(57)【要約】  本来の運転効率が高く、しかも高い逆駆動防止機能を有し、かつバックラッシ極小の動力伝達装置を得る。入力軸４４と、該入力軸４４に設けられた偏心体４６と、該偏心体４６を介して偏心揺動する外歯歯車５４と、該外歯歯車５４が内接噛合する内歯歯車６０と、を有する内接噛合遊星歯車機構の減速機（動力伝達装置）２６Ａを備え、且つ、前記外歯歯車５４が内歯歯車６０に締まり嵌めの噛合状態で組付けられている。
2008096747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体を介して偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する内接噛合遊星歯車機構を備え、且つ、
前記外歯歯車が前記内歯歯車に締まり嵌めの噛合状態で組付けられている
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記締まり嵌めの噛合状態を、
前記外歯歯車と内歯歯車とが、その噛合部分において、隙間なく且つ弾性変形することなく当接する状態のそれぞれの歯車の歯形を当接歯形と定義したときに、前記外歯歯車または内歯歯車の歯形の一部を、該当接歯形よりも相対的に相手歯車側に張り出した状態に形成することによって得る
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記締まり嵌めの噛合状態を、
前記外歯歯車と内歯歯車とが、その噛合部分において、隙間なく且つ弾性変形することなく当接する状態の前記外歯歯車の偏心量を当接偏心量と定義したときに、該外歯歯車の偏心量を、該当接偏心量よりもより大きな値に設定することによって得る
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体を介して偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する内接噛合遊星歯車機構を備えた動力伝達装置の製造方法において、
前記外歯歯車を前記内歯歯車に対して、同一温度雰囲気下では、そのまま組み付けられない寸法にて製造する手順と、
該外歯歯車を、前記内歯歯車に焼き嵌め、冷やし嵌め、または圧入により組付ける手順と、
を含むことを特徴とする動力伝達装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置、特に逆駆動防止機能を備えた動力伝達装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達装置には、用途により、逆駆動防止機能が求められることがある。特許文献１において、駆動系の減速機構として、その起動効率が４０％以上の減速機構を採用すると共に、該減速機構の動力伝達経路上のいずれかの位置に、該動力伝達経路上のいずれかの回転部材に対して摩擦による抵抗を、運転中において常時付与可能な摩擦力付与手段を配置する構成が開示されている。【０００３】
この発明は、静摩擦と動摩擦の相違、あるいは起動効率と運転効率の相違を、「逆転防止」の実現に利用したもので、動力伝達装置の減速機構の運転効率自体は高く、その起動効率を摩擦付与手段によって低くしているところに特徴がある。摩擦付与手段によって与えられる摩擦力は、減速機構が回転を開始すると減少するため、一度起動すると動力伝達装置はその本来の効率の高さを生かした運転が可能となる。【０００４】
なお、起動効率が高い減速機構の例として、この特開２００４−３０１２７８号公報では、入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体を介して偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有する内接噛合遊星歯車機構を掲げている。【０００５】
しかしながら、この特許文献１にて開示されている技術は、動力伝達経路上に「摩擦による抵抗」を与えるものであったため、（動摩擦係数は小さいとはいえ）その分の効率低下が不可避的に発生することから、例えば太陽光発電のためパネルや風力発電システムの駆動装置のように、（起動と停止を繰り返すのではなく）常時動いたままの状態で使用する装置にあっては、その効果を必ずしも発揮しにくいと考えられる。【０００６】
しかし、前記「付与する摩擦抵抗」をより小さくするというような駆動系の単純な伝達効率の上昇は、逆駆動防止機能の低下に直結する。太陽光発電装置は、最近では発電効率を高めるために、レンズを用いて集光した光を変換素子に照射する技術も提案されており、このような装置にあっては、太陽に対して極めて正確な位置決め（追尾）が必要である。即ち、発電パネルの正規の駆動（追尾）に対して逆転はもちろん、減速や加速も許されないことから、強力な逆駆動防止機能が求められる。また、風力発電においても、例えば台風のときなどでは、システムを保護するため、風車ブレードのノーズコーンの向きを風の流れる方向に合せると共に、該風車ブレードのピッチを風の抵抗の少ない状態に維持する必要がある。即ち、ここでも強力な逆転防止機能が求められる。【０００７】
