(57)【要約】【課題】風力発電装置の転がり軸受においてスメアリングの発生を抑制することを目的とする。【解決手段】増速機３が有する出力軸３５からのトルクによって発電機４が有する入力軸４１を回転させて発電する風力発電装置に用いられる継手構造は、出力軸３５と入力軸４１との間に設けられた軸継手９と出力軸３５との間に介在するクラッチユニット２０を備えている。クラッチユニット２０は、出力軸３５と一体回転する軸連結部と、軸継手９と一体回転する継手連結部と、これらの間に設けられている一方向クラッチとを有している。一方向クラッチは、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で軸連結部と継手連結部とを一体回転可能に接続し、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で軸連結部と継手連結部との接続を解除する。【選択図】図２
2015063986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増速機が有する出力軸からのトルクによって発電機が有する入力軸を回転させて発電する風力発電装置に用いられる継手構造であって、
前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達可能とするための軸継手と、前記出力軸と前記入力軸との内のいずれか一方の軸体との間に介在するクラッチユニットを備え、
前記クラッチユニットは、前記軸体と一体回転する軸連結部と、前記軸継手と一体回転する継手連結部と、前記軸連結部と前記継手連結部との間に設けられている一方向クラッチと、を有し、
前記一方向クラッチは、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で前記軸連結部と前記継手連結部とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記軸連結部と前記継手連結部との接続を解除することを特徴とする継手構造。
【請求項２】
前記軸連結部は、前記軸体と別体であって当該軸体と連結される部材からなり、
前記継手連結部は、前記軸継手と別体であって当該軸継手と連結される部材からなる請求項１に記載の継手構造。
【請求項３】
前記軸連結部は、前記軸体と連結するための連結用軸部を有し、
前記連結用軸部と前記軸体との内の一方の端部に、軸方向に伸びる孔が形成され、他方の端部に、前記孔に挿入されかつ当該孔に対して軸方向移動は可能であるが相対回転は不能である挿入軸部が形成されている請求項２に記載の継手構造。
【請求項４】
前記孔はスプライン孔であり、前記挿入軸部はスプライン軸である請求項３に記載の継手構造。
【請求項５】
前記軸連結部と前記継手連結部との内の一方は軸状の部材からなり、他方はこの軸状の部材の径方向外側に位置する筒状の部材からなり、
前記一方向クラッチは、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在し、かつ前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で当該軸連結部と当該継手連結部とに噛み込み可能であると共に前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記噛み込みが解除される係合子を有し、
前記クラッチユニットは、更に、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在する転がり軸受を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の継手構造。
【請求項６】
前記軸体の端部には雄ねじが形成されており、
前記軸連結部には、前記雄ねじと螺合しかつ当該雄ねじとの締め付けが完了した状態で当該締め付けの方向に回り止めがされる雌ねじが形成されており、
前記締め付けの方向は、前記発電機による発電時の前記出力軸及び前記入力軸の回転方向と同方向に設定されている請求項２に記載の継手構造。
【請求項７】
前記軸連結部と前記継手連結部との内の一方は筒状の部材からなり、他方はこの筒状の部材の径方向内側に位置する軸状の部材からなり、
前記クラッチユニットは、更に、前記軸連結部と前記継手連結部材とを相対的に軸方向移動可能でかつ相対回転可能として支持する支持部を有している請求項６に記載の継手構造。
【請求項８】
前記支持部は、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在する複数の玉と、この複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する保持器と、を有している請求項７に記載の継手構造。
【請求項９】
前記クラッチユニットは、更に、前記風力発電装置が有する固定物に固定される支持部材と、前記支持部材と前記継手連結部との間に設けられ当該支持部材に対して当該継手連結部を回転可能に支持するための転がり軸受と、を有している請求項１に記載の継手構造。
【請求項１０】
前記継手連結部は、前記軸継手と連結される回転フランジ部と、前記回転フランジ部と一体回転すると共に前記一方向クラッチが内周側に設けられる回転円筒部と、を有し、
前記支持部材は、前記固定物と連結される固定フランジ部と、前記固定フランジ部と一体であると共に前記回転円筒部と同心状でかつ当該回転円筒部の径方向外側に位置する固定円筒部と、を有し、
前記固定円筒部の内周面と前記回転円筒部の外周面との間に前記転がり軸受は設けられている請求項９に記載の継手構造。
【請求項１１】
前記固定円筒部の内周面に前記転がり軸受が有する転動体の軌道が設けられ、当該固定円筒部が当該転がり軸受の外輪を兼ねている請求項１０に記載の継手構造。
【請求項１２】
前記回転円筒部の外周面に前記転がり軸受が有する転動体の軌道が設けられ、当該回転円筒部が当該転がり軸受の内輪を兼ねている請求項１０又は１１に記載の継手構造。
【請求項１３】
前記固定物は、前記増速機のハウジングであり、
前記クラッチユニットは、前記軸継手と前記出力軸との間に介在する請求項９〜１２のいずれか一項に記載の継手構造。
【請求項１４】
前記固定物は、前記発電機のハウジングであり、
前記クラッチユニットは、前記軸継手と前記入力軸との間に介在する請求項９〜１２のいずれか一項に記載の継手構造。
【請求項１５】
風力により回転する主軸と、
前記主軸の回転を増速して出力軸から出力する増速機と、
前記出力軸の回転を入力として回転する入力軸を有すると共に当該入力軸と一体回転するロータの回転に伴って発電する発電機と、
前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達可能とするための軸継手と、
前記軸継手と、前記出力軸と前記入力軸との内のいずれか一方の軸体との間に介在する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の継手構造と、
を備えていることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に用いられる継手構造、及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置として、風力を受けて回転するブレード、ブレードに接続された主軸、主軸の回転を増速する増速機、及び増速機の出力軸と連結された入力軸を有している発電機を備えたものが知られている。この風力発電装置では、ブレードが風力を受けて主軸が回転し、この主軸の回転を増速機により増速させて発電機を駆動させ、これにより、発電が行われる。
【０００３】
このような風力発電装置では、一般的に、図２１に示すように増速機１１０が有する出力軸１１１と発電機１１４が有する入力軸１１３とは軸継手１１２によって接続されている。
また、風力発電装置の組立の際、出力軸１１１と入力軸１１３との間には、偏心や偏角等のミスアライメントが生じることがあるため、両軸１１１，１１３の間に撓み軸継手が設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、風力発電装置の増速機では、高速で回転する出力軸を回転自在に支持するころ軸受が設けられているが、ころ軸受は、ころの転動面や内輪や外輪等の回転輪の軌道面に発生したスメアリング（表層焼付きが起こる現象）によって寿命が低下するという問題があった。そこで、本願発明者は、スメアリングの発生メカニズムについて鋭意研究を重ね、このスメアリングの発生を抑制するためには、増速機の出力軸と発電機の入力軸との間に一方向クラッチを設けることが有効であると見出し、これに関する発明を既に提案している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５００３４号公報
【特許文献２】特開２０１３−７６３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
更に、本願発明者は、前記のような増速機の出力軸と発電機の入力軸との間に生じるミスアライメントを吸収可能で、かつ、前記スメアリングの発生を抑制可能とする軸継手装置を提案している（特願２０１３−０４８５７３）。なお、以下において、この軸継手装置を提案継手という。
【０００７】
そこで、図２１に示す軸継手１１２の代わりに前記提案継手を採用した風力発電装置が考えられる。しかし、風力発電装置の種類によっては、軸継手１１２の軸方向長さ（設計長さ）が短く、この軸継手１１２の代わりに前記提案継手を組み入れることができない場合がある。この場合、前記のようなスメアリングの発生を抑制するための構成を得ることが困難となる。特に、図２１に示す軸継手１１２を備えている既設の風力発電装置に対して、この軸継手１１２を前記提案継手に入れ替える場合、軸継手１１２の軸方向長さ（設計長さ）が短いと前記入れ替えは不可能である。
【０００８】
そこで、本発明では、増速機が有する出力軸と発電機が有する入力軸とを繋ぐ軸継手の代わりに、前記提案継手を組み入れることができないような風力発電装置に対しても、前記のようなスメアリングの発生を抑制することが可能となる新たな技術的手段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】
【０００９】
（１）本発明は、増速機が有する出力軸からのトルクによって発電機が有する入力軸を回転させて発電する風力発電装置に用いられる継手構造であって、前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達可能とするための軸継手と、前記出力軸と前記入力軸との内のいずれか一方の軸体との間に介在するクラッチユニットを備え、前記クラッチユニットは、前記軸体と一体回転する軸連結部と、前記軸継手と一体回転する継手連結部と、前記軸連結部と前記継手連結部との間に設けられている一方向クラッチと、を有し、前記一方向クラッチは、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で前記軸連結部と前記継手連結部とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記軸連結部と前記継手連結部との接続を解除することを特徴とする。
