專利名稱：再生能源發(fā)電裝置及液壓泵的安裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及經由組合了液壓泵及液壓電動機的液壓變速箱，向發(fā)電機傳遞轉子的轉動能量的再生能源發(fā)電裝置及該液壓泵的安裝方法。另外，再生能源發(fā)電裝置是利用了風、潮流、海流、河流等的可再生能源的發(fā)電裝置，例如，可以列舉風力發(fā)電裝置、潮流發(fā)電裝置、海流發(fā)電裝置、河流發(fā)電裝置等。
背景技術：
近年來，從保護地球環(huán)境的觀點出發(fā)，正在普及包含利用了風力的風力發(fā)電裝置、利用了潮流、海流或河流的發(fā)電裝置的再生能源發(fā)電裝置。在再生能源發(fā)電裝置中，將風、潮流、海流或河流的動能變換為轉子的轉動能量，再將將轉子的轉動能量通過發(fā)電機變換為電力。在這種再生能源發(fā)電裝置中，目前，由于轉子的轉數小于發(fā)電機的額定轉數，所以在轉子和發(fā)電機之間設置機械(齒輪式)增速機。即，在轉子的轉數由增速機增速到發(fā)電機的額定轉數之后，輸入到發(fā)電機。但是，以提高發(fā)電效率為目的，隨著再生能源發(fā)電裝置的大型化的發(fā)展，增速機的重量及成本處于增加的趨勢。因此，代替機械增速機，采用了組合液壓泵及液壓電動機的液壓變速箱的再生能源發(fā)電裝置一直備受矚目。例如，專利文獻I及2中，公開了包括由繞主軸安裝的液壓泵和通過液壓泵的液壓油驅動的液壓電動機構成的液壓變速箱的風力發(fā)電裝置。該風力發(fā)電裝置通過主軸的旋轉來驅動液壓泵，用從該液壓泵送給的壓油旋轉液壓電動機，通過該液壓電動機的旋轉來驅動發(fā)電機?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I :美國專利申請公開2010/0032959號說明書專利文獻2 :歐洲專利申請公開第09166576號說明書

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題但是，風力發(fā)電裝置的主軸的扭矩非常大，而如何將該大扭矩從主軸傳遞到液壓泵成為一個問題。例如，作為普通的傳遞旋轉軸的扭矩的方法之一，已知有使用可以低成本容易地加工的鍵的方法，但以鍵難以可靠地傳遞上述較大的扭矩。在這方面，在專利文獻I及2中未公開液壓泵到主軸的具體的固定構造，沒有表示任何使用了液壓變速箱的風力發(fā)電裝置的上述問題的解決方案。另外，在風力發(fā)電裝置以外的再生能源發(fā)電裝置中，既然使用液壓變速箱，當然也需要解決上述問題。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供可以傳遞大的扭矩，具有可以進行容易且低成本加工的液壓泵的固定構造的再生能源發(fā)電裝置及該液壓泵的安裝方法。用于解決課題的方案解決上述課題的本發(fā)明的再生能源發(fā)電裝置包括輪轂，安裝有旋翼；主軸，其一端部連結到所述輪轂；圓筒構件，其繞所述主軸設置；液壓泵，其經由所述圓筒構件安裝在所述主軸上；液壓電動機，其由從所述液壓泵供給的壓油驅動；以及發(fā)電機，其連結到所述液壓電動機，其特征在于，在所述主軸的周方向形成多個由形成在所述主軸的外周面上的第I槽及形成在所述圓筒構件的內周面上的第2槽構成的鍵槽，以使所述鍵槽沿所述主軸的軸方向延伸，包括嵌入在各鍵槽中的多個鍵。根據所述再生能源發(fā)電裝置，由于以多個鍵連結主軸和圓筒構件，所以能夠經由 多個鍵，將大的扭矩從主軸傳遞到液壓泵。另外，由于各鍵能夠以短時間容易地制作，所以即使設置多個也可以很廉價。另外，所述多個鍵由嵌入所述鍵槽中的一個的基準鍵和嵌入在其它所述鍵槽中的被分割成一對鍵片的分割鍵構成，所述一對鍵片分別成為沿著所述主軸的徑方向的側面的至少一部分相對于所述主軸的軸方向傾斜的傾斜面，還包括使所述一對鍵片的至少一方在所述鍵槽內、所述主軸的軸方向上進退的鍵片移動機構。這樣，將由具有傾斜面的一對鍵片構成的分割鍵設置在鍵槽內，使至少一方的鍵片在主軸的軸方向上進退，從而能夠將該進退的鍵片的主軸周方向的中心位置通過傾斜面的作用而向主軸的周方向偏移。因此，由于可調節(jié)作為分割鍵整體的截面形狀，因此，即使第I槽和第2槽的位置向周方向稍微偏移，也能夠使分割鍵的截面形狀與由第I槽及第2槽構成的鍵槽的形狀相配。因此，能夠使分割鍵的側面貼合(fit)鍵槽的側壁面，對所有的鍵均等地施加負荷。另外，嵌入在多個鍵槽中的一個的基準鍵也可以不分割而使用一體的鍵。所述分割鍵在與所述主軸的軸方向平行且沿著所述主軸的徑方向的分割面上被分割，所述一對鍵片的所述側面中，接觸到所述第I槽及所述第2槽的任意一方的槽側壁面的部分是與所述主軸的軸方向平行的側面，所述一對鍵片的所述傾斜面是接觸到所述第I槽及所述第2槽的另一方的槽側壁面的部分，所述鍵片移動機構使所述一對鍵片雙方在所述鍵槽內沿所述主軸的軸方向進退。這樣，接觸到所述另一方的槽側壁面的部分成為傾斜面，將在沿主軸的徑方向的分割面上分割成一對鍵片的分割鍵設置在鍵槽內，使一對鍵片的雙方沿主軸的軸方向進退，由此，能夠使這些鍵片的主軸周方向的中心位置通過傾斜面的作用而偏移。因此，由于可調節(jié)作為分割鍵整體的截面形狀，因此，能夠使分割鍵的側面貼合鍵槽的側壁面，對所有的鍵均等地施加負荷。所述一對鍵片由嵌入在所述第I槽中的第I鍵片和嵌入在所述第2槽中的第2鍵片構成，
