(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアルピストン式の油圧機械であって、
前記油圧機械の半径方向に沿って配置された複数のピストンと、
前記複数のピストンをそれぞれ案内する複数のシリンダと、
前記複数のピストンのそれぞれに回転自在に設けられた複数のローラと、
前記複数のローラに当接するように構成され、前記油圧機械の中心軸周りに回転可能に構成されたカムと、
前記カムを含んで該カムとともに前記中心軸周りに回転する前記油圧機械の回転部に取り付けられ、前記カム側から前記ピストン側に前記半径方向に沿って延びる側板と、を備え、
前記ローラ又は前記側板の一方は、前記ローラの端面又は該端面に対向する前記側板の表面の何れか一方の面を形成する樹脂部を含み、
前記ローラ又は前記側板の他方は、前記ローラの前記端面又は前記側板の前記表面の他方の面を形成する金属部を含み、
前記金属部は、
該金属部によって形成される前記他方の面と前記樹脂部によって形成される前記一方の面との間の前記ローラの軸方向に沿った距離が最小となる第１領域と、
該第１領域に比べて前記距離が大きく、且つ、前記第１領域の縁部を形成する第２領域と、
を含み、
前記金属部の前記縁部を形成する前記第２領域は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することを特徴とするラジアルピストン式油圧機械。
【請求項２】
前記第２領域の表面粗さが、０．４μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項３】
前記第２領域の表面粗さが、０．２μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項４】
前記側板は、該側板の前記表面を形成する前記樹脂部を有し、
前記ローラは、前記ローラの前記端面を形成する前記金属部を有し、
前記金属部は、前記ローラの前記軸方向に直交する前記第１領域としての円形平坦面と、該円形平坦面の外周縁を形成する前記第２領域としての断面湾曲面と、を含み、
前記断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する請求項１乃至３の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項５】
前記ローラは、前記ローラの前記端面を形成する前記樹脂部を有し、
前記側板は、該側板の前記表面を形成する前記金属部を有し、
前記金属部は、前記カムの軸方向に直交する前記第１領域としての平坦面と、該平坦面の前記縁部を形成する前記第２領域としての断面湾曲面と、を含み、
前記断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する請求項１乃至３の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項６】
前記樹脂部は、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＴＦＥの少なくとも一つを含む耐摩耗性樹脂により形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項７】
前記ピストンの各々は、該ピストンと前記シリンダとで形成される油圧室の圧力の高圧と低圧との間の周期的な変化に対応して往復動するように構成され、
前記カムは、前記油圧室の前記圧力が前記高圧になるときに前記ローラが接するワーキング面と、前記油圧室の前記圧力が前記低圧になるときに前記ローラが接するブリージング面と、を有し、
前記側板は、少なくとも前記ワーキング面に対応する前記油圧機械の周方向範囲において、前記カムの表面と、該カムの表面から前記ローラの半径だけ離れた曲線とで囲まれる領域内においてのみ、前記ローラの端面と当接するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項８】
前記側板は、
前記カムの端面に締結される基端部、および、前記カムから前記ピストン側に前記半径方向に突出する先端部を有する側板本体と、
前記側板本体の前記先端部に設けられた当接部と、
を含み、
前記当接部が、前記ローラの前記端面のうち前記ローラの回転中心よりも前記カム側の前記領域内で前記ローラの前記端面に当接するように構成されたことを特徴とする請求項７に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項９】
前記側板は、前記ローラが転動する前記カムのカム面からの前記半径方向の距離が、前記ローラの直径の３０％以内となる位置で前記ローラの前記端面と当接するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１０】
前記側板は、前記カムの端面に対してボルト結合されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１１】
前記カム及び前記側板は、それぞれ、前記中心軸の周方向において複数のセクションに分割されており、前記側板のセクション数は、前記カムのセクション数以下であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１２】
前記カムは、前記中心軸の方向に少なくとも２列設けられており、
前記ピストン及び前記ローラが、前記カムの列に対応して配列されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１３】
前記複数のピストンをそれぞれ案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記油圧機械の両端部において、前記シリンダブロックを含む前記油圧機械の静止部と前記油圧機械の前記回転部との間に設けられ、前記静止部に前記回転部を回転自在に支持する一対のテーパ軸受と、
前記一対のテーパ軸受の少なくとも一方のテーパ軸受に対して、前記油圧機械の中央に向かう方向にプリロードを付与するための予圧部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１４】
前記プリロードは、前記ローラから前記側板に加わる前記ローラの軸方向のスラスト力以上の大きさであることを特徴とする請求項１３に記載のラジアルピストン式油圧機械。
【請求項１５】
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、
前記風車ロータに連結される回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方は、請求項１乃至１４の何れか一項に記載のラジアルピストン式油圧機械であ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】
本開示は、放射状に配列された複数のピストンを有するラジアルピストン式油圧機械及び風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジアルピストン式油圧機械として、放射状に配列された複数のピストンと、各ピストンの往復運動をガイドする複数のシリンダと、各ピストンに取り付けられたローラと、ピストン及びシリンダに対して相対的に回転するように構成されたカムと、を備えた構成が知られている。このラジアルピストン式油圧機械においては、カムのカム面上をローラが転動するようになっており、ローラと共にシリンダに沿って往復するピストンの往復運動と、カムの回転運動との間で運動モードが変換されるようになっている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ラジアルピストン式油圧機械のような回転機械においては、例えば転がり接触や滑り接触のように、回転時に動的に接触する接触面の摩耗が回転機械の寿命に与える影響が大きい。そのため、特許文献１に記載されるラジアルピストン式油圧機械では、カム面の潤滑性を向上させ、カム面とローラ外周面との接触状態を良好に維持することによって長寿命化を図っている。