本発明によれば、スメアリングの発生を抑制するための一方向クラッチを有しているクラッチユニットが、増速機の出力軸と前記軸継手との間、又は、前記軸継手と発電機の入力軸との間に介在することから、当該軸継手の範囲内に一方向クラッチを設ける程のスペースが無くても、前記のようなスメアリングの発生を抑制することが可能となる継手構造が得られる。
【００１０】
（２）また、前記軸連結部は、前記軸体と別体であって当該軸体と連結される部材からなり、前記継手連結部は、前記軸継手と別体であって当該軸継手と連結される部材からなるのが好ましい。
この場合、既設の風力発電装置が有する既設の軸継手をそのまま残して継手構造を組み入れることが可能となる。
【００１１】
（３）また、前記（２）の前記軸連結部は、前記軸体と連結するための連結用軸部を有し、前記連結用軸部と前記軸体との内の一方の端部に、軸方向に伸びる孔が形成され、他方の端部に、前記孔に挿入されかつ当該孔に対して軸方向移動は可能であるが相対回転は不能である挿入軸部が形成されているのが好ましい。
この場合、出力軸から入力軸までの間において熱伸縮によって軸方向長さが変化しても、その変化を挿入軸部と孔との関係によって吸収することができ、かつ、出力軸から入力軸へのトルクの伝達が可能となる構成が得られる。
（４）また、前記（３）の前記孔はスプライン孔であり、前記挿入軸部はスプライン軸であるのが好ましい。これにより、前記（３）の構成を得ることができる。
【００１２】
（５）また、前記継手構造において、前記軸連結部と前記継手連結部との内の一方は軸状の部材からなり、他方はこの軸状の部材の径方向外側に位置する筒状の部材からなり、前記一方向クラッチは、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在し、かつ前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で当該軸連結部と当該継手連結部とに噛み込み可能であると共に前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記噛み込みが解除される係合子を有し、前記クラッチユニットは、更に、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在する転がり軸受を有しているのが好ましい。
この場合、係合子が軸連結部と継手連結部とに噛み込むことでこれら軸連結部と継手連結部とを一体回転可能に接続することができ、この噛み込みが解除されることで前記接続も解除される。そして、係合子の噛み込みが解除された場合であっても、転がり軸受によって軸連結部と継手連結部とを同心円状にして支持することができる。
【００１３】
（６）また、前記（２）の継手構造において、前記軸体の端部には雄ねじが形成されており、前記軸連結部には、前記雄ねじと螺合しかつ当該雄ねじとの締め付けが完了した状態で当該締め付けの方向に回り止めがされる雌ねじが形成されており、前記締め付けの方向は、前記発電機による発電時の前記出力軸及び前記入力軸の回転方向と同方向に設定されているのが好ましい。この構成によって、軸体と軸連結部との連結が容易に行われる。
【００１４】
（７）また、前記（６）の継手構造において、前記軸連結部と前記継手連結部との内の一方は筒状の部材からなり、他方はこの筒状の部材の径方向内側に位置する軸状の部材からなり、前記クラッチユニットは、更に、前記軸連結部と前記継手連結部材とを相対的に軸方向移動可能でかつ相対回転可能として支持する支持部を有しているのが好ましい。
この場合、出力軸から入力軸までの間において熱伸縮によって軸方向長さが変化しても、その変化を軸連結部と継手連結部との構成及び支持部によって吸収することができる。
（８）また、前記（７）の継手構造において、前記支持部は、前記軸連結部と前記継手連結部との間に介在する複数の玉と、この複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する保持器と、を有しているのが好ましい。この構成によって、前記支持部を簡単な構成によって実現することができる。
【００１５】
（９）また、前記（１）の継手構造において、前記クラッチユニットは、更に、前記風力発電装置が有する固定物に固定される支持部材と、前記支持部材と前記継手連結部との間に設けられ当該支持部材に対して当該継手連結部を回転可能に支持するための転がり軸受とを有しているのが好ましい。
この場合、風力発電装置が有する固定物に、支持部材及び転がり軸受を介して、継手連結部を回転可能として取り付けることができる。このため、継手連結部を介して作用する前記軸継手の重力（重量）、この継手連結部と軸連結部との間に設けられている一方向クラッチの重力（重量）、及び、この継手連結部自身の重力（重量）に起因する荷重を前記固定物に伝達させ、この荷重を固定物は支持することが可能となる。
【００１６】
（１０）また、前記（９）の継手構造において、前記継手連結部は、前記軸継手と連結される回転フランジ部と、前記回転フランジ部と一体回転すると共に前記一方向クラッチが内周側に設けられる回転円筒部とを有し、前記支持部材は、前記固定物と連結される固定フランジ部と、前記固定フランジ部と一体であると共に前記回転円筒部と同心状でかつ当該回転円筒部の径方向外側に位置する固定円筒部とを有し、前記固定円筒部の内周面と前記回転円筒部の外周面との間に前記転がり軸受は設けられているのが好ましい。
この場合、継手連結部の回転円筒部の内周側に一方向クラッチが設けられ、この回転円筒部の外周側に転がり軸受が設けられた構成となる。つまり、一方向クラッチと転がり軸受とが径方向に並んだ配置となり、継手構造の軸方向寸法を小さくすることができる。
【００１７】
（１１）また、前記（１０）の継手構造において、前記固定円筒部の内周面に前記転がり軸受が有する転動体の軌道が設けられ、当該固定円筒部が当該転がり軸受の外輪を兼ねている場合、部品数の削減が可能となり、また部品数が減ることで組み立てが容易となる。
（１２）また、前記（１０）又は（１１）の継手構造において、前記回転円筒部の外周面に前記転がり軸受が有する転動体の軌道が設けられ、当該回転円筒部が当該転がり軸受の内輪を兼ねている場合、部品数の削減が可能となり、また部品数が減ることで組み立てが容易となる。
【００１８】
（１３）また、前記（９）〜（１２）の継手構造において、前記固定物は、前記増速機のハウジングであり、前記クラッチユニットは、前記軸継手と前記出力軸との間に介在することができる。
この場合、クラッチユニットが有する各構成部材等の重力（重量）に起因する荷重を、増速機のハウジングに伝達させ、この荷重を増速機のハウジングは支持することが可能となる。なお、増速機のハウジングは、例えば風力発電装置が設けられている床上に設置されており、この床によって支持されている。
【００１９】
（１４）また、前記（９）〜（１２）の継手構造において、前記固定物は、前記発電機のハウジングであり、前記クラッチユニットは、前記軸継手と前記入力軸との間に介在することができる。
この場合、クラッチユニットが有する各構成部材等の重力（重量）に起因する荷重を、発電機のハウジングに伝達させ、この荷重を発電機のハウジングは支持することが可能となる。なお、発電機のハウジングは、例えば風力発電装置が設けられている床上に設置されており、この床によって支持されている。
【００２０】
（１５）また、本発明の風力発電装置は、風力により回転する主軸と、前記主軸の回転を増速して出力軸から出力する増速機と、前記出力軸の回転を入力として回転する入力軸を有すると共に当該入力軸と一体回転するロータの回転に伴って発電する発電機と、前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達可能とするための軸継手と、前記軸継手と、前記出力軸と前記入力軸との内のいずれか一方の軸体との間に介在する前記（１）〜（１４）のいずれか一つの継手構造と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、軸継手の範囲内に一方向クラッチを設ける程のスペースが無くても、転がり軸受においてスメアリングの発生を抑制することが可能となる継手構造を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の継手構造を備えている風力発電装置の概略側面図である。
【図２】増速機及び発電機を示す概略側面図である。
【図３】増速機が有するころ軸受を示す断面図である。
【図４】軸継手、クラッチユニット及びその周囲を示す縦側面図である。
【図５】図４におけるＡ矢視断面図である。
【図６】一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。
【図７】一方向クラッチの要部を拡大して示す断面図である。
【図８】一方向クラッチの作用を説明する説明図である。
【図９】負荷トルクと伝達トルクとの関係を説明するグラフである。
【図１０】トルクリミッタを備えている一方向クラッチの断面図である。
【図１１】トルクリミッタを備えている一方向クラッチの断面図である。
【図１２】軸継手、クラッチユニット及びその周囲を示す縦側面図である。
【図１３】クラッチユニットの一部を示す横断面図である。
【図１４】増速機及び発電機を示す概略側面図である。
【図１５】風力発電装置の変形例を示す概略側面図である。
【図１６】軸継手、クラッチユニット及びその周囲を示す縦断面図である。
【図１７】図１６に示すクラッチユニットの変形例を示す縦断面図である。
【図１８】風力発電装置の変形例を示す概略側面図である。
【図１９】クラッチユニットの組み立て方法を説明する説明図である。
【図２０】クラッチユニットの組み立て方法を説明する説明図である。
【図２１】従来の風力発電装置の概略構成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔全体構成〕
図１は、本発明の継手構造を備えている風力発電装置１の概略側面図である。風力発電装置１は、増速機３の出力軸３５からのトルクによって発電機４の入力軸４１を回転させて発電する構成であり、このような風力発電装置１に本発明の継手構造は用いられる。
この構成を更に説明すると、風力発電装置１は、ブレード（受風部材）１１、支柱１２、及びナセル１３を備えている。ブレード１１は、主軸２の先端に設けられた複数枚の羽根により構成され、風を受けることによって主軸２を回転させる。ナセル１３は、主軸２と、この主軸２を支持するための支持機構１５と、主軸２の回転を増速する増速機３と、増速機３によって増速された回転動力によって発電する発電機４と、これらを収容するケーシング１８等を備えている。支柱１２は、上下方向の軸心回りに水平旋回可能にナセル１３を支持している。
【００２４】
図２は、増速機３及び発電機４を示す概略側面図である。発電機４は、例えば誘導発電機により構成されており、増速機３により増速された回転を入力して回転する入力軸４１、発電機４に内蔵されたロータ４２、及び図示しないステータ等を有する。ロータ４２は入力軸４１に一体回転可能に連結されており、発電機４は、入力軸４１が回転してロータ４２が駆動することに伴って発電するように構成されている。また、入力軸４１には、当該入力軸４１を制動するためのブレーキ４４が設けられている。
