CN101839308A - 自然能回收系统用减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自然能回收系统用减速装置，其增大径向方向的耐冲击性，并且防止尤其由外力引起的径向荷载传递到减速机构。作为在自然能回收系统中使用的减速装置(G1)，在减速装置(G1)的比减速机构部(40、41)更靠输出侧，由减速机构部(40、41)侧的第1轴承(68)以及与减速机构部相反侧的第2轴承(70)支承输出轴(32)，并且输出轴(32)的由第1轴承(68)支承的部分的轴径(d1)形成为大于由第2轴承(70)支承的部分的轴径(d2)。

Description

自然能回收系统用减速装置

技术领域

本申请主张基于2009年3月16日申请的日本专利申请第2009-63621号的优先权。其申请的全部内容通过参照援用在本说明书中。

本发明涉及一种自然能回收系统用减速装置。

背景技术

根据专利文献1，示出在图8所示的自然能回收系统的一例的风力发电装置的偏航驱动装置500中使用的减速机502。该减速机502包括一级减速部510、被连结在该1级减速部510的2级减速部520、以及被连结在该2级减速部520的3级减速部530。

2级减速部520由直齿轮式减速机构构成，该直齿轮式减速机构包括被连结在行星减速机构的第1轮架507的输入直齿轮521以及啮合于该输入直齿轮521的多个直齿轮522(4个)。并且，3级减速部530由偏心摆动型减速机构构成，该偏心摆动型减速机构具备形成在内周的固定的内齿轮531、啮合于该内齿轮531的多个(2个)外齿轮534、插入到该多个外齿轮534并通过与在2级减速部520的直齿轮522连结而旋转以使该多个外齿轮534偏心旋转的多个(4个)曲柄轴535、作为可旋转地支承该曲柄轴535的轴向两端部的输出部件的输出侧的轮架540。

设置有输出小齿轮539的输出轴537与轮架540成为一体化，并由1个轴承541支承。输出侧的轮架540与马达侧的轮架542连结，该马达侧的轮架542通过轴承544支承。

专利文献1：日本特开2005-61519号公报(权利要求1、图1)

然而，在回收自然能的系统用减速装置的情况下，有时因疾风、台风等风力从输出侧受到无法预料的大荷载(径向荷载)。此时，若是以往的结构，则承受该径向荷载的轴承544位于比最终级的第3减速机构530更靠马达侧，该大的径向荷载通过第3减速机构530内，该第3减速机构530有可能会产生破损等。

发明内容

本发明是鉴于这种问题点而完成的，其课题在于，提供一种增大径向方向的耐冲击性，并且防止尤其由外力引起的径向荷载传递到减速机构的自然能回收系统用减速装置。

本发明通过设成如下结构解决上述课题，即，作为自然能回收系统中使用的减速装置，在该减速装置的比减速机构部更靠输出侧，由减速机构部侧的第1轴承以及与减速机构部相反侧的第2轴承支承输出轴，并且，该输出轴的由上述第1轴承支承的部分的轴径形成为大于由上述第2轴承支承的部分的轴径。

本发明中，在比减速机构部更靠输出侧，由减速机构部侧的第1轴承以及与减速机构部相反侧的第2轴承支承输出轴，并且，该输出轴的由上述第1轴承支承的部分的轴径形成为大于由上述第2轴承支承的部分的轴径。

由此，在比减速机构部更靠输出侧，能够用一对轴承支承输出轴，所以，尤其是能够在减速机构部侧用直径大的第1轴承承受从输出小齿轮进入的外力(由疾风等引起的大的径向荷载)，并能够对径向方向(相对于轴向垂直的方向)的摇晃(外力)具备充分的耐冲击性。结果，能够有效地防止由疾风等引起的大的径向荷载传递到减速机构部。

发明效果

根据本发明，能够提供增大径向方向的耐冲击性，并且防止尤其由外力引起的径向荷载传递到减速机构的自然能回收系统用减速装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的一例所涉及的风力发电机用摆线减速装置的纵剖面图。

