(57)【要約】【課題】大きなトルクの伝達が可能であり、容易かつ低コストで加工が可能な油圧ポンプの固定構造を有する再生エネルギー型発電装置及びその油圧ポンプの取付け方法を提供する。【解決手段】主軸４の後端側の端部に複数のキー溝２５が設けられている。各キー溝２５には、嵌め込まれる複数のキー３０Ａ、３０Ｂが嵌め込まれている。複数のキー３０Ａ、３０Ｂは、複数のキー溝２５のうちの一つに嵌め込まれる基準キー３０Ａと、残りのキー溝２５に嵌め込まれる分割キー３０Ｂとから構成されている。分割キー３０Ｂは、主軸４に形成された第１溝２０に嵌め込まれて凸形状を有する第１キー片３４と、円筒部材１０に形成された第２溝２１に嵌め込まれて凹形状を有する第２キー片３６とから構成されている。一対のキー片３４、３６は、第１キー片３４の凸部が第２キー片３６の凹部に係合するように設けられている。第１キー片３４の凸部及び第２キー片３６の凹部の主軸４の径方向に沿った側面３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、すなわち、第１キー片３４と第２キー片３６とが接触する接触面は、主軸４の軸方向に対して傾斜している。
2012137310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が取り付けられたハブと、
前記ハブに一端部が連結された主軸と、
前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、
前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項２】
前記複数のキーは、前記キー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーと、他の前記キー溝に嵌め込まれる一対のキー片に分割された分割キーとからなり、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させるキー片移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
前記分割キーは、前記主軸の軸方向に平行かつ前記主軸の径方向に沿った分割面において分割されており、
前記一対のキー片の前記側面のうち、前記第1溝および前記第２溝のいずれか一方の溝の側壁面に接触する部分は、前記主軸の軸方向に平行な側面であり、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、前記第１溝および前記第２溝の他方の溝の側壁面に接触する部分であり、
前記キー片移動機構は、前記一対のキー片の両方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記基準キーは、分割されていない一体のキーで構成されることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項７】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が一致していることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項８】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が互いにずれていることを特徴とする請求項６に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項９】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記キー溝の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記第２溝の開口を塞ぐように前記円筒部材を保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
前記油圧ポンプ、前記円筒部材、前記キー溝および前記キーは、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部に設けられており、
前記主軸の前記一端部と前記他端部との間において、前記主軸を装置本体側に回転自在に支持する一対の主軸軸受をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１２】
前記再生エネルギー型発電装置は、
前記回転翼で風を受けて前記主軸を回転させることで前記発電機を駆動する風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１３】
回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定することを特徴とする油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１４】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入した後、前記開口から前記キー溝に前記キーを挿入して嵌め込み、前記キー溝の前記開口を蓋部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１５】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の外周面の前記第１溝に前記キーを嵌め込んだ後、前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入し、前記第２溝の開口を保持部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを介して、ロータの回転エネルギーを発電機に伝達する再生エネルギー型発電装置及びその油圧ポンプの取付け方法に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。
この種の再生エネルギー型発電装置では、従来、ロータの回転数が発電機の定格回転数に比べて小さいため、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機を設けていた。すなわち、ロータの回転数は増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力されるようになっていた。
ところが、発電効率の向上を目的として再生エネルギー型発電装置の大型化が進むにつれ、増速機の重量及びコストが増加する傾向にある。このため、機械式の増速機に替えて、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置が注目を浴びている。
例えば、特許文献１及び２には、主軸の周りに取り付けられた油圧ポンプと、油圧ポンプの圧油によって駆動される油圧モータとからなる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置が開示されている。この風力発電装置は、主軸の回転により油圧ポンプを駆動させ、その油圧ポンプから送給された圧油で油圧モータを回転させて当該油圧モータの回転により発電機を駆動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０９１６６５７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、風力発電装置の主軸のトルクは非常に大きく、この大トルクを主軸から油圧ポンプにいかにして伝達するかが問題になる。
例えば、一般的な回転軸のトルクを伝達する手法の一つとして、低コストで容易に加工できるキーを用いたものが知られているが、キーで上記大きなトルクを確実に伝達することは困難である。
この点、特許文献１及び２には、主軸への油圧ポンプの具体的な固定構造が開示されておらず、油圧トランスミッションを用いた風力発電装置における上記問題の解決策が何ら示されていない。
また、風力発電装置以外の再生エネルギー型発電装置においても、油圧トランスミッションを用いる以上、上記問題を解決する必要が生じる。【０００５】
そこで、本発明は、大きなトルクの伝達が可能であり、容易かつ低コストで加工が可能な油圧ポンプの固定構造を有する再生エネルギー型発電装置及びその油圧ポンプの取付け方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決する本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備えることを特徴とする。【０００７】
上記再生エネルギー型発電装置によれば、主軸と円筒部材とを複数のキーで連結したので、複数のキーを介して大きなトルクを主軸から油圧ポンプに伝達することができる。
また、各キーは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。【０００８】
また、前記複数のキーは、前記キー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーと、他の前記キー溝に嵌め込まれる一対のキー片に分割された分割キーとからなり、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させるキー片移動機構をさらに備えてもよい。【０００９】
このように、傾斜面を有する一対のキー片からなる分割キーをキー溝内に設けて、少なくとも一方のキー片を主軸の軸方向に進退させることで、この進退させたキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによって主軸の周方向にずらすことができる。そのため、分割キーの全体としての断面形状を調節できるので、第１溝と第２溝との位置が周方向に多少ずれていても、第１溝及び第２溝からなるキー溝の形状に分割キーの断面形状を合わせることができる。よって、分割キーの側面をキー溝の側壁面にフィットさせて、全てのキーに荷重を均等にかけることができる。
なお、複数のキー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーは、分割していない一体のキーを用いてもよい。【００１０】
前記分割キーは、前記主軸の軸方向に平行かつ前記主軸の径方向に沿った分割面において分割されており、
前記一対のキー片の前記側面のうち、前記第1溝および前記第２溝のいずれか一方の溝の側壁面に接触する部分は、前記主軸の軸方向に平行な側面であり、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、前記第１溝および前記第２溝の他方の溝の側壁面に接触する部分であり、
前記キー片移動機構は、前記一対のキー片の両方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させてもよい。【００１１】
このように、前記他方の溝の側壁面に接触する部分が傾斜面となっており、主軸の径方向に沿った分割面で一対のキー片に分割された分割キーをキー溝に設けて、一対のキー片の両方を主軸の軸方向に進退させることで、これらのキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによってずらすことができる。そのため、分割キーの全体としての断面形状を調節できるから、分割キーの側面をキー溝の側壁面にフィットさせて、全てのキーに荷重を均等にかけることができる。【００１２】
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることとしてもよい。【００１３】
このように、第１溝及び第２溝にそれぞれ嵌め込まれ、側面が傾斜面である凸部と凹部とで互いに係合する第１キー片と第２キー片に分割された分割キーをキー溝に設けて、第１キー片又は第２キー片を主軸の軸方向に進退させることで、この進退させたキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによってずらすことができる。【００１４】
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることとしてもよい。【００１５】
上記円筒部材の外周に上記油圧ポンプを設けるため、油圧ポンプのピストンからの力がリング状カム部材を介して円筒部材に作用する。この力の合力は主軸の接線方向及び径方向にそれぞれ接線方向分力及び半径方向分力として作用する。
この接線方向分力によって、上記分割片には曲げモーメントが作用して分割片を主軸の回転方向とは反対側に持ち上げようとする。
そこで、各分割片の隣接する分割片との接触面を傾斜させることで、半径方向分力が分割片の回転方向側の端部を主軸側に押し付けるため、分割片の持ち上がりを防止できる。【００１６】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２はｎ１／ｎ２＝１／ｍ（ただし、ｍは自然数である。）で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が一致していてもよい。【００１７】