所述第I鍵片及所述第2鍵片的任意一方的凸部卡合在另一方鍵片的凹部中，所述一對鍵片的所述傾斜面是相互接觸的所述凸部及所述凹部的側面。這樣，將分割成分別嵌入在第I槽及第2槽中的、且以側面為傾斜面的凸部和凹部相互卡合的第I鍵片和第2鍵片的分割鍵設置在鍵槽內，并使第I鍵片或第2鍵片沿主軸的軸方向進退，從而能夠使該進退的鍵片的主軸周方向的中心位置通過傾斜面的作用而偏移。所述液壓泵包括安裝在所述圓筒構件外周上的環(huán)狀凸輪構件、利用該環(huán)狀凸輪構件進行動作的多個活塞、以及對該多個活塞進行導向的汽缸而構成，外周上安裝有所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓筒構件，由在所述主軸的周方向上被分
害I]、對各鍵槽設置的多個分割片構成，各分割片與鄰接的分割片之間的接觸面，相對于所述主軸的徑方向傾斜，以使其隨著面向所述主軸的徑方向外方而向所述主軸的旋轉方向偏移。在所述圓筒構件的外周中設置所述液壓泵，來自液壓泵的活塞的力經由環(huán)狀凸輪構件作用在圓筒構件上。該力的合力在主軸的切線方向及徑方向上分別作為切線方向分力及半徑方向分力而作用。通過該切線方向分力，彎矩作用在所述分割片上，使分割片在與主軸的旋轉方向的相反側產生隆起。因此，通過使各分割片與相接的分割片的接觸面傾斜，半徑方向分力將分割片的旋轉方向側的端部向主軸側按壓，因此，可防止分割片的隆起。所述環(huán)狀凸輪構件沿所述主軸的周方向分割，且由多個圓弧狀片構成，所述圓筒構件的所述分割片的個數nl和所述圓弧狀片的個數n2之比nl/n2以nl/n2 = l/m(其中，m為自然數。)表示，所述圓筒構件的所述分割片的分割部位和所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓弧狀片的分割部位的所述主軸周方向的位置也可以一致。這樣，將環(huán)狀凸輪構件分割成多個圓弧狀片，使這些圓弧狀片的分割部位和圓筒構件的分割部位的主軸周方向的位置一致，從而能夠減少圓弧狀片的分割片側的角部懸掛在分割片外周上，或分割片的圓弧狀片側的角部懸掛在圓弧狀片上。另外，通過將與各分割片的外周相接的圓弧狀片的數量設為m個，來自液壓泵的活塞的力經由m個圓弧狀片均等地作用在各分割片上。由此，能夠經由各分割片，使作用在對各分割片分別設置的鍵的力均等。所述環(huán)狀凸輪構件由在所述主軸的周方向上分割的、多個圓弧狀片構成，所述圓筒構件的所述分割片的個數nl和所述圓弧狀片的個數n2之比nl/n2以nl/n2 = l/m(其中，m為自然數。)表示，所述圓筒構件的所述分割片的分割部位和所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓弧狀片的分割部位的所述主軸的周方向的位置也可以相互偏移。這樣，將環(huán)狀凸輪構件分割成多個圓弧狀片，使這些圓弧狀片的分割部位和圓筒構件的分割部位的主軸周方向的位置偏移，從而能夠形成使所有的圓弧狀片的分割片側的角部抵接到分割片的內周面，并且使所有的分割片的圓弧狀片側的角部抵接到圓弧狀片的外周面的狀態(tài)。由此，能夠防止圓弧狀片的分割片側的角部懸掛在分割片的圓弧狀片側的角部上。另外，通過將相接在各分割片的外周上的圓弧狀片的數量設為m個，來自液壓泵的活塞的力經由m個圓弧狀片均等地作用在各分割片上。由此，能夠經由各分割片，使作用在對各分割片分別設置的鍵的力均等。各鍵槽在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中開Π,還可以包括蓋構件，其拆裝自由設置在所述主軸的所述另一端部側上，堵塞所述鍵槽的開口。由于所述鍵槽有開口，因此，可以在將安裝液壓泵的圓筒構件嵌裝在主軸外周后， 將鍵插入在鍵槽中，能夠大幅度地縮短液壓泵的安裝時間。另外，通過具備上述蓋構件，可防止鍵拔出。各鍵槽的所述第I槽，在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中閉合，各鍵槽的所述第2槽在所述主軸的所述另一端部中開口，還包括保持所述圓筒構件的保持構件，其拆裝自由地設置在所述主軸的所述另一端部側，以使所述圓筒構件堵塞所述第2槽的開口。由于具備以堵塞所述第2槽的開口的方式保持所述圓筒構件的保持構件，因此，可防止液壓泵的拔出。所述液壓泵、所述圓筒構件、所述鍵槽及所述鍵設置在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部相反側的另一端部上，還包括在所述主軸的所述一端部和所述另一端部之間，將所述主軸旋轉自如地支承在裝置主體側上的一對主軸軸承。這樣，通過將圓筒構件及液壓泵配置在距輪轂遠于一對主軸軸承的一側，在主軸上直接安裝在一對主軸軸承上的狀態(tài)下，可以進行維護頻度高于主軸軸承的液壓泵的拆裝。通過節(jié)省卸下主軸軸承的時間，能夠以短時間、容易地實施液壓泵的拆裝作業(yè)。