JP2015137722A - 分割型保持器及び発電装置用の継手 - Google Patents

Abstract

【課題】分割型保持器の両円環部の軸方向に対向する側面の摩耗を抑制する。
【解決手段】一方向クラッチが有する内輪と外輪との間の係合子を収容するポケット７８が周方向に複数形成され、軸方向に対向して前記内輪と前記外輪との間に設けられる一対の円環部７６と、一対の円環部７６とは別体であって、軸方向各端部が各円環部７６に連結される複数の柱部７７と、を有し、両円環部７６の軸方向に対向する側面７６ａに耐摩耗処理が施されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、一方向クラッチに用いられる分割型保持器、及び分割型保持器を備えている発電装置用の継手に関する。

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８に示すように、内輪１０１と、外輪１０２と、複数のころ（係合子）１０３と、これら複数のころ１０３を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１０４と、各ころ１０３を周方向一方側に弾性的に付勢するばね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とが一体に形成されており、両円環部１０６と周方向に隣接する柱部１０７との間に、一つのころ１０３及び一つのばね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、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突起部１０９が設けられている。

しかし、円環部１０６と柱部１０７とに囲まれた空間によりポケット１０８が形成され、また、柱部１０７は突起部１０９を有する複雑な形状をしているため、このような保持器１０４を削り出しによって製作する方法では、コストが増大するため、好ましくない。また、合成樹脂材料を射出成型し、前記構成を有する保持器１０４を一体形成する方法も考えられるが、発電装置に用いられる保持器１０４は大型であるため、このような大型の保持器１０４を射出成型により形成するのは困難である。

そこで、本出願人は、更に、前記のような一方向クラッチ用の保持器を容易に製作することができるように、分割型のものを提案している（特許文献２参照）。つまり、図９に示すように、この分割型保持器９０は、軸方向に対向する一対の円環部９１と、これら円環部９１とは別体である複数の柱部９２とを有しており、各柱部９２の軸方向両端部が、両円環部９１にそれぞれ嵌合することで組み立てられる構造となっている。

特開２０１３−６０８２５号公報 特開２０１３−２３１４４８号公報

図９に示す分割型保持器９０によれば、円環部９１と柱部９２とを別体にすることで、それぞれ個別に製作することができ、保持器９０を容易に製作することができる。特に発電装置に用いられる一方向クラッチのように大型である場合、分割型とすることにより保持器９０の製作が容易となる。

このような分割型保持器に関して、本出願人が更に鋭意研究を進めている中で、新たな課題が見出された。すなわち、一方向クラッチのころ１０３の端面と対向する円環部９１の側面９１ａ（図９参照）に対して、ころ１０３がスキュー等により滑り摺動することが考えられ、この摺動により側面９１ａが摩耗し、保持器９０の破損に繋がるおそれがあることが新たな課題として見出された。
そこで、本発明は、この課題を解消することが可能となる分割型保持器、及び、この分割型保持器を有する一方向クラッチを備えた発電装置用の継手を提供することを目的とする。

（１）本発明の分割型保持器は、一方向クラッチが有する内輪と外輪との間の係合子を収容するポケットが周方向に複数形成されている分割型保持器であって、軸方向に対向して前記内輪と前記外輪との間に設けられる一対の円環部と、前記一対の円環部とは別体であって、軸方向各端部が前記各円環部に連結される複数の柱部と、を有し、前記両円環部の軸方向に対向する側面に耐摩耗処理が施されていることを特徴とする。
この構成によれば、分割型保持器の両円環部の軸方向に対向する側面には係合子が滑り摺動する。しかし、上記側面には耐摩耗処理が施されているので、当該側面の摩耗を抑制できる。