このように、リング状カム部材を複数の円弧状片に分割して、これら円弧状片の分割箇所と円筒部材の分割箇所との主軸周方向における位置を一致させることで、円弧状片の分割片側の隅部が分割片の外周に引っ掛かったり、分割片の円弧状片側の隅部が円弧状片に引っ掛かったりすることを低減することができる。
また、各分割片の外周に接する円弧状片の数をｍ個とすることで、油圧ポンプのピストンからの力がｍ個の円弧状片を介して各分割片に均等に作用する。これにより、各分割片を介して、各分割片についてそれぞれ設けられているキーに作用する力を均等にすることができる。【００１８】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２はｎ１／ｎ２＝１／ｍ（ただし、ｍは自然数である。）で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が互いにずれていてもよい。【００１９】
このように、リング状カム部材を複数の円弧状片に分割して、これら円弧状片の分割箇所と円筒部材の分割箇所との主軸周方向における位置をずらすことで、すべての円弧状片の分割片側の隅部を分割片の内周面に当接させるとともに、すべての分割片の円弧状片側の隅部を円弧状片の外周面に当接させた状態にすることができる。これにより、円弧状片の分割片側の隅部が分割片の円弧状片側の隅部に引っ掛かることを防止することができる。
また、各分割片の外周に接する円弧状片の数をｍ個とすることで、油圧ポンプのピストンからの力がｍ個の円弧状片を介して各分割片に均等に作用する。これにより、各分割片を介して、各分割片についてそれぞれ設けられているキーに作用する力を均等にすることができる。【００２０】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記キー溝の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備えることとしてもよい。【００２１】
上記キー溝は開口を有しているので、油圧ポンプが取り付けられる円筒部材を主軸外周に嵌めた後にキーをキー溝に挿入することが可能になり、油圧ポンプの取り付け時間を大幅に短縮することができる。
また、上記蓋部材を備えることで、キーが抜き出ることを防止できる。【００２２】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記第２溝の開口を塞ぐように前記円筒部材を保持する保持部材をさらに備えていてもよい。【００２３】
上記第２溝の開口を塞ぐように上記円筒部材を保持する保持部材を備えているので、油圧ポンプの抜け出しを防止できる。【００２４】
前記油圧ポンプ、前記円筒部材、前記キー溝および前記キーは、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部に設けられており、
前記主軸の前記一端部と前記他端部との間において、前記主軸を装置本体側に回転自在に支持する一対の主軸軸受をさらに備えることとしてもよい。【００２５】
このように、円筒部材及び油圧ポンプを一対の主軸軸受よりもハブから遠い側に配置することで、一対の主軸軸受を主軸に付けたままの状態で、主軸軸受よりもメンテナンス頻度の高い油圧ポンプの脱着が可能になる。主軸軸受を取り外す手間を省くことで油圧ポンプの脱着作業を短時間で容易に実施することができる。【００２６】
また、前記再生エネルギー型発電装置は、前記回転翼で風を受けて前記主軸を回転させることで前記発電機を駆動する風力発電装置であってもよい。【００２７】
また、本発明に係る油圧ポンプの取付け方法は、回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定することを特徴とする。【００２８】
上記油圧ポンプの取付け方法によれば、上記主軸と上記円筒部材とを複数のキーで連結したので、これらのキーを介して大きなトルクを主軸から油圧ポンプに伝達することができる。
また、各キーは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。【００２９】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入した後、前記開口から前記キー溝に前記キーを挿入して嵌め込み、前記キー溝の前記開口を蓋部材によって塞ぐこととしてもよい。【００３０】
上記キー溝は開口を有しているので、油圧ポンプが取り付けられる円筒部材を主軸に嵌めた後にキーをキー溝に挿入することが可能になり、油圧ポンプの取り付け時間を大幅に短縮することができる。
また、上記蓋部材を備えることで、キーが抜き出ることを防止できる。【００３１】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の外周面の前記第１溝に前記キーを嵌め込んだ後、前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入し、前記第２溝の開口を保持部材によって塞ぐこととしてもよい。【００３２】
上記キー溝の上記他端部は閉じているので、キーが抜け出さない。
また、上記保持部材を備えることで、開口を塞ぎ、油圧ポンプの抜け出しを防止できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、主軸が大径の場合であっても、大トルクを油圧ポンプに伝達可能な固定構造を容易に、かつ低コストで構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の頂部を拡大して示す概略断面図である。
【図２】主軸に取り付けられた油圧ポンプの周辺を示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】分割キーの斜視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６（ａ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図６（ｂ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図６（ｃ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図７】油圧ポンプを主軸に取り付けている状態を示す図である。
【図８】主軸に取り付けられた油圧ポンプの周辺を示す拡大図である。
【図９】図８のＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】分割キーの斜視図である。
【図１１】図９のＨ矢視図である。
【図１２（ａ）】キー溝内で第１キー片及び第２キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図１２（ｂ）】キー溝内で第１キー片及び第２キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図１３】油圧ポンプの取り付けられた主軸の断面図であり、主軸、円筒部材、リングカムを示す図である。
【図１４】円筒部材の分割片に作用する力を示す図である。
【図１５】油圧ポンプの取り付けられた主軸の断面図であり、主軸、円筒部材、他のリングカムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る風力発電装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、風力発電装置に適用した場合について説明するが、これに限定されるものではなく、水力発電装置にも適用することができる。
また、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３６】
図１は、本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の頂部を拡大して示す概略断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る風力発電装置１は、回転翼２が取り付けられたハブ３と、ハブ３に一端部が連結された主軸４と、主軸４の周りに設けられた油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から供給される圧油によって駆動される油圧モータ６と、油圧モータ６に連結された発電機７とを備えている。なお、主軸４、油圧ポンプ５、油圧モータ６及び発電機７は、タワー１５上に設置されたナセル１６内に設けられる。油圧ポンプ５は、主軸４をナセル１６側に回転自在に支持する一対の主軸軸受８、９のハブ側と反対側の端部に配置されている。また、油圧ポンプ５は、主軸４の外周に設けられた円筒部材１０を介して主軸４に取り付けられている。
なお、油圧ポンプ５は、高圧油流路１７Ａ及び低圧油流路１７Ｂを介して油圧モータ６に接続されている。高圧油流路１７Ａは、油圧ポンプ５の吐出側と油圧モータ６の吸込側との間に設けられ、油圧ポンプ５で生成された高圧油が流れる。一方、低圧油流路１７Ｂは、油圧モータ６の吐出側と油圧ポンプ５の吸込側との間に設けられ、油圧モータ６で仕事をした後の低圧油が流れる。
【００３７】
図２は、主軸４に取り付けられた油圧ポンプ５の周辺を示す拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図３においては、油圧ポンプ５の図示を省略している。
図２及び図３に示すように、主軸４のハブ３とは反対側（以下、後端側という）の端部には、複数のキー溝２５が設けられている。
各キー溝２５は、主軸４の軸方向に沿って延在するように主軸４の周方向に複数形成されている。
各キー溝２５は、主軸４の後端側の他端部に開口を有している。この開口を塞ぐように主軸４の他端部に蓋部材４０が着脱自在に取り付けられている。
そして、各キー溝２５は、主軸４の外周面に形成された第１溝２０及び円筒部材１０の内周面に形成された第２溝２１からなる。第１溝２０と第２溝２１とは、互いに対向する位置に形成されている。
また、キー溝２５には、それぞれ基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが嵌め込まれている。
基準キー３０Ａは、角柱形状を有する１本のキーからなり、複数のキー溝２５のうちの一箇所に嵌め込まれる。基準キー３０は、分割キー３０Ｂよりも前にキー溝２５内に挿入される。
分割キー３０Ｂは、一対のキー片３４、３６から構成されており、残りのキー溝２５に嵌め込まれている。
【００３８】
図４は、分割キー３０Ｂの斜視図である。また、図５は、図３のＢ矢視図である。
図４及び図５に示すように、分割キー３０Ｂは、主軸４に形成された第１溝２０に嵌め込まれて凸形状を有する第１キー片３４と、円筒部材１０に形成された第２溝２１に嵌め込まれて凹形状を有する第２キー片３６とから構成されている。
分割キー３０Ｂは、第１キー片３４の凸部が第２キー片３６の凹部に係合するように設けられている。
第１キー片３４の凸部及び第２キー片３６の凹部の主軸４の径方向に沿った側面３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、すなわち、第１キー片３４と第２キー片３６とが接触する接触面は、主軸４の軸方向に対して傾斜している。
第１キー片３４の凸部の両側面３４Ａ、３４Ｂは平行で、両側面３４Ａ、３４Ｂ間の幅は一定に形成されている。
また、第２キー片３６の凹部の両側面３６Ａ、３６Ｂも平行で、両側面３６Ａ、３６Ｂ間の幅は一定に形成されている。
【００３９】
第２キー片３６の主軸４の軸方向の長さは、キー溝２５の主軸４の軸方向の長さと同じに形成されており、第２キー片３６はキー溝２５内に常時固定されている。
一方、第１キー片３４の主軸４の軸方向の長さは、第２キー片３６の主軸４の軸方向の長さよりも短く、すなわち、キー溝２５の主軸４の軸方向長さよりも短く形成されている。これにより、キー溝２５のハブ側の先端面と第１キー片３４との間、及び第１キー片３４と蓋部材４０との間に隙間が形成されることとなる。
【００４０】
また、分割キー３０Ｂは、第１キー片３４をキー溝２５内において主軸４の軸方向に進退させるキー片移動機構を備えている。
キー片移動機構は、第１キー片３４の端面に設けられたねじ穴３８に螺合する調整ねじ３９からなり、調整ねじ３９の回転によって、上記隙間の分だけ第１キー片３４を軸方向に移動させることができる。
【００４１】
図６は、キー溝２５内で第１キー片３４を主軸４の軸方向に動かす様子を示す図であり、第１キー片３４のそれぞれの位置について、左側には図３のＣ−Ｃ矢視図、右側には当該矢視図の断面図（Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図）を示している。また、図６（ａ）には第１キー片３４がキー溝２５の最奥部に位置する状態を示し、図６（ｂ）には第１キー片３４がキー溝２５の中央部に位置する状態を示し、図６（ｃ）には第１キー片３４がキー溝２５の入口部に位置する状態を示している。