【０００４】
ところで、カム面を転動するローラは、カムから受けるサイドフォース等の様々な要因により軸方向に変位することがある。例えば、製造上の公差等によってローラの円筒度が低い場合、ローラの両端部の間で周速差が生じて、ローラがピストンとともにシリンダの軸回りに回動（スキュー）する。ローラがスキューした状態でカム面から力を受けると、ローラにスラスト方向の荷重（以下、スラスト力という）が発生し、ローラはスラスト方向（ローラの幅方向）に横滑りしてローラの軸方向変位が発生し、ラジアルピストン式油圧機械の円滑な運転を阻害するおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献２では、ローラの軸方向変位を抑制する観点から、カム面の両側に一対の側板を設けて、ローラの軸方向変位を一対の側板間に規制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２１４６８３号公報
【特許文献２】英国特許出願公開第２４８４８９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２のようにローラの軸方向変位を規制するためにカム面の両側に側板を設けた場合、ラジアルピストン式油圧機械の運転時にローラ端面と側板とが接触して摩耗し、この油圧機械の寿命が低下してしまう可能性がある。すなわち、側板はカムとともに油圧機械の中心軸周りに回転する一方で、ローラはローラの回転中心周りに回転するので、側板とローラ端面との進行方向は完全には一致せず、側板とローラの端面との間の摺動（摩擦）が起きてしまう。
【０００８】
この点、特許文献２には、ローラ端面と側板との接触による摩耗を改善するための構成については記載されていない。
また、特許文献１では、ローラの外周面とカム面との摩耗は改善されるものの、そもそも側板を備えていないため、ローラ端面と側板との接触による摩耗対策については何ら開示されていない。
【０００９】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、上述の事情に鑑み、運転時におけるローラと側板との接触による摩耗に起因したラジアルピストン式油圧機械の寿命低下を抑制し得るラジアルピストン式油圧機械及び風力発電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】
【００１０】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るラジアルピストン式油圧機械は、
ラジアルピストン式の油圧機械であって、
前記油圧機械の半径方向に沿って配置された複数のピストンと、
前記複数のピストンをそれぞれ案内する複数のシリンダと、
前記複数のピストンのそれぞれに回転自在に設けられた複数のローラと、
前記複数のローラに当接するように構成され、前記油圧機械の中心軸周りに回転可能に構成されたカムと、
前記カムを含んで該カムとともに前記中心軸周りに回転する前記油圧機械の回転部に取り付けられ、前記カム側から前記ピストン側に前記半径方向に沿って延びる側板と、を備え、
前記ローラ又は前記側板の一方は、前記ローラの端面又は該端面に対向する前記側板の表面の何れか一方の面を形成する樹脂部を含み、
前記ローラ又は前記側板の他方は、前記ローラの前記端面又は前記側板の前記表面の他方の面を形成する金属部を含み、
前記金属部は、
該金属部によって形成される前記他方の面と前記樹脂部によって形成される前記一方の面との間の前記ローラの軸方向に沿った距離が最小となる第１領域と、
該第１領域に比べて前記距離が大きく、且つ、前記第１領域の縁部を形成する第２領域と、
を含み、
前記金属部の前記縁部を形成する前記第２領域は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
なお、本明細書において「表面粗さ」とは、算術表面粗さ（JIS B 0601）であってもよい。
【００１１】
上記（１）のラジアルピストン式油圧機械によれば、ローラ又は側板の一方は、ローラの端面（以下、適宜「ローラ端面」と称する）又は該端面に対向する側板の表面（以下、適宜「側板表面」と称する）の何れか一方の面を形成する樹脂部を含む。また、ローラ又は側板の他方は、ローラ端面又は側板表面の他方の面を形成する金属部を含む。このため、ラジアルピストン式油圧機械の運転時、ローラと側板との接触が、金属部と樹脂部との接触となるので、これらの接触面の境界に発生する最大面圧が金属同士の接触に比べて低減し、摩耗を抑制することができる。
また、上記（１）の構成において、金属部は、該金属部によって形成される前記他方の面と樹脂部によって形成される前記一方の面との間のローラの軸方向に沿った距離が最小となる第１領域と、該第１領域に比べて前記距離が大きく、且つ、第１領域の縁部を形成する第２領域と、を含む。この構成により、ラジアルピストン式油圧機械の停止時には、第１領域において金属部と樹脂部が接触した状態であっても、上記スラスト力がないので第２領域においては金属部と樹脂部が非接触となる。
しかしながら、本願発明者らによる鋭意検討の結果、上記したようにローラがピストンとともにシリンダの軸回りに回動（スキュー）することによりローラ端面又は側板表面の何れか一方の面が樹脂部で形成されている場合、ラジアルピストン式油圧機械の運転時に金属部との接触によって樹脂部が変形することが明らかとなった。上記スラスト力により、ラジアルピストン式油圧機械の停止時には接触しない第２領域においても金属部と樹脂部が接触する部分の増加を招き、また、第２領域で接触する部分での面圧も大きくなり接触面に摩耗が発生し得る。
そこで、上記（１）の構成では、金属部の前記縁部を形成する第２領域は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有するようにしている。
これにより、ラジアルピストン式油圧機械の運転時に上記スラスト力を受けた場合であっても、前記縁部における金属部と樹脂部との接触面の摩耗を抑制することができる。
このように、ラジアルピストン式油圧機械の運転時における上記スラスト力も考慮した摩耗抑制対策を講じることによって、ローラと側板との接触による摩耗に起因したラジアルピストン式油圧機械の寿命低下を確実に抑制することができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第２領域の表面粗さが、０．４μｍＲａ以下である。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記第２領域の表面粗さが、０．２μｍＲａ以下である。
【００１３】
上記（２）又は（３）の構成によれば、ラジアルピストン式油圧機械の運転時における上記スラスト力によって第２領域において金属部と樹脂部とが接触した場合であってもこれらの接触面の摩耗をより効果的に抑制できる。
【００１４】
（４）一実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記側板は、該側板の前記表面を形成する前記樹脂部を有し、
前記ローラは、前記ローラの前記端面を形成する前記金属部を有し、
前記金属部は、前記ローラの前記軸方向に直交する前記第１領域としての円形平坦面と、該円形平坦面の外周縁を形成する前記第２領域としての断面湾曲面と、を含み、
前記断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、側板表面が樹脂部で形成され、ローラ端面が金属部で形成されているので、樹脂部の取付けが容易となる。すなわち、例えば多数のローラ（ピストン）が設けられている場合であっても、樹脂部は多数のローラと係合するカムを含む回転部に設けられた側板に対して設置すればよいから、樹脂部の取付け作業を簡素化できる。
