接头结构和风力发电设备的制造方法
接头结构和风力发电设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的方面涉及一种用于风力发电设备的接头结构以及该风力发电设备。
【背景技术】
[0002]作为风力发电设备，已知一种设置有发电机、主轴、增速器和输入轴的设备，其中，该发电机具有通过接受风力而旋转的叶片，该主轴连接至叶片，该增速器将主轴的旋转速度增大，该输入轴联接至增速器的输出轴。在该风力发电设备中，叶片接受风力以使主轴旋转，并且主轴的旋转速度通过增速器而被增大以驱动发电机，由此执行发电。
[0003]在该风力发电设备中，通常，如图21中所示，增速器110的输出轴111和风力发电机114的输入轴113通过轴接头112被连接。
[0004]此外，由于在风力发电设备的组装中于输出轴111与输入轴113之间有时发生诸如偏心或角度偏差之类的未对准，因此在一些设备中，在轴111与轴113之间设置有挠性轴接头(例如，参见专利文献1)。
[0005]在风力发电设备的增速器中，设置有以可旋转的方式支承以高速旋转的输出轴的滚子轴承，并且该滚子轴承具有下述问题:由于在滚子的滚动表面以及诸如内圈和外圈之类的旋转圈的滚道面上发生卡伤(发生表面咬粘的现象)，滚子轴承的寿命缩短。因此，本申请的申请人对卡伤的发生机制进行了认真研究，已经发现在增速器的输出轴与发电机的输入轴之间设置单向离合器能够有效地抑制卡伤的发生，并且已经提出了与其相关的发明(参见专利文献2)。
[0006]相关技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献l:JP-A-2006-250034
[0009]专利文献2:JP-A-2013-76395
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的问题
[0011]此外，本申请的申请人已经提出了一种轴接头装置，该轴接头装置能够吸收发生在增速器的输出轴与发电机的输入轴之间的如上所述的未对准并且能够抑制卡伤的发生(日本专利申请N0.2013-048573)。该专利申请在本申请的优先权日2013年8月29日和2013年10月24日尚未公开。在下文中，该轴接头装置将被称为所提出的接头。
[0012]因此，研究了一种采用所提出的接头而不是图21中示出的轴接头112的风力发电设备。然而，在一些类型的风力发电设备中，轴接头112的轴向长度(设计长度)较短并且不能够代替轴接头112而结合所提出的接头。在这种情况下，难以获得如上所述的用于抑制卡伤发生的结构。具体地，当在设置有图21中示出的轴接头112的现有风力发电设备中，将轴接头112改成所提出的接头时，这种改变在轴接头112的轴向长度(设计长度)较短的情况下是不可能的。
[0013]因此，本发明的方面的目的在于提供下述新的技术方案:该技术方案使得能够抑制如上所述的卡伤发生，即使在不能够替代连接增速器的输出轴与发电机的输入轴的轴接头而结合所提出的接头的风力发电设备中，也是如此。
[0014]解决问题的方式
[0015](1)本发明的第一方面包括一种用于风力发电设备的接头结构，该风力发电设备通过来自增速器的输出轴的转矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，该接头结构包括离合器单元，该离合器单元夹在轴接头与轴体之间，其中，该轴接头设置在输出轴与输入轴之间并且该轴接头允许在输出轴与输入轴之间传递转矩，该轴体是输出轴和输入轴中的一者，其中，离合器单元包括:轴联接部，该轴联接部与轴体一体旋转;接头联接部，该接头联接部与轴接头一体旋转；以及单向离合器，该单向离合器设置在轴联接部与轴接头联接部之间，并且其中，在输出轴的旋转速度高于输入轴的旋转速度的状态下，该单向离合器使轴联接部与接头联接部之间以能够一体旋转的方式连接，并且在输出轴的旋转速度低于输入轴的旋转速度的状态下，该单向离合器解除轴联接部与接头联接部之间的连接。
[0016]根据本发明的第一方面，由于包括用于抑制卡伤发生的单向离合器的离合器单元夹在增速器的输出轴与轴接头之间或者夹在轴接头与发电机的输入轴之间，因此获得了下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器设置在轴接头的区域中的空间，也能够抑制如上所述的卡伤发生。
[0017](2)优选地，轴联接部由与轴体分离并且联接至轴体的构件形成，并且接头联接部由与轴接头分离并且联接至轴接头的构件形成。
[0018]在这种情况下，接头结构能够被结合，同时将现有风力发电设备的现有轴接头保持原样。
[0019](3)优选地，以上(2)的轴联接部包括联接至轴体的联接轴部，在联接轴部和轴体中的一者的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔，并且在联接轴部和轴体中的另一者的端部上形成有插入轴部，该插入轴部被插入该孔中并且不能够相对于孔相对旋转而能够相对于孔沿轴向方向移动。
[0020]在这种情况下，获得下述结构:在该结构中，即使在从输出轴至输入轴41的部分中轴向长度由于热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过插入轴部与孔之间的关系而被吸收并且转矩也能够从输出轴被传递至输入轴。
[0021](4)优选地，以上(3)的孔是花键孔，并且插入轴部是花键轴。在这种情况下，能够获得以上(3)的结构。
[0022](5)此外，在接头结构中，优选地，轴联接部和接头联接部中的一者由轴状构件形成，并且轴联接部和接头联接部中的另一者由定位在轴状构件的径向外侧的管状构件形成，单向离合器夹在轴联接部与接头联接部之间并且包括接合元件，在输出轴的旋转速度高于输入轴的旋转速度的状态下，该接合元件能够使轴联接部与接头联接部之间接合，并且在输出轴的旋转速度低于输入轴的旋转速度的状态下，该接合元件解除所述接合，并且离合器单元还包括滚动轴承，该滚动轴承夹在轴联接部与接头联接部之间。
[0023]在这种情况下，通过接合元件与轴联接部和接头联接部接合，轴联接部和接头联接部能够以能够一体旋转的方式被连接，并且通过解除所述接合，所述连接也被解除。即使当接合元件的接合被解除时，轴联接部和接头联接部也能够由滚动轴承同心地支承。
[0024](6)此外，在以上(2)的接头结构中，优选地，在轴体的端部上形成有阳螺纹，并且在轴联接部上形成有阴螺纹，该阴螺纹与阳螺纹螺纹连接使得在阴螺纹的旋转与阳螺纹的旋紧完成的状态下，在旋紧方向上，阴螺纹的旋转被锁定，并且该旋紧方向设定为与在通过发电机发电时输出轴和输入轴的旋转方向相同的方向。在这种结构的情况下，轴体与轴联接部之间的联接被容易地执行。
[0025](7)此外，在以上(6)的接头结构中，优选地，轴联接部和接头联接部中的一者由管状构件形成，轴联接部和接头联接部中的另一者由定位在管状构件的径向内侧的轴状构件形成，并且离合器单元还包括支承部，该支承部支承轴联接部和接头联接部，使得轴联接部和接头联接部能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。
[0026]在这种情况下，即使在从输出轴至输入轴的部分中轴向长度由于热膨胀及热收缩而改变，这种改变也能够通过轴联接部和接头联接部的结构、以及支承部而被吸收。
[0027](8)此外，在以上(7)的接头结构中，优选地，支承部包括:多个滚珠，所述多个滚珠夹在轴联接部与接头联接部之间；以及保持架，该保持架保持滚珠在周向方向上的间隔。在这种结构的情况下，支承部能够以简单的结构实现。
[0028](9)此外，在以上(1)的接头结构中，优选地，离合器单元还包括:支承构件，该支承构件固定至风力发电设备的固定物；以及滚动轴承，该滚动轴承设置在支承构件与接头联接部之间，并且该滚动轴承将接头联接部支承成能够相对于支承构件旋转。
[0029]在这种情况下，接头联接部能够通过支承构件和滚动轴承以可旋转的方式附接至风力发电设备的固定物。为此，由于通过接头联接部作用的轴接头的重力(重量)、设置在接头联接部与轴联接部之间的单向离合器的重力(重量)以及接头联接部自身的重力(重量)所造成的负载被传递至固定物并且该固定物能够支承该负载。
[0030](10)此外，在以上(9)的接头结构中，优选地，接头联接部包括:旋转凸缘部，该旋转凸缘部联接至轴接头；以及旋转圆筒部，该旋转圆筒部与旋转凸缘部一体旋转，并且其中，单向离合器设置在旋转圆筒部的内周侧，支承构件包括:固定凸缘部，该固定凸缘部联接至固定物；以及固定圆筒部，该固定圆筒部与固定凸缘部成一体、该固定圆筒部与旋转圆筒部同心、并且该固定圆筒部定位在旋转圆筒部的径向外侧，并且滚动轴承设置在固定圆筒部的内周表面与旋转圆筒部的外周表面之间。
[0031]在这种情况下，所得的结构使得:单向离合器设置在接头联接部的旋转圆筒部的内周侧，并且滚动轴承设置在旋转圆筒部的外周侧。也就是说，这种结构使得单向离合器和滚动轴承在径向方向上对准，使得能够减小接头结构的轴向尺寸。
[0032](11)此外，在以上(10)的接头结构中，在固定圆筒部的内周表面上设置有滚动轴承的滚动元件的滚道，并且固定圆筒部也用作滚动轴承的外圈，由此能够减少部件的数目，并且部件数目的减少促进了组装。
[0033](12)此外，在以上(10)或(11)的接头结构中，在旋转圆筒部的外周表面上设置有滚动轴承的滚动元件的滚道，并且旋转圆筒部也用作滚动轴承的内圈，由此能够减少部件的数目，并且部件数目的减少促进了组装。
[0034](13)此外，在以上(9)至(12)的接头结构中，固定物是增速器的壳体，并且离合器单元夹在轴接头与输出轴之间。
[0035]在这种情况下，由于离合器单元的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至增速器的壳体，并且增速器的壳体能够支承该负载。增速器的壳体被布置在例如设置有风力发电设备的地板上并且由该地板支承。
[0036](14)此外，在以上(9)至(12)的接头结构中，固定物是发电机的壳体，并且离合器单元夹在轴接头与输入轴之间。
[0037]在这种情况下，由于离合器单元的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至发电机的壳体，并且发电机的壳体能够支承该负载。发电机的壳体被布置在例如设置有风力发电设备的地板上并且由该地板支承。
[0038](15)此外，本发明的第二方面包括风力发电设备，该风力发电设备包括:主轴，该主轴通过风力而旋转;增速器，该增速器将主轴的旋转速度增大，并且该增速器从输出轴输出旋转;发电机，该发电机包括与作为输入的输出轴的旋转一起旋转的输入轴，并且该发电机通过与输入轴的旋转一体旋转的转子的旋转而产生电力；轴接头，该轴接头设置在输出轴与输入轴之间，并且该轴接头允许在输出轴与输入轴之间传递转矩；以及以上(1)至(14)中的任一项的接头结构，该接头结构夹在轴接头与轴体之间，该轴体是输出轴和输入轴中的一者。
[0039]本发明的优势
[0040]根据本发明的方面，能够获得下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器设置在轴接头的区域中的空间，也能够抑制在滚动轴承上发生卡伤。
【附图说明】
[0041]图1是根据本发明的实施方式的设置有接头结构的风力发电设备的示意性侧视图。
[0042]图2是示出了增速器和发电机的示意性侧视图。
[0043]图3是示出了增速器的滚子轴承的剖视图。
[0044]图4是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0045]图5是在图4中的箭头A上截取的剖视图。
[0046]图6是示出了单向离合器的保持架的立体图。
[0047]图7是示出了单向离合器的相关部分的放大剖视图。
[0048]图8(a)和图8(b)是解释单向离合器的作用的解释性视图。
[0049]图9是解释负载转矩与传递转矩之间的关系的曲线图。
[0050]图10是设置有转矩限制器的单向离合器的剖视图。
[0051]图11是设置有转矩限制器的单向离合器的剖视图。
[0052]图12是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0053]图13是示出了离合器单元的一部分的横向剖视图。
[0054]图14是示出了增速器和发电机的示意性侧视图。
[0055]图15是示出了风力发电设备的改型的示意性侧视图。
[0056]图16是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0057]图17是示出了图16中示出的离合器单元的改型的纵向剖视图。
[0058]图18是示出了风力发电设备的改型的示意性侧视图。
[0059]图19(A)至图19(D)是解释离合器单元的组装方法的解释性视图。
[0060]图20(A)至图20(D)是解释离合器单元的组装方法的解释性视图。
[0061]图21是解释【背景技术】的风力发电设备的示意性结构的解释性视图。
【具体实施方式】
[0062]在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
[0063]【总体结构】
[0064]图1是根据本发明的实施方式的设置有接头结构的风力发电设备1的示意性侧视图。风力发电设备1具有下述结构:在该结构中，发电机4的输入轴41通过来自增速器3的输出轴35的转矩而被旋转，从而产生电力，并且根据本发明的实施方式的接头结构用于该风力发电设备1。
[0065]进一步地描述该结构，风力发电设备1设置有叶片(风力接受构件)11、支柱12和机舱13。叶片11由设置在主轴2的端部处的 多个叶片形成并且通过接受风力使主轴2旋转。机舱13设置有主轴2、用于支承主轴2的支承机构15、将主轴2的旋转速度增大的增速器3、通过由增速器3增大了速度的旋转力而产生电力的发电机4、容置这些部件的壳体18等。支柱12支承机舱13，使得机舱13能够绕竖向方向上的轴中心水平地旋转。
[0066]图2是示出了增速器3和发电机4的示意性侧视图。发电机4由例如感应发电机形成，并且发电机4具有输入轴41、转子42和未示出的定子等，其中，输入轴41通过接受由增速器3增大了速度的旋转而旋转，转子42结合在发电机4中。转子42联接至输入轴41使得转子42能够与输入轴41 一体旋转，并且在输入轴41旋转以驱动转子42时，发电机4产生电力。此夕卜，输入轴41设置有用于对输入轴41进行制动的制动器44。
[0067]增速器3设置有齿轮机构(旋转传递机构)30，该齿轮机构30接受主轴2的旋转并且将主轴的速度增大。齿轮机构30设置有行星齿轮机构31和高速级齿轮机构32，其中，该高速级齿轮机构32接受由行星齿轮机构31增大了速度的旋转并且进一步地增大旋转速度。
[0068]行星齿轮机构31具有内齿轮(环形齿轮)31a、由行星架(未示出)保持的多个行星齿轮31b、和太阳齿轮31c，其中，行星架联接至主轴2使得行星架能够与主轴2—体旋转，该太阳齿轮31c与行星齿轮31b啮合。由此，当行星架与主轴2—起旋转时，太阳齿轮31c通过行星齿轮31b旋转，并且该旋转被传递至高速级齿轮机构32的低速轴33。
[0069]高速级齿轮机构32设置有:具有低速齿轮33a的低速轴33、具有第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b的中间轴34、以及具有高速齿轮35a的输出轴35。
[0070]低速轴33由直径为例如约lm的大尺寸旋转轴形成，并且与主轴2同心地设置。低速轴33的在轴向方向上的两个端部由滚动轴承36a和36b以可旋转的方式支承。
[0071]中间轴34以平行于低速轴33的方式设置，并且中间轴34的在轴向方向上的两个端部由滚动轴承37a和37b以可旋转的方式支承。中间轴34的第一中间齿轮34a与低速齿轮33a啮合，并且第二中间齿轮34b与高速齿轮35a啮合。
[0072]输出轴35以平行于中间轴34的方式设置，并且输出轴35输出运转转矩。输出轴35的在轴向方向上的一个端部35b侧和另一端部(输出端部)35c侧分别由滚子轴承38和39以可旋转的方式支承。
[0073]通过以上结构，主轴2的旋转根据行星齿轮机构31的传动比、低速齿轮33a与第一中间齿轮34a之间的传动比以及第二中间齿轮34b与高速齿轮35a之间的传动比被分三级增速，并且以来自输出轴35的输出端部35c的旋转的形式被输出。也就是说，主轴2的通过风力而进行的旋转通过增速器3被分三级增速、被从输出轴35输出、并且通过输出轴35的运转转矩而驱动发电机4。
[0074]【滚子轴承別】
[0075]图3是示出了增速器3的滚子轴承38的剖视图。滚子轴承38由圆柱滚子轴承形成，并且滚子轴承38设置有内圈38a、外圈38b、多个圆柱滚子38c和环状保持架38d，其中，该内圈38a从外部配装并固定到输出轴35上，该外圈38b固定至增速器3的壳体14，所述多个圆柱滚子38c以能够滚动的方式设置在内圈38a与外圈38b之间，该环状保持架38d将圆柱滚子38c沿周向方向保持成预定间隔。内圈38a、外圈38b和圆柱滚子38c例如由轴承钢制成，并且保持架38d例如由铜合金制成。
[0076]内圈38a具有形成在内圈38a的外周的在轴向方向上的中央部分中的内圈滚道面38al。外圈38b与内圈38a同心地设置，并且外圈38b具有形成在外圈38b的内周的在轴向方向上的中央部分中的外圈滚道面38bl。外圈滚道面38bl设置成使得外圈滚道面38bl面向内圈滚道面38al。此外，外圈38b具有形成在轴向方向上的两侧的一对外圈肋状部38b2。外圈肋状部38b2形成为从外圈38b的内周的在轴向方向上的两个端部沿径向方向向内突出，并且圆柱滚子38c的端面与外圈肋状部38b2滑动接触。
[0077]圆柱滚子38c以可滚动的方式设置在内圈滚道面38al与外圈滚道面38bl之间。
[0078]保持架38d具有一对环状部38dl和多个柱部38d2，其中，所述一对环状部38dl设置成使得它们沿轴向方向分离，所述多个柱部38d2沿环状部38dl的周向方向均匀地间隔开并且将环状部38dl联接在一起。在所述一对环状部38dl与相邻的柱部38d2之间分别形成有腔38d3，并且在腔38d3中分别设置有圆柱滚子38c。在大尺寸风力发电设备1中，由于高的负载被施加至对增速器3的输出轴35进行支承的滚动轴承38，因此优选地使用这样的滚子轴承38:其具有高的刚度，并能够适当地吸收输出轴35的由于热所造成的轴向膨胀和轴向收缩。在此，可以使用滚珠轴承或圆锥滚子轴承作为滚动轴承。
[0079]【轴接头9和离合器单元20】
[0080]在图2中，风力发电设备1设置有轴接头9，该轴接头9设置在增速器3的输出轴35与发电机4的输入轴41之间并且用于使转矩能够在输出轴35与输入轴41之间传递。在本实施方式中，在轴接头9与输出轴35之间设置有离合器单元20。离合器单元20设置在用于输入轴41的制动器44的增速器3侧。
[0081]图4是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。轴接头9是这样的构件:该构件设置在输出轴35与输入轴41之间的区域中并且能够使转矩在输出轴35与输入轴41之间传递。轴接头9具有轴主体部9a和凸缘部9b和9c，其中，凸缘部9b和9c固定至轴主体部9a的两个端部。固定至输入轴41的端部的凸缘部41a通过螺栓/螺母29a联接并固定至凸缘部9c。轴接头9用作用于将从输出轴35侧输入的运转转矩传递至输入轴41侧的转矩传递轴。
[0082]在图4中，离合器单元20具有轴联接部21、接头联接部22和单向离合器7，其中，该轴联接部21与输出轴35—体旋转，该接头联接部22与轴接头9 一体旋转，该单向离合器7设置在轴联接部21与接头联接部22之间。此外，离合器单元20具有滚动轴承8，该滚动轴承8夹在轴联接部21与接头联接部22之间。
[0083]在本实施方式中，轴联接部21由与输出轴35分离的轴状构件形成并且联接至输出轴35，并且接头联接部22由与轴接头9分离的构件形成并且联接至轴接头9。