图2是图1所示的的风力发电机用摆线减速装置的II-II剖面图。

图3是图1所示的的风力发电机用摆线减速装置的III部放大图。

图4是本发明的其他实施方式的一例所涉及的风力发电机用摆线减速装置的纵剖面图。

图5是本发明的另一其他实施方式的一例所涉及的风力发电机用摆线减速装置的纵剖面图。

图6是组装有上述实施方式所涉及的动力传递装置的风力发电系统的简要的侧视图。

图7是表示该风力发电系统的发电单元的简要的立体图。

图8是在以往的风力发电装置的偏航驱动装置中使用的减速器。

图中：G1-减速装置、32-输出轴((第1轴承的)内圈)、36-轮架、50-外齿轮、56-外壳(框体)((第1轴承的)外圈)、58-内齿轮、64-滚子((第1轴承的)滚动体)、68-第1轴承、70-第2轴承

具体实施方式

为了明确减速装置G1的用途，方便起见，首先对自然能的回收系统的一例的风力发电机的偏航驱动装置进行说明。该偏航驱动装置示于图6、图7。

本实施方式中，在偏航驱动装置14的减速装置G1中应用了本发明。偏航驱动装置14具备电动机Mo、带输出小齿轮24的减速装置G1以及与该输出小齿轮24啮合的回旋内齿轮28。图7的例子中，描绘4个减速装置G1，分别固定在发电单元12的本体侧。另一方面，4个减速装置G1的各输出小齿轮24(参照图1)所啮合的回旋内齿轮28固定在圆柱支柱11侧，构成未图示的偏航轴承的内圈。偏航轴承的外圈(省略图示)固定在发电单元12的本体侧。通过该结构，电动机Mo经由减速装置G1使输出小齿轮24旋转，从而与该输出小齿轮24啮合的回旋内齿轮28进行旋转，进而能够使发电单元12整体以圆柱支柱11的轴心37(图7)为中心回旋。结果，能够将头锥18朝向所希望的方向(例如迎风面方向)，从而能够有效地承受风压。然而，另一方面，若发电单元12的方向因疾风或台风等强制性地被改变，则减速装置G1的输出小齿轮24将承受大的径向荷载。因此，若该大的径向荷载直接通过减速机构40、41内，则存在导致该减速机构40、41破损的危险。

因此，在该实施方式中，对减速装置G1采用如图1、图2所示的结构。

图1示出了本发明的实施方式所涉及的减速装置G1的纵剖面图。并且，图2示出了减速装置G1的II部放大图，图3示出了减速装置G1的III-III剖面图。

首先，对减速装置G1的结构进行说明。

该减速装置G1为上下方向串联连结对电动机Mo(参照图6)的旋转进行减速的2级(多级)减速机构(第1、第2减速机构40、41)的减速装置。电动机Mo的旋转通过由从行星齿轮的轮架36输出动力的行星齿轮机构构成的第1、第2减速机构40、41进行减速，并从输出轴32输出。在输出轴32的前端安装有上述输出小齿轮24。

该第1、第2减速机构40、41为在中心轴在铅垂方向延伸的外壳(框体)56的内部设置在上下方向，并且越是下侧越成为低速级的减速机构。另外，如上所述，外壳56安装在发电单元12(图6、图7)的本体侧。

由于第1、第2减速机构40、41是使用了大致相同结构的内啮合型行星齿轮机构的减速机构，所以在此，作为代表对配置在下侧的低速级的第2减速机构41进行说明，而对配置在上侧的高速级的第1减速机构40省略重复说明。

该第2减速机构41具备2个外齿轮50(50A、50B)、该外齿轮50所内啮合的内齿轮58。外齿轮50偏心摆动的同时与内齿轮58内啮合，由该内啮合产生的外齿轮50与该内齿轮58的相对旋转作为输出而被输出。

第2减速机构41的输入轴47相当于第1减速机构40的输出轴132，通过轴承66(66A、66B)以所谓的双支承的方式被支承。输入轴47的该轴承66之间连结有2个偏心体46(46A、46B)。这些偏心体46以180度的相位差配置成作用于输入轴47的荷载相互抵消。在该偏心体46的外周通过滚子49(49A、49B)组装有上述外齿轮50。

