特許 7326512 風力タービン用の軸受、軸受を備える風力タービンおよび軸受リングを製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-04

(45)【発行日】2023-08-15

(54)【発明の名称】風力タービン用の軸受、軸受を備える風力タービンおよび軸受リングを製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 80/70 20160101AFI20230807BHJP

   F16C 17/10 20060101ALI20230807BHJP

【ＦＩ】

F03D80/70

F16C17/10 Z

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022019343

(22)【出願日】2022-02-10

(65)【公開番号】P2022123867

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2022-02-10

(31)【優先権主張番号】21156866

(32)【優先日】2021-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】519081710

【氏名又は名称】シーメンス ガメサ リニューアブル エナジー エー／エス

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｇａｍｅｓａ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ａ／Ｓ

【住所又は居所原語表記】Ｂｏｒｕｐｖｅｊ １６， ７３３０ Ｂｒａｎｄｅ， Ｄｅｎｍａｒｋ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ニルス カール フリューゼンデール

(72)【発明者】

【氏名】キム トムセン

(72)【発明者】

【氏名】モーテン トアハウゲ

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９３２６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－２８７９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３０８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ ８０／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力タービン用の軸受であって、互いに半径方向に配置された第１および第２のリング（９，１０）を備え、一方のリング（１０）は、回転軸線を中心として他方のリング（９）に対して相対的に回転し、前記第１のリング（９）は、円筒状のリング区分（２１）と、該リング区分（２１）から半径方向に延在しているカラー（２２）とを有し、該カラー（２２）は、軸線方向の軸受要素（１５）を支持する軸線方向の支持領域（２３）を有する、軸受において、
前記リング区分（２１）から前記カラー（２２）が延在している区分で前記第１のリング（９）に、圧縮応力を生じさせる複数の予荷重要素（２５）が固定され、
各々の予荷重要素（２５）は、前記リング区分（２１）内に延在している少なくとも部分的にねじ山を有する孔（２６）に挿入された少なくとも部分的にねじ山を有するボルト（２９）であり、該ボルト（２９）は、前記リング（９）に対して支持面（３４）に直接または間接的に支持され、
前記孔（２６）の長手方向軸線は前記軸受の前記回転軸線に対して傾斜しており、
前記支持面（３４）は、前記孔（２６）の前記長手方向軸線に対して垂直である
ことを特徴とする、軸受。

【請求項2】

前記孔（２６）は、前記第１のリング（９）の軸線方向面（２７）に設けられていて、前記リング区分（２１）内に延在していることを特徴とする、請求項１記載の軸受。

【請求項3】

前記孔（２６）および前記ボルト（２９）は、前記回転軸線を中心として等間隔にあることを特徴とする、請求項２記載の軸受。

【請求項4】

前記軸受の前記回転軸線に対する前記孔（２６）の前記長手方向軸線の角度（α）は、３°～３０°であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の軸受。

【請求項5】

各々のボルト（２９）は、ねじ山付き端部で前記孔（２６）を越えて延在しており、ねじ山（３１）に、前記支持面（３４）に支持されたナット（３２）が螺合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸受。

【請求項6】

前記回転軸線に向かって傾斜して配置された前記ナット（３２）は、前記孔の長手方向軸線に対して垂直に配向された支持面（３４）に支持されていることを特徴とする、請求項５記載の軸受。

【請求項7】

各々のボルト（２９）は、工具用の取付け区分を備えるボルト頭部（３５）を有し、該ボルト頭部（３５）は、前記支持面（３４）に支持されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸受。

【請求項8】

前記回転軸線に向かって傾斜して配置された各々のボルト（２９）の前記ボルト頭部（３５）は、前記孔の長手方向軸線に対して垂直に配向された支持面（３４）に支持されていることを特徴とする、請求項７記載の軸受。

【請求項9】

前記支持面（３４）は、前記第１のリング（９）と一体であるか、または前記支持面（３４）を備えるワッシャ（３６）が設けられていることを特徴とする、請求項８記載の軸受。

【請求項10】

前記軸受要素（１５）は、傾倒可能な流体膜軸受パッドであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の軸受。

