(57)【要約】【課題】出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、減速部における耐久性の低下も抑制することができる、風車用駆動装置を提供する。【解決手段】第１段減速部１３は、第１段内歯１８と、第１段外歯歯車１９と、第１段クランク軸２０と、ブッシュピン２１ｂが設けられた第１段キャリア２１と、を備える。第２段減速部１４は、第２段内歯２８と、第２段外歯歯車２９と、第２段センタクランク軸３０と、複数の第２段ガイドクランク軸３１と、基部キャリア３４及び端部キャリア３５を有する第２段キャリア３２と、第２段キャリア３２をケース１１に対して回転自在に保持する一対の主軸受３３とを備える。基部キャリア３４に出力軸１５が一体に形成され、出力軸１５に出力用のピニオン１０１が結合される。【選択図】        図１
2010065542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車に設けられ、風車における機器を駆動する駆動装置として用いられる風車用駆動装置であって、
ケースと、前記ケースに収納されるとともに電動機からの駆動力が入力される１段目の減速部である第１段減速部と、前記ケースに収納されるとともに前記第１段減速部からの駆動力が入力される２段目の減速部である第２段減速部と、前記第２段減速部に固定される出力軸と、を備え、
前記第１段減速部は、前記ケースの内周に設けられた第１段内歯と、前記第１段内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた第１段外歯歯車と、径方向の中心に配置されて前記第１段外歯歯車を偏心させて回転させる第１段クランク軸と、前記第１段外歯歯車に形成された孔に遊嵌状態で貫通するブッシュピンが設けられた第１段キャリアと、を有し、
前記第２段減速部は、前記ケースの内周に設けられた第２段内歯と、前記第２段内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた第２段外歯歯車と、径方向の中心に配置されて前記第１段キャリアに固定されるとともに前記第２段外歯歯車を偏心させて回転させる第２段センタクランク軸と、前記第２段センタクランク軸の周囲に周方向に沿って複数配置されて前記第２段外歯歯車に形成された孔を貫通する第２段ガイドクランク軸と、前記第２段センタクランク軸及び前記第２段ガイドクランク軸のそれぞれの一端側を軸受を介して回転自在に保持する基部キャリア及びそれぞれの他端側を軸受を介して回転自在に保持する端部キャリアを備える第２段キャリアと、前記第２段キャリアを前記ケースに対して回転自在に保持する一対の主軸受と、を有し、
前記基部キャリアに前記出力軸が一体に形成されるとともに、前記出力軸に出力用のピニオンが結合されていることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風車用駆動装置であって、
前記第１段外歯歯車は１枚の外歯歯車として設けられ、前記第２段外歯歯車は３枚の外歯歯車として設けられていることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の風車用駆動装置であって、
前記第１段キャリアの回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下の範囲となるように、前記第１段減速部の減速比と前記第２段減速部の減速比とが設定されていることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の風車用駆動装置であって、
前記第１段減速部の減速比よりも前記第２段減速部の減速比の方が大きいことを特徴とする、風車用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車に設けられ、風車における機器を駆動する駆動装置として用いられる風車用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車においては、風車のタワーの上部に設けられるナセルを旋回させるヨー駆動用の駆動装置や、ナセルに取り付けられるブレードのピッチ角を変更するピッチ駆動用の駆動装置のように、風車における機器を駆動する駆動装置として用いられる風車用駆動装置が設けられている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、タワーの上部のリングギアと噛み合うピニオンを備えて構成されたヨー駆動装置が開示されている。上述した風車においては、近年、風車サイズが大きくなったり、ブレードの直径が大きくなる傾向にあること等から、出力トルクの向上を図った高出力仕様の風車用駆動装置が要求される状況にある。一方、風車において風車用駆動装置を配置するスペースは限られることから、より小型化した構造であることも求められる。
【０００３】
これに対し、出力トルクの向上と小型化を図るために必要な大きい減速比を実現可能な減速機として、特許文献２に開示されているように、産業用ロボットのアームを回転させるための２段構成の偏心型減速機として構成されたものが知られている。この特許文献２に開示された減速機においては、電動機からの駆動力が入力される１段目の減速部と、この１段目の減速部から駆動力が入力される２段目の減速部とが設けられ、それぞれの減速部に偏心して回転する外歯歯車が設けられている。そして、２段目の減速部においては、キャリアピン（２８０）で固定された第１及び第２出力フランジ（２６６、２６８）として形成されたキャリアが、円錐コロ軸受（２７０、２７２）として形成された一対の主軸受を介してケースに対して回転自在に保持されている。