(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の可動部分における一方の構造体に固定されたリングギアに対して噛み合うピニオンと、
前記可動部分において前記一方の構造体に対して回転自在に設置される他方の構造体側に対して固定される電動機と、
前記電動機の回転駆動力を出力する出力軸と、
前記出力軸に連結されて前記電動機からの回転駆動力が入力される入力軸と、
前記ピニオンが固定された出力部と、
前記入力軸及び前記出力部に連結され、前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに前記出力部に対して出力する減速部と、
前記出力軸を停止させるブレーキ機構と、
を備えている風車用駆動装置であって、
前記出力軸から前記ピニオンまでにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる作動切替機構を更に備え、
前記作動切替機構は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記駆動力伝達経路を連結させる連結状態から前記駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に作動状態が切り替わり、作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、前記連結状態に復帰可能となり、
前記減速部は、前記入力軸に連結されるとともに前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達する第１減速部と、前記出力部に連結されるとともに前記第１減速部から伝達された回転駆動力を更に減速して伝達して前記出力部に対して出力する第２減速部と、を有し、
前記作動切替機構は、少なくとも一部が、前記駆動力伝達経路における前記出力軸、前記入力軸、及び前記第１減速部のうちの少なくともいずれかに設けられ、
前記第１減速部は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うとともに自転しながら当該太陽歯車の周囲を公転する複数の遊星歯車と、複数の前記遊星歯車のそれぞれを自転自在に支持するとともに複数の前記遊星歯車を公転自在に支持する遊星枠と、を有する遊星歯車減速機として設けられ、
前記作動切替機構は、少なくとも一部が前記第１減速部に設けられ、
前記作動切替機構は、
前記第１減速部に設けられるとともに複数の前記遊星歯車の周囲に配置されて複数の前記遊星歯車と噛み合う遊星用リングギアと、前記入力軸及び前記減速部を収容する本体に対して前記遊星用リングギアの軸方向の移動が規制された状態で回転可能に当該遊星用リングギアを保持する保持部と、を有し、
前記保持部と前記遊星用リングギアとの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、作動状態が、前記遊星用リングギアの前記保持部に対する回転が規制された前記連結状態から、前記遊星用リングギアが前記保持部に対して回転する前記連結解除状態に切り替わり、
前記保持部は、
前記本体に固定され、リング状に形成されるとともに前記遊星用リングギアをその外周に沿って保持する保持リング部材と、
前記保持リング部材に対して摺動自在に配置され、前記保持リング部材から前記遊星用リングギアに向かって先端側が突出することで、前記遊星用リングギアの外周に凹み形成された第１凹み部分に対して係合する第１係合ピンと、
前記本体及び前記保持リング部材のうちの少なくともいずれかに設置され、前記第１係合ピンを前記保持リング部材から前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する第１バネ部材と、
を有し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係合ピンの前記保持リング部材に対する変位を検知する変位センサと、
前記第１係合ピンの前記第１凹み部分に対する係合が外れる位置まで当該第１係合ピンが移動したことが前記変位センサで検知されたときに、前記ブレーキ機構による前記出力軸の停止動作を解除するように当該ブレーキ機構を制御し、又は、前記電動機の出力トルクを低下させるように当該電動機を制御する第１コントローラと、
を更に備え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に記載の風車用駆動装置であって、
前記作動切替機構の作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後に、前記第１バネ部材で付勢された前記第１係合ピンが前記第１凹み部分に係合する位置まで前記遊星用リングギアを回転させるように、前記電動機の駆動を制御する第２コントローラを更に備えていることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項４】
風車の可動部分における一方の構造体に固定されたリングギアに対して噛み合うピニオンと、
前記可動部分において前記一方の構造体に対して回転自在に設置される他方の構造体側に対して固定される電動機と、
前記電動機の回転駆動力を出力する出力軸と、
前記出力軸に連結されて前記電動機からの回転駆動力が入力される入力軸と、
前記ピニオンが固定された出力部と、
前記入力軸及び前記出力部に連結され、前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに前記出力部に対して出力する減速部と、
前記出力軸を停止させるブレーキ機構と、
を備えている風車用駆動装置であって、
前記出力軸から前記ピニオンまでにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる作動切替機構を更に備え、
前記作動切替機構は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記駆動力伝達経路を連結させる連結状態から前記駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に作動状態が切り替わり、作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、前記連結状態に復帰可能となり、
前記減速部は、前記入力軸に連結されるとともに前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達する第１減速部と、前記出力部に連結されるとともに前記第１減速部から伝達された回転駆動力を更に減速して伝達して前記出力部に対して出力する第２減速部と、を有し、
前記作動切替機構は、少なくとも一部が、前記駆動力伝達経路における前記出力軸、前記入力軸、及び前記第１減速部のうちの少なくともいずれかに設けられ、
前記入力軸に設けられた前記作動切替機構は、
筒状に形成されるとともに前記出力軸の外周に対して固定される第１筒状部と、
前記第１筒状部に対して同心状に配置されるとともに、前記第１筒状部の外周に対して内周にて摺接して回転可能に配置される第２筒状部と、
前記第２筒状部に対して摺動自在に配置され、前記第２筒状部から前記第１筒状部に向かって先端側が突出することで、前記第１筒状部の外周に凹み形成された第２凹み部分に対して係合し、前記第１筒状部の前記第２筒状部に対する回転を規制する第２係合ピンと、
前記第２筒状部に設置され、前記第２係合ピンを当該第２筒状部から前記第１筒状部に向かって突出させる方向に付勢する第２バネ部材と、
を有し、
当該作動切替機構は、前記第１筒状部と前記第２筒状部との間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記第２係合ピンの前記第２凹み部分への係合が外れ、作動状態が、前記第１筒状部の前記第２筒状部に対する回転が規制された前記連結状態から、前記第１筒状部が前記第２筒状部に対して回転する前記連結解除状態に切り替わることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項５】
風車の可動部分における一方の構造体に固定されたリングギアに対して噛み合うピニオンと、
前記可動部分において前記一方の構造体に対して回転自在に設置される他方の構造体側に対して固定される電動機と、
前記電動機の回転駆動力を出力する出力軸と、
前記出力軸に連結されて前記電動機からの回転駆動力が入力される入力軸と、
前記ピニオンが固定された出力部と、
前記入力軸及び前記出力部に連結され、前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに前記出力部に対して出力する減速部と、
前記出力軸を停止させるブレーキ機構と、
を備えている風車用駆動装置であって、
前記出力軸から前記ピニオンまでにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる作動切替機構を更に備え、
前記作動切替機構は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記駆動力伝達経路を連結させる連結状態から前記駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に作動状態が切り替わり、作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、前記連結状態に復帰可能となり、
前記減速部は、前記入力軸に連結されるとともに前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達する第１減速部と、前記出力部に連結されるとともに前記第１減速部から伝達された回転駆動力を更に減速して伝達して前記出力部に対して出力する第２減速部と、を有し、
前記作動切替機構は、少なくとも一部が、前記駆動力伝達経路における前記出力軸、前記入力軸、及び前記第１減速部のうちの少なくともいずれかに設けられ、
前記第１減速部は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うとともに自転しながら当該太陽歯車の周囲を公転する複数の遊星歯車と、複数の前記遊星歯車のそれぞれを自転自在に支持するとともに複数の前記遊星歯車を公転自在に支持する遊星枠と、を有する遊星歯車減速機として設けられ、
前記作動切替機構は、少なくとも一部が前記第１減速部に設けられ、
前記作動切替機構は、
前記第１減速部に設けられるとともに複数の前記遊星歯車の周囲に配置されて複数の前記遊星歯車と噛み合う遊星用リングギアと、前記入力軸及び前記減速部を収容する本体に対して前記遊星用リングギアの軸方向の移動が規制された状態で回転可能に当該遊星用リングギアを保持する保持部と、を有し、
前記保持部と前記遊星用リングギアとの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、作動状態が、前記遊星用リングギアの前記保持部に対する回転が規制された前記連結状態から、前記遊星用リングギアが前記保持部に対して回転する前記連結解除状態に切り替わり、
前記保持部は、
前記遊星用リングギアに対して、前記遊星用リングギアの軸方向と平行に前記入力軸側から前記出力部側に向かって、先端側が突出することで、前記遊星用リングギアの端面に凹み形成された第３凹み部分に対して係合する第３係合ピンと、
前記本体の内部に設置され、前記第３係合ピンを前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する付勢機構と、
を有していることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の風車用駆動装置であって、
前記第３係合ピンは、複数設けられ、
前記付勢機構は、
複数の前記第３係合ピンを保持する保持プレートと、
前記保持プレートを前記遊星用リングギアに向かって突出させることで複数の前記第３係合ピンを前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する１つの第３バネ部材と、