【００２５】
増速機３は、主軸２の回転を入力してその回転を増速する歯車機構（回転伝達機構）３０を備えている。この歯車機構３０は、遊星歯車機構３１と、この遊星歯車機構３１により増速された回転を入力してさらにその回転を増速する高速段歯車機構３２とを備えている。
遊星歯車機構３１は、内歯車（リングギヤ）３１ａと、主軸２に一体回転可能として連結された遊星キャリア（図示省略）に保持された複数の遊星歯車３１ｂと、遊星歯車３１ｂに噛み合う太陽歯車３１ｃとを有している。これにより、主軸２とともに遊星キャリアが回転すると、遊星歯車３１ｂを介して太陽歯車３１ｃが回転し、その回転が高速段歯車機構３２の低速軸３３に伝達される。
【００２６】
高速段歯車機構３２は、低速ギヤ３３ａを有する低速軸３３と、第１中間ギヤ３４ａ及び第２中間ギヤ３４ｂを有する中間軸３４と、高速ギヤ３５ａを有する出力軸３５とを備えている。
低速軸３３は、その直径が例えば約１ｍの大型の回転軸からなり、主軸２と同心上に配置されている。低速軸３３の軸方向両端部はころ軸受３６ａ，３６ｂにより回転自在に支持されている。
【００２７】
中間軸３４は、低速軸３３と平行に配置されており、その軸方向両端部がころ軸受３７ａ，３７ｂにより回転自在に支持されている。中間軸３４の第１中間ギヤ３４ａは低速ギヤ３３ａと噛み合い、第２中間ギヤ３４ｂは高速ギヤ３５ａと噛み合っている。
出力軸３５は、中間軸３４と平行に配置されており、回転トルクを出力する。出力軸３５の軸方向の一端部３５ｂ及び他端部（出力端部）３５ｃ側は、それぞれころ軸受３８，３９により回転自在に支持されている。
【００２８】
以上の構成により、主軸２の回転は、遊星歯車機構３１のギヤ比、低速ギヤ３３ａと第１中間ギヤ３４ａとのギヤ比、及び第２中間ギヤ３４ｂと高速ギヤ３５ａとのギヤ比により３段階に増速されて、出力軸３５の出力端部３５ｃから回転として出力される。すなわち、風力による主軸２の回転は増速機３により３段階に増速されて、出力軸３５から出力され、この出力軸３５の回転トルクによって発電機４を駆動する。
【００２９】
〔ころ軸受３８〕
図３は、増速機３が有しているころ軸受３８を示す断面図である。ころ軸受３８は、円筒ころ軸受からなり、出力軸３５に外嵌固定された内輪３８ａと、増速機３のハウジング１４に固定された外輪３８ｂと、内輪３８ａと外輪３８ｂとの間に転動可能に配置された複数の円筒ころ３８ｃと、各円筒ころ３８ｃを円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器３８ｄとを備えている。内輪３８ａ、外輪３８ｂ、円筒ころ３８ｃは例えば軸受鋼によって形成されており、保持器３８ｄは例えば銅合金によって形成されている。
【００３０】
内輪３８ａは、その外周の軸方向中央部に内輪軌道面３８ａ１が形成されている。外輪３８ｂは、内輪３８ａと同心上に配置されており、その内周の軸方向中央部に外輪軌道面３８ｂ１が形成されている。外輪軌道面３８ｂ１は、内輪軌道面３８ａ１に対向して配置されている。また、外輪３８ｂは、軸方向両側に形成された一対の外輪鍔部３８ｂ２を有している。外輪鍔部３８ｂ２は、外輪３８ｂの内周の軸方向両端部から径方向内側に向かって突出して形成されており、この外輪鍔部３８ｂ２に円筒ころ３８ｃの端面が摺接する。
【００３１】
円筒ころ３８ｃは、内輪軌道面３８ａ１と外輪軌道面３８ｂ１との間に転動可能に配置されている。
保持器３８ｄは、軸方向に離れて配置された一対の円環部３８ｄ１と、この円環部３８ｄ１の周方向に沿って等間隔おきに配置されて両円環部３８ｄ１同士を連結する複数の柱部３８ｄ２とを有している。一対の円環部３８ｄ１と隣接する柱部３８ｄ２との間にはポケット３８ｄ３が形成されており、このポケット３８ｄ３内に各円筒ころ３８ｃが配置されている。なお、大型の風力発電装置１においては、増速機３の出力軸３５を支持する転がり軸受には、大きな負荷が付与されるため、剛性が高く、かつ出力軸３５の熱による軸方向の伸縮を好適に吸収することができるころ軸受３８を用いるのが好ましい。ただし、転がり軸受として玉軸受や円錐ころ軸受を用いてもよい。
【００３２】
〔軸継手９及びクラッチユニット２０〕
図２において、風力発電装置１は、増速機３の出力軸３５と発電機４の入力軸４１との間に設けられ、これら出力軸３５と入力軸４１との間でトルク伝達可能とするための軸継手９を備えている。そして、本実施形態では、軸継手９と出力軸３５との間にクラッチユニット２０が介在している。クラッチユニット２０は、入力軸４１用のブレーキ４４よりも増速機３側に設けられている。
【００３３】
図４は、軸継手９、クラッチユニット２０及びその周囲を示す縦側面図である。軸継手９は、出力軸３５と入力軸４１との間の領域に設けられており、これら出力軸３５と入力軸４１との間でトルク伝達可能とするための部材である。軸継手９は、軸本体部９ａと、この軸本体部９ａの両端部に固定されているフランジ部９ｂ，９ｃとを有している。フランジ部９ｃに、入力軸４１の端部に固定されているフランジ部４１ａがボルト・ナット２９ａによって連結固定されている。軸継手９は、出力軸３５側から入力される回転トルクを入力軸４１側へ伝達するためのトルク伝達軸として機能する。
【００３４】
図４において、クラッチユニット２０は、出力軸３５と一体回転する軸連結部２１と、軸継手９と一体回転する継手連結部２２と、これら軸連結部２１と継手連結部２２との間に設けられている一方向クラッチ７とを有している。更に、クラッチユニット２０は、軸連結部２１と継手連結部２２との間に介在する転がり軸受８を有している。
本実施形態では、軸連結部２１は、出力軸３５と別体であってこの出力軸３５と連結される軸状の部材からなり、また、継手連結部２２は、軸継手９と別体であってこの軸継手９と連結される部材からなる。
【００３５】
軸連結部２１は、外周面２１ａ１が円筒面からなる軸本体部２１ａと、出力軸３５と連結するための連結用軸部２１ｂとを有している。これに対して、出力軸３５の端部には、軸方向に伸びる孔３５ｄが形成されている。そして、連結用軸部２１ｂの端部に、この孔３５ｄに挿入されている挿入軸部２１ｃが形成されている。孔３５ｄはスプライン孔からなり、挿入軸部２１ｃはスプライン軸である。このため、軸連結部２１（挿入軸部２１ｃ）は、出力軸３５（孔３５ｄ）に対して軸方向移動は可能であるが、相対回転は不能となる。
【００３６】
このように、軸連結部２１は、出力軸３５に対して軸方向移動は可能であるが、相対回転は不能となっていることから、出力軸３５から軸継手９を経て入力軸４１までの間において、温度上昇又は温度降下に起因する熱伸縮によって軸方向長さが変化しても、その変化を挿入軸部２１ｃと孔３５ｄとの関係によって吸収することができ、かつ、出力軸３５から軸継手９を介して入力軸４１へのトルクの伝達が可能となる構成が得られる。
なお、孔３５ｄと挿入軸部２１ｃとを設ける部材は反対であってもよい。つまり、図示しないが、軸連結部２１にスプライン孔を形成し、出力軸３５にスプライン軸を形成した構成としてもよい。
【００３７】
軸連結部２１は、軸状の部材からなるのに対して、継手連結部２２は、この軸状の部材の径方向外側に位置する筒状の部材からなる。継手連結部２２はフランジ部２２ａを有している。このフランジ部２２ａによって、継手連結部２２は、後に説明するスペーサ（撓み部材２３）を間に挟んで、軸継手９のフランジ部９ｂにボルト・ナット２９ｂによって連結固定されている。またこのボルト・ナット２９ｂによって、継手連結部２２は軸継手９に着脱可能である。また、この着脱可能とする構成により、軸連結部２１も出力軸３５との間で着脱可能となる。なお、軸継手９に対して継手連結部２２を着脱可能とするために、継手連結部２２（この継手連結部２２の内周側に取り付けられている一方向クラッチ７）と出力軸３５との間には軸方向の空間Ｓ１が設けられている。また、出力軸３５に対して軸連結部２１を着脱可能とするために、軸連結部２１と軸継手９との間には軸方向の空間Ｓ２が設けられている。空間Ｓ１には図示しないが、弾性部材からなる充填材が設けられていてもよい。
【００３８】
一方向クラッチ７は、軸連結部２１の軸本体部２１ａと継手連結部２２の筒状本体部２２ｂとの間であって、径方向で互いに対向してオーバーラップしている領域に設けられている。また、転がり軸受８は、軸本体部２１ａと筒状本体部２２ｂとの間であって一方向クラッチ７の軸方向片側（軸継手９側）にのみ設けられている。
一方向クラッチ７は、出力軸３５の回転を、軸連結部２１及び継手連結部２２を介して入力軸４１に伝達可能とするために設けられている。この一方向クラッチ７の機能については後に説明する。転がり軸受８は軸連結部２１と継手連結部２２とを互いに支持するために設けられている。つまり、転がり軸受８は、連結部支持用の転がり軸受である。
【００３９】
また、軸継手９と継手連結部２２との間には、撓み部材２３が介在している。撓み部材２３は、複数のリンク状部材又はディスク状部材からなり、それぞれボルト・ナット２９ｂによってフランジ部２２ａ，９ｂに連結されている。撓み部材２３は、自身が撓む（弾性変形する）ことによって出力軸３５と入力軸４１との間の偏心や偏角（軸心のずれ）等のミスアライメントを吸収する機能を有している。この撓み部材２３の構成やこれと組み合わせて用いられるフランジ部２２ａ，９ｂの構成は特に限定されるものではなく、上記機能を有するものであれば従来公知の構造（例えば、特開２００６−２５００３４号公報等に記載の構成）を適用することができる。
【００４０】
〔給油構造〕
軸連結部２１と継手連結部２２との間には、その内部に配置された一方向クラッチ７及び転がり軸受８を潤滑するためのグリース（潤滑剤）が充填される。クラッチユニット２０には、一方向クラッチ７及び転がり軸受８の収容領域である軸本体部２１ａと筒状本体部２２ｂとの間にグリースを充填するための密封空間を形成する密封手段１０を備えている。本実施形態では、軸連結部２１は、軸本体部２１ａの外周側に取り付けられている内輪７１を更に有している。この内輪７１は一方向クラッチ７の内輪部としても機能する。そこで、前記密封空間は、この内輪７１と筒状本体部２２ｂとの間に形成される。密封手段１０は出力軸３５側に設けられており、また、図４では省略しているが、他の密封手段が軸継手９側に設けられていてもよい。これにより、筒状本体部２２ｂと軸本体部２１ａとの間にグリースを封入し、一方向クラッチ７及び転がり軸受８を好適に潤滑することができる。なお、前記密封空間における一方向クラッチ７の配置箇所と転がり軸受８の配置箇所とは軸方向に連通しており、グリースが一方向クラッチ７と転がり軸受８との間で行き渡るようになっている。
【００４１】
筒状本体部２２ｂにはその外周面から内周面（前記密封空間）を径方向に貫通する給油孔６１ａが形成されており、この給油孔６１ａにグリースニップル（逆止弁付き給油口）６４が取り付けられている。本実施形態では、給油孔６１ａ（及びグリースニップル６４）を、一方向クラッチ７の出力軸３５側に設けているが、一方向クラッチ７と転がり軸受８との間に対応した位置に設けることができる。また、給油孔６１ａは周方向の複数箇所、例えば、周方向等間隔で４箇所に設けられており、いずれかの給油孔６１ａからも密封空間内にグリースを供給することが可能となる。