另外，所述再生能源發(fā)電裝置也可以是通過以所述旋翼承受風而使所述主軸旋轉，驅動所述發(fā)電機的風力發(fā)電裝置。另外，本發(fā)明提供再生能源發(fā)電裝置的液壓泵的安裝方法，該再生能源發(fā)電裝置包括安裝有旋翼的輪轂；其一端部連結到所述輪轂的主軸；繞所述主軸設置的圓筒構件；經由所述圓筒構件安裝在所述主軸上的液壓泵；通過從所述液壓泵供給的壓油驅動的液壓電動機；以及連結到所述液壓電動機的發(fā)電機，其特征在于，在所述主軸的周方向上形成多個由形成在所述主軸的外周面上的第I槽及形成在所述圓筒構件的內周面上的第2槽構成的鍵槽，以使該鍵槽沿著所述主軸的軸方向延伸。根據所述液壓泵的安裝方法，由于用多個鍵連結所述主軸和所述圓筒構件，所以能夠經由這些鍵，將大的扭矩從主軸傳遞到液壓泵。另外，由于各鍵能夠以短時間、容易地制作，因此，即使設置多個也可以很廉價。各鍵槽在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中開Π,
在從所述主軸的所述另一端部插入所述液壓泵及所述圓筒構件后，從所述開口向所述鍵槽插入地嵌入所述鍵，并通過蓋構件堵塞所述鍵槽的所述開口。由于上述鍵槽具有開口，因此，可以在將安裝液壓泵的圓筒構件嵌裝在主軸后，將鍵插入到鍵槽中，能夠大幅度地縮短液壓泵的安裝時間。另外，通過具備所述蓋構件，可防止鍵拔出。各鍵槽在與連結所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中閉合，各鍵槽的所述第2槽在所述主軸的所述另一端部中開口，在所述主軸的外周面的所述第I槽中嵌入了所述鍵后，從所述主軸的所述另一端部插入所述液壓泵及所述圓筒構件，并通過保持構件堵塞所述第2槽的開口。由于上述鍵槽的上述另一端部閉合，所以鍵不會被拔出。 另外，通過具備所述保持構件，堵塞開口，可防止液壓泵的拔出。發(fā)明效果根據本發(fā)明，即使在主軸為大徑的情況下，也可容易地且以低成本來構筑可以將大扭矩傳遞到液壓泵的固定構造。


圖I是放大表示本發(fā)明第I實施方式的風力發(fā)電裝置頂部的概略剖面圖。圖2是表示安裝在主軸的液壓泵的周邊的放大圖。圖3是圖2的A-A剖面圖。圖4是分割鍵的立體圖。圖5是圖3的B向視圖。圖6(a)是表示在鍵槽內主軸的軸方向上移動第I鍵片的情況的圖。圖6(b)是表示在鍵槽內主軸的軸方向上移動第I鍵片的情況的圖。圖6(c)是表示在鍵槽內主軸的軸方向上移動第I鍵片的情況的圖。圖7是表示在主軸上安裝有液壓泵的狀態(tài)的圖。圖8是表示安裝在主軸上的液壓泵周邊的放大圖。圖9是圖8的G-G剖面圖。圖10是分割鍵的立體圖。圖11是圖9的H向視圖。圖12(a)是表示在鍵槽內主軸的軸方向上移動第I鍵片及第2鍵片的情況的圖。圖12(b)是表示在鍵槽內主軸的軸方向上移動第I鍵片及第2鍵片的情況的圖。圖13是安裝有液壓泵的主軸的剖面圖，是表示主軸、圓筒構件、凸輪環(huán)的圖。圖14是表示作用在圓筒構件的分割片上的力的圖。圖15是安裝有液壓泵的主軸的剖面圖，是表示主軸、圓筒構件、其它凸輪環(huán)的圖。標號說明I風力發(fā)電裝置2 旋翼3 輪轂4 主軸
5液壓泵6液壓電動機7發(fā)電機8主軸軸承9主軸軸承10圓筒構件
IOA分割片IOB接觸面11主體部15 塔架I6 機艙17A高壓油流路17B低壓油流路18液壓泵組件20第 I 槽2I 第 2 槽25 鍵槽26 活塞27 殼體28泵軸承29凸輪環(huán)29A圓弧狀片30 鍵(key) 30A 基準鍵30B分割鍵34第I鍵片34A、34B 側面34C，34D 側面36第2鍵片36A、36B 側面36C、36D 側面38螺釘孔39調節(jié)螺釘40蓋構件50 第 I 槽51 第 2 槽54B分割鍵55 鍵槽56保持構件62分割鍵
64第I鍵片64A 側面64B 側面66第2鍵片66A 側面66B 側面68螺釘孔70第I調節(jié)螺釘·72第2調節(jié)螺釘
具體實施例方式下面，使用附圖詳細地說明本發(fā)明的風力發(fā)電裝置的實施方式。另外，在下面的說明中，說明適用于風力發(fā)電裝置的情況，但不限定于此，也可以適用于水力發(fā)電裝置。另外，下面的實施例所記載的結構零件的尺寸、材質、形狀、只要其相對配置等沒有特別地特定的記載，就不是將本發(fā)明的范圍限定于此的意思，只不過僅為說明例子。圖I是放大表示本發(fā)明第I實施方式的風力發(fā)電裝置的頂部的概略剖面圖。如圖I所示，本實施方式的風力發(fā)電裝置I包括安裝有旋翼2的輪轂3 ;其一端部連結到輪轂3的主軸4 ;繞主軸4設置的液壓泵5 ;通過從液壓泵5供給的壓油驅動的液壓電動機6 ;與液壓電動機6連結的發(fā)電機7。另外,主軸4、液壓泵5、液壓電動機6及發(fā)電機7設置在塔架15上設置的機艙16內。液壓泵5配置于在機艙16側旋轉自如地支承主軸4的一對主軸軸承8、9的輪轂側的相反側的端部。另外,液壓泵5經由設置在主軸4外周的圓筒構件10，安裝在主軸4上。另外，液壓泵5經由高壓油流路17A及低壓油流路17B連接到液壓電動機6。高壓油流路17A設置在液壓泵5的輸出側和液壓電動機6的吸入側之間，流過由液壓泵5生成的高壓油。