【請求項11】

請求項１から１０までのいずれか１項記載の少なくとも１つの軸受（１）を備える風力タービン。

【請求項12】

前記軸受（１）は、前記風力タービン（１）の主軸受であることを特徴とする、請求項１１記載の風力タービン。

【請求項13】

前記第１のリング（９）は内側のリングであり、位置不変の主軸（７）に連結されており、これに対して、前記第２のリング（１０）は外側のリングであり、発電機（１２）のロータ（１１）に連結されていることを特徴とする、請求項１１または１２記載の風力タービン。

【請求項14】

請求項１から１０までのいずれか１項記載の軸受の第１のリングを製造するための方法において、
まず、前記予荷重要素（２５）を前記リング（９）に固定し、前記圧縮応力を発生させるために、前記予荷重要素（２５）に荷重を加え、その後、前記カラー（２２）の前記支持領域（２３）を加工することを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力タービン用の軸受であって、互いに半径方向に配置された第１および第２のリングを備え、一方のリングは、回転軸線を中心として他方のリングに対して相対的に回転し、第１のリングは、円筒状のリング区分と、リング区分から半径方向に延在しているカラーとを有し、カラーは、軸線方向の軸受要素を支持する軸線方向の支持領域を有する、軸受に関する。

【0002】

風力タービンは、一般的に知られているように、タワーと、タワーの上部に固定されたナセルとを備えている。ナセルにはハブが配置されており、ハブには複数のロータブレードが取り付けられている。一般的に知られているように、タービンブレードが、吹く風と相互作用すると、ハブが回転し、電力を発生させるための発電機を駆動する。そのような風力タービンは、複数の回転要素を備えており、これらの回転要素は各々の軸受に配置されている。一例は、直接駆動式の風力タービンにおける発電機の主軸受であるが、タービンは、たとえば遊星歯車システムまたは液圧式の歯車システムのうちの１つまたは複数の歯車を備えていてもよい。

【0003】

軸受は、通常、２つのリング、すなわち第１のリングおよび第２のリングを備えており、両者は、通常、互いに半径方向に配置されている。一方のリングは位置不変であり、他方のリングは、第１のリングに対して相対的に回転する。半径方向内側のリングが位置不変であり、風力タービンの位置不変の主軸に連結されており、これに対して、外側のリングが内側のリングの周りで回転し、発電機のロータに連結されていることが可能である。逆に、外側のリングが位置不変であり、内側のリングが回転することも可能である。軸受の構成に関わらず、各々の回転リングは、回転させる必要がある各々の構成要素にハブの回転が伝達されるように、ハブおよびこの構成要素に連結されている。

【0004】

軸受は、円錐ころであってよい複数のころを備えた転がり軸受であることが知られているが、軸受を滑り軸受または平面軸受として構想することも知られている。位置不変のリングには、通常、滑りパッドの形態の各々の軸受要素が設けられており、この軸受要素に対して回転リングが滑動し、極めて薄い流体膜によって支持されている。とりわけ、傾倒可能であってよく、ひいては、軸受に作用する力から生じるリング間の幾何学的な誤差を補償することができる軸受パッドは、特定のリング設計あるいはリング形状を有する位置不変のリングに配置されている。このリングは、ハウジングまたは軸受ハウジングと呼ばれることもあり、円筒状のリング区分を含み、この円筒状のリング区分に他方のリングが各々の半径方向の軸受要素によって半径方向で支持されている。軸線方向の支持のために、リングには軸線方向の軸受要素が設けられており、これらの軸線方向の軸受要素は、このリングで実現される特定の軸線方向の支持領域に支持されている。この支持領域を実現するために、リングはカラーを備えており、このカラーが、円筒状のリング区分から半径方向に延在している。このカラーの軸線方向のリング表面が、軸線方向の支持領域であり、この軸線方向の支持領域に滑り軸受要素が支持されている。

【0005】

運転時、吹く風がロータブレードと相互作用すると、高負荷が軸受にかかり、この負荷は、ロータブレードを介して軸受の回転リングに伝えられる。この回転リングは、すでに述べたように、位置不変のリングに配置された軸線方向の軸受要素によって軸線方向で支持されている。このような負荷は運転中に変動することもある。それにも拘わらず、円筒状のリング区分と半径方向に延在したカラーとを備えた位置不変のリングの形状に起因して、カラーと円筒状のリング区分とが交わる領域に高い応力集中が発生し、カラーおよびリング区分がほぼ方形の設計を呈するこの領域で軸受リングに高い引張応力を発生させていることが判った。この問題に対処するかあるいはこのような高い引張応力または負荷に対抗するためには、より高い強度または剛性を有する材料を使用することが考えられる。このことには、延性が低く、他の機械特性を呈する特定の材料を使用する必要があるので、より高いコストがかかることになる。代替的には、材料が付加されるかあるいはより厚いリング区分を有するリングおよびカラーが使用されることがある。このことは、いっそう重い軸受あるいは構造に繋がる。このことは、より高いコストを再び生じさせ、やはり受け入れられるものではない。

