接头结构和风力发电装置的制造方法_3

文档序号:9916254阅读:来源:国知局
器等施加高机械负荷。
[0052]进一步描述单向离合器7,进一步设置了沿着周向方向以预定间隔保持滚子73的环形保持架74和沿着一个方向弹性地推动滚子73的多个弹性部件(推动部件)75。
[0053]图7是示出单向离合器7的保持架的透视图。在图7中,保持架74具有:一对环形部76和多个支柱部77,其中所述一对环形部76沿着轴向方向彼此面对,所述多个支柱部77与这些环形部76分开,并且所述多个支柱部77的两个轴向端部都被装配在环形部76上。由环形部76和沿着周向邻接的支柱部77所包围的空间形成凹口 78,并且滚子73分别被单独容纳在凹口 78中(见图5)。
[0054]环形部76由金属材料诸如碳钢或者铝制成,并且例如外径被设定为300mm,并且沿着轴向方向的厚度被设定为15mm。在环形部76的内周上,多个凹部76a沿着周向方向以预定间隔形成。
[0055]支柱部77具有主部77a、设置成在主部77a沿着周向方向的一个端表面上突出的突出部77b和在主部77a沿着轴向方向的两个端部上形成的一对装配部77c。主部77a、突出部77b和装配部77c是通过合成树脂材料的注射成型一体地模制的。
[0056]如在图5中所示,突出部77b引导(定位)容纳在凹口78中的弹性部件75。具体地,突出部77b形成为朝向端部逐渐渐缩。弹性部件75被从突出部77b的端侧宽松地装配。弹性部件75由压缩螺旋弹簧形成,压缩螺旋弹簧形成为沿着轴向方向伸长。这里,弹性部件75可以是不同形式的弹簧诸如板簧。
[0057]如在图7中所示,装配部77c被形成使得装配部分77c的径向厚度小于主部77a的径向厚度,并且装配部77c的厚度被设定使得:在装配部77c被装配在凹部76a中的条件下,环形部76的外周表面和主部77a的外周表面大体上彼此齐平。
[0058]如上所述,保持架74由环形部76和支柱部77形成,并且环形部76和支柱部77是彼此分开地形成的,从而能够单独制造环形部76和支柱部77。因此,与当一体地制造整个保持架74时相比较,能够容易地制造保持架74。特别地,因为用于风力发电装置I的保持架74具有大的尺寸并且难以一体地制造其整体,所以彼此分开地形成环形部76和支柱部77是更加有益的。而且,通过利用金属制造环形部76,能够为保持架74确保充分的强度,并且通过利用合成树脂制造支柱部77,能够减小保持架74的总重量。
[0059]如在图5中所示,与滚子73相同数目(八个)的平坦凸轮表面71al在内环71的外周表面71a上形成,并且外环72的内周表面72a是圆柱形表面。在内环71的凸轮表面71al和外环72的内周表面72a之间,沿着周向方向形成多个(八个)楔形空间S。
[0060]图6是放大地示出单向离合器的有关部分的截面视图。
[0061]这些滚子73分别被单独设置在楔形空间S中。而且,弹性部件75沿着楔形空间S沿其变窄的方向推动滚子73。每一个滚子73的外周表面是与内环71的凸轮表面71al和外环72的内周表面72a接触的接触表面73a,并且该接触表面73a沿着宽度方向(轴向方向)笔直地形成。
[0062]在如上所述构造的单向离合器7中,当通过输出侧传动轴80以增加的速度旋转,输出侧传动轴80的旋转速度高于输入侧传动轴81的旋转速度时,内环71表现为相对于外环72沿着一个方向(图5中的逆时针方向;图6中的箭头a的方向)相对地旋转。在此情形中,利用弹性部件75的挤压力,滚子73沿着楔形空间S变窄的方向(在图6中向右)稍微地移动从而滚子73的接触表面73a与内环71的外周表面71a(凸轮表面71al;啮合表面)和外环72的内周表面(啮合表面)72a压力接触,这引起滚子73在内环71和外环72之间啮合的情况。这使得内环71和外环72能够沿着所述一个方向a—体旋转,从而输出侧传动轴80和输入侧传动轴81能够被以一体旋转的方式连接。
