JP2015129544A - 一方向クラッチ、発電装置用の継手、及び風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一方向クラッチにおいて、回転した際に、遠心力により弾性変形するコイルばねが外輪の内周面に摺接するのを防ぐ。
【解決手段】一方向クラッチは、内輪７１と外輪７２との間に設けられている複数のころ７３と、ころ７３を収容するポケット７８が周方向に複数形成されている保持器７４と、ポケット７８に設けられころ７３を周方向一方に付勢するコイルばね７５とを備えている。保持器７４は、コイルばね７５を径方向について位置決めしかつ周方向一方へ突出させた状態で支持する支持部７７ｂを有している。この支持部７７ｂは、保持器７４が回転した際にコイルばね７５が遠心力によって径方向外側へ変形しても外輪７２の内周面７２ａとの間に隙間δを有する状態でコイルばね７５を支持する支持構造を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、一方向クラッチ、一方向クラッチを備えている発電装置用の継手、及び風力発電装置に関する。

風力発電装置として、ブレードが風力を受け、このブレードと接続されている主軸が回転し、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るものが知られている。このような風力発電装置では、風速や風向の変化により、ブレードから主軸及び増速機等を介して発電機に伝わる回転数が変化することで、発電効率が低下するという問題があった。

そこで、本出願人は、発電効率を向上させるために、増速機と発電機との間に一方向クラッチを配置した風力発電装置を既に提案している（特許文献１参照）。この風力発電装置は、風速等が変化して主軸の回転が減速しても、一方向クラッチにより増速機の出力軸と発電機の入力軸との接続を遮断することにより、発電機の入力軸が急激に減速することなく慣性によって回転し続けることができるため、入力軸の平均回転速度を増加させ、発電効率を向上させることが可能となる。

前記一方向クラッチは、図７に示すように、内輪１０１と、外輪１０２と、複数のころ（係合子）１０３と、ころ１０３を収容するポケット１０８が周方向に複数形成されている保持器１０４と、ポケット１０８に設けられころ１０３を周方向一方に付勢するコイルばね１０５とを備えている。保持器１０４は、軸方向に対向する一対の円環部１０６と、両円環部１０６を連結する複数の柱部１０７とを有しており、内輪１０１と一体回転する。そして、両円環部１０６と周方向に隣り合う柱部１０７との間に、一つのころ１０３及び一つのコイルばね１０５を収容するポケット１０８が形成されている。また、柱部１０７には、コイルばね１０５をポケット１０８内で支持するために周方向に突出している支持部１０９が設けられている。

この一方向クラッチによれば、コイルばね１０５により周方向一方に付勢されるころ１０３が内輪１０１と外輪１０２との間に噛み合うことで、これら内輪１０１と外輪１０２とが一体回転可能に接続され、また、前記噛み合いが解除されると内輪１０１と外輪１０２とが相対回転可能となる（内輪１０１と外輪１０２とが空転する）。

特開２０１３−６０８２５号公報

従来の一方向クラッチが備えている保持器１０４では、コイルばね１０５は、支持部１０９に外嵌することで径方向について位置決めされ、かつ、支持部１０９の先端から周方向一方へ突出した状態にある。そして、コイルばね１０５の先端が、ころ１０３に接触している。なお、例えば、ころ１０３が内輪１０１と外輪１０２とに噛み合ってこれらが一体回転可能に接続された状態から、前記噛み合いが解除されてこれらが相対回転可能となる状態へと切り替わる際には、ころ１０３は内輪１０１と外輪１０２との間の空間を転がり移動するため、コイルばね１０５の先端ところ１０３とは接触しているのみであって、相互間で固定はされていない。このため、コイルばね１０５の先部は径方向についてもある程度自由に弾性変形可能な状態にある。