[0084]轴联接部21具有轴主体部21a和联接轴部21b，其中，该轴主体部21a的外周表面21al由圆柱面形成，该联接轴部21b用于联接至输出轴35。相反地，在输出轴35的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔35d。在联接轴部21b的端部上形成有插入孔35d中的插入轴部21c。孔35d由花键孔形成，并且插入轴部21c是花键轴。因此，能够沿轴向方向相对于输出轴35(孔35d)移动的轴联接部21(插入轴部21c)不能够相对旋转。
[0085]由于能够沿轴向方向相对于输出轴35移动的轴联接部21如上所述那样不能够相对旋转，因此获得下述结构:在该结构中，即使在从输出轴35经由轴接头9至输入轴41的部分中轴向长度由于温度升高或温度下降所造成的热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过插入轴部21c与孔35d之间的关系被吸收，并且转矩能够从输出轴35通过轴接头9传递至输入轴41。
[0086]设置有孔35d和插入轴部21c的构件可以是相反的。也就是说，尽管未示出，但可以采取下述结构:在该结构中，花键孔形成在轴联接部21上并且花键轴形成在输出轴35上。
[0087]当轴联接部21由轴状构件形成时，接头联接部22由定位在轴状构件径向外侧的圆筒构件形成。接头联接部22具有凸缘部22a。通过该凸缘部22a，接头联接部22在凸缘部22a与轴接头9的凸缘部9b之间具有稍后描述的间隔件(挠性构件23)的情况下通过螺栓/螺母29b联接并固定至凸缘部％。此外，通过该螺栓/螺母29b，接头联接部22能够以可拆卸的方式附接至轴接头9。此外，通过这种能够以可拆卸的方式附接的结构，轴联接部21也能够以可拆卸的方式附接至输出轴35。为了使接头联接部22能够以可拆卸的方式附接至轴接头9，在接头联接部22(附接至接头联接部22的内周侧的单向离合器7)与输出轴35之间设置有轴向间隔S1。为了使轴联接部21能够以可拆卸的方式附接至输出轴35，在轴联接部21与轴接头9之间设置有轴向间隔S2。尽管未示出，但在间隔S1中可以设置由弹性构件形成的填充物。
[0088]单向离合器7设置在轴联接部21的轴主体部21a与接头联接部22的圆筒主体部22b之间的沿径向方向彼此相向并且彼此重叠的区域中。此外，滚动轴承8设置在轴主体部21a与圆筒主体部22b之间、单向离合器7的在轴向方向上的仅一侧(轴接头9侧)。
[0089]单向离合器7设置成使得输出轴35的旋转能够通过轴联接部21和接头联接部22传递至输入轴41。稍后将对单向离合器7的功能进行描述。滚动轴承8设置成使得轴联接部21和接头联接部22彼此支承。也就是说，滚动轴承8是用于对这些联接部进行支承的滚动轴承。
[0090]此外，挠性构件23夹在轴接头9与接头联接部22之间。挠性构件23由多个环状构件或盘状构件形成，它们均通过螺栓/螺母29b联接至凸缘部22a和凸缘部％。挠性构件23具有以下功能:通过挠性构件23的自身挠曲(弹性变形)吸收输出轴35与输入轴41之间的诸如偏心或角度偏差之类的未对准(轴未对准)。挠性构件23的结构以及结合挠性构件使用的凸缘部22a和凸缘部9b的结构并未具体地限制，并且如果【背景技术】的机构具有上述功能，则可以采取这种结构(例如，在JP-A-2006-250034等中描述的结构)。
[0091]【供油结构】
[0092]在轴联接部21与接头联接部22之间填充有油脂(润滑剂)以用于润滑设置在其内部的单向离合器7和滚动轴承8。离合器单元20设置有密封装置10，该密封装置10在轴主体部21a与圆筒主体部22b之间形成用于填充油脂的密封空间，该密封空间是容置单向离合器7和滚动轴承8的区域。在本实施方式中，轴联接部21还具有附接至轴主体部21a的外周侧的内圈71。该内圈71也用作单向离合器7的内圈部。因此，密封空间形成在内圈71与圆筒主体部22b之间。密封装置10设置在输出轴35侧，并且尽管在图4中未示出，但也可以在轴接头9侧设置另一密封装置。因此，油脂被填充在圆筒主体部22b与轴主体部21a之间，使得单向离合器7和滚动轴承8能够被适当地润滑。单向离合器7在密封空间中的布置位置以及滚动轴承8在密封空间中的布置位置在轴向方向上彼此连通，使得油脂在单向离合器7与滚动轴承8之间遍布。
[0093]圆筒主体部22b具有供油孔61a，该供油孔61a形成为从圆筒主体部22b的外周表面沿径向方向穿过圆筒主体部22b直到圆筒主体部22b的内周表面(密封空间)，并且该供油孔61a附接有油脂喷嘴(具有止回阀的填充开口)64。尽管供油孔61a(以及油脂喷嘴64)在本实施方式中设置在单向离合器7的输出轴35侧，但供油孔61a(以及油脂喷嘴64)也可以设置在对应于单向离合器7与滚动轴承8之间的位置中。此外，供油孔61a设置在周向方向上的多个位置，例如设置在周向方向上以等间隔隔开的四个位置处，并且油脂能够从供油孔61a中的任一供油孔被供给到密封空间中。
[0094]此外，在从供油孔61a中的任一供油孔供给油脂时，旧的油脂能够通过拆卸另一供油孔孔61a的油脂喷嘴64而从该另一供油孔61a排出。因此，供油孔61a不仅用作油脂供给部而且用作排出部。
[0095]尽管供油孔61a的位置在接头联接部22旋转时改变，但由于供油孔61a设置在周向方向上的多于一个位置处，因此可以选择位于最容易供油的位置处的供油孔61a来执行供油。因此，能够容易地执行供油工作。
[0096]此外，当供油孔61a设置在对应于单向离合器7与滚动轴承8之间的位置中时，能够可靠地执行将油脂供给至单向离合器7和滚动轴承8。尽管优选地使用以酯为基油、以尿素基材料为增稠剂且不受温度变化影响的油脂，但本发明不局限于此。
[0097]【滚动轴承8和单向离合器7】
[0098]在图4中，滚动轴承8夹在轴联接部21的轴主体部21a与接头联接部22的圆筒主体部22b之间，并且滚动轴承8支承轴联接部21和接头联接部22使得它们能够相对于彼此相对旋转。滚动轴承8由深槽滚珠轴承形成，该深槽滚珠轴承设置有作为滚道圈的内圈81和外圈82、多个滚珠(滚动元件)83和保持架84，其中，所述多个滚珠83设置成能够在内圈81与外圈82之间滚动，该保持架84将滚珠83沿周向方向保持有一定间隔。
[0099]图5是在图4中的箭头A处截取的剖视图。如图4和图5中所示，单向离合器7设置有内圈部、外圈部和多个滚子(接合元件)73。在本实施方式中，内圈部由从外部配装在轴主体部21a上的内圈71形成，并且外圈部由圆筒主体部22b的一部分形成。在下文中，圆筒主体部22b的所述一部分将被称为单向离合器7的外圈72。外圈部可以是与圆筒主体部22b分离的构件，并且外圈部可以由配装并固定至圆筒主体部22b的内周表面的构件形成。
[0100]内圈71通过配装在轴主体部21a上而被固定，并且内圈71与轴联接部21—体旋转。滚子73设置在内圈71的外周表面71a与外圈72的内周表面72a之间。外圈72的内周表面72a形成这样的内周表面72 a:滚子73在该内周表面72a处滚动。在本实施方式中，滚子73形成为圆柱形状，并且沿周向方向设置有八个滚子73(参见图5)。
[0101]单向离合器7还设置有环状保持架74和多个弹性构件(推动构件)75，其中，该环状保持架74将滚子73沿周向方向保持成预定间隔，所述多个弹性构件75沿周向方向上的一个方向弹性地推动滚子73(见图5)。
[0102]图6是示出了单向离合器7的保持架74的立体图。保持架74具有一对环状部76和多个柱部77，其中，所述一对环状部76在轴向方向上彼此相向，所述多个柱部77与这些环状部76分离并且所述多个柱部77的两个轴向端部配装在环状部76上。由环状部76和周向相邻的柱部77包围的空间形成腔78，并且滚子73分别单独地容置在腔78中(参见图5)。
[0103]环状部76由诸如碳钢或铝之类的金属材料制成，并且在环状部76的内周上沿周向方向方向以预定间隔形成有多个凹部76a。
[0104]柱部77具有主体部77a、突出部77b和一对配装部77c，其中，该突出部77b设置成在主体部77a的在周向方向上的一个端面上突出，所述一对配装部77c形成在主体部77a的在轴向方向上的两个端部。主体部77a、突出部77b和配装部77c通过对合成树脂材料进行注塑成型而一体地模制。
[0105]配装部77c形成使得配装部77c的径向厚度小于主体部77a的径向厚度，并且在配装部77c配装在凹部76a的状态下，环状部76的外周表面以及主体部77a的外周表面彼此大致齐平。
[0106]如图5中所示，突出部77b用于对容置在腔78中的弹性构件75进行引导(定位)。突出部77b形成为朝向端部逐渐地渐缩。弹性构件75从突出部77b的端侧松弛地配装。弹性构件75由形成为在轴向方向上细长的压缩螺旋弹簧形成。弹性构件75可以是呈不同形式的弹簧，如片簧。
[0107]如上所述，保持架74由环状部76和柱部77形成并且环状部76和柱部77彼此分离地形成，使得环状部76和柱部77能够被单独地制造。因此，与整个保持架74被一体地制造的情况相比较，能够更容易地制造保持架74。具体地，由于用于风力发电设备1的保持架74具有较大的尺寸，并且难以一体地制造整体的保持架，因此彼此分别地形成环状部76和柱部77是更有益的。此外，通过由金属制成环状部76，能够确保保持架74的强度，并且通过由合成树脂制成柱部77，能够减轻保持架74的总重量。
[0108]此外，如图4中所示，在一侧的环状部76的内周表面上形成有凸部76c。在内圈71的外周表面71a上形成有凹部71b，凸部76c被插入在该凹部71b处。由于凸部76c被插入在凹部7lb中，因此保持架74的轴向运动被限制，并且因此，滚子73的轴向运动被保持架74限制。
[0109]如图5中所示，在内圈71的外周表面71a上形成有与滚子73的数目相同的数目(八个)的平坦凸轮面71al，并且外圈72的内周表面72a是圆柱面。在凸轮面71al与内周表面72a之间沿周向方向形成有多个(八个)楔形空间S。
[0110]图7是示出了单向离合器7的相关部分的放大剖视图。在轴联接部21的内圈71与接头联接部22的圆筒主体部22b之间夹有多个滚子73。此外，滚子73分别单独地设置在楔形空间S中。此外，滚子73被弹性构件75沿楔形空间S变窄的方向推动。每个滚子73的外周表面是与内圈71的凸轮面71al以及外圈72的内周表面72a(圆筒主体部22b的部分)接触的接触表面73a，并且该接触表面73a沿宽度方向(轴向方向)直线地形成。
[0111]在如上述那样构造的单向离合器7中，当通过轴联接部21以及与其成一体的内圈71以增大的速度旋转而使得轴联接部21和内圈71的旋转速度高于接头联接部22(外圈72)的旋转速度时，轴主体部21a和内圈71表现为沿一个方向(图5中的逆时针方向；图7中箭头a的方向)相对于外圈72相对旋转。在这种情况下，通过弹性构件75的按压力，滚子73沿楔形空间S变窄的方向(图7中向右)略微地移动，使得滚子73的接触表面73a与内圈71的外周表面71a(凸轮面71al;接合表面)以及外圈72的内周表面(接合表面)72a压力接触，这导致了滚子73被接合在内圈71与外圈72之间的状态。这使内圈71和外圈72能够沿所述一个方向a一体旋转，使得轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。
[0112]在本实施方式中，如图4中所示，轴联接部21能够与增速器3的输出轴35—体旋转，并且接头联接部22能够通过轴接头9与发电机4的输入轴41 一体旋转。为此，在单向离合器7中，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。也就是说，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，滚子73能够与轴联接部21的内圈71的外周表面71a以及接头联接部22的圆筒主体部22b(外圈72)的内周表面72a接合，使得轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。因此，输出轴35通过轴接头9与输入轴41 一体旋转。
[0113]此外，当输出轴35(轴联接部21)的旋转在以增大速度旋转之后变成恒定速度旋转、并且轴联接部21的旋转速度变得与输入轴41(接头联接部22)的旋转速度相同的时候，滚子73被保持处于被接合在内圈71与外圈72之间的状态下。为此，单向离合器7保持内圈71和外圈72沿所述一个方向的一体旋转，使得输出轴35 (轴联接部21)和输入轴41 (接头联接部22)继续一体旋转。
[0114]另一方面，当通过输出轴35减速使轴联接部21以降低的速度旋转而使得轴联接部21的旋转速度低于接头联接部22的旋转速度时，内圈71表现为沿另一方向(图5中的顺时针方向；图7中的箭头b的方向)相对于外圈72相对旋转。在这种情况下，通过滚子73抵抗弹性构件75的按压力沿楔形空间S变宽的方向略微地移动，而解除滚子73与内圈71和外圈72之间的接合。如上所述，通过解除滚子73的接合，而使轴联接部21和接头联接部22断开连接。
[0115]也就是说，在单向离合器7中，在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，轴联接部21和接头联接部22被断开连接。也就是说，在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，滚子73与轴联接部21的内圈71的外周表面71 a以及接头联接部22的圆筒主体部22b (外圈72)的内周表面72a的接合被解除，使得轴联接部21和接头联接部22被断开连接。因此，输出轴35与轴接头9断开连接，使得输出轴35和输入轴41能够相对旋转(能够空转)。
[0116]尽管形成楔形空间S的内周表面72a由圆柱面的在周向方向上连续的部分(弧形表面)形成，但该内周表面72a也可以由在周向方向上不连续的弧形表面、例如独立的弧形表面形成，使得在楔形空间S的在周向方向上相邻的内周表面72a之间夹有平坦表面或拐点。
[0117]【关于增大紧固力的作用】
[0118]在轴联接部21中，内圈71通过以预定的过盈量的过盈配合而配装在轴主体部21a上。因此，内圈71和轴主体部21a能够通过内圈71与轴主体部21a的紧固力而一体旋转。此夕卜，内圈71与轴主体部21a的紧固力通过滚子73与内圈71和外圈72之间的接合而被增大。在下文中，将对这种作用进行描述。
[0119]如图7中所示，当内圈71表现为沿图7中的箭头a的方向相对于外圈72相对旋转时，滚子73与凸轮面71al和内周表面72a接合，滚子73接受来自内周表面72a的负载Fa(Fb)，如图8(a)(图8(b))中所示，并且内圈71的凸轮面71al接受垂直分量负载Fal(Fbl)，这种垂直分量负载Fal(Fbl)是来自滚子73的负载Fa(Fb)的分力。因此，内圈71与轴主体部21a的紧固力通过这种垂直分量负载Fal(Fbl)而被增大。
[0120]为此，能够使得转矩(传递转矩)T2小于最大传递转矩Tlmax，其中，所述转矩(传递转矩)T2为借助于轴主体部21a与内圈71之间的配合所产生的紧固力(在下文中，被称为“初始紧固力”)而能够从轴主体部21a传递至内圈71的转矩，最大传递转矩Tlmax为用于运转风力发电设备1的负载转矩(比如，用于使发电机4的转子42旋转的发电转矩或惯性转矩)变得最大时从轴主体部21a传递至内圈71的最大传递转矩Tlmax。也就是说，在T2与Tlmax之间能够设定为如下关系:
[0121]Tlmax>T2---(l)
[0122]此外，当借助于滚子73与内圈71和外圈72之间的接合所产生的紧固力(在下文中，还被称为“附加紧固力”)而能够从轴主体部21a传递至内圈71的传递转矩是T3时，通过将T2和T3相加所得的值始终大于用于运转风力发电设备1所需的最小传递转矩T1。也就是说，
[0123]Τ1<Τ2+Τ3...(2)
[0124]具体地，借助于负载转矩是最大时的附加紧固力而能够从轴主体部21a传递至内圈71的传递转矩T3max满足如下条件:
[0125]Tlmax<T2+T3max-'-(3)
[0126]如通过图9的曲线示出了负载转矩与传递转矩T1至T3之间的关系。以上提到的最大负载转矩假定为风力发电设备1的设计条件下的最大负载转矩，而不是在例如风力发电设备1遭受故障或在由于异常的天气而出现超出设想的急剧的风速波动时引起的过大的负载转矩。
[0127]通过满足以上表达式(1)至(3)的关系，能够使由轴主体部21a与内圈71之间的配合所产生的初始紧固力最小化、能够减小轴主体部21a与内圈71之间的配合所需的过盈量、并且能够减小通过所述配合在内圈71上引起的内部应力(特别地，周向方向上的应力)。通过减小内圈71的内部应力，增强了内圈71的耐久性，使得能够延长单向离合器7的寿命并且因此能够延长离合器单元20的寿命。轴主体部21a与内圈71之间的过盈量最小可以是ΙΟμπι。
[0128]通过省略单向离合器7的内圈71并且将凸轮面直接形成在轴主体部21a上，能够抑制伴随如上所述的配合而在内圈71上产生的应力集中，这是有利的。然而，由于本实施方式中的用于风力发电设备1的单向离合器7的尺寸较大，因此将凸轮面直接形成在轴主体部21a上是困难且不现实的。因此，将传递转矩T1至T3与负载转矩之间的关系设定成以上表达式(1)至(3)是最有效的。
[0129]【楔形空间S的楔角】
[0130]另一方面，当由于滚子73与内圈71和外圈72之间的接合而造成的紧固力在负载转矩增大的情况下变得过高时，内圈71上的负担变大，使得耐久性反而可能降低。为此，在本实施方式中，随着负载转矩增大，从滚子73施加至内圈71(凸轮面71al)的垂直分量负载的增量相对于负载转矩的增量而言减小，使得能够尽量减小内圈71上的负担。
[0131]具体地，由于外圈72的内周表面72a形成为弧形表面，因此在楔形空间S越小的区域中，楔角越大(参见图7)。
[0132]图8(a)示出了滚子73定位在楔形空间S相对较大并且楔角0a较小的区域中的状态，并且图8(b)示出了滚子73定位在楔形空间S相对较小并且楔角0b较大的区域中的状态。
[0133]此外，滚子73定位在楔形空间S较大的区域中时的时刻是例如在负载转矩较小--例如当从非旋转状态达到切入风速(发电所需的最小风速)以启动旋转时，以及当旋转在切入风速下变得恒定并且稳定时一一情况下、滚子73与内圈71和外圈72接合的早期阶段，并且滚子73定位在楔形空间S较小的区域中时的时刻处于例如在负载转矩较高——例如当风速变得不小于额定风速并且达到额定输出时一一的情况下。切入风速可以是瞬时风速或者可以是预定时间内的平均风速。
[0134]因此，在图8(a)和图8(b)中，从外圈72的内周表面72a施加至滚子73的负载Fa和负载Fb具有如下关系:
[0135]Fa〈Fb."(4)
[0136]在图8(b)中的从内周向表面72a施加至滚子73的垂直分量负载Fbl与负载Fb的百分比(Fb/Fb 1)小于在图8 (a)中的垂直分量负载Fa 1与负载Fa的百分比(Fa/Fa 1)。为此，即使负载转矩增大，垂直分量负载Fbl也不会变得非常大，使得能够减小内圈71上的负担。
[0137]在滚子73与内圈71和外圈72之间的接合的初始负载转矩起作用时的楔角0a以及在最大负载转矩起作用时的楔角9b设定成如下关系:
[0138]l.0°<0b-0a<1.5°---(5)
[0139]楔角0a优选地在4°至9°的范围内，并且楔角ΘΜ尤选地在5.5°至10°的范围内。这是因为:如果楔角9a小于4°，则存在从滚子73施加至凸轮面71al的垂直分量负载Fal高于所需负载的可能性，并且如果楔角0a大于9°，则另一楔角0b变得过大使得存在滚子与周表面之间的接合不充分的可能性。此外，这是因为:如果楔角0b小于5.5°，则另一楔角0a变得过小使得存在从滚子73施加至凸轮面71al的垂直分量负载Fal被增大到超出所需负载的可能性，并且如果楔角9b大于10°，则存在滚子73与内圈71和外圈72之间的接合不充分的可能性。
[0140]此外，楔角0a与楔角0b之比设定为:
[0141]l.l<0b/0a<1.4---(6)
[0142](更优选地，1.11〈013/0& amp;〈1.38)。
[0143]通过将楔角0a与楔角0b设定为以上关系，在从滚子73与内圈71和外圈72之间的接合的早期阶段至转矩负载变得最大的时段期间，能够可靠地执行轴主体部21a与内圈71之间的转矩传递并且能够减小内圈71上的负担。