【0006】

したがって、本発明の目的は、改善された軸受を提供することである。

【0007】

この目的に取り組むために、上述した軸受は、リング区分からカラーが延在している区分で第１のリングに、圧縮応力を生じさせる複数の予荷重要素が固定されていることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、円筒状のリング区分とカラーとを備える第１のリングに複数の予荷重要素が設けられている。この複数の予荷重要素は、第１のリングに、あるいは軸線方向の軸受要素あるいは滑りパッドの軸線方向の支持部から高い引張応力が生じる区分に、内部圧縮応力を生じさせるために使用される。もたらされたこの高い圧縮応力は、生じる引張応力になんらかの形で対抗するか、あるいは許容可能な引張応力の限界に到達するまで、より高い引張応力が生じることを許容する。したがって、これらの予荷重要素によって、特に高い引張応力が生じる区分、すなわち、カラーがリング区分から延在しているかあるいはリング区分に接合している区分において、第１のリングを「強化」することが可能となる。

【0009】

この領域に圧縮応力を発生させるために、カラーがリング区分から延在しているこの特定の区分または領域で第１のリングに予荷重要素が配置され、それにより、まさに必要とされている場所、すなわち、タービンの運転に基づく引張応力が第１のリングに生じる場所に、対抗する圧縮応力が発生させられる。

【0010】

予荷重要素を配置することは、廉価であるものの、各々の負荷から生じる高い引張応力に対して第１のリングの機械的な特性を向上させて、リングの耐性をより高めるために極めて効果的な方法である。第１のリングあるいは軸受ハウジングの材料では、通常、疲労を考慮した耐荷量および圧縮荷重を考慮した極限強度の方が、引張荷重を考慮した耐荷量および極限強度よりも高い。したがって、予荷重要素により、第１のリングの強度を大幅に改善することができる。

【0011】

好ましい実施形態では、各々の予荷重要素は、リング区分内に延在している少なくとも部分的にねじ山を有する孔に挿入された少なくとも部分的にねじ山を有するボルトであり、ボルトは、リングに対して支持面に直接または間接的に支持されている。これらのボルトはその各々のねじ山付き区分で各々のねじ山付き孔に螺合されていて、リングに対して支持面に支持されているが、これらのボルトにより、各々の圧縮応力をリング材料内に生じさせることが可能になる。ボルトは、一端において、ねじ山付き孔にねじ込まれた区分できつく固定されていて、他端において、リングに対する支持部できつく固定されており、それにより、ボルトに荷重を加える荷重に応じて、各々の圧縮応力を発生させ、調整することができる。以下に説明するように、これらのボルト要素およびその固定に関する様々な実施形態が可能である。それは、ナットがボルトに螺合され、このナットが各々の支持面に支持されている、ボルトとナットとの組合せであってよく、各々の支持面は、リングにじかに設けられていてもよいし、ワッシャなどによって設けられていてもよい。他方、六角頭部を有するボルトが使用されてもよく、この六角頭部は、リングの支持面に直接支持されるかまたは各々の中間ワッシャなどで支持される。

【0012】

そのようなボルト予荷重要素は、その設計の点で簡単であり、リングに孔を設けることが簡単であることから好ましいが、他の予荷重要素が使用されてもよく、たとえば、リングに固定される、ねじ・クランプのようなアセンブリといったクランプが使用されてもよい。

【0013】

ボルトが挿入されるかあるいは螺合される孔は、好ましくは、第１のリングの軸線方向面に設けられていて、リング区分内に延在している。この実施形態によれば、孔は、第１のリングの軸線方向外側のリング表面に設けられていて、円筒状のリング区分内へと延びている。孔は、このリング区分内のかなり奥深くまで、好ましくは軸線方向の厚さの少なくとも３分の１あるいは好ましくは軸線方向の厚さの約半分にわたって延在している必要があるので、軸線方向で見て、孔の長さはカラーの厚さに左右される。