このように、コイルばね１０５は、支持部１０９の先端から突出した状態で支持されており、しかも、ある程度自由に弾性変形可能な状態にあることから、内輪１０１と共に保持器１０４が回転すると、その遠心力によって、コイルばね１０５の先部が径方向外側へ弾性変形する。
特に、風力発電装置が備えている増速機の出力軸と発電機の入力軸との間に設けられる一方向クラッチは、比較的に大型であり、また、これら出力軸及び入力軸は高速（２０００ｒｐｍ±３００ｒｐｍ）で回転することがある。このため、コイルばね１０５に作用する遠心力は大きくなり、コイルばね１０５の先部が径方向外側へ変形して外輪１０２の内周面に接触する場合がある。そして、内輪１０１と外輪１０２との相対回転が開始されると（空転が開始されると）、内輪１０１と一体回転する保持器１０４と、外輪１０２との間においても相対回転が生じ、外輪１０２の内周面にコイルばね１０５の先部が摺接し、この場合、外輪１０２の内周面に傷を付けたり、コイルばね１０５の先部が損傷したりするおそれがある。

そこで、本発明では、外輪の内周面にコイルばねが摺接するのを防ぐことが可能となる一方向クラッチを提供することを目的とする。そして、このような一方向クラッチを備えていることで耐久性の向上が可能となる発電装置用の継手、及び風力発電装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、内輪と、この内輪に同心状の外輪と、これら内輪と外輪との間に設けられている複数の係合子と、前記係合子それぞれを収容するポケットが周方向に複数形成されている保持器と、前記ポケットに設けられ前記係合子を周方向一方に付勢するコイルばねと、を備え、前記コイルばねにより周方向一方に付勢される前記係合子が前記内輪と前記外輪との間に噛み合うことで当該内輪と当該外輪とが一体回転可能に接続され、前記噛み合いが解除されると当該内輪と当該外輪とが相対回転可能となる一方向クラッチであって、前記保持器は、前記コイルばねを径方向について位置決めしかつ周方向一方へ突出させた状態で支持する支持部を有し、前記支持部は、前記保持器が回転した際に前記コイルばねが遠心力によって径方向外側へ変形しても前記外輪の内周面との間に隙間を有する状態で当該コイルばねを支持する支持構造を有していることを特徴とする。

本発明によれば、保持器が回転した際の遠心力によってコイルばねが径方向外側に変形しても、そのコイルばねが外輪の内周面に接触しないようにして、支持部がコイルばねを支持することができ、外輪の内周面にコイルばねの一部が摺接するのを防ぐことが可能となる。この結果、外輪の内周面が摩耗したり、コイルばねが損傷したりするのを防止することが可能となる。

（２）また、前記保持器は、軸方向に対向する一対の円環部と、これら円環部を連結する複数の柱部とを有し、周方向で隣り合う当該柱部の間にポケットが形成され、前記支持部は、前記柱部から周方向一方へ突出して設けられ前記コイルばねを外嵌させて支持する構成を有し、前記支持部の径方向内側面と前記内輪の外周面との間に、前記コイルばねの一部を存在させるスペースが形成され、当該スペースの径方向寸法は、前記支持部の周方向一方側の先端において最小の値を有しているのが好ましい。
この場合、保持器が有する柱部から周方向一方へ突出して設けられている支持部は、コイルばねを更に周方向一方へ突出させた状態で支持するが、この支持部の径方向内側面と内輪の外周面との間のスペースの径方向寸法は、支持部の周方向一方側の先端において最小の値を有していることで、この支持部の先端から突出するコイルばねの先部を、内輪寄りに配置することができる。この結果、コイルばねと外輪の内周面との径方向の距離を大きくすることができ、コイルばねが遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばねと外輪の内周面との間に隙間を有する状態で、支持部はコイルばねを支持する支持構造が得られる。
なお、前記スペースの径方向寸法は、周方向の全長にわたって一定であってもよく、この場合、スペースの径方向寸法は、周方向の全長にわたって最小の値（一定の値）となる。

（３）また、前記コイルばねの周方向一方側の先端におけるコイル中心は、周方向に複数配置されている前記係合子の中心を通るピッチ円よりも、径方向内側に位置しているのが好ましい。
この場合、コイルばねを内輪寄りに配置して、コイルばねと外輪の内周面との径方向の距離を大きくすることができる。このため、コイルばねが遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばねと外輪の内周面との間に隙間を有する状態で、支持部はコイルばねを支持する支持構造が得られる。

