JP5880262B2

JP5880262B2 - ダブルナット締結構造及び発電装置

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Publication number: JP5880262B2
Application number: JP2012102941A
Authority: JP
Inventors: 宮地　武志; 武志宮地
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: JP2013231459A

Description

本発明は、風力発電装置の主軸等を支持する転がり軸受を固定するダブルナット締結構造及び発電装置に関する。

風力発電装置の主軸を支持する転がり軸受を固定するものとして、例えば、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１では、主軸の一端部に形成された雄ねじ部にナットを螺合し、このナットの端面を転がり軸受の内輪端面に当接させることで、転がり軸受の軸方向の移動を規制している。

特開２０１２−３９８５０号公報（図３参照）

ところで、風力発電装置の主軸を支持する転がり軸受は、その外径が２ｍを越えるの大型のものが使用されるため、大型の転がり軸受を固定するためのナットも外径が１ｍを越える大型のものが使用される。しかも、実際にナットを主軸に取り付ける際には、風力発電装置の構造上、その作業場所が制約されるため、大型のナットの締め付け作業を人力で行わざるを得ない。このため、風力発電装置においては、転がり軸受を固定するナットを強く締め付けることができず、ナットが緩んでしまうという問題があった。このような緩みを防止するナットとして、ダブルナットを用いることが考えられるが、この場合も各ナットを人力で締め付ける必要があるため、同様の問題が生じる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、人力でも適正な締め付けトルクで締め付けることができるダブルナット締結構造及び発電装置を提供することを目的とする。

本発明のダブルナット締結構造は、ねじ軸に互いに隣接して螺合されている第１ナット及び第２ナットを備え、これら両ナットの互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に、当該両ナットが締め付けられているダブルナット締結構造であって、前記第１ナットの前記軸方向端部には、第１鍔部が軸方向外側に突出して形成され、前記第２ナットの前記軸方向端部には、前記第１鍔部と径方向に対向する第２鍔部が軸方向外側に突出して形成され、前記第１鍔部には、前記ねじ軸の径方向外側において当該第１鍔部と前記第２鍔部との対向方向に貫通する貫通孔が形成され、前記第２鍔部には、前記貫通孔に対向する位置にねじ孔が形成され、前記貫通孔を貫通して前記ねじ孔に螺合された螺合ボルトによって、前記軸方向端部同士が互いに押圧される方向に前記両ナットを締め付けていることを特徴とする。

本発明によれば、第１ナットに形成された第１鍔部と第２ナットに形成された第２鍔部とを径方向に対向させた状態で、螺合ボルトを第１鍔部の貫通孔を貫通して第２鍔部のねじ孔に螺合することで、両ナットの互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に両ナットを締め付けることができる。これにより、両ナットを直接締め付けなくても、螺合ボルトを人力で締め付けることにより、両ナットを適正な締め付けトルクで締め付けることができる。

前記ダブルナット締結構造において、前記第１ナットの前記軸方向端部には、前記第１鍔部と周方向に異なる位置に第３鍔部が軸方向外側に突出して形成され、前記第２ナットの前記軸方向端部には、前記第２鍔部と周方向に異なる位置に、前記第３鍔部と径方向に対向する第４鍔部が軸方向外側に突出して形成され、前記第３鍔部及び第４鍔部のうちの一方の鍔部には、前記ねじ軸の径方向外側において当該一方の鍔部と他方の鍔部との対向方向に延びるねじ孔が形成され、前記一方の鍔部のねじ孔に螺合された押付ボルトによって、その先端部を前記他方の鍔部に対して径方向に押し付けて、前記軸方向端部同士が互いに押圧される方向に前記両ナットをさらに締め付けていることが好ましい。
この場合、第１ナットに形成された第３鍔部と第２ナットに形成された第４鍔部とを径方向に対向させた状態で、これら両鍔部のうちの一方の鍔部に形成されたねじ孔に押付ボルトを螺合し、その先端部を他方の鍔部に対して径方向に押し付けることで、両ナットの互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に、両ナットをさらに締め付けることができる。これにより、螺合ボルトと押付ボルトとを併用することにより、両ナットを人力でさらに強く締め付けることができる。