なお、Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図は、いずれも、キー溝２５の中央位置に沿った段面図である。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１キー片３４の凸部の側面３４Ａ及び３４Ｂを第２キー片３６の凹部の側面３６Ａ及び３６Ｂに接触させながら、第１キー片３４を主軸４の軸方向に動かすことで、第１キー片３４の主軸４の周方向における中心位置ＣＬがずれる。これは、第１キー片３４の側面３４Ａ及び３４Ｂと、第２キー片３６の側面３６Ａ及び３６Ｂとが、主軸４の軸方向に対して傾斜しているためである。
【００４３】
したがって、分割キー３２の全体としての断面形状を任意に調節して、分割キー３２の側面をキー溝２５の主軸４の周方向側の壁面にフィットさせて、全てのキー３０に荷重を均等にかけることができる。
【００４４】
上述した油圧ポンプ５の固定構造の場合、油圧ポンプ５の主軸４への取付けは以下の手順で行う。
【００４５】
図７は、油圧ポンプ５を主軸４に取り付けている状態を示す図である。
図７に示すように、円筒部材１０の外周に油圧ポンプ５を予め組み付けて、円筒部材１０と油圧ポンプ５とが一体となった油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）とする。
そして、主軸４に形成された第１溝２０と円筒部材１０に形成された第２溝２１とが互いに対向する位置となるように油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を主軸４の外周に取り付ける。なお、一対の主軸軸受８、９は円筒部材１０を主軸４の外周に設けるよりも前に予め主軸４に取り付けておく。
次に、基準キー３０Ａをキー溝２５内に取り付ける。続いて、残りのキー溝２５内にも分割キー３０Ｂをそれぞれ取り付ける。このとき、上述したように第１キー片３４を第２キー片３６に対して主軸４の軸方向及び周方向に移動させながら分割キー３０Ｂをキー溝２５内に取り付ける。
残りのすべてのキー溝２５内に分割キー３０を設けたら、次に、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが抜け出さないように、主軸４の後端側の端部に蓋部材４０を取り付ける。
最後に、油圧ポンプ５を支持するためのポンプ軸受２８を取り付ける。
なお、油圧ポンプ５の組み付けは、円筒部材１０を主軸４に取り付ける前に予め行ってもよいし、円筒部材１０を主軸４に取り付けた後に行ってもよい。
【００４６】
ところで、油圧ポンプ５には、図２に示すように、円筒部材１０の本体部１１の外周に取り付けられたリングカム２９や、このリングカム２９によって作動するピストン２６や、リングカム２９及びピストン２６を収納するケーシング２７、ケーシング２７と円筒部材１０との間に設けられるポンプ軸受２８等の多数の部品で構成されるものもある。このように多数の部品で構成される油圧ポンプ５は、主軸軸受８、９に比べて頻繁にメンテナンスを行う必要がある。
そこで、円筒部材１０及び油圧ポンプ５を一対の主軸軸受８、９間よりも後端側に設けることで、メンテナンス頻度の高い油圧ポンプ５を含む油圧ポンプユニット１８を脱着する際に、一対の主軸軸受８、９を取り外すことなく、その脱着を行うことが可能になる。
【００４７】
上述したように、本実施形態における油圧ポンプ５の固定構造によれば、主軸４と円筒部材１０とを複数のキー３０Ａ、３０Ｂで連結したので、大きなトルクを主軸４から油圧ポンプ５に伝達することができる。これらの各キー３０Ａ、３０Ｂは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。
また、基準キー３０Ａと分割キー３０Ｂを設けて、まず、基準キー３０Ａをキー溝２５に取り付け、続いて、残りのキー溝２５に分割キー３０Ｂを取り付けることにより、複数のキー３０Ａ、３０Ｂの取り付け作業を容易に且つ短時間で取り付けることができる。すなわち、１つ目のキー溝２５に基準キー３０Ａを取り付けるときは、他のキー溝２５に分割キー３０Ｂが入っておらず主軸４及び円筒部材１０を周方向に移動させることができるので、基準キー３０Ａを短時間で容易に取り付けることができる。
続いて、例えば、２つ目のキー溝２５にも基準キー３０Ａを取り付けようとすると、既に１つ目のキー溝２５に基準キー３０Ａが入っていることで、主軸４及び円筒部材１０を周方向に移動させることができないため、第１溝２０に対する第２溝２１の相対的な位置が多少ずれていると取り付け作業には多大な時間が必要となる。しかしながら、本発明では、分割キー３０Ｂとして、主軸４の軸方向に対して傾斜した側面３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂを有する一対のキー片３４、３６を設けることで、第２キー片３６に対して第１キー片３４を主軸４の周方向に移動させることができるので、第１溝２０に対する第２溝２１の相対的な位置が多少ずれていても、分割キー３０Ｂを短時間で容易に取り付けることができる。
さらに、分割キー３０Ｂをキー溝２５内に取り付ける際に、第１キー片３４を主軸４の軸方向に移動させつつ周方向にも移動させることができるので、一対のキー片３４、３６の側面３４Ｃ、３４Ｄ、３６Ｃ、３６Ｄを第１溝２０及び第２溝２１の周方向側の壁面に密着させることができる。これにより、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに荷重を均等にかけることができる。
また、キー溝２５は開口を有しているので、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を取り付けた後に、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂを取り付けることができる。これにより、例えば、主軸４に既に取り付けられたキーに油圧ポンプユニット１８のキー溝が嵌合するように油圧ポンプユニット１８を取り付ける場合よりも、大幅に取り付け時間を短縮することができる。
そして、蓋部材４０を備えることで、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが抜き出ることを防止できる。
【００４８】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００４９】
図８は、主軸４に取り付けられた油圧ポンプ５の周辺を示す拡大図である。図９は、図８のＧ−Ｇ断面図である。なお、図９においては、油圧ポンプ５の図示を省略している。
図８及び図９に示すように、主軸４の後端側の端部には、主軸４の外周面に形成された第１溝５０と、円筒部材１０の内周面に形成された第２溝５１と、基準キー３０Ａと、複数の分割キー５４Ｂと、油圧ポンプ５の抜け出しを防止するための保持部材５６とが設けられている。
【００５０】
第２溝５１は、主軸４の後端側の他端部に開口を有している。この第２溝５１の開口を塞ぐように主軸４の他端部に保持部材５６が着脱自在に取り付けてられている。
【００５１】
図１０は、分割キー６２の斜視図である。また、図１１は、図９のＨ矢視図である。
図１０及び図１１に示すように、分割キー５４Ｂは、主軸４の軸方向に平行かつ主軸４の径方向に沿った分割面において分割された一対のキー片６４、６６からなる。
第１キー片６４及び第２キー片６６の側面のうち、第２溝５１の周方向側の壁面に接触する側面６４Ｂ、６６Ｂは、主軸４の軸方向に平行な側面が形成されている。
また、第１キー片６４及び第２キー片６６の側面のうち、第１溝５０の周方向側の壁面に接触する側面６４Ａ、６６Ａは、主軸４の軸方向に対して傾斜するように形成されている。これらの側面６４Ａ、６６Ａの傾斜角は、後述する第１溝５０の傾斜角と同じ角度に形成されている。
【００５２】
第１溝５０は、主軸４の軸方向に対して傾斜するように形成されている。
また、第１溝５０の軸方向の長さは、複数の分割キー５４Ｂの軸方向よりも長く形成されている。これにより、複数の分割キー５４Ｂが軸方向に移動することができる。
第１溝５０は、主軸４の後端側の他端部において閉じているため、基準キー３０Ａ及び複数の分割キー５４Ｂが後端側へ抜け出さない。
分割キー５４Ｂは、第１キー片６４及び第２キー片６６をキー溝５５内において主軸４の軸方向に進退させるキー片移動機構を備えている。
キー片移動機構は、第１キー片３４の端面に設けられたねじ穴６８に嵌合する第１調整ねじ７０と、第２キー片３６の端面に設けられたねじ穴６８に嵌合する第２調整ねじ７２とからなる。
第１溝５０及び第２溝５１の軸方向の長さは、第１キー片６４及び第２キー片６６の軸方向の長さよりも長いので、第１調整ねじ７０及び第２調整ねじ７２を回転させることにより、第１キー片６４及び第２キー片６６をそれぞれ軸方向へ移動させることができる。
具体的には、第１調整ねじ７０を締め付け方向へ回転させると、第１キー片６４は後端側へ移動する。一方、第１調整ねじ７０を緩める方向へ回転させると、第１キー片６４はハブ側へ移動する。また、第２キー片６４も第１キー片６６と同様に移動する。そして、第１調整ねじ７０と第２調整ねじ７２をそれぞれ反対方向へ回転させると、第１キー片６４及び第２キー片６６は互いに異なる方向へ移動する。
【００５３】
図１２は、キー溝５５内で第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に動かす様子を示す図であり、第１キー片６４及び第２キー片６６のそれぞれの位置について、右側には図９のＪ−Ｊ矢視図、左側には当該矢視図の断面図（Ｋ−Ｋ断面図、Ｌ−Ｌ断面図）を示している。また、図１２（ａ）には第１キー片６４及び第２キー片６６がキー溝５５の中央部に位置する状態を示し、図１２（ｂ）には第１キー片６４及び第２キー片６６がそれぞれキー溝５５の中央部、後端側に位置する状態を示している。
なお、Ｋ−Ｋ断面図及びＬ−Ｌ断面図は、キー溝５５の中央位置に沿った段面図である。
【００５４】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１キー片６４及び第２キー片６６の側面６４Ａ、６６Ａを第１溝５０の主軸４の周方向側の壁面に接触させながら、第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に動かすことで、第１キー片６４及び第２キー片６６の第１溝５０内に挿入されている部位の主軸４の周方向における中心位置ＣＬがずれる。これは、第１溝５０の周方向側の壁面と、第１キー片６４の側面６４Ａと、第２キー片６６の側面６６Ａとが、主軸４の軸方向に対して傾斜しているためである。
【００５５】
したがって、分割キー６２の全体としての断面形状を任意に調節して、分割キー６２の側面をキー溝５５の周方向側の壁面にフィットさせて、全てのキー３０Ａ、６２に荷重を均等にかけることができる。
【００５６】
上述した油圧ポンプ５の固定構造の場合、油圧ポンプ５の主軸４への取付けは以下の手順で行う。
【００５７】
図８に示すように、まず、第１溝５０内に分割キー６２を嵌め込む。このとき、第１溝５０内のハブ側の端面に当接するように第１キー片６４を挿入し、次に、第１溝５０内の後端側の端部に第２キー片６６を挿入する。そして、第２キー片６６をハブ側へ移動させて側面６６Ａを第１溝５０の周方向壁面に密着させる。その後、微調整のため第１キー片６４を後端側へ移動させて側面６４Ａを第１溝５０の周方向壁面に密着させる。このとき、分割キー６２の下部のみが第１溝５０内に嵌め込まれて、上部は主軸４の外周面から露出している。なお、第１溝５０内に最初に挿入するキー片は、ねじ穴６８を有する端面とは反対側の端面の面積が大きい方のキー片を、第１溝５０内のハブ側（奥側）に配置する。
一方、円筒部材１０の外周に油圧ポンプ５を予め組み付けて、円筒部材１０と油圧ポンプ５とが一体となった油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）としておく。なお、油圧ポンプ５の組み付けは、分割キー６２を第１溝５０内に嵌め込む作業と並行しておこなってもよいし、円筒部材１０を主軸４に取り付けた後に行ってもよい。
次に、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を主軸４の後端側から主軸４の外周に取り付ける。このとき、分割キー６２の上部を円筒部材１０の第２溝５１内に嵌合させながら油圧ポンプユニット１８を取り付ける。
次に、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）が後端側へ抜け出ないように、保持部材５６を主軸４の後端部に取り付ける。