[0144]以上表达式(5)和(6)这样的关系能够通过调节外圈72的内径、滚子73的外径和节圆直径(P.C.D)、以及内周表面72a与凸轮面71al之间的距离等而设定。此外，优选地是将单向离合器7的滚子73的数目设定为四个至八个。这是因为:如果滚子73的数目大于八个，则从内周表面72a至滚子73的负载Fa(Fb)被分散、从滚子73至凸轮面71al的垂直分量负载Fal较小、并且存在不能够充分地获得内圈71在轴主体部21a上的紧固力的可能性。此外，这是因为:如果滚子73的数目小于四个，则内圈71在轴主体部21a上的紧固力过大并且内圈71上的局部负担较重。
[0145]【关于转矩限制器】
[0146]本实施方式的单向离合器7可以设置有转矩限制器24，该转矩限制器24在从轴联接部21至接头联接部22的传递转矩超过预定值(上限值)时将轴联接部21与接头联接部22断开连接。图10是示出了设置有转矩限制器24的单向离合器7的一部分的剖视图。
[0147]如上所述，在单向离合器7中，通过轴联接部21沿图7中的箭头a的方向以增大的速度旋转，滚子73被接合在凸轮面71al与外圈72的内周表面72a之间，以使接头联接部22沿同一方向一体旋转。然而，例如，如果在发电机4上发生咬死等并且这种咬死使输入轴41难以旋转，则通过轴接头9联接至输入轴41的接头联接部22也难以旋转，使得从轴联接部21传递至接头联接部22的运转转矩过大。因此，例如，重的负担被施加至位于联接至轴联接部21的输出轴35与主轴2之间的增速器3上，使得存在增速器3中的齿轮、轴承等被损坏的可能性。
[0148]因此，为了解决如上所述的麻烦，设置了转矩限制器24。如图10中所示，在内圈71的外周表面71a上形成有能够容置滚子73的凹部25。凹部25形成在周向相邻的凸轮面71al之间。滚子73—一其能够抵靠在设置在箭头a的方向上与各个凹部25相邻的凸轮面71al上一一在滚子73爬过凸轮面71al的端部71a2上时掉落并且被容置到该凹部25中。
[0149]凹部25具有底部25a和侧壁部25bl和25b2，底部25a形成为半径与滚子73大致相同的弧形表面，侧壁部25bl和25b2在底部25a的在周向方向上的两侧形成为彼此平行。侧壁部25bl和25b2形成为倾斜表面，倾斜表面倾斜成使得:这些倾斜表面相对于穿过单向离合器7的轴中心0和底部25a的曲率中心的径向假想线Y在径向方向上越靠近外部，则这些倾斜表面越是定位在箭头a的方向上。为此，更靠近滚子73侧的侧壁部25bl较长，并且另一侧的侧壁部25b2较短。此外，凸轮面71al与一个侧壁部25bl之间的角度不小于90° (例如，约90°至120。)。
[0150]此外，凹部25形成为能够容置整个滚子73的深度。为此，容置在凹部25中的滚子73定位在弹性构件75的径向内侧。
[0151]弹性构件75设置有盖构件26。该盖构件26形成为带底的管形以包围弹性构件75的周向方向上的一个端面(滚子73侧的端面)、径向方向上的外侧表面、径向方向上的内侧表面以及轴向方向上的两个侧表面，并且覆盖周向方向上的所述一个端面的部分26a抵靠在滚子73上。此外，沿着外圈72的内周表面72a形成有呈弧形形式的部分26b，该部分26b覆盖弹性构件75的径向方向上的外侧表面，并且该部分26b涂覆有氟碳树脂、二硫化钼等以减小摩擦阻力，使得即使该部分26b与外圈72的内周表面72a接触，也能够平滑地滑动。
[0152]当从轴联接部21传递至接头联接部22的运转转矩超过上限时，滚子73从凸轮面71al上爬过端部71a2、并如图11中所示那样掉落到凹部25中，以与楔形空间S分离。因此，轴联接部21和接头联接部22完全地断开连接，使得轴联接部21和接头联接部22之间的运转转矩的传递被切断。因此，轴联接部21在几乎不带任何负载的情况下旋转，使得能够减小增速器3上的负担并且能够防止增速器3的损坏。
[0153]此外，只要主轴2正在旋转，轴联接部21就继续以通过增速器3增大了的旋转速度旋转，即使在滚子3被容置在凹部25中之后，仍是如此;然而，如果滚子73由于通过轴联接部21的旋转所产生的离心力而沿径向方向向外与凹部25分离并且滚子73再一次与凸轮面71al以及外圈72的内周面72a接合，则轴联接部21被连接至接头联接部22以被锁定，使得重的负担被施加在增速器3上。为了防止这种情形，本实施方式的转矩限制器24设置有防分离装置以用于防止滚子73与凹部25分离。
[0154]具体地，为了形成防分离装置，凹部25的一个侧壁部(周向方向上的一个边缘部；限制部)25b2沿滚子73的径向方向向外突出。也就是说，即使滚子73由于离心力而表现为沿径向方向(沿着假想线Y的箭头B的方向)向外移动，凹部25的侧壁部25b2也会是使移动困难的障碍物，使得防止与凹部25分离。此外，由于通过轴联接部21沿箭头a的方向旋转而向滚子73施加与箭头a相反的方向上的惯性力，因此与凹部25的分离是更加困难的。
[0155]此外，弹性构件75和盖构件26用作防分离装置。也就是说，当凸轮面71al上的滚子73掉落到凹部25中时，腔78中的弹性构件75扩张，使得滚子73定位在弹性构件75和盖构件26的径向内侧并且凹部25的至少一部分被盖构件26封闭。为此，即使滚子73由于通过轴联接部21所产生的离心力而表现为径向向外地移动，弹性构件75和盖构件26仍是抑制移动的障碍物，使得适当地防止滚子73与凹部25的分离。具体地，通过设置有盖构件26的弹性构件75，能够可靠地防止滚子73与凹部25的分离。
[0156]用于防止增速器3等故障的转矩限制器的结构可以具有不同的形式。例如，图4中示出的间隔件23可以用作转矩限制器。也就是说，在这种情况下，间隔件23由树脂制成，使得间隔件23在异常大的转矩将要作用在输出轴35上和类似情况时被损坏。
[0157]【关于离合器单元20的另一实施方式】
[0158]图12是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。与图4中示出的离合器单元20相同，图12中示出的离合器单元20具有联接至输出轴35的轴联接部21、联接至轴接头9的接头联接部22以及设置在轴联接部21与接头联接部22之间的单向离合器7。在图4和图12中示出的实施方式中，相同的构成元件由相同的附图标记和符号指示。
[0159]将图4中示出的离合器单元20与图12中示出的离合器单元20进行比较，输出轴35和轴联接部21的联接结构以及轴联接部21和接头联接部22的支承结构是不同的。此外，图12中示出的实施方式与图4中示出的实施方式的不同之处在于:单向离合器7的内圈由轴联接部21的一部分形成。
[0160]将对以上提到的联接结构进行描述。在输出轴35的端部35e上形成有阳螺纹46。相反地，轴联接部21由中空的轴构件形成，并且在轴联接部21上形成有与阳螺纹46螺纹连接的阴螺纹47。阴螺纹47具有下述结构:在该结构中，当阴螺纹47与阳螺纹46的旋紧完成时，在旋紧方向上，旋转被锁定。也就是说，输出轴35具有径向尺寸大于阳螺纹46的径向尺寸的大径部48，并且当阴螺纹47和阳螺纹46被旋紧在一起时，阴螺纹47的在轴向方向上的端面最终抵靠在大径部48的在轴向方向上的端面48a上。因此，输出轴35和轴联接部21不能够再相对旋转，使得在旋紧方向上旋转被锁定。
[0161]当轴联接部21相对于输出轴35旋转使得螺纹46和47被螺纹连接以被联接在一起时，为了容易地执行工作，在轴联接部21上形成有六边形孔49。也就是说，六角形扳手的一部分被插入在六角形孔49中以执行旋紧。
[0162]螺纹46和47的旋紧方向设定为与发电机4发电时输出轴35和输入轴41的旋转方向相同的方向。因此，即使由于发电而有运转转矩作用在输出轴35与轴联接部21之间，螺纹46和47也不会松开。
[0163]根据以上联接结构，能够容易地联接输出轴35与轴联接部21。
[0164]将对以上提到的支承结构进行描述。接头联接部22由管状构件形成，并且轴联接部21由定位在管状构件的径向内侧的轴状(中空轴状)构件形成。离合器单元20具有用于同心地支承轴联接部21和接头联接部22的支承部56。
[0165]支承部56具有多个滚珠排(在图12中为三个滚珠排)，并且每个滚珠排具有沿周向方向设置成多于一个的滚珠57。此外，支承部56具有环状保持架58，并且保持架58能够将滚珠排沿轴向方向保持有一定间隔并且能够将包括在滚珠排中的滚珠57沿周向方向保持有一定间隔。
[0166]在设置有支承部56的区域中，接头联接部22的内周表面22c以及轴联接部21的外周表面21e各自由圆柱面形成。该支承部56能够沿周向方向旋转，并且也能够沿轴向方向移动。
[0167]综上所述，支承部56具有夹在轴联接部21的外周表面21e与接头联接部22的内周表面22c之间的滚珠57以及将滚珠57沿周向方向保持有一定间隔的保持架58，并且支承部56能够支承轴联接部21和接头联接部22使得轴联接部21和接头联接部22能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。
[0168]根据该支承结构，由于轴联接部21和接头联接部22能够沿轴向方向相对地移动，因此即使在从输出轴35通过轴接头9至输入轴41的部分中轴向长度由于温度升高或温度下降造成的热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过轴联接部21和接头联接部22的结构以及支承部56而被吸收。
[0169]尽管未示出，但也可以采取下述结构:在该结构中，轴联接部21是管状构件、接头联接部22是定位该管状构件的径向内侧的轴状构件、并且支承部56设置在轴联接部21与接头联接部22之间。
[0170]【关于离合器单元20的另一实施方式】
[0171]图16是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。与图4和图12中示出的实施方式相同，图16中示出的离合器单元20夹在轴接头9与增速器3的输出轴35之间。此外，与图4和图12中示出的离合器单元20相同，本实施方式的离合器单元20也具有轴联接部21、接头联接部22和单向离合器7，其中，该轴联接部21联接至输出轴35并且与输出轴35一体旋转，该接头联接部22联接至轴接头9并且与轴接头9 一体旋转，该单向离合器7设置在轴联接部21与接头联接部22之间。在图4(图12)和图16中示出的实施方式中，相同的构成元件尽可能地由相同的附图标记和符号指示。
[0172]将图4(图12)中示出的离合器单元20与图16中示出的离合器单元20进行比较，除输出轴35和轴联接部21的联接结构以外，接头联接部22和轴联接部21的支承结构也是不同的。图16中示出的离合器单元20还设置有支承构件66，以用于支承接头联接部22、轴联接部21等。在下文中，将对图16中示出的离合器单元20的结构进行描述。
[0173]该离合器单元20还具有支承构件66和滚动轴承68，其中，该支承构件66固定至增速器3的壳体14，该滚动轴承68设置在支承构件66与接头联接部22之间。
[0174]增速器3设置有壳体14、输出轴35、滚子轴承39和密封构件40。壳体14设定在被布置在机舱13(参见图1)的地板(混凝土地板)上的状态下，并且包括壳体14的增速器3的自重由该地板支承。在壳体14的内周表面上设置有多排滚子轴承39，并且输出轴35通过壳体14经由这些滚子轴承39以可旋转的方式支承。在形成在壳体14与输出轴35之间的环形空间中，除滚子轴承39以外，在敞开端侧设置有密封构件40，从而防止异物进入增速器3中。输出轴35从壳体14的端面14a沿轴向方向向外突出。
[0175]轴联接部21是管状构件，并且轴联接部21从外侧配装在输出轴35上并固定。因此，轴联接部21能够与输出轴35—体旋转。与轴联接部21轴向相邻地设置有环状间隔件69a，并且在间隔件69a与接头联接部22之间设置有密封构件69b。密封构件69b防止异物进入单向离合器7侧。此外，螺母构件69c与形成在输出轴35的端部上的螺栓部螺纹连接。通过该螺母构件69c，防止轴联接部21和间隔件69a沿轴向方向移动并从输出轴35掉落。
[0176]接头联接部22整体上是环状的，接头联接部22具有联接至轴接头9的旋转凸缘部22d以及与旋转凸缘部22d成一体且具有圆筒形状的旋转圆筒部22e，并且接头联接部22的横截面是L形的。旋转凸缘部22d通过螺栓/螺母29b经由间隔件(挠性构件)23联接至轴接头9的凸缘部9b。旋转圆筒部22e与旋转凸缘部22d接连并且与旋转凸缘部22d—体旋转。单向离合器7设置在旋转圆筒部22e的内周侧。
[0177]单向离合器7具有与上述实施方式的结构(参见图5)类似的结构，并且单向离合器7使输出轴35的旋转能够通过轴联接部21、接头联接部22和轴接头9传递至发电机4的输入轴41。单向离合器7设置有内圈部、外圈部和多个滚子(接合元件)73。在本实施方式中，内圈部由轴联接部21形成，并且外圈部由接头联接部22的旋转圆筒部22e形成。也就是说，轴联接部21用作单向离合器7的内圈，并且旋转圆筒部22e用作单向离合器7的外圈。内圈部和外圈部可以是分别 与轴联接部21和旋转圆筒部22e分离的构件。
[0178]在轴联接部(内圈)21的外周表面与旋转圆筒部(外圈)22的内周表面之间设置有单向离合器7的多于一个的滚子73。在本实施方式中，滚子73形成为圆柱形状并且沿周向方向设置有八个滚子73(参见图5)。
[0179]此外，单向离合器7还设置有环状保持架74和多个弹性构件(推动构件)75，其中，该环状保持架74将滚子73沿周向方向保持成预定间隔，所述多个弹性构件75沿周向方向上的一个方向弹性地推动滚子73(参见图5)。
[0180]该单向离合器7具有与上述实施方式的功能相同的功能。也就是说，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，单向离合器7以能够一体旋转的方式连接轴联接部21与接头联接部22，并且在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，单向离合器7将轴联接部21与接头联接部22断开连接。
[0181]支承构件66整体上是环状的，支承构件66具有联接至壳体14的固定凸缘部66d以及与固定凸缘部66d呈一体且具有圆筒形状的固定圆筒部66e，并且支承构件66的横截面是L形的。
[0182]滚动轴承68设置在固定圆筒部66e的内周表面与旋转圆筒部22e的外周表面之间。这使得滚动轴承68能够将接头联接部22支承成能够相对于支承构件66旋转。
[0183]支承构件66的固定凸缘部66d通过螺栓66f固定至壳体14的侧部的端面14a。固定圆筒部66e定位在接头联接部22的旋转圆筒部22e的径向外侧。滚动轴承68夹在固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e之间，并且固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e能够同心地定位。由于支承构件66固定至壳体14，因此通过滚动轴承68设置的接头联接部22相对于支承构件66径向地定位。为此，即使单向离合器7中滚子73与接头联接部22和轴联接部21的接合解除，接头联接部22以及联接至接头联接部22的轴接头9也能够保持与输出轴35同心。
[0184]根据上述本实施方式的单向离合器20，接头联接部2能够通过支承构件66和滚动轴承68以可旋转的方式附接至增速器3的壳体14。为此，由于通过接头联接部22作用的轴接头9的重力(重量)、设置在接头联接部22与轴联接部21之间的单向离合器7的重力(重量)以及接头联接部22自身的重力(重量)所造成的负载被传递至壳体14，并且壳体14能够支承该负载。也就是说，滚动轴承68是用于支承并固定(就壳体14而言)的滚动轴承。
[0185]如果不设置支承构件66，则由于轴接头9和离合器单元20的重量，轴接头9和离合器单元20上的应力和机械负载增大。例如，如果由于轴接头9和离合器单元20的重量而在输出轴35和输入轴41上发生变形或未对准，则存在不能够顺利地执行通过单向离合器7的上述接合和解除接合的可能性，并且存在单向离合器的功能劣化的情况。相反地，根据本实施方式的离合器单元20，能够通过支承构件66来抑制变形和未对准的发生。
[0186]此外，在本实施方式中，接头联接部22具有旋转圆筒部22e，单向离合器7设置在旋转圆筒部22e的内周侧，并且支承构件66具有固定圆筒部66e，该固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e同心并且定位在旋转圆筒部22e的径向外侧。滚动轴承68设置在固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e之间。单向离合器7的滚子73在轴向方向上定位在滚动轴承68的区域中。这导致了下述结构:在该结构中，单向离合器7设置在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周侧，并且滚动轴承68设置在旋转圆筒部22e的外周侧。
[0187]以上导致了下述结构:在该结构中，单向离合器7和滚动轴承68在径向方向上对准使得能够减小接头结构(离合器单元20)的轴向尺寸E。也就是说，轴接头9与增速器3之间的轴向距离能够形成得小于上述实施方式的该轴向距离。滚动轴承68和单向离合器7在轴向方向上的位置可以改变。
[0188]滚动轴承68是双排滚动轴承，在该双排滚动轴承中，滚动元件沿轴向方向设置成两排。替代性地，滚动轴承68可以是四点接触式滚珠轴承。由于这使支承构件66能够在被固定的状态下通过设置成在轴向方向上分离的两排滚珠(滚动元件)68c来支承接头联接部22，因此能够抑制支承构件66和接头联接部22的中心线的倾斜的发生。因此，就支承构件66处于被固定的状态下而言，能够抑制通过作用在接头联接部22上的力矩所造成的离合器单元20等倾斜的发生。滚动轴承68的滚动元件可以是除滚珠以外的滚动元件并且可以是滚子。
[0189]尽管在图16中示出的实施方式中，滚动轴承68的外圈68a与支承构件66是分离的，但如在图17中示出的改型中，支承构件66的固定圆筒部66e也可以用作滚动轴承68的外圈。在这种情况下，在固定圆筒部66e的内周表面上设置有滚动轴承68的滚珠(滚动元件)68c的滚道(滚道凹槽)68d。
[0190]此外，尽管在图16中示出的实施方式中，滚动轴承68的内圈68b与接头联接部22是分离的，但接头联接部22的旋转圆筒部22e也可以用作滚动轴承68的内圈，如图17中所示。在这种情况下，旋转圆筒部22e的外周表面上设置有滚动轴承68的滚珠(滚动元件)68c的滚道(滚道凹槽)68f。
[0191]通过如上所述将固定圆筒部66e也用作滚动轴承68的外圈并且旋转圆筒部22e也用作滚动轴承68的内圈，能够减少部件的数目，并且部件数目的减少有利于组装。
[0192]在图16(图17)中示出的实施方式中，固定物——支承构件66待固定至该固定物——是增速器3的壳体14，并且离合器单元20夹在轴接头9与增速器3的输出轴35之间。壳体14布置在设置有风力发电设备1的机舱3的地板上并且由该地板支承。因此，由于离合器单元20等的构成元件的重力(重量)所造成的负载被传递至增速器3的壳体14，并且增速器3的壳体14能够支承该负载。
[0193]尽管在图16(图17)中示出的实施方式中描述了支承构件66被固定至作为风力发电设备1的固定物的增速器3的壳体14的情况，但此外，固定物一一尽管未示出一一也可以是机舱13中的例如板或杆。
[0194]尽管在图16(图17)中示出的实施方式中描述了如上所述的离合器20设置在增速器3的输出轴35与轴接头9之间的情况，但作为另一实施方式，如图18中所示，离合器单元20也可以设置在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。在这种情况下，固定物——支承构件66待固定至该固定物一一是发电机4的壳体4a，并且离合器单元20夹在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。离合器单元20的支承构件66固定至发电机4的壳体4a。壳体4a布置在设置有风力发电设备1的机舱3(参见图1)的地板上并且由该地板支承。因此，由于离合器单元20的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至发电机4的壳体4a，并且壳体4a能够支承该负载。