【００４２】
また、いずれかの給油孔６１ａからグリースを供給する際に、他の給油孔６１ａのグリースニップル６４を取り外すことで、当該他の給油孔６１ａから古いグリースを排出することができる。したがって、給油孔６１ａは、グリースの供給部としての機能だけでなく排出部としての機能をも有している。
【００４３】
継手連結部２２が回転すると給油孔６１ａの位置も変化するが、この給油孔６１ａは周方向に複数設けられているので、最も給油し易い位置に配置された給油孔６１ａを選択して給油することができる。したがって、給油作業を容易に行うことができる。
また、給油孔６１ａが、一方向クラッチ７と転がり軸受８との間に対応した位置に設けられている場合、両者に対するグリースの供給を確実に行うことができる。グリースは、基油にエステル、増ちょう剤にウレア系のもの等を用いた温度変化に影響を受けにくいものを用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４４】
〔転がり軸受８、及び一方向クラッチ７〕
図４において、転がり軸受８は、軸連結部２１の軸本体部２１ａと継手連結部２２の筒状本体部２２ｂとの間に介在しており、軸連結部２１及び継手連結部２２を互いに相対回転可能に支持している。転がり軸受８は、軌道輪としての内輪８１及び外輪８２と、内輪８１と外輪８２との間に転動可能に配置された複数の玉（転動体）８３と、複数の玉８３を周方向に間隔をあけて保持する保持器８４とを備えた深溝玉軸受からなる。
【００４５】
図５は、図４におけるＡ矢視の断面図である。図４及び図５に示すように、一方向クラッチ７は、内輪部と、外輪部と、複数のころ（係合子）７３とを備えている。本実施形態では、前記内輪部は軸本体部２１ａに外嵌する内輪７１からなるが、前記外輪部は、筒状本体部２２ｂの一部からなる。なお、以下において、この筒状本体部２２ｂの一部を一方向クラッチ７の外輪７２と呼ぶ。なお、前記外輪部は、筒状本体部２２ｂとは別体であって、この筒状本体部２２ｂの内周面に嵌合して固定される部材によって構成されてもよい。
【００４６】
内輪７１は、軸本体部２１ａに嵌合することによって固定されており、軸連結部２１と一体回転する。ころ７３は、内輪７１の外周面７１ａと外輪７２の内周面７２ａとの間に配置されている。外輪７２の内周面７２ａが、ころ７３が転動する内周面７２ａを構成している。本実施形態では、ころ７３が円柱形状に形成されたものであり、周方向に８個設けられている（図５参照）。
【００４７】
一方向クラッチ７は、更に、各ころ７３を円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器７４と、各ころ７３を周方向に向かって一方向に弾性的に付勢する複数の弾性部材（付勢部材）７５（図５参照）とを備えている。
図６は、一方向クラッチ７の保持器７４を示す斜視図である。保持器７４は、軸方向に対向する一対の円環部７６と、これら円環部７６とは別体であって、両円環部７６に軸方向両端部がそれぞれ嵌合する複数の柱部７７とを有している。両円環部７６と周方向に隣接する柱部７７とに囲まれた空間によってポケット７８が形成されており、各ポケット７８に各ころ７３が個別に収容されている（図５参照）。
【００４８】
円環部７６は、炭素鋼やアルミ等の金属材料により構成され、また、円環部７６の内周には、円周方向に所定間隔をあけて複数の凹部７６ａが形成されている。
柱部７７は、本体部７７ａと、本体部７７ａの周方向の一端面に突設された突起部７７ｂと、本体部７７ａの軸方向両端部にそれぞれ形成された一対の嵌合部７７ｃとを有している。そして、本体部７７ａ、突起部７７ｂ、及び嵌合部７７ｃは、合成樹脂材料を射出成形することにより一体成形されている。
【００４９】
嵌合部７７ｃは、本体部７７ａよりも径方向の厚みが薄く形成されており、この嵌合部７７ｃを凹部７６ａに嵌合させた状態で円環部７６の外周面と本体部７７ａの外周面とがほぼ面一となるように構成されている。
突起部７７ｂは、図５に示すように、ポケット７８内に収容された弾性部材７５を案内（位置決め）するためのものである。突起部７７ｂは、先端に向かうに従って徐々に細くなるように形成されている。そして、弾性部材７５が、突起部７７ｂの先端側から遊嵌されるようになっている。なお、弾性部材７５は、軸方向に細長く形成された圧縮コイルバネからなる。なお、弾性部材７５は、板バネ等の他の形式のバネであってもよい。
【００５０】
以上のように保持器７４は、円環部７６と柱部７７とから構成され、これらは互いに別体で形成されているので、円環部７６及び柱部７７をそれぞれ個別に製作することができる。したがって、保持器７４の全体を一体に製作する場合に比べて、保持器７４を容易に製作することができる。特に、風力発電装置１に用いられる保持器７４は大型であり、全体を一体に製作することが困難であるので、円環部７６と柱部７７とを別体で構成することがより有益である。また、円環部７６を金属製とすることによって保持器７４の強度を十分に確保することができ、柱部７７を合成樹脂製とすることによって保持器７４全体の軽量化を図ることができる。
【００５１】
また、図４に示すように、一方側の円環部７６の内周面には凸部７６ｃが形成されている。そして、内輪７１の外周面７１ａには、この凸部７６ｃが挿入状となる凹部７１ｂが形成されている。凸部７６ｃが凹部７１ｂに挿入状となることで、保持器７４は軸方向の移動が制限され、この結果、ころ７３は保持器７４によって軸方向の移動が制限される構成となる。
【００５２】
図５に示すように、内輪７１の外周面７１ａにはころ７３と同数（８つ）の平坦なカム面７１ａ１が形成されており、外輪７２の内周面７２ａは円筒面に形成されている。カム面７１ａ１と内周面７２ａとの間には、くさび状空間Ｓが周方向に複数（８箇所）形成されている。
【００５３】
図７は、一方向クラッチ７の要部を拡大して示す断面図である。複数のころ７３が、軸連結部２１の内輪７１と継手連結部２２の筒状本体部２２ｂとの間に介在している。また、ころ７３は各くさび状空間Ｓに個別に配置されている。また、ころ７３は弾性部材７５によってくさび状空間Ｓが狭くなる方向に付勢されている。ころ７３の外周面は、内輪７１のカム面７１ａ１及び外輪７２（筒状本体部２２ｂの一部）の内周面７２ａに接触する接触面７３ａとなっており、この接触面７３ａは幅方向（軸方向）に真っ直ぐに形成されている。
【００５４】
以上のように構成された一方向クラッチ７では、軸連結部２１及びこれと一体である内輪７１が増速回転することにより、軸連結部２１及び内輪７１の回転速度が、継手連結部２２（外輪７２）の回転速度を上回る場合には、軸本体部２１ａ及び内輪７１が、外輪７２に対して一方向（図５の反時計回り方向；図７の矢印ａ方向）に相対回転しようとする。この場合、弾性部材７５の付勢力により、ころ７３はくさび状空間Ｓが狭くなる方向（図７の右方向）へ僅かに移動して、ころ７３の接触面７３ａが内輪７１の外周面７１ａ（カム面７１ａ１；被噛み合い面）及び外輪７２の内周面（被噛み合い面）７２ａに圧接し、ころ７３が内輪７１と外輪７２との間に噛み合った状態となる。これにより、内輪７１と外輪７２とは前記一方向ａに一体回転可能となり、軸連結部２１と継手連結部２２とを一体回転可能に接続することができる。
【００５５】
本実施形態では、図４に示すように、軸連結部２１は増速機３の出力軸３５と一体回転可能であり、また、継手連結部２２は軸継手９を介して発電機４の入力軸４１と一体回転可能である。このため、前記一方向クラッチ７は、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２とを一体回転可能に接続することができる。つまり、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で、ころ７３が、軸連結部２１の内輪７１の外周面７１ａと、継手連結部２２の筒状本体部２２ｂ（外輪７２）の内周面７２ａとに噛み込み可能となって、軸連結部２１と継手連結部２２とを一体回転可能に接続することができる。この結果、出力軸３５は、軸継手９を介して入力軸４１と一体回転する。
【００５６】
また、出力軸３５（軸連結部２１）が増速回転後に一定速回転となり、軸連結部２１の回転速度が、入力軸４１（継手連結部２２）の回転速度と同一になった場合には、ころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態で保持される。このため、一方向クラッチ７は、内外輪７１，７２の前記一方向への一体回転を維持し、出力軸３５（軸連結部２１）と入力軸４１（継手連結部２２）とは一体回転し続ける。
【００５７】
一方、出力軸３５が減速して軸連結部２１が減速回転することにより、軸連結部２１の回転速度が、継手連結部２２の回転速度を下回る場合には、内輪７１が外輪７２に対して他方向（図５の時計回り方向；図７の矢印ｂ方向）に相対回転しようとする。この場合には、ころ７３が、弾性部材７５の付勢力に抗してくさび状空間Ｓが広くなる方向へ僅かに移動することにより、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いが解除される。このように、ころ７３の噛み合いが解除されることで、軸連結部２１と継手連結部２２との接続が遮断される。
【００５８】
つまり、一方向クラッチ７は、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２との接続を解除する。つまり、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で、軸連結部２１の内輪７１の外周面７１ａと継手連結部２２の筒状本体部２２ｂ（外輪７２）の内周面７２ａとに対するころ７３の前記噛み込みが解除され、軸連結部２１と継手連結部２２との接続を解除する。この結果、出力軸３５は、軸継手９と遮断され、出力軸３５と入力軸４１とは相対回転可能（空転可能）となる。
【００５９】
なお、各くさび状空間Ｓを形成する内周面７２ａは、周方向に連続する円筒面の一部（円弧面）によって構成されているが、周方向に連続しない円弧面、例えば、周方向に隣接するくさび状空間Ｓの内周面７２ａの間に平坦面や変曲点が介在するような独立した円弧面であってもよい。
【００６０】
〔締付け力が増大する作用について〕
軸連結部２１において、内輪７１は、軸本体部２１ａに対して所定の締め代をもって締まり嵌めによって嵌合されている。したがって、軸本体部２１ａに対する内輪７１の締め付け力によって両者が一体回転可能となる。また、軸本体部２１ａに対する内輪７１の締め付け力は、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いによって増大する。以下、この作用について説明する。
【００６１】
図７に示すように、内輪７１が外輪７２に対して図７の矢印ａ方向に相対回転しようとしたとき、カム面７１ａ１と内周面７２ａとにころ７３が噛み込み、ころ７３は、図８（ａ）（図８（ｂ））に示すように、内周面７２ａから荷重Ｆａ（Ｆｂ）を受け、内輪７１のカム面７１ａ１は、荷重Ｆａ（Ｆｂ）の分力である垂直成分荷重Ｆａ１（Ｆｂ）をころ７３から受ける。したがって、この垂直成分荷重Ｆａ１（Ｆｂ）によって軸本体部２１ａに対する内輪７１の締め付け力は増大する。