最後に、油圧ポンプ５を支持するためのポンプ軸受２８を取り付ける。
【００５８】
上述したように、本実施形態における油圧ポンプ５の固定構造によれば、一対のキー片６４、６６からなる分割キー５４Ｂを設けて、第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に移動させることで第１キー片６４及び第２キー片６６の側面６４Ａ、６６Ａを第１溝５０の周方向側の壁面に密着させることができる。これにより、基準キー３０Ａ及び分割キー５４Ｂに荷重を均等にかけることができる。
また、第２溝５１の開口を保持部材５６で塞いでいるので、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）の抜け出しを防止できる。
【００５９】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
【００６０】
図１３は、油圧ポンプ５の取り付けられた主軸４の断面図であり、主軸４、円筒部材１０、リングカム２９を示す図である。
図１３に示すように、主軸４の外周に設けられている円筒部材１０は、主軸４の周方向に分割された複数の分割片１０Ａから構成されている。
円筒部材１０は、その分割数がキー溝２５数と同じになるように分割されて、各キー溝２５に対してそれぞれ１つの分割片１０Ａが対応するように設けられる。
各分割片１０Ａの隣接する分割片１０Ａとの接触面１０Ｂは、主軸４の径方向外方に向かうにつれて主軸４の回転方向にずれるように、主軸４の径方向に対して傾斜している。
【００６１】
油圧ポンプ５のピストン２６は、図１４に示すように、分割片１０Ａに作用するピストン２６の荷重の合力は、リングカム２９の外周に作用する。このとき、主軸４の接線方向及び径方向にそれぞれ接線方向分力Ｆ２及び半径方向分力Ｆ１が作用する。
この接線方向分力Ｆ２によって、分割片１０Ａには曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは、接線方向分力Ｆ２に分割片１０の高さＨを乗じたものであり、分割片１０を主軸４の回転方向とは反対側に持ち上げようとする。
また、半径方向分力Ｆ１は、分割片１０Ａを主軸４に押し付けるものである。半径方向分力Ｆ１は、分割片１０の外周の周方向の真ん中である中央部付近に作用する。半径方向分力Ｆ１は、分割片１０の接触面１０Ｂが主軸４の回転方向に傾斜しているので、基準キー３０よりも主軸４の回転方向側の位置に作用する。
一方、主軸４から半径方向分力Ｆ１の反力及び曲げモーメントの反力からなる面圧が作用している。これらの面圧は、曲げモーメントが作用する分だけ主軸４の回転方向と反対側の端部付近が大きくなる。したがって、これらの面圧の合力Ｆ３は、分割片１０の主軸４の回転方向とは反対側の端部付近の位置に作用する。
合力Ｆ３の作用する位置を中心として距離ｅだけ離れた位置に半径方向分力Ｆ１が作用するため、分割片１０Ａを主軸４に押し付ける向きのモーメントが作用することで、分割片１０Ａの持ち上がりを抑制できる。
【００６２】
また、図１３に示すように、円筒部材１０の外周に設けられているリングカム２９は、主軸４の周方向に分割された複数の円弧状片２９Ａから構成されている。
リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置は一致している。
このときの、円筒部材１０の分割片１０Ａの個数ｎ１と円弧状片２９Ａの個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次の式（１）で表される。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）  ・・・式（１）
リングカム２９が円弧状片２９Ａから構成されて、これら円弧状片２９Ａの分割箇所が円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が一致することで、円弧状片２９Ａの分割片側の隅部が分割片１０Ａの外周に引っ掛かったり、分割片１０Ａの円弧状片側の隅部が円弧状片２９Ａに引っ掛かったりすることを低減することができる。
また、各分割片１０Ａの外周に接する円弧状片２９Ａの数をｍ個とすることで、油圧ポンプ５のピストン２６からの力がｍ個の円弧状片２９Ａを介して各分割片１０Ａに均等に作用する。これにより、各分割片１０Ａを介して、各分割片１０Ａについてそれぞれ設けられている基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに作用する力を均等にすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が一致している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１５に示すように、リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が互いにずれていてもよい。
このときの円筒部材１０の分割片１０Ａの個数ｎ１と円弧状片２９Ａの個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２も上記式（１）で表される。
リングカム２９が円弧状片２９Ａから構成されて、これら円弧状片２９Ａの分割箇所が円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が互いにずれていることで、すべての円弧状片２９Ａの分割片側の隅部を分割片１０Ａの内周面に当接させるとともに、すべての分割片１０Ａの円弧状片側の隅部を円弧状片２９Ａの外周面に当接させた状態にすることができる。これにより、円弧状片２９Ａの分割片側の隅部が分割片１０Ａの円弧状片側の隅部に引っ掛かることを防止することができる。
また、円弧状片２９Ａの分割箇所と分割片１０Ａの分割箇所との位置が互いにずれている場合も、円弧状片２９Ａの分割箇所と分割片１０Ａの分割箇所との位置が一致する場合と同様に、油圧ポンプ５のピストン２６からの力がｍ個の円弧状片２９Ａを介して各分割片１０Ａに均等に作用する。これにより、各分割片１０Ａを介して基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに作用する力を均等にすることができる。
【００６４】
さらに、上述の各実施形態では、再生エネルギー型発電装置の具体例として風力発電装置１について説明したが、本発明は、風力発電装置１以外の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
例えば、潮流、海流又は河流を利用した発電装置であって、タワー１５が海中又は水中に沈められており、回転翼２によって潮流、海流又は河流を受けることで主軸４が回転するような発電装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  風力発電装置
２  回転翼
３  ハブ
４  主軸
５  油圧ポンプ
６  油圧モータ
７  発電機
８  主軸軸受
９  主軸軸受
１０  円筒部材
１０Ａ  分割片
１０Ｂ  接触面
１１  本体部
１５  タワー
１６  ナセル
１７Ａ  高圧油流路
１７Ｂ  低圧油流路
１８  油圧ポンプユニット
２０  第１溝
２１  第２溝
２５  キー溝
２６  ピストン
２７  ケーシング
２８  ポンプ軸受
２９  リングカム
２９Ａ  円弧状片
３０  キー
３０Ａ  基準キー
３０Ｂ  分割キー
３４  第１キー片
３４Ａ、３４Ｂ  側面
３４Ｃ、３４Ｄ  側面
３６  第２キー片
３６Ａ、３６Ｂ  側面
３６Ｃ、３６Ｄ  側面
３８  ねじ穴
３９  調整ねじ
４０  蓋部材
５０  第１溝
５１  第２溝
５４Ｂ  分割キー
５５  キー溝
５６  保持部材
６２  分割キー
６４  第１キー片
６４Ａ  側面
６４Ｂ  側面
６６  第２キー片
６６Ａ  側面
６６Ｂ  側面
６８  ねじ穴
７０  第１調整ねじ
７２  第２調整ねじ
【図１】
2012137310.tif 000003
【図２】
2012137310.tif 000004
【図３】
2012137310.tif 000005
【図４】
2012137310.tif 000006
【図５】
2012137310.tif 000007
【図６（ａ）】
2012137310.tif 000008
【図６（ｂ）】
2012137310.tif 000009
【図６（ｃ）】
2012137310.tif 000010
【図７】
2012137310.tif 000011
【図８】
2012137310.tif 000012
【図９】
2012137310.tif 000013
【図１０】
2012137310.tif 000014
【図１１】
2012137310.tif 000015
【図１２（ａ）】
2012137310.tif 000016
【図１２（ｂ）】
2012137310.tif 000017
【図１３】
2012137310.tif 000018
【図１４】
2012137310.tif 000019
【図１５】
2012137310.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月19日(2013.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が取り付けられたハブと、
前記ハブに一端部が連結された主軸と、
前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、
前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備え、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項２】
前記複数のキーは、前記キー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーと、他の前記キー溝に嵌め込まれる一対のキー片に分割された分割キーとからなり、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させるキー片移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
前記分割キーは、前記主軸の軸方向に平行かつ前記主軸の径方向に沿った分割面において分割されており、
前記一対のキー片の前記側面のうち、前記第1溝および前記第２溝のいずれか一方の溝の側壁面に接触する部分は、前記主軸の軸方向に平行な側面であり、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、前記第１溝および前記第２溝の他方の溝の側壁面に接触する部分であり、
前記キー片移動機構は、前記一対のキー片の両方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
回転翼が取り付けられたハブと、
前記ハブに一端部が連結された主軸と、
前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、
前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備え、
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記基準キーは、分割されていない一体のキーで構成されることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が一致していることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項７】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が互いにずれていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項８】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記キー溝の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項９】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記第２溝の開口を塞ぐように前記円筒部材を保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
前記油圧ポンプ、前記円筒部材、前記キー溝および前記キーは、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部に設けられており、
前記主軸の前記一端部と前記他端部との間において、前記主軸を装置本体側に回転自在に支持する一対の主軸軸受をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
