離合器單元和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及單向離合器以及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該單向離合器能夠適當(dāng)?shù)厥褂迷诶顼L(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的增速齒輪裝置的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸之間。
【背景技術(shù)】
[0002]在根據(jù)本申請(qǐng)的【背景技術(shù)】的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，葉片接受風(fēng)力以使連接至葉片的主軸旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)電機(jī)是通過(guò)由增速齒輪裝置增大主軸的旋轉(zhuǎn)速度而被驅(qū)動(dòng)的。
[0003]在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的增速齒輪裝置中，設(shè)置有對(duì)以高速旋轉(zhuǎn)的輸出軸進(jìn)行可旋轉(zhuǎn)地支承的滾子軸承。然而，該滾子軸承具有如下問(wèn)題:該滾子軸承的壽命由于在滾子的滾動(dòng)接觸表面或轉(zhuǎn)動(dòng)輪的滾道表面上發(fā)生的擦損磨耗(在表面層中造成咬粘的現(xiàn)象)而被縮短。
[0004]相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:JP-A-H04_344198

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0008]考慮到前述問(wèn)題，由于對(duì)擦損磨耗的發(fā)生機(jī)制的認(rèn)真研究，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并提出對(duì)于抑制擦損磨耗的出現(xiàn)而言在增速齒輪裝置的輸出軸與發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸之間設(shè)置單向離合器是有效的。該提案已作為日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2011-198354提交給日本專(zhuān)利局并公開(kāi)為JP-A-2013-060825。應(yīng)當(dāng)指出的是，日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2011-198354在本申請(qǐng)要求優(yōu)先權(quán)的申請(qǐng)(具體為日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2013-048579)提交時(shí)未被公開(kāi)(即，是非公知的)。附帶地，在以上提及的專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了出于不同的目的在增速齒輪裝置的輸出軸與發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸之間設(shè)置單向離合器的技術(shù)。
[0009]如果單向離合器采用諸如滾子之類(lèi)的接合元件布置在形成于沿徑向方向彼此相對(duì)的兩個(gè)表面之間的楔形空間中的結(jié)構(gòu)，則通過(guò)將接合元件接合在這兩個(gè)表面之間而使輸出軸與輸入軸以能夠一體地旋轉(zhuǎn)的方式連接至彼此，并且這種連接通過(guò)解除接合而被斷開(kāi)，在這兩個(gè)表面與接合元件之間的接合被解除時(shí)存在可能在兩個(gè)表面中引起沿徑向方向的擺動(dòng)。因此，優(yōu)選的是，提供相鄰布置的滾動(dòng)軸承以相互地支承兩個(gè)表面。
[0010]然而，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸之間的空間有限，因此，為了相鄰地布置單向離合器與滾動(dòng)軸承需要將單向離合器和滾動(dòng)軸承布置得盡可能地接近。在這種情況下，如果對(duì)單向離合器的接合元件進(jìn)行保持的保持架與對(duì)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)元件進(jìn)行保持的保持架接觸，會(huì)出現(xiàn)造成擦傷或咬粘而降低耐久性的問(wèn)題。特別地，由于對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中使用的單向離合器的可靠性的要求很高，所以必須克服這個(gè)問(wèn)題。
[0011]因此，本發(fā)明的一個(gè)方面的目的在于提供一種能夠沿軸向方向?qū)蜗螂x合器的保持架進(jìn)行定位并且能夠抑制對(duì)該保持架的損壞比如擦傷或咬粘的單向離合器以及一種包括該單向離合器的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0012]解決問(wèn)題的方式
[0013]本發(fā)明的一方面提供了一種離合器單元，該離合器單元包括:內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體，該內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的增速齒輪裝置的輸出軸和發(fā)電機(jī)的輸入軸中的一者側(cè)；夕卜側(cè)旋轉(zhuǎn)體，該外側(cè)旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在輸出軸和輸入軸中的另一者側(cè)并且布置在內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體的徑向外側(cè)；單向離合器，該單向離合器在徑向方向上設(shè)置在內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體與外側(cè)旋轉(zhuǎn)體之間，并且允許內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體和外側(cè)旋轉(zhuǎn)體中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于另一旋轉(zhuǎn)體朝向周向方向的一側(cè)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)同時(shí)限制朝向周向方向的另一側(cè)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及滾動(dòng)軸承，該滾動(dòng)軸承布置成沿軸向方向與單向離合器相鄰而在徑向方向上位于內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體與外側(cè)旋轉(zhuǎn)體之間，并且滾動(dòng)軸承以可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式支承內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體和外側(cè)旋轉(zhuǎn)體，其中，單向離合器包括:多個(gè)接合元件，所述多個(gè)接合元件沿周向方向以一定間隔布置在形成于內(nèi)圈外周向表面與外圈內(nèi)周向表面之間的空間中，內(nèi)圈外周向表面設(shè)置在內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體側(cè)，外圈內(nèi)周向表面設(shè)置在外側(cè)旋轉(zhuǎn)體側(cè)，所述多個(gè)接合元件通過(guò)與內(nèi)圈外周向表面和外圈內(nèi)周向表面接合來(lái)限制朝向周向方向的另一側(cè)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且所述多個(gè)接合元件通過(guò)解除所述接合來(lái)允許朝向周向方向的另一側(cè)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；以及環(huán)狀保持架，該環(huán)狀保持架保持接合元件，并且其中，單向離合器與滾動(dòng)軸承之間設(shè)置有定位構(gòu)件，該定位構(gòu)件能夠接觸保持架的在軸向方向上的側(cè)表面并且在軸向方向上定位保持架。
[0014]當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，由于定位構(gòu)件設(shè)置在單向離合器與滾動(dòng)軸承之間，所以保持架能夠沿軸向方向確定地定位，并且此外，通過(guò)定位構(gòu)件，能夠防止彼此相鄰的這種保持架與滾動(dòng)軸承的保持架彼此接觸，并且因此還能夠防止保持架的磨損、咬粘等。
[0015]優(yōu)選地，單向離合器還包括圈(內(nèi)圈或外圈)，該圈配裝在內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)體和外側(cè)旋轉(zhuǎn)體中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)體上，并且該圈包括內(nèi)圈外周向表面或外圈內(nèi)周向表面，滾動(dòng)軸承包括配裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)體上的軸承圈，并且定位構(gòu)件夾在圈與軸承圈之間。
[0016]當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，定位構(gòu)件能夠通過(guò)圈和軸承圈牢固地保持。因此，無(wú)需將定位構(gòu)件自身牢固地配裝在圈上，并且因此，定位構(gòu)件能夠在結(jié)構(gòu)方面簡(jiǎn)化，并且能夠形成為具有特別地沿軸向方向盡可能小的厚度。結(jié)果是，能夠抑制另外通過(guò)提供定位構(gòu)件所導(dǎo)致的離合器單元的沿軸向方向的尺寸增大。
[0017]優(yōu)選地，在軸承圈中形成有凸緣部，該凸緣部限制通過(guò)在軸承圈上進(jìn)行滾動(dòng)而移動(dòng)的滾動(dòng)元件的軸向位置，并且凸緣部夾持定位構(gòu)件，并且凸緣部的至少一部分定位在保持架的在軸向方向的一側(cè)。當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，定位構(gòu)件能夠由凸緣部更牢固地支承，并且定位構(gòu)件的厚度能夠制得更小。此外，由于滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)元件和保持架的沿軸向方向的位置受到凸緣部的限制，因而能夠更確定地防止單向離合器的保持架與滾動(dòng)軸承的保持架之間的接觸。
[0018]定位構(gòu)件優(yōu)選地由環(huán)形板材形成，該環(huán)形板材的沿軸向方向的厚度小于沿徑向方向的寬度。當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠更確定地抑制另外通過(guò)提供定位構(gòu)件所導(dǎo)致的離合器單元的在軸向方向上的尺寸增大。
[0019]此外，滾動(dòng)軸承優(yōu)選地設(shè)置在單向離合器的在軸向方向上的兩側(cè)。因此，單向離合器的保持架能夠定位在沿軸向方向的兩側(cè)。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括:增速齒輪裝置，該增速齒輪裝置增大由風(fēng)力引起的主軸旋轉(zhuǎn)的速度并且從輸出軸輸出速度增大的旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括通過(guò)接受輸出軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸，并且發(fā)電機(jī)根據(jù)與驅(qū)動(dòng)軸一體地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電力；以及上文描述的離合器單元，其中，離合器單元的旋轉(zhuǎn)體中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)體以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式連接至輸出軸，并且其中，離合器單元的旋轉(zhuǎn)體中另一旋轉(zhuǎn)體以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式連接至驅(qū)動(dòng)軸。