（４）また、前記コイルばねの中心線は、前記内輪の外周面と平行、又は、周方向一方側に向かうにしたがって前記内輪の外周面に接近しているのが好ましい。
この場合、コイルばねの先部が外輪の内周面に近づき難いようにして、支持部はコイルばねを支持する支持構造が得られる。

（５）また、前記内輪及び前記外輪が定格トルクで一体回転する状態で、前記コイルばねが前記支持部から突出する部分は、当該コイルばねの巻線の１ピッチ以下であるのが好ましい。
この場合、支持部からのコイルばねの突出寸法を小さくすることにより、コイルばねが遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばねと外輪の内周面との間に隙間を有する状態で、支持部はコイルばねを支持する支持構造が得られる。

（６）また、本発明は、外力により回転する主軸と、前記主軸の回転を増速する回転伝達機構、及び当該回転伝達機構が増速した回転を出力する出力軸を有する増速機と、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より発電する発電機と、を備えている発電装置に用いられる継手であって、前記増速機の前記出力軸と一体回転する第１回転体と、前記発電機の前記入力軸と一体回転する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に配置されている前記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の一方向クラッチと、を有していることを特徴とする。
本発明によれば、前記（１）〜（５）の一方向クラッチを有していることから、一方向クラッチの耐久性を向上させることができ、この結果、発電装置用の継手の耐久性も向上させることが可能となる。

（７）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前記（６）の継手と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、前記（６）の継手を有していることから、風力発電装置の耐久性を向上させることが可能となる。

本発明の一方向クラッチによれば、コイルばねが外輪の内周面に接触しないようにして、支持部がコイルばねを支持することができるので、外輪の内周面にコイルばねの一部が摺接するのを防ぐことが可能となる。この結果、外輪の内周面が摩耗したり、コイルばねが損傷したりするのを防止することが可能となる。
また、本発明の継手及び風力発電装置によれば、前記一方向クラッチを備えていることで耐久性を向上させることができる。

発電装置を示す概略構成図である。 発電装置が備えている継手、及びその周囲を示す縦断面図である。 一方向クラッチの横断面図である。 一方向クラッチの保持器を示す斜視図である。 支持部、コイルばね、及びその周囲を説明する断面図である。 （Ａ）は支持部による支持構造を示す断面図であり、（Ｂ）は、支持部による支持構造の変形例を示す断面図である。 従来の一方向クラッチの横断面図である。

図１は、発電装置を示す概略構成図である。この発電装置は風力発電装置１であり、風力（外力）を受けて回転する主軸２と、この主軸２に連結された増速機３と、この増速機３に連結された発電機４とを備えており、主軸２の回転を増速機３により増速させ、増速させた軸の回転により発電機４を駆動し、発電が行われる。

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とし回転する入力軸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。

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。

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。

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。

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から出力される。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が駆動される。

また、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とを連結するための継手９を備えている。図２は、継手９、及びその周囲を示す縦断面図である。継手９は、出力軸３５と入力軸４１との間の領域に設けられ、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。継手９は、第１回転体５、第２回転体６、一方向クラッチ７、及び転がり軸受８を有している。一方向クラッチ７及び転がり軸受８は、第１回転体５と第２回転体６との間に配置されている。

第１回転体５は、出力軸３５と同心上に配置された軸部材であり、その軸方向一端部（図２の左端部）から軸方向他端部（図２の右端部）に向けて、フランジ部５１、大径部５２及び小径部５３をこの順に有している。フランジ部５１は、出力軸３５の端部フランジ３５ｄに着脱可能に固定されており、第１回転体５は出力軸３５と一体回転する。