また、金属部は、ローラの軸方向に直交する第１領域としての円形平坦面と、該円形平坦面の外周縁を形成する第２領域としての断面湾曲面と、を含む。このように、ローラ端面の外周縁が断面湾曲面で形成されているので、シリンダの軸回りに回動（スキュー）する場合も滑らかな接触とすることができ、さらに、ローラ端面の外周縁の断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することから、シリンダの軸回りの回動（スキュー）に起因したスラストによりローラの第２領域に対応した樹脂部の変形や面圧増加が生じて、ローラ端面の外周縁の断面湾曲面（金属部）と樹脂部（側板）とが接触した場合であっても、樹脂部と金属部の接触面の摩耗を確実に抑制できる。
【００１６】
（５）他の実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記ローラは、前記ローラの前記端面を形成する前記樹脂部を有し、
前記側板は、該側板の前記表面を形成する前記金属部を有し、
前記金属部は、前記カムの軸方向に直交する前記第１領域としての平坦面と、該平坦面の前記縁部を形成する前記第２領域としての断面湾曲面と、を含み、
前記断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
【００１７】
上記（５）の構成では、側板表面が金属部で形成され、ローラ端面が樹脂部で形成されている。この構成によれば、金属部との接触により樹脂部が摩耗したとき、複数のローラのうち摩耗したローラ端面を有するローラの樹脂部のみを交換することもでき、メンテナンスが容易となる。
また、金属部は、例えば、カムの軸方向に直交する第１領域としての側板の平坦面と、セクションに分割されたカム間の分割部分に対応した側板の該平坦面の間に存在する前記縁部を形成する第２領域として、また、カムから前記ピストン側に前記半径方向に突出する側板先端部に形成する第２領域として、などの断面湾曲面と、を含む。これにより、ラジアルピストン式油圧機械の運転時、金属部の縁部によって樹脂部が摩耗することを抑制できる。さらに、側板表面の縁部の断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することから、金属部（断面湾曲面）と樹脂部との接触面の摩耗を確実に抑制できる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記樹脂部は、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＴＦＥの少なくとも一つを含む耐摩耗性樹脂により形成される。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、耐摩耗性に優れた上記樹脂材料を用いることによって、樹脂部の摩耗をより効果的に抑制することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記ピストンの各々は、該ピストンと前記シリンダとで形成される油圧室の圧力の高圧と低圧との間の周期的な変化に対応して往復動するように構成され、
前記カムは、前記油圧室の前記圧力が前記高圧になるときに前記ローラが接するワーキング面と、前記油圧室の前記圧力が前記低圧になるときに前記ローラが接するブリージング面と、を有し、
前記側板は、少なくとも前記ワーキング面に対応する前記油圧機械の周方向範囲において、前記カムの表面と、該カムの表面から前記ローラの半径だけ離れた曲線とで囲まれる領域内においてのみ、前記ローラの端面と当接するように構成される。
【００２１】
一般的に、ラジアルピストン式油圧機械では、ローラのスキューによりローラにスラスト方向の荷重（以下、スラスト力という）が発生することがある。このスラスト力は、通常、カムのブリージング面よりもワーキング面において大きくなる。そこで、上記（７）の構成では、少なくともワーキング面に対応する油圧機械の周方向範囲において、側板が、カムの表面と、該カムの表面からローラの半径だけ離れた曲線とで囲まれる領域内においてのみ、ローラの端面と当接するように構成している。これにより、カム面と前記曲線とで囲まれる領域よりもピストン側でローラ端面と側板表面とが接触する場合に比べて、側板取付け部を中心として側板に作用するモーメントを小さくすることができる。よって、ローラのスラスト力に起因した側板の損傷の抑制及び側板の耐久性の向上が図れる。
【００２２】
（８）一実施形態では、上記（７）の構成において、
前記側板は、
前記カムの端面に締結される基端部、および、前記カムから前記ピストン側に前記半径方向に突出する先端部を有する側板本体と、
前記側板本体の前記先端部に設けられた当接部と、
を含み、
前記当接部が、前記ローラの前記端面のうち前記ローラの回転中心よりも前記カム側の前記領域内で前記ローラの前記端面に当接するように構成される。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、ローラに当接するカムの端面に側板本体の基端部を取り付けることで、ローラ端面からのスラスト力を受ける側板の部位に側板取付け部を近づけることができ、側板に作用する側板取付け部を中心としたモーメントをより一層小さくすることができる。
また、側板が基端部によってカムの端面に締結されていることにより、側板の締結構造を簡素化できる。また、カムと側板とをアセンブリ化することも可能であるため、カム及び側板の組立性の向上が図れる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記側板は、前記ローラが転動する前記カムのカム面からの前記半径方向の距離が、前記ローラの直径の３０％以内となる位置で前記ローラの前記端面と当接するように構成される。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、側板に作用するモーメントを抑制することができ、側板の耐久性を向上できる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記側板は、前記カムの端面に対してボルト結合されている。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、側板をカムに対して容易に取り付けることが可能となる。また、側板を交換可能な構成とすることもできる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記カム及び前記側板は、それぞれ、前記中心軸の周方向において複数のセクションに分割されており、前記側板のセクション数は、前記カムのセクション数以下である。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、カム及び側板を分割構造とすることによって、カム及び側板の製造性を向上できる。また、カムは、製造上の取り扱い性の観点から分割するセクション数が決定されることが多いが、側板はセクション数に対する要求は低く、分割構造の設計自由度は高い。そのため、側板のセクション数をカムのセクション数以下とすることで、油圧機械の組み立て時、一つのカム、又は複数のカムを互いに組み付けたカムアセンブリに対して側板を取付ければよく、カム及び側板の組立性の向上が図れる。
【００３０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記カムは、前記中心軸の方向に少なくとも２列設けられており、
前記ピストン及び前記ローラが、前記カムの列に対応して配列されている。
【００３１】
上記（１２）の構成によれば、ピストン数が同一である場合、カム並びにこれに対応するピストン及びローラの列が多いほど一列あたりのピストン数が少なくなるので、カムの直径を小さくできる。よって、油圧機械をその半径方向にコンパクト化することができる。また、カムの複数の列において周方向のカムの位相を互いに異ならせれば、駆動時の油圧機械の振動を低減できる。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、
前記複数のピストンをそれぞれ案内するための複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記油圧機械の両端部において、前記シリンダブロックを含む前記油圧機械の静止部と前記油圧機械の前記回転部との間に設けられ、前記静止部に前記回転部を回転自在に支持する一対のテーパ軸受と、