[0195]图19(A)至图19(D)和图20(A)至图20(D)是解释图16中示出的离合器单元20的组装方法的解释性视图。如图19(A)和图19(B)中所示，在圆筒形的轴联接部21的外周侧设置用于单向离合器7的多个滚子(接合元件)73和环状保持架74。该轴联接部21处于其被附接至输出轴35之前的状态。接头联接部22被从轴向方向上移到轴联接部21附近，并且接头联接部22被附接至滚子73的径向方向上的外部(参见图19(C)和图19(D))。在这种情况下，环状密封构件69b被附接在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周侧。此外，环状间隔件69a设置在密封构件69b的内周侧、与轴联接部21轴向相邻的位置处。以这种方式组装的中间产品被称作第一中间产品Ml。
[0196]此外，为了如图19(C)中所示的在接头联接部22被从轴向方向移到轴联接部21附近并且接头联接部22被附接至滚子73的径向方向上的外部时促进附接，在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周表面的端部上设置有渐缩部。该渐缩部由渐缩表面形成，该渐缩表面的直径沿轴向方向向外扩大。
[0197]除第一中间产品Ml以外，如图20(A)和图20(B)中所示，滚动轴承68被附接至支承构件66的内周侧，并且这被称作第二中间产品。
[0198]随后，如图20(C)中所示，第一中间产品Ml和第二中间产品M2被沿轴向方向移到彼此附近并且组合在一起，从而获得离合器单元20。为了如上所述的在中间产品Ml和M2被沿轴向方向移到彼此附近并且组合在一起时促进组合(附接)，在接头联接部22的旋转圆筒部22e的外周表面的端部上设置有渐缩部。该渐缩部由渐缩表面形成，该渐缩表面的直径沿轴向方向向外缩小。
[0199]随后，该离合器单元20和输出轴35被沿轴向方向移到彼此附近并且被联接在一起，也就是说，轴联接部21和间隔件69a配装在输出轴35的外部上，螺母构件69c与形成在输出轴35的端部处的螺栓部螺纹连接并且被旋紧(参见图20(D))。随后，离合器单元20的支承构件66固定至增速器3的未示出的壳体14，并且未示出的轴接头9附接至该离合器单元20。
[0200]以上导致了下述结构:在该结构中，图16中示出的离合器单元20设置在增速器3与轴接头9之间。
[0201 ]【关于离合器单元20的又一实施方式】
[0202]图13是示出了离合器单元20的一部分的横向剖视图。该离合器单元20的单向离合器7使用楔块73作为接合元件。在这种情况下，在内圈71的外周表面71a上没有形成如图7中示出的凸轮面，并且外周表面71a形成为圆柱面。在图13中示出的实施方式中，单向离合器7的内圈部由轴主体部21a的一部分形成，并且没有如图4的情况那样设置单独的内圈71。该单向离合器7适用于上述实施方式。
[0203]楔块73设置有抵靠在轴主体部21a的外周表面71a上的第一抵靠表面73b、以及抵靠在圆筒主体部22b的内周表面72a上的第二抵靠表面73c，并且第一抵靠表面73b和第二抵靠表面73c各自形成为外凸的大致圆弧形状。此外，第一抵靠表面73b的抵靠在轴主体部2 la的外周表面71a上的抵靠点与第二抵靠表面73c的抵靠在圆筒主体部22b的内周表面72a上的抵靠点之间的距离(在下文中，被称为抵靠点间距)根据楔块73的倾斜而改变。也就是说，当轴主体部21a沿箭头a的方向相对于圆筒主体部22b旋转时，楔块73沿箭头e的方向倾斜使得抵靠点间距增大。相反地，当轴主体部21a沿箭头b的方向相对于圆筒主体部22b旋转时，楔块73沿与箭头e相反的方向倾斜使得抵靠点间距减小。
[0204]当抵靠点间距增大时，楔块73与轴主体部21a的外周表面71a以及圆筒主体部22b的内周表面72a接合，并且相反地，当抵靠点间距减小时，楔块73与轴主体部21a的外周表面71a以及圆筒主体部22b的内周表面72a的接合被解除。
[0205]因此，当轴主体部21a表现为沿箭头a的方向相对于圆筒主体部22b相对旋转时，轴主体部21a和圆筒主体部22b以能够一体旋转的方式连接，并且当轴主体部21a沿箭头b的方向相对于圆筒主体部22b相对旋转时，轴主体部21a和圆筒主体部22b被断开连接。因此，考虑到输出轴35与输入轴41之间的关系，在上述实施方式中，能够在一体旋转状态与相对旋转状态之间进行切换。
[0206]在图13中示出的实施方式的情况下，除与上述实施方式的优势类似的优势以外，不需要在轴主体部21a上形成凸缘面，使得能够减小制造成本。此外，由于轴主体部21a能够用作内圈，因此能够进一步地减小制造成本、能够简化单向离合器7的结构并且能够减小单向离合器7的径向尺寸。此外，由于与滚子相比，容易使楔块73的刚度较高并且容易提高转矩能力，因此能够减小楔块73自身的径向和轴向尺寸。因此，能够通过减小单向离合器7的径向和轴向齿寸来实现尺寸减小。从而，通过减小单向离合器7的尺寸，能够减小离合器单元20在径向方向和轴向方向上的整体尺寸。
[0207]【设置有这些实施方式的单向离合器20的风力发电设备1】
[0208]如上所述，带有接头结构的风力发电设备1(参见图1)设置有主轴2、增速器3、发电机4、轴接头9以及根据上述实施方式的离合器单元20，其中，主轴2通过风力而旋转，该增速器3将主轴2的旋转速度增大并且将旋转从输出轴35输出，该发电机4具有通过接受输出轴35的旋转而旋转的输入轴41并且在与输入轴41 一体旋转的转子旋转时产生电力，该轴接头9设置在输出轴35与输入轴41之间以使轴接头9能够在输出轴35与输入轴41之间传递转矩，该离合器单元20夹在轴接头9与输出轴35之间。
[0209]离合器单元20具有例如图4中所示的单向离合器7，并且如上所述，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，该单向离合器7能够以能够一体旋转的方式连接轴联接部21与接头联接部22，并且在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，该单向离合器7能够将轴联接部21与接头联接部22断开连接。
[0210]因此，在增速器3的输出轴35通过从接受风力而旋转的主轴2侧输入的动力而以增大的速度旋转、使得输出轴35的旋转速度将要超过输入轴41的旋转速度的状态下，与轴联接部21—体旋转的输出轴35通过与接头联接部22—体旋转的轴接头9连接至输入轴41、并且一体旋转。因此，从主轴2侧输入的动力被传递至输入轴41并且通过发电机4执行发电。
[0211]随后，例如，当风力从该风力发电状态降低并且具有增大速度的输出轴35的旋转被停止时，尽管输出轴35减速，但输入轴41仍 表现为通过转子42的惯性力而继续旋转。在这种情况下，与输出轴35—起一体旋转的轴联接部21的旋转速度变得低于与输入轴41 一起一体旋转的接头联接部22的旋转速度，并且输出轴35的轴联接部21以及输入轴41侧的接头联接部22通过单向离合器7而被断开连接。
[0212]也就是说，即使由于风力减小而通过主轴3使得输出轴35的旋转速度急剧地减小，也能够防止由于发电机4的转子42的惯性所造成的旋转通过输入轴41被传递至输出轴35。
[0213]因此，即使输出轴35减速，由于输出轴35以及设置在输出轴35的增速器3侧的其他轴惯性地旋转，仍能够防止急剧的转矩释放，使得能够抑制支承输出轴35和其他轴的滚动轴承(例如，图3中的滚子轴承38)的滚动元件(圆柱滚子38c)的旋转延迟。
[0214]为此，当在输出轴35减速之后风力增大以恢复输出轴35的以增大速度的旋转时，输出轴35的旋转速度超过输入轴41的旋转速度、输出轴35和输入轴41通过单向离合器7再一次被连接、并且径向负载作用在滚动轴承(滚子轴承38)上；然而，由于抑制了滚动轴承(滚子轴承38)的滚动元件(圆柱滚子38c)的旋转延迟被抑制，因此由于在滚动元件(圆柱滚子38c)以及滚道面一一这些滚动元件在滚道面上滚动一一上发生的卡伤所造成的滚动轴承(滚子轴承38)的寿命的减小能够得到抑制。
[0215]此外，当由于风力减小而通过主轴2使得输出轴35的旋转速度急剧减小时，由于通过轴联接部21和接头联接部22断开连接、发电机4的转子42不会急剧减小而是由于惯性继续旋转，因此能够增大转子42的平均旋转速度。因此，能够提高发电机4的发电效率。
[0216]此外，根据图4中示出的滚动轴承8、图12中示出的支承部56以及图16中示出的支承构件66和滚动轴承68，即使输出轴35的轴联接部21以及输入轴41侧的接头联接部22通过单向离合器7被断开连接，也就是说，即使作为单向离合器7的接合元件的滚子73的接合被解除，轴联接部21和接头联接部22也能够被同心地支承，使得能够防止轴联接部21和接头联接部22的径向颠动(晃动)。
[0217]此外，在上述实施方式中，单向离合器7没有设置在轴接头9的在轴向方向上的区域中，而是作为设置在轴接头9与增速器3之间的离合器单元20的一个构成元件。为此，获得下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器7设置在轴接头9的区域中的空间，也能够抑制如上所述的卡伤的发生。
[0218]此外，由于轴联接部21由与输出轴35分离的构件形成并且联接至输出轴35、并且接头联接部22由与轴接头9分离的构件形成并且联接至轴接头9，因此，接头结构能够结合在设置有增速器3和发电机4的现有风力发电设备1中，同时将现有的轴接头9保持原样。然而，输出轴35需要被更换或加工。也就是说，作为输出轴35，需要采用如图4中示出的形成有孔35d的输出轴35、或者需要采用如图12中示出的形成有阳螺纹46的输出轴35。
[0219]此外，特别在图12示出的实施方式的情况下，当由于轴联接部21和接头联接部22沿轴向方向的相对于运动而使得单向离合器7的外圈72的内周表面72a沿轴向方向相对于滚子73移动时，实质的内周表面72a的位置沿轴向方向平移。具体地，由于风力发电设备1的尺寸较大，因此位置平移量必然较大。为了应对与该位置平移，优选的是，在圆筒主体部22b的内周表面72a上，在包括估计的位置平移量的区域中预先执行内周表面72a所需的表面处理。能够通过根据使用风力发电设备1的环境温度、机舱中的考虑发电机4的发热量的温度等假设温度变化范围(例如，-40°至60° )、并通过计算或实验得到每个构件在该温度范围内的膨胀/收缩量来估计该位置平移量。
[0220]对内周表面72a的表面处理可以是，例如，诸如碳氮共渗处理之类的表面改性处理，或者诸如染黑处理或DLC涂层之类的涂层处理。此外，该表面处理可以是诸如淬火或回火之类的热处理。
[0221]此外，根据图12中示出的空间(间隙)S2以及图4中示出的空间(间隙)S1和S2，即使轴沿轴向方向膨胀或收缩，也能够防止轴与轴向相邻的构件相干涉。优选的是，这些空间S1和S2的尺寸设定成大于在所假设的温度变化范围的上限(最大温度)下、轴的轴向膨胀/收缩量。
[0222]此外，当对输入轴41进行制动的制动器44设置为图2中所示那样时，优选的是，单向离合器7(结合有该单向离合器7的离合器单元20)设置在增速器3与制动器44之间。这是因为:如果单向离合器7设置在制动器44与发电机4之间，则在例如发生发电机4的异常时，难以迅速地停止发电机4，这是因为即使在旋转期间应用了制动器44，也只有增速器3侧的旋转减速，而发电机4侧的旋转通过单向离合器7而继续以造成空转。
[0223]本发明不局限于上述实施方式并且可以在实施时进行适当地修改。
[0224]例如，尽管在上述实施方式中(参见图2)描述了离合器单元20设置在增速器3的输出轴35与轴接头9之间的情况，但作为另一实施方式，如图14中所示，离合器单元20也可以设置在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。即使在这种情况下，轴联接部21联接至发电机4的输入轴41，而离合器单元20的结构是相同的。也就是说，离合器单元20仅需要具有联接至由输入轴41或输出轴35形成的轴体的轴联接部21、联接至轴接头9的接头联接部22以及设置在轴联接部21与接头联接部22之间的单向离合器7即可。
[0225]此外，尽管在上述实施方式中描述了单向离合器7具有在径向方向上彼此相向的轴联接部21和接头联接部22的结构，但尽管未示出，也可以采用在轴向方向上彼此相向的轴联接部21和接头联接部22的结构。在这种情况下，单向离合器7呈止推类(thrust)型。
[0226]此外，风力发电设备不局限于图1中示出的水平轴线型设备，而是也可以是图15中示出的竖向轴线型设备。
[0227]本申请基于于2013年8月29日提交的日本专利申请(专利申请2013-178228)、以及于2013年10月24日提交的日本专利申请(专利申请2013-220888)，并且这些申请的全部内容通过参引并入本文中。
[0228]附图标记描述
[0229]1:风力发电设备2:主轴3:增速器4:发电机4a:壳体(固定物)7:单向离合器8:滚动轴承9:轴接头14:壳体(固定物)20:离合器单元21:轴联接部21b:联接轴部21c:插入轴部22:接头联接部22d:旋转凸缘部22e:旋转圆筒部35:输出轴35d:孔35e:端部41:输入轴46:阳螺纹47:阴螺纹56:支承部57:滚珠58:保持架66:支承构件66d:固定凸缘部66e:固定圆筒部68:滚动轴承68d、68f:滚道73:滚子(接合元件)73:楔块(接合元件)
【主权项】
1.一种用于风力发电设备的接头结构，所述风力发电设备通过来自增速器的输出轴的转矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，所述接头结构包括: 离合器单元，所述离合器单元夹在轴接头与轴体之间，其中，所述轴接头设置在所述输出轴与所述输入轴之间并且所述轴接头允许在所述输出轴与所述输入轴之间传递转矩，所述轴体是所述输出轴和所述输入轴中的一者， 其中，所述离合器单元包括:轴联接部，所述轴联接部与所述轴体一体旋转;接头联接部，所述接头联接部与所述轴接头一体旋转；以及单向离合器，所述单向离合器设置在所述轴联接部与所述接头联接部之间，以及 其中，在所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述单向离合器使所述轴联接部与所述接头联接部之间以能够一体旋转的方式连接，并且在所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述单向离合器解除所述轴联接部与所述接头联接部之间的所述连接。2.根据权利要求1所述的接头结构， 其中，所述轴联接部由与所述轴体分离并且联接至所述轴体的构件形成，以及 其中，所述接头联接部由与所述轴接头分离并且联接至所述轴接头的构件形成。3.根据权利要求2所述的接头结构， 其中，所述轴联接部包括联接至所述轴体的联接轴部，以及 其中，在所述联接轴部和所述轴体中的一者的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔，并且在所述联接轴部和所述轴体中的另一者的端部上形成有插入轴部，所述插入轴部被插入所述孔中并且不能够相对于所述孔相对旋转而能够相对于所述孔沿轴向方向移动。4.根据权利要求3所述的接头结构， 其中，所述孔是花键孔，并且所述插入轴部是花键轴。5.根据权利要求1至4中的任一者所述的接头结构， 其中，所述轴联接部和所述接头联接部中的一者由轴状构件形成，并且所述轴联接部和所述接头联接部中的另一者由定位在所述轴状构件的径向外侧的管状构件形成， 其中，所述单向离合器夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间，并且所述单向离合器包括接合元件，在所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述接合元件能够使所述轴联接部与所述接头联接部接合，并且在所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述接合元件解除所述接合，以及 其中，所述离合器单元还包括滚动轴承，所述滚动轴承夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间。6.根据权利要求2所述的接头结构， 其中，在所述轴体的端部上形成有阳螺纹， 其中，在所述轴联接部上形成有阴螺纹，所述阴螺纹与所述阳螺纹螺纹连接，使得在所述阴螺纹与所述阳螺纹完成旋紧的状态下，在旋紧方向上，所述阴螺纹的旋转被锁定，以及 所述旋紧方向设定为与在通过所述发电机发电时所述输出轴和所述输入轴的旋转方向相同的方向。7.根据权利要求6所述的接头结构， 其中，所述轴联接部和所述接头联接部中的一者由管状构件形成，并且所述轴联接部和所述接头联接部中的另一者由定位在所述管状构件的径向内侧的轴状构件形成，以及其中，所述离合器单元还包括支承部，所述支承部支承所述轴联接部和所述接头联接部，使得所述轴联接部和所述接头联接部能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。8.根据权利要求7所述的接头结构， 其中，所述支承部包括:多个滚珠，所述多个滚珠夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间；以及保持架，所述保持架将所述滚珠在周向方向上间隔开保持。9.根据权利要求1所述的接头结构， 其中，所述离合器单元还包括:支承构件，所述支承构件固定至所述风力发电设备的固定物；以及滚动轴承，所述滚动轴承设置在所述支承构件与所述接头联接部之间，并且所述滚动轴承将所述接头联接部支承成能够相对于所述支承构件旋转。10.根据权利要求9所述的接头结构， 其中，所述接头联接部包括:旋转凸缘部，所述旋转凸缘部联接至所述轴接头；以及旋转圆筒部，所述旋转圆筒部与所述旋转凸缘部一体旋转，并且其中，所述单向离合器设置在所述旋转圆筒部的内周侧， 其中，所述支承构件包括:固定凸缘部，所述固定凸缘部联接至所述固定物；以及固定圆筒部，所述固定圆筒部与所述固定凸缘部成一体、所述固定圆筒部与所述旋转圆筒部同心、并且所述固定圆筒部定位在所述旋转圆筒部的径向外侧，以及 其中，所述滚动轴承设置在所述固定圆筒部的内周表面与所述旋转圆筒部的外周表面之间。11.根据权利要求10所述的接头结构， 其中，在所述固定圆筒部的内周表面上设置有所述滚动轴承的滚动元件的滚道，并且所述固定圆筒部也用作所述滚动轴承的外圈。12.根据权利要求10或11所述的接头结构， 其中，在所述旋转圆筒部的外周表面上设置有所述滚动轴承的滚动元件的滚道，并且所述旋转圆筒部也用作所述滚动轴承的内圈。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的接头结构， 其中，所述固定物是所述增速器的壳体，以及 其中，所述离合器单元夹在所述轴接头与所述输出轴之间。14.根据权利要求9至12中的任一项所述的接头结构， 其中，所述固定物是所述发电机的壳体，以及 其中，所述离合器单元夹在所述轴接头与所述输入轴之间。15.—种风力发电设备，包括: 主轴，所述主轴通过风力而旋转； 增速器，所述增速器将所述主轴的旋转速度增大，并且所述增速器从输出轴输出旋转；发电机，所述发电机包括输入轴，所述输入轴以所述输出轴的旋转作为输入而旋转，并且所述发电机通过与所述输入轴的旋转一体旋转的转子的旋转而产生电力； 轴接头，所述轴接头设置在所述输出轴与所述输入轴之间，并且所述轴接头允许在所述输出轴与所述输入轴之间传递转矩；以及 根据权利要求1至14中的任一项所述的接头结构，所述接头结构夹在所述轴接头与轴体之间，所述轴体是所述输出轴和所述输入轴中的一者。
【专利摘要】一种接头结构配备有轴接头和离合器单元，该离合器单元夹在轴接头与轴体之间，轴体是增速机的输出轴和发电机的输入轴中的一者。离合器单元具有轴联接部、接头联接部和单向离合器，其中，该轴联接部与轴体一体旋转，该接头联接部与轴接头一体旋转，该单向离合器设置在轴联接部与接头联接部之间。在输出轴的旋转速度快于输入轴的旋转速度的状态下,单向离合器将轴联接部与接头联接部以能够一体旋转的方式连接在一起，并且在输出轴的旋转速度慢于输入轴的旋转速度的状态下,单向离合器将轴联接部与接头联接部彼此断开连接。