を有していることを特徴とする、風車用駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の風車用駆動装置であって、
前記第３バネ部材は、皿状に盛り上がるように形成されたリング状のバネ部材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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車に設置され、風車の可動部分における一方の構造体に対して他方の構造体を回転させるように駆動する風車用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、風力発電装置として用いられる風車として、タワーの上部に回転自在に設置されて内部に発電機等が配置されるナセルと、ナセルに設けられたハブ（主軸部）に対して回転自在に設置されたブレード（羽根）とを備えるものが用いられている。このような風車においては、風車の可動部分における一方の構造体に対して他方の構造体を回転させるように駆動する風車用駆動装置として、ヨー駆動装置或いはピッチ駆動装置等が設置されている。ヨー駆動装置は、一方の構造体であるタワーに対して他方の構造体であるナセルを回転させるように駆動し、風向きに応じてナセルを旋回可能に構成されている。ピッチ駆動装置は、一方の構造体であるナセル側のハブに対して他方の構造体であるブレードの軸部を回転させるように駆動し、ブレードのピッチ角を制御可能に構成されている。
【０００３】
特許文献１においては、電動機と、電動機の出力軸に取り付けられて回転駆動力を出力するピニオンとを有し、ピニオンが風車のタワーの上部に固定されたリングギアに噛み合うことでナセルを回転駆動するヨー駆動装置としての風車用駆動装置が開示されている。そして、特許文献１においては、２個の風車用駆動装置の各電動機を互いに反対の回転方向に同時駆動することで各電動機の出力軸を停止させるブレーキ機構が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されているように、複数のヨー駆動装置を備え、風車のタワーにおいてナセルを旋回させるナセル旋回機構の発明が、本願発明者等によってなされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９１４９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ／２０１０／０４７０６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された風車用駆動装置が用いられる場合は、複数設置されたこの風車用駆動装置の作動によってナセルの回転動作が行われる。そして、ブレーキ機構の作動時には、複数の風車用駆動装置における各電動機の出力軸が停止される。一方、風車のナセルに風による外力が作用した場合（風車の可動部分における一方の構造体に外力が作用した場合）、ブレーキ機構が作動した状態であれば電動機の出力軸が停止された状態の風車用駆動装置に力が作用することとなる。また、外力の作用時にナセルが回転動作中であれば、ナセルを回転駆動する方向と逆方向の力が風車用駆動装置に作用する場合もある。このとき、各電動機の出力軸にそれぞれ固定された各ピニオンとリングギアとの噛み合い状態にばらつきがあると、１つの風車用駆動装置のみに対して上述した外力が集中的に作用してしまう状態が発生し易い。しかしながら、特許文献１に開示の風車用駆動装置の場合、外力が１つの風車用駆動装置のみに集中的に作用すると、過大な外力が１つの風車用駆動装置に作用するため、その風車用駆動装置において使用継続が困難で取替えが必要となるような破損が生じ、その風車用駆動装置が破壊されてしまう虞がある。
【０００７】
また、他の可能性として、何らかの不具合により、1つの風車用駆動装置の電動機の出力軸がロックされてしまったり、制御系等の異常により1つの風車用駆動装置のみのブレーキが解除されない場合がある。このように電動機の出力軸が固定されてしまった場合、他の風車用駆動装置の力により、１つの風車用駆動装置に過大な外力が加わり、使用継続が困難で取替えが必要な破損が生じることになる。さらに、1つの風車用駆動装置が破損し過大な外力でもピニオンが回転できない場合、風力発電機のヨー駆動機能を喪失し、発電機能が失われてしまうことになる。尚、上記においては、ヨー駆動装置として設けられた風車用駆動装置の場合について説明したが、ナセル側のハブに対してブレードの軸部を回転させるように駆動するピッチ駆動装置として設けられた風車用駆動装置の場合も同様の問題が生じることになる。
【０００８】
上記のような問題を解決することができ、風車用駆動装置の破壊を防止する機構を提供する観点から、本願発明者等によって、特許文献２に記載のナセル旋回機構の発明がなされている。特許文献２に記載のナセル旋回機構においては、風車用駆動装置が複数設置された場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置に作用した場合でもその風車用駆動装置が破壊されてしまうことを防止できる機構が設けられている。そして、上記ナセル旋回機構における風車用駆動装置の破壊を防止するための機構は、電動機の出力軸からピニオンまでにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに駆動力伝達経路の連結を切り離す切断機構としての切欠部として構成されている。
【０００９】
また、出力トルクの向上及び構造の小型化が図られるためには、特許文献２に開示されたヨー駆動装置のように、電動機の出力軸とピニオンとの間において回転駆動力を減速して伝達する減速部が設けられることが望ましい。しかしながら、風車用駆動装置の破壊を防止するための機構としての前述の切欠部が駆動力伝達経路に設けられていると、切断機構としての切欠部が作動して切断された場合、切断による破片が減速部の中に侵入してそのまま入り込んでしまう虞がある。そして、破片が減速部における歯車の摺動面やベアリングの転動面を傷付けてしまい、耐久性を低下させてしまう虞がある。また、破片を噛み込むことにより減速部が回転できなくなり、ヨー駆動機能の喪失やリングギアを破損させる虞がある。このため、切欠部の作動後にこの切欠部を交換する際には、減速部に破片が入り込んでいないか否かについて確認する作業が必要となり、更に交換作業の手間を要することになる。よって、風車用駆動装置の破壊を防止するための機構が設けられる場合には、減速部に破片が入り込んでいないことの確認作業、及び切欠部の交換作業、等のような手間を要する保守作業を削減できる構造が実現されることが望まれる。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置に作用した場合でもその風車用駆動装置が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、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】
【００１１】
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、風車の可動部分における一方の構造体に固定されたリングギアに対して噛み合うピニオンと、前記可動部分において前記一方の構造体に対して回転自在に設置される他方の構造体側に対して固定される電動機と、前記電動機の回転駆動力を出力する出力軸と、前記出力軸に連結されて前記電動機からの回転駆動力が入力される入力軸と、前記ピニオンが固定された出力部と、前記入力軸及び前記出力部に連結され、前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに前記出力部に対して出力する減速部と、前記出力軸を停止させるブレーキ機構と、を備えている。そして、第１発明に係る風車用駆動装置は、前記出力軸から前記ピニオンまでにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる作動切替機構を更に備え、前記作動切替機構は、所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記駆動力伝達経路を連結させる連結状態から前記駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に作動状態が切り替わり、作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、前記連結状態に復帰可能となることを特徴とする。
【００１２】
風車の可動部分において複数の風車用駆動装置が設置されて用いられた場合において、一方の構造体に対して他方の構造体が回転動作中又は停止中に、各ピニオンとリングギアとの噛み合いにばらつきがある状態で外力が他方の構造体に作用すると、その外力が１つの風車用駆動装置のみに集中的に作用することになる。この場合、本発明の風車用駆動装置においては、駆動力伝達経路に所定の大きさ以上のトルクが作用すると、作動切替機構の作動状態が、連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。また、複数の風車用駆動装置が設置されて用いられた場合において、不具合等の発生によっていずれかの風車用駆動装置における電動機の出力軸が固定されてしまうこともある。この場合、本発明によると、電動機の出力軸が固定されてしまった風車用駆動装置においては、他の風車用駆動装置の力によって駆動力伝達経路に所定の大きさ以上のトルクが作用し、作動切替機構の作動状態が、連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。このように、本発明によると、過大な外力が作用した風車用駆動装置においては、作動切替機構が連結状態から連結解除状態に切り替わり、駆動力伝達経路の連結が切り離されて力が伝達されない状態となる。そして、作動切替機構により切り離された箇所を境にして、ピニオンに連結されたピニオン側の部分が電動機側の部分に対して空転するように（空回りするように）駆動されることになる。このため、その風車用駆動装置に破損が生じることがなく、風車用駆動装置が破壊されてしまうことが防止される。
【００１３】
そして、本発明の風車用駆動装置では、風車用駆動装置の破壊を防止するための機構としての作動切替機構が、作用するトルクの大きさに応じて連結状態と連結解除状態との間で作動状態が切り替わる機構として設けられている。このため、風車用駆動装置の破壊を防止するための機構として特許文献２に開示されたような切欠部が設けられた形態とは異なり、駆動力伝達経路が切り離された箇所において、切断された破片等が発生することがない。これにより、切断による破片が減速部の中に入り込んで歯車の摺動面を傷付けて耐久性の低下を招くようなこともなく、減速部内に破片が入り込んでいないか否かを確認する作業自体も生じないことになる。また、本発明の風車用駆動装置では、作動切替機構が、作動状態が連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、連結状態に復帰可能に設けられている。このため、特許文献２に開示されたような切欠部が設けられた形態とは異なり、風車用駆動装置の破壊を防止するための機構の交換作業も生じないことになる。よって、減速部の内部を確認する作業、及び一部の機構を交換する作業、等のような手間を要する保守作業も削減されることになる。
【００１４】
従って、本発明によると、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置に作用した場合でもその風車用駆動装置が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、風車用駆動装置を提供することができる。
【００１５】