前記一対のテーパ軸受の少なくとも一方のテーパ軸受に対して、前記油圧機械の中央に向かう方向にプリロードを付与するための予圧部と、をさらに備える。
【００３３】
上記（１３）の構成を有する一対のテーパ軸受は、主に、静止部に対して回転部を回転自在に支持する機能を有する。その際、一対のテーパ軸受の少なくとも一方のテーパ軸受に対してプリロードを付与することによって、回転部と静止部との相対位置を適正に維持できる。
【００３４】
（１４）一実施形態では、上記（１３）の構成において、
前記プリロードは、前記ローラから前記側板に加わる前記ローラの軸方向のスラスト力以上の大きさである。
【００３５】
上記（１４）の構成によれば、回転部と静止部との間のガタつきを防止できるとともに、ローラのスキューに起因したローラのスラスト力によって、回転部と静止部との相対位置がずれることを防止できる。
【００３６】
（１５）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風力発電装置は、
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、
前記風車ロータに連結される回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプと、
前記圧油によって駆動されるように構成された油圧モータと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方は、上記（１）乃至（１４）の何れかに記載のラジアルピストン式油圧機械である。
【００３７】
上記（１５）の風力発電装置によれば、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方を上記ラジアルピストン式油圧機械で構成しているので、部品の摩耗を抑制することができ、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方を円滑に作動できる。また、油圧ポンプ又は油圧モータの少なくとも一方の耐久性向上に寄与し、風力発電装置の円滑な運転が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ラジアルピストン式油圧機械の運転時における樹脂部の変形も考慮した摩耗抑制対策を講じることによって、ローラと側板との接触による摩耗に起因したラジアルピストン式油圧機械の寿命低下を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置を示す図である。
【図２】一実施形態に係るラジアルピストン式油圧機械の概略断面図である。
【図３】一実施形態におけるカム及びローラとその周辺構造を示す側面図である。
【図４】一実施形態におけるカム及びカム面に当接した状態で配列された複数のピストンを示す斜視図である。
【図５】図２に示したラジアルピストン式油圧機械の部分拡大図である。
【図６】一実施形態におけるカム及びローラの部分拡大図（図５のＦ部拡大図）である。
【図７】他の実施形態におけるカム及びローラの部分拡大図である。
【図８】一実施形態における側板を説明するための図である。
【図９Ａ】一実施形態における側板の構成を示す側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す側板のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】他の実施形態における側板の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付図面に従って本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００４１】
最初に、図１を例示しながら、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の全体構成について説明する。なお、図１は、一実施形態に係る風力発電装置１を示す図である。
幾つかの実施形態において、風力発電装置１は、例えば図１に示すように、少なくとも一本のブレード２を含む風車ロータ３と、風車ロータ３に連結される回転シャフト６と、を備える。具体的には、風車ロータ３は、少なくとも一本のブレード２及びハブ４を含む。ハブ４はハブカバー５によって覆われていてもよい。
【００４２】
また、風力発電装置１は、回転シャフト６によって駆動されて圧油を生成するように構成された油圧ポンプ８と、圧油によって駆動されるように構成された油圧モータ１０と、油圧モータ１０によって駆動されるように構成された発電機１６と、を備える。
具体的には、油圧ポンプ８の出口が高圧油ライン１２を介して油圧モータ１０の入口に接続され、油圧ポンプ８の入口が低圧油ライン１４を介して油圧モータ１０の出口に接続される。油圧ポンプ８は、回転シャフト６によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（圧油）を生成する。油圧ポンプ８で生成された圧油は高圧油ライン１２を介して油圧モータ１０に供給され、この圧油によって油圧モータ１０が駆動される。油圧モータ１０で仕事をした後の低圧の作動油は、油圧モータ１０の出口と油圧ポンプ８の入口との間に設けられた低圧油ライン１４を経由して、油圧ポンプ８に再び戻される。
油圧モータ１０には発電機１６が連結される。一実施形態では、発電機１６は、電力系統に連系されるとともに、油圧モータ１０によって駆動される同期発電機である。
なお、回転シャフト６の少なくとも一部は、タワー１９上に設置されたナセル１８によって覆われている。一実施形態では、油圧ポンプ８、油圧モータ１０及び発電機１６は、ナセル１８の内部に設置される。
【００４３】
幾つかの実施形態では、上述した油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の少なくとも一方は、以下で説明するラジアルピストン式油圧機械２０（図２参照）である。
【００４４】
図２は、一実施形態に係るラジアルピストン式油圧機械２０の概略断面図である。
幾つかの実施形態においてラジアルピストン式油圧機械（以下、油圧機械と称する）２０は、図２に例示的に示すように、複数のピストン２１と、複数のローラ２２と、複数のシリンダ２４と、カム２９と、側板４０と、を備えている。
【００４５】
複数のピストン２１は、それぞれ、油圧機械２０の半径方向Ｄに沿って配置されている。複数のピストン２１は、油圧機械２０の中心軸Ｏを中心として放射状に配列されていてもよい。複数のローラ２２の各々は、複数のピストン２１のそれぞれに回転自在に設けられている。すなわち、各々のピストン２１は、ローラ２２の回転中心Ｃを中心として該ローラ２２が回転自在となるように、支持部２３によって該ローラ２２を支持している。
複数のシリンダ２４は、複数のピストン２１をそれぞれ案内するように構成されている。すなわち、各々のシリンダ２４は、ピストン２１が往復運動可能に該シリンダ２４内を摺動するように構成されている。また、複数のシリンダ２４が、シリンダブロック２６に設けられていてもよい。
カム２９は、複数のローラ２２に当接するように構成され、且つ、油圧機械２０の中心軸Ｏ周りに回転可能に構成されている。
なお、側板４０については後述する。
【００４６】
各々のピストン２１は、シリンダ２４によって案内されて、該ピストン２１とシリンダ２４とで形成される油圧室２５の圧力の高圧と低圧との間の周期的な変化に対応して、油圧機械２０の半径方向Ｄに沿って往復運動するように構成されている。すなわち、各々のピストン２１がシリンダ２４内で往復運動すると、ピストン２１とシリンダ２４によって形成される油圧室２５の体積が周期的に変化する。このような油圧室２５の周期的な体積変化を伴うピストン２１の往復運動は、カム２９の回転運動との間で運動モードが変換されるようになっている。
【００４７】