【IPC分类】F03D15/00, F16D41/08, F16D41/07, F16D41/067, F03D80/00
【公开号】CN105492763
【申请号】CN201480047625
【发明人】藤原英树
【申请人】株式会社捷太格特
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月28日
【公告号】EP3040552A1, US20160201649, WO2015030114A1
【技术领域】
[0001]本发明的方面涉及一种用于风力发电设备的接头结构以及该风力发电设备。
【背景技术】
[0002]作为风力发电设备，已知一种设置有发电机、主轴、增速器和输入轴的设备，其中，该发电机具有通过接受风力而旋转的叶片，该主轴连接至叶片，该增速器将主轴的旋转速度增大，该输入轴联接至增速器的输出轴。在该风力发电设备中，叶片接受风力以使主轴旋转，并且主轴的旋转速度通过增速器而被增大以驱动发电机，由此执行发电。
[0003]在该风力发电设备中，通常，如图21中所示，增速器110的输出轴111和风力发电机114的输入轴113通过轴接头112被连接。
[0004]此外，由于在风力发电设备的组装中于输出轴111与输入轴113之间有时发生诸如偏心或角度偏差之类的未对准，因此在一些设备中，在轴111与轴113之间设置有挠性轴接头(例如，参见专利文献1)。
[0005]在风力发电设备的增速器中，设置有以可旋转的方式支承以高速旋转的输出轴的滚子轴承，并且该滚子轴承具有下述问题:由于在滚子的滚动表面以及诸如内圈和外圈之类的旋转圈的滚道面上发生卡伤(发生表面咬粘的现象)，滚子轴承的寿命缩短。因此，本申请的申请人对卡伤的发生机制进行了认真研究，已经发现在增速器的输出轴与发电机的输入轴之间设置单向离合器能够有效地抑制卡伤的发生，并且已经提出了与其相关的发明(参见专利文献2)。
[0006]相关技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献l:JP-A-2006-250034
[0009]专利文献2:JP-A-2013-76395
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的问题
[0011]此外，本申请的申请人已经提出了一种轴接头装置，该轴接头装置能够吸收发生在增速器的输出轴与发电机的输入轴之间的如上所述的未对准并且能够抑制卡伤的发生(日本专利申请N0.2013-048573)。该专利申请在本申请的优先权日2013年8月29日和2013年10月24日尚未公开。在下文中，该轴接头装置将被称为所提出的接头。
[0012]因此，研究了一种采用所提出的接头而不是图21中示出的轴接头112的风力发电设备。然而，在一些类型的风力发电设备中，轴接头112的轴向长度(设计长度)较短并且不能够代替轴接头112而结合所提出的接头。在这种情况下，难以获得如上所述的用于抑制卡伤发生的结构。具体地，当在设置有图21中示出的轴接头112的现有风力发电设备中，将轴接头112改成所提出的接头时，这种改变在轴接头112的轴向长度(设计长度)较短的情况下是不可能的。
[0013]因此，本发明的方面的目的在于提供下述新的技术方案:该技术方案使得能够抑制如上所述的卡伤发生，即使在不能够替代连接增速器的输出轴与发电机的输入轴的轴接头而结合所提出的接头的风力发电设备中，也是如此。
[0014]解决问题的方式
[0015](1)本发明的第一方面包括一种用于风力发电设备的接头结构，该风力发电设备通过来自增速器的输出轴的转矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，该接头结构包括离合器单元，该离合器单元夹在轴接头与轴体之间，其中，该轴接头设置在输出轴与输入轴之间并且该轴接头允许在输出轴与输入轴之间传递转矩，该轴体是输出轴和输入轴中的一者，其中，离合器单元包括:轴联接部，该轴联接部与轴体一体旋转;接头联接部，该接头联接部与轴接头一体旋转；以及单向离合器，该单向离合器设置在轴联接部与轴接头联接部之间，并且其中，在输出轴的旋转速度高于输入轴的旋转速度的状态下，该单向离合器使轴联接部与接头联接部之间以能够一体旋转的方式连接，并且在输出轴的旋转速度低于输入轴的旋转速度的状态下，该单向离合器解除轴联接部与接头联接部之间的连接。
[0016]根据本发明的第一方面，由于包括用于抑制卡伤发生的单向离合器的离合器单元夹在增速器的输出轴与轴接头之间或者夹在轴接头与发电机的输入轴之间，因此获得了下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器设置在轴接头的区域中的空间，也能够抑制如上所述的卡伤发生。
[0017](2)优选地，轴联接部由与轴体分离并且联接至轴体的构件形成，并且接头联接部由与轴接头分离并且联接至轴接头的构件形成。
[0018]在这种情况下，接头结构能够被结合，同时将现有风力发电设备的现有轴接头保持原样。
[0019](3)优选地，以上(2)的轴联接部包括联接至轴体的联接轴部，在联接轴部和轴体中的一者的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔，并且在联接轴部和轴体中的另一者的端部上形成有插入轴部，该插入轴部被插入该孔中并且不能够相对于孔相对旋转而能够相对于孔沿轴向方向移动。
[0020]在这种情况下，获得下述结构:在该结构中，即使在从输出轴至输入轴41的部分中轴向长度由于热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过插入轴部与孔之间的关系而被吸收并且转矩也能够从输出轴被传递至输入轴。
[0021](4)优选地，以上(3)的孔是花键孔，并且插入轴部是花键轴。在这种情况下，能够获得以上(3)的结构。
[0022](5)此外，在接头结构中，优选地，轴联接部和接头联接部中的一者由轴状构件形成，并且轴联接部和接头联接部中的另一者由定位在轴状构件的径向外侧的管状构件形成，单向离合器夹在轴联接部与接头联接部之间并且包括接合元件，在输出轴的旋转速度高于输入轴的旋转速度的状态下，该接合元件能够使轴联接部与接头联接部之间接合，并且在输出轴的旋转速度低于输入轴的旋转速度的状态下，该接合元件解除所述接合，并且离合器单元还包括滚动轴承，该滚动轴承夹在轴联接部与接头联接部之间。
[0023]在这种情况下，通过接合元件与轴联接部和接头联接部接合，轴联接部和接头联接部能够以能够一体旋转的方式被连接，并且通过解除所述接合，所述连接也被解除。即使当接合元件的接合被解除时，轴联接部和接头联接部也能够由滚动轴承同心地支承。
[0024](6)此外，在以上(2)的接头结构中，优选地，在轴体的端部上形成有阳螺纹，并且在轴联接部上形成有阴螺纹，该阴螺纹与阳螺纹螺纹连接使得在阴螺纹的旋转与阳螺纹的旋紧完成的状态下，在旋紧方向上，阴螺纹的旋转被锁定，并且该旋紧方向设定为与在通过发电机发电时输出轴和输入轴的旋转方向相同的方向。在这种结构的情况下，轴体与轴联接部之间的联接被容易地执行。
[0025](7)此外，在以上(6)的接头结构中，优选地，轴联接部和接头联接部中的一者由管状构件形成，轴联接部和接头联接部中的另一者由定位在管状构件的径向内侧的轴状构件形成，并且离合器单元还包括支承部，该支承部支承轴联接部和接头联接部，使得轴联接部和接头联接部能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。
[0026]在这种情况下，即使在从输出轴至输入轴的部分中轴向长度由于热膨胀及热收缩而改变，这种改变也能够通过轴联接部和接头联接部的结构、以及支承部而被吸收。
[0027](8)此外，在以上(7)的接头结构中，优选地，支承部包括:多个滚珠，所述多个滚珠夹在轴联接部与接头联接部之间；以及保持架，该保持架保持滚珠在周向方向上的间隔。在这种结构的情况下，支承部能够以简单的结构实现。
[0028](9)此外，在以上(1)的接头结构中，优选地，离合器单元还包括:支承构件，该支承构件固定至风力发电设备的固定物；以及滚动轴承，该滚动轴承设置在支承构件与接头联接部之间，并且该滚动轴承将接头联接部支承成能够相对于支承构件旋转。
[0029]在这种情况下，接头联接部能够通过支承构件和滚动轴承以可旋转的方式附接至风力发电设备的固定物。为此，由于通过接头联接部作用的轴接头的重力(重量)、设置在接头联接部与轴联接部之间的单向离合器的重力(重量)以及接头联接部自身的重力(重量)所造成的负载被传递至固定物并且该固定物能够支承该负载。
[0030](10)此外，在以上(9)的接头结构中，优选地，接头联接部包括:旋转凸缘部，该旋转凸缘部联接至轴接头；以及旋转圆筒部，该旋转圆筒部与旋转凸缘部一体旋转，并且其中，单向离合器设置在旋转圆筒部的内周侧，支承构件包括:固定凸缘部，该固定凸缘部联接至固定物；以及固定圆筒部，该固定圆筒部与固定凸缘部成一体、该固定圆筒部与旋转圆筒部同心、并且该固定圆筒部定位在旋转圆筒部的径向外侧，并且滚动轴承设置在固定圆筒部的内周表面与旋转圆筒部的外周表面之间。
[0031]在这种情况下，所得的结构使得:单向离合器设置在接头联接部的旋转圆筒部的内周侧，并且滚动轴承设置在旋转圆筒部的外周侧。也就是说，这种结构使得单向离合器和滚动轴承在径向方向上对准，使得能够减小接头结构的轴向尺寸。
[0032](11)此外，在以上(10)的接头结构中，在固定圆筒部的内周表面上设置有滚动轴承的滚动元件的滚道，并且固定圆筒部也用作滚动轴承的外圈，由此能够减少部件的数目，并且部件数目的减少促进了组装。
[0033](12)此外，在以上(10)或(11)的接头结构中，在旋转圆筒部的外周表面上设置有滚动轴承的滚动元件的滚道，并且旋转圆筒部也用作滚动轴承的内圈，由此能够减少部件的数目，并且部件数目的减少促进了组装。
[0034](13)此外，在以上(9)至(12)的接头结构中，固定物是增速器的壳体，并且离合器单元夹在轴接头与输出轴之间。
[0035]在这种情况下，由于离合器单元的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至增速器的壳体，并且增速器的壳体能够支承该负载。增速器的壳体被布置在例如设置有风力发电设备的地板上并且由该地板支承。
[0036](14)此外，在以上(9)至(12)的接头结构中，固定物是发电机的壳体，并且离合器单元夹在轴接头与输入轴之间。
[0037]在这种情况下，由于离合器单元的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至发电机的壳体，并且发电机的壳体能够支承该负载。发电机的壳体被布置在例如设置有风力发电设备的地板上并且由该地板支承。
[0038](15)此外，本发明的第二方面包括风力发电设备，该风力发电设备包括:主轴，该主轴通过风力而旋转;增速器，该增速器将主轴的旋转速度增大，并且该增速器从输出轴输出旋转;发电机，该发电机包括与作为输入的输出轴的旋转一起旋转的输入轴，并且该发电机通过与输入轴的旋转一体旋转的转子的旋转而产生电力；轴接头，该轴接头设置在输出轴与输入轴之间，并且该轴接头允许在输出轴与输入轴之间传递转矩；以及以上(1)至(14)中的任一项的接头结构，该接头结构夹在轴接头与轴体之间，该轴体是输出轴和输入轴中的一者。
[0039]本发明的优势
[0040]根据本发明的方面，能够获得下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器设置在轴接头的区域中的空间，也能够抑制在滚动轴承上发生卡伤。
【附图说明】
[0041]图1是根据本发明的实施方式的设置有接头结构的风力发电设备的示意性侧视图。
[0042]图2是示出了增速器和发电机的示意性侧视图。
[0043]图3是示出了增速器的滚子轴承的剖视图。
[0044]图4是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0045]图5是在图4中的箭头A上截取的剖视图。
[0046]图6是示出了单向离合器的保持架的立体图。
[0047]图7是示出了单向离合器的相关部分的放大剖视图。
[0048]图8(a)和图8(b)是解释单向离合器的作用的解释性视图。
[0049]图9是解释负载转矩与传递转矩之间的关系的曲线图。
[0050]图10是设置有转矩限制器的单向离合器的剖视图。
[0051]图11是设置有转矩限制器的单向离合器的剖视图。
[0052]图12是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0053]图13是示出了离合器单元的一部分的横向剖视图。
[0054]图14是示出了增速器和发电机的示意性侧视图。
[0055]图15是示出了风力发电设备的改型的示意性侧视图。
[0056]图16是示出了轴接头、离合器单元及其周围的纵向剖视图。
[0057]图17是示出了图16中示出的离合器单元的改型的纵向剖视图。
[0058]图18是示出了风力发电设备的改型的示意性侧视图。
[0059]图19(A)至图19(D)是解释离合器单元的组装方法的解释性视图。
[0060]图20(A)至图20(D)是解释离合器单元的组装方法的解释性视图。
[0061]图21是解释【背景技术】的风力发电设备的示意性结构的解释性视图。
【具体实施方式】
[0062]在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行描述。
[0063]【总体结构】
[0064]图1是根据本发明的实施方式的设置有接头结构的风力发电设备1的示意性侧视图。风力发电设备1具有下述结构:在该结构中，发电机4的输入轴41通过来自增速器3的输出轴35的转矩而被旋转，从而产生电力，并且根据本发明的实施方式的接头结构用于该风力发电设备1。
[0065]进一步地描述该结构，风力发电设备1设置有叶片(风力接受构件)11、支柱12和机舱13。叶片11由设置在主轴2的端部处的 多个叶片形成并且通过接受风力使主轴2旋转。机舱13设置有主轴2、用于支承主轴2的支承机构15、将主轴2的旋转速度增大的增速器3、通过由增速器3增大了速度的旋转力而产生电力的发电机4、容置这些部件的壳体18等。支柱12支承机舱13，使得机舱13能够绕竖向方向上的轴中心水平地旋转。
[0066]图2是示出了增速器3和发电机4的示意性侧视图。发电机4由例如感应发电机形成，并且发电机4具有输入轴41、转子42和未示出的定子等，其中，输入轴41通过接受由增速器3增大了速度的旋转而旋转，转子42结合在发电机4中。转子42联接至输入轴41使得转子42能够与输入轴41 一体旋转，并且在输入轴41旋转以驱动转子42时，发电机4产生电力。此夕卜，输入轴41设置有用于对输入轴41进行制动的制动器44。
[0067]增速器3设置有齿轮机构(旋转传递机构)30，该齿轮机构30接受主轴2的旋转并且将主轴的速度增大。齿轮机构30设置有行星齿轮机构31和高速级齿轮机构32，其中，该高速级齿轮机构32接受由行星齿轮机构31增大了速度的旋转并且进一步地增大旋转速度。
[0068]行星齿轮机构31具有内齿轮(环形齿轮)31a、由行星架(未示出)保持的多个行星齿轮31b、和太阳齿轮31c，其中，行星架联接至主轴2使得行星架能够与主轴2—体旋转，该太阳齿轮31c与行星齿轮31b啮合。由此，当行星架与主轴2—起旋转时，太阳齿轮31c通过行星齿轮31b旋转，并且该旋转被传递至高速级齿轮机构32的低速轴33。
[0069]高速级齿轮机构32设置有:具有低速齿轮33a的低速轴33、具有第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b的中间轴34、以及具有高速齿轮35a的输出轴35。
[0070]低速轴33由直径为例如约lm的大尺寸旋转轴形成，并且与主轴2同心地设置。低速轴33的在轴向方向上的两个端部由滚动轴承36a和36b以可旋转的方式支承。
[0071]中间轴34以平行于低速轴33的方式设置，并且中间轴34的在轴向方向上的两个端部由滚动轴承37a和37b以可旋转的方式支承。中间轴34的第一中间齿轮34a与低速齿轮33a啮合，并且第二中间齿轮34b与高速齿轮35a啮合。
[0072]输出轴35以平行于中间轴34的方式设置，并且输出轴35输出运转转矩。输出轴35的在轴向方向上的一个端部35b侧和另一端部(输出端部)35c侧分别由滚子轴承38和39以可旋转的方式支承。
[0073]通过以上结构，主轴2的旋转根据行星齿轮机构31的传动比、低速齿轮33a与第一中间齿轮34a之间的传动比以及第二中间齿轮34b与高速齿轮35a之间的传动比被分三级增速，并且以来自输出轴35的输出端部35c的旋转的形式被输出。也就是说，主轴2的通过风力而进行的旋转通过增速器3被分三级增速、被从输出轴35输出、并且通过输出轴35的运转转矩而驱动发电机4。
[0074]【滚子轴承別】
[0075]图3是示出了增速器3的滚子轴承38的剖视图。滚子轴承38由圆柱滚子轴承形成，并且滚子轴承38设置有内圈38a、外圈38b、多个圆柱滚子38c和环状保持架38d，其中，该内圈38a从外部配装并固定到输出轴35上，该外圈38b固定至增速器3的壳体14，所述多个圆柱滚子38c以能够滚动的方式设置在内圈38a与外圈38b之间，该环状保持架38d将圆柱滚子38c沿周向方向保持成预定间隔。内圈38a、外圈38b和圆柱滚子38c例如由轴承钢制成，并且保持架38d例如由铜合金制成。
[0076]内圈38a具有形成在内圈38a的外周的在轴向方向上的中央部分中的内圈滚道面38al。外圈38b与内圈38a同心地设置，并且外圈38b具有形成在外圈38b的内周的在轴向方向上的中央部分中的外圈滚道面38bl。外圈滚道面38bl设置成使得外圈滚道面38bl面向内圈滚道面38al。此外，外圈38b具有形成在轴向方向上的两侧的一对外圈肋状部38b2。外圈肋状部38b2形成为从外圈38b的内周的在轴向方向上的两个端部沿径向方向向内突出，并且圆柱滚子38c的端面与外圈肋状部38b2滑动接触。
[0077]圆柱滚子38c以可滚动的方式设置在内圈滚道面38al与外圈滚道面38bl之间。
[0078]保持架38d具有一对环状部38dl和多个柱部38d2，其中，所述一对环状部38dl设置成使得它们沿轴向方向分离，所述多个柱部38d2沿环状部38dl的周向方向均匀地间隔开并且将环状部38dl联接在一起。在所述一对环状部38dl与相邻的柱部38d2之间分别形成有腔38d3，并且在腔38d3中分别设置有圆柱滚子38c。在大尺寸风力发电设备1中，由于高的负载被施加至对增速器3的输出轴35进行支承的滚动轴承38，因此优选地使用这样的滚子轴承38:其具有高的刚度，并能够适当地吸收输出轴35的由于热所造成的轴向膨胀和轴向收缩。在此，可以使用滚珠轴承或圆锥滚子轴承作为滚动轴承。
[0079]【轴接头9和离合器单元20】
[0080]在图2中，风力发电设备1设置有轴接头9，该轴接头9设置在增速器3的输出轴35与发电机4的输入轴41之间并且用于使转矩能够在输出轴35与输入轴41之间传递。在本实施方式中，在轴接头9与输出轴35之间设置有离合器单元20。离合器单元20设置在用于输入轴41的制动器44的增速器3侧。
[0081]图4是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。轴接头9是这样的构件:该构件设置在输出轴35与输入轴41之间的区域中并且能够使转矩在输出轴35与输入轴41之间传递。轴接头9具有轴主体部9a和凸缘部9b和9c，其中，凸缘部9b和9c固定至轴主体部9a的两个端部。固定至输入轴41的端部的凸缘部41a通过螺栓/螺母29a联接并固定至凸缘部9c。轴接头9用作用于将从输出轴35侧输入的运转转矩传递至输入轴41侧的转矩传递轴。
[0082]在图4中，离合器单元20具有轴联接部21、接头联接部22和单向离合器7，其中，该轴联接部21与输出轴35—体旋转，该接头联接部22与轴接头9 一体旋转，该单向离合器7设置在轴联接部21与接头联接部22之间。此外，离合器单元20具有滚动轴承8，该滚动轴承8夹在轴联接部21与接头联接部22之间。