また、この減速機は、産業用ロボットの第１アーム（１２）に対して第２アーム（１４）を回転させるために設けられ、２段目の減速部のキャリアは、出力軸に相当する第２アーム（１４）に対してボルトにより取り付けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８９１４９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたような風車用駆動装置において、特許文献２に開示された減速機を適用することで、出力トルクの向上とともに小型化を図ることが考えられる。しかしながら、特許文献２に開示の減速機では、一対の主軸受によって保持される２段目の減速部のキャリアは、出力軸に相当する第２アーム（１４）にボルトを介して取り付けられる構成となっている。このため、特許文献２に開示の減速機が風車用駆動装置として用いられると、出力軸から出力する駆動力が大きくなるため、その反作用として大きなトルクが風車側から出力軸に作用し、一対の主軸受で保持されたキャリアとこのキャリアにボルトで固定された出力軸との間で、傾きが発生し易くなる虞がある。このような傾きが生じると、とくに、２段目の減速部において、偏心回転する外歯歯車とこの外歯歯車が噛み合う内歯との間で偏当たりが生じ易くなり、減速部の耐久性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、減速部における耐久性の低下も抑制することができる、風車用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る風車用駆動装置は、風車に設けられ、風車における機器を駆動する駆動装置として用いられる風車用駆動装置であって、ケースと、前記ケースに収納されるとともに電動機からの駆動力が入力される１段目の減速部である第１段減速部と、前記ケースに収納されるとともに前記第１段減速部からの駆動力が入力される２段目の減速部である第２段減速部と、前記第２段減速部に固定される出力軸と、を備えている。そして、第１発明に係る風車用駆動装置は、前記第１段減速部は、前記ケースの内周に設けられた第１段内歯と、前記第１段内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた第１段外歯歯車と、径方向の中心に配置されて前記第１段外歯歯車を偏心させて回転させる第１段クランク軸と、前記第１段外歯歯車に形成された孔に遊嵌状態で貫通するブッシュピンが設けられた第１段キャリアと、を有し、前記第２段減速部は、前記ケースの内周に設けられた第２段内歯と、前記第２段内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた第２段外歯歯車と、径方向の中心に配置されて前記第１段キャリアに固定されるとともに前記第２段外歯歯車を偏心させて回転させる第２段センタクランク軸と、前記第２段センタクランク軸の周囲に周方向に沿って複数配置されて前記第２段外歯歯車に形成された孔を貫通する第２段ガイドクランク軸と、前記第２段センタクランク軸及び前記第２段ガイドクランク軸のそれぞれの一端側を軸受を介して回転自在に保持する基部キャリア及びそれぞれの他端側を軸受を介して回転自在に保持する端部キャリアを備える第２段キャリアと、前記第２段キャリアを前記ケースに対して回転自在に保持する一対の主軸受と、を有し、前記基部キャリアに前記出力軸が一体に形成されるとともに、前記出力軸に出力用のピニオンが結合されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によると、風車用駆動装置が、第１段減速部及び第２段減速部においてそれぞれ偏心して回転する外歯歯車が設けられた２段構成の偏心型減速機として構成される。このため、大きい減速比を確保することができ、出力トルクの向上を図ることができる。そして、２段構成の偏心型減速機として構成されるため、大きい減速比を小型の構成で実現することができる。また、本発明の風車用駆動装置では、第２段減速部の第２段キャリアにおける基部キャリアが出力用のピニオンが結合された出力軸と一体に形成され、第２段キャリアがケースに対して一対の主軸受により保持されている。このため、風車用途であることから、出力軸から出力する駆動力が大きくなってその反作用として大きなトルクがピニオンから出力軸に作用したときであっても、基部キャリアに一体に形成された出力軸が第２段キャリアとともに一対の主軸受で保持されることになる。これにより、ピニオンから反作用として大きなトルクが作用しても、出力軸及び第２段キャリアの傾きが小さくなり、第２段内歯と第２段外歯歯車との間で偏当たりが生じてしまうことが抑制される。このため、第２段外歯歯車の耐久性の低下が抑制され、第２段減速部としての耐久性の低下も抑制されることになる。
【０００９】
従って、本発明によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、減速部における耐久性の低下も抑制することができる、風車用駆動装置を提供することができる。
【００１０】
第２発明に係る偏心型減速機は、第１発明の偏心型減速機において、前記第１段外歯歯車は１枚の外歯歯車として設けられ、前記第２段外歯歯車は３枚の外歯歯車として設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、第１段外歯歯車では、荷重が低いからブッシュピンを用いても第１段外歯歯車と第１段内歯との間での摺動での摩擦損失による第１段減速部の駆動効率の低下が抑制される。そして、１枚の外歯歯車として構成されているため、外歯歯車を少なくしてコストを下げることができる。また、この風車用駆動装置では、第２段減速部において荷重が高くなるものの、第２段外歯歯車の回転を第２段キャリアに伝達する第２段ガイドクランク軸が、軸受を介して基部キャリア及び端部キャリアに保持されていることで、第２段減速部の全体での駆動効率の低下を抑制することができる。さらに、第２段外歯歯車が３枚で構成されることで、第２段外歯歯車と第２段内歯との間の面圧を維持しながら、第２段減速部を小径にすることができる。従って、この風車用駆動装置によると、駆動効率を低下させることなく、小型小径化が図ることができる。