【0014】

孔およびボルトは、軸受の回転軸線を中心として、好ましくは等間隔に分配されて配置されている。軸線方向のリング表面の周方向に、対応する個数のボルトおよび孔が設けられており、リングの直径に応じて、たとえば１０個～３０個のうちの任意の個数の孔あるいはボルトが設けられている。好ましくは、この個数は１５個～２５個であり、最も好ましくは１８個～２２個である。

【0015】

孔ひいてはボルトの配向に関して、２つの代替形態が可能である。第１の代替形態では、各々の孔および当然ながら各々のボルトも、軸受の回転軸線に対して平行に延在している。代替形態では、各々の孔および各々のボルトが、回転軸線に対して角度を成してリング区分内に延在している。この配向は、カラーの配向に左右される。カラーが円筒状のリング区分から半径方向外向きに延在している場合には、孔およびボルトは回転軸線に向かって配向される。カラーが内向きに延在している場合には、孔およびボルトの長手方向軸線は回転軸線から離れる方向に延びる。

【0016】

孔およびボルトが傾斜している場合、その角度は、好ましくは３°～３０°、最も好ましくは５°～２０°である。選択された角度は、当然ながら、第１のリングのこの領域の最終的な幾何学形状に左右される。

【0017】

各々のボルトを孔にきつく固定するために、すでに述べたように、ボルトは、少なくとも一端に少なくとも部分的にねじ山を有しており、この端部がねじ山付き孔に挿入され、このねじ山付き孔はその全長にわたってねじ山を有していてもよいし、その内側の端領域だけにねじ山を有していてもよい。当然ながら、ボルトも全長にわたってねじ山を有していることが可能である。

【0018】

第１の実施形態によれば、各々のボルトは、ねじ山付き端部で孔を越えて延在しており、ねじ山に、支持面に支持されたナットが螺合されていてよい。この実施形態では、ボルトは、単純なねじ山付きスタッドであり、このスタッドはその全長にわたってねじ山を有していてもよいし、各々の端領域にだけねじ山を有していてもよく、一方の端領域が孔のねじ山に螺合される。他端は孔を越えて延在している。この端部にはナットが螺合されており、このナットは、各々の支持面に対してきつく螺合され、それにより、ボルトあるいはスタッドに荷重を加え、ひいては、第１のリングに荷重を加える。この荷重は、ナットに加えられるトルクによって適切に調整されてよい。

【0019】

第２の代替形態では、各々のボルトは、工具用の取付け区分を備えるボルト頭部を有し、ボルト頭部は、支持面に支持されている。ここで、ボルトには、たとえば六角頭部が設けられていてよい。ボルトはその反対側の端区分またはその全長にわたってねじ山を有しており、ボルト頭部が支持面に支持されるまで、孔のねじ山にねじ込まれる。この場合にも、ボルト頭部に加えられるトルクに応じて、ボルトの荷重ひいては加えられる圧縮応力が適切に調整されてよい。

【0020】

すでに述べたように、孔およびボルトあるいは両者の長手方向軸線が、回転軸線に向かって傾斜していることが可能である。支持面に対するナットあるいはボルト頭部の局所的な荷重の均等な分配を実現するために、本発明の更なる実施形態では、回転軸線に向かって傾斜して配置されたナットまたは各々のボルトのボルト頭部は、孔の長手方向軸線に対して垂直に配向された支持面に支持されていることが特定されている。この実施形態により、ナットあるいはボルト頭部によって支持面に加えられる荷重を完全に均等または対称的に荷重分配することができる。ナットもボルト頭部も平坦な接触面を有している。この平坦な接触面が各々の支持面に完全に支持されていることを確保するために、また、ボルトの長手方向軸線が回転軸線に向かって傾斜していることから、この角度は、支持面を各々の傾斜位置に配置することによっても補償される。本発明のこの実施形態によれば、支持面は、孔の長手方向軸線に対して垂直に配向されており、したがって、ナットあるいはボルト頭部の各々の接触面に対して平行である。これにより、ナットまたはボルト頭部の接触面が各々の支持面に完全に支持され、それにより、この接触面にわたって荷重が均等に分配されることが確保される。