更に、特許文献１に係る装置においては、動力伝達に歯車機構を採用していたため、噛合によるバックラッシが必ず発生することから、特に高度な位置決め精度の要求される用途にあっては問題視されていた。バックラッシュは、例えば風力発電システムの場合には、風車ブレードの振動として顕れるため、やはり、バックラッシュが存在するのは好ましくない。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、常時連続駆動されるような用途、例えば、太陽光発電や風力発電のような用途において、本来の駆動効率が高く、しかも強力な逆駆動防止機能を有し、且つバックラッシを極小化することのできる動力伝達装置を提供することその課題としている。
【０００９】
本発明は、入力軸と、該入力軸に設けられた偏心体と、該偏心体を介して偏心揺動する外歯歯車と、該外歯歯車が内接噛合する内歯歯車と、を有し、外歯歯車の揺動成分を吸収しながら外歯歯車と内歯歯車の相対回転を出力として取り出す内接噛合遊星歯車機構を備え、且つ、前記外歯歯車が前記内歯歯車に締まり嵌めの噛合状態で組付けられていることにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明においては、基本的な減速機構の構成として、内接噛合遊星歯車機構を備え、且つ、逆転防止機能を確実に担保する構成として、駆動系に「摩擦抵抗」ではなく、締まり嵌めによる「嵌合抵抗」を付与するようにしている。
【００１１】
本発明は、内接噛合遊星歯車機構の動力伝達作用の特性を巧みに利用したものと言える。ここでいう内接噛合遊星歯車機構とは、内歯歯車に外歯歯車が揺動しながら内接する遊星歯車機構と該外歯歯車の揺動運動の揺動成分を吸収しながら外歯歯車と内歯歯車の相対回転のみを出力として取り出す等速度内歯機構とを組み合わせた構造である。
【００１２】
後に詳述するように、この構造では、入力軸側から入力されたトルクによって外歯歯車が「揺動」されるときには、駆動力による弾性変形により、外歯歯車（外歯歯車の自転を拘束し、内歯歯車から出力するときは内歯歯車）の自転方向前方に隙間ができ、嵌合抵抗の存在に関わらず、当該揺動は殆ど妨げられず、該外歯歯車は円滑に回転できる。一方、出力軸側から入力されたトルクによって、外歯歯車（内歯歯車出力のときは内歯歯車）を直接（円周方向に）「回転」させようとするトルクが掛かったときには、この「回転トルク」が外歯歯車の「揺動」に変換されにくく、嵌合抵抗の存在と相まって強い抵抗として作用する。
【００１３】
運転効率が高く、且つ逆駆動されにくいという特性は、停止時、運転時を問わないため、連続運転される用途においても、また、起動・停止や加速・減速の繰り返される用途においても、良好な作用が得られる。
【００１４】
また、外歯歯車と内歯歯車は締まり嵌めで噛合しているため、基本的にバックラッシは発生しない(精度等の関係で仮にあったとしても極小である)。したがって、（たとえ起動・停止や加速・減速の繰り返される用途に適用しても）がたつきが小さく運転が滑らかであり位置決めの精度が高い。
【００１５】
本発明によれば、本来の運転効率が高いにも関わらず強力な逆駆動防止機能を有し、バックラッシを極小化でき、回転が滑らかで且つ位置決め精度の高い動力伝達装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る駆動装置の一例が適用される太陽光発電システムの全体概略構成図
【図２】図１の駆動装置２６付近を矢視ＩＩ方向から見た拡大側断面図
【図３】図２の矢視III 方向から見た正断面図
【図４】図３の要部拡大断面図
【図５】図４の矢視Ｖ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】隙間嵌め状態の噛合を誇大描写した模式図
【図７】隙間なく当接した状態の噛合を誇大描写した模式図
【図８】締まり嵌め状態の噛合を誇大描写した模式図
【図９】本発明の他の実施形態に係る動力伝達装置が適用された風力発電システム概略正面図
【図１０】同側面図
【図１１】同実施形態における駆動装置の概略を示す斜視図
【図１２】同実施形態におけるヨー駆動用の減速機付近の構成を示す一部破断の正面図
【図１３】該ヨー駆動用の減速機の全体断面図
【図１４】図１３の矢視XIV - XIV線に沿う断面図
【図１５】同実施形態におけるピッチ駆動用の減速機付近の構成を示す断面図
【図１６】同要部拡大断面図
【図１７】図１６の矢視XVII - XVII線に沿う断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る動力伝達装置の一例に係る減速機が組み込まれた太陽光発電システムの駆動装置の一例について詳細に説明する。図１は、この太陽光発電システム２０の全体概略を示している。【００１８】