第２発明に係る風車用駆動装置は、第１発明の風車用駆動装置において、前記減速部は、少なくとも一部が、前記入力軸に連結されるとともに前記入力軸に入力された回転駆動力を減速して伝達する第１減速部と、前記出力部に連結されるとともに前記第１減速部から伝達された回転駆動力を更に減速して伝達して前記出力部に対して出力する第２減速部と、を有し、前記作動切替機構は、少なくとも一部が、前記駆動力伝達経路における前記出力軸、前記入力軸、及び前記第１減速部のうちの少なくともいずれかに設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によると、作動切替機構が、電動機の出力軸、入力軸、及び第１減速部の少なくともいずれかに設けられるため、駆動力伝達経路において小さいトルクが作用する入力側に作動切替機構が設けられることになる。このため、小型の作動切替機構を容易に実現することができる。
【００１７】
第３発明に係る風車用駆動装置は、第２発明の風車用駆動装置において、前記第１減速部は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合うとともに自転しながら当該太陽歯車の周囲を公転する複数の遊星歯車と、複数の前記遊星歯車のそれぞれを自転自在に支持するとともに複数の前記遊星歯車を公転自在に支持する遊星枠と、を有する遊星歯車減速機として設けられ、前記作動切替機構は、少なくとも一部が前記第１減速部に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、作動切替機構が、遊星歯車減速機として設けられた第１減速部に設けられるため、減速部において小さいトルクが作用する入力側で小型の作動切替機構を容易に実現できる。そして、第１減速部は、太陽歯車、遊星歯車、遊星枠、等を備える遊星歯車減速機として設けられるため、各構成要素が、入力軸の軸方向に垂直な面方向に沿ってコンパクトに配置されることになる。このため、入力軸の近傍の領域であって入力軸の軸方向に垂直な面方向に広がる領域とその領域にコンパクトに配置された構成要素を効率よく活用して、作動切替機構を設けることができる。よって、減速部の入力側の領域における作動切替機構の配置及び構造の自由度を向上させることができる。
【００１９】
第４発明に係る風車用駆動装置は、第３発明の風車用駆動装置において、前記作動切替機構は、前記第１減速部に設けられるとともに複数の前記遊星歯車の周囲に配置されて複数の前記遊星歯車と噛み合う遊星用リングギアと、前記入力軸及び前記減速部を収容する本体に対して前記遊星用リングギアの軸方向の移動が規制された状態で回転可能に当該遊星用リングギアを保持する保持部と、を有し、前記保持部と前記遊星用リングギアとの間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、作動状態が、前記遊星用リングギアの前記保持部に対する回転が規制された前記連結状態から、前記遊星用リングギアが前記保持部に対して回転する前記連結解除状態に切り替わることを特徴とする。
【００２０】
この発明によると、作動切替機構が、遊星歯車の周囲に配置される遊星用リングギアと、この遊星用リングギアを回転可能に保持する保持部とで構成されるため、遊星歯車減速機の周囲における環状の領域を有効的に活用して作動切替機構を設置することができる。よって、遊星歯車減速機として設けられた第１減速部において、コンパクトな構造で作動切替機構を組み込むことができる。
【００２１】
第５発明に係る風車用駆動装置は、第４発明の風車用駆動装置において、前記保持部は、前記本体に固定され、リング状に形成されるとともに前記遊星用リングギアをその外周に沿って保持する保持リング部材と、前記保持リング部材に対して摺動自在に配置され、前記保持リング部材から前記遊星用リングギアに向かって先端側が突出することで、前記遊星用リングギアの外周に凹み形成された第１凹み部分に対して係合する第１係合ピンと、前記本体及び前記保持リング部材のうちの少なくともいずれかに設置され、前記第１係合ピンを前記保持リング部材から前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する第１バネ部材と、を有していることを特徴とする。
【００２２】
この発明によると、保持部と遊星用リングギアとの間で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造について、保持リング部材、第１係合ピン、及び第１バネ部材による簡素な構造で実現することができる。
【００２３】
第６発明に係る風車用駆動装置は、第５発明の風車用駆動装置において、前記第１係合ピンの前記保持リング部材に対する変位を検知する変位センサと、前記第１係合ピンの前記第１凹み部分に対する係合が外れる位置まで当該第１係合ピンが移動したことが前記変位センサで検知されたときに、前記ブレーキ機構による前記出力軸の停止動作を解除するように当該ブレーキ機構を制御し、又は、前記電動機の出力トルクを低下させるように当該電動機を制御する第１コントローラと、を更に備えていることを特徴とする。
【００２４】
この発明によると、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わった状態、即ち、第１係合ピンが外れて遊星用リングギアが保持リング部材に対して回転する状態になったときに、ブレーキ機構による出力軸の停止動作が解除され、又は電動機の出力トルクが低下する。このため、保持リング部材に対する遊星用リングギアの回転速度の上昇を抑制することができ、第１係合ピン及び遊星用リングギアの外周にて生じる摩耗を低減することができる。
【００２５】
第７発明に係る風車用駆動装置は、第５発明の風車用駆動装置において、前記作動切替機構の作動状態が前記連結解除状態に切り替わった後に、前記第１バネ部材で付勢された前記第１係合ピンが前記第１凹み部分に係合する位置まで前記遊星用リングギアを回転させるように、前記電動機の駆動を制御する第２コントローラを更に備えていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わると、第２コントローラの制御による電動機の駆動によって、第１係合ピンが第１凹み部分に係合する位置まで遊星用リングギアが回転する。このため、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わった後に、作動切替機構の作動状態を連結状態に速やかに復帰させることができる。
【００２７】
第８発明に係る風車用駆動装置は、第２発明の風車用駆動装置において、前記入力軸に設けられた前記作動切替機構は、筒状に形成されるとともに前記出力軸の外周に対して固定される第１筒状部と、前記第１筒状部に対して同心状に配置されるとともに、前記第１筒状部の外周に対して内周にて摺接して回転可能に配置される第２筒状部と、前記第２筒状部に対して摺動自在に配置され、前記第２筒状部から前記第１筒状部に向かって先端側が突出することで、前記第１筒状部の外周に凹み形成された第２凹み部分に対して係合し、前記第１筒状部の前記第２筒状部に対する回転を規制する第２係合ピンと、前記第２筒状部に設置され、前記第２係合ピンを当該第２筒状部から前記第１筒状部に向かって突出させる方向に付勢する第２バネ部材と、を有し、当該作動切替機構は、前記第１筒状部と前記第２筒状部との間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときに、前記第２係合ピンの前記第２凹み部分への係合が外れ、作動状態が、前記第１筒状部の前記第２筒状部に対する回転が規制された前記連結状態から、前記第１筒状部が前記第２筒状部に対して回転する前記連結解除状態に切り替わることを特徴とする。
【００２８】
この発明によると、入力軸に設けられた作動切替機構が、同心状で互いに回転可能な第１及び第２筒状部と、第１及び第２筒状部に設置された第２係合ピン及び第２バネ部材とでコンパクトに構成される。このため、作動切替機構を入力軸に容易に組み込むことができる。また、入力軸で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造について、第１筒状部、第２筒状部、第２係合ピン、及び第２バネ部材による簡素な構造で実現することができる。
【００２９】
第９発明に係る風車用駆動装置は、第４発明の風車用駆動装置において、前記保持部は、前記遊星用リングギアに対して、前記遊星用リングギアの軸方向と平行に前記入力軸側から前記出力部側に向かって、先端側が突出することで、前記遊星用リングギアの端面に凹み形成された第３凹み部分に対して係合する第３係合ピンと、前記本体の内部に設置され、前記第３係合ピンを前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する付勢機構と、を有していることを特徴とする。
【００３０】
この発明によると、本体の内部に設置された付勢機構によって付勢された第３係合ピンが遊星用リングギアの端面に対して遊星用リングギアの軸方向と平行に突出して係合する。このため、保持部と遊星用リングギアとの間で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造を本体の内部に設置できる。これにより、本体の内部に封じ込められた潤滑油が漏れてしまう虞の無い作動切替機構を実現することができる。
【００３１】
第１０発明に係る風車用駆動装置は、第９発明の風車用駆動装置において、前記第３係合ピンは、複数設けられ、前記付勢機構は、複数の前記第３係合ピンを保持する保持プレートと、前記保持プレートを前記遊星用リングギアに向かって突出させることで複数の前記第３係合ピンを前記遊星用リングギアに向かって突出させる方向に付勢する１つの第３バネ部材と、を有していることを特徴とする。
【００３２】
この発明によると、付勢機構は、保持プレートを１つの第３バネ部材によって付勢することで、保持プレートを介して複数の第３係合ピンを遊星用リングギアに向かって付勢する。このため、複数の第３係合ピンを付勢するためのバネ部材を複数設ける場合に比して、構成の簡素化を図ることができる。また、第３係合ピンを付勢するためのバネ部材が複数設けられる場合、第３係合ピンを付勢するためのバネ部材による付勢荷重を調整し、更に複数のバネ部材間でバランスさせる煩雑な作業が必要となる。これに対し、複数の第３係合ピンを付勢するための第３バネ部材は１つのみ設けられるため、第３バネ部材による付勢荷重の調整作業が容易となる。
【００３３】
第１１発明に係る風車用駆動装置は、第１０発明に係る風車用駆動装置において、前記第３バネ部材は、皿状に盛り上がるように形成されたリング状のバネ部材として設けられていることを特徴とする。
【００３４】
第３係合ピンを付勢するバネ部材がコイルバネとして設けられた場合、風車用駆動装置の本体内の限られたスペースに設置可能なコイルバネによって大きな付勢荷重を出力可能なバネ仕様を確保することが困難となり易い。そのため、保持部と遊星用リングギアとの間で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構成において、上記のトルクとして設定可能なトルクの大きさが小さくなってしまい易い。しかし、上記の発明によると、第３バネ部材が、皿状に盛り上がるように形成されたリング状のバネ部材である皿バネとして設けられている。このため、本体内の限られたスペースであっても、十分に大きな付勢荷重を出力可能なバネ仕様の第３バネ部材を設置することができる。よって、作動切替機構において作動状態が連結状態と連結解除状態との間で切り替わる際の所定の大きさのトルクについて、設定可能なトルクの大きさを十分に大きく設定することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置に作用した場合でもその風車用駆動装置が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、風車用駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る風車用駆動装置が適用される風車を示す斜視図である。