（２）なお、前記円環部が金属製とされ、前記耐摩耗処理が軟窒化処理とされることもある。
この軟窒化処理によれば、両円環部の軸方向に対向する側面の硬度を高くできるのみならず、当該側面の摩擦係数も小さくできる。したがって、上記側面に対して係合子が滑り摺動し滑り易くなり、一方向クラッチの動力伝達ロスを軽減できる。
また、上記のように、両円環部の軸方向に対向する側面に対して係合子を滑り易くすれば、当該側面の摩耗をより一層抑制できる。さらに、軟窒化処理はＡ_１変態点以下の処理温度で行われるため、円環部の軟窒化処理による寸法変化や歪は小さい。したがって、軟窒化処理後の円環部を２次加工せずとも、円環部と柱部との連結を容易に行え、分割型保持器の組立を容易に行える。
なお、軟窒化処理では、処理を行った表面近傍部分の硬度を高くすることができるが、硬化できる深さ（硬化深さ）が浅い。しかし、両円環部の軸方向に対向する側面には、一方向クラッチの内輪や外輪のように大きな剪断力や接触面圧が作用しないので、当該側面を軟窒化処理しても、問題となることはない。

（３）また、前記各ポケットに設けられているばねが前記係合子を周方向一方に付勢することにより周方向他方の反力が前記柱部に作用し、前記各円環部の内周側に、複数の凹部が周方向に間隔をあけて形成され、当該凹部は、前記内輪の外周面との間に前記周方向他方に向かって径方向に狭くなる楔形スペースを構成するための、楔面を有し、前記柱部は、前記凹部に嵌合される柱端部を軸方向両側に有し、当該柱端部は、前記周方向他方側に向かって径方向寸法が小さくなる楔形状を有し、かつ、前記楔面に接触する径方向外側面及び前記内輪の外周面に接触する径方向内側面を有していることもある。

この構成によれば、円環部の凹部の楔面と内輪の外周面との間に構成される周方向他方に向かって径方向に狭くなる楔形スペースに、周方向他方に向かって径方向寸法が小さくなる楔形状を有した柱端部が嵌合する。そして、前記凹部の楔面に柱端部の径方向外側面が接触し、前記内輪の外周面に柱端部の径方向内側面が接触する。このため、ばねが係合子を周方向一方に付勢することで、その反力（周方向他方の反力）が柱部に作用するが、楔形状の柱端部が楔形スペースに嵌合し、前記反力は、柱端部の径方向外側面及び径方向内側面からそれぞれ円環部及び内輪に伝達される。また、柱端部の形状が簡素化され、また、この柱端部が嵌合する円環部の凹部の形状も簡素化され、各部の構成が簡素化された分割型保持器となる。

（４）本発明の発電装置用の継手は、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た一方向クラッチと、を有し、当該一方向クラッチは、内輪と、当該内輪に同心状の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の係合子と、当該係合子用とされている前記（１）〜（３）の何れかの分割型保持器と、当該分割型保持器の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ばねと、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、前記（１）〜（３）の何れかの分割型保持器を備えているので、分割型保持器の両円環部の軸方向に対向する側面の摩耗を抑制できる。

本発明の分割型保持器によれば、その両円環部の軸方向に対向する側面の摩耗を抑制できる。また、本発明の発電装置用の継手によれば、その一方向クラッチに上記分割型保持器を備えているので、分割型保持器の両円環部の軸方向に対向する側面の摩耗を抑制できる。

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。 保持器が有する円環部の斜視図である。 保持器が有する柱部の斜視図である。 柱端部、及びその周囲を軸方向から見た説明図である。 従来の一方向クラッチの横断面図である。 従来の分割型保持器の斜視図である。 従来の分割型保持器の柱端部、及びその周囲を軸方向から見た説明図である。

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ばね７５とを備えている。

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。本実施形態では、ころ７３は、軸受鋼の一種であるＳＵＪ２により作成されている。ばね７５は、圧縮コイルバネからなり、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及びばね７５は各楔状空間Ｓに個別に配置されており、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、ばね７５の付勢力により、ころ７３は楔状空間Ｓが狭くなる方向へ僅かに移動して、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、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、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）。

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。この保持器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。