[0083]在本实施方式中，轴联接部21由与输出轴35分离的轴状构件形成并且联接至输出轴35，并且接头联接部22由与轴接头9分离的构件形成并且联接至轴接头9。
[0084]轴联接部21具有轴主体部21a和联接轴部21b，其中，该轴主体部21a的外周表面21al由圆柱面形成，该联接轴部21b用于联接至输出轴35。相反地，在输出轴35的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔35d。在联接轴部21b的端部上形成有插入孔35d中的插入轴部21c。孔35d由花键孔形成，并且插入轴部21c是花键轴。因此，能够沿轴向方向相对于输出轴35(孔35d)移动的轴联接部21(插入轴部21c)不能够相对旋转。
[0085]由于能够沿轴向方向相对于输出轴35移动的轴联接部21如上所述那样不能够相对旋转，因此获得下述结构:在该结构中，即使在从输出轴35经由轴接头9至输入轴41的部分中轴向长度由于温度升高或温度下降所造成的热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过插入轴部21c与孔35d之间的关系被吸收，并且转矩能够从输出轴35通过轴接头9传递至输入轴41。
[0086]设置有孔35d和插入轴部21c的构件可以是相反的。也就是说，尽管未示出，但可以采取下述结构:在该结构中，花键孔形成在轴联接部21上并且花键轴形成在输出轴35上。
[0087]当轴联接部21由轴状构件形成时，接头联接部22由定位在轴状构件径向外侧的圆筒构件形成。接头联接部22具有凸缘部22a。通过该凸缘部22a，接头联接部22在凸缘部22a与轴接头9的凸缘部9b之间具有稍后描述的间隔件(挠性构件23)的情况下通过螺栓/螺母29b联接并固定至凸缘部％。此外，通过该螺栓/螺母29b，接头联接部22能够以可拆卸的方式附接至轴接头9。此外，通过这种能够以可拆卸的方式附接的结构，轴联接部21也能够以可拆卸的方式附接至输出轴35。为了使接头联接部22能够以可拆卸的方式附接至轴接头9，在接头联接部22(附接至接头联接部22的内周侧的单向离合器7)与输出轴35之间设置有轴向间隔S1。为了使轴联接部21能够以可拆卸的方式附接至输出轴35，在轴联接部21与轴接头9之间设置有轴向间隔S2。尽管未示出，但在间隔S1中可以设置由弹性构件形成的填充物。
[0088]单向离合器7设置在轴联接部21的轴主体部21a与接头联接部22的圆筒主体部22b之间的沿径向方向彼此相向并且彼此重叠的区域中。此外，滚动轴承8设置在轴主体部21a与圆筒主体部22b之间、单向离合器7的在轴向方向上的仅一侧(轴接头9侧)。
[0089]单向离合器7设置成使得输出轴35的旋转能够通过轴联接部21和接头联接部22传递至输入轴41。稍后将对单向离合器7的功能进行描述。滚动轴承8设置成使得轴联接部21和接头联接部22彼此支承。也就是说，滚动轴承8是用于对这些联接部进行支承的滚动轴承。
[0090]此外，挠性构件23夹在轴接头9与接头联接部22之间。挠性构件23由多个环状构件或盘状构件形成，它们均通过螺栓/螺母29b联接至凸缘部22a和凸缘部％。挠性构件23具有以下功能:通过挠性构件23的自身挠曲(弹性变形)吸收输出轴35与输入轴41之间的诸如偏心或角度偏差之类的未对准(轴未对准)。挠性构件23的结构以及结合挠性构件使用的凸缘部22a和凸缘部9b的结构并未具体地限制，并且如果【背景技术】的机构具有上述功能，则可以采取这种结构(例如，在JP-A-2006-250034等中描述的结构)。
[0091]【供油结构】
[0092]在轴联接部21与接头联接部22之间填充有油脂(润滑剂)以用于润滑设置在其内部的单向离合器7和滚动轴承8。离合器单元20设置有密封装置10，该密封装置10在轴主体部21a与圆筒主体部22b之间形成用于填充油脂的密封空间，该密封空间是容置单向离合器7和滚动轴承8的区域。在本实施方式中，轴联接部21还具有附接至轴主体部21a的外周侧的内圈71。该内圈71也用作单向离合器7的内圈部。因此，密封空间形成在内圈71与圆筒主体部22b之间。密封装置10设置在输出轴35侧，并且尽管在图4中未示出，但也可以在轴接头9侧设置另一密封装置。因此，油脂被填充在圆筒主体部22b与轴主体部21a之间，使得单向离合器7和滚动轴承8能够被适当地润滑。单向离合器7在密封空间中的布置位置以及滚动轴承8在密封空间中的布置位置在轴向方向上彼此连通，使得油脂在单向离合器7与滚动轴承8之间遍布。
[0093]圆筒主体部22b具有供油孔61a，该供油孔61a形成为从圆筒主体部22b的外周表面沿径向方向穿过圆筒主体部22b直到圆筒主体部22b的内周表面(密封空间)，并且该供油孔61a附接有油脂喷嘴(具有止回阀的填充开口)64。尽管供油孔61a(以及油脂喷嘴64)在本实施方式中设置在单向离合器7的输出轴35侧，但供油孔61a(以及油脂喷嘴64)也可以设置在对应于单向离合器7与滚动轴承8之间的位置中。此外，供油孔61a设置在周向方向上的多个位置，例如设置在周向方向上以等间隔隔开的四个位置处，并且油脂能够从供油孔61a中的任一供油孔被供给到密封空间中。
[0094]此外，在从供油孔61a中的任一供油孔供给油脂时，旧的油脂能够通过拆卸另一供油孔孔61a的油脂喷嘴64而从该另一供油孔61a排出。因此，供油孔61a不仅用作油脂供给部而且用作排出部。
[0095]尽管供油孔61a的位置在接头联接部22旋转时改变，但由于供油孔61a设置在周向方向上的多于一个位置处，因此可以选择位于最容易供油的位置处的供油孔61a来执行供油。因此，能够容易地执行供油工作。
[0096]此外，当供油孔61a设置在对应于单向离合器7与滚动轴承8之间的位置中时，能够可靠地执行将油脂供给至单向离合器7和滚动轴承8。尽管优选地使用以酯为基油、以尿素基材料为增稠剂且不受温度变化影响的油脂，但本发明不局限于此。
[0097]【滚动轴承8和单向离合器7】
[0098]在图4中，滚动轴承8夹在轴联接部21的轴主体部21a与接头联接部22的圆筒主体部22b之间，并且滚动轴承8支承轴联接部21和接头联接部22使得它们能够相对于彼此相对旋转。滚动轴承8由深槽滚珠轴承形成，该深槽滚珠轴承设置有作为滚道圈的内圈81和外圈82、多个滚珠(滚动元件)83和保持架84，其中，所述多个滚珠83设置成能够在内圈81与外圈82之间滚动，该保持架84将滚珠83沿周向方向保持有一定间隔。
[0099]图5是在图4中的箭头A处截取的剖视图。如图4和图5中所示，单向离合器7设置有内圈部、外圈部和多个滚子(接合元件)73。在本实施方式中，内圈部由从外部配装在轴主体部21a上的内圈71形成，并且外圈部由圆筒主体部22b的一部分形成。在下文中，圆筒主体部22b的所述一部分将被称为单向离合器7的外圈72。外圈部可以是与圆筒主体部22b分离的构件，并且外圈部可以由配装并固定至圆筒主体部22b的内周表面的构件形成。
[0100]内圈71通过配装在轴主体部21a上而被固定，并且内圈71与轴联接部21—体旋转。滚子73设置在内圈71的外周表面71a与外圈72的内周表面72a之间。外圈72的内周表面72a形成这样的内周表面72 a:滚子73在该内周表面72a处滚动。在本实施方式中，滚子73形成为圆柱形状，并且沿周向方向设置有八个滚子73(参见图5)。
[0101]单向离合器7还设置有环状保持架74和多个弹性构件(推动构件)75，其中，该环状保持架74将滚子73沿周向方向保持成预定间隔，所述多个弹性构件75沿周向方向上的一个方向弹性地推动滚子73(见图5)。
[0102]图6是示出了单向离合器7的保持架74的立体图。保持架74具有一对环状部76和多个柱部77，其中，所述一对环状部76在轴向方向上彼此相向，所述多个柱部77与这些环状部76分离并且所述多个柱部77的两个轴向端部配装在环状部76上。由环状部76和周向相邻的柱部77包围的空间形成腔78，并且滚子73分别单独地容置在腔78中(参见图5)。
[0103]环状部76由诸如碳钢或铝之类的金属材料制成，并且在环状部76的内周上沿周向方向方向以预定间隔形成有多个凹部76a。
[0104]柱部77具有主体部77a、突出部77b和一对配装部77c，其中，该突出部77b设置成在主体部77a的在周向方向上的一个端面上突出，所述一对配装部77c形成在主体部77a的在轴向方向上的两个端部。主体部77a、突出部77b和配装部77c通过对合成树脂材料进行注塑成型而一体地模制。
[0105]配装部77c形成使得配装部77c的径向厚度小于主体部77a的径向厚度，并且在配装部77c配装在凹部76a的状态下，环状部76的外周表面以及主体部77a的外周表面彼此大致齐平。
[0106]如图5中所示，突出部77b用于对容置在腔78中的弹性构件75进行引导(定位)。突出部77b形成为朝向端部逐渐地渐缩。弹性构件75从突出部77b的端侧松弛地配装。弹性构件75由形成为在轴向方向上细长的压缩螺旋弹簧形成。弹性构件75可以是呈不同形式的弹簧，如片簧。
[0107]如上所述，保持架74由环状部76和柱部77形成并且环状部76和柱部77彼此分离地形成，使得环状部76和柱部77能够被单独地制造。因此，与整个保持架74被一体地制造的情况相比较，能够更容易地制造保持架74。具体地，由于用于风力发电设备1的保持架74具有较大的尺寸，并且难以一体地制造整体的保持架，因此彼此分别地形成环状部76和柱部77是更有益的。此外，通过由金属制成环状部76，能够确保保持架74的强度，并且通过由合成树脂制成柱部77，能够减轻保持架74的总重量。
[0108]此外，如图4中所示，在一侧的环状部76的内周表面上形成有凸部76c。在内圈71的外周表面71a上形成有凹部71b，凸部76c被插入在该凹部71b处。由于凸部76c被插入在凹部7lb中，因此保持架74的轴向运动被限制，并且因此，滚子73的轴向运动被保持架74限制。
[0109]如图5中所示，在内圈71的外周表面71a上形成有与滚子73的数目相同的数目(八个)的平坦凸轮面71al，并且外圈72的内周表面72a是圆柱面。在凸轮面71al与内周表面72a之间沿周向方向形成有多个(八个)楔形空间S。
[0110]图7是示出了单向离合器7的相关部分的放大剖视图。在轴联接部21的内圈71与接头联接部22的圆筒主体部22b之间夹有多个滚子73。此外，滚子73分别单独地设置在楔形空间S中。此外，滚子73被弹性构件75沿楔形空间S变窄的方向推动。每个滚子73的外周表面是与内圈71的凸轮面71al以及外圈72的内周表面72a(圆筒主体部22b的部分)接触的接触表面73a，并且该接触表面73a沿宽度方向(轴向方向)直线地形成。
[0111]在如上述那样构造的单向离合器7中，当通过轴联接部21以及与其成一体的内圈71以增大的速度旋转而使得轴联接部21和内圈71的旋转速度高于接头联接部22(外圈72)的旋转速度时，轴主体部21a和内圈71表现为沿一个方向(图5中的逆时针方向；图7中箭头a的方向)相对于外圈72相对旋转。在这种情况下，通过弹性构件75的按压力，滚子73沿楔形空间S变窄的方向(图7中向右)略微地移动，使得滚子73的接触表面73a与内圈71的外周表面71a(凸轮面71al;接合表面)以及外圈72的内周表面(接合表面)72a压力接触，这导致了滚子73被接合在内圈71与外圈72之间的状态。这使内圈71和外圈72能够沿所述一个方向a一体旋转，使得轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。
[0112]在本实施方式中，如图4中所示，轴联接部21能够与增速器3的输出轴35—体旋转，并且接头联接部22能够通过轴接头9与发电机4的输入轴41 一体旋转。为此，在单向离合器7中，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。也就是说，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，滚子73能够与轴联接部21的内圈71的外周表面71a以及接头联接部22的圆筒主体部22b(外圈72)的内周表面72a接合，使得轴联接部21和接头联接部22能够以能够一体旋转的方式连接。因此，输出轴35通过轴接头9与输入轴41 一体旋转。
[0113]此外，当输出轴35(轴联接部21)的旋转在以增大速度旋转之后变成恒定速度旋转、并且轴联接部21的旋转速度变得与输入轴41(接头联接部22)的旋转速度相同的时候，滚子73被保持处于被接合在内圈71与外圈72之间的状态下。为此，单向离合器7保持内圈71和外圈72沿所述一个方向的一体旋转，使得输出轴35 (轴联接部21)和输入轴41 (接头联接部22)继续一体旋转。
[0114]另一方面，当通过输出轴35减速使轴联接部21以降低的速度旋转而使得轴联接部21的旋转速度低于接头联接部22的旋转速度时，内圈71表现为沿另一方向(图5中的顺时针方向；图7中的箭头b的方向)相对于外圈72相对旋转。在这种情况下，通过滚子73抵抗弹性构件75的按压力沿楔形空间S变宽的方向略微地移动，而解除滚子73与内圈71和外圈72之间的接合。如上所述，通过解除滚子73的接合，而使轴联接部21和接头联接部22断开连接。
[0115]也就是说，在单向离合器7中，在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，轴联接部21和接头联接部22被断开连接。也就是说，在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，滚子73与轴联接部21的内圈71的外周表面71 a以及接头联接部22的圆筒主体部22b (外圈72)的内周表面72a的接合被解除，使得轴联接部21和接头联接部22被断开连接。因此，输出轴35与轴接头9断开连接，使得输出轴35和输入轴41能够相对旋转(能够空转)。
[0116]尽管形成楔形空间S的内周表面72a由圆柱面的在周向方向上连续的部分(弧形表面)形成，但该内周表面72a也可以由在周向方向上不连续的弧形表面、例如独立的弧形表面形成，使得在楔形空间S的在周向方向上相邻的内周表面72a之间夹有平坦表面或拐点。
[0117]【关于增大紧固力的作用】
[0118]在轴联接部21中，内圈71通过以预定的过盈量的过盈配合而配装在轴主体部21a上。因此，内圈71和轴主体部21a能够通过内圈71与轴主体部21a的紧固力而一体旋转。此夕卜，内圈71与轴主体部21a的紧固力通过滚子73与内圈71和外圈72之间的接合而被增大。在下文中，将对这种作用进行描述。
[0119]如图7中所示，当内圈71表现为沿图7中的箭头a的方向相对于外圈72相对旋转时，滚子73与凸轮面71al和内周表面72a接合，滚子73接受来自内周表面72a的负载Fa(Fb)，如图8(a)(图8(b))中所示，并且内圈71的凸轮面71al接受垂直分量负载Fal(Fbl)，这种垂直分量负载Fal(Fbl)是来自滚子73的负载Fa(Fb)的分力。因此，内圈71与轴主体部21a的紧固力通过这种垂直分量负载Fal(Fbl)而被增大。
[0120]为此，能够使得转矩(传递转矩)T2小于最大传递转矩Tlmax，其中，所述转矩(传递转矩)T2为借助于轴主体部21a与内圈71之间的配合所产生的紧固力(在下文中，被称为“初始紧固力”)而能够从轴主体部21a传递至内圈71的转矩，最大传递转矩Tlmax为用于运转风力发电设备1的负载转矩(比如，用于使发电机4的转子42旋转的发电转矩或惯性转矩)变得最大时从轴主体部21a传递至内圈71的最大传递转矩Tlmax。也就是说，在T2与Tlmax之间能够设定为如下关系:
[0121]Tlmax>T2---(l)
[0122]此外，当借助于滚子73与内圈71和外圈72之间的接合所产生的紧固力(在下文中，还被称为“附加紧固力”)而能够从轴主体部21a传递至内圈71的传递转矩是T3时，通过将T2和T3相加所得的值始终大于用于运转风力发电设备1所需的最小传递转矩T1。也就是说，
[0123]Τ1<Τ2+Τ3...(2)
[0124]具体地，借助于负载转矩是最大时的附加紧固力而能够从轴主体部21a传递至内圈71的传递转矩T3max满足如下条件:
[0125]Tlmax<T2+T3max-'-(3)
[0126]如通过图9的曲线示出了负载转矩与传递转矩T1至T3之间的关系。以上提到的最大负载转矩假定为风力发电设备1的设计条件下的最大负载转矩，而不是在例如风力发电设备1遭受故障或在由于异常的天气而出现超出设想的急剧的风速波动时引起的过大的负载转矩。
[0127]通过满足以上表达式(1)至(3)的关系，能够使由轴主体部21a与内圈71之间的配合所产生的初始紧固力最小化、能够减小轴主体部21a与内圈71之间的配合所需的过盈量、并且能够减小通过所述配合在内圈71上引起的内部应力(特别地，周向方向上的应力)。通过减小内圈71的内部应力，增强了内圈71的耐久性，使得能够延长单向离合器7的寿命并且因此能够延长离合器单元20的寿命。轴主体部21a与内圈71之间的过盈量最小可以是ΙΟμπι。
[0128]通过省略单向离合器7的内圈71并且将凸轮面直接形成在轴主体部21a上，能够抑制伴随如上所述的配合而在内圈71上产生的应力集中，这是有利的。然而，由于本实施方式中的用于风力发电设备1的单向离合器7的尺寸较大，因此将凸轮面直接形成在轴主体部21a上是困难且不现实的。因此，将传递转矩T1至T3与负载转矩之间的关系设定成以上表达式(1)至(3)是最有效的。
[0129]【楔形空间S的楔角】
[0130]另一方面，当由于滚子73与内圈71和外圈72之间的接合而造成的紧固力在负载转矩增大的情况下变得过高时，内圈71上的负担变大，使得耐久性反而可能降低。为此，在本实施方式中，随着负载转矩增大，从滚子73施加至内圈71(凸轮面71al)的垂直分量负载的增量相对于负载转矩的增量而言减小，使得能够尽量减小内圈71上的负担。
[0131]具体地，由于外圈72的内周表面72a形成为弧形表面，因此在楔形空间S越小的区域中，楔角越大(参见图7)。
[0132]图8(a)示出了滚子73定位在楔形空间S相对较大并且楔角0a较小的区域中的状态，并且图8(b)示出了滚子73定位在楔形空间S相对较小并且楔角0b较大的区域中的状态。
[0133]此外，滚子73定位在楔形空间S较大的区域中时的时刻是例如在负载转矩较小--例如当从非旋转状态达到切入风速(发电所需的最小风速)以启动旋转时，以及当旋转在切入风速下变得恒定并且稳定时一一情况下、滚子73与内圈71和外圈72接合的早期阶段，并且滚子73定位在楔形空间S较小的区域中时的时刻处于例如在负载转矩较高——例如当风速变得不小于额定风速并且达到额定输出时一一的情况下。切入风速可以是瞬时风速或者可以是预定时间内的平均风速。
[0134]因此，在图8(a)和图8(b)中，从外圈72的内周表面72a施加至滚子73的负载Fa和负载Fb具有如下关系:
[0135]Fa〈Fb."(4)
[0136]在图8(b)中的从内周向表面72a施加至滚子73的垂直分量负载Fbl与负载Fb的百分比(Fb/Fb 1)小于在图8 (a)中的垂直分量负载Fa 1与负载Fa的百分比(Fa/Fa 1)。为此，即使负载转矩增大，垂直分量负载Fbl也不会变得非常大，使得能够减小内圈71上的负担。
[0137]在滚子73与内圈71和外圈72之间的接合的初始负载转矩起作用时的楔角0a以及在最大负载转矩起作用时的楔角9b设定成如下关系:
[0138]l.0°<0b-0a<1.5°---(5)
[0139]楔角0a优选地在4°至9°的范围内，并且楔角ΘΜ尤选地在5.5°至10°的范围内。这是因为:如果楔角9a小于4°，则存在从滚子73施加至凸轮面71al的垂直分量负载Fal高于所需负载的可能性，并且如果楔角0a大于9°，则另一楔角0b变得过大使得存在滚子与周表面之间的接合不充分的可能性。此外，这是因为:如果楔角0b小于5.5°，则另一楔角0a变得过小使得存在从滚子73施加至凸轮面71al的垂直分量负载Fal被增大到超出所需负载的可能性，并且如果楔角9b大于10°，则存在滚子73与内圈71和外圈72之间的接合不充分的可能性。
[0140]此外，楔角0a与楔角0b之比设定为:
[0141]l.l<0b/0a<1.4---(6)