【００６２】
そのため、軸本体部２１ａと内輪７１との嵌め合いによる締め付け力（以下、「初期の締め付け力」ともいう）によって軸本体部２１ａから内輪７１に伝達可能なトルク（伝達トルク）Ｔ２は、風力発電装置１を作動させるための負荷トルク（発電機４のロータ４２を回すための発電トルクや慣性トルク）が最大となったときに、軸本体部２１ａから内輪７１に伝達されるべき最大の伝達トルクＴ１ｍａｘよりも小さくすることができる。すなわち、Ｔ２とＴ１ｍａｘとを、
Ｔ１ｍａｘ＞Ｔ２    ・・・（１）
の関係に設定することができる。
【００６３】
また、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いによる締め付け力（以下、「追加の締め付け力」ともいう）によって軸本体部２１ａから内輪７１に伝達可能な伝達トルクをＴ３としたとき、Ｔ２とＴ３とを加算した値が、風力発電装置１を作動させるために必要な最小限の伝達トルクＴ１よりも常に大きくなっている。すなわち、
Ｔ１＜Ｔ２＋Ｔ３    ・・・（２）
特に、負荷トルクが最大となったときの追加の締め付け力で、軸本体部２１ａから内輪７１に伝達可能な伝達トルクＴ３ｍａｘは、以下の条件を満たしている。
Ｔ１ｍａｘ＜Ｔ２＋Ｔ３ｍａｘ    ・・・（３）
【００６４】
以上の負荷トルクと各伝達トルクＴ１〜Ｔ３との関係は、図９のグラフに示すとおりである。なお、上述の最大の負荷トルクとは、風力発電装置１の設計条件として想定した最大の負荷トルクのことをいい、風力発電装置１が故障したときや異常気象により想定を超える風速の急変動が生じたときなどに発生する過大な負荷トルクのことではない。
上記の式（１）〜（３）の関係が満たされることによって、軸本体部２１ａと内輪７１との嵌め合いによる初期の締め付け力を可及的に小さくすることができ、両者の嵌め合いに必要な締め代を小さくし、当該嵌め合いによって内輪７１に生じる内部応力（特に円周方向の応力）を小さくすることができる。内輪７１の内部応力を小さくすることで内輪７１の耐久性を高め、一方向クラッチ７、ひいてはクラッチユニット２０の寿命を高めることができる。なお、軸本体部２１ａと内輪７１の間の締め代は、最小で１０μｍとすることができる。
【００６５】
なお、一方向クラッチ７の内輪７１を省略し、軸本体部２１ａに直接カム面を形成すれば、上記のような嵌め合いに伴う内輪７１の応力集中を抑制することができ、好適である。しかし、本実施形態のように風力発電装置１に用いられる一方向クラッチ７は大型であるため、軸本体部２１ａに対して直接カム面を形成するのは困難であり、現実的ではない。したがって、上記の式（１）〜（３）のように各伝達トルクＴ１〜Ｔ３と負荷トルクとの関係を設定することが最も有効である。
【００６６】
〔くさび状空間Ｓのくさび角について〕
一方、負荷トルクの増大に伴って、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いによる締め付け力が過度に大きくなると、内輪７１の負担が大きくなり、却って耐久性が低下してしまうおそれがある。そのため、本実施形態では、負荷トルクが大きくなるほど、負荷トルクの増分に対する、ころ７３から内輪７１（カム面７１ａ１）に付与される垂直成分荷重の増分を小さくし、内輪７１への負担を可及的に小さくできるようにしている。
【００６７】
具体的には、外輪７２の内周面７２ａは円弧面に形成されているため、くさび状空間Ｓが狭い領域ほど、くさび角は大きくなる（図７参照）。
図８（ａ）は、くさび状空間Ｓが比較的広く、くさび角θａが小さい領域にころ７３が位置している状態を示し、図８（ｂ）は、くさび状空間Ｓが比較的狭く、くさび角θｂが大きい領域にころ７３が位置している状態を示している。
【００６８】
また、ころ７３がくさび状空間Ｓの広い領域に位置するのは、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いの初期、例えば非回転の状態からカットイン風速（発電のために最低必要な風速）に達して回転し始めるときや、カットイン風速で回転が一定となり安定しているとき等のように負荷トルクが小さい場合であり、また、ころ７３がくさび状空間Ｓの狭い領域に位置するのは、定格風速以上の風速となり定格出力に達したときなどの負荷トルクが大きい場合である。カットイン風速は、瞬間風速であってもよいし、所定時間の平均風速であってもよい。
したがって、図８において、外輪７２の内周面７２ａからころ７３に付与される荷重Ｆａと荷重Ｆｂは、
Ｆａ＜Ｆｂ    ・・・（４）
の関係がある。
【００６９】
そして、図８（ｂ）において、内周面７２ａからころ７３に付与される荷重Ｆｂに対する垂直成分荷重Ｆｂ１の割合（Ｆｂ／Ｆｂ１）は、図８（ａ）において、荷重Ｆａに対する垂直成分荷重Ｆａ１の割合（Ｆａ／Ｆａ１）よりも小さくなる。そのため、負荷トルクが増大したとしても、垂直成分荷重Ｆｂ１はそれほど大きくならず、内輪７１に対する負担を軽減することができる。
【００７０】
ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いの初期の負荷トルクが作用したときのくさび角θａと、最大の負荷トルクが作用したときのくさび角θｂとは、
１．０°＜θｂ−θａ＜１．５°  ・・・（５）
の関係に設定されている。
くさび角θａは、４°〜９°の範囲にあることが好ましく、くさび角θｂは、５．５°〜１０°の範囲にあることが好ましい。くさび角θａが４°よりも小さいと、ころ７３からカム面７１ａ１に付与される垂直成分荷重Ｆａ１が必要以上に大きくなる可能性があり、くさび角θａが９°を超えると、他方のくさび角θｂが大きくなりすぎ、ころと両周面との噛み合いが不十分となる可能性があるからである。また、くさび角θｂが、５．５°よりも小さいと、他方のくさび角θａが小さくなりすぎ、ころ７３からカム面７１ａ１に付与される垂直成分荷重Ｆａ１が必要以上に高まる可能性があり、くさび角θｂが１０°を超えると、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いが不十分となる可能性があるからである。
【００７１】
また、くさび角θａとθｂとの比は、
１．１＜θｂ／θａ＜１．４  ・・・（６）
（より好ましくは、１．１１＜θｂ／θａ＜１．３８）
に設定されている。
くさび角θａ，θｂが以上のような関係に設定されることによって、ころ７３と内輪７１及び外輪７２との噛み合いの初期から負荷トルクが最大となるまでの間、軸本体部２１ａと内輪７１とのトルク伝達を確実に行うことができるとともに内輪７１の負担も軽減することができる。
【００７２】
上記の式（５）（６）のような関係は、外輪７２の内径、ころ７３の外径やＰ．Ｃ．Ｄ、内周面７２ａとカム面７１ａ１との間隔等を調整することによって設定することができる。また、一方向クラッチ７におけるころ７３の数は、４個〜８個に設定することが好ましい。ころ７３の数が８個を超えると、内周面７２ａから各ころ７３への荷重Ｆａ（Ｆｂ）が分散し、ころ７３からカム面７１ａ１への垂直成分荷重Ｆａ１（Ｆｂ１）が小さくなり、軸本体部２１ａに対する内輪７１の締め付け力を十分に得ることができなくなる可能性があるからである。また、ころ７３の数が４個より少ないと、軸本体部２１ａに対する内輪７１の締め付け力が大きくなりすぎ、内輪７１への局所的な負担が大きくなるからである。
【００７３】
〔トルクリミッタについて〕
本実施形態の一方向クラッチ７には、軸連結部２１から継手連結部２２への伝達トルクが所定値（上限値）を超えたときにこれら軸連結部２１と継手連結部２２との接続を遮断するトルクリミッタ２４が設けられていてもよい。図１０はトルクリミッタ２４を備えている一方向クラッチ７の一部を示す断面図である。
【００７４】
前述したように、一方向クラッチ７は、軸連結部２１が図７の矢印ａ方向に増速回転することによって、ころ７３がカム面７１ａ１と外輪７２の内周面７２ａとの間に噛み込み、継手連結部２２を同方向に一体回転させる。しかし、例えば、発電機４に焼き付き等が生じて入力軸４１が回転し難くなると、この入力軸４１に軸継手９を介して連結された継手連結部２２も回転し難くなり、軸連結部２１から継手連結部２２に伝達される回転トルクが過大となる。この結果、例えば、軸連結部２１に連結された出力軸３５と主軸２との間の増速機３にも大きな負担がかかり、増速機３内の歯車や軸受等を損傷させてしまう可能性がある。
【００７５】
そこで、上記のような不都合を解消するために、トルクリミッタ２４が設けられている。図１０に示すように、内輪７１の外周面７１ａに、ころ７３を収容可能とする凹部２５が形成されている。凹部２５は、周方向に隣接するカム面７１ａ１の間に形成されている。各凹部２５には、その矢印ａ方向に隣接して配置されているカム面７１ａ１に当接可能となっているころ７３が、カム面７１ａ１の端部７１ａ２を乗り越えたときに落ち込み、収容される。
【００７６】
凹部２５は、その底部２５ａがころ７３と略同一半径の円弧面に形成され、底部２５ａの周方向両側に形成された側壁部２５ｂ１，２５ｂ２は、互いに平行に形成される。側壁部２５ｂ１，２５ｂ２は、一方向クラッチ７の軸心Ｏと底部２５ａの曲率中心とを通る径方向の仮想線Ｙに対して径方向外側ほど矢印ａ方向に位置するように傾斜する傾斜面に形成されている。そのため、ころ７３に近い側の側壁部２５ｂ１の方が長く、遠い側の側壁部２５ｂ２が短く形成されている。また、カム面７１ａ１と一方の側壁部２５ｂ１との間の角度は９０°以上（例えば、９０°〜１２０°程度）とされている。
【００７７】
また、凹部２５は、ころ７３の全体を収容することができる深さに形成されている。そのため、凹部２５に収容されたころ７３は、弾性部材７５よりも径方向内側に位置づけられる。
弾性部材７５にはカバー部材２６が設けられている。このカバー部材２６は、弾性部材７５の周方向一端面（ころ７３側の端面）、径方向外側面、径方向内側面、及び軸方向両側面を取り囲むように有底筒形状に形成されており、周方向一端面を覆う部分２６ａがころ７３に当接する。また、弾性部材７５の径方向外側面を覆う部分２６ｂは、外輪７２の内周面７２ａに沿って円弧状に形成されており、この部分２６ｂは、外輪７２の内周面７２ａに接触しても円滑に滑ることができるように、フッ素樹脂や二硫化モリブデン等によるコーティングが施され、摩擦抵抗が低減されている。
【００７８】
軸連結部２１から継手連結部２２に伝達される回転トルクが上限を超えると、ころ７３が、カム面７１ａ１上から端部７１ａ２を乗り越え、図１１に示すように、凹部２５に落ち込み、くさび状空間Ｓから離脱した状態となる。そのため、軸連結部２１と継手連結部２２との接続は完全に遮断され、両者の間の回転トルクの伝達が絶たれた状態となる。そのため、軸連結部２１はほとんど負荷を受けることなく回転し、増速機３にかかる負担を軽減することができ、増速機３の損傷も防止することができる。
【００７９】