【図２】図１に示す風車においてタワーに対して回転自在にナセルが設置された部分である風車の可動部分を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る風車用駆動装置を示す正面側から見た断面図である。
【図４】図３の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線矢視位置から見た断面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線矢視位置から見た断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る風車用駆動装置を示す正面側から見た断面図である。
【図８】図７に示す風車用駆動装置における入力軸を拡大して示す拡大断面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線矢視位置から見た断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る風車用駆動装置について正面側から見た断面の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線矢視位置から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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、風車に設置され、風車の可動部分における一方の構造体に対して他方の構造体を回転させるように駆動する風車用駆動装置として広く用いることができる。とくに、本実施形態に係る風車用駆動装置は、風車のタワーに対してナセルを回転させるようにヨー駆動するヨー駆動装置、及びナセル側のハブに対してブレードの軸部を回転させるようにピッチ駆動するピッチ駆動装置として用いることができる。尚、第１乃至第３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。
【００３８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る風車用駆動装置１が適用される風車１０１を示す斜視図である。図１に示すように、風車１０１は、タワー１０２、ナセル１０３、主軸部であるハブ１０４、ブレード１０５等を備えている。タワー１０２は、地上から鉛直上方に向かって延びるように設置され、ナセル１０３は、タワー１０２の上部に対して回転自在に設置されている。また、ナセル１０３は、後述する風車用駆動装置１によって水平面内で回転（旋回）するように設置され、その内部には、図示しない動力伝達軸や発電機等が配置されている。ハブ１０４は、上記の動力伝達軸に連結され、ナセル１０３に対して回転可能に設けられている。そして、ブレード１０５は、複数枚（本実施形態では、３枚）設けられ、ハブ１０４に対して均等角度に放射状に延びるように取り付けられている。尚、ブレード１０５は、ハブ１０４に設置されている軸部において、その軸心を中心としてハブ１０４に対して回転自在に設置されている。そして、ブレード１０５は、図示しないピッチ駆動装置によって回転駆動されることで、そのピッチ角の変更が行われるように構成されている。
【００３９】
また、図２は、タワー１０２に対して回転自在にナセル１０３が設置された部分である風車１０１の可動部分１１０を拡大して示す断面図である。尚、図２では、風車用駆動装置１について断面図ではなく外形図として図示している。ナセル１０３は、その底部１０３ａにおいて、タワー１０２の上部に対して軸受１０６を介して回転自在に設置されている。そして、タワー１０２の上部には、内周に内歯が形成されたリングギア１０７が固定されている（図２では、リングギア１０７の内歯の各歯の図示を省略している）。尚、リングギア１０７の歯は、内周に設けられているものに限らず、外周に設けられているものであってもよい。
【００４０】
ナセル１０３内においては、複数の風車用駆動装置１が配置され、各風車用駆動装置１の本体１１が底部１０３ａに対してそれぞれ固定されている。各本体１１には、電動機１２がそれぞれ固定されている。また、風車用駆動装置１は、その出力用のピニオン１３がナセル１０３の底部１０３ａに形成された孔から下方に突出してリングギア１０７に噛み合うように配置されている（尚、図２では、ピニオン１３は模式的に図示している）。そして、風車用駆動装置１は、リングギア１０７の内側の周方向に沿って複数個所（例えば、４箇所）に配置されている。可動部分１１０において上記のように各風車用駆動装置１が設置されていることにより、本実施形態では、各ピニオン１３は、可動部分１１０の一方の構造体であるタワー１０２に固定されたリングギア１０７に対して噛み合うように構成されている。そして、各電動機１２は、可動部分１１０において一方の構造体に対して回転自在に設置される他方の構造体であるナセル１０３側に対して固定されている（即ち、電動機１２は、ナセル１０３に対して本体１１を介して固定されている）。
【００４１】
次に、本発明の第１実施形態に係る風車用駆動装置１について詳しく説明する。図３は、風車用駆動装置１を示す正面側から見た断面図である。図２及び図３に示す風車用駆動装置１は、上述のようにナセル１０３をタワー１０２に対して回転させるヨー駆動装置として設けられている。この風車用駆動装置１は、本体１１、電動機１２、ピニオン１３、出力軸１４、ブレーキ機構１５、入力軸１６、減速部１７、出力部１８、作動切替機構１９、コントローラ２０、等を備えて構成されている。尚、図３では、風車用駆動装置１におけるコントローラ２０の図示を省略している。
【００４２】
風車用駆動装置１は、図２及び図３に示すように、上側に配置された一端側において本体１１に対して電動機１２が固定されて取り付けられ、下側に配置された他端側において出力部１８が本体１１から突出するように配置されている。この出力部１８の端部には、ピニオン１３が固定されている。そして、風車用駆動装置１は、電動機１２から入力された回転駆動力を減速して伝達してピニオン１３に出力し、リングギア１０７に噛み合うこのピニオン１３を回転させることで、ナセル１０３を回転させる。尚、以下の説明においては、風車用駆動装置１において、電動機１２が取り付けられる側である入力側を一端側として、ピニオン１３が配置される側である出力側を他端側として説明する（第２実施形態及び第３実施形態の説明も同様とする）。
【００４３】
出力軸１４は、電動機１２の回転駆動力を出力する電動機１２の出力軸部として設けられている。そして、後述する入力軸１６は、出力軸１４に連結されて電動機１２からの回転駆動力が入力される軸部材として設けられている。ブレーキ機構１５は、電動機１２に取り付けられており、出力軸１４を停止させるための摩擦ブレーキとして設けられている。
【００４４】
図４は、図３における一部を拡大した断面図であって、入力軸１６及び減速機１７の一部を示す拡大断面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線矢視位置から見た断面図である。尚、図３及び図４における本体１１の内部の断面は、図５のＢ−Ｂ線矢視位置から見た断面に対応している。図３乃至図５に示すように、入力軸１６は、出力軸１４に連結されて減速部１７に対して回転駆動力を伝達するように構成されている。
【００４５】
入力軸１６には、一端側に向かって開口するとともに出力軸１４の他端側の端部が挿入されるカップリング穴２１が形成された筒状部分が設けられている。また、カップリング穴２１には、キー溝が形成されている。このキー溝に嵌め込まれるキー３７を介して、カップリング穴２１に嵌め込まれるように挿入された出力軸１４の端部と入力軸１６とが、キー結合により固定されて連結される。また、入力軸１６は、カップリング穴２１が設けられる一端側とは反対の他端側において、後述の減速部１７の遊星歯車減速機１７ａにおける太陽歯車２６と一体に形成されている。これにより、入力軸１６は、遊星歯車減速機１７ａに対して回転駆動力を伝達するように構成されている。
【００４６】
本体１１は、入力軸１６及び減速部１７を収容するケース１１ａ及びカバー１１ｂを備えて構成されている。尚、出力軸１４、入力軸１６、減速機１７及び出力部１８は、本体１１の内側で、風車用駆動装置１の回転中心線Ｐ（図３において一点鎖線で図示）の方向に沿って直列に配置されている。また、この本体１１は、減速部１７が配置される内部が外部に対して密封され、その内部に潤滑油が封じ込められている。
【００４７】
ケース１１ａは、両端部が開口した筒状に形成されており、一端側の開口部はカバー１１ｂにより覆われ、他端側の開口部からは出力部１８が突出している。そして、ケース１１ａの他端側における内周には、出力側シール部材（２２、２３）が取り付けられている。出力側シール部材（２２、２３）は、リング状に形成され、そのリップ部が出力部１８及びその周囲に取り付けられたリング状の部材にそれぞれ摺接し、本体１１内の潤滑油を封止している。尚、図３では、本体１１内の潤滑油の図示を省略している。また、ケース１１ａの他端側の端部の内周には軸受２４が取り付けられており、この軸受２４を介して、出力部１８がケース１１ａに対して回転自在に保持されている。
【００４８】
カバー１１ｂは、筒状に形成されるとともに他端側から一端側にかけて段状に縮径するように構成されている。そして、カバー１１ｂは、その他端側の端部においてケース１１ａの一端側の端部に対してボルトにより固定され、ケース１１ａの一端側の開口部を覆うように設けられている。また、カバー１１ｂは、その一端側の端部において、出力軸１４が挿入されて配置される貫通孔が中心に形成された円盤状の部分が設けられている。この円盤状の部分に対して、電動機１２が固定されている。尚、上記の円盤状の部分における貫通孔の内周には、リング状に形成されて本体１１内の潤滑油を封止する入力側シール部材２５が取り付けられている。この入力側シール部材２５は、その内周のリップ部において入力軸１６のカップリング部１６ａの外周に摺接するように配置されている。
【００４９】
図３乃至図５に示す減速部１７は、入力軸１６及び出力部１８に連結され、入力軸１６から入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに、ピニオン１３が固定された出力部１８に対して出力するように構成されている。尚、ピニオン１３は、出力部１８の他端側の端部にスプライン結合を介して取り付けられるとともに、例えば、出力部１８の端部に螺合するリングナットを有する固定機構（図示せず）によって出力部１８に固定されている。
【００５０】
また、減速部１７については、平歯車減速機、遊星歯車減速機、偏心型減速機、又は、これらの任意の組み合わせによる減速機、等として構成することができる。そして、本実施形態では、減速部１７は、入力軸１６から回転駆動力が入力される遊星歯車減速機１７ａ、遊星歯車減速機１７ａから回転駆動力が入力されるスパーギア１７ｂ、スパーギア１７ｂから回転駆動力が入力されて出力部１８に出力する偏心型減速機１７ｃ、を備えた機構として構成されている。尚、図３では、偏心型減速機１７ｃについては破線で示し、詳細な図示を省略している。
【００５１】
遊星歯車減速機１７ａは、入力軸１６に連結されるとともに入力軸１６に入力された回転駆動力を減速して伝達する本実施形態における第１減速部を構成している。一方、スパーギア１７ｂ及び偏心型減速機１７ｃは、出力部１８に連結されるとともに第１減速部である遊星歯車減速機１７ａから伝達された回転駆動力を更に減速して伝達して出力部１８に対して出力する本実施形態における第２減速部を構成している。尚、詳細な図示が省略されている偏心型減速機１７ｃは、クランク軸と外歯歯車とキャリアとを備えて構成されている。
【００５２】
また、遊星歯車減速機１７ａは、太陽歯車２６、遊星歯車２７、遊星枠２８、遊星用リングギア２９、出力ギア３５、等を備えて構成されている。太陽歯車２６は、風車用駆動装置１の回転中心線Ｐに配置された平歯車部分として設けられ、前述のように、入力軸１６の他端側において入力軸１６と一体に形成されている。遊星歯車２７は、平歯車として設けられ、太陽歯車２６の周囲において太陽歯車２６の周方向に沿って等角度間隔で複数配置されている。そして、複数の遊星歯車２７は、太陽歯車２６に噛み合うとともに自転しながら太陽歯車２６の周囲を公転するように配置されている。