例えば、油圧機械２０が油圧ポンプである場合、油圧機械２０の回転シャフト２８とともに回転するカム２９の回転運動がピストン２１の往復運動に変換され、油圧室２５の周期的な体積変化が起こり、油圧室２５で高圧の作動油（圧油）が生成される。これに対し、油圧機械２０が油圧モータである場合、油圧室２５への圧油の導入によってピストン２１の往復運動が起こり、この往復運動がカム２９の回転運動に変換される結果、カム２９とともに油圧機械２０の回転シャフト２８が回転する。なお、油圧機械２０が油圧ポンプ８である場合、回転シャフト２８は、風力発電装置１の回転シャフト６（図１参照）とともに回転するように構成されたポンプシャフトであってもよい。
こうして、カム２９の働きにより、油圧機械２０の回転シャフト２８の回転エネルギー（機械的エネルギー）と作動油の流体エネルギーとの間でエネルギーが変換され、油圧機械２０が油圧ポンプ又は油圧モータとしての所期の役割を果たすようになっている。
【００４８】
幾つかの実施形態では、シリンダブロック２６には、複数の油圧室２５に連通する少なくとも一本の内部油路３０が形成される。また、油圧機械２０の中心軸Ｏ方向において、シリンダブロック２６の両側には環状のエンドプレート３３，３４が配置されている。すなわち、一方のエンドプレート３３は風車ロータ３から遠い側に位置し、シリンダブロック２６を挟んで他方のエンドプレート３４は風車ロータ３に近い側に位置している。
一実施形態では、複数の内部油路３０が油圧機械２０の中心軸Ｏに沿って設けられており、複数の内部油路３０にそれぞれ連通する環状集合路３５がエンドプレート３４の内部に形成されている。エンドプレート３４の内部の環状集合路３５は、それぞれ、外部配管（不図示）に接続される。こうして、各油圧室２５は、内部油路３０及び環状集合路３５を介して、外部配管に連通される。なお、図２では一本の内部油路３０及び一つの環状集合路３５のみを例示的に示している。
【００４９】
本実施形態において、油圧機械２０のうちシリンダブロック２６を含む部位を静止部といい、カム２９を含んで該カム２９とともに中心軸Ｏ周りに回転する、静止部に対して中心軸Ｏ周りに相対的に回転する部位を回転部という。
【００５０】
一実施形態において、油圧機械２０の両端部において、油圧機械２０の静止部と油圧機械２０の回転部との間に配置され、静止部に回転部を回転自在に支持する一対の軸受２７Ａ，２７Ｂが設けられている。具体的には、回転シャフト２８とエンドプレート３３，３４との間に一対の軸受２７Ａ，２７Ｂが配置されている。この場合、油圧機械２０の中心軸Ｏ方向において、一対の軸受２７Ａ，２７Ｂはカム２９の両側に配置されており、一方の軸受２７Ａは風車ロータ３から遠い側に位置し、他方の軸受２７Ｂは風車ロータ３に近い側に位置している。また、一対の軸受２７Ａ，２７Ｂの少なくとも一方が、スラスト方向（回転シャフト２８の中心軸Ｏ方向）の荷重を受けるように構成されたテーパ軸受であってもよい。これにより、エンドプレート３３，３４は、回転シャフト２８の回転運動の影響を受けずに静止状態を維持可能になっている。
【００５１】
一実施形態では、カム２９は、回転シャフト２８とともに回転するように構成される。カム２９は、ピストン２１に設けられたローラ２２と当接するカム面２９ａを有する断面波形状のリングカムであってもよい。また、カム２９は、油圧機械２０の中心軸Ｏの方向に少なくとも２列設けられており、ピストン２１及びローラ２２が、カム２９の列に対応して配列されていてもよい。これにより、ピストン数が同一である場合、カム２９並びにこれに対応するピストン２１及びローラ２２の列が多いほど一列あたりのピストン数が少なくなるので、カム２９の直径を小さくできる。よって、油圧機械２０をその半径方向Ｄにコンパクト化することができる。また、カム２９の複数の列において周方向のカム２９の位相を互いに異ならせれば、駆動時の油圧機械２０の振動を低減できる。
【００５２】
ここで、図３を参照して、カム２９の表面（カム面２９ａ）について説明する。なお、図３は、一実施形態におけるカム２９及びローラ２２とその周辺構造を示す側面図である。カム２９は、油圧室２５の圧力が高圧になるときにローラ２２が接するワーキング面２９ａ１と、油圧室２５の圧力が低圧になるときにローラ２２が接するブリージング面２９ａ２と、を有している。
【００５３】
油圧機械２０が油圧ポンプ８（図２参照）である場合、ローラ２２がカム面２９ａのうちワーキング面２９ａ１上に位置するとき、基本的には、ピストン２１は下死点から上死点に向かって移動中であり、油圧室２５内の作動油の圧力は高い。これに対し、ローラ２２がカム面２９ａのブリージング面２９ａ２上に位置するとき、基本的には、ピストン２１は上死点から下死点に向かって移動中であり、油圧室２５内の作動油の圧力は低い。なお、油圧機械２０が油圧ポンプの場合、基本的には、図３に示すように、ワーキング面２９ａ１はカム面２９ａの頂点Ｐ１よりもカム回転方向の下流側の領域であり、ブリージング面２９ａ２はカム面２９ａの頂点Ｐ１よりもカム回転方向の上流側の領域である。例えば、ワーキング面２９ａ１はカム面２９ａの頂点Ｐ１からカム回転方向の下流側の底点Ｐ２までの領域であり、ブリージング面２９ａ２はカム面２９ａの頂点Ｐ１からカム回転方向の上流側の底点Ｐ２までの領域である。ここで、カム面２９ａの頂点Ｐ１とは、油圧機械２０の中心軸Ｏ（図２参照）から半径方向に最も遠いカム面２９ａの位置（最大直径点）である。また、底点Ｐ２とは、油圧機械２０の中心軸Ｏ（図２参照）から半径方向Ｄに最も近いカム面２９ａの位置（最小直径点）である。
【００５４】
一方、油圧機械２０が油圧モータ１０（図２参照）である場合、ローラ２２がカム面２９ａのワーキング面２９ａ１上に位置するとき、基本的には、ピストン２１は上死点から下死点に向かって移動中であり、油圧室２５内の作動油の圧力は高い。これに対し、ローラ２２がカム面２９ａのブリージング面２９ａ２上に位置するとき、基本的には、ピストン２１は下死点から上死点に向かって移動中であり、油圧室２５内の作動油の圧力は低い。なお、油圧機械２０が油圧モータの場合、基本的には、ワーキング面２９ａ１はカム面２９ａの頂点Ｐ１よりもカム回転方向の上流側の領域であり、ブリージング面２９ａ２はカム面２９ａの頂点Ｐ１よりもカム回転方向の下流側の領域である。例えば、ワーキング面２９ａ１はカム面２９ａの頂点Ｐ１からカム回転方向の上流側の底点Ｐ２までの領域であり、ブリージング面２９ａ２はカム面２９ａの頂点Ｐ１からカム回転方向の下流側の底点Ｐ２までの領域である。
【００５５】
但し、ワーキング面２９ａ１とブリージング面２９ａ２との間の移行点Ｐ３，Ｐ４の位置は、シリンダ中心軸の半径方向Ｄに対する傾斜角や、油圧室２５に連通する各油路に設けられた低圧弁及び高圧弁の開閉タイミングや、カム２９及びローラ２２の形状等によって変わり得る。
典型的には、ワーキング面２９ａ１とブリージング面２９ａ２との間の移行点Ｐ３及びＰ４は、ピストン２１の上死点及び下死点に対応するカム面２９ａ上の位置（頂点Ｐ１及び底点Ｐ２）又はその近傍に設定される。一実施形態では、油圧機械２０が油圧ポンプの場合において、図３に示すように、ピストン２１の下死点に対応するカム面２９ａ上の位置（底点Ｐ２）からカム回転方向の上流側に僅かにずれた位置にワーキング面２９ａ１の移行点（開始点）Ｐ４が設定され、ピストン２１の上死点に対応するカム面２９ａ上の位置（頂点Ｐ１）からカム回転方向の上流側に僅かにずれた位置にワーキング面２９ａ１の移行点（終了点）Ｐ３が設定される
【００５６】
上記したような構成を有するラジアルピストン式の油圧機械２０においては、カム２９から受けるサイドフォース等の様々な要因によりローラ２２がその軸方向（ローラの幅方向）に変位することがある。例えば、製造上の公差、カム２９とローラ２２間のすべり、構造変形、あるいは振動等によって、ローラ２２がシリンダ２４の軸周りに回動するスキューが発生する。そして、ローラ２２がスキューした状態でカム面２９ａから力を受けると、ローラにスラスト方向の荷重（以下、スラスト力という）が発生し、ローラは２２スラスト方向（ローラ２２の回転中心Ｃ方向）に横滑りし、ローラの軸方向変位が発生する。そこで、本実施形態におけるラジアルピストン式の油圧機械２０は、ローラ２２の軸方向変位を防止するために、油圧機械２０の回転部に設けられた側板４０を備えている。