また、軸連結部２１は、主軸２が回転している限り、ころ７３が凹部２５内に収容された後も増速機３によって増速されて回転を継続するが、この軸連結部２１の回転による遠心力で凹部２５からころ７３が径方向外方へ離脱し、再びころ７３がカム面７１ａ１と外輪７２の内周面７２ａとに噛み合ってしまうと、軸連結部２１が継手連結部２２に接続されてロック状態となり、増速機３に大きな負担がかかってしまう。このような事態を防止するため、本実施形態のトルクリミッタ２４には、凹部２５からのころ７３の離脱を防止する離脱防止手段が設けられている。
【００８０】
具体的に、離脱防止手段は、凹部２５の一方の側壁部（周方向一方の端縁；規制部）２５ｂ２が、ころ７３の径方向外側へ向けて突出していることによって構成されている。すなわち、遠心力によってころ７３が径方向外方（仮想線Ｙに沿った矢印Ｂ方向）へ移動しようとしたとしても、凹部２５の側壁部２５ｂ２が障害となって移動し難くなり、凹部２５からの離脱が防止される。また、軸連結部２１が矢印ａ方向に回転することによって、ころ７３には矢印ａとは反対方向への慣性力が付与されるため、凹部２５からより一層離脱し難くなっている。
【００８１】
また、弾性部材７５及びカバー部材２６が、離脱防止手段としての機能を有している。すなわち、カム面７１ａ１上のころ７３が凹部２５に落ち込むと、ポケット７８内の弾性部材７５が伸張し、ころ７３は、弾性部材７５及びカバー部材２６よりも径方向内側に位置づけられるとともに、凹部２５の少なくとも一部がカバー部材２６によって閉塞される。そのため、軸連結部２１の回転による遠心力に起因してころ７３が径方向外方へ移動しようとしても弾性部材７５及びカバー部材２６が障害となって、その移動が阻止され、凹部２５からのころ７３の離脱が好適に防止される。特に、弾性部材７５にカバー部材２６が設けられることによって凹部２５からのころ７３の離脱を確実に防止することができる。
【００８２】
なお、増速機３の故障等を防ぐためのトルクリミッタの構成は他の形態であってもよい。例えば、図４に示すスペーサ２３をトルクリミッタとして機能させてもよい。つまり、この場合、スペーサ２３を樹脂製とし、異常な過トルクが出力軸３５等に作用しそうになると、このスペーサ２３が破壊される構成とすればよい。
【００８３】
〔クラッチユニット２０の他の形態について〕
図１２は、軸継手９、クラッチユニット２０及びその周囲を示す縦側面図である。図１２に示すクラッチユニット２０も、図４に示すクラッチユニット２０と同様に、出力軸３５に連結される軸連結部２１と、軸継手９に連結される継手連結部２２と、これら軸連結部２１と継手連結部２２との間に設けられている一方向クラッチ７とを有している。なお、図４と図１２とに示す各形態において、同じ構成要素に対しては同じ符号を付している。
【００８４】
図４に示すクラッチユニット２０と、図１２に示すクラッチユニット２０とを比較すると、出力軸３５と軸連結部２１との連結構造、及び、軸連結部２１と継手連結部２２との支持構造が異なっている。また、図１２に示す形態では、一方向クラッチ７の内輪が軸連結部２１の一部によって構成されている点で、図４に示す形態と異なる。
【００８５】
前記連結構造について説明する。出力軸３５の端部３５ｅには雄ねじ４６が形成されている。これに対して、軸連結部２１は中空の軸部材からなり、この軸連結部２１には、雄ねじ４６と螺合する雌ねじ４７が形成されている。そして、雌ねじ４７は、雄ねじ４６との締め付けが完了すると、この締め付けの方向に回り止めがされる構成となっている。つまり、出力軸３５は、雄ねじ４６よりも径方向寸法が大きい大径部４８を有しており、雌ねじ４７と雄ねじ４６とを締め付けると最終的に、この大径部４８の軸方向端面４８ａに雌ねじ４７の軸方向端面が当接する。これにより、それ以上、出力軸３５と軸連結部２１とを相対回転させることができず、締め付け方向に回り止めがされる。
【００８６】
出力軸３５に対して軸連結部２１を回転させて、前記ねじ４６，４７を螺合させてこれらを連結させるが、その作業を容易に行うために軸連結部２１には六角孔４９が形成されている。つまり、この六角孔４９に六角レンチの一部を挿入し締め付け作業が行われる。
そして、ねじ４６，４７の締め付けの方向は、発電機４による発電時の出力軸３５及び入力軸４１の回転方向と同方向に設定されている。これにより、発電のために出力軸３５と軸連結部２１との間に回転トルクが作用しても、ねじ４６，４７が外れることがない。
以上の連結構造によれば、出力軸３５と軸連結部２１との連結が容易に行われる。
【００８７】
前記支持構造について説明する。継手連結部２２は筒状の部材からなり、軸連結部２１はこの筒状の部材の径方向内側に位置する軸状（中空軸状）の部材からなる。そして、このクラッチユニット２０は、軸連結部２１と継手連結部２２とを同心円状として支持するための支持部５６を有している。
支持部５６は、複数の玉列（図１２では３つの玉列）を有しており、各玉列は周方向に沿って複数配置した玉５７を有している。更に、支持部５６は、環状の保持器５８を有しており、保持器５８は、各玉列を軸方向に間隔をあけて保持すると共に、各玉列に含まれる複数の玉５７を周方向に間隔をあけて保持することができる。
【００８８】
支持部５６が設けられる領域では、継手連結部２２の内周面２２ｃ、及び軸連結部２１の外周面２１ｅは円筒面からなる。そして、この支持部５６は、周方向に回転可能であり、また、軸方向にも移動可能となっている。
以上より、支持部５６は、軸連結部２１の外周面２１ｅと継手連結部２２の内周面２２ｃとの間に介在する複数の玉５７と、この複数の玉５７を周方向に間隔をあけて保持する保持器５８とを有しており、軸連結部２１と継手連結部２２とを相対的に軸方向移動可能でかつ相対回転可能として支持することができる。
【００８９】
この支持構造によれば、軸連結部２１と継手連結部２２とは相対的に軸方向移動可能となることから、出力軸３５から継手９を経て入力軸４１までの間において、温度上昇や温度降下に起因する熱伸縮によって軸方向長さが変化しても、その変化を軸連結部２１と継手連結部２２との構成、及び支持部５６によって吸収することができる。
なお、図示しないが、軸連結部２１を筒状の部材とし、継手連結部２２をこの筒状の部材の径方向内側に位置する軸状の部材とし、これらの間に支持部５６を設けた構成としてもよい。
【００９０】
〔クラッチユニット２０の他の形態について〕
図１６は、軸継手９、クラッチユニット２０及びその周囲を示す縦断面図である。図１６に示すクラッチユニット２０は、図４及び図１２に示す形態と同様に、軸継手９と増速機３の出力軸３５との間に介在している。また、図４及び図１２に示すクラッチユニット２０と同様に、本実施形態のクラッチユニット２０も、出力軸３５に連結され出力軸３５と一体回転する軸連結部２１と、軸継手９に連結され軸継手９と一体回転する継手連結部２２と、これら軸連結部２１と継手連結部２２との間に設けられている一方向クラッチ７とを有している。なお、図４（図１２）と図１６とに示す各形態において、同じ構成要素に対してはできるだけ同じ符号を付している。
【００９１】
図４（図１２）に示すクラッチユニット２０と、図１６に示すクラッチユニット２０とを比較すると、出力軸３５と軸連結部２１との連結構造の他に、継手連結部２２及び軸連結部２１の支持構造が異なっている。図１６に示すクラッチユニット２０は、継手連結部２２及び軸連結部２１等を支持するための支持部材６６を更に備えている。以下、図１６に示すクラッチユニット２０の構成を説明する。
【００９２】
このクラッチユニット２０は、増速機３のハウジング１４に固定されている支持部材６６と、この支持部材６６と継手連結部２２との間に設けられている転がり軸受６８とを更に有している。
【００９３】
増速機３は、ハウジング１４、出力軸３５、ころ軸受３９、及びシール部材４０を備えている。ハウジング１４は、ナセル１３（図１参照）の床（コンクリート床）上に載せた状態として設置されており、この床によってハウジング１４を含む増速機３の自重は支持されている。ハウジング１４の内周面に複列のころ軸受３９が設けられており、これらころ軸受３９によって出力軸３５はハウジング１４に回転可能として支持された状態となる。そして、このハウジング１４と出力軸３５との間に形成される環状の空間には、前記ころ軸受３９の他に、開口端側にシール部材４０が設けられており、異物が増速機３内部へ侵入するのを防止している。そして、出力軸３５は、ハウジング１４の端面１４ａから軸方向外側へ突出している。
【００９４】
軸連結部２１は、筒状の部材であり、出力軸３５に外嵌して固定されている。このため、軸連結部２１は出力軸３５と一体回転可能となる。軸連結部２１の軸方向隣りにはリング状の間座６９ａが設けられており、この間座６９ａと継手連結部２２との間にシール部材６９ｂが設けられている。シール部材６９ｂは、異物が一方向クラッチ７側へ侵入するのを防止する。また、出力軸３５の端部に形成されているボルト部にはナット部材６９ｃが螺合している。このナット部材６９ｃにより、軸連結部２１及び間座６９ａが軸方向に移動して出力軸３５から脱落するのを防止している。
【００９５】
継手連結部２２は、全体が円環状であり、軸継手９と連結されている回転フランジ部２２ｄと、この回転フランジ部２２ｄと一体であり円筒形状を有する回転円筒部２２ｅとを有しており、断面Ｌ字形となっている。回転フランジ部２２ｄは、軸継手９のフランジ部９ｂと、スペーサ（撓み部材）２３を介してボルト・ナット２９ｂにより連結されている。回転円筒部２２ｅは、回転フランジ部２２ｄと連続しており回転フランジ部２２ｄと一体回転する。この回転円筒部２２ｅの内周側に一方向クラッチ７が設けられている。
【００９６】
一方向クラッチ７は、前記各実施形態（図５参照）と同様の構成であり、出力軸３５の回転を、軸連結部２１、継手連結部２２、及び軸継手９を介して発電機４の入力軸４１に伝達可能とする。一方向クラッチ７は、内輪部と、外輪部と、複数のころ（係合子）７３とを備えている。本実施形態では、前記内輪部は軸連結部２１からなり、前記外輪部は継手連結部２２の回転円筒部２２ｅからなる。つまり、軸連結部２１が一方向クラッチ７の内輪として機能し、回転円筒部２２ｅが一方向クラッチ７の外輪として機能する。なお、前記内輪部及び前記外輪部はそれぞれ、軸連結部２１及び回転円筒部２２ｅとは別の部材であってもよい。
【００９７】
一方向クラッチ７のころ７３は、軸連結部（内輪）２１の外周面と回転円筒部（外輪）２２の内周面との間に複数個配置されている。本実施形態では、ころ７３が円柱形状に形成されたものであり、周方向に８個設けられている（図５参照）。
また、一方向クラッチ７は、更に、各ころ７３を円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器７４と、各ころ７３を周方向に向かって一方向に弾性的に付勢する複数の弾性部材（付勢部材）７５（図５参照）とを備えている。
なお、この一方向クラッチ７は、前記各実施形態と同じ機能を有している。つまり、この一方向クラッチ７は、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２とを一体回転可能に接続し、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２との接続を解除する。
【００９８】
支持部材６６は、全体が円環状であり、ハウジング１４と連結されている固定フランジ部６６ｄと、この固定フランジ部６６ｄと一体であり円筒形状を有する固定円筒部６６ｅとを有しており、断面Ｌ字形となっている。