図５は、保持器７４が有する円環部７６の斜視図である。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。本実施形態では、円環部７６は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）から作製されている。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。
図５において、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。各凹部８４は、周方向両側にある第１側面８５及び第２側面８６と、これら側面８５，８６の間に設けられ径方向内側に臨む楔面８７とを有している。

ここで、両円環部７６の軸方向に対向する内側面７６ａ（ポケット７８側の側面）に対して、ころ７３がスキュー等により滑り摺動することが考えられ、この摺動により内側面７６ａが摩耗し、保持器７４の破損に繋がるおそれがある。
そこで、本実施形態では、内側面７６ａに耐摩耗(摩耗抑制)の表面処理を施して、内側面７６ａの硬度を４００ＨＶ以上、好ましくは、５００ＨＶ以上とし、内側面７６ａの摩擦係数を０．２４以下としている。摩擦係数を上記の０．２４以下とすれば、ころ７３が内側面７６ａに対して滑り摺動し易くなり、一方向クラッチ７の動力伝達ロスを軽減できる。また、上記のように、ころ７３を内側面７６ａに対して滑り摺動し易くすると共に、内側面７６ａの硬度を上記のように高くすれば、内側面７６ａの摩耗を抑制できる。このように内側面７６ａに対して耐摩耗処理を施すことで、この内側面７６ａの硬度を、（耐摩耗処理を施していない）柱部７７の表面の硬度よりも高くしている。

上記硬度や摩擦係数の要件を満たす耐摩耗処理として、例えば、軟窒化処理（ＮＶ窒化処理）が用いられる。軟窒化処理により、その処理を行った表面から内部に向かって、鉄およびクロム等の複合窒化物の層である緻密な窒化層（外部窒化層、化合物層、白層）、単に窒素を固溶しただけの層または窒素を固溶した母相に添加元素の窒化物を分散析出した複合層である拡散層（内部窒化層）が上記の順で形成される。
軟窒化処理により、両円環部７６の内側面７６ａの硬度を高くできるのみならず、当該内側面７６ａの摩擦係数も小さくできる。また、軟窒化処理はＡ_１変態点以下の処理温度で行われるため、円環部７６の軟窒化処理による寸法変化や歪は小さい。したがって、軟窒化処理後の円環部７６を２次加工せずとも、円環部７６と柱部７７との連結を容易に行え、分割型保持器７４の組立を容易に行える。
なお、軟窒化処理では、処理を行った表面近傍部分の硬度を高くすることができるが、硬化できる深さ（硬化深さ）が浅い。しかし、円環部７６の内側面７６ａには、内輪７１や外輪７２のように大きな剪断力や接触面圧が作用しないので、内側面７６ａを軟窒化処理しても、問題となることはない。
なお、前記耐摩耗処理には、内側面７６ａの摩耗を抑制するあらゆる処理が含まれる。摩耗抑制処理の他の例としては、例えば、高硬度低摩擦皮膜であるＤＬＣ皮膜（ダイヤモンドライクカーボン皮膜）を内側面７６ａに形成してもよい。また、耐摩耗性を有する皮膜であれば、ＤＬＣ皮膜に限らず、他の種類の皮膜であってもよい。

また、前記のとおり（図４参照）、この保持器７４は、分割型保持器であり、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。そして、各柱部７７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、保持器７４が組み立てられる。そこで、円環部７６の内側面７６ａに対する前記耐摩耗処理は、前記凹部８４に柱端部６４を嵌合する前に行うのが好ましい。つまり、柱部７７と別体の状態にある円環部７６に対して軟窒化処理等の耐摩耗処理を施し、この処理の後に、円環部７６と柱部７７とを一体化して保持器７４を完成させるのが好ましい。これは、本実施形態のような風力発電装置１の場合、各部品は大型であり重量も大きく取り扱いが困難であるためである。すなわち、仮に円環部７６と柱部７７とを一体化してからこの円環部７６の一部に耐摩耗処理を施す場合、この保持器７４は大型であり重量も大きいことから、耐摩耗処理のための作業性が悪く、処理時間が長くなるおそれがある。しかし、前記のとおり、凹部８４に柱端部６４を嵌合して一対の円環部７６と複数の柱部７７とを一体化する前に、耐摩耗処理を行えば、その作業性が向上する。