この太陽光発電システム２０は、太陽光からの電力を取り出すための発電パネル２２と、該発電パネル２２を支持する円筒支柱（支持体）２４と、を備える。円筒支柱２４は、地中に埋められた土台（基礎）２５上に立設されている。円筒支柱２４の最上部には発電パネル２２を駆動するための駆動装置２６が配置・収容されている。【００１９】
この実施形態では、発電の効率を最高度に高めるために、太陽の位置を常に追いかけながら太陽光を図示せぬレンズを用いて集め、数百倍の強度に高めてから変換素子に当てる構成を採用している。このため、発電パネル２２の厚さ方向の寸法ｄｐは、従来の発電パネル（２）に比べて非常に厚くなっている。発電パネル２２は、極めて正確に太陽を追尾する必要があり、そのため、図２以下に詳細に示すような駆動装置２６を備えている。【００２０】
図２は、図１の駆動装置２６付近を見た拡大断面図、図３は、図２の矢視III方向から見た正断面図、図４は、図３の要部拡大断面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。【００２１】
図２〜図４を参照して、駆動装置２６は、モータＭ１の回転を減速する旋回用（水平駆動用）の減速機(動力伝達装置)２６Ａを備える。この減速機２６Ａは、内接噛合遊星歯車機構が採用されており、その内部に電力ケーブル等を挿通するための貫通孔３０を備え、且つ円筒支柱２４の最上部の内部にその大部分が収容・配置されている。またこのほかに、この駆動装置２６は、該旋回用の減速機２６Ａの出力軸７４に設置された傾動用（上下駆動用）の減速機(動力伝達装置)２６Ｂをも備える。旋回用の減速機２６Ａと傾動用の減速機２６Ｂは、出力軸と取り付けケースを除いて基本的に同一の減速機である。よって、ここでは、便宜上旋回用の減速機２６Ａについて詳細に説明することとする。【００２２】
図３〜図５を参照して、旋回用の減速機２６Ａは、モータＭ１のピニオン４０の回転をギヤ４２を介して受ける入力軸４４を備える。ギヤ４２は、ギヤ体４２Ａと４２Ｂとがボルト４３によっていわゆるシザース状態となるように連結されており、バックラッシをほぼ完全に零としている。入力軸４４は、その外周の一部に偏心体４６を有している。偏心体４６の外周には、ころ軸受５０を介して外歯歯車５４が偏心揺動回転自在に装着されている。外歯歯車５４は、内歯歯車６０に内接噛合している。なお、この実施形態では、外歯歯車５４は、容量増大のために１８０度の偏心位相差をもって２枚並列に設けられているが、基本的な構造は各外歯歯車５４とも同一である。【００２３】
内歯歯車６０は、その内歯としてローラ状の外ピン６０Ａを備える。内歯歯車６０の外ピン（内歯）６０Ａの数は、外歯歯車５４の外歯５４Ａの数よりも１だけ多い。内歯歯車６０は、減速機２６Ａの第１ケーシング（本体ケーシング）６２と一体化されている。【００２４】
第１ケーシング６２の軸方向（上下方向）両側部には、減速機カバーの機能を有する第２ケーシング６４、及び第３ケーシング６６が、それぞれボルト６８を介して連結されている。第３ケーシング６６は、円筒部６６Ａ及びフランジ６６Ｂを備え、フランジ６６Ｂを円筒支柱２４に一体的に形成されたトップフランジ２４Ｂにボルト６３で固定することにより、減速機２６Ａが円筒支柱２４に固定される。また、円筒部６６Ａの端部に配置された１対の軸受７０、７２により、前記出力軸７４が支持されている。【００２５】
出力軸７４のフランジ部７４Ａには、内ピン７６が圧入されており、該内ピン７６は外歯歯車５４の内ピン孔７８に遊嵌している。内ピン７６には、内ローラ８２が回転自在に被せられており、内ピン孔７８との摩擦を軽減している。【００２６】
前述した入力軸４４は、出力軸７４と第２ケーシング６４とにより１対の軸受８４、８６を介して両持ち支持されている。入力軸４４及び出力軸７４はその半径方向中央部に軸方向に貫通孔３０（入力軸貫通孔３０Ａ、出力軸貫通孔３０Ｂ）がそれぞれ形成されている。【００２７】
貫通孔３０内には、パイプ９２が貫通・配置されている。このパイプ９２は、一端側が減速機２６Ａの第４ケーシング６９によって支持されると共に、他端側が出力軸７４とボルト７５を介して一体化された蓋体（部材）９４によって支持されている。それぞれの支持部、すなわちパイプ９２の外周と、第４ケーシング６９及び（出力軸７４と一体化された）蓋体９４との間には、それぞれＯリング（シール機構）９６、９８が設けられ、外界と減速機２６Ａの内部とを遮断している。このことは、換言すると、パイプ９２が減速機２６Ａの内周側のケーシングを兼ね、潤滑剤を収容する空間を形成していることになる。【００２８】
なお、符号１００はシールリング、１０２は点検及びモータ交換用の窓、１０４は、当該窓１０２を開閉するための開閉扉である。【００２９】