外齿轮50具有比内齿轮58仅少“1”的齿数。该外齿轮50具备贯穿外齿轮50的内销孔45。在内销孔45间隙嵌合有内销60。在内销60的外周，作为滑动零件促进部件安装有内辊62。该内销60与轮架36成为一体化，轮架36与输出轴32成为一体化，从而构成该输出轴32的一部分。

相对于此，内齿轮58一体地形成在外壳56的内周。内齿轮58的内齿通过滚子73构成。

包含轮架36的输出轴32由第2减速机构41侧的第1轴承68和与减速机构相反侧的第2轴承70支承。第1轴承68支承输出轴32的上述轮架36相当部分的外周。即，由第1轴承68支承的输出轴32的轴径d1大于由第2轴承70支承的输出轴32的部分的轴径d2(d1＞d2)。

如上所述，由于第1减速机构40的结构本身与第2减速机构41几乎相同，所以仅在相同或具有类似功能的部件附加后两位数字与第2减速机构41相同的标记而省略重复说明。

本实施方式中，使用将输出轴32和外壳56的一部分分别作为外圈和内圈来利用的第1轴承68而支承输出轴32。

以下，对第1轴承68的结构进行详述。

第1轴承68的滚动体由滚子64构成。

滚子64与包含比第2减速机构41更靠输出侧的轮架36的输出轴32的该轮架36相当部分的外周65接触。该输出轴32的外周65构成滚子(滚动体)64的滚动面。即，输出轴32的(轮架36相当部分的)外周65兼作第1轴承68的内圈。

并且，滚子64接触于与包含轮架36的输出轴32的该轮架36相当部分对置的部位的外壳56的内周66。该外壳的内周66构成滚子(滚动体)64的滚动面。即，外壳56的与轮架36相当部分对置的部位的内周66兼作第1轴承68的外圈。

滚子(滚动体)64并列无间隙地插入到被形成在上述包含轮架36的输出轴32(内圈)与外壳(外圈)56之间的圆周方向的空间(参照图3)。并且，该滚子64与构成内齿轮58的内齿的滚子73成为相同直径，两者73、64的轴心A1配置在减速装置G1的相同的半径方向位置。

另外，第1轴承68的滚子(滚动体)64的功能与构成内齿轮58的内齿的滚子73的功能不同，所以优选与该内齿轮58的滚子73隔开。例如，第1轴承68的滚子64以10μm单位准备多种本身的直径，根据垫片调整选择对外壳(外圈)56和输出轴(内圈)32而言最适合的接触状态的直径。另一方面，内齿轮58的滚子73不要求如此严格的精度。这是因为，这样将2个滚子73、64设为不同的部件，从而无摇晃而可靠地支承输出轴32的一端的同时，(通过被隔开)使输出轴32的径向方向的摇晃无法传递到减速机构41侧。另一方面，内齿轮58和第1轴承68虽然在加工精度上不同，但基本上由相同材料(滚子64、73)构成，并且接受滚子64、73的槽部分的外壳56的加工能够一次性连续进行，所以能够降低成本。

另外，滚子64的下表面67由在外壳(外圈)56的内周形成的L字形的台阶部77支承。滚子64的上表面69通过滚子73并根据罩78防止向外部飞出。

接着，对减速装置G1的作用进行说明。

首先，对第1、第2减速机构40、41的作用进行说明。

由于第1、第2减速机构40、41具有几乎相同的减速作用，所以在此仅对第2减速机构41进行说明。

第2减速机构41由于内齿轮58固定在外壳56，所以若输入轴47旋转1圈则外齿轮50摆动1次而与内齿轮58的啮合位置仅偏移1齿(与齿数差对应的量)。结果，外齿轮50相对于该内齿轮58仅相对旋转相当于该齿数差的角度(向与输入轴47的旋转相反的方向自转)。外齿轮50相对于该内齿轮58的相对旋转(自转)通过内销60传递到轮架36，即传递到与该轮架36成为一体化的输出轴32，并从设置在该输出轴32上的输出小齿轮24输出。