【００１２】
第３発明に係る偏心型減速機は、第１発明又は第２発明の風車用駆動装置において、前記第１段キャリアの回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下の範囲となるように、前記第１段減速部の減速比と前記第２段減速部の減速比とが設定されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、第１段キャリアの回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下となるように、第１段減速部及び第２段減速部の減速比が設定されている。このため、第２段減速部に比して駆動効率が低くなる第１段減速部において、駆動効率が極値的に良好となる回転速度の範囲で第１段キャリアを回転させることができる。これにより、駆動効率の低下を更に抑制することができる。尚、第１段キャリアの回転速度の大きさについて本願発明者が検証した結果、１９ｒｐｍ未満では境界潤滑領域に近づくために駆動効率が急速に悪化することが確認できた。また、６５ｒｐｍを越えると、流体潤滑領域となり、回転速度上昇に伴う攪拌抵抗および摩擦抵抗の固定損失が大きくなり、効率が悪化することが確認できた。
【００１４】
第４発明に係る偏心型減速機は、第３発明の風車用駆動装置において、前記第１段減速部の減速比よりも前記第２段減速部の減速比の方が大きいことを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、第１段減速部よりも第２段減速部の方が減速比が大きくなるように設定されている。ここで、「減速比」とは、出力側の回転速度に対する入力側の回転速度の比をいう。このため、本発明によると、第２段減速部に比して駆動効率が低くなる第１段減速部において、減速比が小さく設定されることになり、全体としての駆動効率を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、減速部における耐久性の低下も抑制することができる、風車用駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る風車用駆動装置は、風車に設けられ、風車における機器を駆動する駆動装置として広く用いることができ、とくに、ピッチ駆動用のピッチ駆動装置及びヨー駆動用のヨー駆動装置として用いることができる。尚、本実施形態では、ヨー駆動装置として用いられる場合を例にとって説明するが、この例に限らず、ピッチ駆動装置を含む他の風車用駆動装置に関して、広く適用することができるものである。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る風車用駆動装置１を示す断面図である。風車用駆動装置１は、ヨー駆動装置として用いられ、上側に配置される電動機（図示せず）から入力された回転を減速して伝達して出力する。そして、風車用駆動装置１は、ケース１１、入力軸１２、第１段減速部１３、第２段減速部１４、出力軸１５を備えて構成されている。
【００１９】
図１に示すように、風車用駆動装置１は、下側に配置された一端側においてケース１１から突出するように位置する出力軸１５に出力用のピニオン１０１がスプライン結合により結合され、上側に配置された他端側においてケース１１に対して図示しない電動機が取り付けられる。そして、１段目の減速部である第１段減速部１３に電動機からの駆動力が入力され、２段目の減速部である第２段減速部１４に第１段減速部１３からの駆動力が入力される。尚、出力軸１５は、第２段減速部１４に固定されている。このように、風車用駆動装置１においては、上側に配置された電動機から入力された駆動力をケース１１内に収納された第１段減速部１３及び第２段減速部１４を介して減速して伝達して出力軸１５に結合されたピニオン１０１に出力する。
【００２０】
本実施形態のように、風車用駆動装置１がヨー駆動装置として用いられる場合には、風車用駆動装置１は、ピニオン１０１が風車のタワーの上部に固定された歯車と噛み合うように配置される。そして、電動機からの駆動力に伴って風車用駆動装置１が作動してピニオン１０１が回転することで、風車のナセルが旋回する。尚、以下の説明においては、風車用駆動装置１にて、出力軸１５が配置される側である出力側を一端側として、電動機が取り付けられる側である入力側を他端側として説明する。
【００２１】
図１に示すように、ケース１１は、他端側に配置されて電動機が取り付けられるカバーケース１６と、一端側に配置されてカバーケース１６に対して縁部同士でボルトにより結合される筒状の本体ケース１７とで構成されている。カバーケース１６は、風車用駆動装置１の回転中心線Ｐ（図１において一点鎖線で図示）の方向である軸方向に沿って一端側から他端側に向かって直列に配置されてボルトで結合される、第１カバーケース部１６ａ、第２カバーケース部１６ｂ、及び第３カバーケース部１６ｃを備えて構成されている。第１カバーケース部１６ａは、中心に入力軸１２及び後述する第１段減速部１３の第１段クランク軸２０が貫通する貫通孔が形成された円板状に形成され、他端側に電動機が固定される。第２カバーケース部１６ｂは、他端側が第１カバーケース部１６ａに一端側が第３カバーケース部１６ｃに結合されるリング状に形成され、内周には、第１段減速部１３の第１段内歯１８が配置されている。第３カバーケース部１６ｃは、フランジ状に拡径するように直径が変化する筒状に形成され、内周には、半径方向の内側に向かって平板状に張り出して、第１段減速部１３の第１段キャリア２１を玉軸受２７を介して回転自在に支持するキャリア支持部１６ｄが形成されている。本体ケース１７は、筒状に形成されて他端側が第３カバーケース部１６ｃにボルトにより結合され、一端側が開口形成されている。また、本体ケース１７の内周には、後述する第２段減速部１４の第２段内歯２８が配置されている。尚、入力軸１２と、ケース１１内に配置される第１段減速部１３及び第２段減速部１４と、出力軸１５とは、風車用駆動装置１の軸方向に沿って直列に配置されている。
