆锥面形状，或单一的圆锥面形状，以便代替上述那样的复合曲面形状。另外，两侧的滚珠接触面如、如呈由曲率中心不同的两个圆弧构成的哥特式尖拱状的截面形状。对风车的旋转部支承装置进行说明。图9和图10表示风力发电用的风车的一个例子。在该风车21中，导流罩23以可水平旋转的方式设置于支承座22上，主轴25以可旋转的方式支承于该导流罩23的外壳M 的内部，在突出于该主轴25的外壳M之外的一端，安装作为旋转翼的叶片26。主轴25的另一端与增速机27连接，增速机27的输出轴观与发电机四的转子轴连接。导流罩23通过旋转轴承BRl，以可旋转的方式被支承，该旋转轴承BRl采用图1 图4所示的第1实施方式的旋转轴承。如图9所示，在外壳M上设置多个驱动源30，在各驱动源30上经由图中未示出的减速器固定有上述小齿轮。图1所示的旋转轴承的外圈2 的齿轮6按照与上述小齿轮啮合的方式设置。比如，外圈2通过多个螺栓孔5而连接固定于支承座22上，内圈1固定于外壳M上。同步地驱动多个驱动源30，将其旋转驱动力传递给外圈2。于是，可将导流罩23可相对支承座22而旋转。叶片沈通过旋转轴承BR2，以可旋转的方式被支承。该旋转轴承BR2采用下述的类型，其中，比如，代替图1的组合式的内圈1而采用一体式的内圈，并且代替设置于外圈2 上的齿轮6而在上述一体式的内圈的内周面上设置齿轮。在主轴25中的突出的前端部25a 上设置旋转驱动叶片沈的驱动源。在上述前端部2 上连接固定有该旋转轴承的外圈，在内圈的内周面上附设的齿轮与上述驱动源的小齿轮啮合。通过驱动该驱动源，将其旋转驱动力传递给内圈，叶片26可旋转。于是，旋转轴承BR2可使风车的叶片沈相对主轴25，按照可围绕基本与主轴轴心Ll相垂直的轴心L2而旋转的方式支承。像这样，可对应于风的状态随时地改变叶片沈的角度和导流罩23的朝向。上述各实施方式的旋转轴承也可用于风力发电用以外的液压铲车、吊车等的建筑机械、机床的旋转台、炮台、抛物面天线等。如上所述，参照附图，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，阅读本申请说明书后，会在显而易见的范围内容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，被解释为根据权利要求书而确定的发明的范围内。标号说明标号1表示内圈；标号2表示外圈；标号la、lb、2a、2b表示轨道槽；标号3表示滚珠；标号4表示填隙片；标号4h表示凹部；标号7表示轨道圈主体；标号8表示栓；标号12表示模具；标号21表示风车；标号23表示导流罩；标号25表示主轴；标号沈表示叶片；标号Pl表示浇口位置。
权利要求
1.一种旋转轴承，其中，分别在内圈和外圈上形成轨道槽，在该内外圈的轨道槽之间设置多个滚珠和夹设于这些滚珠之间的填隙片，其特征在于，该旋转轴承为4点接触滚珠轴承，其中，按照滚珠与内外圈的轨道槽的内面4点接触的形状而形成上述各轨道槽的截面形状，上述填隙片由树脂材料形成，在温度为270 °C时，该树脂材料的熔融粘度在 IOOOPa · s 2000Pa · s 的范围内。
2.根据权利要求1所述的旋转轴承，其中，上述填隙片的两侧的滚珠接触面呈伴随向中心部的移动而深凹的凹面形状，对该填隙片进行注射成形的模具的浇口位置设置于上述凹面形状的底部。
3.根据权利要求1所述的旋转轴承，其中，上述填隙片的树脂材料为PA6。
4.根据权利要求1所述的旋转轴承，其中，上述滚珠的直径在30mm 80mm的范围内。
5.根据权利要求1所述的旋转轴承，其中，将风车的叶片按照可围绕与主轴轴心基本相垂直的轴心而旋转的方式支承于主轴上。
6.根据权利要求1所述的旋转轴承，其中，将风车的导流罩按照可旋转的方式支承于支承座上。
7.一种风车的旋转部支承装置，通过权利要求1所述的旋转轴承，将风车的叶片按照可围绕与主轴轴心基本相垂直的轴心而旋转的方式支承于主轴上。
8.一种风车的旋转部支承装置，通过权利要求1所述的旋转轴承，将风车的导流罩以可旋转的方式支承于支承座上。
全文摘要
本发明提供一种旋转轴承和风车的旋转部支承装置，其中，可抑制模具费用等的附带经费，可解决因空隙造成的强度不足。在旋转轴承中，分别在内圈(1)和外圈(2)上形成轨道槽(1a、1b、2a、2b)，在该内外圈(1、2)的轨道槽之间设置多个滚珠(3)和夹设于这些滚珠(3)之间的填隙片(4)。该旋转轴承为4点接触滚珠轴承，其中，按照滚珠(3)与内外圈(1、2)的轨道槽的内面4点接触的形状，形成上述各轨道槽的截面形状。上述填隙片(4)由树脂材料形成，在温度为270℃时，该树脂材料的熔融粘度在1000Pa·s～2000Pa·s的范围内。
文档编号F16C19/18GK102472322SQ20108003330
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月20日 优先权日2009年7月27日
发明者堀径生, 桑原温 申请人:Ntn株式会社