【００５７】
以下、図４〜図７を参照して、側板４０及びその周辺構造について詳細に説明する。図４は、一実施形態におけるカム２９及びカム面２９ａに当接した状態で配列された複数のピストン２１を示す斜視図である。図５は、図２に示したラジアルピストン式油圧機械の部分拡大図である。図６は、一実施形態におけるカム２９及びローラ２２の部分拡大図（図５のＦ部拡大図）である。図７は、他の実施形態におけるカム２９及びローラ２２の部分拡大図である。
なお、図４、図５及び図６は、樹脂部８０が側板４０側に設けられた一実施形態を例示的に示しており、図７は、樹脂部８０がローラ２２側に設けられた他の実施形態を例示的に示している。
【００５８】
図４及び図５に例示的に示すように、幾つかの実施形態において、側板４０は、油圧機械２０の回転部に取り付けられ、カム２９側からピストン２１側に半径方向Ｄに沿って延在している。側板４０は、回転部とともに静止部に対して相対的に回転するようになっている。なお、上述したように、油圧機械２０の回転部は、カム２９を含んで該カム２９とともに中心軸Ｏ（図２参照）周りに回転する部位をいう。
【００５９】
図６及び図７に例示的に示すように、ローラ２２又は側板４０の一方は、ローラ端面２２１又は該ローラ端面２２１に対向する側板表面４０１の何れか一方の面を形成する樹脂部８０を含む。
また、ローラ２２又は側板４０の他方は、ローラ端面２２１又は側板表面４０１の他方の面を形成する金属部７０を含む。
金属部７０は、該金属部７０によって形成される前記他方の面と樹脂部８０によって形成される前記一方の面との間のローラ２２の軸方向に沿った距離Ｌが最小の距離Ｌ１となる第１領域７１と、該第１領域７１の距離Ｌ１よりも大きい距離Ｌ２を有し、且つ、第１領域７１の縁部７３を形成する第２領域７２と、を含む。
さらに、金属部７０の縁部７３を形成する第２領域７２は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
なお、本実施形態において「表面粗さ」とは、算術表面粗さ（JIS B 0601）であってもよい。
【００６０】
上記ラジアルピストン式油圧機械２０によれば、ローラ２２又は側板４０の一方は、ローラ端面２２１又は該ローラ端面２２１に対向する側板表面４０１の何れか一方の面を形成する樹脂部８０を含む。また、ローラ２２又は側板４０の他方は、ローラ端面２２１又は側板表面４０１の他方の面を形成する金属部７０を含む。このため、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時、ローラ２２と側板４０との接触が、金属部７０と樹脂部８０との接触となるので、これらの接触面（特に樹脂部８０）の境界に発生する最大面圧が金属同士の接触に比べて低減し、摩耗を抑制することができる。
また、上記構成において、金属部７０は、該金属部７０によって形成される前記他方の面と樹脂部８０によって形成される前記一方の面との間のローラ２２の軸方向に沿った距離Ｌが最小となる第１領域７１と、該第１領域７１に比べて距離Ｌが大きく、且つ、第１領域７１の縁部７３を形成する第２領域７２と、を含む。この構成により、ラジアルピストン式油圧機械２０の停止時には、第１領域７１において金属部７０と樹脂部８０が接触した状態であっても、上記スラスト力がないので第２領域７２においては金属部７０と樹脂部８０が非接触となる。
しかしながら、上記したようにローラがピストンとともにシリンダの軸回りに回動（スキュー）することによりローラ端面２２１又は側板表面４０１の何れか一方の面が樹脂部８０で形成されている場合、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時に金属部７０との接触によって樹脂部８０が変形することがある。上記スラスト力により、ラジアルピストン式油圧機械２０の停止時には接触しない第２領域７２においても金属部７０と樹脂部８０が接触する部分の増加を招き、また、第２領域７２で接触する部分での面圧も大きくなり、接触面に摩耗が発生することがある。
そこで、上記構成では、金属部７０の縁部７３を形成する第２領域７２は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有するようにしている。
これにより、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時に上記スラスト力を受けた場合であっても、縁部７３における金属部７０と樹脂部８０との接触面の摩耗を抑制することができる。
このように、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時における上記スラスト力も考慮した摩耗抑制対策を講じることによって、ローラ２２と側板４０との接触による摩耗に起因したラジアルピストン式油圧機械２０の寿命低下を確実に抑制することができる。
【００６１】
上記構成において、第２領域７２の表面粗さは、０．４μｍＲａ以下であってもよい。あるいは、第２領域７２の表面粗さは、０．２μｍＲａ以下であってもよい。
この構成によれば、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時における上記スラスト力によって第２領域７２において金属部７０と樹脂部８０とが接触した場合であってもこれらの接触面の摩耗をより効果的に抑制できる。
【００６２】
図６に示す実施形態では、側板４０は、側板表面４０１を形成する樹脂部８０を有し、ローラ２２は、ローラ端面２２１を形成する金属部７０を有する。具体的には、樹脂部８０は、ローラ端面２２１に対向する側板表面４０１を形成するように設けられている。例えば、側板４０は、剛性に優れた金属材料で形成された側板本体４０ａと、該側板本体４０ａのうちローラ端面２２１に対向する面に設けられたシート状の樹脂部８０と、含む。側板本体４０ａは、カム面２９ａに沿うように、中心軸Ｏ（図２参照）を中心として環状に形成される。そして、側板本体４０ａの基端部４１は、図５に示すボルト４８によってカム２９に固定されている。樹脂部８０は、図５に示すボルト４９によって側板本体４０ａに取り付けられてもよい。また、樹脂部８０は、半径方向Ｄにおいてカム面２９ａの位置から外方側へ向けて延在していてもよい。
また、金属部７０は、ローラ２２の軸方向（回転中心Ｃに沿った方向）に直交する第１領域７１としての円形平坦面と、該円形平坦面の外周縁を形成する第２領域７２としての断面湾曲面と、を含む。例えば、ローラ端面２２１の縁部７３がＲ状に形成されており、このＲ状の縁部７３が第２領域７２であり、側板表面４０１に平行なローラ端面２２１の中央部が第１領域７１である。この場合、金属部７０の断面湾曲面は、０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
【００６３】
上記構成によれば、側板表面４０１が樹脂部８０で形成され、ローラ端面２２１が金属部７０で形成されているので、樹脂部８０の取付けが容易となる。すなわち、例えば多数のローラ２２（ピストン２１）が設けられている場合であっても、樹脂部８０の設置対象であるカム２９は一つ（側板４０は一対）であるため、樹脂部８０の取付け作業を簡素化できる。
また、金属部７０は、ローラ２２の軸方向に直交する第１領域７１としての円形平坦面と、該円形平坦面の外周縁を形成する第２領域７２としての断面湾曲面と、を含む。このように、ローラ端面２２１の外周縁が断面湾曲面で形成されているので、ローラ２２のハンドリング性を向上できる。さらに、ローラ端面２２１の外周縁の断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することから、金属部（断面湾曲面）７０と樹脂部８０との接触面の摩耗を確実に抑制できる。
【００６４】