【００５３】
また、遊星枠２８は、複数の軸部２８ａが設けられており、複数の軸部２８ａのそれぞれにおいて複数の遊星歯車２７のそれぞれを自転自在に支持するように設けられている。更に、複数の軸部２８ａが一体に形成された遊星枠２８は、複数の遊星歯車２７を太陽歯車２６の周囲で公転自在に支持するように構成されている。出力ギア３５は、軸状の歯車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、出力ギア３５は、その一端側には、遊星枠２８の内周に設けられたスプライン溝に嵌り合うスプライン歯が設けられ、他端側には、スパーギア１７ｂに噛み合う歯車部分が設けられている。
【００５４】
また、遊星用リングギア２９は、内周に歯が形成されたリング状の歯車部材として設けられ、複数の遊星歯車２７の周囲に配置され、内周の歯が複数の遊星歯車２７のそれぞれと噛み合うように構成されている。また、第１減速部である遊星歯車機構１７ａに設けられた遊星用リングギア２９は、後述の作動切替機構１９の要素としても構成されている。
【００５５】
作動切替機構１９は、出力軸１４からピニオン１３までにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる機構として設けられている。そして、作動切替機構１９は、遊星用リングギア２９と、本体１１に対して遊星用リングギア２９の軸方向（回転中心線Ｐと平行な方向）の移動が規制された状態で回転可能に遊星用リングギア２９を保持する保持部３０と、を備えて構成されている。尚、本実施形態では、作動切替機構１９は、その一部である遊星用リングギア２９が、駆動力伝達経路における第１減速部である遊星歯車減速機１７ａに設けられるように構成されている。
【００５６】
保持部３０は、保持リング部材３１と、係合ピン３２と、バネ部材３３とを備えて構成されている。保持リング部材３１は、リング状の部材として形成され、本体１１のカバー１１ｂにおける段状に縮径した部分の内周側にボルトによって固定されている。そして、保持リング部材３１は、内周において遊星用リングギア２９の外周に摺接可能に設けられており、遊星用リングギア２９をその外周に沿って保持するように構成されている。尚、保持リング部材３１の内周側における他端側の縁部には、遊星用リングギア２９に対して係止するフランジ状部分が設けられている。これにより、ボルトによってカバー１１ｂに固定された保持リング部材３１のフランジ状部分と、カバー１１ｂの内壁との間において、遊星用リングギア２９が保持され、遊星用リングギア２９の本体１１に対する軸方向の移動が規制されるように構成されている。
【００５７】
係合ピン３２は、胴部分が円柱形状のピン状の部材として設けられ、先端側の端部が半球状に形成されるとともに、その反対側の端部にフランジ状の平坦な端面が形成されている。尚、係合ピン３２は、複数設けられ、本実施形態における第１係合ピンを構成している。そして、各係合ピン３２は、保持リング部材３１に形成された貫通孔を先端側が内側に向かって貫通した状態で、保持リング部材３１に対して摺動自在に配置されている。更に、この係合ピン３２は、保持リング部材３１から遊星用リングギア２９に向かって先端側が突出することで、遊星用リングギア２９の外周に凹み形成された凹み部分２９ａに対して係合するように構成されている。
【００５８】
遊星用リングギア２９の外周に設けられる凹み部分２９ａは、係合ピン３２に対応して複数設けられており、本実施形態における第１凹み部分を構成している。そして、各凹み部分２９ａは、係合ピン３２の先端側の形状に対応した凹み穴として形成されている。尚、本実施形態では、係合ピン３２及び凹み部分２９ａが、それぞれ複数設けられ、保持リング部材３１及び遊星用リングギア２９の周方向において等角度間隔で配置された形態を例示しているが、この通りでなくてもよい。即ち、係合ピン３２及び凹み部分２９ａは、それぞれ１つであってもよく、また、複数設けられている場合であっても、保持リング部材３１及び遊星用リングギア２９の周方向において等角度間隔で配置されていなくてもよい。また、凹み部分２９ａの数が係合ピン３２の数よりも多くてもよい。
【００５９】
バネ部材３３は、例えば、コイルバネとして設けられており、複数備えられ、本実施形態における第１バネ部材を構成している。そして、各バネ部材３３は、本体１１のカバー１１ｂにおいて孔状の空間領域として設けられた複数のバネ室のそれぞれに、圧縮するように弾性変形した状態で設置されている。更に、各バネ部材３３は、一方の端部が、バネ室を外部に対して塞ぐようにカバー１１ｂに対して固定される蓋部材３６に対して支持され、他方の端部が、係合ピン３２におけるフランジ状の平坦な端面に当接するように配置されている。これにより、バネ部材３３は、保持リング部材３１及び遊星用リングギア２９の径方向において、係合ピン３２を保持リング部材３１から遊星用リングギア２９に向かって突出させる方向に付勢するように構成されている。
【００６０】
尚、カバー１１ｂにおいては、保持リング部材３１に形成された貫通孔とバネ室とを連通するとともに係合ピン３２の胴部分が摺動自在に配置される貫通孔が更に設けられている。そして、カバー１１ｂにおけるバネ室に連通する貫通孔は、バネ室に対して縮径するように形成されており、バネ室に連通する端部にて、係合ピン３２のフランジ状の端部と係止するように設けられている。これにより、係合ピン３２の保持リング部材３１からの突出量が規制されるように構成されている。尚、本実施形態では、バネ部材３３が本体１１に設置されている形態を例にとって説明しているが、この通りでなくてもよく、バネ部材３３は、本体１１及び保持リング部材３１のうちの少なくともいずれかに設置されていればよい。
【００６１】
上述した作動切替機構１９は、バネ部材３３によって付勢された係合ピン３２の先端側が遊星用リングギア２９に突出して凹み部分２９ａに係合した状態では、遊星用リングギア２９が保持リング部材３１に対して連結されている。即ち、保持リング部材３１を貫通する係合ピン３２の先端側が遊星用リングギア２９に対して係合することで、遊星用リングギア２９の保持部３０に対する回転が規制されており、作動切替機構１９の作動状態が、駆動力伝達経路を連結させる連結状態となっている。
【００６２】
一方、風車用駆動装置１の作動時には、保持部３０と遊星用リングギア２９との間で作用するトルクがつり合う状態になっており、遊星用リングギア２９の凹み穴状の凹み部分２９ａから係合ピン３２の先端側における半球状の端部に対して荷重が作用している。そして、保持部３０と遊星用リングギア２９との間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときには、凹み部分２９ａから係合ピン３２の端部に作用する荷重により、係合ピン３２の凹み部分２９ａに対する係合が外れる位置まで、係合ピン３２が、バネ部材３３のバネ力に抗してカバー１１ｂ側に付勢されることになる。
【００６３】
図６は、図５と同様に、図４のＡ−Ａ線矢視位置から見た断面図であって、係合ピン３２が凹み部分２９ａから外れた状態を示す図である。図６に示すように、係合ピン３２が凹み部分２９ａから外れると、遊星用リングギア２９が保持部３０の保持リング部材３１に対して回転する状態となり、作動切替機構１９の作動状態が、前述の連結状態から、駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に切り替わることになる。尚、係合ピン３２が凹み部分２９ａから外れるときのトルクの大きさについては、バネ部材３３の仕様等を適宜選択することで、種々の水準に設定することができる。
【００６４】
作動切替機構１９の作動状態が上記の連結解除状態に一旦切り替わると、保持部３０と遊星用リングギア２９との間で作用するトルクが上記の所定の大きさ以上である限り、作動切替機構１９の作動状態は、連結解除状態のままとなる。即ち、遊星用リングギア２９が回転して凹み部分２９ａが係合ピン３２に対向する位置まで達して係合ピン３２がバネ部材３３のバネ力によって一旦突出しても、再び、前述と同様に作動し、係合ピン３２が凹み部分２９ａから外れることになる。
【００６５】
しかし、作動切替機構１９の作動状態が連結解除状態に切り替わった後、作動切替機構１９に作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときには、作動切替機構１９は、作動状態が連結状態に復帰可能となる。即ち、この場合には、遊星用リングギア２９が回転して凹み部分２９ａが係合ピン３２に対向する位置まで達すると、バネ部材３３のバネ力によって突出した係合ピン３２の先端側が凹み部分２９ａに係合し、そのまま係合状態が外れずに維持される状態となる。よって、作動切替機構１９の作動状態が連結状態に復帰することになる。
【００６６】
また、風車用駆動装置１においては、図５及び図６に示すように、変位センサ３４が備えられている。変位センサ３４は、係合ピン３２の保持リング部材３１に対する変位を検知するセンサとして設けられ、例えば、非接触式検出方式の近接センサとして構成されている。尚、変位センサ３４は、係合ピン３２の保持リング部材３１に対する変位を検知するセンサであればよく、近接センサ以外のセンサ、例えば、接触式検出方式のリミットスイッチなどとして構成されていてもよい。また、本実施形態では、１つの係合ピン３２に対応して変位センサ３４が設置されている形態を例にとって図示しているが、この通りでなくてもよく、複数の係合ピン３２に対応して変位センサ３４が複数設置されていてもよい。
【００６７】
図２に示すコントローラ２０は、ブレーキ機構１５及び電動機１２をそれぞれ駆動する各ドライブ装置に対して指令信号を出力し、ブレーキ機構１５及び電動機１２の作動を制御する制御装置として構成されている。また、このコントローラ２０は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、インターフェース等を備えて構成され、更に、変位センサ３４の検出信号が受信されるように構成されている。
【００６８】
また、コントローラ２０は、本実施形態における第１コントローラを構成している。そして、コントローラ２０は、係合ピン３２の凹み部分２９ａに対する係合が外れる位置まで係合ピン３２が移動したことが変位センサ３４で検知されたときに、ブレーキ機構１５による出力軸１４の停止動作を解除させる指令信号をブレーキ機構１５のドライブ装置に対して出力するように構成されている。或いは、コントローラ２０は、係合が外れる位置まで係合ピン３２が移動したことが変位センサ３４で検知されたときに、電動機１２の出力トルクを低下させる指令信号を電動機１２のドライブ装置に対して出力するように構成されている。これにより、コントローラ２０は、作動切替機構１９の作動状態が連結状態から連結解除状態に切り替わったときに、ブレーキ機構１５による出力軸１４の停止動作を解除するようにブレーキ機構１５を制御し、又は、電動機１２の出力トルクを低下させるように電動機１２を制御するよう構成されている。尚、コントローラ２０は、作動切替機構１９の作動状態が連結状態から連結解除状態に切り替わって電動機１２の出力トルクを低下させる場合に、出力トルクがゼロになるまで電動機１２の出力トルクを低下させるように構成されていてもよい。
【００６９】
また、コントローラ２０は、本実施形態における第２コントローラも構成している。そして、コントローラ２０は、作動切替機構１９の作動状態が連結解除状態に切り替わった後に、例えば、所定時間経過後に、バネ部材３３で付勢された係合ピン３２が凹み部分２９ａに係合する位置まで遊星用リングギア２９を回転させるように、電動機１２の駆動を制御するよう構成されている。これにより、作動切替機構１９の作動状態が、連結解除状態に切り替わった後に速やかに連結状態に復帰することになる。尚、上記のように連結状態に復帰させるために電動機１２を駆動する場合、コントローラ２０は、例えば、電動機１２を低速で駆動するように制御するよう構成されている。