前記再生エネルギー型発電装置は、
前記回転翼で風を受けて前記主軸を回転させることで前記発電機を駆動する風力発電装置であることを特徴とする請求項１又は４に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１２】
回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定するとともに、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１３】
回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定するとともに、
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１４】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入した後、前記開口から前記キー溝に前記キーを挿入して嵌め込み、前記キー溝の前記開口を蓋部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１５】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の外周面の前記第１溝に前記キーを嵌め込んだ後、前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入し、前記第２溝の開口を保持部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを介して、ロータの回転エネルギーを発電機に伝達する再生エネルギー型発電装置及びその油圧ポンプの取付け方法に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。
この種の再生エネルギー型発電装置では、従来、ロータの回転数が発電機の定格回転数に比べて小さいため、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機を設けていた。すなわち、ロータの回転数は増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力されるようになっていた。
ところが、発電効率の向上を目的として再生エネルギー型発電装置の大型化が進むにつれ、増速機の重量及びコストが増加する傾向にある。このため、機械式の増速機に替えて、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置が注目を浴びている。
例えば、特許文献１及び２には、主軸の周りに取り付けられた油圧ポンプと、油圧ポンプの圧油によって駆動される油圧モータとからなる油圧トランスミッションを備えた風力発電装置が開示されている。この風力発電装置は、主軸の回転により油圧ポンプを駆動させ、その油圧ポンプから送給された圧油で油圧モータを回転させて当該油圧モータの回転により発電機を駆動させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０９１６６５７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、風力発電装置の主軸のトルクは非常に大きく、この大トルクを主軸から油圧ポンプにいかにして伝達するかが問題になる。
例えば、一般的な回転軸のトルクを伝達する手法の一つとして、低コストで容易に加工できるキーを用いたものが知られているが、キーで上記大きなトルクを確実に伝達することは困難である。
この点、特許文献１及び２には、主軸への油圧ポンプの具体的な固定構造が開示されておらず、油圧トランスミッションを用いた風力発電装置における上記問題の解決策が何ら示されていない。
また、風力発電装置以外の再生エネルギー型発電装置においても、油圧トランスミッションを用いる以上、上記問題を解決する必要が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、大きなトルクの伝達が可能であり、容易かつ低コストで加工が可能な油圧ポンプの固定構造を有する再生エネルギー型発電装置及びその油圧ポンプの取付け方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決する本発明の一態様に係る再生エネルギー型発電装置は、回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備え、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００７】
上記再生エネルギー型発電装置によれば、主軸と円筒部材とを複数のキーで連結したので、複数のキーを介して大きなトルクを主軸から油圧ポンプに伝達することができる。
また、各キーは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。
【０００８】
また、前記複数のキーは、前記キー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーと、他の前記キー溝に嵌め込まれる一対のキー片に分割された分割キーとからなり、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させるキー片移動機構をさらに備えてもよい。
【０００９】
このように、傾斜面を有する一対のキー片からなる分割キーをキー溝内に設けて、少なくとも一方のキー片を主軸の軸方向に進退させることで、この進退させたキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによって主軸の周方向にずらすことができる。そのため、分割キーの全体としての断面形状を調節できるので、第１溝と第２溝との位置が周方向に多少ずれていても、第１溝及び第２溝からなるキー溝の形状に分割キーの断面形状を合わせることができる。よって、分割キーの側面をキー溝の側壁面にフィットさせて、全てのキーに荷重を均等にかけることができる。
なお、複数のキー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーは、分割していない一体のキーを用いてもよい。
【００１０】
前記分割キーは、前記主軸の軸方向に平行かつ前記主軸の径方向に沿った分割面において分割されており、
前記一対のキー片の前記側面のうち、前記第1溝および前記第２溝のいずれか一方の溝の側壁面に接触する部分は、前記主軸の軸方向に平行な側面であり、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、前記第１溝および前記第２溝の他方の溝の側壁面に接触する部分であり、
前記キー片移動機構は、前記一対のキー片の両方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させてもよい。
【００１１】
このように、前記他方の溝の側壁面に接触する部分が傾斜面となっており、主軸の径方向に沿った分割面で一対のキー片に分割された分割キーをキー溝に設けて、一対のキー片の両方を主軸の軸方向に進退させることで、これらのキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによってずらすことができる。そのため、分割キーの全体としての断面形状を調節できるから、分割キーの側面をキー溝の側壁面にフィットさせて、全てのキーに荷重を均等にかけることができる。
【００１２】
また、本発明の別の態様に係る再生エネルギー型発電装置は、
回転翼が取り付けられたハブと、
前記ハブに一端部が連結された主軸と、
前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、
前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備え、
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面である。
【００１３】
このように、第１溝及び第２溝にそれぞれ嵌め込まれ、側面が傾斜面である凸部と凹部とで互いに係合する第１キー片と第２キー片に分割された分割キーをキー溝に設けて、第１キー片又は第２キー片を主軸の軸方向に進退させることで、この進退させたキー片の主軸周方向における中心位置を傾斜面の働きによってずらすことができる。
【００１４】
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることとしてもよい。
【００１５】
上記円筒部材の外周に上記油圧ポンプを設けるため、油圧ポンプのピストンからの力がリング状カム部材を介して円筒部材に作用する。この力の合力は主軸の接線方向及び径方向にそれぞれ接線方向分力及び半径方向分力として作用する。
この接線方向分力によって、上記分割片には曲げモーメントが作用して分割片を主軸の回転方向とは反対側に持ち上げようとする。
そこで、各分割片の隣接する分割片との接触面を傾斜させることで、半径方向分力が分割片の回転方向側の端部を主軸側に押し付けるため、分割片の持ち上がりを防止できる。
【００１６】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２はｎ１／ｎ２＝１／ｍ（ただし、ｍは自然数である。）で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が一致していてもよい。
【００１７】
このように、リング状カム部材を複数の円弧状片に分割して、これら円弧状片の分割箇所と円筒部材の分割箇所との主軸周方向における位置を一致させることで、円弧状片の分割片側の隅部が分割片の外周に引っ掛かったり、分割片の円弧状片側の隅部が円弧状片に引っ掛かったりすることを低減することができる。
また、各分割片の外周に接する円弧状片の数をｍ個とすることで、油圧ポンプのピストンからの力がｍ個の円弧状片を介して各分割片に均等に作用する。これにより、各分割片を介して、各分割片についてそれぞれ設けられているキーに作用する力を均等にすることができる。
【００１８】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２はｎ１／ｎ２＝１／ｍ（ただし、ｍは自然数である。）で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が互いにずれていてもよい。
【００１９】
このように、リング状カム部材を複数の円弧状片に分割して、これら円弧状片の分割箇所と円筒部材の分割箇所との主軸周方向における位置をずらすことで、すべての円弧状片の分割片側の隅部を分割片の内周面に当接させるとともに、すべての分割片の円弧状片側の隅部を円弧状片の外周面に当接させた状態にすることができる。これにより、円弧状片の分割片側の隅部が分割片の円弧状片側の隅部に引っ掛かることを防止することができる。
また、各分割片の外周に接する円弧状片の数をｍ個とすることで、油圧ポンプのピストンからの力がｍ個の円弧状片を介して各分割片に均等に作用する。これにより、各分割片を介して、各分割片についてそれぞれ設けられているキーに作用する力を均等にすることができる。
【００２０】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記キー溝の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備えることとしてもよい。
【００２１】
上記キー溝は開口を有しているので、油圧ポンプが取り付けられる円筒部材を主軸外周に嵌めた後にキーをキー溝に挿入することが可能になり、油圧ポンプの取り付け時間を大幅に短縮することができる。
また、上記蓋部材を備えることで、キーが抜き出ることを防止できる。
【００２２】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記第２溝の開口を塞ぐように前記円筒部材を保持する保持部材をさらに備えていてもよい。
【００２３】
上記第２溝の開口を塞ぐように上記円筒部材を保持する保持部材を備えているので、油圧ポンプの抜け出しを防止できる。
【００２４】
前記油圧ポンプ、前記円筒部材、前記キー溝および前記キーは、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部に設けられており、
前記主軸の前記一端部と前記他端部との間において、前記主軸を装置本体側に回転自在に支持する一対の主軸軸受をさらに備えることとしてもよい。
【００２５】
このように、円筒部材及び油圧ポンプを一対の主軸軸受よりもハブから遠い側に配置することで、一対の主軸軸受を主軸に付けたままの状態で、主軸軸受よりもメンテナンス頻度の高い油圧ポンプの脱着が可能になる。主軸軸受を取り外す手間を省くことで油圧ポンプの脱着作業を短時間で容易に実施することができる。