再び図２、図３を主に参照して、旋回用の減速機２６Ａの出力軸７４はキー７４Ｂを介して連結された回転架台７４Ｃを備える。回転架台７４Ｃには、ボルト１１０を介して傾動用の減速機２６Ｂが連結され、該傾動用の減速機２６Ｂの出力軸１１２が支持孔１１４、１１６によって回転可能に支持されている。この傾動用の減速機２６Ｂの出力軸１１２は、キー１１２Ａを介して発電パネル２２を取り付けるためのパネル保持架台１２０と連結されている。なお、前述したように、傾動用の減速機２６Ｂは、出力軸１１２の形状が異なっているほかは、基本的に既に説明した旋回用の減速機２６Ａと全く同様の構成を有している。【００３０】
ここで、外歯歯車５４と内歯歯車６０等の噛合状態について詳細に説明する。前述したように、この実施形態では、外歯歯車５４が内歯歯車６０に締まり嵌めの噛合状態で組付けられている。ここで、「締まり嵌め」とは、通常の組み付け環境、すなわち外歯歯車５４と内歯歯車６０の温度が同一の下では、そのまま組み付ける（噛合させる）ことができない関係にあることをいう。【００３１】
図６は、従来の隙間嵌めの状態の歯形、図７は、隙間が全くない状態の理論歯形（あるいは創成によってできる歯形）、図８は、締まり嵌めの状態の歯形を、それぞれ模式的に誇大描写したものである。図６に示すように、従来は、この種の内接噛合遊星歯車機構は、外歯歯車５４の中心から、該外歯歯車５４の外歯５４Ａの内歯歯車６０との噛合点までの径に対して、−（マイナス）０．１％〜−０．０５％の大きさの隙間を有する「隙間嵌め」の状態で外歯歯車５４と内歯歯車６０との組付けが行われていた。したがって、通常の組み付け環境、すなわち外歯歯車５４と内歯歯車６０の温度が同一の下でも、そのまま外歯歯車５４と内歯歯車６０とを組み付ける（噛合させる）ことができた。しかしながら、この実施形態では、図８に示されるように、敢えて、そのままでは組付けができない、例えば、＋（プラス）０．００５％〜＋０．１％の「締まり嵌め」の状態で外歯歯車５４と内歯歯車６０との組付けを行う。【００３２】
この状態を形成するには、いくつかの手法が採用できる。【００３３】
例えば、以下に示すように、図７に示す隙間が全くない状態の理論歯形（あるいは創成歯形）における「添字ｒ」の寸法に対して、図６に示すような従来の「添字ｓ」の寸法を、図８に示すような「添字ｔ」の寸法に設定することが考えられる。【００３４】
ａ）内歯歯車６０の外ピン（内歯）６０Ａの最内周点（歯先）を結ぶ円の径Ｄ１ｒに対して、より大きかった従来の径Ｄ１ｓを、より小さいＤ１ｔに設定する（Ｄ１ｓ＞Ｄ１ｒ＞Ｄ１ｔ）。
ｂ）外歯歯車５４の軸心Ｏ１から該外歯歯車５４の歯先までの寸法Ｌ１ｒに対して、より小さかった従来の径Ｌ１ｓを、より大きいＬ１ｔに設定する（Ｌ１ｓ＜Ｌ１ｒ＜Ｌ１ｔ）。
ｃ）内歯歯車６０の軸心Ｏ２から内歯歯車６０の外ピン６０Ａの最外周点（歯底）までの寸法Ｌ２ｒに対して、より大きかった従来の寸法Ｌ２ｓを、より小さい寸法Ｌ２ｔに設定する（Ｌ２ｓ＞Ｌ２ｒ＞Ｌ２ｔ）。
ｄ）外ピン６０Ａの径ｄｒに対して、より小さかった従来の径ｄｓを、より大きい寸法ｄｔに設定する（ｄｓ＜ｄｒ＜ｄｔ）。【００３５】
これらは、要するに、外歯歯車５４と内歯歯車６０とが、その噛合部分において、隙間なく且つ弾性変形することなく当接する状態のそれぞれの歯車の歯形、即ち理論歯形（あるいは創成歯形）を当接歯形と定義したときに、外歯歯車５４または内歯歯車６０の歯形の一部を、該当接歯形よりも相対的に相手歯車側に張り出した状態に形成するということである。なお、この「歯形の一部」の概念には、全外歯のうちの一部の外歯、あるいは全内歯のうちの一部の内歯の概念を含む。例えば、図７において、１７歯ある外歯５４Ａｒの中で数歯のみの外歯（例えば１個おき、或いは複数個おきの外歯）５４Ａｒに対して、こららの手法を用いるようにしても良い。或いは、１８歯ある外ピン（内歯）６０Ａｒの中で数歯のみの外ピン（例えば１個おき、或いは複数個おきの外ピン）６０Ａｒに対して、これらの手法を用いるようにしても良い。これにより逆駆動防止効果を殆ど減じることなく、運転効率を更に向上させることができる場合がある。【００３６】
更に、これらの手法の変形例として、例えば、ｅ）外歯歯車５４の偏心量ΔＥｒに対して、より小さかった従来の偏心量ΔＥｓを、より大きい偏心量ΔＥｔに設定する（ΔＥｓ＜ΔＥｒ＜ΔＥｔ）、とする手法も採用し得る。この手法は、要するに、外歯歯車５４と内歯歯車６０とが、その噛合部分において、隙間なく且つ弾性変形することなく当接する状態の外歯歯車５４の偏心量を当接偏心量ΔＥｒと定義したときに、該外歯歯車５４の偏心量ΔＥｔを、該当接偏心量ΔＥｒよりもより大きな値に設定するということである。【００３７】
この偏心量の拡大操作によって締まり嵌めを得る手法は、外歯歯車５４に形成する偏心体孔（ころ軸受５０と係合する孔）５４ｈの形成位置を、通常の偏心量に相当する寸法よりも大きくずらすだけで済むため、従来品に対して設計変更を小さく抑えることができる場合がある。【００３８】