他の観点からみた本発明の発電装置は、外力により回転する主軸と、前記主軸を支持する転がり軸受と、前記転がり軸受を固定する請求項１又は２に記載のダブルナット締結構造と、前記主軸の回転により発電する発電機と、を備えていることを特徴とする。本発明によれば、上述したダブルナット締結構造と同様の作用効果を奏する。

本発明のダブルナット締結構造及び発電装置によれば、人力でも適正な締め付けトルクで締め付けることができる。

本発明の一実施形態に係るダブルナット締結構造を備えた風力発電装置を示す概略側断面図である。（ａ）は上記ダブルナット締結構造の一方の側面を示す側面図であり、（ｂ）は上記ダブルナット締結構造を分解した状態を示す側面図である。（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。上記ダブルナット締結構造の他方の側面を示す側面図である。

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詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係るダブルナット締結構造を備えた風力発電装置を示す概略側断面図である。この風力発電装置（発電装置）１は、風力（外力）を受けて回転する主軸２と、主軸２を支持する転がり軸受３と、転がり軸受３を固定するダブルナット締結構造４と、主軸２の回転により発電する発電機５とを備えている。

主軸２の一端部には、例えばブレード（図示省略）が一体回転可能に連結されており、このブレードは風力を受けると主軸２とともに回転するようになっている。この主軸２の他端部は、増速機（図示省略）を介して発電機５の駆動軸（図示省略）に連結されている。また、主軸２の一端部側には、後述する第１ナット１１及び第２ナット２１が螺合される雄ねじ部（ねじ軸）２ａが形成されている。
転がり軸受３は、例えば、その外径が約２ｍの大型の玉軸受からなり、主軸２の段差部２ｂに外嵌固定された内輪３ａと、ハウジング６に固定された外輪３ｂと、内輪３ａと外輪３ｂとの間に転動可能に配置された複数の玉（転動体）３ｃとを備えている。

ダブルナット締結構造４は、主軸２の雄ねじ部２ａに互いに隣接して螺合されている第１ナット１１及び第２ナット２１を備えている。両ナット１１，２１は、その外径が約１ｍを越える大型のものであり、両ナット１１，２１の各内周には、雄ねじ部２ａに螺合されるねじ孔１１ａ，２１ａがそれぞれ形成されている。第１ナット１１は、その端面を転がり軸受３の内輪３ａの端面に当接させることにより、内輪３ａの軸方向への移動を規制している。

図２（ａ）は、ダブルナット締結構造４の一方の側面を示す側面図であり、図２（ｂ）は、ダブルナット締結構造４を分解した状態を示す側面図である。また、図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。図２（ｂ）及び図３（ａ）において、第１ナット１１は、外形が正六角形状とされたナット本体１２と、ナット本体１２の軸方向端部の周方向半分において軸方向外側（図２（ｂ）の左側）に突出して形成された突出体１３とを有している。ナット本体１２は、その内周に前記ねじ孔１１ａが形成されている。

図３（ａ）において、突出体１３の径方向内側の中央部には、ねじ孔１１ａの孔径よりも大径に形成された凹状の円弧面１３ｂが形成されている。また、突出体１３には、円周方向に１８０度の角度差をもって径方向外側にそれぞれ突出する第１鍔部１４及び第３鍔部１５が形成されている。第１鍔部１４には、雄ねじ部２ａの径方向外側において第１鍔部１４と第２鍔部２４（後述）との対向方向に貫通する貫通孔１４ａが形成されている。第３鍔部１５には、その径方向内側に後述する押付ボルト３２が押し付けられる被押付面１５ａが形成されている。

図２（ｂ）及び図３（ｂ）において、第２ナット２１は、外形が正六角形状とされたナット本体２２と、ナット本体２２の軸方向端部の周方向半分において軸方向外側（図２（ｂ）の右側）に突出して形成された突出体２３とを有している。ナット本体２２は、その内周に前記ねじ孔２１ａが形成されている。突出体２３の径方向内側の中央部には、図３（ｂ）に示すように、ねじ孔２１ａの孔径よりも大径に形成された凹状の円弧面２３ｂが形成されている。