第２回転体６は、第１回転体５の径方向外側に同心状に配置されており、円筒部６１と、この円筒部６１の軸方向他端部に設けられたフランジ部６２とを有している。本実施形態では、第２回転体６は、第１回転体５の径方向外側に配置されているが、第１回転体５を筒形状として、この第１回転体５の径方向内側に配置されていてもよい。フランジ部６２は、入力軸４１の端部フランジ４１ａに着脱可能に固定されており、第２回転体６は入力軸４１と一体回転する。
円筒部６１の内周面は円筒面とされており、この円筒部６１の軸方向一端部と、第１回転体５の大径部５２との間には、環状のシール部材１０が設けられている。

各転がり軸受８は、第１回転体５の小径部５３と第２回転体６の円筒部６１との間に配置されており、第１回転体５及び第２回転体６を互いに相対回転可能として支持している。各転がり軸受８は、円筒ころ軸受からなり、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円筒ころ８３とを備えている。第２回転体６が有する円筒部６１の軸方向両端部の領域Ａ及び領域Ｃが、転がり軸受８の外輪８２としての機能を有しており、この領域Ａ，Ｃの各内周面に外輪８２の外輪軌道面８２ａが形成されている。この外輪軌道面８２ａと、内輪８１の外周に形成された内輪軌道面８１ａとの間に、円筒ころ８３が転動可能に配置されている。

図３は、一方向クラッチ７の横断面図である。図２及び図３において、一方向クラッチ７は、内輪７１と、この内輪７１に同心状となる外輪７２と、内輪７１の外周面７１ａと外輪７２の内周面７２ａとの間に設けられている複数のころ（係合子）７３と、ころ７３それぞれを収容するポケット７８が周方向に複数形成されている保持器７４と、各ポケット７８に設けられころ７３を周方向一方（図３では、時計回り方向）に向かって弾性的に付勢するコイルばね（圧縮コイルばね）７５とを備えている。
内輪７１、外輪７２、及びころ７３は、例えば、軸受鋼等からなり、保持器７４は、後述するが、例えば、金属部材と樹脂部材とを組み合わせてなる。また、コイルばね７５はばね鋼からなる。

内輪７１は、第１回転体５の小径部５３の軸方向中央部に外嵌して固定されており（図２参照）、第１回転体５と一体回転する。第２回転体６の円筒部６１の軸方向中央部の領域Ｂは、一方向クラッチ７の外輪７２としての機能を有している。ころ７３は、円柱形状であり、本実施形態では周方向に８つ配置されている。コイルばね７５は、保持器７４の各ポケット７８に個別に収容されている。
なお、本実施形態では、第２回転体６を、一方向クラッチ７の外輪７２及び転がり軸受８の外輪８２として用いているが、これらの外輪７２，８２を第２回転体６と別体に有していてもよい。

図３において、内輪７１の外周面７１ａには、ころ７３と同数（８つ）の平坦な（平面状の）カム面７１ａ１が形成されており、外輪７２の内周面７２ａは円筒面とされている。これにより、カム面７１ａ１と内周面７２ａとの間には、楔状空間Ｓが周方向に複数（８つ）形成される。そして、ころ７３及びコイルばね７５は各楔状空間Ｓに個別に配置されており、コイルばね７５がころ７３を楔状空間Ｓが狭くなる方向（周方向一方）に付勢している。ころ７３の外周面は、カム面７１ａ１及び内周面７２ａに接触する接触面となっており、この接触面は幅方向（軸方向）に真っ直ぐに形成されている。

このように構成された一方向クラッチ７では、第１回転体５が増速回転することにより、第１回転体５の回転速度が、第２回転体６の回転速度を上回ろうとする場合には、内輪７１が外輪７２に対して一方向（図３の時計回り方向）に相対回転しようとする。この場合、コイルばね７５の付勢力により、ころ７３は楔状空間Ｓが狭くなる方向（周方向一方）へ僅かに移動して、コイルばね７５により付勢されるころ７３の接触面（外周面）が、内輪７１の外周面７１ａ（カム面７１ａ１）及び外輪７２の内周面７２ａに圧接し、ころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態となる。これにより、内外輪７１，７２は前記一方向に一体回転可能となり、第１回転体５と第２回転体６とを一体回転可能に接続する。この結果、出力軸３５と入力軸４１とを一体回転させることができる。