なお、上記はいずれも設定例であって、他の方法の採用を禁止するものではない。また、上記設定例のうちのどれか１つのみを採用してもよいし、適宜に２以上の設定を組み合わせて採用してもよい。更には、大きさの選択とは別に、例えば内歯歯車６０側の外ピン６０Ａの径（内歯の形状）を変更した場合に、その変更された径（内歯の形状）に合わせて外歯歯車５４の歯形５４Ａの形状を変更した方がよいときは、当然に行ってよい。但し、結果として締まり嵌め状態の噛合となる必要がある。【００３９】
外歯歯車５４と内歯歯車６０は、このようにして「締まり嵌め」となるように設定された寸法とされ、内歯歯車６０を高温にする焼き嵌め、外歯歯車５４を低温にする冷やし嵌め、あるいは圧入等の組付け方法により、強制的に噛合状態に組み付けられる。【００４０】
次に、主に駆動装置２６の作用を中心にして、この太陽光発電システム２０の作用を説明する。【００４１】
モータＭ１のピニオン４０が回転すると、ギヤ４２が回転し、入力軸４４が該ギヤ４２と一体的に回転する。入力軸４４には偏心体４６が一体的に形成してあるため、入力軸４４の回転によりころ軸受５０を介して外歯歯車５４が偏心揺動を開始する。しかしながら、外歯歯車５４は、内歯歯車６０に内接噛合しており、且つ該内歯歯車６０が第１ケーシング６２と一体化されて固定状態に維持されているため、外歯歯車５４はその自由な自転が拘束され、揺動に伴って内歯歯車６０の外ピン（内歯）６０Ａと外歯歯車５４の外歯５４Ａの噛合位置が順次ずれていくことになる。この結果入力軸４４の１回転毎に外歯歯車５４は内歯歯車６０に対してその歯数差に相当する分だけ位相がずれる（自転する）ことになる。噛合位置がずれる方向は、入力軸４４の回転方向（即ち偏心体の回転する方向：例えば矢印Ａ）と一致しており、外歯歯車５４の自転方向（即ち出力軸７４の回転方向：この場合矢印Ｂ）は、該入力軸４４の回転方向とは逆の方向となる。外歯歯車５４の揺動成分は内ローラ８２と内ピン孔７８との遊嵌によって吸収され、自転成分のみが内ピン７６及び内ローラ８２を介して出力軸７４に伝達される。【００４２】
なお、このときの「締まり嵌めの噛合」の作用については後述する。【００４３】
出力軸７４の回転はキー７４Ｂを介して回転架台７４Ｃから取り出される。これにより、回転架台７４Ｃに装架されている傾動用の減速機２６Ｂ及びその出力軸１１２が水平方向に回転し、該出力軸１１２に組付けられているパネル保持架台１２０が水平回転することにより、該パネル保持架台１２０に組付けられている発電パネル２２が水平回転する。この結果、所望の方位に発電パネル２２を向けることができる。【００４４】
一方、傾動用の減速機２６Ｂを全く同様の作用によって駆動し、その出力軸１１２を回転させることにより、該出力軸１１２にキー１１２Ａを介して一体回転可能とされているパネル保持架台１２０が上下方向に回転する（図２参照）。この結果、所望の仰角に発電パネル２２を向けることができる。【００４５】
減速機２６Ａにおいて採用されている内接噛合遊星歯車機構は、コンパクトで高い減速比を得ることができ、狭い円筒支柱２４内でも余裕を持って収容・配置することができる。【００４６】
また、旋回用の減速機２６Ａには、その内部を貫通して貫通孔３０（入力軸貫通孔３０Ａと出力軸貫通孔３０Ｂ）とが形成されているため、ここに図示せぬ電力ケーブル等を挿通させることができる。特に、この実施形態では、この貫通孔３０内にＯリング（シール機構）９６、９８と共にパイプ９２を配置し、該パイプ９２に減速機２６Ａの内周側のケーシングの機能を兼ねさせるようにしたため、該パイプ９２内に挿通される電力ケーブル等が入力軸４４の高速回転によって損傷することを効果的に防止することができ、且つ、このパイプ９２の存在により、減速機２６Ａは円筒支柱２４内にあってその内部が完全に外界から遮断されているため、該減速機２６Ａが雨水、砂塵、夏季の熱、冬季の雪や霜等に直接的に晒されるのを防止でき、経時的耐久性が高く、故障等のトラブルが発生しにくい。【００４７】
また、動物や野鳥が減速機２６Ａの駆動系に巻き込まれたり、あるいは逆に減速機２６Ａ自体が動物や野鳥によって被害を受けたりすることも効果的に防止できる。【００４８】
なお、回転架台１０８等を伝ってきた雨水はこのパイプ９２内を通って地中深くまで導かれた上で拡散される。また、傾動用の減速機２６Ｂも、円筒支柱２４にこそ収容されていないが、密閉されたケーシング内に収容されているため、ほぼ同様の効果を得ることができる。【００４９】
このほか、円筒支柱２４中のモータＭ１の交換や減速機２６Ａのメンテナンスは、開閉扉１０４を開閉することにより、窓１０２を介して行うことができる。【００５０】
ここで、外歯歯車５４と内歯歯車６０の「締まり嵌めの噛合」の作用について説明する。【００５１】
便宜上、旋回用の減速機２６Ａを例にとって説明するが、状況は傾動用の減速機２６Ｂでも全く同様である。発電パネル２２が風を受けて回転しようとすると、減速機２６Ａでは、出力軸７４側からトルクが掛けられる状態が発生することになる。【００５２】