其次，对本发明所涉及的第1轴承68的作用进行说明。

第1轴承68的由输出轴32的轮架36相当部分的外周65(内圈)和外壳56的与轮架相当部分对置的部位的内周66(外圈)形成的轨道水平地形成。由此，能够构成刚性高的内外圈。并且，输出轴32在比第2减速机构41靠输出侧被双点支承，而且并不只是双点支承输出轴32的小的轴径d2的轴部，而是第1轴承68在减速机构侧的大的轴径d1的轴部进行支承，因此能够获得对于以第2轴承70为支点从输出小齿轮24传递到输出轴32的径向方向的外力(荷载)的充分的耐冲击性。结果，能够防止大的径向荷载传递到减速机构部40、41，从而能够防止减速机构部40、41的损坏。

另外，滚子(滚动体)64与构成第2减速机构41的内齿轮58的滚子73隔开，所以能够使径向方向的外力(荷载)传递到第2减速机构41的不良状况进一步降低。

在本实施方式中，支承输出轴32的第1轴承68的支承位置为轮架36的外周，所以无须加长输出轴32的轴向长度而较长地保持第1、第2轴承68、70之间的跨距，从而能够支承输出轴32。结果，作为减速装置G1整体能够缩短轴向长度。并且，与承受由径向荷载引起的力矩的力臂相当的部分的长度(第2轴承70(支点)至第1轴承68的距离)变长，所以能够得到对径向荷载的充分的耐冲击性，从而能够防止减速机构部40、41的损坏。

第1轴承68的内外圈和与轮架36一体化的输出轴32、外壳56兼用。由此，作为减速装置G1整体也能够谋求半径方向的紧凑化。

并且，与设置具有内外圈的专用的第1轴承的结构相比，还具有如下优点：通过使用上述第1轴承68，能够削减减速装置G1整体的零件件数。

由此，结果，较长地确保第1、第2轴承68、70之间的间隔的同时，能够缩短输出轴32本身，并且可以在轴向和半径方向都缩小减速装置G1整体的大小。

另外，滚子(滚动体)64以与输出轴(内圈)32和外壳(外圈)56滚转接触的状态被平行插入，所以传递到输出轴32的动力也几乎不损失，反而能够进行平滑且低振动的(高效率的)滚转运动(参照图2)。

并且，滚子(滚动体)64通过台阶部77和罩78进行定位，所以即使万一受到推力方向(轴向)的外力(荷载)，也不会有第1轴承68的滚子(滚动体)64或内齿轮58的滚子73从减速装置G1脱落的现象，能够稳定地支承输出轴32(参照图2)。另外，通过采用该结构，从轴向的上下(输入侧或输出侧)中的任一侧都能够容易地安装滚子64、73两者。并且，通过在外壳56兼用第1轴承68的外圈，能够尽量较大地确保内径d1。

由此，能够提供增大径向方向的耐冲击性，并且防止尤其由外力引起的径向荷载传递到减速机构40、41的自然能回收系统用减速装置G1。

接着，对本发明的其他实施方式进行说明。

图4表示其他实施方式的例子。

在该图4所示的实施方式中，对于第1减速机构240虽然与前面的实施方式(在图1图示)的第1、或者第2减速机构40、41相同，但第2减速机构241的结构成为所谓分配型内啮合行星齿轮减速机构。即，该第2减速机构241主要包括：与第2减速机构241的输入轴247连结的3个(仅图示1个)正齿轮293、通过该3个正齿轮293分别旋转的3根(仅图示1个)偏心体轴297、组装于各自的偏心体轴297并相对于偏心体轴297以同相位进行偏心的偏心体246、啮合在各偏心体246的外齿轮250、该外齿轮250所内啮合的内齿轮258。

在该第2减速机构241中，外齿轮250(如上述实施方式，并不是通过配置于中央的偏心体246进行摆动旋转)通过以同相位组装于3根偏心体轴297上的偏心体246同时以相同的旋转速度旋转来进行摆动旋转。内齿轮258由安装在外壳256的滚子273构成，外齿轮250与内齿轮258的相对旋转作为以3根偏心体轴297的轴心O为中心的公转成分从轮架236输出。轮架236在轴向与输出轴232一体化。