図６は、保持器７４が有する柱部７７の斜視図である。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の周方向の一端面から突出して設けられている突起部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。突起部７７ｂは、図３に示すように、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り、この突起部７７ｂにコイル状のばね７５が外嵌した状態となる。

図６において、柱端部６４は、本体部７７ａよりも径方向（図の上下方向）の厚みが小さく形成されており、柱端部６４の外周面と本体部７７ａの外周面との間には段差面７７ｄが形成されている。この柱端部６４を、円環部７６に設けられている凹部８４（図５参照）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（図４参照）。

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、前記のとおり、各ポケット７８において（図３参照）、ばね７５は柱部７７ところ７３との間に位置しており、ばね７５がころ７３を周方向一方に向かって付勢している。このため、ころ７３を付勢するばね７５の反力が柱部７７に作用する。なお、この反力は、周方向他方に向かう力となる。
図７は、柱部７７が有する柱端部６４、及びその周囲を軸方向から見た説明図である。図７に示す矢印Ｆは、前記反力を示す。ばね７５による反力Ｆは、柱端部６４を介して円環部７６に作用する。

図７に示すように、円環部７６に形成されている前記凹部８４は、径方向内側へ臨む楔面８７を有しており、この楔面８７により、この凹部８４では、内輪７１の外周面７１ａとの間に、周方向他方に向かって径方向に狭くなる楔形スペース８８が構成される。なお、凹部８４は、前記のとおり、楔面８７の周方向両側に位置する第１側面８５及び第２側面８６を有しており、これらの面によって凹部８４は径方向内側に向かって開口する切り欠き形状を有している。

これに対して、この凹部８４に嵌合している柱端部６４は、楔形スペース８８に対応する楔形状を有している。つまり、柱端部６４は、楔形スペース８８に対応するよう、周方向他方に向かって径方向寸法が徐々に小さくなる楔形状を有している（図６、図７参照）。本実施形態の柱端部６４は、保持器７４の軸方向に平行な方向から見て、（角に円弧部６５ｂを有する）ほぼ台形を有しており、前記楔面８７に接触する径方向外側面６５、内輪７１の外周面７１ａのカム面７１ａ１に接触する径方向内側面６６、周方向一方側の第１周方向側面６７、及び周方向他方側の第２周方向側面６８を有している。側面６７，６８は、それぞれ径方向に広がる面であって、両者はほぼ平行であるが、径方向外側面６５はその全面において周方向他方に向かうにしたがって径方向内側面６６に接近する傾斜面となっている。

ところで、図９に示す従来の分割型保持器９０によれば、円環部９１と柱部９２とを別体にすることで、それぞれ個別に製作することができ、保持器９０を容易に製作することができる。また、柱部９２は、図外のばねを支持するための突起部９６を有しているが、この突起部９６を含む柱部９２を、例えば射出成形することで容易に製作することができる。

前記のとおり、保持器９０を分割型とすることでその製作は容易となるが、柱部９２の両端部（柱端部９３）の形状、及び、この柱端部９３が嵌合する円環部９１の凹部９４の形状は、複雑となる（図１０参照）。なお、図１０は、分割型保持器９０の柱端部９３、及びその周囲を軸方向から見た説明図である。

柱端部９３の形状が複雑になる理由は、前記のとおり、ばね１０５がころ１０３を周方向一方側へ付勢することにより、周方向他方側へ向かう反力Ｆが柱部９２に作用し、この反力Ｆを、柱端部９３を介して円環部９１が支持する構成（円環部９１へ伝達させる構成）が必要となるためである。すなわち、前記反力Ｆを円環部９１が支持するためには、柱端部９３の周方向他方側に、周方向にほぼ直交する荷重受け面９５を形成し、この荷重受け面９５を凹部９４の側面９４ａに接触させる必要があるためである。しかも、これら荷重受け面９５と側面９４ａとの接触面圧を下げるために、荷重受け面９５の面積を広くしている。