＜減速機２６Ａが停止しているとき＞
例えば夜間等において発電パネル２２が駆動されていないとき、減速機２６Ａは停止している。このとき、発電パネル２２が風を受けて出力軸７４側からトルクが掛けられると、そのトルクは「内ピン７６」を介して外歯歯車５４の内ピン孔７８の部分を円周方向に回転させようとする。【００５３】
しかしながら、内ピン孔７８の位置から円周方向のトルクが掛かるときは、ベクトルの方向上、噛合位置の変化させる方向には殆ど力が掛からない。しかも、この実施形態においては、外歯歯車５４と内歯歯車６０（の外ピン６０Ａ）は締まり嵌めによって圧縮（弾性変形）された状態で噛合しているため、隙間嵌めで噛合していたときに比べ、この圧縮による弾性変形を解くだけの更なるトルクが余分に加わらない限り、噛合位置は変化できず、外歯歯車５４は揺動・自転を開始することができない。従って、発電パネル２２は、締まり嵌めとされていないときに比べ、それだけ強い風に対しても、なお停止状態を維持することができる。【００５４】
＜モータＭ１による起動＞
モータＭ１によって入力軸４４が回転されると、偏心体４６、ころ軸受５０を介して外歯歯車５４の半径方向の位置を動かそうとする力が働く。即ち、モータＭ１側から駆動するときは、先の出力側から円周方向のトルクが入力されるときと異なり、噛合位置をずらす方向に遙かに有効に力が掛かるため、モータＭ１の駆動力で十分揺動を開始することができ、外歯歯車５４は回転（自転）を開始する。【００５５】
＜モータＭ１による継続的駆動（起動後）＞
前述したように、入力軸４４が例えば矢印Ａ方向に回転する場合、外歯歯車５４と内歯歯車６０の噛合位置のずれる方向は同じ矢印Ａ方向であり、外歯歯車５４の自転する方向はこれとは逆の矢印Ｂ方向になる。今、入力軸４４が矢印Ａ方向に回転する場合を考えると、回転を開始する瞬間は、外歯５４Ａの駆動トルクの掛からない反噛合側Ｐ２は、もともと隙間ができ易い状況となる上に（図６、図７が分かり易いので参照）、このモータＭ１からの駆動力による「外歯５４Ａの変形（潰れ）」によって該反噛合側Ｐ２には（締まり嵌めであるにも拘わらず）若干の隙間ができるようになる。即ち、隙間のできる方向は外歯歯車の自転の進行方向前方となる。一度隙間ができると、嵌合抵抗は事実上消滅し、外歯歯車５４は円滑に揺動・自転を継続することができる。【００５６】
なお、内接噛合遊星歯車機構の他の使用態様である「外歯歯車の自転を拘束し、内歯歯車を回転させる」の使い方をしたときでも、隙間のできる方向が内歯歯車の自転の進行方向前方となる作用は同様である。【００５７】
この結果、一度起動した後の運転中の伝達効率は、この減速機２６Ａを従来と同様の隙間嵌めで構成したときとほぼ同程度となり、高効率の運転ができる。【００５８】
＜モータＭ１による駆動中に小さな外乱が入ったとき＞
モータＭ１による駆動中の外乱には、正規の発電パネル２２の進行方向と同一方向に発電パネルを動かそうとする外乱と、逆方向に動かそうとする外乱が考えられるが、いずれの方向の外乱も、それによってモータＭ１の回転速度が変わらない限り、偏心体４６は、同じ速度で回転を続け、外歯歯車５４は同じ速度で揺動を続ける。従って、出力軸７４も同じ速度で回転を続けることができる。【００５９】
また、通常は、運転の大半がこの範囲に収まる。【００６０】
＜モータＭ１による駆動中に大きな外乱が入ったとき＞
正規の進行方向と同一の方向に発電パネル２２を動かそうとする大きな外乱が入ったときには、モータＭ１の負荷が低減するため、噛合点Ｐ１でのそれまでのモータＭ１の駆動による弾性変形が小さくなり、嵌合抵抗が再び発生するようになる。そのため、外歯歯車５４の揺動がしにくくなり、発電パネル２２の増速を効果的に抑えることができる。【００６１】
また、正規の進行方向と逆の方向に発電パネル２２を動かそうとする大きな外乱が入ったときには、モータＭ１の駆動力そのものが抵抗要因として加わるため、やはり減速・逆転を防止することができる。【００６２】
この実施形態に係る動力伝達装置は、停止中、駆動継続中を問わずに高い逆駆動防止特性を得ながら、高い運転効率を得ることができる。即ち、太陽光発電システムの駆動装置としてほぼ理想の特性を有し、最終的な発電効率をそれだけ高めることができる。【００６３】
なお、これまで本発明に係る動力伝達装置を、太陽光発電システムの駆動装置２６の旋回用の減速機２６Ａや傾動用の減速機２６Ｂに適用した例について詳細に説明してきたが、本発明に係る動力伝達装置は、例えば風力発電システムの駆動装置に適用した場合であっても、全く同様の作用、特に「締まり嵌めの噛合」に関する有益な作用を効果的に得ることができる。【００６４】
以下、本発明に係る動力伝達装置を風力発電システムの駆動装置に適用した場合の例について説明する。【００６５】