図３（ｂ）において、突出体２３には、円周方向に１８０度の角度差をもって径方向外側にそれぞれ突出する第２鍔部２４及び第４鍔部２５が形成されている。第２鍔部２４には、雄ねじ部２ａの径方向外側において第１鍔部１４の貫通孔１４ａに対向する位置に、前記対向方向に貫通するねじ孔２４ａが形成されている。また、第２鍔部２４は、両ナット１１，２１が隣接して螺合された状態で、第１鍔部１４と径方向に対向して配置されるとともに、前記ねじ孔２４ａの軸心と貫通孔１４ａの軸心とが一致するようになっている。第４鍔部２５は、両ナット１１，２１が隣接して螺合された状態で、第３鍔部１５と径方向に対向して配置されるようになっている。また、第４鍔部２５には、雄ねじ部２ａの径方向外側において第３鍔部１５と第４鍔部２５との対向方向に貫通するねじ孔２５ａが形成されている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）において、第２ナット２１を第１ナット１１に隣接して螺合された状態で、ナット本体２２の軸方向端面２２ａが突出体１３の軸方向端面１３ａに当接するとともに、突出体２３の軸方向端面２３ａがナット本体１２の軸方向端面１２ａに当接するようになっている。これにより、図２（ａ）の矢印ａ及びｂに示すように、両ナット１１，１２の互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に、両ナット１１，１２を締め付けることで、両ナット１１，１２が緩むのを防止することができる。

図３（ａ）において、ダブルナット締結構造４は、両ナット１１，１２を締め付ける螺合ボルト３１及び押付ボルト３２をさらに備えている。螺合ボルト３１は、例えばＭ２０の小型のボルトからなり、第１鍔部１４と第２鍔部２４とを径方向に対向させた状態で、第１鍔部１４の貫通孔１４ａを貫通して第２鍔部２４のねじ孔２４ａに螺合される。この螺合ボルト３１をレンチ等の汎用の工具を用いて人力で締め付けると、その軸力（約１ｔ）により、矢印ｃ及びｄに示すように、第１鍔部１４と第２鍔部２４とが互いに径方向に接近する。これにより、両ナット１１，２１は、上述のように互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に締め付けられる。

図４は、ダブルナット締結構造４の他方の側面を示す側面図である。図３（ａ）及び図４において、押付ボルト３２は、螺合ボルト３１と同様に、例えばＭ２０の小型のボルトからなり、第３鍔部１５と第４鍔部２５とを径方向に対向させた状態で、第４鍔部２５のねじ孔２５ａに螺合されて、先端部３２ａが第３鍔部１５の被押付面１５ａを径方向に押し付けるようになっている。この押付ボルト３２を、レンチ等の汎用の工具を用いて人力で締め付けると、その軸力（約１ｔ）により、矢印ｅ及びｆに示すように、第３鍔部１５と第４鍔部２５とが互いに径方向に離反する。これにより、両ナット１１，２１は、上述のように互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に締め付けられる。

以上のように構成されたダブルナット締結構造４によれば、第１ナット１１に形成された第１鍔部１４と第２ナット２１に形成された第２鍔部２４とを径方向に対向させた状態で、螺合ボルト３１を第１鍔部１４の貫通孔１４ａを貫通して第２鍔部２４のねじ孔２４ａに螺合することで、両ナット１１，２１の互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に両ナット１１，２１を締め付けることができる。これにより、両ナット１１，２１を直接締め付けなくても、螺合ボルト３１を人力で締め付けることにより、両ナット１１，２１を適正な締め付けトルクで締め付けることができる。特に、本発明のダブルナット締結構造４は、風力発電装置１のように、ダブルナット締結構造４に大型のナット１１，２１が用いられるとともに、その締め付け作業を行う場所が制約される場合に有効である。