【００７０】
上述した風車用駆動装置１は、コントローラ２０が、例えば風向計（図示せず）の検知結果に基づいて、ナセル１０３の向きを風向きに応じて旋回させる旋回指令を発して電動機１２を運転させることにより、作動する。電動機１００の運転が開始されると、出力軸１４から回転駆動力が入力軸１６に入力され、この回転駆動力が、入力軸１６から減速部１７に伝達される。そして、減速部１７において回転駆動力が減速して伝達され、出力部１８が回転し、この出力部１８に固定されたピニオン１３から大きなトルクが出力されることになる。また、リングギア１０７に対して各風車用駆動装置１の各ピニオン１３が噛み合いながら回転することで、複数の風車用駆動装置１が取り付けられたナセル１０３の回転動作が行われる。また、所望の停止位置までナセル１０３が回転すると、コントローラ２０からの指令に基づいて電動機１２の運転が停止されるとともにブレーキ機構１５が作動し、ナセル１０３が停止することになる。
【００７１】
一方、ナセル１０３の停止中にナセル１０３に対して風による外力が作用した場合、ブレーキ機構１５により出力軸１４が停止した状態の風車用駆動装置１に力が作用することになる。また、ナセル１０３の回転動作中に風による外力がナセル１０３に作用した場合、逆方向の力が風車用駆動装置１に作用する場合もある。このとき、各風車用駆動装置１の各ピニオン１３とリングギア１０７との噛み合い状態にばらつきがあり、１つの風車用駆動装置１のみに対して過大な外力が集中的に作用すると、その風車用駆動装置１における駆動力伝達経路に設けられた作動切替機構１９に所定の大きさ以上のトルクが作用することになる。この場合、前述したように、作動切替機構１９の作動状態が連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。このため、風車用駆動装置１では、作動切替機構１９において駆動力伝達経路の連結が切り離され、風車用駆動装置１に破損が生じることなく、全ての構成要素が保護されることになる。また、作動切替機構１９に作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となると、作動切替機構１９の作動状態が連結状態に復帰するため、そのまま通常の運転動作が継続されることになる。
【００７２】
また、１つの風車用駆動装置１の電動機１２の不具合、もしくは制御系等の異常により、出力軸１４が固定されてしまった場合、他の風車用駆動装置１がリングギア１０３を回転させるためのトルクが１つの風車用駆動装置１に集中し、その風車用駆動装置１における作動切替機構１９に所定の大きさ以上のトルクが作用することになる。この場合も、作動切替機構１９の作動状態が連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。このため、前述の場合と同様に、風車用駆動装置１では、作動切替機構１９において駆動力伝達経路の連結が切り離され、風車用駆動装置１に破損が生じることなく、全ての構成要素が保護されることになる。
【００７３】
以上説明した風車用駆動装置１によると、風車１０１の可動部分１１０において複数の風車用駆動装置１が設置されて用いられた場合において、タワー１０２（一方の構造体）に対してナセル１０３（他方の構造体）が回転動作中又は停止中に、各ピニオン１３とリングギア１０７との噛み合いにばらつきがある状態で外力がナセル１０３に作用すると、その外力が１つの風車用駆動装置１のみに集中的に作用することになる。この場合、風車用駆動装置１においては、駆動力伝達経路に所定の大きさ以上のトルクが作用すると、作動切替機構１９の作動状態が、連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。また、複数の風車用駆動装置１が設置されて用いられた場合において、不具合等の発生によっていずれかの風車用駆動装置１における電動機１２の出力軸１４が固定されてしまうこともある。この場合、本実施形態によると、電動機１２の出力軸１４が固定されてしまった風車用駆動装置１においては、他の風車用駆動装置１の力によって駆動力伝達経路に所定の大きさ以上のトルクが作用し、作動切替機構１９の作動状態が、連結状態から連結解除状態に切り替わることになる。このように、本実施形態によると、過大な外力が作用した風車用駆動装置１においては、作動切替機構１９が連結状態から連結解除状態に切り替わり、駆動力伝達経路の連結が切り離されて力が伝達されない状態となる。そして、作動切替機構１９により切り離された箇所を境にして、ピニオン１３に連結されたピニオン１３側の部分が電動機１２側の部分に対して空転するように（空回りするように）駆動されることになる。このため、その風車用駆動装置１に破損が生じることがなく、風車用駆動装置１が破壊されてしまうことが防止される。
【００７４】
そして、本実施形態では、風車用駆動装置１の破壊を防止するための機構としての作動切替機構１９が、作用するトルクの大きさに応じて連結状態と連結解除状態との間で作動状態が切り替わる機構として設けられている。このため、風車用駆動装置１の破壊を防止するための機構として特許文献２に開示されたような切欠部が設けられた形態とは異なり、駆動力伝達経路が切り離された箇所において、切断された破片等が発生することがない。これにより、切断による破片が減速部１７の中に入り込んで歯車の摺動面を傷付けて耐久性の低下を招くようなこともなく、減速部１７内に破片が入り込んでいないか否かを確認する作業自体も生じないことになる。また、風車用駆動装置１では、作動切替機構１９が、作動状態が連結解除状態に切り替わった後、作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときに、連結状態に復帰可能に設けられている。このため、特許文献２に開示されたような切欠部が設けられた形態とは異なり、風車用駆動装置１の破壊を防止するための機構の交換作業も生じないことになる。よって、減速部１７の内部を確認する作業、及び一部の機構を交換する作業、等のような手間を要する保守作業も削減されることになる。
【００７５】
従って、本実施形態によると、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置１に作用した場合でもその風車用駆動装置１が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、風車用駆動装置１を提供することができる。
【００７６】
また、風車用駆動装置１によると、作動切替機構１９が、遊星歯車減速機１７ａとして設けられた第１減速部に設けられるため、減速部１７において小さいトルクが作用する入力側で小型の作動切替機構１９を容易に実現できる。そして、第１減速部は、太陽歯車２６、遊星歯車２７、遊星枠２８、等を備える遊星歯車減速機１７ａとして設けられるため、各構成要素が、入力軸１６の軸方向に垂直な面方向に沿ってコンパクトに配置されることになる。このため、入力軸１６の近傍の領域であって入力軸１６の軸方向に垂直な面方向に広がる領域とその領域にコンパクトに配置された構成要素を効率よく活用して、作動切替機構１９を設けることができる。よって、減速部１７の入力側の領域における作動切替機構の配置及び構造の自由度を向上させることができる。
【００７７】
また、風車用駆動装置１によると、作動切替機構１９が、遊星歯車２７の周囲に配置される遊星用リングギア２９と、この遊星用リングギア２９を回転可能に保持する保持部３０とで構成されるため、遊星歯車減速機１７ａの周囲における環状の領域を有効的に活用して作動切替機構１９を設置することができる。よって、遊星歯車減速機１７ａとして設けられた第１減速部において、コンパクトな構造で作動切替機構１９を組み込むことができる。
【００７８】
また、風車用駆動装置１によると、保持部３０と遊星用リングギア２９との間で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造について、保持リング部材３１、係合ピン３２、及びバネ部材３３による簡素な構造で実現することができる。
【００７９】
また、風車用駆動装置１によると、作動切替機構１９の作動状態が連結解除状態に切り替わった状態、即ち、係合ピン３２が外れて遊星用リングギア２９が保持リング部材３１に対して回転する状態になったときに、ブレーキ機構１５による出力軸１４の停止動作が解除され、又は電動機１２の出力トルクが低下する。このため、保持リング部材３１に対する遊星用リングギア２９の回転速度の上昇を抑制することができ、係合ピン３２及び遊星用リングギア２９の外周にて生じる摩耗を低減することができる。
【００８０】
また、風車用駆動装置１によると、作動切替機構１９の作動状態が連結解除状態に切り替わると、コントローラ２０の制御による電動機１２の駆動によって、係合ピン３２が凹み部分２９ａに係合する位置まで遊星用リングギア２９が回転する。このため、作動切替機構１９の作動状態が連結解除状態に切り替わった後に、作動切替機構１９の作動状態を連結状態に速やかに復帰させることができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る風車用駆動装置２を示す正面側から見た断面図である。図７に示す風車用駆動装置２は、第１実施形態の風車用駆動装置１と同様に、ヨー駆動装置として設けられ、本体１１、電動機１２、ピニオン１３、出力軸１４、ブレーキ機構１５、入力軸４２、減速部１７、出力部１８、作動切替機構４３、コントローラ２０、等を備えて構成されている。尚、図７では、風車用駆動装置２におけるコントローラ２０の図示を省略している。但し、風車用駆動装置２は、入力軸４２及び作動切替機構４３の構成において、第１実施形態とは異なっている。本実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については、図面において同一の符号を付すことで、又は、同一の符号を引用することで、説明を省略し、第１実施形態とは構成の異なる点について説明する。
【００８２】
風車用駆動装置２においては、駆動力伝達経路に設けられる作動切替機構４３は、減速部１７の遊星歯車減速機１７ａに設けられておらず、出力軸１４に連結されて電動機１２からの回転駆動力が入力される入力軸４２に設けられている。尚、風車用駆動装置２の遊星歯車減速機１７ａは、作動切替機構が設けられていないため、複数の遊星歯車２７の周囲に配置されて内周の歯で各遊星歯車２７に噛み合う遊星用リングギア４１の形態が、第１実施形態とは異なっている。風車用駆動装置２では、遊星用リングギア４１は、本体１１のカバー１１ｂにおける段状に縮径した部分の内周側にボルトによって固定されている。
【００８３】
図８は、作動切替機構４３が設けられた入力軸４２を拡大して示す拡大断面図である。また、図９は、図８のＣ−Ｃ線矢視位置から見た断面図である。図７乃至図９に示すように、入力軸４２は、第１実施形態と同様に、一端側に向かって開口するとともに出力軸１４の他端側の端部が挿入される部分が設けられる。そして、キー３７を介して、出力軸１４の端部と入力軸１６とが、キー結合により固定されて連結される。また、入力軸４２における後述の第２筒状部４５は、出力軸１４に連結される一端側とは反対の他端側において、太陽歯車２６と一体に形成されている。
【００８４】
作動切替機構４３は、第１実施形態の作動切替機構１９と同様に、出力軸１４からピニオン１３までにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる機構として設けられている。しかし、作動切替機構４３は、第１実施形態とは異なり、入力軸４２に設けられており、第１筒状部４４と、第２筒状部４５と、係合ピン４６と、バネ部材４７と、を備えて構成されている。
【００８５】
第１筒状部４４は、円筒状に形成された部材として設けられ、出力軸１４の外周に対してキー３７を介したキー結合によって固定される。第２筒状部４５は、一端側に向かって開口するとともに他端側において太陽歯車２６と一体に形成された円筒状の部分として設けられている。そして、この第２筒状部４５は、第１筒状部４４に対して同心状に（即ち、第２筒状部４５の中心軸線が第１筒状部４４の中心軸線と重なるように）配置されるとともに、第１筒状部４４の外周に対して内周にて摺接して回転可能に配置されている。