【００２２】
図１に示すように、入力軸１２は、短軸状の部材として設けられ、回転中心線Ｐ上に配置されている。そして、入力軸１２は、他端側が電動機の出力軸１００に結合され、一端側が第１段減速部１３の第１段クランク軸２０と一体に形成されている。
【００２３】
図２は、図１における第１段減速部１３及び第２段減速部１４とその近傍とを拡大して示す断面図である。第１段減速部１３は、図１及び図２に示すように、第１段内歯１８、第１段外歯歯車１９、第１段クランク軸２０、第１段キャリア２１等を備え、センタクランクタイプの偏心型減速部として構成されている。第１段内歯１８は、複数設けられており、第２カバーケース部１６ｂの内周に形成されたピン溝に嵌め込まれて取り付けられた状態でケース１１におけるカバーケース１６の内周に設けられている。第１段内歯１８（図１及び図２では断面でなく外形を図示）は、ピン状の部材（丸棒状の部材）として形成され、その長手方向が回転中心線Ｐと平行に位置するように配置されている。そして、第１段内歯１８は、カバーケース１６の内周において周方向に沿って等間隔に配列され、第１段外歯歯車１９の外歯と噛み合うように構成されている。
【００２４】
図１及び図２に示す第１段クランク軸２０は、他端側が電動機の出力軸１００と一体に形成されている。そして、第１段クランク軸２０は、風車用駆動装置１の径方向（即ち、回転中心線Ｐに対して垂直な方向）の中心に配置され、その軸方向が回転中心線Ｐに沿って配置されている。第１段クランク軸２０は、他端側が第１カバーケース部１６ａの内周に対して玉軸受２２を介して回転自在に保持されており、一端側が第１段キャリア２１に対して玉軸受２３を介して回転自在に保持されている。そして、第１段クランク軸２０には、その中途部分の外周において、回転中心線Ｐに対して径方向の中心位置が偏心するように配置された円形断面の偏心部２４がキー２５を介して固定されている。また、第１段クランク軸２０は、第１段外歯歯車１９の中心部分に形成された貫通孔１９ａを貫通するとともに、この貫通孔１９ａに対して円筒ころ軸受（又は針状ころ軸受）２６を介して偏心部２４が回転自在に保持されている。これにより、第１段クランク軸２０は、回転することで第１段外歯歯車１９を偏心させて回転させる軸部材として設けられている。
【００２５】
図１及び図２に示す第１段外歯歯車１９は、１枚の外歯歯車として設けられている。そして、第１段外歯歯車１９は、前述のように、第１段クランク軸２０が貫通する貫通孔１９ａが中心部分に形成され、この貫通孔１９ａにおいて、第１段クランク軸２０の偏心部２４を円筒ころ軸受２６を介して回転自在に保持している。また、第１段外歯歯車１９には、その周方向に沿って均等角度の位置に配置された複数（例えば、４つ）の貫通孔１９ｂも形成されている。この貫通孔１９ｂには、第１段キャリア２１のブッシュピン２１ｂが遊嵌状態で貫通している。また、第１段外歯歯車１９の外周には、第１段内歯１８に噛み合う外歯が設けられている。第１段外歯歯車１９の外歯の歯数は、第１段内歯１８の歯数よりも１個或いは複数個少なくなるように設けられている。このため、第１段クランク軸２０が回転するごとに、第１段外歯歯車１９の外歯と第１段内歯１８との噛み合いがずれ、第１段外歯歯車１９が偏心して揺動回転するように構成されている。尚、第１段外歯歯車１９の軸方向における位置は、第１カバーケース部１６ａの一端側及び第３カバーケース部１６ｃの他端側においてそれぞれ突出するよう形成された突起部によって規定されている。
【００２６】
図１及び図２に示す第１段キャリア２１は、回転中心線Ｐを中心として配置されて、段階的にフランジ状に拡径する円盤状に形成されるキャリア本体２１ａと、キャリア本体２１ａの他端側に突出するように設けられた複数（例えば、４つ）のブッシュピン２１ｂとを備えて構成されている。キャリア本体２１ａは、その他端側の中心部分に形成された凹部において、第１段クランク軸２０の一端側を玉軸受２３を介して回転自在に保持している。そして、キャリア本体２１ａの一端側は、第３カバーケース部１６ｃの内周において内側に突出してリング状に張り出すように形成されたキャリア支持部１６ｄに対して玉軸受２７を介して回転自在に保持されている。さらに、キャリア本体２１ａの一端側は、後述する第２段減速部１４の第２段センタクランク軸３０の他端側にスプライン結合により固定されている。また、ブッシュピン２１ｂは、キャリア本体２１ａにおける周方向に沿った均等角度の位置に複数配置され、前述のように、第１段外歯歯車１９に形成された貫通孔１９ｂにそれぞれ遊嵌状態で貫通するように設けられている。また、ブッシュピン２１ｂは、外周部分において、貫通孔１９ｂに摺接するローラ体が設けられている。
【００２７】
第２段減速部１４は、図１及び図２に示すように、第２段内歯２８、第２段外歯歯車２９、第２段センタクランク軸３０、第２段ガイドクランク軸３１、第２段キャリア３２、一対の主軸受３３等を備え、センタクランクタイプの偏心型減速部として構成されている。第２段内歯２８は、複数設けられており、本体ケース１７の内周に形成されたピン溝に嵌め込まれて取り付けられた状態でケース１１の内周に設けられている。第２段内歯２８（図１及び図２では断面でなく外形を図示）は、ピン状の部材（丸棒状の部材）として形成され、その長手方向が回転中心線Ｐと平行に位置するように配置されている。そして、第２段内歯２８は、本体ケース１７の内周において周方向に沿って等間隔に配列され、第２段外歯歯車２９の外歯と噛み合うように構成されている。