另一方面，低壓油流路17B設置在液壓電動機6的輸出側和液壓泵5的吸入側之間，流過由液壓電動機6進行了工作之后的低壓油。圖2是表示安裝在主軸4上的液壓泵5的周邊的放大圖。圖3是圖2的A-A剖面圖。另外，在圖3中，省略液壓泵5的圖示。如圖2及圖3所示，在主軸4的與輪轂3相反側(下面，稱為后端側)的端部，設置多個鍵槽25。在主軸4的周方向上形成多個各鍵槽25，以使鍵槽沿主軸4的軸方向延伸。各鍵槽25在主軸4的后端側的另一端部有開口。在主軸4的另一端部上拆裝自由地安裝蓋構件40，以堵塞該開口。而且，各鍵槽25由形成在主軸4外周面上的第I槽20及形成在圓筒構件10內周面上的第2槽21構成。第I槽20和第2槽21形成在相互對置的位置。另外，在鍵槽25中分別嵌入基準鍵30A及分割鍵30B。基準鍵30A由具有棱柱形狀的I個鍵構成，嵌入在多個鍵槽25中的一個部位?；鶞舒I30A先于分割鍵30B插入鍵槽25內。分割鍵30B由一對鍵片34、36構成，分割鍵30B嵌入在剩余的鍵槽25中。
圖4是分割鍵30B的立體圖。另外，圖5是圖3的B向視圖。如圖4及圖5所示，分割鍵30B由嵌入形成在主軸4的第I槽20中且具有凸形狀的第I鍵片34、以及嵌入形成在圓筒構件10的第2槽21中且具有凹形狀的第2鍵片36構成。設置分割鍵30B，以使第I鍵片34的凸部與第2鍵片36的凹部進行卡合。第I鍵片34的凸部及第2鍵片36的凹部的沿主軸4的徑方向的側面34A、34B、36A、36B即第I鍵片34和第2鍵片36接觸的接觸面，相對于主軸4的軸方向傾斜。第I鍵片34凸部的兩側面34A、34B平行，固定地形成兩側面34A、34B之間的寬度。
另外，第2鍵片36凹部的兩側面36A、36B也平行，固定地形成兩側面36A、36B之間的覽度。第2鍵片36的主軸4軸方向的長度與鍵槽25的主軸4軸方向的長度相同地形成，第2鍵片36總是固定于鍵槽25內。另一方面，第I鍵片34的主軸4軸方向的長度短于第2鍵片36的主軸4軸方向的長度，即，第I鍵片34的主軸4軸方向的長度短于鍵槽25的主軸4軸方向長度地形成。由此，在鍵槽25的輪轂側的前端面和第I鍵片34之間及第I鍵片34和蓋構件40之間，形成間隙。另外，分割鍵30B包括使第I鍵片34在鍵槽25內、在主軸4的軸方向上進退的鍵片移動機構。鍵片移動機構由與設置在第I鍵片34的端面上的螺釘孔38螺合的調節(jié)螺釘39構成，通過調節(jié)螺釘39的旋轉，能夠使第I鍵片34在軸方向上移動上述間隙的量。圖6是表示在鍵槽25內主軸4的軸方向上移動第I鍵片34的情況的圖，關于第I鍵片34的各自的位置，左側中表示圖3的C-C向視圖，右側表示該向視圖的剖面圖(D-D剖面圖、E-E剖面圖、F-F剖面圖)。另外，圖6(a)中表示第I鍵片34位于鍵槽25的最里部的狀態(tài)，圖6 (b)中表示第I鍵片34位于鍵槽25的中央部的狀態(tài)，圖6 (c)中表示第I鍵片34位于鍵槽25的入口部的狀態(tài)。另外，D-D剖面圖、E-E剖面圖及F-F剖面圖都是沿著鍵槽25的中央位置的剖面圖。如圖6(a) (C)所示，通過使第I鍵片34凸部的側面34A及34B —邊接觸到第2鍵片36凹部的側面36A及36B，一邊將第I鍵片34在主軸4的軸方向上移動，第I鍵片34的主軸4周方向的中心位置CL偏移。這是由于，第I鍵片34的側面34A及34B和第2鍵片36的側面36A及36B，相對于主軸4的軸方向傾斜。因此，能夠任意調節(jié)作為分割鍵32的整體的截面形狀，使分割鍵32的側面貼合鍵槽25的主軸4周方向側的壁面，對所有的鍵30均等地施加負荷。在上述的液壓泵5的固定構造的情況下，以下面的順序進行向主軸4安裝液壓泵5。圖7是表示在主軸4上安裝了液壓泵5的狀態(tài)的圖。如圖7所示，在圓筒構件10的外周上預先裝配液壓泵5，形成圓筒構件10和液壓泵5成為一體的液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)。而且，將液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)安裝在主軸4的外周上，以使形成在主軸4上的第I槽20和形成在圓筒構件10上的第2槽21成為相互對置的位置。另夕卜，一對主軸軸承8、9在先于將圓筒構件10設置在主軸4外周上之前預先安裝在主軸4上。接著，將基準鍵30A安裝在鍵槽25內。接著，在剩余的鍵槽25內也分別安裝分割鍵30B。此時，如上述，使第I鍵片34相對于第2鍵片36在主軸4的軸方向及周方向上移動，并將分割鍵30B安裝在鍵槽25內。在剩余所有的鍵槽25內設置分割鍵30后，接著，在主軸4后端側的端部安裝蓋構件40，以使基準鍵30A及分割鍵30B不被拔出。 最后，安裝用于支承液壓泵5的泵軸承28。另外，液壓泵5的裝配可以在先于將圓筒構件10安裝在主軸4之前預先進行，也可以在將圓筒構件10安裝在主軸4之后進行。但是，如圖2所示，就液壓泵5來說，是由安裝在圓筒構件10的主體部11的外周上的凸輪環(huán)29、通過該凸輪環(huán)29進行動作的活塞26、收納凸輪環(huán)29及活塞26的殼體27、設置在殼體27和圓筒構件10之間的泵軸承28等多個零件構成的。