JP6658116B2 - 一方向クラッチ - Google Patents
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Description
この場合、一方の軌道輪が他方の軌道輪に対して相対的に周方向一方に回転するときに、保持器が周方向一方へ必要以上に揺動するのを防止することができる。
この場合、保持器の柱部に形成されたテーパ面が、空転状態で係合子が当接する当接面として機能するため、簡単な構成により保持器と他方の軌道輪との間に係合子を噛み込ませることができる。
[第1実施形態]
<風力発電装置>
図1は、本発明の第1実施形態に係る一方向クラッチを備えた風力発電装置を示す概略側面図である。この風力発電装置(発電装置)1は、風力(外力)を受けて回転する主軸2と、この主軸2に連結されている増速機3と、この増速機3に連結されている発電機4とを備えている。風力発電装置1は、風力による主軸2の回転を増速機3で増速させて発電機4に伝達し、当該発電機4を駆動させることによって発電する。
発電機4は、増速機3により増速された出力軸35の回転を入力して回転する駆動軸(入力軸)41と、発電機4に内蔵されているロータ42と、図示しないステータ等とを有する。ロータ42は駆動軸41に一体回転可能に連結されており、駆動軸41が回転してロータ42が駆動することに伴って発電するようになっている。
増速機3は、主軸2の回転を入力してその回転を増速する歯車機構(回転伝達機構)30を備えている。この歯車機構30は、遊星歯車機構31と、この遊星歯車機構31により増速された回転を入力して、さらにその回転を増速する高速段歯車機構32とを備えている。
低速軸33は、主軸2と同心上に配置されている。低速軸33の軸方向両端部はころ軸受36a,36bにより回転自在に支持されている。
出力軸35は、中間軸34の上方に配置されており、回転トルクを出力するようになっている。出力軸35の軸方向の一端部35b及び他端部(出力端部)35c側は、それぞれころ軸受38,39により回転自在に支持されている。
風力発電装置1は、増速機3の出力軸35の他端部35cと発電機4の駆動軸41との間に設けられた一方向クラッチユニットUを備えている。一方向クラッチユニットUは、増速機3の出力軸35に一体回転可能に連結されている入力回転体(内側回転体)5と、発電機4の駆動軸41に一体回転可能に連結されている出力回転体(外側回転体)6とを備えている。また、一方向クラッチユニットUは、入力回転体5と出力回転体6との間に配置された一方向クラッチ7と、一方向クラッチ7の軸方向両側に所定間隔をあけて配置された一対の転がり軸受8とをさらに備えている。一方向クラッチ7は、出力軸35の回転を入力回転体5及び出力回転体6を介して駆動軸41に伝達するものである。
なお、本実施形態では、入力回転体5及び出力回転体6は、それぞれ出力軸35及び駆動軸41に対して別体として設けられているが、それぞれ出力軸35及び駆動軸41と一体に形成されていてもよい。
円筒部61の軸方向一端部には、円筒部61の内周面と入力回転体5の大径部52の外周面との間の環状空間を密封する環状のシール部材10が設けられている。
図3は、一方向クラッチ7を示す断面図である。図2及び図3において、一方向クラッチ7は、内輪(内側軌道輪)71及び外輪(外側軌道輪)72と、内輪71の外周面71aと外輪72の内周面72aとの間に配置された複数のころ(係合子)73とを備えている。
弾性部材75は、圧縮コイルバネからなり、保持器74の各ポケット78においてころ73の周方向他方側に個別に収容されている。そして、弾性部材75の一端部は柱部77の周方向一方側の側面に当接し、弾性部材75の他端部はころ73の外周面73aに当接している。
図2において、入力回転体5と出力回転体6との間の環状空間には、一方向クラッチ7の軸方向両側に所定間隔をあけて一対の転がり軸受8がそれぞれ配置されている。これら一対の転がり軸受8は、入力回転体5及び出力回転体6を互いに相対回転可能に支持している。各転がり軸受8は、例えば円筒ころ軸受からなり、内輪81及び外輪82と、内輪81と外輪82との間に転動可能に配置された複数の円筒ころ83とを備えている。
なお、本実施形態では、出力回転体6(円筒部61)を、各転がり軸受8の外輪82としているが、これらの外輪82を出力回転体6に対して別体として設けてもよい。
図4は、一方向クラッチ7のロック状態における要部を示す拡大断面図である。また、図5は、一方向クラッチ7の空転状態における要部を示す拡大断面図である。図4及び図5において、保持器74は、内輪71と外輪72との間において外輪72の回転に伴って周方向に揺動可能に配置されている。具体的には、保持器74の各柱部77の外周面には、外輪72の内周面72aに対して摺動可能な摺動部91が突設されている。摺動部91は例えば樹脂部材からなり、その外周面91aは外輪72の内周面72aに面接触するように円弧面とされている。
保持器74の柱部77の内周面には、保持器74の周方向一方への揺動を規制する一方揺動規制ストッパ92が突設されている。一方揺動規制ストッパ92は、柱部77の内周面において、空転状態(図5)で内輪71のカム面71a1から離反するとともに、ロック状態(図4)でカム面71a1に当接する位置に設けられている。一方揺動規制ストッパ92は例えば樹脂部材からなり、その先端面92aはカム面71a1に面接触するように平坦面とされている。