このように、柱端部９３の周方向他方側に広い面積の荷重受け面９５を設けるためには、柱端部９３の径方向寸法を拡大させる必要があり、この結果、図１０に示すように、柱端部９３の輪郭形状（断面形状）が凹凸の多い複雑な形状となっている。また、荷重受け面９５と側面９４ａとを正確に面接触させるためには、これら両面（９５，９４ａ）を同形状とする必要があり、このため、各部を製作する際に高い寸法精度の管理が要求される。このため、柱端部９３及びこれが嵌合する凹部９４については、凹凸が多く形状が複雑であるのみならず、製作においても細かな寸法管理が必要となる。

これに対し、本実施形態では、楔形状を有した柱端部６４が楔形スペース８８に嵌合し、凹部８４の楔面８７に柱端部６４の径方向外側面６５が接触し、内輪７１の外周面７１ａのカム面７１ａ１に柱端部６４の径方向内側面６６が接触する。このため、前記のとおり、ばね７５の反力（周方向他方の反力）Ｆが柱部７７に作用するが、楔形状の柱端部６４が楔形スペース８８に嵌合することで、この反力Ｆは、柱端部６４の径方向外側面６５及び径方向内側面６６からそれぞれ円環部７６及び内輪７１に伝達される。そして、楔面８７及びカム面７１ａ１に接触するこれら径方向外側面６５及び径方向内側面６６によって、柱部７７は周方向について位置決めされる。

このため、本実施形態の分割型保持器７４によれば、従来のような（図１０参照）柱端部９３の周方向他方側に設けられている荷重受け面９５が不要となる。なお、この荷重受け面９５は、周方向にほぼ直交し凹部９４の側面９４ａに接触する面であって、ばね１０５の反力Ｆを受ける面である。
このように荷重受け面９５が不要となる結果、柱端部６４の形状が簡素化され、また、この柱端部６４が嵌合する円環部７６の凹部８４の形状も簡素化され、各部の構成が簡素化された分割型保持器７４となる。

更に、本実施形態では、柱端部６４の径方向外側面６５は、径方向外側に凸となる半径の大きい円弧面であってもよいが、平面からなり、また、この径方向外側面６５が接触する楔面８７も、径方向外側に凸となる半径の大きい円弧面であってもよいが、平面からなる。また、内輪７１のカム面７１ａ１は平面からなり、このカム面７１ａ１に接触する径方向内側面６６は、その全部において平面からなる。そして、柱端部６４の第１周方向側面６７及び第２周方向側面６８も平面からなり、凹部８４の第１側面８５及び第２側面８６も平面からなる。
このため、本実施形態の柱端部６４は、保持器７４の軸方向に平行な方向から見て、ほぼ台形を有するものとなり、特に、柱端部６４の径方向外側面６５、凹部８４の楔面８７の形状、更には、柱端部６４の径方向内側面６６の形状が、従来と比較して、簡素化され、柱部７７及び円環部７６それぞれの作製が容易となる。
なお、本実施形態では、径方向外側面６５と側面６７，６８との間には、径方向外側に向かって凸となる円弧部６５ｂが介在していることから、柱端部６４は、保持器７４の軸方向に平行な方向から見て、角に円弧部６５ｂを有するほぼ台形を有する。

また、本実施形態では、凹部８４の周方向寸法Ｋ１は、柱端部６４の周方向寸法Ｋ２よりも大きく設定されている（Ｋ１＞Ｋ２）。このため、凹部８４と柱端部６４との間には、周方向の隙間Ｑ１，Ｑ２が形成される。特に、前記反力Ｆによって柱端部６４が周方向他方へ押されて凹部８４（楔形スペース８８）内を移動しても、周方向他方側に形成される隙間Ｑ１は残されるように、凹部８４及び柱端部６４の寸法は設定されている。これにより、反力Ｆが作用した際に、凹部８４の楔面８７に柱端部６４の径方向外側面６５が確実に面接触し（圧接させ）、内輪７１の外周面７１ａのカム面７１ａ１に柱端部６４の径方向内側面６６が確実に面接触する（圧接させる）ことができる。