這樣，由多個零件構成的液壓泵5需要比主軸軸承8、9頻繁地進行維護。因此，通過將圓筒構件10及液壓栗5設直在后于一對王軸軸承8、9間的后端側，在拆裝包含維護頻度高的液壓泵5的液壓泵組件18時，可以不卸下一對主軸軸承8、9，而進行該組件的拆裝。如上述，根據本實施方式的液壓泵5的固定構造，由于將主軸4和圓筒構件10用多個鍵30A、30B連結，因此，能夠將大的扭矩從主軸4傳遞到液壓泵5。由于這些各鍵30A、30B能夠以短時間、容易地制作，因此，即使設置多個也可以很廉價。另外，設置基準鍵30A和分割鍵30B，首先，將基準鍵30A安裝在鍵槽25中，接著，在剩余的鍵槽25中安裝分割鍵30B，由此，能夠容易且以短時間安裝多個鍵30A、30B的安裝作業(yè)。即，在第I個鍵槽25中安裝基準鍵30A時，分割鍵30B沒有進入其它鍵槽25，也能夠使主軸4及圓筒構件10在周方向上移動，因此，能夠以短時間、容易地安裝基準鍵30A。接著，例如，在第2個鍵槽25中也要安裝基準鍵30A時，基準鍵30A已經進入第I個鍵槽25，由此，不能使主軸4及圓筒構件10在周方向上移動，因此，在第2槽21相對于第I槽20的相對的位置稍微偏移時，安裝作業(yè)需要大量的時間。但是，在本發(fā)明中，作為分割鍵30B，通過設置具有相對于主軸4的軸方向傾斜的側面34A、34B、36A、36B的一對鍵片34、36，能夠使第I鍵片34相對于第2鍵片36在主軸4的周方向上移動，因此，即使第2槽21相對于第I槽20的相對的位置稍微偏移，也能夠以短時間、容易地安裝分割鍵30B。另外，在鍵槽25內安裝分割鍵30B時，能夠使第I鍵片34在主軸4的軸方向上移動并且也在周方向上移動，因此，能夠使一對鍵片34、36的側面34C、34D、36C、36D緊帖第I槽20及第2槽21的周方向側的壁面。由此，能夠對基準鍵30A及分割鍵30B均等地施加負荷。另外，由于鍵槽25有開口，因此，在安裝液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)之后，能夠安裝基準鍵30A及分割鍵30B。由此，例如，與安裝液壓泵組件18，以使液壓泵組件18的鍵槽嵌合在已經安裝在主軸4上的鍵中的情況相比，更能夠大幅度縮短安裝時間。而且，由于包括蓋構件40，可防止基準鍵30A及分割鍵30B拔出。接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。在下面的說明中，對與上述實施方式對應的部分標注相同的標號并省略說明，主要對不同點進行說明。圖8是表示安裝在主軸4上的液壓泵5周邊的放大圖。圖9是圖8的G-G剖面圖。另外，在圖9中，省略液壓泵5的圖示。如圖8及圖9所示，在主軸4后端側的端部設置形成在主軸4外周面上的第I槽50 ;形成在圓筒構件10內周面上的第2槽51 ;基準鍵30A ;多個分割鍵54B ；以及用于防止液壓泵5的拔出的保持構件56。第2槽51在主軸4后端側的另一端部有開口。在主軸4的另一端部，拆裝自由地安裝有保持構件56，以堵塞該第2槽51的開口。圖10是分割鍵62的立體圖。另外，圖11是圖9的H向視圖。
如圖10及圖11所示，分割鍵54B由與主軸4的軸方向平行且在沿主軸4的徑方向的分割面上分割的一對鍵片64、66構成。第I鍵片64及第2鍵片66的側面中，接觸到第2槽51的周方向側的壁面的側面64B、66B，形成平行于主軸4的軸方向的側面。另外，第I鍵片64及第2鍵片66的側面中，形成接觸到第I槽50周方向側的壁面的側面64A、66A，以使該側面相對于主軸4的軸方向傾斜。這些側面64A、66A的傾斜角形成為與后述的第I槽50的傾斜角相同的角度。形成第I槽50，以使其相對于主軸4的軸方向傾斜。另外，第I槽50的軸方向的長度長于多個分割鍵54B的軸方向的長度地形成。由此，多個分割鍵54B能夠在軸方向上移動。第I槽50在主軸4后端側的另一端部閉合，所以基準鍵30A及多個分割鍵54B不會從后端側被拔出。分割鍵54B包括使第I鍵片64及第2鍵片66在鍵槽55內主軸4的軸方向上進退的鍵片移動機構。鍵片移動機構由嵌合在第I鍵片34端面中設置的螺釘孔68中的第I調節(jié)螺釘70、以及嵌合在第2鍵片36端面中設置的螺釘孔68的第2調節(jié)螺釘72構成。第I槽50及第2槽51的軸方向的長度長于第I鍵片64及第2鍵片66的軸方向的長度，所以通過使第I調節(jié)螺釘70及第2調節(jié)螺釘72旋轉，能夠使第I鍵片64及第2鍵片66分別向軸方向移動。具體而言，在使第I調節(jié)螺釘70向夾緊方向旋轉時，第I鍵片64向后端側移動。另一方面，當使第I調節(jié)螺釘70向松開的方向旋轉時，第I鍵片64向輪轂側移動。另外，第2鍵片64也與第I鍵片66同樣地移動。而且，當使第I調節(jié)螺釘70和第2調節(jié)螺釘72分別向相反方向旋轉時，第I鍵片64及第2鍵片66向相互不同的方向移動。圖12是表示在鍵槽55內將第I鍵片64及第2鍵片66在主軸4的軸方向上移動的情況的圖，關于第I鍵片64及第2鍵片66各自的位置，右側中表示圖9的J-J向視圖，左側中表示該向視圖的剖面圖(K-K剖面圖，L-L剖面圖)。