図７に示す実施形態では、ローラ２２は、ローラ端面２２１を形成する樹脂部８０を有し、側板４０は、該側板表面４０１を形成する金属部７０を有する。具体的には、樹脂部８０は、ローラ端面２２１を形成するように設けられている。例えば、樹脂部８０は、ローラ端面２２１の縁を含む全面に円形に設けられていてもよい。あるいは、樹脂部８０は、ローラ端面２２１のうち縁を含む外周側で且つ側板表面４０１と当接する可能性のある領域にのみ環状に設けられていてもよい。樹脂部８０が摩耗した際に取り替えられるように、樹脂部８０は、ローラ端面２２１に対して着脱自在に設けられていてもよい。
金属部７０は、側板表面４０１を形成するように設けられている。例えば、側板４０が金属部７０によって形成されており、側板４０の基端部４１は、ボルトによってカム２９に固定されている。
【００６５】
一実施形態では、カム２９が複数に分割された構造を有しており、カム２９の各分割部分に対応して側板４０が複数のセクション４０Ａ，４０Ｂに分割されている（図４及び図１０参照）。また、図７に示すように、金属部７０は、カム２９の軸方向（ローラ２２の軸方向）に直交する第１領域７１としての側板４０の平坦面と、第２領域７２を形成する断面湾曲面と、を含む。この場合、第２領域７２は、図４及び図１０に示すように側板４０の隣り合うセクション４０Ａ，４０Ｂの２つの平坦面同士の間に存在する縁部７３（継ぎ目４０Ｂ）であってもよいし、あるいは、第２領域７２は、図７に示すようにカム２９からピストン２１（図４参照）側に半径方向Ｄに突出する側板４０のＲ状の先端部であってもよい。
また、側板表面４０１の縁部７３の断面湾曲面は、０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
これにより、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時、金属部７０の縁部７３によって樹脂部８０が摩耗することを抑制できる。さらに、側板表面４０１の縁部７３の断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することから、金属部（断面湾曲面）７０と樹脂部８０との接触面の摩耗を確実に抑制できる。
なお、図１０は、他の実施形態における側板４０’の構成（図６の実施形態に対応）を示す側面図である。すなわち、側板４０’に樹脂部８０が設けられた構成を示している。但し、図１０のうち括弧内で示す符号は、側板４０に金属部７０が設けられた場合（図７の実施形態に対応）を示している。
【００６６】
上記構成では、側板表面４０１が金属部７０で形成され、ローラ端面２２１が樹脂部８０で形成されている。この構成によれば、金属部７０との接触により樹脂部８０が摩耗したとき、複数のローラ２２のうち摩耗したローラ端面２２１を有するローラ２２の樹脂部８０のみを交換することもでき、メンテナンスが容易となる。
また、金属部７０は、カム２９の軸方向に直交する第１領域７１としての平坦面と、該平坦面の縁部７３を形成する第２領域７２としての断面湾曲面と、を含む。これにより、油圧機械２０の運転時、金属部７０の縁部７３によって樹脂部８０が摩耗することを抑制できる。さらに、側板表面４０１の縁部７３の断面湾曲面が０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有することから、金属部（断面湾曲面）７０と樹脂部８０との接触面の摩耗を確実に抑制できる。
【００６７】
より具体的には、図４及び図１０に示されるように、側板４０が周方向に分割構造を有している場合、すなわち複数のセクション４０Ａが環状に配列されることによって側板４０が形成される場合、セクション４０Ａ同士の継ぎ目４０Ｂに対応した位置に第２領域７２が形成される。各セクション４０Ａは、ハンドリング性向上のために縁がＲ状に形成されており、この場合、金属部７０の第１領域７１及び第２領域７２は、それぞれ、半径方向Ｄに沿って延在する。そして、第２領域７２は０．８μｍＲａ以下の表面粗さを有する。
【００６８】
上述した幾つかの実施形態において、樹脂部８０は、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＴＦＥの少なくとも一つを含む耐摩耗性樹脂により形成されてもよい。
このように、耐摩耗性に優れた上記樹脂材料を用いることによって、樹脂部７０の摩耗をより効果的に抑制することができる。
【００６９】
図８は、一実施形態における側板４０を説明するための図である。
図８に示す例示的な実施形態では、側板４０は、少なくともワーキング面２９ａ１（図３参照）に対応する油圧機械２０の周方向範囲において、カム面２９ａと、該カム面２９ａからローラ２２の半径ｒだけ離れた曲線２８とで囲まれる領域（図８のハッチング領域）内においてのみ、ローラ２２の端面２２ａと当接するように構成される。言い換えれば、側板４０は、少なくともワーキング面２９ａ１（図３参照）に対応する油圧機械２０の周方向範囲において、該側板４０の高さｈがローラ２２の半径ｒ以下となるように構成される。もちろん、上記した側板４０の構成は、ワーキング面２９ａ１のみでなくブリージング面２９ａ２に適用されてもよい。なお、側板４０の高さｈとは、カム面２９ａの任意の点Ｐにおける接線Ｅに垂直な方向の側板４０の長さである。
【００７０】
一般的に、油圧機械２０では、ローラ２２のスキューによりローラ２２へスラスト方向の荷重（以下、スラスト力という）が発生することがある。このスラスト力は、通常、カムのブリージング面２９ａ２よりもワーキング面２９ａ１において大きくなる。そこで、上記油圧機械２０では、少なくともワーキング面２９ａ１に対応する油圧機械２０の周方向範囲において、側板４０が、カム面２９ａと、該カム面２９ａからローラ２２の半径ｒだけ離れた曲線２８とで囲まれる領域内においてのみ、ローラ２２の端面２２ａと当接するように構成することによって、カム面２９ａと曲線２８とで囲まれる領域よりもピストン２１側でローラ２２の端面２２ａと側板４０とが接触する場合に比べて、側板取付け部を中心とした側板４０に作用するモーメントを小さくすることができる。よって、ローラのスラスト力に起因した側板４０の損傷の抑制及び側板の耐久性の向上が図れる。
また、側板４０は、カム面２９ａからの半径方向の距離（側板４０の高さｈ）が、ローラ２２の直径の３０％以内となる位置でローラ２２の端面２２ａと当接するように構成されてもよい。これにより、側板４０に作用するモーメントをより一層抑制することができ、側板４０の耐久性の更なる向上が可能となる。
【００７１】
具体的な構成例として、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０に示すように、側板４０は、カム２９の端面に締結される基端部４１、および、カム２９からピストン２１側に半径方向Ｄに突出する先端部４２を有する側板本体４０ａと、側板本体４０ａの先端部に設けられた当接部４３と、を含んでいる。そして、図５に示すように、当接部４３が、ローラ２２の端面２２ａのうちローラ２２の回転中心Ｃよりもカム２９側の領域内でローラ２２の端面２２ａに当接するように側板４０が構成されている。側板４０の基端部４１にはボルト穴４８ａが形成されており、このボルト穴４８ａに挿通されるボルト４８によって、側板４０がカム２９に固定的に取り付けられる。このように、ローラ２２に当接するカム２９の端面に側板本体４０ａの基端部４１を取り付けることで、ローラ２２の端面２２ａからのスラスト力を受ける側板４０の荷重点Ｑに側板取付け部（ボルト４８：図５参照）を近づけることができる。すなわち、スラスト力を受ける側板４０の荷重点Ｑと、側板取付け部（ボルト４８：図５参照）との距離Ｔを短くすることができる。そのため、側板取付け部を中心とした側板４０に作用するモーメントＭ（荷重点ＱにおけるモーメントＭ）をより一層小さくすることができる。また、側板４０が基端部４１によってカム端面に締結されていることにより、側板４０の締結構造を簡素化できる。また、カム２９と側板４０とをアセンブリ化することも可能であるため、カム２９及び側板４０の組立性の向上が図れる。
【００７２】