【００２８】
図１及び図２に示す第２段センタクランク軸３０は、風車用駆動装置１の径方向の中心に配置され、その軸方向が回転中心線Ｐに沿って配置されている。そして、第２段センタクランク軸３０は、第２段キャリア３２に対して、その一端側が円錐ころ軸受３７を介して、その他端側が円錐ころ軸受３８を介してそれぞれ回転自在に保持されている。尚、第２段センタクランク軸３０の他端側の端部は、前述のように、第１段キャリア２１に対してスプライン結合により固定されている。また、第２段センタクランク軸３０には、その中途部分において、第１偏心部３０ａ、第２偏心部３０ｂ、及び第３偏心部３０ｃが形成され、一端側からこの順番で直列に設けられている。第１乃至第３偏心部（３０ａ〜３０ｃ）は、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成され、それぞれの中心位置が第２段センタクランク軸３０の回転中心線に対して偏心するように設けられている。また、第２段センタクランク軸３０は、第２段外歯歯車２９の中心部分に形成されたセンタクランク用孔３９を貫通するように配置されており、回転することで第２段外歯歯車２９を偏心させて回転させる軸部材として設けられている。
【００２９】
図１及び図２に示す第２段外歯歯車２９は、３枚の外歯歯車として設けられ、平行に配置された状態でケース１１内に収納される第１外歯歯車２９ａ、第２外歯歯車２９ｂ、及び第３外歯歯車２９ｃで構成されている。第２段外歯歯車２９の３枚の外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）には、前述のように、第２段センタクランク軸３０が貫通するセンタクランク用孔３９がそれぞれの中心部分に円形孔として形成されている。そして、各センタクランク用孔３９において、第１外歯歯車２９ａが円筒ころ軸受４０ａを介して第１偏心部３０ａを、第２外歯歯車２９ｂが円筒ころ軸受４０ｂを介して第２偏心部３０ｂを、第３外歯歯車２９ｃが円筒ころ軸受４０ｃを介して第３偏心部３０ｃを、それぞれ回転自在に保持している。尚、円筒ころ軸受（４０ａ〜４０ｃ）は、針状ころ軸受として構成されていてもよい。
【００３０】
また、第２段外歯歯車２９の各外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）には、センタクランク用孔３９に加え、第２段ガイドクランク軸３１が貫通するガイドクランク用孔４１、及び、後述する第２段キャリア３２の支柱３６が貫通する支柱用孔４２が更に形成されている。尚、第１乃至第３外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）は、回転中心線Ｐと平行な方向において、センタクランク用孔３９、ガイドクランク用孔４１、及び支柱用孔４２の位置がそれぞれ対応するように配置されている。ガイドクランク用孔４１は、貫通する円形孔として形成され、第２段ガイドクランク軸３１に対応して第２段外歯歯車２９の周方向に沿って均等角度の位置に複数（例えば、３つ）配置されている。また、支柱用孔４２は、第２段キャリア３２の支柱３６に対応して第２段外歯歯車２９の周方向に沿った均等角度の位置に複数（例えば、３つ）配置されている。また、支柱用孔４２は、第２段外歯歯車２９の周方向において、ガイドクランク用孔４１と交互に形成されている。尚、支柱用孔４２には、支柱３６が非接触の遊嵌状態で貫通している。
【００３１】
また、第１乃至第３外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）のそれぞれの外周には、第２段内歯２８に噛み合う外歯が設けられている。第１乃至第３外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）の外歯の歯数は、第２段内歯２８の歯数よりも１個或いは複数個少なくなるように設けられている。このため、第２段センタクランク軸３０が回転するごとに、第２段外歯歯車２９（２９ａ〜２９ｃ）の外歯と第２段内歯２８との噛み合いがずれ、第２段外歯歯車２９（２９ａ〜２９ｃ）が偏心して揺動回転するように構成されている。
【００３２】
図１及び図２に示す第２段ガイドクランク軸３１は、第２段センタクランク軸３０の周囲に周方向（即ち、回転中心線Ｐを中心とした周方向）に沿った均等角度の位置に複数（例えば、３つ）配置されており、その軸方向が回転中心線Ｐと平行になるように配置されている。各第２段ガイドクランク軸３１は、第２段キャリア３２に対して、その一端側が円錐ころ軸受４３を介して、その他端側が円錐ころ軸受４４を介してそれぞれ回転自在に保持されている。そして、各第２段ガイドクランク軸３１は、前述したように、第２段外歯歯車２９の各ガイドクランク用孔４１を貫通するよう配置されている。
【００３３】
また、各第２段ガイドクランク軸３１には、その中途部分において、第１偏心部３１ａ、第２偏心部３１ｂ、及び第３偏心部３１ｃが形成され、一端側からこの順番で直列に設けられている。第１乃至第３偏心部（３１ａ〜３１ｃ）は、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成され、それぞれの中心位置が第２段ガイドクランク軸３１の回転中心線に対して偏心するように設けられている。そして、第２段外歯歯車２９の各ガイドクランク用孔４１において、第１偏心部３１ａが針状ころ軸受４５ａを介して第１外歯歯車２９ａに対して、第２偏心部３１ｂが針状ころ軸受４５ｂを介して第２外歯歯車２９ｂに対して、第３偏心部３１ｃが針状ころ軸受４５ｃを介して第３外歯歯車２９ｃに対して、それぞれ回転自在に保持されている。尚、針状ころ軸受（４５ａ〜４５ｃ）は、円筒ころ軸受として構成されていてもよい。上述のように配置されることで、第２段ガイドクランク軸３１は、第２段外歯歯車２９の揺動回転に伴って、ガイドクランク用孔４１の内側で自転しながら第２段外歯歯車２９の回転とともに第２段センタクランク軸３０の周囲で回転中心線Ｐを中心として公転動作を行うことになる。尚、第２段ガイドクランク軸３１の公転動作が円滑に行われるように、第２段センタクランク軸３０の各偏心部（３０ａ〜３０ｃ）の位相と第２段ガイドクランク軸３１の各偏心部（３１ａ〜３１ｃ）の位相とが適宜調整されている。