また、第１回転体５が増速回転後に一定速回転となり、第１回転体５の回転速度が、第２回転体６の回転速度と同一になる場合には、コイルばね７５により付勢されるころ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、第１回転体５と第２回転体６と（出力軸３５と入力軸４１と）は一体回転し続ける。

一方、第１回転体５が減速回転することにより、第１回転体５の回転速度が、第２回転体６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３の反時計回り方向）に相対回転しようとする。この場合には、コイルばね７５の付勢力に抗して、ころ７３は楔状空間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３の噛み合いが解除されることで、内外輪７１，７２の前記他方向への相対回転が許容され、第１回転体５と第２回転体６との接続が遮断される。この結果、出力軸３５と入力軸４１とが相対回転可能となる（空転する）。

ここで、例えば、ころ７３が内輪７１と外輪７２とに噛み合ってこれらが一体回転可能に接続された状態から、前記噛み合いが解除されてこれらが相対回転可能となる状態へと切り替わる際には、ころ７３は楔状空間Ｓを転がり移動することから、コイルばね７５の先端ところ７３とは接触しているのみであって、相互間で固定はされていない。このため、コイルばね７５は、周方向に伸縮するようにして弾性変形する（つまり、ころ７３と後述する柱部７７との間を弾性的に伸縮変形する）以外に、コイルばね７５の先部は径方向についてもある程度自由に弾性変形可能な状態にある。

図４は、前記一方向クラッチ７の保持器７４を示す斜視図である。本実施形態の保持器７４は、分割型保持器であって、軸方向に対向する一対の円環部７６と、これら円環部７６とは別体である複数の柱部７７とを有している。各柱部７７の軸方向両端部（柱端部６４）が、両円環部７６に設けられている後述の凹部８４に嵌合し、これにより、柱部７７は一対の円環部７６を連結する。両円環部７６と、周方向で隣接する柱部７７との間にポケット７８が形成され、各ポケット７８にころ７３が収容される（図３参照）。これにより、保持器７４は、複数のころ７３を周方向に間隔をあけて保持することができる。

円環部７６は、炭素鋼やアルミ等の金属製であり、例えば、外径が３００ｍｍ、軸方向の厚みが１５ｍｍの環状部材である。そして、一方向クラッチ７（図３参照）の内輪７１と外輪７２との間に、一対の円環部７６が軸方向に対向して設けられる。各円環部７６の内周側には、複数の凹部８４が、周方向に間隔をあけて形成されている。また、本実施形態では、円環部７６の内周面が内輪７１の外周面７１ａに嵌合することで、保持器７４は内輪７１と共に一体回転する構成となっている。

柱部７７は、合成樹脂材料を射出成型することにより作製されている。柱部７７は、本体部７７ａと、本体部７７ａの周方向の一側面から突出して設けられている支持部７７ｂと、本体部７７ａの軸方向両側にそれぞれ設けられている一対の柱端部６４とを有している。この柱端部６４を、円環部７６に設けられている凹部８４に嵌合させることで、この分割型の保持器７４は組み立てられる。支持部７７ｂは、後にも説明するが、コイルばね７５をポケット７８内の所定位置で支持するためのものである。

このように構成された一方向クラッチ７によれば、保持器７４を構成する円環部７６と柱部７７とを別体としたので、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、保持器の全体を一体に製作する場合に比べて、容易に製作することができる。

ここで、一方向クラッチ７が有している保持器７４の支持部７７ｂ、及びコイルばね７５について更に説明する。図５は、支持部７７ｂ、コイルばね７５、及びその周囲を説明する断面図である。この図５は、ころ７３が内輪７１と外輪７２との間に噛み込んだ状態であり、内輪７１と外輪７２とが一体回転可能となる状態を示している。
更に、この図５は、定格トルクで内輪７１及び外輪７２が回転している状態を示している。この定格トルクは、本実施形態の風力発電装置１を設計する際に設定されているトルクであり、この定格トルクが作用している状態が、通常運転状態において最大荷重が各部に作用している状態に相当する。つまり、図１に示す各軸、増速機３、継手９、及び一方向クラッチ７等は、この定格トルク（通常運転状態における最大荷重）に基づいて設計がされる。