【0021】

各々の支持面は、第１のリングと一体であってよい。傾斜した支持面を有する各々の環状の領域を形成するために、このリングは、ナットまたはボルト頭部が支持されることになる軸線方向の前面で加工される。まさにこの領域に孔も設けられるので、支持面に優れた配向を付けることができる。

【0022】

代替形態では、支持面を備える各々のワッシャが設けられていることも可能である。この代替形態では、軸線方向のリング表面は平坦である。ワッシャは、このリング表面に取り付けられ、このワッシャを通ってボルトが孔に挿入される。ワッシャ自体は、傾斜した各々の支持面を備えている。この代替形態では、ワッシャの各々の支持面にナットまたはボルト頭部の接触面を平らに全面にわたって接触させるために、孔の軸線を中心としたワッシャの配向を調整する必要がある。それにも拘わらず、この実施形態でも、優れた荷重分配が可能である。

【0023】

第１のリングに支持されるかあるいは第１のリングでカラーに取り付けられる軸受要素は、好ましくは傾倒可能な流体膜軸受パッド(tiltable fluid film bearing pad)である。この流体膜軸受パッドには、たとえば方形の断面を有する第２のリングが軸線方向で支持されている。したがって、軸受自体は流体膜軸受あるいは滑り軸受である。

【0024】

本発明は、さらに、前述した少なくとも１つの軸受を備える風力タービンに関する。軸受は、好ましくはタービンの主軸受である。

【0025】

好ましくは、第１のリングは内側のリングであり、位置不変の軸に連結されており、これに対して、第２のリングは外側のリングであり、発電機のロータに連結されている。

【0026】

最後に、本発明は、前述した軸受の第１のリングを製造するための方法にも関する。この方法は、まず、予荷重要素がリングに固定され、圧縮応力を発生させるために、予荷重要素に荷重がかけられ、その後、カラーの支持領域が加工されることを特徴とする。本発明のこの方法は、傾倒する各々の滑りパッドを使用する流体膜軸受では、各々の第１のリングあるいは軸受ハウジングに、極めて精密に加工された表面を有し、この表面に個々の滑りパッドを支持することが重要であるという事実に対処する。これは、複数の滑りパッド間で最も均等な荷重分配を確保するために、カラーの支持面が完璧に加工される必要があることを意味している。予荷重要素あるいはボルトに荷重が加えられると、第１のリングあるいは軸受ハウジングは僅かに変形して、僅かに凹凸のある支持面がカラーに生じる。これにより、隣接する個々の傾倒するパッド間での荷重の分散分配が不十分になってしまう。この問題に対処するために、本発明の方法は、まず、全ての予荷重要素を固定し、これらの予荷重要素に荷重を加え、明確に定義された要求された圧縮応力を発生させることを提案する。この固定により、すでに述べた支持面の僅かな変形がもたらされる。全ての予荷重要素に荷重が加えられた後、全ての滑りパッドを完璧に支持するために、各々のカラー支持面が完全に平坦であることを確保するように、この支持面が加工される。

【0027】

本発明の他の目的および特徴は、添付図面と併せて検討される以下の詳細な説明から明らかである。しかし、図面は、単に図解を目的としてデザインされた原理的な略図に過ぎず、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】風力タービンを示す原理的な斜視図である。

【図2】本発明の各々の軸受を備えたハブ、主軸および発電機の部分断面図である。

【図3】生じる引張応力について説明するための、予荷重要素が設けられていない領域における本発明の軸受の断面図である。

【図4】回転軸線に対して傾斜した予荷重要素が設けられた領域における本発明の軸受の斜視的な断面図である。

【図5】予荷重要素が配置された、側面から見た本発明の軸受の斜視図である。

【図6】予荷重要素が回転軸線に対して平行に配置されている原理的な断面図である。

【0029】

図１は、ロータ２と、ナセル３と、ナセル３が上部に配置されているタワー４とを備える風力タービン１の原理図を示している。ロータ２は、ハブ６に取り付けられた３つのロータブレード５を備えている。このような風力タービンの原理的な構成は既知である。