【００３４】
図１及び図２に示す第２段キャリア３２は、基部キャリア３４、端部キャリア３５、及び支柱３６を備えて構成されている。基部キャリア３４は、その一端側において出力軸１５が一体に形成されてケース１１内に配置されている。一方、基部キャリア３４の他端側には、センタクランク保持穴４６とガイドクランク保持穴４７とが形成されている。センタクランク保持穴４６は基部キャリア３４の中心に設けられ、ガイドクランク保持穴４７は回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に設けられている。そして、基部キャリア３４は、センタクランク保持穴４６にて第２段センタクランク軸３０の一端側を円錐ころ軸受３７を介して回転自在に保持し、ガイドクランク保持穴４７にて第２段ガイドクランク軸３１の一端側を円錐ころ軸受４３を介して回転自在に保持している。
【００３５】
端部キャリア３５は、支柱３６を介して基部キャリア３４と連結され、円板状の部材として設けられている。端部キャリア３５には、センタクランク保持孔４８及びガイドクランク保持孔４９が貫通孔として形成されている。センタクランク保持孔４８は端部キャリア３５の中心に設けられ、ガイドクランク保持孔４９は回転中心線Ｐを中心として周方向に沿った均等角度の位置に設けられている。そして、端部キャリア３５は、センタクランク保持孔４８にて第２段センタクランク軸３０の他端側を円錐ころ軸受３８を介して回転自在に保持し、ガイドクランク保持孔４９にて第２段ガイドクランク軸３１の他端側を円錐ころ軸受４４を介して回転自在に保持している。尚、円錐ころ軸受３８及び円錐ころ軸受４４における軸方向の他端側の位置は、センタクランク保持孔４８及びガイドクランク保持孔４９にそれぞれ嵌め込まれたリング状の止め部材によってそれぞれ予圧状態で規定されている。
【００３６】
支柱３６は、基部キャリア３４と端部キャリア３５との間に配置され、基部キャリア３４と端部キャリア３５とを連結する柱状部材として設けられている。支柱３６は、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数（例えば、３つ）配置され、その軸方向が回転中心線Ｐと平行となるように配置されている。尚、支柱３６と第２段ガイドクランク軸３１とは、回転中心線Ｐを中心とした周方向に沿って交互に配置されている。各支柱３６は、基部キャリア３４及び端部キャリア３５に対して、ボルト（５０、５１）を介して結合されている。尚、基部キャリア３４と支柱３６とを結合するボルト５０は、一端側から基部キャリア３４に挿入されて支柱３６に螺合する。一方、端部キャリア３５と支柱３６とを結合するボルト５１は、他端側から端部キャリア３５に挿入されて、端部キャリア３５の一端側に形成された凹部に嵌合している支柱３６の他端側に螺合する。
【００３７】
図１及び図２に示す一対の主軸受３３は、基部キャリア３４を本体ケース１７に対して回転自在に保持する円錐ころ軸受として設けられた主軸受３３ａと、端部キャリア３５を本体ケース１７に対して回転自在に保持する円錐ころ軸受として設けられた主軸受３３ｂとを備えて構成されている。これにより、一対の主軸受３３は、第２段キャリア３２をケース１１に対して回転自在に保持している。尚、主軸受３３ａは、一端側が基部キャリア３４の外周の縁部分に係合し、他端側が本体ケース１７の内周の段部に係合して与圧状態で位置決めされている。一方、主軸受３３ｂは、一端側が本体ケース１７の内周の段部に係合し、他端側が端部キャリア３５の外周の縁部分に係合して位置決めされている。そして、基部キャリア３４及び端部キャリア３５が支柱３６を介してボルト（５０、５１）によって締結されることで、一対の主軸受３３を介してケース１１を基部キャリア３４及び端部キャリア３５が挟持し、第２段キャリア３２がケース１１に対して回転自在に保持されている。
【００３８】
上述した風車用駆動装置１においては、第１段キャリア２１の回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下の範囲となるように、第１段減速部１３の減速比と第２段減速部１４の減速比とが設定されている。また、第１段減速部１３の減速比よりも第２段減速部１４の減速比の方が大きくなるように設定されている。ここで、風車用駆動装置１に駆動力を入力する電動機の回転速度は、１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍの範囲で設定される。そして、風車用駆動装置１における出力側の回転速度に対する入力側の回転速度の比である減速比の合計（即ち、第１段減速部１３の減速比と第２段減速部１４の減速比との積）としては、約１０００から約３０００の範囲で設定される。また、第２段減速部１４の減速比に対する第１段減速部１３の減速比の比率（即ち、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比）については、例えば、約０．８から約０．９に設定される。これらの条件に基づいて、減速比の合計が約１０００の場合と約２０００の場合と約３０００の場合とのそれぞれについて、速比比が約０．８の場合及び約０．９の場合の各組み合わせとなるように、第１段減速部１３の減速比と第２段減速部１４の減速比とを設定すると、例えば、次のように設定することができる。