図９は、風力発電システム５２０の概略正面図、図１０は、同側面図である。【００６６】
この風力発電システム５２０は、円筒支柱５２４の最上部に駆動装置５２６を備える。図１１は、駆動装置５２６の概略を示す斜視図である。駆動装置５２６には、ヨー（Ｙａｗ）駆動用の減速機（動力伝達装置）５２６Ａとその変形例であるピッチ（Ｐｉｔｃｈ）駆動用の減速機（動力伝達装置）５２６Ｂが組み込まれている。ヨー駆動用の減速機５２６Ａは、駆動装置５２６全体の旋回角を制御するためのもので、図示の例では４個描写されている。ピッチ駆動用の減速機５２６Ｂは、ノーズコーン５１０に取り付けられる３枚の風車ブレード５１２のピッチ角を制御するためのものである。【００６７】
図１２は、ヨー駆動用の減速機５２６Ａ付近の構成を示す一部破断の正面図、図１３は該ヨー駆動用の減速機５２６Ｂの全体断面図、図１４は図１３のXIV - XIV線に沿う断面図である。【００６８】
このヨー駆動用の減速機５２６Ａは、先の実施形態における旋回用の減速機２６Ａ（及び傾動用の減速機２６Ｂ）における内接噛合遊星歯車減速機構２７と基本的に同様の構成の内接噛合遊星歯車機構１２７、２２７を直列に連結した構成を備える。これは、このヨー駆動用の減速機５２６Ａが、機能上、１／１０００〜１／２０００という極めて高い減速比が必要とするためである。それぞれの内接噛合遊星歯車機構１２７、２２７は、入力軸１４４、２４４、該入力軸１４４、２４４に設けられた偏心体１４６、２４６、該偏心体１４６、２４６を介して偏心揺動する外歯歯車１５４、２５４、該外歯歯車１５４、２５４が内接噛合する内歯歯車１６０、２６０を備えている。個々の部材の構成及び作用は先の旋回用の減速機２６Ａの対応する部材の構成及び作用と同様である。また、外歯歯車１５４、２５４は、内歯歯車１６０、２６０に締まり嵌めの噛合状態で組付けられている。この点も先の旋回用の減速機２６Ａと同様である。【００６９】
このヨー駆動用の減速機５２６Ａの出力軸２７４にはヨー駆動用ピニオン５１４が取り付けられている。ヨー駆動用ピニオン５１４は、ヨーベアリング５１６の内輪を構成するリングギヤ部５１８に内接噛合している。このリングギヤ部５１８は、円筒支柱５２４側に固定されており、ヨーベアリング５１６の外輪を構成する外枠部５２２は駆動装置５２６のケーシング本体５２７側に固定されている。この構成により、ヨー駆動用の減速機５２６Ａの出力軸２７４を回転させることにより、ヨー駆動用ピニオン５１４及びヨーベアリング５１６のリングギヤ部５１８の噛合を介して駆動装置５２６全体を円筒支柱５２４の軸心５２３周りで旋回させることができる。【００７０】
なお、図１２の符号５１９は、ブレーキスラスタ５１９Ａ、ヨーブレーキキャリパ５１９Ｂ、ブレーキディスク５１９Ｃ等から構成される風車ブレード５１２の回転を抑制するブレーキユニットである。【００７１】
一方、図１５は、ピッチ駆動用の減速機５２６Ｂが組み込まれている構成を示している。図１６は、その要部拡大図、図１７は、図１６の矢視XVII - XVII線に沿う断面図である。このピッチ駆動用の減速機５２６Ｂは、求められる減速比が１／１００〜１／３００程度であるため、内接噛合遊星歯車機構３２７の前段に、モータＭ３の出力を３系統の入力軸３４４に減速しながら分配する１段の平行軸歯車機構３２９を配置するようにしている。すなわち、モータＭ３の回転は、まず、ピニオン３４０及び該ピニオン３４０と噛合する３個のギヤ３４１を介して３本の入力軸３４４に伝達される。３本の入力軸３４４には、それぞれ偏心体３４６Ａ、３４６Ｂ（図１６参照。図１７では偏心体３４６Ａは見えていない。）が設けられている。（３個の）偏心体３４６Ａは、その偏心位相がそれぞれ同一であり、一方の外歯歯車３５４Ａ（図１６参照。図１７では見えていない）を偏心揺動させる。また、（３個の）偏心体３４６Ｂは、その偏心位相がそれぞれ同一であって且つ偏心体３４６Ａの偏心位相とはそれぞれが１８０度ずれており、他方の外歯歯車３５４Ｂを（外歯歯車３５４Ａと１８０度の位相差で）偏心揺動させる。【００７２】
この構造により、前記実施形態における旋回用の減速機２６Ａの外歯歯車５４と内歯歯車６０と同様の噛合状態を形成することができ、外歯歯車３５４Ａ、３５４Ｂを内歯歯車３６０に対してゆっくりと自転させることができる。この自転成分が３本の入力軸３４４の減速機軸心周りの「公転」として出力軸３７４と一体のフランジ部３７４Ａに伝達され、出力軸３７４から取り出される。【００７３】
出力軸３７４には、ピッチ用ピニオン５３０が取付けられている。ピッチ用ピニオン５３０は、ピッチ用ベアリング５３２の内輪を構成するリングギヤ部５３４（図１１、１５、１６参照）に内接噛合している。このリングギヤ部５３４は、ボルト５３５を介してそれぞれ風車ブレード５１２に固定されている。【００７４】