另外，圖12(a)中表示第I鍵片64及第2鍵片66位于鍵槽55的中央部的狀態(tài)，圖12(b)中表示第I鍵片64及第2鍵片66分別位于鍵槽55的中央部、后端側的狀態(tài)。另外，K-K剖面圖及L-L剖面圖是沿著鍵槽55的中央位置的剖面圖。如圖12(a)及圖12(b)所示，使第I鍵片64及第2鍵片66的側面64A、66A接觸到第I槽50的主軸4周方向側的壁面，并且將第I鍵片64及第2鍵片66在主軸4的軸方向上移動，從而插入到第I鍵片64及第2鍵片66的第I槽50內的部位的主軸4周方向的中心位置CL偏移。這是因為，第I槽50周方向側的壁面、第I鍵片64的側面64A和第2鍵片66的側面66A相對于主軸4的軸方向傾斜。因此，能夠任意調節(jié)作為分割鍵62整體的截面形狀，使分割鍵62的側面貼合鍵槽55周方向側的壁面，對所有的鍵30A、62均等地施加負荷。在上述的液壓泵5的固定構造的情況下，按照下面的順序進行向主軸4安裝液壓泵5。如圖8所示，首先，在第I槽50內嵌入分割鍵62。此時，插入第I鍵片64，以使其抵接第I槽50內的輪轂側的端面，接著，在第I槽50內的后端側的端部中插入第2鍵片66。然后，使第2鍵片66向輪轂側移動，使側面66A緊貼第I槽50的周方向壁面。然后，為了·微調節(jié)，使第I鍵片64向后端側移動，使側面64A緊貼第I槽50的周方向壁面。此時，只將分割鍵62的下部嵌入在第I槽50內，上部露出于主軸4的外周面。另外，最初插入到第I槽50內的鍵片將與具有螺釘孔68的端面相反側的端面的面積大的一方鍵片配置在第I槽50內的輪轂側(里側)。另一方面，在圓筒構件10的外周上預先裝配液壓泵5，形成圓筒構件10和液壓泵5成為一體的液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)。另外，液壓泵5的裝配可以與將分割鍵62嵌入在第I槽50內的作業(yè)并行地進行，也可以在將圓筒構件10安裝在主軸4之后進行。接著，將液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)從主軸4的后端側安裝在主軸4的外周上。此時，一邊使分割鍵62的上部嵌合在圓筒構件10的第2槽51內，一邊安裝液壓泵組件18。接著，在主軸4的后端部上安裝保持構件56，以使液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)不會向后端側拔出。最后，安裝用于支承液壓泵5的泵軸承28。如上述，根據本實施方式的液壓泵5的固定構造，通過設置由一對鍵片64、66構成的分割鍵54B，使第I鍵片64及第2鍵片66在主軸4的軸方向上移動，能夠使第I鍵片64及第2鍵片66的側面64A、66A緊貼第I槽50的周方向側的壁面。由此，能夠對基準鍵30A及分割鍵54B均等地施加負荷。另外，由于用保持構件56堵塞第2槽51的開口，因此，可防止液壓泵組件18 (圓筒構件10及液壓泵5)的拔出。接著，說明本發(fā)明的第3實施方式。圖13是安裝了液壓泵5的主軸4的剖面圖，是表示主軸4、圓筒構件10、凸輪環(huán)29的圖。如圖13所示，設置在主軸4外周上的圓筒構件10，由在主軸4的周方向上被分割的多個分割片IOA構成。圓筒構件10被分割，以使其分割數與鍵槽25的數量相同，以對于各鍵槽25分別對應一個分割片IOA來設置。各分割片IOA與鄰接的分割片IOA之間的接觸面IOB相對于主軸4的徑方向傾斜，以隨著面向主軸4的徑方向外方，向主軸4的旋轉方向偏移。如圖14所示，液壓泵5的活塞26作用在分割片IOA上的活塞26的負荷的合力，作用在凸輪環(huán)29的外周上。此時，在主軸4的切線方向及徑方向上分別作用切線方向分力F2及半徑方向分力Fl。通過該切線方向分力F2，在分割片IOA上作用彎矩。該彎矩是切線方向分力F2乘以分割片10的高度H的彎矩，該彎矩使分割片10在與主軸4的旋轉方向相反側形成隆起。另外，半徑方向分力Fl是將分割片IOA按壓在主軸4上的分力。半徑方向分力Fl作用在分割片10外周的周方向的正中間即中央部附近。由于分割片10的接觸面IOB向主軸4的旋轉方向傾斜，所以半徑方向分力Fl相比基準鍵30作用在主軸4的旋轉方向側的位置。 另一方面，從主軸4作用由半徑方向分力Fl的反作用力及彎矩的反作用力構成的表面壓。這些表面壓在與主軸4的旋轉方向相反側的端部附近變大相當彎矩作用的量。因此，這些表面壓的合力F3作用在分割片10的與主軸4的旋轉方向相反側的端部附近的位置。半徑方向分力Fl作用在將合力F3作用的位置設為中心，離開距離e的位置，所以通過將分割片IOA按壓在主軸4上的方向的力矩產生作用，可抑制分割片IOA的隆起。另外，如圖13所示，設置在圓筒構件10外周的凸輪環(huán)29，由在主軸4的周方向上分割的多個圓弧狀片29A構成。凸輪環(huán)29的圓弧狀片29A的分割部位和圓筒構件10的分割片IOA的分割部位的