転がり軸受６８は、固定円筒部６６ｅの内周面と、回転円筒部２２ｅの外周面との間に設けられている。これにより、転がり軸受６８は、支持部材６６に対して継手連結部２２を回転可能に支持することができる。
【００９９】
支持部材６６の固定フランジ部６６ｄは、ボルト６６ｆによってハウジング１４の側部の端面１４ａに固定されている。固定円筒部６６ｅは、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅの径方向外側に位置している。そして、これら固定円筒部６６ｅと回転円筒部２２ｅとの間に転がり軸受６８が介在しており、固定円筒部６６ｅと回転円筒部２２ｅとは同心状に位置することができる。そして、支持部材６６はハウジング１４に固定されていることから、転がり軸受６８を介して設けられている継手連結部２２は、この支持部材６６に対して径方向の位置決めがされる。このため、一方向クラッチ７においてころ７３による継手連結部２２及び軸連結部２１への噛み込みが解除された状態となっても、継手連結部２２及びこれに連結されている軸継手９は、出力軸３５と同心状を保つことができる。
【０１００】
以上の本実施形態に係るクラッチユニット２０によれば、増速機３のハウジング１４に、支持部材６６及び転がり軸受６８を介して、継手連結部２２を回転可能として取り付けることができる。このため、継手連結部２２を介して作用する軸継手９の重力（重量）、この継手連結部２２と軸連結部２１との間に設けられている一方向クラッチ７の重力（重量）、及び、この継手連結部２２自身の重力（重量）に起因する荷重をハウジング１４に伝達させ、この荷重をハウジング１４は支持することが可能となる。つまり、前記転がり軸受６８は、（ハウジング１４に対する）支持固定用の転がり軸受である。
【０１０１】
なお、前記支持部材６６が仮に設けられていない場合、軸継手９及びクラッチユニット２０の重量によって、これら軸継手９及びクラッチユニット２０に対するストレスや機械的な負荷が増加する。例えば、これらの重量によって出力軸３５と入力軸４１とに撓みが発生したり芯ずれが発生したりすると、一方向クラッチ７における前記のような噛み込み動作、及びその解除動作がスムーズに行われなくなるおそれがあり、一方向クラッチとしての機能が低下してしまうことがある。これに対して、本実施形態に係るクラッチユニット２０によれば、支持部材６６により、前記のような撓みや芯ずれの発生を抑制することができる。
【０１０２】
また、本実施形態では、継手連結部２２は、一方向クラッチ７が内周側に設けられる回転円筒部２２ｅを有しており、また、支持部材６６は、この回転円筒部２２ｅと同心状でかつこの回転円筒部２２ｅの径方向外側に位置する固定円筒部６６ｅを有している。そして、これら固定円筒部６６ｅと回転円筒部２２ｅとの間に転がり軸受６８が設けられている。そして、転がり軸受６８の軸方向の範囲内に、一方向クラッチ７のころ７３が位置する。このため、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅの内周側に一方向クラッチ７が設けられ、この回転円筒部２２ｅの外周側に転がり軸受６８が設けられた構成となる。
以上より、一方向クラッチ７と転がり軸受６８とが径方向に並んだ配置となり、この結果、継手構造（クラッチユニット２０）の軸方向寸法Ｅを小さくすることができる。つまり、軸継手９と増速機３との間の軸方向間隔を、前記各実施形態よりも短くすることが可能となる。なお、転がり軸受６８と一方向クラッチ７との軸方向位置は変更可能である。
【０１０３】
転がり軸受６８は、転動体が軸方向に二列設けられている複列転がり軸受である。または、４点接触型の玉軸受であってもよい。これにより、固定状態である支持部材６６は、継手連結部２２を軸方向に離れて設けられている二列の玉（転動体）６８ｃにより支持することができるので、支持部材６６と継手連結部２２との中心線の傾き発生を抑制することができる。この結果、固定状態にある支持部材６６に対して、継手連結部２２に作用するモーメントによるクラッチユニット２０の傾き等の発生を抑制することができる。なお、転がり軸受６８の転動体は、玉以外であってもよく、ころであってもよい。
【０１０４】
なお、図１６に示す実施形態では、転がり軸受６８の外輪６８ａは支持部材６６と別体であるが、図１７に示す変形例のように、支持部材６６の固定円筒部６６ｅが転がり軸受６８の外輪を兼ねていてもよい。この場合、固定円筒部６６ｅの内周面に転がり軸受６８の玉（転動体）６８ｃの軌道（軌道溝）６８ｄが設けられている。
また、図１６に示す実施形態では、転がり軸受６８の内輪６８ｂは継手連結部２２と別体であるが、図１７に示すように、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅが転がり軸受６８の内輪を兼ねていてもよい。この場合、回転円筒部２２ｅの外周面に転がり軸受６８の玉（転動体）６８ｃの軌道（軌道溝）６８ｆが設けられている。
このように、固定円筒部６６ｅが転がり軸受６８の外輪を兼ねたり、回転円筒部２２ｅが転がり軸受６８の内輪を兼ねたりすることで、部品数の削減が可能となり、また部品数が減ることで組み立てが容易となる。
【０１０５】
図１６（図１７）に示す実施形態では、支持部材６６を固定する対象となる固定物は、増速機３のハウジング１４であり、クラッチユニット２０は、軸継手９と増速機３の出力軸３５との間に介在している。そして、ハウジング１４は、風力発電装置１が設けられているナセル１３の床上に設置されており、この床によって支持されている。これにより、クラッチユニット２０が有する各構成部材等の重力（重量）に起因する荷重を、増速機３のハウジング１４に伝達させ、この荷重を増速機３のハウジング１４は支持することが可能となる。
【０１０６】
なお、図１６（図１７）に示す実施形態では、支持部材６６は、風力発電装置１が有する固定物として増速機３のハウジング１４に固定される場合について説明したが、その他に、前記固定部としては、図示しないが、例えばナセル１３内のスラブや柱であってもよい。
【０１０７】
このように図１６（図１７）に示す実施形態では、クラッチユニット２０が増速機３の出力軸３５と軸継手９との間に設けられている場合について説明したが、他の形態として、図１８に示すように、クラッチユニット２０が軸継手９と発電機４の入力軸４１との間に設けられていてもよい。この場合、支持部材６６を固定する対象となる固定物は、発電機４のハウジング４ａであり、クラッチユニット２０は、軸継手９と発電機４の入力軸４１との間に介在している。そして、クラッチユニット２０が有している支持部材６６は、発電機４のハウジング４ａに固定される。また、ハウジング４ａは、風力発電装置１が設けられているナセル１３（図１参照）の床上に設置されており、この床によって支持されている。これにより、クラッチユニット２０が有する各構成部材等の重力（重量）に起因する荷重を、発電機４のハウジング４ａに伝達させ、この荷重をハウジング４ａは支持することが可能となる。
【０１０８】
図１９と図２０は、図１６に示すクラッチユニット２０の組み立て方法を説明する説明図である。図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、円筒状である軸連結部２１の外周側に、一方向クラッチ７用の複数のころ（係合子）７３と環状保持器７４とを設ける。なお、この軸連結部２１は、出力軸３５に取り付ける前の状態にある。そして、この軸連結部２１に軸方向から継手連結部２２を接近させ、継手連結部２２をころ７３の径方向外側に取り付ける（図１９（Ｃ）（Ｄ）参照）。この際、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅの内周側にリング状のシール部材６９ｂを取り付ける。また、このシール部材６９ｂの内周側であって軸連結部２１の軸方向隣りの位置にリング状の間座６９ａを設ける。このようにして組み立てられた中間品を、第１の中間品Ｍ１と呼ぶ。
また、軸連結部２１に軸方向から継手連結部２２を接近させ、図１９（Ｃ）に示すように、継手連結部２２をころ７３の径方向外側に取り付ける際、その取り付けを容易とするために、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅの内周面端部に、テーパ部が設けられている。このテーパ部は、軸方向外側に向かって拡径するテーパ面からなる。
【０１０９】
この第１の中間品Ｍ１とは別に、図２０（Ｅ）（Ｆ）に示すように、支持部材６６の内周側に転がり軸受６８を取り付け、これを第２の中間品と呼ぶ。
そして、図２０（Ｇ）に示すように、第１の中間品Ｍ１と第２の中間品Ｍ２とを相互に軸方向に沿って接近させて組み合わせ、クラッチユニット２０を得る。このように、両中間品Ｍ１，Ｍ２を軸方向に接近させて組み合わせる際、その組み合わせ（取り付け）を容易とするために、継手連結部２２の回転円筒部２２ｅの外周面端部に、テーパ部が設けられている。このテーパ部は、軸方向外側に向かって縮径するテーパ面からなる。
そして、このクラッチユニット２０と出力軸３５とを軸方向に接近させて結合させ、つまり、軸連結部２１及び間座６９ａを出力軸３５に外嵌させ、出力軸３５の先端に形成されているボルト部にナット部材６９ｃを螺合させ、締め付ける（図２０（Ｈ）参照）。そして、クラッチユニット２０の支持部材６６を図外の増速機３のハウジング１４に固定し、このクラッチユニット２０に図外の軸継手９を取り付ける。
以上より、図１６に示すクラッチユニット２０が、増速機３と軸継手９との間に設けられた構成となる。
【０１１０】
〔クラッチユニット２０の更に別の形態について〕
図１３は、クラッチユニット２０の一部を示す横断面図である。このクラッチユニット２０が有する一方向クラッチ７には、係合子としてスプラグ７３が用いられている。この場合、内輪７１の外周面７１ａは、図７に示すようなカム面が形成されておらず、円筒面に形成されている。なお、図１３に示す実施形態では、一方向クラッチ７の内輪部は、軸本体部２１ａの一部から構成されており、図４の場合のような別体の内輪７１を備えていない。この一方向クラッチ７は、前記各実施形態に適用可能である。
【０１１１】
スプラグ７３は、軸本体部２１ａの外周面７１ａに当接する第１当接面７３ｂと、筒状本体部２２ｂの内周面７２ａに当接する第２当接面７３ｃとを備え、第１当接面７３ｂ及び第２当接面７３ｃはそれぞれ凸状かつ略円弧状に形成されている。また、軸本体部２１ａの外周面７１ａに当接している第１当接面７３ｂの当接点と、筒状本体部２２ｂの内周面７２ａに当接している第２当接面７３ｃの当接点との間の距離（以下、当接点間距離という）は、スプラグ７３の傾きによって変化する。つまり、筒状本体部２２ｂに対して軸本体部２１ａが矢印ａ方向に回転したときは、スプラグ７３は矢印ｅ方向に傾き、前記当接点間距離が拡大する。これとは反対に、筒状本体部２２ｂに対して軸本体部２１ａが矢印ｂ方向に回転したときは、スプラグ７３は矢印ｅとは反対方向に傾き、前記当接点間距離は縮小する。
【０１１２】
前記当接点間距離が拡大すると、スプラグ７３は軸本体部２１ａの外周面７１ａと筒状本体部２２ｂの内周面７２ａとに噛み合い、逆に、前記当接点間距離が縮小すると、スプラグ７３と、軸本体部２１ａの外周面７１ａ及び筒状本体部２２ｂの内周面７２ａとの噛み合いが解除される。