在本实施方式中，也使用包括与轮架236一体化的输出轴232(内圈)、外壳(外圈)256、以及插入于两者之间的滚子(滚动体)264的第1轴承268。由该第1轴承268支承的输出轴232的轴径d3设计成大于由第2轴承270支承的输出轴232的部分的轴径d4(d3＞d4)。输出轴232在比第2减速机构241靠输出侧被双点支承，而且并不只是双点支承输出轴232的小的轴径d4的轴部，而是第1轴承26g在第2减速机构241侧的大的轴径d3的轴部进行支承，所以能够获得对于以第2轴承270为支点从输出小齿轮224传递到输出轴232的径向方向的外力(荷载)的充分的耐冲击性。结果，能够防止大的径向荷载传递到第1、第2减速机构240、241，从而能够防止减速机构240、241的损坏。

即，能够提供具备径向方向的耐冲击性，并且不将尤其由外力引起的径向方向的摇晃传递到减速机构240、241的自然能回收系统用减速装置G2。

其他结构因为与已经说明的实施方式基本相同，所以在图中仅在相同或具有相同功能的部分附加后两位数字相同的标记而省略重复说明。

这样，本发明所使用的减速机构的机构没有特别限定。例如，也可以应用于具有如图5所示的减速机构340～343的减速装置G3。

该减速装置G3成为用合计4级的简单行星齿轮减速机构340～343对电动机Mo的旋转进行减速，并将最终级的输出部件的旋转传递到与轮架336成为一体化的输出轴332的结构。

在本实施方式中，也使用包括与轮架336成为一体化的输出轴332(内圈)、外壳(外圈)356、以及插入于两者之间的滚子(滚动体)364的第1轴承368。由该第1轴承368支承的输出轴332的轴径d5设计成大于由第2轴承370支承的输出轴332的部分的轴径d6(d5＞d6)。由此得到相同的效果。

另外，在上述的实施方式中，虽然输出轴与轮架成为一体化，但输出轴也可以由螺栓等与轮架另外连结。

并且，只要满足由第1轴承支承的输出轴的轴径大于由第2轴承支承的输出轴的部分的轴径的条件，则第1轴承所支承的部位也可以不是轮架相当部位。

第1轴承的滚动体可以不是滚子，例如也可以为球。或者，也可以使第1轴承的滚子与内齿轮的滚子作为一体而兼用。此时，可以进一步削减减速器整体的零件件数。并且，第1轴承的内外圈可以不与输出轴或外壳等兼用，也可以使用独立的内圈部件以及/或者外圈部件。

另外，本发明所涉及的第1轴承不仅可以应用于风力发电装置的偏航驱动装置，也可以应用于改变叶片方向的节矩驱动装置，还可以应用于改变太阳能发电的受光板的受光方向或受光角度的减速装置。

即，可以适当地使用于在因疾风或台风等可能受到无法预料的大荷载的环境下使用的自然能回收系统用减速装置。

Claims (6)

1.一种自然能回收系统用减速装置，其在自然能回收系统中使用，其特征在于，

在该减速装置的比减速机构部更靠输出侧，由减速机构部侧的第1轴承以及与减速机构部相反侧的第2轴承支承输出轴，并且，

该输出轴的由上述第1轴承支承的部分的轴径形成为大于由上述第2轴承支承的部分的轴径。

2.如权利要求1所述的自然能回收系统用减速装置，其特征在于，

上述减速机构由从行星齿轮的轮架输出动力的行星齿轮机构构成，该轮架与上述输出轴成为一体化，并且，该轮架由上述第1轴承支承。

3.如权利要求1或2所述的自然能回收系统用减速装置，其特征在于，

上述第1轴承的滚动体由滚子构成。

4.如权利要求3所述的自然能回收系统用减速装置，其特征在于，

上述减速机构具有内齿由滚子构成的内齿轮，构成上述第1轴承的滚动体的滚子与构成该内齿轮的内齿的滚子成为相同直径，并且配置在相同的半径方向位置。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的自然能回收系统用减速装置，其特征在于，

上述减速装置的外壳兼作上述第1轴承的外圈。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的自然能回收系统用减速装置，其特征在于，

上述输出轴的外周兼作上述第1轴承的内圈。

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