【００８６】
係合ピン４６は、胴部分が円柱形状のピン状の部材として設けられ、先端側の端部が半球状に形成されるとともに、その反対側の端部にフランジ状の平坦な端面が形成されている。尚、係合ピン４６は、複数設けられ、本実施形態における第２係合ピンを構成している。そして、各係合ピン４６は、第２筒状部４５に形成された貫通孔を先端側が内側に向かって貫通した状態で、第２筒状部４５に対して摺動自在に配置されている。更に、この係合ピン４６は、第２筒状部４５から第１筒状部４４に向かって先端側が突出することで、第１筒状部４４の外周に凹み形成された凹み部分４４ａに対して係合するように構成されている。
【００８７】
第１筒状部４４の外周に設けられる凹み部分４４ａは、係合ピン４６に対応して複数設けられており、本実施形態における第２凹み部分を構成している。そして、各凹み部分４４ａは、係合ピン４６の先端側の形状に対応した凹み穴として形成されている。尚、本実施形態では、係合ピン４６及び凹み部分４４ａが、それぞれ複数設けられ、第２筒状部４５及び第１筒状部４４の周方向において等角度間隔で配置された形態を例示しているが、この通りでなくてもよい。即ち、係合ピン４６及び凹み部分４４ａは、それぞれ１つであってもよく、また、複数設けられている場合であっても、第２筒状部４５及び第１筒状部４４の周方向において等角度間隔で配置されていなくてもよい。また、凹み部分４４ａの数が係合ピン４６の数よりも多くてもよい。
【００８８】
バネ部材４７は、例えば、コイルバネとして設けられており、複数備えられ、本実施形態における第２バネ部材を構成している。そして、各バネ部材４７は、第２筒状部４５において孔状の空間領域として設けられた複数のバネ室のそれぞれに、圧縮するように弾性変形した状態で設置されている。更に、各バネ部材４７は、一方の端部が、バネ室を外部に対して塞ぐように第２筒状部４５に対して固定される蓋部材４８に対して支持され、他方の端部が、係合ピン４６におけるフランジ状の平坦な端面に当接するように配置されている。これにより、バネ部材４７は、第２筒状部４５及び第１筒状部４４の径方向において、係合ピン４６を第２筒状部４５から第１筒状部４４に向かって突出させる方向に付勢するように構成されている。尚、第２筒状部４５においては、係合ピン４６の胴部分が摺動自在に配置される貫通孔とバネ室とが連通するように構成されている。そして、係合ピン４６の胴部分が配置される上記の貫通孔は、バネ室に対して縮径するように形成されており、バネ室に連通する端部にて、係合ピン４６のフランジ状の端部と係止するように設けられている。これにより、係合ピン４６の第２筒状部４５からの突出量が規制されるように構成されている。
【００８９】
上述した作動切替機構４３は、バネ部材４７によって付勢された係合ピン４６の先端側が第１筒状部４４に突出して凹み部分４４ａに係合した状態では、第１筒状部４４が第２筒状部４５に対して連結されている。即ち、第２筒状部４５から突出する係合ピン４６の先端側が第１筒状部４４に対して係合することで、第１筒状部４４の第２筒状部４５に対する回転が規制されており、作動切替機構４３の作動状態が、駆動力伝達経路を連結させる連結状態となっている。
【００９０】
一方、風車用駆動装置２の作動時には、第１筒状部４４と第２筒状部４５との間で作用するトルクがつり合う状態になっており、第１筒状部４４の凹み穴状の凹み部分４４ａから係合ピン４６の先端側における半球状の端部に対して荷重が作用している。そして、第１筒状部４４と第２筒状部４５との間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときには、凹み部分４４ａから係合ピン４６の端部に作用する荷重により、係合ピン４６の凹み部分４４ａに対する係合が外れる位置まで、係合ピン４６が、バネ部材４７のバネ力に抗して第２筒状部４５側に付勢されることになる。
【００９１】
係合ピン４６が凹み部分４４ａから外れると、第１筒状部４４が第２筒状部４５に対して回転する状態となり、作動切替機構４３の作動状態が、前述の連結状態から、駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に切り替わることになる。尚、係合ピン４６が凹み部分４４ａから外れるときのトルクの大きさについては、バネ部材４７の仕様等を適宜選択することで、種々の水準に設定することができる。
【００９２】
作動切替機構４３の作動状態が上記の連結解除状態に一旦切り替わると、第１筒状部４４と第２筒状部４５との間で作用するトルクが上記の所定の大きさ以上である限り、作動切替機構４３の作動状態は、連結解除状態のままとなる。即ち、第１筒状部４４が回転して凹み部分４４ａが係合ピン４６に対向する位置まで達して係合ピン４６がバネ部材４７のバネ力によって一旦突出しても、再び、前述と同様に作動し、係合ピン４６が凹み部分４４ａから外れることになる。
【００９３】
しかし、作動切替機構４３の作動状態が連結解除状態に切り替わった後、作動切替機構４３に作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときには、作動切替機構４３は、作動状態が連結状態に復帰可能となる。即ち、この場合には、第１筒状部４４が回転して凹み部分４４ａが係合ピン４６に対向する位置まで達すると、バネ部材４７のバネ力によって突出した係合ピン４６の先端側が凹み部分４４ａに係合し、そのまま係合状態が外れずに維持される状態となる。よって、作動切替機構４３の作動状態が連結状態に復帰することになる。
【００９４】
以上説明した本実施形態の風車用駆動装置２によると、作動切替機構４３が設けられているため、第１実施形態の風車用駆動装置１と同様の効果を奏することができる。即ち、本実施形態によると、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置２に作用した場合でもその風車用駆動装置２が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、風車用駆動装置２を提供することができる。
【００９５】
また、風車用駆動装置２によると、入力軸４２に設けられた作動切替機構４３が、同心状で互いに回転可能な第１筒状部４４及び第２筒状部４５と、第１筒状部４４及び第２筒状部４５に設置された係合ピン４６及びバネ部材４７とでコンパクトに構成される。このため、作動切替機構４３を入力軸４２に容易に組み込むことができる。また、入力軸４２で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造について、第１筒状部４４、第２筒状部４５、係合ピン４６、及びバネ部材４７による簡素な構造で実現することができる。
【００９６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態に係る風車用駆動装置３について正面側から見た断面の一部を拡大して示す拡大断面図である。また、図１１は、図１０のＤ−Ｄ線矢視位置から見た断面図である。尚、図１０における本体１１の内部の断面は、図１１のＥ−Ｅ線矢視位置から見た断面に対応している。図１０及び図１１に示す風車用駆動装置３は、第１実施形態の風車用駆動装置１と同様に、ヨー駆動装置として設けられ、本体１１、電動機１２、ピニオン１３、出力軸１４、ブレーキ機構１５、入力軸１４、減速部１７、出力部１８、作動切替機構５０、コントローラ２０、等を備えて構成されている。尚、図１０及び図１１では、風車用駆動装置３におけるコントローラ２０の図示が省略されている。但し、風車用駆動装置３は、作動切替機構５０の構成において、第１実施形態とは異なっている。本実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については、図面において同一の符号を付すことで、又は、同一の符号を引用することで、説明を省略し、第１実施形態とは構成の異なる点について説明する。
【００９７】
作動切替機構５０は、第１実施形態の作動切替機構１９と同様に、出力軸１４からピニオン１３までにおける駆動力が伝達される経路である駆動力伝達経路に設けられ、作用するトルクの大きさに応じて作動状態が切り替わる機構として設けられている。そして、作動切替機構５０は、遊星用リングギア５１と、本体１１に対して遊星用リングギア５１の軸方向（回転中心線Ｐと平行な方向）の移動が規制された状態で回転可能に遊星用リングギア５１を保持する保持部５２と、を備えて構成されている。
【００９８】
また、作動切替機構５０は、その一部である遊星用リングギア５１が、駆動力伝達経路における第１減速部である遊星歯車減速機１７ａに設けられるように構成されている。そして、遊星用リングギア５１は、第１実施形態の遊星用リングギア２９と同様に、複数の遊星歯車２７の周囲に配置され、内周の歯が複数の遊星歯車２７のそれぞれと噛み合うように構成されている。
【００９９】
しかし、遊星用リングギア５１は、遊星用リングギア２９とは異なった形態で本体１１に対して取り付けられている。具体的には、遊星用リングギア５１は、本体１１のケース１１ａにおいて周方向に沿って延びるとともに内側に向かってフランジ状に突出した部分に対して、他端側の端面が当接した状態で、設置されている。そして、遊星用リングギア５１は、一端側の端面が、ケース１１ａに取り付けられた保持部５２における後述の係合ピン５３によって他端側に向かって押し付けられている。また、遊星用リングギア５１は、その外周及び他端側の端面において、本体１１に対して摺動可能に設置されている。上記により、遊星用リングギア５１は、保持部５２によって本体１１に対して回転可能に保持され、遊星用リングギア５１の本体１１に対する軸方向の移動が規制されるように構成されている。
【０１００】
保持部５２は、係合ピン５３と、付勢機構５４とを備えて構成されている。係合ピン５３は、胴部分が円柱形状のピン状の部材として設けられ、先端側の端部が半球状に形成されている。尚、係合ピン５３は、複数設けられ、本実施形態における第３係合ピンを構成している。そして、係合ピン５３は、遊星用リングギア５１に対して、遊星用リングギア５１の軸方向と平行に入力軸１６側から出力部１８側に向かって（即ち、一端側から他端側に向かって）、先端側が突出することで、遊星用リングギア５１の端面に凹み形成された凹み部分５１ａに対して係合するように構成されている。
【０１０１】
遊星用リングギア５１に設けられる凹み部分５１ａは、遊星用リングギア５１の一端側の端面に設けられている。そして、凹み部分５１ａは、係合ピン５３に対応して複数設けられており、本実施形態における第３凹み部分を構成している。また、各凹み部分５１ａは、係合ピン５３の先端側の形状に対応した凹み形状を有する溝状の部分として形成されている。尚、本実施形態では、係合ピン５３及び凹み部分５１ａが、それぞれ複数設けられ、遊星用リングギア５１の周方向において等角度間隔で配置された形態を例示しているが、この通りでなくてもよい。例えば、係合ピン５３及び凹み部分５１ａは、遊星用リングギア５１の周方向において等角度間隔で配置されていなくてもよい。また、凹み部分５１ａの数が係合ピン５３の数よりも多くてもよい。
【０１０２】
付勢機構５４は、本体１１の内部に設置され、係合ピン５３を遊星用リングギア５１に向かって突出させる方向に向かって付勢する機構として設けられている。そして、付勢機構５４は、保持プレート５５と、皿バネ５６と、押さえプレート５７と、を備えて構成されている。
【０１０３】
保持プレート５５は、リング状に形成された平たい板状の部材として設けられ、複数の係合ピン５３を保持する部材として構成されている。そして、保持プレート５５には、リング状の周方向に沿って設けられる複数の孔が設けられている。この複数の孔は、複数の係合ピン５３と同数設けられ、保持プレート５５の周方向において等角度間隔で配置されている。そして、この複数の孔のそれぞれには、係合ピン５３のそれぞれが、半球状に形成された先端側の端部とは反対側の端部において、嵌合して固定される。これにより、複数の係合ピン５３が、１つの保持プレート５５に保持されている。