【００３９】
（減速比の合計が約１０００の場合）
第１段減速部１３の減速比を２８に設定し、第２段減速部１４の減速比を３５に設定することで、減速比の合計を９８０とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を０．８に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、３５．７ｒｐｍから６４．３ｒｐｍの範囲となる。また、第１段減速部１３の減速比を３０に設定し、第２段減速部１４の減速比を３３に設定することで、減速比の合計を９９０とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を約０．９に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、３３．３ｒｐｍから６０．０ｒｐｍの範囲となる。
【００４０】
（減速比の合計が約２０００の場合）
第１段減速部１３の減速比を４０に設定し、第２段減速部１４の減速比を５０に設定することで、減速比の合計を２０００とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を０．８に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、２５．０ｒｐｍから４５．０ｒｐｍの範囲となる。また、第１段減速部１３の減速比を４２に設定し、第２段減速部１４の減速比を４８に設定することで、減速比の合計を２０１６とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を約０．９に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、２３．８ｒｐｍから４２．９ｒｐｍの範囲となる。
【００４１】
（減速比の合計が約３０００の場合）
第１段減速部１３の減速比を４９に設定し、第２段減速部１４の減速比を６１に設定することで、減速比の合計を２９８９とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を約０．８に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、２０．４ｒｐｍから３６．７ｒｐｍの範囲となる。また、第１段減速部１３の減速比を５２に設定し、第２段減速部１４の減速比を５８に設定することで、減速比の合計を３０１６とし、第２段減速部１４に対する第１段減速部１３の速比比を約０．９に設定することができる。この場合、電動機の回転速度が１０００ｒｐｍから１８００ｒｐｍで設定されると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさは、１９．２ｒｐｍから３４．６ｒｐｍの範囲となる。
【００４２】
上記に例示したように第１段減速部１３の減速比と第２段減速部１４の減速比とを設定すると、第１段減速部１３の減速比よりも第２段減速部１４の減速比の方が大きく設定され、第１段キャリア２１の回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下の範囲となるように設定されることになる。
【００４３】
次に、上述した風車用駆動装置１の作動について説明する。風車用駆動装置１は、図示しない電動機の運転が行われることにより作動する。電動機の運転が開始されると、電動機の出力軸１００とともに、入力軸１２及び第１段クランク軸２０が回転する。第１段クランク軸２０が偏心部２４とともに回転すると、偏心部２４から第１段外歯歯車１９に荷重が作用し、１枚構成の第１段外歯歯車１９が第１段内歯１８と噛み合いをずらしながら揺動するように偏心して回転する。そして、ブッシュピン２１ｂを介して第１段外歯歯車２９ともに第１段キャリア２１が回転する。
【００４４】
上述のように第１段キャリア２１が回転すると、第２段センタクランク軸３０がともに回転する。第２段センタクランク軸３０が各偏心部（３０ａ〜３０ｃ）とともに回転すると、各偏心部（３０ａ〜３０ｃ）から第２段外歯歯車２９の各外歯歯車（２９ａ〜２９ｃ）に荷重が作用し、３枚構成の第２段外歯歯車２９が第２段内歯２８と噛み合いをずらしながら揺動するように偏心して回転する。そして、第２段外歯歯車２９の回転とともに、各第２段ガイドクランク軸３１が自転しながら公転動作を行うことになる。この第２段ガイドクランク軸３１の公転動作により、第２段センタクランク軸３０及び第２段ガイドクランク軸３１の一端側及び他端側を基部キャリア３４及び端部キャリア３５にて回転自在に保持する第２段キャリア３２が回転する。そして、一対の主軸受３３を介してケース１１に対して回転自在に保持された第２段キャリア３２の基部キャリア３４に対して一体に形成された出力軸１５が回転し、大きなトルクがピニオン１０１から出力されることになる。
【００４５】
以上説明した風車用駆動装置１によると、風車用駆動装置１が、第１段減速部１３及び第２段減速部１４においてそれぞれ偏心して回転する外歯歯車（１９、２９）が設けられた２段構成の偏心型減速機として構成される。このため、大きい減速比を確保することができ、出力トルクの向上を図ることができる。そして、２段構成の偏心型減速機として構成されるため、大きい減速比を小型の構成で実現することができる。また、風車用駆動装置１では、第２段減速部１４の第２段キャリア３２における基部キャリア３４が出力用のピニオン１０１が結合された出力軸１５と一体に形成され、第２段キャリア３２がケース１１に対して一対の主軸受３３により保持されている。このため、風車用途であることから、出力軸１５から出力する駆動力が大きくなってその反作用として大きなトルクがピニオン１０１から出力軸１５に作用したときであっても、基部キャリア３４に一体に形成された出力軸１５が第２段キャリア３２とともに一対の主軸受３３で保持されることになる。これにより、ピニオン１０１から反作用として大きなトルクが作用しても、出力軸１５及び第２段キャリア３２の傾きが小さくなり、第２段内歯２８と第２段外歯歯車２９との間で偏当たりが生じてしまうことが抑制される。このため、第２段外歯歯車２９の耐久性の低下が抑制され、第２段減速部１４としての耐久性の低下も抑制されることになる。