【００２６】
また、前記再生エネルギー型発電装置は、前記回転翼で風を受けて前記主軸を回転させることで前記発電機を駆動する風力発電装置であってもよい。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る油圧ポンプの取付け方法は、回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定するとともに、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする。
さらに、本発明の別の態様に係る油圧ポンプの取付け方法は、
回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定するとともに、
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする。
【００２８】
上記油圧ポンプの取付け方法によれば、上記主軸と上記円筒部材とを複数のキーで連結したので、これらのキーを介して大きなトルクを主軸から油圧ポンプに伝達することができる。
また、各キーは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。
【００２９】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入した後、前記開口から前記キー溝に前記キーを挿入して嵌め込み、前記キー溝の前記開口を蓋部材によって塞ぐこととしてもよい。
【００３０】
上記キー溝は開口を有しているので、油圧ポンプが取り付けられる円筒部材を主軸に嵌めた後にキーをキー溝に挿入することが可能になり、油圧ポンプの取り付け時間を大幅に短縮することができる。
また、上記蓋部材を備えることで、キーが抜き出ることを防止できる。
【００３１】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の外周面の前記第１溝に前記キーを嵌め込んだ後、前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入し、前記第２溝の開口を保持部材によって塞ぐこととしてもよい。
【００３２】
上記キー溝の上記他端部は閉じているので、キーが抜け出さない。
また、上記保持部材を備えることで、開口を塞ぎ、油圧ポンプの抜け出しを防止できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、主軸が大径の場合であっても、大トルクを油圧ポンプに伝達可能な固定構造を容易に、かつ低コストで構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の頂部を拡大して示す概略断面図である。
【図２】主軸に取り付けられた油圧ポンプの周辺を示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】分割キーの斜視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６（ａ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図６（ｂ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図６（ｃ）】キー溝内で第１キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図７】油圧ポンプを主軸に取り付けている状態を示す図である。
【図８】主軸に取り付けられた油圧ポンプの周辺を示す拡大図である。
【図９】図８のＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】分割キーの斜視図である。
【図１１】図９のＨ矢視図である。
【図１２（ａ）】キー溝内で第１キー片及び第２キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図１２（ｂ）】キー溝内で第１キー片及び第２キー片を主軸の軸方向に動かす様子を示す図である。
【図１３】油圧ポンプの取り付けられた主軸の断面図であり、主軸、円筒部材、リングカムを示す図である。
【図１４】円筒部材の分割片に作用する力を示す図である。
【図１５】油圧ポンプの取り付けられた主軸の断面図であり、主軸、円筒部材、他のリングカムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る風力発電装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、風力発電装置に適用した場合について説明するが、これに限定されるものではなく、水力発電装置にも適用することができる。
また、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３６】
図１は、本発明の第一実施形態に係る風力発電装置の頂部を拡大して示す概略断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る風力発電装置１は、回転翼２が取り付けられたハブ３と、ハブ３に一端部が連結された主軸４と、主軸４の周りに設けられた油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から供給される圧油によって駆動される油圧モータ６と、油圧モータ６に連結された発電機７とを備えている。なお、主軸４、油圧ポンプ５、油圧モータ６及び発電機７は、タワー１５上に設置されたナセル１６内に設けられる。油圧ポンプ５は、主軸４をナセル１６側に回転自在に支持する一対の主軸軸受８、９のハブ側と反対側の端部に配置されている。また、油圧ポンプ５は、主軸４の外周に設けられた円筒部材１０を介して主軸４に取り付けられている。
なお、油圧ポンプ５は、高圧油流路１７Ａ及び低圧油流路１７Ｂを介して油圧モータ６に接続されている。高圧油流路１７Ａは、油圧ポンプ５の吐出側と油圧モータ６の吸込側との間に設けられ、油圧ポンプ５で生成された高圧油が流れる。一方、低圧油流路１７Ｂは、油圧モータ６の吐出側と油圧ポンプ５の吸込側との間に設けられ、油圧モータ６で仕事をした後の低圧油が流れる。
【００３７】
図２は、主軸４に取り付けられた油圧ポンプ５の周辺を示す拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図３においては、油圧ポンプ５の図示を省略している。
図２及び図３に示すように、主軸４のハブ３とは反対側（以下、後端側という）の端部には、複数のキー溝２５が設けられている。
各キー溝２５は、主軸４の軸方向に沿って延在するように主軸４の周方向に複数形成されている。
各キー溝２５は、主軸４の後端側の他端部に開口を有している。この開口を塞ぐように主軸４の他端部に蓋部材４０が着脱自在に取り付けられている。
そして、各キー溝２５は、主軸４の外周面に形成された第１溝２０及び円筒部材１０の内周面に形成された第２溝２１からなる。第１溝２０と第２溝２１とは、互いに対向する位置に形成されている。
また、キー溝２５には、それぞれ基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが嵌め込まれている。
基準キー３０Ａは、角柱形状を有する１本のキーからなり、複数のキー溝２５のうちの一箇所に嵌め込まれる。基準キー３０は、分割キー３０Ｂよりも前にキー溝２５内に挿入される。
分割キー３０Ｂは、一対のキー片３４、３６から構成されており、残りのキー溝２５に嵌め込まれている。
【００３８】
図４は、分割キー３０Ｂの斜視図である。また、図５は、図３のＢ矢視図である。
図４及び図５に示すように、分割キー３０Ｂは、主軸４に形成された第１溝２０に嵌め込まれて凸形状を有する第１キー片３４と、円筒部材１０に形成された第２溝２１に嵌め込まれて凹形状を有する第２キー片３６とから構成されている。
分割キー３０Ｂは、第１キー片３４の凸部が第２キー片３６の凹部に係合するように設けられている。
第１キー片３４の凸部及び第２キー片３６の凹部の主軸４の径方向に沿った側面３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、すなわち、第１キー片３４と第２キー片３６とが接触する接触面は、主軸４の軸方向に対して傾斜している。
第１キー片３４の凸部の両側面３４Ａ、３４Ｂは平行で、両側面３４Ａ、３４Ｂ間の幅は一定に形成されている。
また、第２キー片３６の凹部の両側面３６Ａ、３６Ｂも平行で、両側面３６Ａ、３６Ｂ間の幅は一定に形成されている。
【００３９】
第２キー片３６の主軸４の軸方向の長さは、キー溝２５の主軸４の軸方向の長さと同じに形成されており、第２キー片３６はキー溝２５内に常時固定されている。
一方、第１キー片３４の主軸４の軸方向の長さは、第２キー片３６の主軸４の軸方向の長さよりも短く、すなわち、キー溝２５の主軸４の軸方向長さよりも短く形成されている。これにより、キー溝２５のハブ側の先端面と第１キー片３４との間、及び第１キー片３４と蓋部材４０との間に隙間が形成されることとなる。
【００４０】
また、分割キー３０Ｂは、第１キー片３４をキー溝２５内において主軸４の軸方向に進退させるキー片移動機構を備えている。
キー片移動機構は、第１キー片３４の端面に設けられたねじ穴３８に螺合する調整ねじ３９からなり、調整ねじ３９の回転によって、上記隙間の分だけ第１キー片３４を軸方向に移動させることができる。
【００４１】
図６は、キー溝２５内で第１キー片３４を主軸４の軸方向に動かす様子を示す図であり、第１キー片３４のそれぞれの位置について、左側には図３のＣ−Ｃ矢視図、右側には当該矢視図の断面図（Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図）を示している。また、図６（ａ）には第１キー片３４がキー溝２５の最奥部に位置する状態を示し、図６（ｂ）には第１キー片３４がキー溝２５の中央部に位置する状態を示し、図６（ｃ）には第１キー片３４がキー溝２５の入口部に位置する状態を示している。
なお、Ｄ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図は、いずれも、キー溝２５の中央位置に沿った段面図である。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１キー片３４の凸部の側面３４Ａ及び３４Ｂを第２キー片３６の凹部の側面３６Ａ及び３６Ｂに接触させながら、第１キー片３４を主軸４の軸方向に動かすことで、第１キー片３４の主軸４の周方向における中心位置ＣＬがずれる。これは、第１キー片３４の側面３４Ａ及び３４Ｂと、第２キー片３６の側面３６Ａ及び３６Ｂとが、主軸４の軸方向に対して傾斜しているためである。
【００４３】
したがって、分割キー３２の全体としての断面形状を任意に調節して、分割キー３２の側面をキー溝２５の主軸４の周方向側の壁面にフィットさせて、全てのキー３０に荷重を均等にかけることができる。
【００４４】
上述した油圧ポンプ５の固定構造の場合、油圧ポンプ５の主軸４への取付けは以下の手順で行う。
【００４５】
図７は、油圧ポンプ５を主軸４に取り付けている状態を示す図である。
図７に示すように、円筒部材１０の外周に油圧ポンプ５を予め組み付けて、円筒部材１０と油圧ポンプ５とが一体となった油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）とする。
そして、主軸４に形成された第１溝２０と円筒部材１０に形成された第２溝２１とが互いに対向する位置となるように油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を主軸４の外周に取り付ける。なお、一対の主軸軸受８、９は円筒部材１０を主軸４の外周に設けるよりも前に予め主軸４に取り付けておく。
次に、基準キー３０Ａをキー溝２５内に取り付ける。続いて、残りのキー溝２５内にも分割キー３０Ｂをそれぞれ取り付ける。このとき、上述したように第１キー片３４を第２キー片３６に対して主軸４の軸方向及び周方向に移動させながら分割キー３０Ｂをキー溝２５内に取り付ける。
残りのすべてのキー溝２５内に分割キー３０を設けたら、次に、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが抜け出さないように、主軸４の後端側の端部に蓋部材４０を取り付ける。
最後に、油圧ポンプ５を支持するためのポンプ軸受２８を取り付ける。
なお、油圧ポンプ５の組み付けは、円筒部材１０を主軸４に取り付ける前に予め行ってもよいし、円筒部材１０を主軸４に取り付けた後に行ってもよい。
【００４６】