上記側板４０において、当接部４３は、側板本体４０ａの先端部４２に取り付けられた耐摩耗性の樹脂部材４５であってもよい。これにより、ローラ２２の端面２２ａの接触による当接部４３の摩耗を抑制可能となり、側板４０の耐久性を向上できる。また、側板本体４０ａと当接部４３とを別の材料で形成してもよく、その場合、材料コストの削減も図れる。
また、上記側板４０において、当接部４３は、側板本体４０ａの先端部４２のうち基端部４１側にずれた位置に設けられてもよい。すなわち、図９Ａ及び図９Ｂ、図１０に示すように、先端部４２のうち最もカム２９から離れた領域に段差部４４が設けられており、先端部４２のうち段差部４４よりも基端部４１側の領域に当接部４３を設けられる。段差部４４は、ローラ２２の回転中心Ｃ方向においてカム面２９ａから離れる方向にくぼんでおり、ローラ２２の端面２２ａに当接しないように構成される。そして、この段差部４４において、ボルト４９によって樹脂部材４５が側板本体４０ａに取り付けられてもよい。これにより、ボルト４９の頭部がローラ２２の端面２２ａに接触することを防止できるとともに、当接部４３の位置をよりカム面２９ａ側に近づけることができ、側板４０に作用するモーメントＭをより一層小さくすることができる。
【００７３】
図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、側板４０の段差部４４の高さは、油圧機械２０の周方向において概ね一定となっている。一方、図１０に示す例では、側板４０の取付け作業性の観点から、側板４０の段差部４４の高さを、カム面２９ａの頂点Ｐ１に対応する領域と、底点Ｐ２に対応する領域とで異ならせている。すなわち、カム面２９ａの底点Ｐ２に対応する領域における側板４０の段差部の高さＨ２の方が、カム面２９ａの頂点Ｐ１に対応する領域における側板４０の段差部の高さＨ１よりも高くなっている。これにより、ボルト４９の締結作業を容易化することができる。なお、この場合においても、当接部４３の高さは、油圧機械２０の周方向において概ね一定となっている。
【００７４】
また、カム２９及び側板４０は、それぞれ、中心軸Ｏの周方向において複数のセクション４０Ａに分割されており、側板４０のセクション数は、カム２９のセクション数以下であってもよい。側板４０を分割構造とした場合、例えば図１０に示すように、カム２９のセクション４０Ａに対して、取付け部４６を介してボルト４７によって各側板４０の各セクションを取り付ける。このように、カム２９及び側板４０を分割構造とすることによって、カム２９及び側板４０の製造性を向上できる。また、カム２９は、製造上の取り扱い性の観点から分割するセクション数が決定されることが多いが、側板４０はセクション数に対する要求は低く、分割構造の設計自由度は高い。そのため、側板４０のセクション数をカム２９のセクション数以下とすることで、油圧機械２０の組み立て時、一つのカム２９、又は複数のカム２９を互いに組み付けたカムアセンブリに対して側板４０を取付ければよく、カム２９及び側板４０の組立性の向上が図れる。
【００７５】
一実施形態において、図２に示すように、油圧機械２０が備える一対の軸受２７Ａ，２７Ｂがテーパ軸受である場合、の少なくとも一方の軸受２７Ａに対して、油圧機械２０の中央に向かう方向にプリロードを付与するための予圧部としてのバネ３８が設けられていてもよい。例えば、バネ３８は、風車ロータ３から遠い側に位置する軸受２７Ａ側に設けられる。これにより、回転部と静止部との相対位置を適正に維持できる。
この場合、バネ３８によるプリロードは、ローラ２２から側板４０に加わるローラの軸方向のスラスト力以上の大きさであってもよい。これにより、回転部と静止部との間のガタつきを防止できるとともに、ローラ２２のスキューに起因したローラ２２のスラスト力によって、回転部と静止部との相対位置がずれることを防止できる。
【００７６】
以上説明したように、上述の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ラジアルピストン式油圧機械２０の運転時における樹脂部８０の変形も考慮した摩耗抑制対策を講じることによって、ローラ２２と側板４０との接触による摩耗に起因したラジアルピストン式油圧機械２０の寿命低下を確実に抑制することができる。
また、上述のラジアルピストン式油圧機械２０（図２等参照）を風力発電装置１（図１参照）の油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の少なくとも一方に適用することによって、部品の摩耗を抑制することができ、油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の少なくとも一方を円滑に作動できる。また、油圧ポンプ８又は油圧モータ１０の少なくとも一方の耐久性向上に寄与し、風力発電装置１の円滑な運転が可能となる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。例えば、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
【００７８】
例えば、上述した実施形態では、ラジアルピストン式油圧機械２０（図２参照）の適用先の一例として風力発電装置１（図１参照）について説明したが、ラジアルピストン式油圧機械２０の適用先は風力発電装置１に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１                風力発電装置
２                ブレード
３                風車ロータ
４                ハブ
５                ハブカバー
６                メインシャフト
８                油圧ポンプ
１０              油圧モータ
１２              高圧油ライン
１４              低圧油ライン
１６              発電機
１８              ナセル
１９              タワー
２０              ラジアルピストン式油圧機械
２１              ピストン
２２，５０，５３，５５    ローラ
２３              支持部
２４              シリンダ
２５              油圧室
２６              シリンダブロック
２８              曲線
４０，６０，６３，６５，６７    側板
４０ａ            側板本体
４１              基端部
４２              先端部
４３              当接部
４４              段差部
４５              樹脂部材
４６              固定部
４７，４８，４９，８１  ボルト
６０ａ            第１周縁
６０ｂ            第２周縁
６１，６４，６６  側板の壁面
６２，６８，６９        接触エリア
７０              金属部
７１              第１領域
７２              第２領域
７３              縁部
８０              樹脂部
２２１            ローラ端面
４０１            側板表面
Ｃ                ローラの回転中心
Ｄ                油圧機械の半径方向
Ｏ                油圧機械の回転軸
【図１】
0006356104.tif 000002
【図２】
0006356104.tif 000003
【図３】
0006356104.tif 000004
【図４】
0006356104.tif 000005
【図５】
0006356104.tif 000006
【図６】
0006356104.tif 000007
【図７】
0006356104.tif 000008
【図８】
0006356104.tif 000009
【図９Ａ】
0006356104.tif 000010
【図９Ｂ】
0006356104.tif 000011
【図１０】
0006356104.tif 000012