【００４６】
従って、本実施形態によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、減速部における耐久性の低下も抑制することができる、風車用駆動装置１を提供することができる。
【００４７】
また、風車用駆動装置１によると、第１段外歯歯車１９では、荷重が低いからブッシュピン２１ｂを用いても第１段外歯歯車１９と第１段内歯１８との間での摺動での摩擦損失による第１段減速部１３の駆動効率の低下が抑制される。そして、１枚の第１段外歯歯車１９として構成されているため、第１段外歯歯車１９や円筒ころ軸受２６などを少なくしてコストを下げることができる。また、この風車用駆動装置１では、第２段減速部１４において荷重が高くなるものの、第２段外歯歯車２９の回転を第２段キャリア３２に伝達する第２段ガイドクランク軸３１が、軸受（４３、４４）を介して基部キャリア３４及び端部キャリア３５に保持されていることで、第２段減速部１４の全体での駆動効率の低下を抑制することができる。さらに、第２段外歯歯車２９が３枚で構成されることで、第２段外歯歯車２９と第２段内歯２８との間の面圧を維持しながら、第２段減速部１４を小径にすることができる。従って、この風車用駆動装置１によると、駆動効率を低下させることなく、小型小径化を図ることができる。
【００４８】
また、風車用駆動装置１によると、第１段キャリア２１の回転速度の大きさが１９ｒｐｍ以上で６５ｒｐｍ以下となるように、第１段減速部１３及び第２段減速部１４の減速比が設定されている。このため、第２段減速部１４に比して駆動効率が低くなる第１段減速部１３において、駆動効率が極値的に良好となる回転速度の範囲で第１段キャリア２１を回転させることができる。これにより、駆動効率の低下を更に抑制することができる。尚、第１段キャリア２１の回転速度の大きさについて本願発明者が検証した結果、１９ｒｐｍ未満では境界潤滑領域に近づくために駆動効率が急速に悪化することが確認できた。また、６５ｒｐｍを越えると、流体潤滑領域となり、回転速度上昇に伴う攪拌抵抗および摩擦抵抗の固定損失が大きくなり、効率が悪化することが確認できた。
【００４９】
また、風車用駆動装置１によると、第１段減速部１３よりも第２段減速部１４の方が減速比が大きくなるように設定されている。このため、第２段減速部１４に比して駆動効率が低くなる第１段減速部１３において、減速比が小さく設定されることになり、全体としての駆動効率を更に向上させることができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、基部キャリアと端部キャリアとを連結する支柱は、基部キャリアに一体に形成されていてもよい。また、クランク軸及び支柱の数は、本実施形態の例示とは異なっていてもよい。また、各軸受の種類については、適宜変更して実施してもよい。また、ケースにおける結合位置の構成については、適宜変更して実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、風車に設けられ、風車における機器を駆動する駆動装置として用いられる風車用駆動装置として、広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る風車用駆動装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す風車用駆動装置おける第１段減速部及び第２段減速部とその近傍とを拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１                            風車用駆動装置
１１                          ケース
１３                          第１段減速部
１４                          第２段減速部
１５                          出力軸
１８                          第１段内歯
１９                          第１段外歯歯車
２０                          第１段クランク軸
２１                          第１段キャリア
２１ｂ                        ブッシュピン
２８                          第２段内歯
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ  第２段外歯歯車
３０                          第２段センタクランク軸
３１                          第２段ガイドクランク軸
３２                          第２段キャリア
３３                          一対の主軸受
３４                          基部キャリア
３５                          端部キャリア
１０１                        ピニオン
【図１】
2010065542.tif 000003
【図２】
2010065542.tif 000004