したがって、軸本体部２１ａが筒状本体部２２ｂに対して矢印ａ方向に相対回転しようとしたときに、軸本体部２１ａと筒状本体部２２ｂとが一体回転可能に接続され、軸本体部２１ａが筒状本体部２２ｂに対して矢印ｂ方向に相対回転したときに、軸本体部２１ａと筒状本体部２２ｂとの接続が遮断されるようになっている。これにより、出力軸３５と入力軸４１との関係について、前記各実施形態と同様に、一体回転する状態と、相対回転する状態とに切り替えが可能となる。
【０１１３】
図１３に示す形態の場合、前記各実施形態と同様の効果を奏するほか、軸本体部２１ａには、カム面を形成する必要がないので、製造コストを低減することができる。また、内輪として軸本体部２１ａを用いることができるので、より製造コストを低減することができるとともに、一方向クラッチ７の構造の簡素化及び径方向の小型化を図ることができる。また、スプラグ７３は、ころに比べて剛性を高くしトルク容量を高めやすいため、スプラグ７３自体の径方向及び軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、一方向クラッチ７の径方向及び軸方向の寸法を小さくし、小型化を図ることができる。このように一方向クラッチ７を小型化することによって、クラッチユニット２０全体を径方向及び軸方向に小型化することができる。
【０１１４】
〔各実施形態のクラッチユニット２０を備えている風力発電装置１〕
以上のように、風力発電装置１（図１参照）は、風力により回転する主軸２と、この主軸２の回転を増速して出力軸３５から出力する増速機３と、出力軸３５の回転を入力として回転する入力軸４１を有すると共にこの入力軸４１と一体回転するロータの回転に伴って発電する発電機４と、出力軸３５と入力軸４１との間に設けられこれら出力軸３５と入力軸４１との間でトルク伝達可能とするための軸継手９と、この軸継手９と出力軸３５との間に介在する前記各実施形態に係るクラッチユニット２０を備えている継手構造とを備えている。
【０１１５】
クラッチユニット２０は、例えば図４に示すように一方向クラッチ７を有しており、この一方向クラッチ７は、前記のとおり、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２とを一体回転可能に接続し、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で軸連結部２１と継手連結部２２との接続を解除することができる。
【０１１６】
この結果、風力を受けて回転する主軸２側から入力された動力によって増速機３の出力軸３５が加速回転し、この出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回ろうとする状態では、軸連結部２１と一体回転する出力軸３５は、継手連結部２２と一体回転する軸継手９を介して入力軸４１と接続されて一体回転する。このため、主軸２側から入力された動力が入力軸４１に伝わって発電機４によって発電が行われる。
そして、この発電状態から、例えば風力が低下して、出力軸３５の加速回転が止められると出力軸３５は減速するが、ロータ４２の慣性力によって入力軸４１は回転を継続しようとする。この場合、出力軸３５とともに一体回転する軸連結部２１の回転速度が入力軸４１とともに一体回転する継手連結部２２の回転速度を下回り、一方向クラッチ７によって出力軸３５の軸連結部２１と入力軸４１側の継手連結部２２との接続が解除される。
【０１１７】
つまり、風力の低下により主軸２を介して出力軸３５の回転速度が急激に低下しても、発電機４のロータ４２の慣性による回転が、入力軸４１を介して出力軸３５に伝達されるのを防止することができる。
したがって、出力軸３５が減速しても、出力軸３５及びこの出力軸３５から増速機３側に設けられている他の軸は慣性回転することから急激なトルク抜けが防止され、これら出力軸３５及び他の軸を支持する転がり軸受（例えば、図３のころ軸受３８）が有する転動体（円筒ころ３８ｃ）の自転遅れを抑制することができる。
【０１１８】
このため、出力軸３５が減速した後において、風力が強くなって出力軸３５の加速回転が再開されると、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回ることとなり、一方向クラッチ７によって再び出力軸３５と入力軸４１とが接続されて前記転がり軸受（ころ軸受３８）にラジアル荷重が作用するが、これら転がり軸受（ころ軸受３８）の転動体（円筒ころ３８ｃ）の自転遅れは抑制されていることから、転動体（円筒ころ３８ｃ）及びこれら転動体が転動する軌道面にスメアリングが発生して転がり軸受（ころ軸受３８）の寿命が低下するのを抑えることが可能となる。
【０１１９】
また、風力の低下により主軸２を介して出力軸３５の回転速度が急激に低下した場合、軸連結部２１と継手連結部２２との接続が遮断されることにより、発電機４のロータ４２は、急激に減速することなく慣性によって回転し続けるため、ロータ４２の平均回転速度を上げることができる。これにより、発電機４の発電効率を向上させることができる。
【０１２０】
また、図４に示す転がり軸受８、図１２に示す支持部５６、図１６に示す支持部材６６及び転がり軸受６８によれば、一方向クラッチ７によって出力軸３５の軸連結部２１と入力軸４１側の継手連結部２２との接続が解除されている状態、つまり、一方向クラッチ７の係合子であるころ７３の噛み込みが解除された状態となっても、軸連結部２１と継手連結部２２とを同心円状にして支持することができ、軸連結部２１と継手連結部２２との径方向の振れ（ふらつき）を防止することができる。
【０１２１】
さらに、前記各実施形態では、一方向クラッチ７が、軸継手９の軸方向の範囲内ではなく、軸継手９と増速機３との間にクラッチユニット２０の一つの構成要素として設けられている。このため、軸継手９の範囲内に一方向クラッチ７を設ける程のスペースが無くても、前記のようなスメアリングの発生を抑制することが可能となる継手構造が得られる。
【０１２２】
また、軸連結部２１は、出力軸３５と別体であってこの出力軸３５と連結される部材からなり、また、継手連結部２２は、軸継手９と別体であってこの軸継手９と連結される部材からなるため、既設の増速機３及び発電機４を備えている風力発電装置１に対して、既設の軸継手９をそのまま残して継手構造を組み入れることが可能となる。ただし、出力軸３５に関しては交換又は加工が必要となる。つまり、出力軸３５に対しては、図４に示すように孔３５ｄを形成したものを採用したり、図１２に示すように雄ねじ４６を形成したものを採用したりする必要がある。
【０１２３】
また、特に図１２に示す形態の場合、軸連結部２１と継手連結部２２との軸方向の相対移動によって一方向クラッチ７の外輪７２の内周面７２ａがころ７３に対して軸方向に移動すると、実質的な内周面７２ａが軸方向に位置ずれする。特に、風力発電装置１は大型であるため位置ずれ量も必然的に大きくなる。このような位置ずれに対応するため、予め筒状本体部２２ｂの内周面７２ａには、想定される位置ずれ量も含む範囲で内周面７２ａに必要な表面処理を行っておくことが好ましい。なお、この位置ずれ量は、風力発電装置１が使用される環境温度、発電機４の発熱量を加味したナセル内の温度等から温度変化域（例えば、−４０℃〜６０℃）を想定し、この温度変化域における各部材の伸縮量を計算や実験により求めることによって、推定することができる。
【０１２４】
内周面７２ａの表面処理としては、例えば、浸炭窒化処理等の表面改質処理や、黒染め処理やＤＬＣ被膜などの被膜処理であってもよい。また、焼き入れや焼き戻し等の熱処理であってもよい。
また、図１２に示す空間（隙間）Ｓ２、図４に示す空間（隙間）Ｓ１，Ｓ２によれば、各軸が軸方向に伸張しても、軸方向に隣の部材と干渉するのを防ぐことができる。なお、これら空間Ｓ１，Ｓ２は、想定される温度変化域の上限（最高温度）における各軸の軸方向の伸張量よりも大きい寸法に設定されることが好ましい。
【０１２５】
また、図２に示すように、入力軸４１を制動するブレーキ４４が設けられている場合、一方向クラッチ７（これを内蔵したクラッチユニット２０）は、増速機３とブレーキ４４との間に配置されることが好ましい。仮にブレーキ４４と発電機４との間に一方向クラッチ７が配置されていたとすると、回転中にブレーキ４４をかけても、増速機３側の回転が減速するだけで、発電機４側の回転は一方向クラッチ７によって継続し空転するため、発電機４の異常時等に発電機４を迅速に止めることが困難になるからである。
【０１２６】
本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。
例えば、前記実施形態（図２参照）では、クラッチユニット２０が増速機３の出力軸３５と軸継手９との間に設けられている場合について説明したが、他の形態として、図１４に示すように、クラッチユニット２０が軸継手９と発電機４の入力軸４１との間に設けられていてもよい。この場合であっても、クラッチユニット２０の構成は同じであるが、軸連結部２１は、発電機４の出力軸３５と連結される。つまり、クラッチユニット２０は、入力軸４１又は出力軸３５からなる軸体に連結される軸連結部２１と、軸継手９に連結される継手連結部２２と、これら軸連結部２１と継手連結部２２との間に設けられている一方向クラッチ７とを有していればよい。
【０１２７】
また、前記実施形態では、一方向クラッチ７が、径方向に対向する軸連結部２１と継手連結部２２とを有している構成について説明したが、図示しないが、これら軸連結部２１と継手連結部２２とが軸方向に対向する構成であってもよい。この場合、一方向クラッチ７はスラスト型となる。
また、風力発電装置は、図１に示す水平軸タイプのものに限らず、図１５に示す垂直軸タイプのものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１：風力発電装置    ２：主軸    ３：増速機
４：発電機    ４ａ：ハウジング（固定物）    ７：一方向クラッチ
８：転がり軸受    ９：軸継手    １４  ハウジング（固定物）
２０：クラッチユニット    ２１：軸連結部    ２１ｂ：連結用軸部
２１ｃ：挿入軸部    ２２：継手連結部    ２２ｄ：回転フランジ部
２２ｅ：回転円筒部    ３５：出力軸    ３５ｄ：孔
３５ｅ：端部    ４１：入力軸    ４６：雄ねじ
４７：雌ねじ    ５６：支持部    ５７：玉
５８：保持器    ６６：支持部材    ６６ｄ：固定フランジ部
６６ｅ：固定円筒部    ６８：転がり軸受    ６８ｄ，６８ｆ：軌道
７３：ころ（係合子）    ７３：スプラグ（係合子）
【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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【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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