【0030】

図２によるより詳細な断面図において、風力タービン１は、主軸受８に接続された位置不変の主軸７を備えている。主軸受８は、内側のまたは第１のリング９を備えており、この内側のまたは第１のリング９は位置不変であり、位置不変の主軸７に接続されている。軸受８は、半径方向外側のまたは第２のリング１０をさらに備えており、この半径方向外側のまたは第２のリング１０は、軸受の回転軸線を中心として、位置不変の第１のリング９に対して相対的に回転する。この第２のリング１０には、ハブ６が接続されており、それにより、ハブ６の回転が、第２のリング１０を回転させる。この第２のリング１０には、発電機１２のロータ１１がさらに接続されており、それにより、ハブ６が回転すると、ロータ１１が回転する。発電機１２は、ステータ１３をさらに備えており、このステータ１３は、位置不変の軸７に位置不変に接続されている。また、直接駆動式の風力タービン１のこの構成は、一般的に既知である。

【0031】

本発明の焦点は、軸受８の構成にある。図３は、軸受８の断面図を示している。図３は、内側の第１のリング９と外側の第２のリング１０とを示している。軸受８自体は、流体膜滑り軸受である。この流体膜滑り軸受では、滑りパッドの形態および第２のリング１０あるいはその滑り面と各々の滑りパッドとの間に設けられた流体膜の形態の半径方向および軸線方向の各々の軸受要素によって、回転可能な外側の第２のリング１０が、位置不変の内側の第２のリング９に半径方向および軸線方向で案内されている。図３による断面では、主軸７に向かって配向された軸受内側の軸線方向の滑りパッド１４および軸受８の外側の滑りパッド１５だけが示されている。滑りパッド１５の形態の軸受要素は、滑りパッド１５のところに示された傾倒可能な要素である。各々の滑りパッドを第１のリング９に取り付けるかあるいは支持する取付けベース１６が設けられており、この取付けベース１６には、各々のリングを案内する滑りパッド１５が、ボールジョイント１７によって取り付けられており、滑りパッド１５は取付けベース１６に対して僅かに傾倒することができる。示してあるように、滑りパッド１５は、平坦な滑り面１８を有しており、これに対して、第２のリング１０は、軸線方向の平坦な滑り面１９を有しており、この滑り面１９が、中間の流体膜２０により滑り面１８に対して滑動する。滑りパッド１４についても同じことが云える。

【0032】

図３に示してあるように、第１のリング９は、特定のＬ字形状の断面設計を有している。第１のリング９は、円筒状のリング区分２１を備えており、この円筒状のリング区分２１に、図示していない複数の半径方向滑り軸受パッドが取り付けられており、この半径方向滑り軸受パッドに第２のリング１０が半径方向で案内されている。ここでも、各々の流体膜滑り軸受接触が実現されている。図３に示してあるように、この円筒状のリング区分２１からは、リング９の外側に向かって半径方向にカラー２２が延在している。リング９の軸線方向の端部に設けられたこのカラーには、平坦なリング支持面である軸線方向の支持領域２３が設けられており、この軸線方向の支持領域２３において、取付けベース１６の平坦な各々の接触面２４が支持され、この軸線方向の支持領域２３に固定される。したがって、明らかに、円筒状のリング区分２１およびカラー２２は、Ｌ字形状の断面を形成している。

【0033】

矢印Ｐ１によって示してあるように、軸線方向の滑りパッド１５は、支持領域２３ひいてはカラー２２に軸線方向の力を加える。これにより、リング区分２１からカラー２２が延在している領域、すなわち、両者が繋がっている領域に高い引張応力が生じる。双方向矢印Ｐ２は、この高い引張応力が与えられる材料あるいは第１のリング９の領域における引張応力を示すベクトルである。この高い引張応力は、疲労および極限負荷を考慮すると、第１のリング９あるいは流体膜軸受８全体の構造的な完全性に関して問題を含んでいる。

【0034】

この高い引張応力あるいはその悪影響に対抗するために、第１のリング９に複数の予荷重要素２５が固定されている。図４に示してあるように、第１のリング９には複数の孔２６が設けられており、これらの孔２６は、リング９あるいはリング区分２１の外側の軸線方向の前面２７からリング区分２１内に延在している。孔２６には、少なくともその内側端部にまたはその全長にわたって、ねじ山２８が設けられている。このねじ山付き孔２６には、ボルト２９がねじ込まれている。ボルト２９はその内側の端部に、孔２６のねじ山２８に螺合する少なくとも１つのねじ山３０を備えている。ボルト２９の反対側の端部は、孔２６を越えて延在しており、この反対の端部にもねじ山３１が設けられている。このねじ山３１には、ナット３２が螺合されており、このナット３２は、その平坦な接触面３３で各々の支持面３４に支持されている。図５に示してあるように、この平坦な支持面３４は、リング９あるいは軸線方向の前面２７に一体形に設けられている。