支持部７７ｂは、柱部７７から周方向一方へ突出して設けられている突起部からなり、コイルばね７５を外嵌させて支持する。この支持部７７ｂによれば、コイルばね７５は、径方向について位置決めされ、かつ、支持部７７ｂの先端６６から周方向一方へ突出した状態で支持される。コイルばね７５は、径方向について支持部７７ｂとの隙間をほぼゼロとして外嵌している。

さらに、前記のとおり、コイルばね７５は、ころ７３に固定されておらず、その先部７５ｂは径方向についてもある程度自由に弾性変形可能な状態にあることから、内輪７１と共に保持器７４が回転すると、その遠心力によって、コイルばね７５の先部７５ｂは径方向外側へ弾性変形する。ただし、この図５（及び後述する図６）では、後に説明するコイルばね７５の突出寸法Ｆ等を説明するために、径方向外側へ弾性変形していない状態として、コイルばね７５を示している。

支持部７７ｂは、本体部７７ａの一側面から突出している梁状の部材であり、この支持部７７ｂの径方向内側面６７と、内輪７１の外周面７１ａの内のカム面７１ａ１との間に、コイルばね７５の一部７５ａを存在させるスペースｓが形成されている。そして、このスペースｓの径方向寸法は、少なくとも支持部７７ｂの周方向一方側の先端６６において、最小の値を有している。なお、本実施形態では、カム面７１ａ１は平面であると共に、このカム面７１ａ１に対向する支持部７７ｂの径方向内側面６７も平面であり、これらカム面７１ａ１と径方向内側面６７とは平行である。このため、スペースｓの径方向寸法Ｅは、周方向の全長にわたって一定となっており、この径方向寸法Ｅは、周方向の全長にわたって最小の値（一定の値）となる。

このように、柱部７７の本体部７７ａから周方向一方へ突出して設けられている支持部７７ｂは、コイルばね７５を更に周方向一方へ突出させた状態で支持しているが、この支持部７７ｂの径方向内側面６７と内輪７１のカム面７１ａ１との間のスペースｓの径方向寸法（Ｅ）が、支持部７７ｂの周方向一方側の先端６６において最小の値を有していることで、この支持部７７ｂの先端６６から突出しているコイルばね７５の先部７５ｂを、内輪７１寄りに配置することができる。

この結果、コイルばね７５と外輪７２の内周面７２ａとの径方向の距離を大きくすることができ、保持器７４が回転した際に（定格トルクで内輪７１及び外輪７２が一体回転した際に）、コイルばね７５が遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばね７５と外輪７２の内周面７２ａとの間に隙間δを有する状態で、支持部７７ｂはコイルばね７５を支持する支持構造が得られる。

そして、図６（Ａ）に示すように、支持部７７ｂの突出方向と、この支持部７７ｂに外嵌しているコイルばね７５の中心線Ｃ１の方向とは、一致している。また、支持部７７ｂの突出方向と、内輪７１のカム面７１ａ１の面方向とは平行であり、更に、コイルばね７５の中心線Ｃ１は、カム面７１ａ１と平行にある。

図６（Ｂ）は、支持部７７ｂによる支持構造の変形例を示している。この図６（Ｂ）に示すように、支持部７７ｂ（少なくとも径方向内側面６７）は周方向一方側に向かうにしたがってカム面７１ａ１に接近する傾斜面となっており、この支持部７７ｂの突出方向（前記傾斜面の傾斜方向）と、この支持部７７ｂに外嵌しているコイルばね７５の中心線Ｃ１の方向とは、一致している。そして、コイルばね７５の中心線Ｃ１は、周方向一方側に向かうにしたがってカム面７１ａ１に接近している。