そして、凹部８４と柱端部６４との間に周方向の隙間Ｑ１，Ｑ２が形成されていることにより、円環部７６と柱部７７との組み立てにおいて、柱端部６４を円環部７６の凹部８４に嵌合させる作業が容易となる。更に、柱端部６４は、前記のような楔形状を有していればよく、細かな寸法管理を行って柱端部６４及び凹部８４を形成する必要もなく、柱部７７及び円環部７６の作製が容易となる。

以上より、図２に示す一方向クラッチ７は、柱部７７及び円環部７６の構成が簡素化された分割型保持器７４を備えていることで、コストダウンが可能となり、また、図２に示す継手９は、前記分割型保持器７４を備えた一方向クラッチ７を有していることで、この継手９においてもコストダウンが可能となる。

なお、前記実施形態では、一つの円環部７６は、一枚の円環部材から構成されている場合について説明したが、（図示しないが）複数枚の円環部材を軸方向に重合して一つの円環部７６を構成してもよい。この場合、一枚の円環部材に凸部が形成され、これに重ねられる他の円環部材に前記凸部が嵌合する凹部が形成され、複数枚の円環部材が相互固定され、一つの円環部７６が構成される。

また、前記実施形態では（図６参照）、柱端部６４は、四つの面（６５，６６，６７，６８）を有して輪郭を形成しており、柱端部６４の形状（側面視形状、断面形状）が、ほぼ台形である場合について説明したが、柱端部６４は、径方向外側面６５及び径方向内側面６６を有して楔形状を成していればよく、例えば図示しないが、周方向他方側の周方向側面（６８）を省略して（又は、他の面とくらべて極端に狭くして）、柱端部６４の形状を、ほぼ三角形としてもよい。

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、上記実施形態では、係合子７３として、ころを用いたが、係合子７３として、スプラグを用いてもよい。また、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、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。

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
６４：柱端部 ６５：径方向外側面 ６６：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（分割型保持器）
７５：ばね ７６：円環部 ７６ａ：内側面 ７７：柱部
７８：ポケット ８４：凹部 ８７：楔面
８８：楔形スペース Ｆ：反力

Claims (4)

1. 一方向クラッチが有する内輪と外輪との間の係合子を収容するポケットが周方向に複数形成されている分割型保持器であって、
   軸方向に対向して前記内輪と前記外輪との間に設けられる一対の円環部と、
   前記一対の円環部とは別体であって、軸方向各端部が前記各円環部に連結される複数の柱部と、
   を有し、
   前記両円環部の軸方向に対向する側面に耐摩耗処理が施されていることを特徴とする分割型保持器。
2. 前記円環部が金属製とされ、
   前記耐摩耗処理が軟窒化処理である請求項１に記載の分割型保持器。
3. 前記各ポケットに設けられているばねが前記係合子を周方向一方に付勢することにより周方向他方の反力が前記柱部に作用し、
   前記各円環部の内周側に、複数の凹部が周方向に間隔をあけて形成され、
   当該凹部は、前記内輪の外周面との間に前記周方向他方に向かって径方向に狭くなる楔形スペースを構成するための、楔面を有し、
   前記柱部は、前記凹部に嵌合される柱端部を軸方向両側に有し、
   当該柱端部は、前記周方向他方側に向かって径方向寸法が小さくなる楔形状を有し、かつ、前記楔面に接触する径方向外側面及び前記内輪の外周面に接触する径方向内側面を有している請求項１または２に記載の分割型保持器。
4. 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た一方向クラッチと、を有し、
   当該一方向クラッチは、内輪と、当該内輪に同心状の外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の係合子と、当該係合子用とされている請求項１〜３のいずれか一項に記載の分割型保持器と、当該分割型保持器の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ばねと、を備えていることを特徴とする発電装置用の継手。

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