なお、ピッチ用ベアリング５３２の外輪を構成する外枠部５３６はノーズコーン５１０のケーシング本体５４０側にボルト５４１を介して固定されている。ピッチ駆動用の減速機５２６Ｂのケーシング５４６もノーズコーン５１０のケーシング本体５４０側にボルト５４３を介して連結されている。この構成により、ピッチ駆動用の減速機５２６Ｂの出力軸３７４を回転させることにより、３枚の風車ブレード５１２のピッチ角を同時に制御することができる。【００７５】
なお、各内接噛合遊星歯車機構１２７、２２７、３２７の各部材の構成は、先の旋回用の減速機２６Ａの内接噛合遊星歯車機構２７における各部材の構成と基本的に同一である。そのため、図中において先の旋回用の減速機２６Ａの内接噛合遊星歯車機構２７における各部材と同一、又は機能的に同一の部分に下２けたが同一の符号を付し、減速機５２６Ａ、５２６Ｂの内接噛合遊星歯車機構１２７、２２７、２２７における各部材の詳細な説明は省略する。なお、モータＭ２、Ｍ３には、旋回角、ピッチ角を任意の位置で固定するために、ブレーキ機構（図示略）が付設されている。【００７６】
この実施形態によれば、モータＭ２を介してヨー駆動用の減速機５２６Ａを駆動することにより、円筒支柱５２４に対する駆動装置５２６の旋回角を制御することができる。この結果、ノーズコーン５１０を所望の方向（例えば風上の方向）に向けることができ、効率的に風圧を受けることができる。【００７７】
また、モータＭ３を介してピッチ駆動用の減速機５２６Ａを駆動することにより、風車ブレード５１２のピッチ角を制御することができ、この結果、風速に応じた合理的な発電を行うことができるようになる。例えば、風速が小さいときには風圧を最も効率的に受け得る角度にピッチ角が制御され、一方、風速が大きいときには、風車ブレード５１２の受ける風圧を適宜に低めるようにピッチ角が制御される。【００７８】
なお、極めて風速が大きいときには、風車ブレード５１２の受ける風圧が最も小さくなるように、ヨー駆動用の減速機５２６Ａ及びピッチ駆動用の減速機５２６Ａによってそれぞれ駆動装置５２６の旋回角及び風車ブレード５１２のピッチ角が制御されると共に、風車ブレード５１２の回転自体がブレーキユニット５１９によって止められるようになっている。従って、このときに風車ブレード５１２側から受ける風圧によって減速機５２６Ａ、５２６Ｂを介してモータＭ２、Ｍ３が逆回転してしまうのを、減速機５２６Ａ、５２６Ｂの逆駆動防止機能によって阻止することになる。前述したように、モータＭ２、Ｍ３自体にもブレーキユニットは設けられているが、減速機５２６Ａ、５２６Ｂの逆駆動防止機能を十分に発揮すれば、極めて風速が大きいときでも、結果として駆動装置５２６（ノーズコーン５１０）の旋回角が回転したり、風車ブレード５１２のピッチ角が変化してしまうのを確実に防止できる。【００７９】
この実施形態においても、外歯歯車１５４、２５４、３５４と内歯歯車１６０、２６０、３６０は、既に説明した実施形態における外歯歯車５４と内歯歯車６０と同様の「締まり嵌めの噛合」がなされるように組み付けられている。そのため、「締まり嵌めの噛合」によって得られる逆駆動防止機能に関係する種々の作用、例えば、＜減速機２６Ａが停止しているとき＞、＜モータＭ１による起動時＞、＜モータＭ１による継続的駆動（起動後）＞、＜モータＭ１による駆動中に小さな外乱が入ったとき＞、或いは、＜モータＭ１による駆動中に大きな外乱が入ったとき＞等において得られる先の実施形態で説明したような作用を、全く同様に得ることができる。【００８０】
なお、上記実施形態では、内歯歯車が固定され、外歯歯車が揺動・自転するタイプの内接噛合遊星歯車機構が掲げられていたが、本発明では、外歯歯車が、その自転が拘束された状態で揺動のみを行い、内歯歯車が回転するタイプの内接噛合遊星歯車機構においても上記と同様の作用効果が得られる。【００８１】
更には、この種の内接噛合遊星歯車機構においては、上記実施形態のように偏心体の設けられた入力軸が装置の半径方向中央にあるのではなく、上記実施形態の内ピンに相当する位置に偏心体付きの入力軸が回転自在に１本または複数本設けられ、この入力軸の各偏心体がモータによって同位相で駆動されることにより、外歯歯車が偏心・揺動するタイプも広く知られている。本発明は、このようなタイプの内接噛合遊星歯車機構においても同様に適用可能であり、同様の作用効果が得られる。
【産業上の利用の可能性】
【００８２】
太陽光発電システムの駆動装置として優良な特性を有するが、これ以外のいわゆるセルフロック性の要求されるあらゆる分野に適用可能である。特に、停止と起動を繰り返すようなシステムに適用した場合においても、高い運転効率と優れた逆駆動防止機能を両立できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図５】
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【国際調査報告】
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