主軸4的周方向的位置一致。此時的圓筒構件10的分割片IOA的個數nl和圓弧狀片29A的個數n2之比nl/n2用下面的式(I)表示。nl/n2 = 1/m (其中，m 為自然數。)· · ·式(I)凸輪環(huán)29由圓弧狀片29A構成，這些圓弧狀片29A的分割部位和圓筒構件10的分割片IOA的分割部位的主軸4的周方向的位置一致，由此，能夠減少圓弧狀片29A的分割片側的角部懸掛在分割片IOA外周上，或分割片IOA的圓弧狀片側的角部懸掛在圓弧狀片29A 上。另外，通過將與各分割片IOA的外周相接的圓弧狀片29A的數量設為m個，來自液壓泵5的活塞26的力經由m個圓弧狀片29A均等地作用在各分割片IOA上。由此，能夠經由各分割片10A，使作用在對各分割片IOA分別設置的基準鍵30A及分割鍵30B的力均等。另外，在本實施方式中，說明了凸輪環(huán)29的圓弧狀片29A的分割部位和圓筒構件10的分割片IOA的分割部位的主軸4周方向的位置一致的情況，但不限定于此，如圖15所示，凸輪環(huán)29的圓弧狀片29A的分割部位和圓筒構件10的分割片IOA的分割部位的主軸4的周方向的位置也可以相互偏移。此時的圓筒構件10的分割片IOA的個數nl和圓弧狀片29A的個數n2之比nl/n2也用上述式(I)表示。凸輪環(huán)29由圓弧狀片29A構成，這些圓弧狀片29A的分割部位和圓筒構件10的分割片IOA的分割部位的主軸4的周方向的位置相互偏移，由此，能夠形成使所有的圓弧狀片29A的分割片側的角部抵接分割片IOA的內周面，并且，使所有的分割片IOA的圓弧狀片側的角部抵接圓弧狀片29A的外周面的狀態(tài)。由此，能夠防止圓弧狀片29A的分割片側的角部懸掛在分割片IOA的圓弧狀片側的角部上。另外，在圓弧狀片29A的分割部位和分割片IOA的分割部位的位置相互偏移的情況下，也與圓弧狀片29A的分割部位和分割片IOA的分割部位的位置一致的情況一樣，來自液壓泵5的活塞26的力經由m個圓弧狀片29A均等地作用在各分割片IOA上。由此，能夠經由各分割片10A，使作用在基準鍵30A及分割鍵30B的力均等。另外，在上述的各實施方式中，作為再生能源發(fā)電裝置的具體例子，說明了風力發(fā)電裝置1，但本發(fā)明也可以適用于風力發(fā)電裝置I以外的再生能源發(fā)電裝置。例如，在利用了潮流、海流或河流的發(fā)電裝置中，即，在使塔架15沉入海中或水中，通過旋翼2承受潮流、海流或河流，從而主軸4進行旋轉 那 樣的發(fā)電裝置中也可以適用本發(fā)明。
權利要求
1.一種再生能源發(fā)電裝置，包括 輪轂，安裝有旋翼； 主軸，其一端部連結到所述輪轂； 圓筒構件，其繞所述主軸設置； 液壓泵，其經由所述圓筒構件安裝在所述主軸上； 液壓電動機，其由從所述液壓泵供給的壓油驅動；以及 發(fā)電機，其連結到所述液壓電動機，其特征在于， 在所述主軸的周方向形成多個由形成在所述主軸的外周面上的第I槽及形成在所述圓筒構件的內周面上的第2槽構成的鍵槽，以使所述鍵槽在所述主軸的軸方向上延伸， 包括嵌入在各鍵槽中的多個鍵。
2.權利要求I所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述多個鍵由嵌入所述鍵槽中的一個的基準鍵和嵌入在其它所述鍵槽中的被分割成一對鍵片的分割鍵構成， 所述一對鍵片分別成為沿著所述主軸的徑方向的側面的至少一部分相對于所述主軸的軸方向傾斜的傾斜面， 還包括使所述一對鍵片的至少一方在所述鍵槽內、所述主軸的軸方向上進退的鍵片移動機構。
3.權利要求2所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述分割鍵在與所述主軸的軸方向平行且沿著所述主軸的徑方向的分割面上被分割，所述一對鍵片的所述側面中，接觸到所述第I槽及所述第2槽的任意一方的槽側壁面的部分是與所述主軸的軸方向平行的側面， 所述一對鍵片的所述傾斜面是接觸到所述第I槽及所述第2槽的另一方的槽側壁面的部分， 所述鍵片移動機構使所述一對鍵片雙方在所述鍵槽內所述主軸的軸方向上進退。
4.權利要求2所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述一對鍵片由嵌入在所述第I槽中的第I鍵片和嵌入在所述第2槽中的第2鍵片構成， 所述第I鍵片及所述第2鍵片的任意一方的凸部卡合在另一方鍵片的凹部中， 所述一對鍵片的所述傾斜面是相互接觸的所述凸部及所述凹部的側面。
5.權利要求2所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述基準鍵由未分割的一體鍵構成。
6.權利要求I 5中任一項所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述液壓泵包括安裝在所述圓筒構件外周上的環(huán)狀凸輪構件、利用該環(huán)狀凸輪構件進行動作的多個活塞、以及對該多個活塞進行導向的汽缸而構成， 外周上安裝有所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓筒構件，由在所述主軸的周方向上被分割、對各鍵槽設置的多個分割片構成， 各分割片與鄰接的分割片之間的接觸面，相對于所述主軸的徑方向傾斜，以使其隨著面向所述主軸的徑方向外方而向所述主軸的旋轉方向偏移。