【0035】

図４に示してあるように、孔２６の長手方向軸線ひいてはボルト２９の長手方向軸線も軸受の回転軸線に対して傾斜している。角度αが図４に示してある。ボルト２９に荷重を加えるためにナット３２に加えられる荷重が、支持面３４に対するナット３２の接触面３３にわたって均等に分配されることを確保するために、支持面３４もそれぞれ傾斜している。支持面３４は、孔２６あるいはボルト２９の傾斜した各々の配置に対応して、孔２６あるいはボルト２９の長手方向軸線に対して垂直である。これにより、極めて均等な荷重分配が可能になる。

【0036】

各々のねじ山付きボルト２９がねじ山付き孔２６にねじ込まれ、その最終位置に到達すると、ナット３２がボルト２９に螺合され、明確に規定されたトルクで締め付けられる。ボルト２９が孔２６に固定されるとき、第１のリング９が圧縮され、その結果、双方向矢印Ｐ３によって示されているように、主にボルト軸線に沿った向きの圧縮力が発生する。矢印Ｐ３は、予荷重要素２５によって生じる圧縮応力の各々のベクトルを示している。生じたこの圧縮応力は、生じる引張応力に対抗するか、または引張応力を補償するか、あるいはより高い引張応力を受けることを許容し、それにより、運転時に軸受要素１５によって生じる引張応力が、軸受あるいはリング材料に悪影響を及ぼすことはない。

【0037】

最後に、図６は、円筒状のリング区分２１およびカラー２２を備えた第１のリング９の別の実施形態を示している。この場合にも、図３について説明したのと同様に、図示していない軸線方向の軸受要素１５あるいは滑りパッドが、カラー２２に軸線方向で支持されている。

【0038】

この実施形態でも、予荷重要素２６が第１のリング９に設けられている。第１のリング９には、対応する個数のねじ山付き孔２６が設けられている。各々の孔２６には、ボルト２９がねじ込まれている。ボルト２９は、この実施形態では六角頭部の形態の一体形のボルト頭部３５を備えており、このボルト頭部３５に工具を係合させることが可能である。ボルト頭部３５と軸線方向の前面２７との間にワッシャ３６が配置されており、このワッシャ３６は、ボルト頭部３５の各々の接触面３８を支持する各々の支持面３７を提供している。この実施形態では、孔２６ひいてはボルト２９の長手方向軸線が回転軸線に対して平行である。

【0039】

すでに述べたように、複数の予荷重要素２５は、図５に示してあるように、第１のリング９の周方向に均等にあるいは等間隔に分配されて設けられている。予荷重要素２５の個数は、予想される引張応力あるいは補償する必要がある負荷に応じて選択される。

【0040】

各々の第１のリング９を製造するかあるいは軸受８を組み立てるためには、各々のステップの特定の時系列が適している。ねじ山２８を有する各々の孔２６が設けられた後、予荷重要素２５あるいはボルト２９が挿入され、材料内で要求される必要な圧縮応力を提供するための各々のトルクで、ナット３２がきつく締め付けられるかまたはボルト２９がボルト頭部３５を介してきつく締め付けられる。生じたこの圧縮応力により、カラー２２および支持領域２３の領域に、極めて僅かであるものの、一定の変形が生じるので、全てのボルト２９が固定されたときに、この支持領域２３が最終的に加工される。ボルト２９の固定を結果的に招く変形は除去され、最終的な支持領域２３は可能な限り平坦になり、各々の軸受要素１５あるいはその取付けベース１６を支持するための理想的な表面が提供される。これにより、リング９の全周にわたって複数の軸受要素１５間で適切な荷重分散が確保される。

【0041】

本発明を好ましい実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明は開示された例に限定されるものではなく、当業者は、この開示された例から、本発明の範囲から逸脱することなしに、他の変形形態を導き出すことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】