[0021]當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠提高離合器單元的耐久性，從而提供具有高可靠性的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離合器單元中，單向離合器的保持架能夠沿軸向方向被確定地定位，并且能夠抑制保持架的損傷，比如磨損或咬粘。因此，具有該離合器單元的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠在可靠性方面得到提高。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的示意性側(cè)視圖。
[0025]圖2為增速齒輪裝置和發(fā)電機(jī)的示意性側(cè)視圖。
[0026]圖3為聯(lián)軸裝置的側(cè)視圖(部分剖視圖)。
[0027]圖4為沿圖3的箭頭A-A截取的剖視圖。
[0028]圖5為聯(lián)軸裝置的剖視圖，其中，單向離合器和滾動(dòng)軸承被放大地示出。
[0029]圖6為單向離合器的主要部分的放大剖視圖。
[0030]圖7為單向離合器的保持架的立體圖。
[0031]圖8(a)和圖8(b)為示出了單向離合器的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
[0032]圖9為說(shuō)明了負(fù)載轉(zhuǎn)矩與傳遞轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖。
[0033]圖10(a)至圖10(d)為示出了聯(lián)軸裝置的組裝過(guò)程的說(shuō)明圖。
[0034]圖11為增速齒輪裝置的滾子軸承的剖視圖。
[0035]圖12為覆蓋構(gòu)件的連接部的放大剖視圖。
[0036]圖13為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的聯(lián)軸裝置的剖視圖。
[0037]圖14為單向離合器的主要部分的放大剖視圖。
[0038]圖15為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的改型的示意性側(cè)視圖。
[0039]圖16為根據(jù)另一實(shí)施方式的增速齒輪裝置和發(fā)電機(jī)的示意性側(cè)視圖。
[0040]圖17為根據(jù)又一實(shí)施方式的聯(lián)軸裝置的剖視圖，其中，單向離合器和滾動(dòng)軸承被放大地示出。
[0041]圖18為根據(jù)又一實(shí)施方式的聯(lián)軸裝置的剖視圖，其中，單向離合器和滾動(dòng)軸承被放大地示出。
【具體實(shí)施方式】
[0042]現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0043]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的示意性側(cè)視圖。
[0044]風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I包括葉片(風(fēng)接受構(gòu)件)11、支柱12和機(jī)艙13。葉片11包括設(shè)置在主軸2的末端處的多個(gè)翼片并且通過(guò)接受風(fēng)而使主軸2旋轉(zhuǎn)。機(jī)艙13包括主軸2、用于支承主軸2的支承機(jī)構(gòu)15、用于使主軸2的旋轉(zhuǎn)速度增大的增速齒輪裝置3、用于通過(guò)速度被增速齒輪裝置3增大的旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)4、用于容置這些部件的殼體18等。支柱12圍繞豎向軸線以能夠水平旋轉(zhuǎn)的方式支承機(jī)艙13。
[0045]圖2為增速齒輪裝置和發(fā)電機(jī)的示意性側(cè)視圖。
[0046]發(fā)電機(jī)4由例如感應(yīng)發(fā)電機(jī)形成并且包括驅(qū)動(dòng)軸(輸入軸)41、內(nèi)設(shè)在發(fā)電機(jī)4中的轉(zhuǎn)子42和未圖示的定子等，驅(qū)動(dòng)軸41是通過(guò)接受速度已經(jīng)被增速齒輪裝置3增大的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的。轉(zhuǎn)子42以能夠一體地旋轉(zhuǎn)的方式連接至驅(qū)動(dòng)軸41，并且發(fā)電機(jī)4構(gòu)造成由于通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸41的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子42而產(chǎn)生電。除此之外，驅(qū)動(dòng)軸41設(shè)置有用于使驅(qū)動(dòng)軸41制動(dòng)的制動(dòng)器44。
[0047]增速齒輪裝置3包括接受主軸2的旋轉(zhuǎn)以使旋轉(zhuǎn)的速度增大的齒輪機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)傳遞機(jī)構(gòu))30。齒輪機(jī)構(gòu)30包括行星齒輪機(jī)構(gòu)31和高速級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)32，高速級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)32接受速度已經(jīng)被行星齒輪機(jī)構(gòu)31增大的旋轉(zhuǎn)以進(jìn)一步增大高速級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)32的速度。
[0048]行星齒輪機(jī)構(gòu)31包括內(nèi)齒輪(環(huán)形齒輪)31a、多個(gè)行星齒輪31b以及與行星齒輪31b嚙合的太陽(yáng)齒輪31c，所述多個(gè)行星齒輪31b保持在以能夠一體地旋轉(zhuǎn)的方式連接至主軸2的行星架(未圖示)上。因此，當(dāng)行星架與主軸2—起旋轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)齒輪31c經(jīng)由行星齒輪31b旋轉(zhuǎn)，并且該旋轉(zhuǎn)被傳遞至高速級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)32的低速軸33。
[0049]高速級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)32包括具有低速齒輪33a的低速軸33、具有第一中間齒輪34a和第二中間齒輪34b的中間軸34、以及具有高速齒輪35a的輸出軸35。