このように、図６（Ａ）（Ｂ）の場合、コイルばね７５の先部７５ｂが、内輪７１のカム面７１ａ１に近づき易く、そしてこれとは反対に、外輪７２の内周面７２ａに近づき難いようにして、支持部７７ｂはコイルばね７５を支持する支持構造が得られる。
特に図６（Ｂ）の場合、支持部７７ｂの径方向内側面６７とカム面７１ａ１との間に形成されているスペースｓの径方向寸法は、支持部７７ｂの周方向一方側の先端６６のみにおいて、最小の値を有している。なお、図６（Ａ）（Ｂ）それぞれに示す状態は、内輪７１及び外輪７２が定格トルクで回転している場合を示しており、定格トルクは前記説明したとおりである。

また、コイルばね７５は、線材が長円状（図２参照）に巻かれたコイルからなり、２点ｐ１，ｐ２で、ころ７３と接触する。また、コイルばね７５の周方向一方側の先端７５ｃにおけるコイル中心ｐ０（図２参照）は、周方向に複数配置されているころ７３（図６（Ａ）（Ｂ）参照）の中心Ｑを通る仮想のピッチ円Ｋよりも、径方向内側に位置している。さらに、図６（Ａ）（Ｂ）それぞれにおいて示すように、ころ７３の外周面に対するコイルばね７５の周方向一方側の先端７５ｃにおける接触点（ｐ１，ｐ２）は、前記ピッチ円Ｋよりも、径方向内側に位置している。

このように、コイルばね７５の先端７５ｃにおけるコイル中心ｐ０を、ころ７３のピッチ円Ｋよりも径方向内側に位置させることで、コイルばね７５を内輪７１寄りに配置することでき、コイルばね７５と外輪７２の内周面７２ａとの径方向の距離を大きくすることができる。このため、コイルばね７５が遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばね７５と外輪７２の内周面７２ａとの間に隙間δを有する状態で、支持部７７ｂはコイルばね７５を支持する支持構造が得られる。

また、前記のとおり、図５は、定格トルクで内輪７１及び外輪７２が回転している状態を示している。定格トルクが作用している状態は、前記のとおり、風力発電装置１（図１参照）の通常運転状態において最大荷重が作用している状態に相当しており、図５に示すコイルばね７５は、通常運転状態において最も伸長した状態にある。
この状態において、コイルばね７５が、支持部７７ｂの先端６６から突出している部分（突出寸法Ｆの部分）は、このコイルばね７５の巻線の１ピッチ以下（巻線の一巻き分の長さ以下）である。

このように、支持部７７ｂの先端６６からコイルばね７５が突出している部分を、コイルばね７５の巻線の１ピッチ以下の寸法として小さくすることにより、コイルばね７５が遠心力によって径方向外側へ変形しても、このコイルばね７５と外輪７２の内周面７２ａとの間に隙間δを有する状態で、支持部７７ｂはコイルばね７５を支持する支持構造が得られる。

以上のように、本実施形態の一方向クラッチ７用の保持器７４によれば、コイルばね７５を支持している支持部７７ｂは、保持器７４が回転した際に、このコイルばね７５が遠心力によって径方向外側へ変形しても、外輪７２の内周面７２ａとの間に隙間δを有する状態でコイルばね７５を支持することができる。
このため、保持器７４と共に内輪７１が外輪７２に対して相対回転した際に、外輪７２の内周面７２ａにコイルばね７５の一部が摺接するのを防ぐことが可能となる。この結果、外輪７２の内周面７２ａが摩耗したり、コイルばね７５が損傷したりするのを防止することが可能となる。

そして、このような保持器７４を備えている一方向クラッチ７を、継手９が備えており、この継手９が風力発電装置１に組み込まれていることで、継手９、及び風力発電装置１の耐久性を向上させることができる。

また、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、上記実施形態における一方向クラッチ７は、保持器７４の円環部７６を金属製としているが、合成樹脂によって円環部７６を形成してもよい。この場合、合成樹脂材料を射出成型することにより、円環部７６を容易に製作することができる。また、係合子は、ころ以外に、スプラグであってもよい。また、円環部７６と柱部７７とは一体であってもよい。
また、上記実施形態の発電装置用の継手９は、外力として風力を用いる風力発電装置１用の継手として例示したが、水力や火力等の他の外力を用いて発電する発電装置にも適用することができる。