[0142](更优选地，1.11〈013/0& amp;〈1.38)。
[0143]通过将楔角0a与楔角0b设定为以上关系，在从滚子73与内圈71和外圈72之间的接合的早期阶段至转矩负载变得最大的时段期间，能够可靠地执行轴主体部21a与内圈71之间的转矩传递并且能够减小内圈71上的负担。
[0144]以上表达式(5)和(6)这样的关系能够通过调节外圈72的内径、滚子73的外径和节圆直径(P.C.D)、以及内周表面72a与凸轮面71al之间的距离等而设定。此外，优选地是将单向离合器7的滚子73的数目设定为四个至八个。这是因为:如果滚子73的数目大于八个，则从内周表面72a至滚子73的负载Fa(Fb)被分散、从滚子73至凸轮面71al的垂直分量负载Fal较小、并且存在不能够充分地获得内圈71在轴主体部21a上的紧固力的可能性。此外，这是因为:如果滚子73的数目小于四个，则内圈71在轴主体部21a上的紧固力过大并且内圈71上的局部负担较重。
[0145]【关于转矩限制器】
[0146]本实施方式的单向离合器7可以设置有转矩限制器24，该转矩限制器24在从轴联接部21至接头联接部22的传递转矩超过预定值(上限值)时将轴联接部21与接头联接部22断开连接。图10是示出了设置有转矩限制器24的单向离合器7的一部分的剖视图。
[0147]如上所述，在单向离合器7中，通过轴联接部21沿图7中的箭头a的方向以增大的速度旋转，滚子73被接合在凸轮面71al与外圈72的内周表面72a之间，以使接头联接部22沿同一方向一体旋转。然而，例如，如果在发电机4上发生咬死等并且这种咬死使输入轴41难以旋转，则通过轴接头9联接至输入轴41的接头联接部22也难以旋转，使得从轴联接部21传递至接头联接部22的运转转矩过大。因此，例如，重的负担被施加至位于联接至轴联接部21的输出轴35与主轴2之间的增速器3上，使得存在增速器3中的齿轮、轴承等被损坏的可能性。
[0148]因此，为了解决如上所述的麻烦，设置了转矩限制器24。如图10中所示，在内圈71的外周表面71a上形成有能够容置滚子73的凹部25。凹部25形成在周向相邻的凸轮面71al之间。滚子73—一其能够抵靠在设置在箭头a的方向上与各个凹部25相邻的凸轮面71al上一一在滚子73爬过凸轮面71al的端部71a2上时掉落并且被容置到该凹部25中。
[0149]凹部25具有底部25a和侧壁部25bl和25b2，底部25a形成为半径与滚子73大致相同的弧形表面，侧壁部25bl和25b2在底部25a的在周向方向上的两侧形成为彼此平行。侧壁部25bl和25b2形成为倾斜表面，倾斜表面倾斜成使得:这些倾斜表面相对于穿过单向离合器7的轴中心0和底部25a的曲率中心的径向假想线Y在径向方向上越靠近外部，则这些倾斜表面越是定位在箭头a的方向上。为此，更靠近滚子73侧的侧壁部25bl较长，并且另一侧的侧壁部25b2较短。此外，凸轮面71al与一个侧壁部25bl之间的角度不小于90° (例如，约90°至120。)。
[0150]此外，凹部25形成为能够容置整个滚子73的深度。为此，容置在凹部25中的滚子73定位在弹性构件75的径向内侧。
[0151]弹性构件75设置有盖构件26。该盖构件26形成为带底的管形以包围弹性构件75的周向方向上的一个端面(滚子73侧的端面)、径向方向上的外侧表面、径向方向上的内侧表面以及轴向方向上的两个侧表面，并且覆盖周向方向上的所述一个端面的部分26a抵靠在滚子73上。此外，沿着外圈72的内周表面72a形成有呈弧形形式的部分26b，该部分26b覆盖弹性构件75的径向方向上的外侧表面，并且该部分26b涂覆有氟碳树脂、二硫化钼等以减小摩擦阻力，使得即使该部分26b与外圈72的内周表面72a接触，也能够平滑地滑动。
[0152]当从轴联接部21传递至接头联接部22的运转转矩超过上限时，滚子73从凸轮面71al上爬过端部71a2、并如图11中所示那样掉落到凹部25中，以与楔形空间S分离。因此，轴联接部21和接头联接部22完全地断开连接，使得轴联接部21和接头联接部22之间的运转转矩的传递被切断。因此，轴联接部21在几乎不带任何负载的情况下旋转，使得能够减小增速器3上的负担并且能够防止增速器3的损坏。
[0153]此外，只要主轴2正在旋转，轴联接部21就继续以通过增速器3增大了的旋转速度旋转，即使在滚子3被容置在凹部25中之后，仍是如此;然而，如果滚子73由于通过轴联接部21的旋转所产生的离心力而沿径向方向向外与凹部25分离并且滚子73再一次与凸轮面71al以及外圈72的内周面72a接合，则轴联接部21被连接至接头联接部22以被锁定，使得重的负担被施加在增速器3上。为了防止这种情形，本实施方式的转矩限制器24设置有防分离装置以用于防止滚子73与凹部25分离。
[0154]具体地，为了形成防分离装置，凹部25的一个侧壁部(周向方向上的一个边缘部；限制部)25b2沿滚子73的径向方向向外突出。也就是说，即使滚子73由于离心力而表现为沿径向方向(沿着假想线Y的箭头B的方向)向外移动，凹部25的侧壁部25b2也会是使移动困难的障碍物，使得防止与凹部25分离。此外，由于通过轴联接部21沿箭头a的方向旋转而向滚子73施加与箭头a相反的方向上的惯性力，因此与凹部25的分离是更加困难的。
[0155]此外，弹性构件75和盖构件26用作防分离装置。也就是说，当凸轮面71al上的滚子73掉落到凹部25中时，腔78中的弹性构件75扩张，使得滚子73定位在弹性构件75和盖构件26的径向内侧并且凹部25的至少一部分被盖构件26封闭。为此，即使滚子73由于通过轴联接部21所产生的离心力而表现为径向向外地移动，弹性构件75和盖构件26仍是抑制移动的障碍物，使得适当地防止滚子73与凹部25的分离。具体地，通过设置有盖构件26的弹性构件75，能够可靠地防止滚子73与凹部25的分离。
[0156]用于防止增速器3等故障的转矩限制器的结构可以具有不同的形式。例如，图4中示出的间隔件23可以用作转矩限制器。也就是说，在这种情况下，间隔件23由树脂制成，使得间隔件23在异常大的转矩将要作用在输出轴35上和类似情况时被损坏。
[0157]【关于离合器单元20的另一实施方式】
[0158]图12是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。与图4中示出的离合器单元20相同，图12中示出的离合器单元20具有联接至输出轴35的轴联接部21、联接至轴接头9的接头联接部22以及设置在轴联接部21与接头联接部22之间的单向离合器7。在图4和图12中示出的实施方式中，相同的构成元件由相同的附图标记和符号指示。
[0159]将图4中示出的离合器单元20与图12中示出的离合器单元20进行比较，输出轴35和轴联接部21的联接结构以及轴联接部21和接头联接部22的支承结构是不同的。此外，图12中示出的实施方式与图4中示出的实施方式的不同之处在于:单向离合器7的内圈由轴联接部21的一部分形成。
[0160]将对以上提到的联接结构进行描述。在输出轴35的端部35e上形成有阳螺纹46。相反地，轴联接部21由中空的轴构件形成，并且在轴联接部21上形成有与阳螺纹46螺纹连接的阴螺纹47。阴螺纹47具有下述结构:在该结构中，当阴螺纹47与阳螺纹46的旋紧完成时，在旋紧方向上，旋转被锁定。也就是说，输出轴35具有径向尺寸大于阳螺纹46的径向尺寸的大径部48，并且当阴螺纹47和阳螺纹46被旋紧在一起时，阴螺纹47的在轴向方向上的端面最终抵靠在大径部48的在轴向方向上的端面48a上。因此，输出轴35和轴联接部21不能够再相对旋转，使得在旋紧方向上旋转被锁定。
[0161]当轴联接部21相对于输出轴35旋转使得螺纹46和47被螺纹连接以被联接在一起时，为了容易地执行工作，在轴联接部21上形成有六边形孔49。也就是说，六角形扳手的一部分被插入在六角形孔49中以执行旋紧。
[0162]螺纹46和47的旋紧方向设定为与发电机4发电时输出轴35和输入轴41的旋转方向相同的方向。因此，即使由于发电而有运转转矩作用在输出轴35与轴联接部21之间，螺纹46和47也不会松开。
[0163]根据以上联接结构，能够容易地联接输出轴35与轴联接部21。
[0164]将对以上提到的支承结构进行描述。接头联接部22由管状构件形成，并且轴联接部21由定位在管状构件的径向内侧的轴状(中空轴状)构件形成。离合器单元20具有用于同心地支承轴联接部21和接头联接部22的支承部56。
[0165]支承部56具有多个滚珠排(在图12中为三个滚珠排)，并且每个滚珠排具有沿周向方向设置成多于一个的滚珠57。此外，支承部56具有环状保持架58，并且保持架58能够将滚珠排沿轴向方向保持有一定间隔并且能够将包括在滚珠排中的滚珠57沿周向方向保持有一定间隔。
[0166]在设置有支承部56的区域中，接头联接部22的内周表面22c以及轴联接部21的外周表面21e各自由圆柱面形成。该支承部56能够沿周向方向旋转，并且也能够沿轴向方向移动。
[0167]综上所述，支承部56具有夹在轴联接部21的外周表面21e与接头联接部22的内周表面22c之间的滚珠57以及将滚珠57沿周向方向保持有一定间隔的保持架58，并且支承部56能够支承轴联接部21和接头联接部22使得轴联接部21和接头联接部22能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。
[0168]根据该支承结构，由于轴联接部21和接头联接部22能够沿轴向方向相对地移动，因此即使在从输出轴35通过轴接头9至输入轴41的部分中轴向长度由于温度升高或温度下降造成的热膨胀和热收缩而改变，这种改变也能够通过轴联接部21和接头联接部22的结构以及支承部56而被吸收。
[0169]尽管未示出，但也可以采取下述结构:在该结构中，轴联接部21是管状构件、接头联接部22是定位该管状构件的径向内侧的轴状构件、并且支承部56设置在轴联接部21与接头联接部22之间。
[0170]【关于离合器单元20的另一实施方式】
[0171]图16是示出了轴接头9、离合器单元20及其周围的纵向剖视图。与图4和图12中示出的实施方式相同，图16中示出的离合器单元20夹在轴接头9与增速器3的输出轴35之间。此外，与图4和图12中示出的离合器单元20相同，本实施方式的离合器单元20也具有轴联接部21、接头联接部22和单向离合器7，其中，该轴联接部21联接至输出轴35并且与输出轴35一体旋转，该接头联接部22联接至轴接头9并且与轴接头9 一体旋转，该单向离合器7设置在轴联接部21与接头联接部22之间。在图4(图12)和图16中示出的实施方式中，相同的构成元件尽可能地由相同的附图标记和符号指示。
[0172]将图4(图12)中示出的离合器单元20与图16中示出的离合器单元20进行比较，除输出轴35和轴联接部21的联接结构以外，接头联接部22和轴联接部21的支承结构也是不同的。图16中示出的离合器单元20还设置有支承构件66，以用于支承接头联接部22、轴联接部21等。在下文中，将对图16中示出的离合器单元20的结构进行描述。
[0173]该离合器单元20还具有支承构件66和滚动轴承68，其中，该支承构件66固定至增速器3的壳体14，该滚动轴承68设置在支承构件66与接头联接部22之间。
[0174]增速器3设置有壳体14、输出轴35、滚子轴承39和密封构件40。壳体14设定在被布置在机舱13(参见图1)的地板(混凝土地板)上的状态下，并且包括壳体14的增速器3的自重由该地板支承。在壳体14的内周表面上设置有多排滚子轴承39，并且输出轴35通过壳体14经由这些滚子轴承39以可旋转的方式支承。在形成在壳体14与输出轴35之间的环形空间中，除滚子轴承39以外，在敞开端侧设置有密封构件40，从而防止异物进入增速器3中。输出轴35从壳体14的端面14a沿轴向方向向外突出。
[0175]轴联接部21是管状构件，并且轴联接部21从外侧配装在输出轴35上并固定。因此，轴联接部21能够与输出轴35—体旋转。与轴联接部21轴向相邻地设置有环状间隔件69a，并且在间隔件69a与接头联接部22之间设置有密封构件69b。密封构件69b防止异物进入单向离合器7侧。此外，螺母构件69c与形成在输出轴35的端部上的螺栓部螺纹连接。通过该螺母构件69c，防止轴联接部21和间隔件69a沿轴向方向移动并从输出轴35掉落。
[0176]接头联接部22整体上是环状的，接头联接部22具有联接至轴接头9的旋转凸缘部22d以及与旋转凸缘部22d成一体且具有圆筒形状的旋转圆筒部22e，并且接头联接部22的横截面是L形的。旋转凸缘部22d通过螺栓/螺母29b经由间隔件(挠性构件)23联接至轴接头9的凸缘部9b。旋转圆筒部22e与旋转凸缘部22d接连并且与旋转凸缘部22d—体旋转。单向离合器7设置在旋转圆筒部22e的内周侧。
[0177]单向离合器7具有与上述实施方式的结构(参见图5)类似的结构，并且单向离合器7使输出轴35的旋转能够通过轴联接部21、接头联接部22和轴接头9传递至发电机4的输入轴41。单向离合器7设置有内圈部、外圈部和多个滚子(接合元件)73。在本实施方式中，内圈部由轴联接部21形成，并且外圈部由接头联接部22的旋转圆筒部22e形成。也就是说，轴联接部21用作单向离合器7的内圈，并且旋转圆筒部22e用作单向离合器7的外圈。内圈部和外圈部可以是分别 与轴联接部21和旋转圆筒部22e分离的构件。
[0178]在轴联接部(内圈)21的外周表面与旋转圆筒部(外圈)22的内周表面之间设置有单向离合器7的多于一个的滚子73。在本实施方式中，滚子73形成为圆柱形状并且沿周向方向设置有八个滚子73(参见图5)。
[0179]此外，单向离合器7还设置有环状保持架74和多个弹性构件(推动构件)75，其中，该环状保持架74将滚子73沿周向方向保持成预定间隔，所述多个弹性构件75沿周向方向上的一个方向弹性地推动滚子73(参见图5)。
[0180]该单向离合器7具有与上述实施方式的功能相同的功能。也就是说，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，单向离合器7以能够一体旋转的方式连接轴联接部21与接头联接部22，并且在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，单向离合器7将轴联接部21与接头联接部22断开连接。
[0181]支承构件66整体上是环状的，支承构件66具有联接至壳体14的固定凸缘部66d以及与固定凸缘部66d呈一体且具有圆筒形状的固定圆筒部66e，并且支承构件66的横截面是L形的。
[0182]滚动轴承68设置在固定圆筒部66e的内周表面与旋转圆筒部22e的外周表面之间。这使得滚动轴承68能够将接头联接部22支承成能够相对于支承构件66旋转。
[0183]支承构件66的固定凸缘部66d通过螺栓66f固定至壳体14的侧部的端面14a。固定圆筒部66e定位在接头联接部22的旋转圆筒部22e的径向外侧。滚动轴承68夹在固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e之间，并且固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e能够同心地定位。由于支承构件66固定至壳体14，因此通过滚动轴承68设置的接头联接部22相对于支承构件66径向地定位。为此，即使单向离合器7中滚子73与接头联接部22和轴联接部21的接合解除，接头联接部22以及联接至接头联接部22的轴接头9也能够保持与输出轴35同心。
[0184]根据上述本实施方式的单向离合器20，接头联接部2能够通过支承构件66和滚动轴承68以可旋转的方式附接至增速器3的壳体14。为此，由于通过接头联接部22作用的轴接头9的重力(重量)、设置在接头联接部22与轴联接部21之间的单向离合器7的重力(重量)以及接头联接部22自身的重力(重量)所造成的负载被传递至壳体14，并且壳体14能够支承该负载。也就是说，滚动轴承68是用于支承并固定(就壳体14而言)的滚动轴承。
[0185]如果不设置支承构件66，则由于轴接头9和离合器单元20的重量，轴接头9和离合器单元20上的应力和机械负载增大。例如，如果由于轴接头9和离合器单元20的重量而在输出轴35和输入轴41上发生变形或未对准，则存在不能够顺利地执行通过单向离合器7的上述接合和解除接合的可能性，并且存在单向离合器的功能劣化的情况。相反地，根据本实施方式的离合器单元20，能够通过支承构件66来抑制变形和未对准的发生。
[0186]此外，在本实施方式中，接头联接部22具有旋转圆筒部22e，单向离合器7设置在旋转圆筒部22e的内周侧，并且支承构件66具有固定圆筒部66e，该固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e同心并且定位在旋转圆筒部22e的径向外侧。滚动轴承68设置在固定圆筒部66e与旋转圆筒部22e之间。单向离合器7的滚子73在轴向方向上定位在滚动轴承68的区域中。这导致了下述结构:在该结构中，单向离合器7设置在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周侧，并且滚动轴承68设置在旋转圆筒部22e的外周侧。
[0187]以上导致了下述结构:在该结构中，单向离合器7和滚动轴承68在径向方向上对准使得能够减小接头结构(离合器单元20)的轴向尺寸E。也就是说，轴接头9与增速器3之间的轴向距离能够形成得小于上述实施方式的该轴向距离。滚动轴承68和单向离合器7在轴向方向上的位置可以改变。
[0188]滚动轴承68是双排滚动轴承，在该双排滚动轴承中，滚动元件沿轴向方向设置成两排。替代性地，滚动轴承68可以是四点接触式滚珠轴承。由于这使支承构件66能够在被固定的状态下通过设置成在轴向方向上分离的两排滚珠(滚动元件)68c来支承接头联接部22，因此能够抑制支承构件66和接头联接部22的中心线的倾斜的发生。因此，就支承构件66处于被固定的状态下而言，能够抑制通过作用在接头联接部22上的力矩所造成的离合器单元20等倾斜的发生。滚动轴承68的滚动元件可以是除滚珠以外的滚动元件并且可以是滚子。
[0189]尽管在图16中示出的实施方式中，滚动轴承68的外圈68a与支承构件66是分离的，但如在图17中示出的改型中，支承构件66的固定圆筒部66e也可以用作滚动轴承68的外圈。在这种情况下，在固定圆筒部66e的内周表面上设置有滚动轴承68的滚珠(滚动元件)68c的滚道(滚道凹槽)68d。
[0190]此外，尽管在图16中示出的实施方式中，滚动轴承68的内圈68b与接头联接部22是分离的，但接头联接部22的旋转圆筒部22e也可以用作滚动轴承68的内圈，如图17中所示。在这种情况下，旋转圆筒部22e的外周表面上设置有滚动轴承68的滚珠(滚动元件)68c的滚道(滚道凹槽)68f。
[0191]通过如上所述将固定圆筒部66e也用作滚动轴承68的外圈并且旋转圆筒部22e也用作滚动轴承68的内圈，能够减少部件的数目，并且部件数目的减少有利于组装。
[0192]在图16(图17)中示出的实施方式中，固定物——支承构件66待固定至该固定物——是增速器3的壳体14，并且离合器单元20夹在轴接头9与增速器3的输出轴35之间。壳体14布置在设置有风力发电设备1的机舱3的地板上并且由该地板支承。因此，由于离合器单元20等的构成元件的重力(重量)所造成的负载被传递至增速器3的壳体14，并且增速器3的壳体14能够支承该负载。
[0193]尽管在图16(图17)中示出的实施方式中描述了支承构件66被固定至作为风力发电设备1的固定物的增速器3的壳体14的情况，但此外，固定物一一尽管未示出一一也可以是机舱13中的例如板或杆。
[0194]尽管在图16(图17)中示出的实施方式中描述了如上所述的离合器20设置在增速器3的输出轴35与轴接头9之间的情况，但作为另一实施方式，如图18中所示，离合器单元20也可以设置在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。在这种情况下，固定物——支承构件66待固定至该固定物一一是发电机4的壳体4a，并且离合器单元20夹在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。离合器单元20的支承构件66固定至发电机4的壳体4a。壳体4a布置在设置有风力发电设备1的机舱3(参见图1)的地板上并且由该地板支承。因此，由于离合器单元20的构成元件等的重力(重量)所造成的负载被传递至发电机4的壳体4a，并且壳体4a能够支承该负载。