保持器74の円環部76の内周面には、保持器74の周方向他方への揺動を規制する他方揺動規制ストッパ93が突設されている。他方揺動規制ストッパ93は、円環部76の内周面において、ロック状態(図4)で内輪71のカム面71a1から離反するとともに、空転状態(図5)でカム面71a1に当接する位置に設けられている。他方揺動規制ストッパ93は例えば樹脂部材からなり、その先端面93aはカム面71a1に面接触するように平坦面とされている。
保持器74の柱部77における周方向他方側の側面77aは、径方向内端から径方向中央部にかけて形成された平坦面77bと、径方向中央部から径方向外端にかけて形成されたテーパ面77cとからなる。このテーパ面77cは、保持器74が空転状態で他方揺動規制ストッパ93により周方向他方への揺動が規制されたときに、ころ73が弾性部材75の付勢力により当接する当接面とされている。
以上の構成により、外輪72が内輪71に対して相対的に周方向他方に回転して空転状態になると、保持器74側の摺動部91が外輪72の内周面72aに対して摺動することで、保持器74は外輪72の回転に伴って周方向他方に揺動する。そして、図5に示すように、他方揺動規制ストッパ93が内輪71のカム面71a1に当接することで、保持器74の周方向他方への揺動が規制される。
また、保持器74の柱部77に形成されたテーパ面77cが、空転状態でころ73が当接する当接面として機能するため、簡単な構成により保持器74と内輪71との間にころ73を噛み込ませることができる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る一方向クラッチを備えた風力発電装置における増速機の出力軸と発電機の駆動軸との連結部分を示す断面図である。第2実施形態の一方向クラッチ7は、その保持器74が軸方向他方側に配置された転がり軸受8の保持器としても機能している点で、第1実施形態と相違する。
一方、軸方向他方側の転がり軸受8の保持器87は、いわゆる冠型の保持器からなり、軸方向一方側に配置された単一の円環部87cと、この円環部87cから軸方向他方側に延びる複数の柱部87dとを有している。円環部87cは、一方向クラッチ7の保持器74における軸方向他方側の円環部76と一体に形成されている。なお、一方向クラッチ7の保持器74は、軸方向一方側の転がり軸受8の保持器87と一体に形成されていてもよい。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本発明の一方向クラッチは、外力として風力を用いる風力発電装置1に適用する場合について例示したが、水力や火力等の他の外力を用いて発電する発電装置や、発電装置以外の装置にも適用することができる。また、上記実施形態では、一方向クラッチ7の係合子として、ころ73を用いているが、スプラグを用いてもよい。
但し、この場合には、空転状態で内側回転体である出力回転体6が回転するため、その回転に伴う遠心力により一方向クラッチのころが径方向外方に移動し、外輪ところとの間で滑りが発生し易くなる。このため、本発明の一方向クラッチは、上記実施形態のように、外側回転体である入力回転体5と内側回転体である出力回転体6との間に設けるのが好ましい。
Claims (4)
- 内側軌道輪及び外側軌道輪と、これら両軌道輪の間で周方向に形成される複数の空間に個別に配置される複数の係合子と、前記係合子を保持するポケットが周方向に沿って複数設けられている環状の保持器と、前記ポケットに設けられ前記係合子を周方向一方に付勢する弾性部材と、を備え、
前記内側軌道輪及び前記外側軌道輪の一方の軌道輪が他方の軌道輪に対して相対的に前記周方向一方に回転することで、前記係合子が前記弾性部材の付勢力により前記両軌道輪に噛み込まれたロック状態となって前記両軌道輪を一体回転可能とし、前記一方の軌道輪が前記他方の軌道輪に対して相対的に周方向他方に回転することで、前記噛み込みを解除した空転状態となって前記一方の軌道輪の相対回転を許容する一方向クラッチであって、
前記保持器は、前記一方の軌道輪と前記他方の軌道輪との間において前記一方の軌道輪の回転に伴って周方向に揺動可能に配置されており、
前記保持器には、前記空転状態で前記他方の軌道輪の周面に当接することで、当該保持器の前記周方向他方への揺動を規制する他方揺動規制ストッパが設けられており、
前記保持器は、当該保持器の前記周方向他方への揺動が規制されると、前記係合子が前記弾性部材の付勢力により当接する当接面を有し、
前記当接面は、当該当接面に前記係合子が当接することで、前記係合子と前記一方の軌道輪との間に隙間が形成されるように、前記係合子を前記保持器と前記他方の軌道輪との間に噛み込ませる形状とされている、一方向クラッチ。 - 前記保持器には、前記他方の軌道輪の周面に当接することで、当該保持器の前記周方向一方への揺動を規制する一方揺動規制ストッパが設けられている、請求項1に記載の一方向クラッチ。
- 前記保持器には、前記一方の軌道輪の周面に対して摺動可能な摺動部が設けられている、請求項1又は2に記載の一方向クラッチ。
- 前記保持器は、軸方向に対向する一対の円環部と、これら両円環部を連結する複数の柱部とを有し、周方向に隣り合う前記柱部同士の間が前記ポケットとされており、
前記柱部の前記周方向他方側の側面には、径方向内側から径方向外側に向かうに従って前記ポケット側に漸次突出するテーパ面が形成されており、
前記テーパ面が前記当接面とされている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の一方向クラッチ。
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