また、第１ナット１１に形成された第３鍔部１５と第２ナット２１に形成された第４鍔部２５とを径方向に対向させた状態で、押付ボルト３２を第４鍔部２５のねじ孔２５ａに螺合し、その先端部３２ａを第３鍔部１５に対して径方向に押し付けることで、両ナット１１，２１の互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に、両ナット１１，２１をさらに締め付けることができる。これにより、螺合ボルト３１と押付ボルト３２とを併用することにより、両ナット１１，２１を人力でさらに強く締め付けることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本実施形態では、両ナット１１，１２を締め付けるために、螺合ボルト３１と押付ボルト３２を用いているが、少なくとも螺合ボルト３１を用いていればよい。この場合、両ナット１１，１２には、少なくとも第１鍔部１４及び第２鍔部２４が形成されていればよい。
また、本実施形態においては、図２（ａ）の右側に配置されたナットを第１ナット１１とし、左側に配置されたナットを第２ナット２１としているが、両ナット１１，２１の配置は左右逆でもよい。この場合、左側のナットに第１鍔部１４及び第３鍔部１５を形成し、右側のナットに第３鍔部１５及び第４鍔部２５を形成すればよい。

さらに、本実施形態では、第４鍔部２５にねじ孔２５ａを形成しているが、これに替えて第３鍔部１５にねじ孔を形成し、このねじ孔に押付ボルト３２を螺合してその先端部を第４鍔部２５に対して径方向に押し付けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、第３鍔部１５及び第４鍔部２５は、第１鍔部１４及び第２鍔部２４に対して周方向に１８０度の角度差をもって形成されているが、その角度差は任意の角度に設定することができる。

また、本実施形態の転がり軸受３は、玉軸受としているが、ころ軸受等の他の転がり軸受を適用してもよい。また、本実施形態の発電装置は、外力として風力を用いる場合について例示したが、水力や火力等の他の外力を用いて発電する発電装置にも適用することができる。また、本発明のダブルナット締結構造は、発電装置以外にも適用することができる。

１：風力発電装置（発電装置）、２：主軸、２ａ：雄ねじ部（ねじ軸）、３：転がり軸受、４：ダブルナット締結構造、５：発電機、１１：第１ナット、１４：第１鍔部、１４ａ：貫通孔、１５：第３鍔部、２１：第２ナット、２４：第２鍔部、２４ａ：ねじ孔、２５：第４鍔部、２５ａ：ねじ孔、３１：螺合ボルト、３２：押付ボルト、３２ａ：先端部

Claims

ねじ軸に互いに隣接して螺合されている第１ナット及び第２ナットを備え、これら両ナットの互いに対向する軸方向端部同士が互いに押圧される方向に、当該両ナットが締め付けられているダブルナット締結構造であって、
前記第１ナットの前記軸方向端部には、第１鍔部が軸方向外側に突出して形成され、
前記第２ナットの前記軸方向端部には、前記第１鍔部と径方向に対向する第２鍔部が軸方向外側に突出して形成され、
前記第１鍔部には、前記ねじ軸の径方向外側において当該第１鍔部と前記第２鍔部との対向方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記第２鍔部には、前記貫通孔に対向する位置にねじ孔が形成され、
前記貫通孔を貫通して前記ねじ孔に螺合された螺合ボルトによって、前記軸方向端部同士が互いに押圧される方向に前記両ナットを締め付けていることを特徴とするダブルナット締結構造。
前記第１ナットの前記軸方向端部には、前記第１鍔部と周方向に異なる位置に第３鍔部が軸方向外側に突出して形成され、
前記第２ナットの前記軸方向端部には、前記第２鍔部と周方向に異なる位置に、前記第３鍔部と径方向に対向する第４鍔部が軸方向外側に突出して形成され、
前記第３鍔部及び第４鍔部のうちの一方の鍔部には、前記ねじ軸の径方向外側において当該一方の鍔部と他方の鍔部との対向方向に延びるねじ孔が形成され、
前記一方の鍔部のねじ孔に螺合された押付ボルトによって、その先端部を前記他方の鍔部に対して径方向に押し付けて、前記軸方向端部同士が互いに押圧される方向に前記両ナットをさらに締め付けている請求項１に記載のダブルナット締結構造。
外力により回転する主軸と、
前記主軸を支持する転がり軸受と、
前記転がり軸受を固定する請求項１又は２に記載のダブルナット締結構造と、
前記主軸の回転により発電する発電機と、を備えていることを特徴とする発電装置。