【０１０４】
皿バネ５６は、１つ設けられ、保持プレート５５の一端側に配置されている。そして、皿バネ５６は、保持プレート５５と後述の押えプレート５７との間において両者に当接した状態で配置されている。また、皿バネ５６は、皿状に盛り上がるように形成されたリング状のバネ部材として設けられている。そして、この皿バネ５６は、保持プレート５５を遊星用リングギア５１に向かって突出させることで複数の係合ピン５３を遊星用リングギア５１に向かって突出させる方向に付勢する本実施形態の第３バネ部材として設けられている。
【０１０５】
押さえプレート５７は、リング状に形成された平たい板状の部材として設けられ、皿バネ５６を保持プレート５５に向かって押さえつけた状態で保持する部材として構成されている。そして、押さえプレート５７は、その外周側の縁部分において、複数のボルトによって本体１１のケース１１ａに固定されている。尚、ケース１１ａには、一端側に向かって段状に拡径する部分が設けられている。そして、この段状に拡径する部分に対して押さえプレート５７の外周側の縁部分が当接した状態で、押さえプレート５７を貫通してケース１１ａに螺合する上記の複数のボルトによって、押さえプレート５７が本体１１に固定されている。尚、押さえプレート５７、皿バネ５６、及び保持プレート５５にそれぞれ設けられた中央の貫通孔の中心の領域には、入力軸１６が配置されている。
【０１０６】
上述した作動切替機構５０においては、皿バネ５６によって保持プレート５５を介して付勢された複数の係合ピン５３の先端側が遊星用リングギア５１に突出して凹み部分５１ａに係合した状態では、遊星用リングギア５１が保持部５２に対して連結されている。即ち、複数の係合ピン５３の先端側が遊星用リングギア５１に対して係合することで、遊星用リングギア５１の保持部５２に対する回転が規制されており、作動切替機構５０の作動状態が、駆動力伝達経路を連結させる連結状態となっている。
【０１０７】
一方、風車用駆動装置３の作動時には、保持部５２と遊星用リングギア５１との間で作用するトルクがつり合う状態になっており、遊星用リングギア５１の凹み穴状の凹み部分５１ａから係合ピン５３の先端側における半球状の端部に対して荷重が作用している。そして、保持部５２と遊星用リングギア５１との間で所定の大きさ以上のトルクが作用したときには、凹み部分５１ａから係合ピン５３の端部に作用する荷重により、係合ピン５３の凹み部分５１ａに対する係合が外れる位置まで、係合ピン５３が、皿バネ５６のバネ力に抗して押さえプレート５７側に付勢されることになる。このとき、複数の係合ピン５３は、保持プレート５５とともに、一体の状態で、押さえプレート５７側に付勢される。
【０１０８】
係合ピン５３が凹み部分５１ａから外れると、遊星用リングギア５１が本体１１のケース１１ａに対して回転する状態となり、作動切替機構５０の作動状態が、前述の連結状態から、駆動力伝達経路の連結を切り離して解除させる連結解除状態に切り替わることになる。尚、係合ピン５３が凹み部分５１ａから外れるときのトルクの大きさについては、皿バネ５６の仕様等を適宜選択することで、種々の水準に設定することができる。
【０１０９】
作動切替機構５０の作動状態が上記の連結解除状態に一旦切り替わると、保持部５２と遊星用リングギア５１との間で作用するトルクが上記の所定の大きさ以上である限り、作動切替機構５０の作動状態は、連結解除状態のままとなる。即ち、遊星用リングギア５１が回転して凹み部分５１ａが係合ピン５３に対向する位置まで達し、保持プレート５５を介して作用する皿バネ５６のバネ力によって係合ピン５３が一旦突出しても、再び、前述と同様に作動し、係合ピン５３が凹み部分５１ａから外れることになる。
【０１１０】
しかし、作動切替機構５０の作動状態が連結解除状態に切り替わった後、作動切替機構５０に作用するトルクの大きさが所定の大きさ未満となったときには、作動切替機構５０は、作動状態が連結状態に復帰可能となる。即ち、この場合には、遊星用リングギア５１が回転して凹み部分５１ａが係合ピン５３に対向する位置まで達すると、保持プレート５５を介して作用する皿バネ５６のバネ力によって突出した係合ピン５３の先端側が凹み部分５１ａに係合し、そのまま係合状態が外れずに維持される状態となる。よって、作動切替機構５０の作動状態が連結状態に復帰することになる。
【０１１１】
以上説明した本実施形態の風車用駆動装置３によると、作動切替機構５０が設けられているため、第１実施形態の風車用駆動装置１と同様の効果を奏することができる。即ち、本実施形態によると、複数設置されて用いられた場合において過大な外力が１つの風車用駆動装置３に作用した場合でもその風車用駆動装置３が破壊されてしまうことを防止でき、破壊を防止するための機構に関しての手間を要する保守作業も削減することができる、風車用駆動装置３を提供することができる。
【０１１２】
また、風車用駆動装置３によると、本体１１の内部に設置された付勢機構５４によって付勢された係合ピン５３が遊星用リングギア５１の端面に対して遊星用リングギア５１の軸方向と平行に突出して係合する。このため、保持部５２と遊星用リングギア５１との間で作用するトルクの大きさに応じて連結状態及び連結解除状態の間で作動状態を切り替える構造を本体１１の内部に設置できる。これにより、本体１１の内部に封じ込められた潤滑油が漏れてしまう虞の無い作動切替機構５０を実現することができる。
【０１１３】
また、風車用駆動装置３によると、付勢機構５４は、保持プレート５５を１つのバネ部材である皿バネ５６によって付勢することで、保持プレート５５を介して複数の係合ピン５３を遊星用リングギア５１に向かって付勢する。このため、複数の係合ピン５３を付勢するためのバネ部材を複数設ける場合に比して、構成の簡素化を図ることができる。また、係合ピン５３を付勢するためのバネ部材が複数設けられる場合、係合ピン５３を付勢するためのバネ部材による付勢荷重を調整し、更に複数のバネ部材間でバランスさせる煩雑な作業が必要となる。これに対し、複数の係合ピン５３を付勢するためのバネ部材としての皿バネ５６は１つのみ設けられるため、バネ部材（皿バネ５６）による付勢荷重の調整作業が容易となる。
【０１１４】
また、風車用駆動装置３によると、保持プレート５５を介して複数の係合ピン５３を付勢するバネ部材が、皿状に盛り上がるように形成されたリング状のバネ部材である皿バネ５６として設けられている。このため、本体１１内の限られたスペースであっても、十分に大きな付勢荷重を出力可能なバネ仕様のバネ部材（皿バネ５６）を設置することができる。よって、作動切替機構５０において作動状態が連結状態と連結解除状態との間で切り替わる際の所定の大きさのトルクについて、設定可能なトルクの大きさを十分に大きく設定することができる。
【０１１５】
以上、本発明の第１乃至第３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、次のように変更して実施することができる。
【０１１６】
（１）上記の実施形態では、ヨー駆動装置として設けられた風車用駆動装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。風車の可動部分における一方の構造体であるナセル側のハブに対して他方の構造体であるブレードを回転させるように駆動するピッチ駆動装置として設けられた風車用駆動装置を実施してもよい。
【０１１７】
（２）上記の実施形態では、作動切替機構が第１減速部又は入力軸に設けられている場合を例にとって説明したが、この通りでなくもよい。即ち、作動切替機構は、駆動力伝達経路における第１減速部及び入力軸以外の位置に設けられる形態であってもよい。例えば、作動切替機構が、電動機の回転駆動力を出力する出力軸に設けられる形態であってもよい。
【０１１８】
（３）上記の実施形態では、第１減速部が遊星歯車減速機として設けられている形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、第１減速部が遊星歯車減速機以外の減速機として構成されていてもよい。
【０１１９】
（４）上記の第３実施形態において、第１実施形態の変位センサ及び第１コントローラと同様に構成された変位センサ及びコントローラが設けられた形態が実施されてもよい。具体的には、第３実施形態の風車用駆動装置において、付勢機構における押さえプレートに対する第３係合ピンの変位を検知する変位センサと、この変位センサの検知結果に基づいてブレーキ機構又は電動機を制御するコントローラとが、備えられていてもよい。そして、このコントローラは、第３係合ピンの第３凹み部分に対する係合が外れる位置まで第３係合ピンが移動したことが上記の変位センサで検知されたときに、ブレーキ機構による電動機の出力軸の停止動作を解除するようにブレーキ機構を制御し、又は、電動機の出力トルクを低下させるように電動機を制御するように構成される。この変形例によると、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わった状態、即ち、第３係合ピンが外れて遊星用リングギアが保持部に対して回転する状態になったときに、ブレーキ機構による出力軸の停止動作が解除され、又は電動機の出力トルクが低下する。このため、保持部に対する遊星用リングギアの回転速度の上昇を抑制することができ、第３係合ピン及び遊星用リングギアの端面にて生じる摩耗を低減することができる。
【０１２０】
（５）上記の第３実施形態において、第１実施形態の第２コントローラと同様に構成されたコントローラが設けられた形態が実施されてもよい。具体的には、第３実施形態の風車用駆動装置において、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わった後に、第３バネ部材で付勢された第３係合ピンが第３凹み部分に係合する位置まで遊星用リングギアを回転させるように、電動機の駆動を制御するコントローラが、備えられていてもよい。この変形例によると、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わると、上記のコントローラの制御による電動機の駆動によって、第３係合ピンが第３凹み部分に係合する位置まで遊星用リングギアが回転する。このため、作動切替機構の作動状態が連結解除状態に切り替わった後に、作動切替機構の作動状態を連結状態に速やかに復帰させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、風車に設置され、風車の可動部分における一方の構造体に対して他方の構造体を回転させるように駆動す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。
【符号の説明】
【０１２２】
１                        風車用駆動装置
１２                      電動機
１３                      ピニオン
１４                      出力軸
１５                      ブレーキ機構
１６                      入力軸
１７                      減速部
１８                      出力部
１９                      作動切替機構
１０１                    風車
１０２                    タワー（一方の構造体）
１０３                    ナセル（他方の構造体）
１１０                    可動部分
【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５】
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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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