ところで、油圧ポンプ５には、図２に示すように、円筒部材１０の本体部１１の外周に取り付けられたリングカム２９や、このリングカム２９によって作動するピストン２６や、リングカム２９及びピストン２６を収納するケーシング２７、ケーシング２７と円筒部材１０との間に設けられるポンプ軸受２８等の多数の部品で構成されるものもある。このように多数の部品で構成される油圧ポンプ５は、主軸軸受８、９に比べて頻繁にメンテナンスを行う必要がある。
そこで、円筒部材１０及び油圧ポンプ５を一対の主軸軸受８、９間よりも後端側に設けることで、メンテナンス頻度の高い油圧ポンプ５を含む油圧ポンプユニット１８を脱着する際に、一対の主軸軸受８、９を取り外すことなく、その脱着を行うことが可能になる。
【００４７】
上述したように、本実施形態における油圧ポンプ５の固定構造によれば、主軸４と円筒部材１０とを複数のキー３０Ａ、３０Ｂで連結したので、大きなトルクを主軸４から油圧ポンプ５に伝達することができる。これらの各キー３０Ａ、３０Ｂは、短時間で容易に製作することができるので、複数設けても安価ですむ。
また、基準キー３０Ａと分割キー３０Ｂを設けて、まず、基準キー３０Ａをキー溝２５に取り付け、続いて、残りのキー溝２５に分割キー３０Ｂを取り付けることにより、複数のキー３０Ａ、３０Ｂの取り付け作業を容易に且つ短時間で取り付けることができる。すなわち、１つ目のキー溝２５に基準キー３０Ａを取り付けるときは、他のキー溝２５に分割キー３０Ｂが入っておらず主軸４及び円筒部材１０を周方向に移動させることができるので、基準キー３０Ａを短時間で容易に取り付けることができる。
続いて、例えば、２つ目のキー溝２５にも基準キー３０Ａを取り付けようとすると、既に１つ目のキー溝２５に基準キー３０Ａが入っていることで、主軸４及び円筒部材１０を周方向に移動させることができないため、第１溝２０に対する第２溝２１の相対的な位置が多少ずれていると取り付け作業には多大な時間が必要となる。しかしながら、本発明では、分割キー３０Ｂとして、主軸４の軸方向に対して傾斜した側面３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂを有する一対のキー片３４、３６を設けることで、第２キー片３６に対して第１キー片３４を主軸４の周方向に移動させることができるので、第１溝２０に対する第２溝２１の相対的な位置が多少ずれていても、分割キー３０Ｂを短時間で容易に取り付けることができる。
さらに、分割キー３０Ｂをキー溝２５内に取り付ける際に、第１キー片３４を主軸４の軸方向に移動させつつ周方向にも移動させることができるので、一対のキー片３４、３６の側面３４Ｃ、３４Ｄ、３６Ｃ、３６Ｄを第１溝２０及び第２溝２１の周方向側の壁面に密着させることができる。これにより、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに荷重を均等にかけることができる。
また、キー溝２５は開口を有しているので、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を取り付けた後に、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂを取り付けることができる。これにより、例えば、主軸４に既に取り付けられたキーに油圧ポンプユニット１８のキー溝が嵌合するように油圧ポンプユニット１８を取り付ける場合よりも、大幅に取り付け時間を短縮することができる。
そして、蓋部材４０を備えることで、基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂが抜き出ることを防止できる。
【００４８】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００４９】
図８は、主軸４に取り付けられた油圧ポンプ５の周辺を示す拡大図である。図９は、図８のＧ−Ｇ断面図である。なお、図９においては、油圧ポンプ５の図示を省略している。
図８及び図９に示すように、主軸４の後端側の端部には、主軸４の外周面に形成された第１溝５０と、円筒部材１０の内周面に形成された第２溝５１と、基準キー３０Ａと、複数の分割キー５４Ｂと、油圧ポンプ５の抜け出しを防止するための保持部材５６とが設けられている。
【００５０】
第２溝５１は、主軸４の後端側の他端部に開口を有している。この第２溝５１の開口を塞ぐように主軸４の他端部に保持部材５６が着脱自在に取り付けてられている。
【００５１】
図１０は、分割キー６２の斜視図である。また、図１１は、図９のＨ矢視図である。
図１０及び図１１に示すように、分割キー５４Ｂは、主軸４の軸方向に平行かつ主軸４の径方向に沿った分割面において分割された一対のキー片６４、６６からなる。
第１キー片６４及び第２キー片６６の側面のうち、第２溝５１の周方向側の壁面に接触する側面６４Ｂ、６６Ｂは、主軸４の軸方向に平行な側面が形成されている。
また、第１キー片６４及び第２キー片６６の側面のうち、第１溝５０の周方向側の壁面に接触する側面６４Ａ、６６Ａは、主軸４の軸方向に対して傾斜するように形成されている。これらの側面６４Ａ、６６Ａの傾斜角は、後述する第１溝５０の傾斜角と同じ角度に形成されている。
【００５２】
第１溝５０は、主軸４の軸方向に対して傾斜するように形成されている。
また、第１溝５０の軸方向の長さは、複数の分割キー５４Ｂの軸方向よりも長く形成されている。これにより、複数の分割キー５４Ｂが軸方向に移動することができる。
第１溝５０は、主軸４の後端側の他端部において閉じているため、基準キー３０Ａ及び複数の分割キー５４Ｂが後端側へ抜け出さない。
分割キー５４Ｂは、第１キー片６４及び第２キー片６６をキー溝５５内において主軸４の軸方向に進退させるキー片移動機構を備えている。
キー片移動機構は、第１キー片３４の端面に設けられたねじ穴６８に嵌合する第１調整ねじ７０と、第２キー片３６の端面に設けられたねじ穴６８に嵌合する第２調整ねじ７２とからなる。
第１溝５０及び第２溝５１の軸方向の長さは、第１キー片６４及び第２キー片６６の軸方向の長さよりも長いので、第１調整ねじ７０及び第２調整ねじ７２を回転させることにより、第１キー片６４及び第２キー片６６をそれぞれ軸方向へ移動させることができる。
具体的には、第１調整ねじ７０を締め付け方向へ回転させると、第１キー片６４は後端側へ移動する。一方、第１調整ねじ７０を緩める方向へ回転させると、第１キー片６４はハブ側へ移動する。また、第２キー片６４も第１キー片６６と同様に移動する。そして、第１調整ねじ７０と第２調整ねじ７２をそれぞれ反対方向へ回転させると、第１キー片６４及び第２キー片６６は互いに異なる方向へ移動する。
【００５３】
図１２は、キー溝５５内で第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に動かす様子を示す図であり、第１キー片６４及び第２キー片６６のそれぞれの位置について、右側には図９のＪ−Ｊ矢視図、左側には当該矢視図の断面図（Ｋ−Ｋ断面図、Ｌ−Ｌ断面図）を示している。また、図１２（ａ）には第１キー片６４及び第２キー片６６がキー溝５５の中央部に位置する状態を示し、図１２（ｂ）には第１キー片６４及び第２キー片６６がそれぞれキー溝５５の中央部、後端側に位置する状態を示している。
なお、Ｋ−Ｋ断面図及びＬ−Ｌ断面図は、キー溝５５の中央位置に沿った段面図である。
【００５４】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１キー片６４及び第２キー片６６の側面６４Ａ、６６Ａを第１溝５０の主軸４の周方向側の壁面に接触させながら、第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に動かすことで、第１キー片６４及び第２キー片６６の第１溝５０内に挿入されている部位の主軸４の周方向における中心位置ＣＬがずれる。これは、第１溝５０の周方向側の壁面と、第１キー片６４の側面６４Ａと、第２キー片６６の側面６６Ａとが、主軸４の軸方向に対して傾斜しているためである。
【００５５】
したがって、分割キー６２の全体としての断面形状を任意に調節して、分割キー６２の側面をキー溝５５の周方向側の壁面にフィットさせて、全てのキー３０Ａ、６２に荷重を均等にかけることができる。
【００５６】
上述した油圧ポンプ５の固定構造の場合、油圧ポンプ５の主軸４への取付けは以下の手順で行う。
【００５７】
図８に示すように、まず、第１溝５０内に分割キー６２を嵌め込む。このとき、第１溝５０内のハブ側の端面に当接するように第１キー片６４を挿入し、次に、第１溝５０内の後端側の端部に第２キー片６６を挿入する。そして、第２キー片６６をハブ側へ移動させて側面６６Ａを第１溝５０の周方向壁面に密着させる。その後、微調整のため第１キー片６４を後端側へ移動させて側面６４Ａを第１溝５０の周方向壁面に密着させる。このとき、分割キー６２の下部のみが第１溝５０内に嵌め込まれて、上部は主軸４の外周面から露出している。なお、第１溝５０内に最初に挿入するキー片は、ねじ穴６８を有する端面とは反対側の端面の面積が大きい方のキー片を、第１溝５０内のハブ側（奥側）に配置する。
一方、円筒部材１０の外周に油圧ポンプ５を予め組み付けて、円筒部材１０と油圧ポンプ５とが一体となった油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）としておく。なお、油圧ポンプ５の組み付けは、分割キー６２を第１溝５０内に嵌め込む作業と並行しておこなってもよいし、円筒部材１０を主軸４に取り付けた後に行ってもよい。
次に、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）を主軸４の後端側から主軸４の外周に取り付ける。このとき、分割キー６２の上部を円筒部材１０の第２溝５１内に嵌合させながら油圧ポンプユニット１８を取り付ける。
次に、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）が後端側へ抜け出ないように、保持部材５６を主軸４の後端部に取り付ける。
最後に、油圧ポンプ５を支持するためのポンプ軸受２８を取り付ける。
【００５８】
上述したように、本実施形態における油圧ポンプ５の固定構造によれば、一対のキー片６４、６６からなる分割キー５４Ｂを設けて、第１キー片６４及び第２キー片６６を主軸４の軸方向に移動させることで第１キー片６４及び第２キー片６６の側面６４Ａ、６６Ａを第１溝５０の周方向側の壁面に密着させることができる。これにより、基準キー３０Ａ及び分割キー５４Ｂに荷重を均等にかけることができる。
また、第２溝５１の開口を保持部材５６で塞いでいるので、油圧ポンプユニット１８（円筒部材１０及び油圧ポンプ５）の抜け出しを防止できる。
【００５９】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
【００６０】
図１３は、油圧ポンプ５の取り付けられた主軸４の断面図であり、主軸４、円筒部材１０、リングカム２９を示す図である。
図１３に示すように、主軸４の外周に設けられている円筒部材１０は、主軸４の周方向に分割された複数の分割片１０Ａから構成されている。
円筒部材１０は、その分割数がキー溝２５数と同じになるように分割されて、各キー溝２５に対してそれぞれ１つの分割片１０Ａが対応するように設けられる。
各分割片１０Ａの隣接する分割片１０Ａとの接触面１０Ｂは、主軸４の径方向外方に向かうにつれて主軸４の回転方向にずれるように、主軸４の径方向に対して傾斜している。
【００６１】
油圧ポンプ５のピストン２６は、図１４に示すように、分割片１０Ａに作用するピストン２６の荷重の合力は、リングカム２９の外周に作用する。このとき、主軸４の接線方向及び径方向にそれぞれ接線方向分力Ｆ２及び半径方向分力Ｆ１が作用する。
この接線方向分力Ｆ２によって、分割片１０Ａには曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは、接線方向分力Ｆ２に分割片１０の高さＨを乗じたものであり、分割片１０を主軸４の回転方向とは反対側に持ち上げようとする。
また、半径方向分力Ｆ１は、分割片１０Ａを主軸４に押し付けるものである。半径方向分力Ｆ１は、分割片１０の外周の周方向の真ん中である中央部付近に作用する。半径方向分力Ｆ１は、分割片１０の接触面１０Ｂが主軸４の回転方向に傾斜しているので、基準キー３０よりも主軸４の回転方向側の位置に作用する。
一方、主軸４から半径方向分力Ｆ１の反力及び曲げモーメントの反力からなる面圧が作用している。これらの面圧は、曲げモーメントが作用する分だけ主軸４の回転方向と反対側の端部付近が大きくなる。したがって、これらの面圧の合力Ｆ３は、分割片１０の主軸４の回転方向とは反対側の端部付近の位置に作用する。
合力Ｆ３の作用する位置を中心として距離ｅだけ離れた位置に半径方向分力Ｆ１が作用するため、分割片１０Ａを主軸４に押し付ける向きのモーメントが作用することで、分割片１０Ａの持ち上がりを抑制できる。
【００６２】
また、図１３に示すように、円筒部材１０の外周に設けられているリングカム２９は、主軸４の周方向に分割された複数の円弧状片２９Ａから構成されている。
リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置は一致している。
このときの、円筒部材１０の分割片１０Ａの個数ｎ１と円弧状片２９Ａの個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次の式（１）で表される。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）  ・・・式（１）
リングカム２９が円弧状片２９Ａから構成されて、これら円弧状片２９Ａの分割箇所が円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が一致することで、円弧状片２９Ａの分割片側の隅部が分割片１０Ａの外周に引っ掛かったり、分割片１０Ａの円弧状片側の隅部が円弧状片２９Ａに引っ掛かったりすることを低減することができる。
また、各分割片１０Ａの外周に接する円弧状片２９Ａの数をｍ個とすることで、油圧ポンプ５のピストン２６からの力がｍ個の円弧状片２９Ａを介して各分割片１０Ａに均等に作用する。これにより、各分割片１０Ａを介して、各分割片１０Ａについてそれぞれ設けられている基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに作用する力を均等にすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が一致している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１５に示すように、リングカム２９の円弧状片２９Ａの分割箇所と円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が互いにずれていてもよい。
このときの円筒部材１０の分割片１０Ａの個数ｎ１と円弧状片２９Ａの個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２も上記式（１）で表される。
リングカム２９が円弧状片２９Ａから構成されて、これら円弧状片２９Ａの分割箇所が円筒部材１０の分割片１０Ａの分割箇所との主軸４の周方向における位置が互いにずれていることで、すべての円弧状片２９Ａの分割片側の隅部を分割片１０Ａの内周面に当接させるとともに、すべての分割片１０Ａの円弧状片側の隅部を円弧状片２９Ａの外周面に当接させた状態にすることができる。これにより、円弧状片２９Ａの分割片側の隅部が分割片１０Ａの円弧状片側の隅部に引っ掛かることを防止することができる。
また、円弧状片２９Ａの分割箇所と分割片１０Ａの分割箇所との位置が互いにずれている場合も、円弧状片２９Ａの分割箇所と分割片１０Ａの分割箇所との位置が一致する場合と同様に、油圧ポンプ５のピストン２６からの力がｍ個の円弧状片２９Ａを介して各分割片１０Ａに均等に作用する。これにより、各分割片１０Ａを介して基準キー３０Ａ及び分割キー３０Ｂに作用する力を均等にすることができる。
【００６４】
さらに、上述の各実施形態では、再生エネルギー型発電装置の具体例として風力発電装置１について説明したが、本発明は、風力発電装置１以外の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
例えば、潮流、海流又は河流を利用した発電装置であって、タワー１５が海中又は水中に沈められており、回転翼２によって潮流、海流又は河流を受けることで主軸４が回転するような発電装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  風力発電装置
２  回転翼
３  ハブ
４  主軸
５  油圧ポンプ
６  油圧モータ
７  発電機
８  主軸軸受
９  主軸軸受
１０  円筒部材
１０Ａ  分割片
１０Ｂ  接触面
１１  本体部
１５  タワー
１６  ナセル
１７Ａ  高圧油流路
１７Ｂ  低圧油流路
１８  油圧ポンプユニット
２０  第１溝
２１  第２溝
２５  キー溝
２６  ピストン
２７  ケーシング
２８  ポンプ軸受
２９  リングカム
２９Ａ  円弧状片
３０  キー
３０Ａ  基準キー
３０Ｂ  分割キー
３４  第１キー片
３４Ａ、３４Ｂ  側面
３４Ｃ、３４Ｄ  側面
３６  第２キー片
３６Ａ、３６Ｂ  側面
３６Ｃ、３６Ｄ  側面
３８  ねじ穴
３９  調整ねじ
４０  蓋部材
５０  第１溝
５１  第２溝
５４Ｂ  分割キー
５５  キー溝
５６  保持部材
６２  分割キー
６４  第１キー片
６４Ａ  側面
６４Ｂ  側面
６６  第２キー片
６６Ａ  側面
６６Ｂ  側面
６８  ねじ穴
７０  第１調整ねじ
７２  第２調整ねじ
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月19日(2014.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が取り付けられたハブと、
前記ハブに一端部が連結された主軸と、
前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、
前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、
前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝が、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成され、
各キー溝に嵌め込まれる複数のキーを備え、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項２】
前記複数のキーは、前記キー溝のうちの一つに嵌め込まれる基準キーと、他の前記キー溝に嵌め込まれる一対のキー片に分割された分割キーとからなり、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させるキー片移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項３】
前記分割キーは、前記主軸の軸方向に平行かつ前記主軸の径方向に沿った分割面において分割されており、
前記一対のキー片の前記側面のうち、前記第1溝および前記第２溝のいずれか一方の溝の側壁面に接触する部分は、前記主軸の軸方向に平行な側面であり、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、前記第１溝および前記第２溝の他方の溝の側壁面に接触する部分であり、
前記キー片移動機構は、前記一対のキー片の両方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項４】
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項５】
前記基準キーは、分割されていない一体のキーで構成されることを特徴とする請求項２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項６】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が一致していることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項７】
前記リング状カム部材は、前記主軸の周方向に分割され、複数の円弧状片からなっており、
前記円筒部材の前記分割片の個数ｎ１と前記円弧状片の個数ｎ２との比ｎ１／ｎ２は次式で表され、
前記円筒部材の前記分割片の分割箇所と前記リング状カム部材の前記円弧状片の分割箇所との前記主軸の周方向における位置が互いにずれていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置。
ｎ１／ｎ２＝１／ｍ    （ただし、ｍは自然数である。）
【請求項８】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記キー溝の開口を塞ぐ蓋部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項９】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の前記他端部側に着脱自在に設けられ、前記第２溝の開口を塞ぐように前記円筒部材を保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１０】
前記油圧ポンプ、前記円筒部材、前記キー溝および前記キーは、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部に設けられており、
前記主軸の前記一端部と前記他端部との間において、前記主軸を装置本体側に回転自在に支持する一対の主軸軸受をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１１】
前記再生エネルギー型発電装置は、
前記回転翼で風を受けて前記主軸を回転させることで前記発電機を駆動する風力発電装置であることを特徴とする請求項１又は４に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１２】
回転翼が取り付けられたハブと、前記ハブに一端部が連結された主軸と、前記主軸の周りに設けられた円筒部材と、前記円筒部材を介して前記主軸に取り付けられる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータに連結された発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの取付け方法であって、
前記主軸の外周面に形成された第１溝および前記円筒部材の内周面に形成された第２溝からなるキー溝を、前記主軸の軸方向に沿って延在するように前記主軸の周方向に複数形成し、
前記複数のキー溝のそれぞれにキーを嵌め込んで前記円筒部材を前記主軸に固定するとともに、
前記油圧ポンプは、前記円筒部材の外周に装着されるリング状カム部材と、該リング状カム部材によって作動する複数のピストンと、該複数のピストンを案内するシリンダとを含んで構成され、
前記リング状カム部材が外周に装着された前記円筒部材は、前記主軸の周方向に分割されて、各キー溝について設けられる複数の分割片からなっており、
各分割片の隣接する分割片との接触面は、前記主軸の径方向外方に向かうにつれて前記主軸の回転方向にずれるように、前記主軸の径方向に対して傾斜していることを特徴とする油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１３】
前記円筒部材を前記主軸に固定する際、
前記複数のキー溝のうちの一つに基準キーを嵌め込み、他の前記キー溝に一対のキー片に分割された分割キーを嵌め込み、
前記一対のキー片の少なくとも一方を前記キー溝内において前記主軸の軸方向に進退させ、
前記一対のキー片は、それぞれ、前記主軸の径方向に沿った側面の少なくとも一部が、前記主軸の軸方向に対して傾斜した傾斜面になっており、
前記一対のキー片は、前記第１溝に嵌め込まれる第１キー片と、前記第２溝に嵌め込まれる第２キー片とからなり、
前記第１キー片および前記第２キー片のいずれか一方の凸部が他方のキー片の凹部に係合しており、
前記一対のキー片の前記傾斜面は、互いに接触する前記凸部および前記凹部の側面であることを特徴とする請求項１２に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１４】
各キー溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において開口しており、
前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入した後、前記開口から前記キー溝に前記キーを挿入して嵌め込み、前記キー溝の前記開口を蓋部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【請求項１５】
各キー溝の前記第１溝は、前記主軸の前記ハブに連結された前記一端部とは反対側の他端部において閉じており、
各キー溝の前記第２溝は、前記主軸の前記他端部において開口しており、
前記主軸の外周面の前記第１溝に前記キーを嵌め込んだ後、前記油圧ポンプ及び前記円筒部材を前記主軸の前記他端部から挿入し、前記第２溝の開口を保持部材によって塞ぐことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の油圧ポンプの取付け方法。
【国際調査報告】
2012137310.tif 000021
2012137310.tif 000022
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