[0195]图19(A)至图19(D)和图20(A)至图20(D)是解释图16中示出的离合器单元20的组装方法的解释性视图。如图19(A)和图19(B)中所示，在圆筒形的轴联接部21的外周侧设置用于单向离合器7的多个滚子(接合元件)73和环状保持架74。该轴联接部21处于其被附接至输出轴35之前的状态。接头联接部22被从轴向方向上移到轴联接部21附近，并且接头联接部22被附接至滚子73的径向方向上的外部(参见图19(C)和图19(D))。在这种情况下，环状密封构件69b被附接在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周侧。此外，环状间隔件69a设置在密封构件69b的内周侧、与轴联接部21轴向相邻的位置处。以这种方式组装的中间产品被称作第一中间产品Ml。
[0196]此外，为了如图19(C)中所示的在接头联接部22被从轴向方向移到轴联接部21附近并且接头联接部22被附接至滚子73的径向方向上的外部时促进附接，在接头联接部22的旋转圆筒部22e的内周表面的端部上设置有渐缩部。该渐缩部由渐缩表面形成，该渐缩表面的直径沿轴向方向向外扩大。
[0197]除第一中间产品Ml以外，如图20(A)和图20(B)中所示，滚动轴承68被附接至支承构件66的内周侧，并且这被称作第二中间产品。
[0198]随后，如图20(C)中所示，第一中间产品Ml和第二中间产品M2被沿轴向方向移到彼此附近并且组合在一起，从而获得离合器单元20。为了如上所述的在中间产品Ml和M2被沿轴向方向移到彼此附近并且组合在一起时促进组合(附接)，在接头联接部22的旋转圆筒部22e的外周表面的端部上设置有渐缩部。该渐缩部由渐缩表面形成，该渐缩表面的直径沿轴向方向向外缩小。
[0199]随后，该离合器单元20和输出轴35被沿轴向方向移到彼此附近并且被联接在一起，也就是说，轴联接部21和间隔件69a配装在输出轴35的外部上，螺母构件69c与形成在输出轴35的端部处的螺栓部螺纹连接并且被旋紧(参见图20(D))。随后，离合器单元20的支承构件66固定至增速器3的未示出的壳体14，并且未示出的轴接头9附接至该离合器单元20。
[0200]以上导致了下述结构:在该结构中，图16中示出的离合器单元20设置在增速器3与轴接头9之间。
[0201 ]【关于离合器单元20的又一实施方式】
[0202]图13是示出了离合器单元20的一部分的横向剖视图。该离合器单元20的单向离合器7使用楔块73作为接合元件。在这种情况下，在内圈71的外周表面71a上没有形成如图7中示出的凸轮面，并且外周表面71a形成为圆柱面。在图13中示出的实施方式中，单向离合器7的内圈部由轴主体部21a的一部分形成，并且没有如图4的情况那样设置单独的内圈71。该单向离合器7适用于上述实施方式。
[0203]楔块73设置有抵靠在轴主体部21a的外周表面71a上的第一抵靠表面73b、以及抵靠在圆筒主体部22b的内周表面72a上的第二抵靠表面73c，并且第一抵靠表面73b和第二抵靠表面73c各自形成为外凸的大致圆弧形状。此外，第一抵靠表面73b的抵靠在轴主体部2 la的外周表面71a上的抵靠点与第二抵靠表面73c的抵靠在圆筒主体部22b的内周表面72a上的抵靠点之间的距离(在下文中，被称为抵靠点间距)根据楔块73的倾斜而改变。也就是说，当轴主体部21a沿箭头a的方向相对于圆筒主体部22b旋转时，楔块73沿箭头e的方向倾斜使得抵靠点间距增大。相反地，当轴主体部21a沿箭头b的方向相对于圆筒主体部22b旋转时，楔块73沿与箭头e相反的方向倾斜使得抵靠点间距减小。
[0204]当抵靠点间距增大时，楔块73与轴主体部21a的外周表面71a以及圆筒主体部22b的内周表面72a接合，并且相反地，当抵靠点间距减小时，楔块73与轴主体部21a的外周表面71a以及圆筒主体部22b的内周表面72a的接合被解除。
[0205]因此，当轴主体部21a表现为沿箭头a的方向相对于圆筒主体部22b相对旋转时，轴主体部21a和圆筒主体部22b以能够一体旋转的方式连接，并且当轴主体部21a沿箭头b的方向相对于圆筒主体部22b相对旋转时，轴主体部21a和圆筒主体部22b被断开连接。因此，考虑到输出轴35与输入轴41之间的关系，在上述实施方式中，能够在一体旋转状态与相对旋转状态之间进行切换。
[0206]在图13中示出的实施方式的情况下，除与上述实施方式的优势类似的优势以外，不需要在轴主体部21a上形成凸缘面，使得能够减小制造成本。此外，由于轴主体部21a能够用作内圈，因此能够进一步地减小制造成本、能够简化单向离合器7的结构并且能够减小单向离合器7的径向尺寸。此外，由于与滚子相比，容易使楔块73的刚度较高并且容易提高转矩能力，因此能够减小楔块73自身的径向和轴向尺寸。因此，能够通过减小单向离合器7的径向和轴向齿寸来实现尺寸减小。从而，通过减小单向离合器7的尺寸，能够减小离合器单元20在径向方向和轴向方向上的整体尺寸。
[0207]【设置有这些实施方式的单向离合器20的风力发电设备1】
[0208]如上所述，带有接头结构的风力发电设备1(参见图1)设置有主轴2、增速器3、发电机4、轴接头9以及根据上述实施方式的离合器单元20，其中，主轴2通过风力而旋转，该增速器3将主轴2的旋转速度增大并且将旋转从输出轴35输出，该发电机4具有通过接受输出轴35的旋转而旋转的输入轴41并且在与输入轴41 一体旋转的转子旋转时产生电力，该轴接头9设置在输出轴35与输入轴41之间以使轴接头9能够在输出轴35与输入轴41之间传递转矩，该离合器单元20夹在轴接头9与输出轴35之间。
[0209]离合器单元20具有例如图4中所示的单向离合器7，并且如上所述，在输出轴35的旋转速度高于输入轴41的旋转速度的状态下，该单向离合器7能够以能够一体旋转的方式连接轴联接部21与接头联接部22，并且在输出轴35的旋转速度低于输入轴41的旋转速度的状态下，该单向离合器7能够将轴联接部21与接头联接部22断开连接。
[0210]因此，在增速器3的输出轴35通过从接受风力而旋转的主轴2侧输入的动力而以增大的速度旋转、使得输出轴35的旋转速度将要超过输入轴41的旋转速度的状态下，与轴联接部21—体旋转的输出轴35通过与接头联接部22—体旋转的轴接头9连接至输入轴41、并且一体旋转。因此，从主轴2侧输入的动力被传递至输入轴41并且通过发电机4执行发电。
[0211]随后，例如，当风力从该风力发电状态降低并且具有增大速度的输出轴35的旋转被停止时，尽管输出轴35减速，但输入轴41仍 表现为通过转子42的惯性力而继续旋转。在这种情况下，与输出轴35—起一体旋转的轴联接部21的旋转速度变得低于与输入轴41 一起一体旋转的接头联接部22的旋转速度，并且输出轴35的轴联接部21以及输入轴41侧的接头联接部22通过单向离合器7而被断开连接。
[0212]也就是说，即使由于风力减小而通过主轴3使得输出轴35的旋转速度急剧地减小，也能够防止由于发电机4的转子42的惯性所造成的旋转通过输入轴41被传递至输出轴35。
[0213]因此，即使输出轴35减速，由于输出轴35以及设置在输出轴35的增速器3侧的其他轴惯性地旋转，仍能够防止急剧的转矩释放，使得能够抑制支承输出轴35和其他轴的滚动轴承(例如，图3中的滚子轴承38)的滚动元件(圆柱滚子38c)的旋转延迟。
[0214]为此，当在输出轴35减速之后风力增大以恢复输出轴35的以增大速度的旋转时，输出轴35的旋转速度超过输入轴41的旋转速度、输出轴35和输入轴41通过单向离合器7再一次被连接、并且径向负载作用在滚动轴承(滚子轴承38)上；然而，由于抑制了滚动轴承(滚子轴承38)的滚动元件(圆柱滚子38c)的旋转延迟被抑制，因此由于在滚动元件(圆柱滚子38c)以及滚道面一一这些滚动元件在滚道面上滚动一一上发生的卡伤所造成的滚动轴承(滚子轴承38)的寿命的减小能够得到抑制。
[0215]此外，当由于风力减小而通过主轴2使得输出轴35的旋转速度急剧减小时，由于通过轴联接部21和接头联接部22断开连接、发电机4的转子42不会急剧减小而是由于惯性继续旋转，因此能够增大转子42的平均旋转速度。因此，能够提高发电机4的发电效率。
[0216]此外，根据图4中示出的滚动轴承8、图12中示出的支承部56以及图16中示出的支承构件66和滚动轴承68，即使输出轴35的轴联接部21以及输入轴41侧的接头联接部22通过单向离合器7被断开连接，也就是说，即使作为单向离合器7的接合元件的滚子73的接合被解除，轴联接部21和接头联接部22也能够被同心地支承，使得能够防止轴联接部21和接头联接部22的径向颠动(晃动)。
[0217]此外，在上述实施方式中，单向离合器7没有设置在轴接头9的在轴向方向上的区域中，而是作为设置在轴接头9与增速器3之间的离合器单元20的一个构成元件。为此，获得下述接头结构:在该接头结构中，即使不存在足以将单向离合器7设置在轴接头9的区域中的空间，也能够抑制如上所述的卡伤的发生。
[0218]此外，由于轴联接部21由与输出轴35分离的构件形成并且联接至输出轴35、并且接头联接部22由与轴接头9分离的构件形成并且联接至轴接头9，因此，接头结构能够结合在设置有增速器3和发电机4的现有风力发电设备1中，同时将现有的轴接头9保持原样。然而，输出轴35需要被更换或加工。也就是说，作为输出轴35，需要采用如图4中示出的形成有孔35d的输出轴35、或者需要采用如图12中示出的形成有阳螺纹46的输出轴35。
[0219]此外，特别在图12示出的实施方式的情况下，当由于轴联接部21和接头联接部22沿轴向方向的相对于运动而使得单向离合器7的外圈72的内周表面72a沿轴向方向相对于滚子73移动时，实质的内周表面72a的位置沿轴向方向平移。具体地，由于风力发电设备1的尺寸较大，因此位置平移量必然较大。为了应对与该位置平移，优选的是，在圆筒主体部22b的内周表面72a上，在包括估计的位置平移量的区域中预先执行内周表面72a所需的表面处理。能够通过根据使用风力发电设备1的环境温度、机舱中的考虑发电机4的发热量的温度等假设温度变化范围(例如，-40°至60° )、并通过计算或实验得到每个构件在该温度范围内的膨胀/收缩量来估计该位置平移量。
[0220]对内周表面72a的表面处理可以是，例如，诸如碳氮共渗处理之类的表面改性处理，或者诸如染黑处理或DLC涂层之类的涂层处理。此外，该表面处理可以是诸如淬火或回火之类的热处理。
[0221]此外，根据图12中示出的空间(间隙)S2以及图4中示出的空间(间隙)S1和S2，即使轴沿轴向方向膨胀或收缩，也能够防止轴与轴向相邻的构件相干涉。优选的是，这些空间S1和S2的尺寸设定成大于在所假设的温度变化范围的上限(最大温度)下、轴的轴向膨胀/收缩量。
[0222]此外，当对输入轴41进行制动的制动器44设置为图2中所示那样时，优选的是，单向离合器7(结合有该单向离合器7的离合器单元20)设置在增速器3与制动器44之间。这是因为:如果单向离合器7设置在制动器44与发电机4之间，则在例如发生发电机4的异常时，难以迅速地停止发电机4，这是因为即使在旋转期间应用了制动器44，也只有增速器3侧的旋转减速，而发电机4侧的旋转通过单向离合器7而继续以造成空转。
[0223]本发明不局限于上述实施方式并且可以在实施时进行适当地修改。
[0224]例如，尽管在上述实施方式中(参见图2)描述了离合器单元20设置在增速器3的输出轴35与轴接头9之间的情况，但作为另一实施方式，如图14中所示，离合器单元20也可以设置在轴接头9与发电机4的输入轴41之间。即使在这种情况下，轴联接部21联接至发电机4的输入轴41，而离合器单元20的结构是相同的。也就是说，离合器单元20仅需要具有联接至由输入轴41或输出轴35形成的轴体的轴联接部21、联接至轴接头9的接头联接部22以及设置在轴联接部21与接头联接部22之间的单向离合器7即可。
[0225]此外，尽管在上述实施方式中描述了单向离合器7具有在径向方向上彼此相向的轴联接部21和接头联接部22的结构，但尽管未示出，也可以采用在轴向方向上彼此相向的轴联接部21和接头联接部22的结构。在这种情况下，单向离合器7呈止推类(thrust)型。
[0226]此外，风力发电设备不局限于图1中示出的水平轴线型设备，而是也可以是图15中示出的竖向轴线型设备。
[0227]本申请基于于2013年8月29日提交的日本专利申请(专利申请2013-178228)、以及于2013年10月24日提交的日本专利申请(专利申请2013-220888)，并且这些申请的全部内容通过参引并入本文中。
[0228]附图标记描述
[0229]1:风力发电设备2:主轴3:增速器4:发电机4a:壳体(固定物)7:单向离合器8:滚动轴承9:轴接头14:壳体(固定物)20:离合器单元21:轴联接部21b:联接轴部21c:插入轴部22:接头联接部22d:旋转凸缘部22e:旋转圆筒部35:输出轴35d:孔35e:端部41:输入轴46:阳螺纹47:阴螺纹56:支承部57:滚珠58:保持架66:支承构件66d:固定凸缘部66e:固定圆筒部68:滚动轴承68d、68f:滚道73:滚子(接合元件)73:楔块(接合元件)
【主权项】
1.一种用于风力发电设备的接头结构，所述风力发电设备通过来自增速器的输出轴的转矩使发电机的输入轴旋转而产生电力，所述接头结构包括: 离合器单元，所述离合器单元夹在轴接头与轴体之间，其中，所述轴接头设置在所述输出轴与所述输入轴之间并且所述轴接头允许在所述输出轴与所述输入轴之间传递转矩，所述轴体是所述输出轴和所述输入轴中的一者， 其中，所述离合器单元包括:轴联接部，所述轴联接部与所述轴体一体旋转;接头联接部，所述接头联接部与所述轴接头一体旋转；以及单向离合器，所述单向离合器设置在所述轴联接部与所述接头联接部之间，以及 其中，在所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述单向离合器使所述轴联接部与所述接头联接部之间以能够一体旋转的方式连接，并且在所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述单向离合器解除所述轴联接部与所述接头联接部之间的所述连接。2.根据权利要求1所述的接头结构， 其中，所述轴联接部由与所述轴体分离并且联接至所述轴体的构件形成，以及 其中，所述接头联接部由与所述轴接头分离并且联接至所述轴接头的构件形成。3.根据权利要求2所述的接头结构， 其中，所述轴联接部包括联接至所述轴体的联接轴部，以及 其中，在所述联接轴部和所述轴体中的一者的端部上形成有沿轴向方向延伸的孔，并且在所述联接轴部和所述轴体中的另一者的端部上形成有插入轴部，所述插入轴部被插入所述孔中并且不能够相对于所述孔相对旋转而能够相对于所述孔沿轴向方向移动。4.根据权利要求3所述的接头结构， 其中，所述孔是花键孔，并且所述插入轴部是花键轴。5.根据权利要求1至4中的任一者所述的接头结构， 其中，所述轴联接部和所述接头联接部中的一者由轴状构件形成，并且所述轴联接部和所述接头联接部中的另一者由定位在所述轴状构件的径向外侧的管状构件形成， 其中，所述单向离合器夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间，并且所述单向离合器包括接合元件，在所述输出轴的旋转速度高于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述接合元件能够使所述轴联接部与所述接头联接部接合，并且在所述输出轴的旋转速度低于所述输入轴的旋转速度的状态下，所述接合元件解除所述接合，以及 其中，所述离合器单元还包括滚动轴承，所述滚动轴承夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间。6.根据权利要求2所述的接头结构， 其中，在所述轴体的端部上形成有阳螺纹， 其中，在所述轴联接部上形成有阴螺纹，所述阴螺纹与所述阳螺纹螺纹连接，使得在所述阴螺纹与所述阳螺纹完成旋紧的状态下，在旋紧方向上，所述阴螺纹的旋转被锁定，以及 所述旋紧方向设定为与在通过所述发电机发电时所述输出轴和所述输入轴的旋转方向相同的方向。7.根据权利要求6所述的接头结构， 其中，所述轴联接部和所述接头联接部中的一者由管状构件形成，并且所述轴联接部和所述接头联接部中的另一者由定位在所述管状构件的径向内侧的轴状构件形成，以及其中，所述离合器单元还包括支承部，所述支承部支承所述轴联接部和所述接头联接部，使得所述轴联接部和所述接头联接部能够沿轴向方向相对地移动并且能够相对旋转。8.根据权利要求7所述的接头结构， 其中，所述支承部包括:多个滚珠，所述多个滚珠夹在所述轴联接部与所述接头联接部之间；以及保持架，所述保持架将所述滚珠在周向方向上间隔开保持。9.根据权利要求1所述的接头结构， 其中，所述离合器单元还包括:支承构件，所述支承构件固定至所述风力发电设备的固定物；以及滚动轴承，所述滚动轴承设置在所述支承构件与所述接头联接部之间，并且所述滚动轴承将所述接头联接部支承成能够相对于所述支承构件旋转。10.根据权利要求9所述的接头结构， 其中，所述接头联接部包括:旋转凸缘部，所述旋转凸缘部联接至所述轴接头；以及旋转圆筒部，所述旋转圆筒部与所述旋转凸缘部一体旋转，并且其中，所述单向离合器设置在所述旋转圆筒部的内周侧， 其中，所述支承构件包括:固定凸缘部，所述固定凸缘部联接至所述固定物；以及固定圆筒部，所述固定圆筒部与所述固定凸缘部成一体、所述固定圆筒部与所述旋转圆筒部同心、并且所述固定圆筒部定位在所述旋转圆筒部的径向外侧，以及 其中，所述滚动轴承设置在所述固定圆筒部的内周表面与所述旋转圆筒部的外周表面之间。11.根据权利要求10所述的接头结构， 其中，在所述固定圆筒部的内周表面上设置有所述滚动轴承的滚动元件的滚道，并且所述固定圆筒部也用作所述滚动轴承的外圈。12.根据权利要求10或11所述的接头结构， 其中，在所述旋转圆筒部的外周表面上设置有所述滚动轴承的滚动元件的滚道，并且所述旋转圆筒部也用作所述滚动轴承的内圈。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的接头结构， 其中，所述固定物是所述增速器的壳体，以及 其中，所述离合器单元夹在所述轴接头与所述输出轴之间。14.根据权利要求9至12中的任一项所述的接头结构， 其中，所述固定物是所述发电机的壳体，以及 其中，所述离合器单元夹在所述轴接头与所述输入轴之间。15.—种风力发电设备，包括: 主轴，所述主轴通过风力而旋转； 增速器，所述增速器将所述主轴的旋转速度增大，并且所述增速器从输出轴输出旋转；发电机，所述发电机包括输入轴，所述输入轴以所述输出轴的旋转作为输入而旋转，并且所述发电机通过与所述输入轴的旋转一体旋转的转子的旋转而产生电力； 轴接头，所述轴接头设置在所述输出轴与所述输入轴之间，并且所述轴接头允许在所述输出轴与所述输入轴之间传递转矩；以及 根据权利要求1至14中的任一项所述的接头结构，所述接头结构夹在所述轴接头与轴体之间，所述轴体是所述输出轴和所述输入轴中的一者。
【专利摘要】一种接头结构配备有轴接头和离合器单元，该离合器单元夹在轴接头与轴体之间，轴体是增速机的输出轴和发电机的输入轴中的一者。离合器单元具有轴联接部、接头联接部和单向离合器，其中，该轴联接部与轴体一体旋转，该接头联接部与轴接头一体旋转，该单向离合器设置在轴联接部与接头联接部之间。在输出轴的旋转速度快于输入轴的旋转速度的状态下,单向离合器将轴联接部与接头联接部以能够一体旋转的方式连接在一起，并且在输出轴的旋转速度慢于输入轴的旋转速度的状态下,单向离合器将轴联接部与接头联接部彼此断开连接。
【IPC分类】F03D15/00, F16D41/08, F16D41/07, F16D41/067, F03D80/00
【公开号】CN105492763
【申请号】CN201480047625
【发明人】藤原英树
【申请人】株式会社捷太格特
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月28日
【公告号】EP3040552A1, US20160201649, WO2015030114A1
最新回复(0)