[0063]而且,当在以增加的速度旋转之后输出侧传动轴80,S卩,输出轴35的旋转变成恒定速度旋转并且输出侧传动轴80的旋转速度变得与输入侧传动轴81,即,输入轴41的旋转速度相同时,滚子73被保持处在啮合在内环71和外环72之间的状态下。因此,单向离合器7维持内环71和外环72沿着一个方向的一体旋转,从而输出侧传动轴80和输入侧传动轴81继续一体旋转。
[0064]另一方面,当通过输出侧传动轴80以降低的速度旋转,输出侧传动轴80的旋转速度低于输入侧传动轴81的旋转速度时,内环71相对于外环72沿着另一个方向(图5中的顺时针方向;图6中箭头b的方向)相对地旋转。在此情形中,通过抵抗弹性部件75的挤压力而沿着楔形空间S变宽的方向稍微移动的滚子73,解除滚子73与内环71和外环72之间的啮合。如上所述,通过解除滚子73的啮合,输出侧传动轴80和输入侧传动轴81被断开连接。
[0065]虽然形成楔形空间S的外环内周表面72a由沿着周向方向连续的圆柱形表面的部分(圆弧形表面)形成,但是它可以由沿着周向方向不连续的圆弧形表面例如独立的圆弧形表面形成,使得平坦表面或者拐点介于沿着周向方向邻接的楔形空间S的外环内周表面72a之间。
[0066]通过带有预定干涉的过盈配合,单向离合器7的内环71被装配在输出侧传动轴80上。因此,利用输出侧传动轴80上的内环71的收紧力,它们能够一体旋转。而且,通过滚子73与内环71和外环72之间的啮合,输出侧传动轴80上的内环71的收紧力增加。在下文中,将详细描述该行为。
[0067]如在图6中所示,当内环71相对于外环72沿着图6中的箭头a的方向相对地旋转时,滚子73与凸轮表面7 Ial和外环内周表面72a嗤合,如在图8 (a)和8(b)中所不,滚子73受到来自外环内周表面7 2a的负荷Fa和Fb,并且内环71的凸轮表面71 a I受到垂直分负荷Fa I和Fb I,垂直分负荷Fal和Fbl是来自滚子73的负荷Fa和Fb的分力。因此,通过这些垂直分负荷Fal和Fbl增加了在输出侧传动轴80上的内环71的收紧力。
[0068]因此,当用于操作风力发电装置I的负荷扭矩(用于使发电机4的转子42旋转的发电扭矩或者惯性扭矩)变得最大时,能够使得由通过在输出侧传动轴80和内环71之间的装配得到的收紧力(在下文中,被称作“初始收紧力”)而能够从输出侧传动轴80传递到内环71的扭矩(传递扭矩)T2低于待从输出侧传动轴80传递到内环71的最大传递扭矩Tlmax。即,T2和Tlmax能够被设定为以下关系:
[0069]Tlmax>T2---(l)o
[0070]而且,当由通过在滚子73与内环和外环71和72之间的啮合所获得的收紧力(在下文中,还被称作“附加收紧力”)而能够从输出侧传动轴80传递到内环71的传递扭矩是T3时,通过将T2和T3相加获得的值总是高于对于操作风力发电装置I所必需的最小传递扭矩Tl。即,
[0071]Τ1<Τ2+Τ3...(2)
[0072]特别地,当负荷扭矩最大时利用该附加收紧力,能够从输出侧传动轴80传递到内环71的传递扭矩T3max满足以下条件:
[0073]Tlmax〈T2+T3max...(3) ο
[0074]如由图9中的曲线图示出了在负荷扭矩和传递扭矩Tl到T3之间的关系。上述最大负荷扭矩是作为风力发电装置I的设计条件采取的最大负荷扭矩而不是在诸如当风力发电装置I遭受故障时或者当由于异常天气而发生超过假设的突然的风速波动时引起的过度负荷扭矩。
[0075]通过满足以上(I)至(3)的关系,能够使通过在输出侧传动轴80和内环71之间的装配所获得的初始收紧力最小化,输出侧传动轴80和内环71之间的装配所必需的干涉减小,并且通过装配在内环71上引起的内部应力(特别地,沿着周向方向的应力)能够减小。通过减小内环71的内部应力,内环71的耐久性增强,并且单向离合器7的寿命能够增强,因此接头装置9的寿命能够增强。在输出侧传动轴80和内环71之间的干涉最小可以是ΙΟμπι。
[0076]通过省略单向离合器7的内环71并且直接在输出侧传动轴80上形成凸轮表面,伴随如上所述的装配的在内环71上的应力集中
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