7.權利要求6所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于，所述環(huán)狀凸輪構件由在所述主軸的周方向上被分割的、多個圓弧狀片構成， 所述圓筒構件的所述分割片的個數nl和所述圓弧狀片的個數n2之比nl/n2用下式表示， nl/n2 = 1/m其中，m為自然數， 所述圓筒構件的所述分割片的分割部位和所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓弧狀片的分割部位的所述主軸周方向的位置一致。
8.權利要求6所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述環(huán)狀凸輪構件由在所述主軸的周方向上被分割的、多個圓弧狀片構成， 所述圓筒構件的所述分割片的個數nl和所述圓弧狀片的個數n2之比nl/n2用下式表示，nl/n2 = 1/m其中，m為自然數， 所述圓筒構件的所述分割片的分割部位和所述環(huán)狀凸輪構件的所述圓弧狀片的分割部位的所述主軸的周方向的位置相互偏移。
9.權利要求I 8中任一項所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 各鍵槽在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中開口，還包括蓋構件，其拆裝自由地設置在所述主軸的所述另一端部側上，堵塞所述鍵槽的開口。
10.權利要求I 8中任一項所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 各鍵槽的所述第I槽，在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中閉合， 各鍵槽的所述第2槽在所述主軸的所述另一端部中開口， 還包括保持所述圓筒構件的保持構件，其拆裝自由地設置在所述主軸的所述另一端部偵牝以使所述圓筒構件堵塞所述第2槽的開口。
11.權利要求I 10中任一項所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述液壓泵、所述圓筒構件、所述鍵槽及所述鍵設置在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部相反側的另一端部上， 還包括在所述主軸的所述一端部和所述另一端部之間，將所述主軸旋轉自如地支承在裝置主體側上的一對主軸軸承。
12.權利要求I所述的再生能源發(fā)電裝置，其特征在于， 所述再生能源發(fā)電裝置是通過以所述旋翼承受風而使所述主軸旋轉，從而驅動所述發(fā)電機的風力發(fā)電裝置。
13.—種再生能源發(fā)電裝置的液壓泵的安裝方法，該再生能源發(fā)電裝置包括安裝有旋翼的輪轂；其一端部連結到所述輪轂的主軸；繞所述主軸設置的圓筒構件；經由所述圓筒構件安裝在所述主軸上的液壓泵；通過從所述液壓泵供給的壓油驅動的液壓電動機；以及連結到所述液壓電動機的發(fā)電機，其特征在于， 在所述主軸的周方向上形成多個由形成在所述主軸的外周面上的第I槽及形成在所述圓筒構件的內周面上的第2槽構成的鍵槽，以使該鍵槽沿著所述主軸的軸方向延伸。在所述多個鍵槽中分別嵌入鍵，并將所述圓筒構件固定在所述主軸上。
14.權利要求13所述的液壓泵的安裝方法，其特征在于， 各鍵槽在與連結到所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中開口， 在從所述主軸的所述另一端部插入所述液壓泵及所述圓筒構件后，從所述開口向所述鍵槽插入地嵌入所述鍵，并通過蓋構件堵塞所述鍵槽的所述開口。
15.權利要求13所述的液壓泵的安裝方法，其特征在于， 各鍵槽在與連結所述主軸的所述輪轂的所述一端部的相反側的另一端部中閉合， 各鍵槽的所述第2槽在所述主軸的所述另一端部中開口， 在所述主軸的外周面的所述第I槽中嵌入了所述鍵后，從所述主軸的所述另一端部插入所述液壓泵及所述圓筒構件，并通過保持構件堵塞所述第2槽的開口。
全文摘要
本發(fā)明提供可以傳遞大的扭矩，具有可以容易且低成本進行加工的液壓泵的固定構造的再生能源發(fā)電裝置及該液壓泵的安裝方法。在主軸(4)后端側的端部設置多個鍵槽(25)。多個嵌入鍵(30A)、(30B)嵌入在各鍵槽(25)中。多個鍵(30A)、(30B)由嵌入多個鍵槽(25)中的一個槽的基準鍵(30A)和嵌入在剩余的鍵槽(25)中的分割鍵(30B)構成。分割鍵(30B)由嵌入形成在主軸(4)的第1槽(20)中且具有凸形狀的第1鍵片(34)和嵌入形成在圓筒構件(10)的第2槽(21)中且具有凹形狀的第2鍵片(36)構成。設置一對鍵片(34)、(36)，以使第1鍵片(34)的凸部與第2鍵片(36)的凹部卡合。第1鍵片(34)的凸部及第2鍵片(36)的凹部的沿著主軸(4)的徑方向的側面(34A)、(34B)、(36A)、(36B)，即，第1鍵片(34)和第2鍵片(36)接觸的接觸面相對于主軸(4)的軸方向傾斜。
文檔編號F03D11/02GK102959247SQ20118003165
公開日2013年3月6日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權日2011年4月5日
發(fā)明者堤和久, 一柳卓 申請人:三菱重工業(yè)株式會社