さらに、本発明の一方向クラッチ７は、発電装置以外にも適用することができる。
例えば、自動車に搭載されるオルタネータ等の部品に適用することができる。特に、本発明の一方向クラッチ７は、高い回転数の環境で用いられる機器や、回転する軸の直径が大きい機器や、高い回転数でありかつ軸の直径が大きい機器等のように、保持器７４のコイルばね７５に大きな遠心力が作用する機器に対して適用するのが好ましい。

１：風力発電装置（発電装置） ２：主軸 ３：増速機
４：発電機 ５：第１回転体 ６：第２回転体
７：一方向クラッチ ９：継手 ３０：歯車機構（回転伝達機構）
３５：出力軸 ４１：入力軸 ４２：ロータ
６６：先端 ６７：径方向内側面 ７１：内輪
７１ａ：外周面 ７１ａ１：カム面 ７２：外輪
７３：ころ（係合子） ７４：保持器 ７５：コイルばね
７５ａ：コイルばねの一部 ７５ｂ：先部 ７５ｃ：先端
７６：円環部 ７７：柱部 ７７ｂ：支持部
７８：ポケット ｐ０：コイル中心 Ｋ：ピッチ円
Ｃ１：コイルばねの中心線 ｓ：スペース

Claims (7)

1. 内輪と、この内輪に同心状の外輪と、これら内輪と外輪との間に設けられている複数の係合子と、前記係合子それぞれを収容するポケットが周方向に複数形成されている保持器と、前記ポケットに設けられ前記係合子を周方向一方に付勢するコイルばねと、を備え、
   前記コイルばねにより周方向一方に付勢される前記係合子が前記内輪と前記外輪との間に噛み合うことで当該内輪と当該外輪とが一体回転可能に接続され、前記噛み合いが解除されると当該内輪と当該外輪とが相対回転可能となる一方向クラッチであって、
   前記保持器は、前記コイルばねを径方向について位置決めしかつ周方向一方へ突出させた状態で支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記保持器が回転した際に前記コイルばねが遠心力によって径方向外側へ変形しても前記外輪の内周面との間に隙間を有する状態で当該コイルばねを支持する支持構造を有していることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記保持器は、軸方向に対向する一対の円環部と、これら円環部を連結する複数の柱部とを有し、周方向で隣り合う当該柱部の間にポケットが形成され、
   前記支持部は、前記柱部から周方向一方へ突出して設けられ前記コイルばねを外嵌させて支持する構成を有し、
   前記支持部の径方向内側面と前記内輪の外周面との間に、前記コイルばねの一部を存在させるスペースが形成され、当該スペースの径方向寸法は、前記支持部の周方向一方側の先端において最小の値を有している請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記コイルばねの周方向一方側の先端におけるコイル中心は、周方向に複数配置されている前記係合子の中心を通るピッチ円よりも、径方向内側に位置している請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。
4. 前記コイルばねの中心線は、前記内輪の外周面と平行、又は、周方向一方側に向かうにしたがって前記内輪の外周面に接近している請求項１〜３のいずれか一項に記載の一方向クラッチ。
5. 前記内輪及び前記外輪が定格トルクで一体回転する状態で、前記コイルばねが前記支持部から突出する部分は、当該コイルばねの巻線の１ピッチ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の一方向クラッチ。
6. 外力により回転する主軸と、
   前記主軸の回転を増速する回転伝達機構、及び当該回転伝達機構が増速した回転を出力する出力軸を有する増速機と、
   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より発電する発電機と、を備えている発電装置に用いられる継手であって、
   前記増速機の前記出力軸と一体回転する第１回転体と、
   前記発電機の前記入力軸と一体回転する第２回転体と、
   前記第１回転体と前記第２回転体との間に配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の一方向クラッチと、を有していることを特徴とする発電装置用の継手。
7. 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請求項６に記載の継手と、
   を備えていることを特徴とする風力発電装置。

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