WO2010021246A1 - 歯車伝動装置とそれを利用する太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

　歯車伝動装置とモータを合わせた装置の全長を短くする技術を開示する。 　歯車伝動装置は、内歯歯車と外歯歯車のいずれか一方を偏心回転させるクランクシャフトと、クランクシャフトの一端に固定されている第１歯車と、内歯が第１歯車に噛合っているリング歯車と、リング歯車の外歯に噛み合っている中継歯車と、モータの出力軸の一端に固定されており、中継歯車に噛み合っている第２歯車を備えている。モータとクランクシャフトが、中継歯車に対して歯車伝動装置の軸線方向の同じ側に位置している。

Description

歯車伝動装置とそれを利用する太陽光発電装置

　本出願は、２００８年８月２１日に出願された日本国特許出願第２００８－２１３０６５号と、２００８年９月８日に出願された日本国特許出願第２００８－２２９８９８号に基づく優先権を主張する。それらの出願の全ての内容は、この明細書中に参照により援用されている。本出願は、歯車伝動装置と、その歯車伝動装置を利用する太陽光発電装置に関する。

　日本国特許公開公報２００２－１０６６５０号（特許文献１）に、偏心揺動型の歯車伝動装置が開示されている。その歯車伝動装置は、内歯歯車と、内歯歯車に噛合っているとともに偏心回転する外歯歯車を備えている。外歯歯車は、キャリアに偏心回転可能に支持されている。キャリアは、内歯歯車に回転可能に支持されている。キャリアの軸線は、内歯歯車の軸線と同軸である。キャリアには、キャリアの軸線と平行に、クランクシャフトが回転可能に支持されている。クランクシャフトには偏心体が形成されており、その偏心体が外歯歯車に係合している。モータがクランクシャフトを回転させると、外歯歯車が偏心回転する。内歯歯車の歯数と外歯歯車の歯数は相違する。そのため、外歯歯車が偏心回転すると、キャリアは、外歯歯車とともに内歯歯車に対して相対的に回転する。

　特許文献１の歯車伝動装置はさらに、歯車２１と、入力歯車１７と、歯車１１ｂを備えている。歯車２１は、クランクシャフトの一端に固定されている。入力歯車１７は、歯車２１に噛合っている。歯車１１ｂは、入力歯車１７に噛合っている。歯車１１ｂは、モータの出力軸に固定されている。モータのトルクは、歯車１１ｂ、入力歯車１７、及び歯車２１を介してクランクシャフトへ伝達される。なお、以下の説明では、特許文献１の「歯車２１」、「歯車１１ｂ」、及び「入力歯車１７」に対応する歯車を夫々、「第１歯車」、「第２歯車」及び「中継歯車」と称する。

　特許文献１の歯車伝動装置では、中継歯車の軸線方向の一方の側にモータが配置されており、中継歯車の他方側にクランクシャフトが配置されている。すなわち、中継歯車の軸線方向のそれぞれの側に、キャリアとモータがそれぞれ配置されている。そのため、歯車伝動装置とモータを含む装置の全長が長くなる。本明細書は、歯車伝動装置とモータを合わせた装置の全長を短くする技術を開示する。また、本明細書は、その歯車伝動装置を利用する太陽光発電装置も開示する。

　本明細書が開示する歯車伝動装置は、第１歯車、第２歯車、リング歯車、及び中継歯車を備えている。第１歯車は、クランクシャフトの一端に固定されている。リング歯車は、内歯と外歯が形成されており、その内歯が第１歯車に噛合っている。中継歯車は、リング歯車の外歯に噛合っている。第２歯車は、モータの出力軸の一端に固定されており、中継歯車に噛合っている。そして、モータとクランクシャフトが、中継歯車に対して、中継歯車の軸線方向の同じ側に位置している。この歯車伝動装置をその軸線に直交する方向から見ると、モータがクランクシャフトからその軸線方向の外側にオフセットしていない。別言すると、歯車伝動装置の軸線に直交する方向から見ると、モータがクランクシャフトとオーバーラップしている。そのため、この歯車伝動装置は、モータと歯車伝動装置を合わせた装置の全長を短くすることができる。

　本明細書に開示する歯車伝動装置は、内歯歯車と、その内歯歯車に噛合っている外歯歯車を備えている。内歯歯車と外歯歯車のいずれか一方が、他方に対して偏心回転する。より詳細には、キャリアが、内歯歯車と外歯歯車の他方に同軸で回転可能に支持されている。ここで、「内歯歯車と外歯歯車の他方」は、偏心回転しない歯車を意味する。また、クランクシャフトが、キャリアに回転可能に支持されている。キャリアの軸線に直交する方向から見ると、モータがキャリアとオーバーラップしている。上記した第１歯車は、キャリアの軸線に沿った方向において、キャリアの外側でクランクシャフトに固定されている。そのクランクシャフトが、内歯歯車と外歯歯車の一方を偏心回転させる。モータのトルクは、第２歯車、中継歯車、及び第１歯車を介してクランクシャフトに伝達される。クランクシャフトが回転すると、外歯歯車と内歯歯車の歯数差に応じてキャリアが回転する。このような歯車伝動装置は、偏心揺動型の歯車伝動装置と呼ばれる。なお、歯車伝動装置が複数のクランクシャフトを有する場合、少なくとも１つのクランクシャフトに第１歯車が固定されていればよい。

　上記したように、クランクシャフトが、内歯歯車あるいは外歯歯車を偏心回転させる。外歯歯車が偏心回転する場合、外歯歯車に対して相対回転する内歯歯車の軸線が、「歯車伝動装置の軸線」に相当する。内歯歯車が偏心回転する場合、外歯歯車の軸線が「歯車伝動装置の軸線」に相当する。いずれの場合も、キャリアの軸線は「歯車伝動装置の軸線」に一致する。

　中継歯車を支持しているシャフトが、中継歯車に対して、モータとは反対側で片持ち支持されていてもよい。そのような構造は、そのシャフトを、モータとキャリアの間に配置する必要がない。従って、そのような構造を有する歯車伝動装置は、モータとキャリアの径方向のオフセット距離を短くすることができる。モータと歯車伝動装置を合わせた装置の外径がコンパクトになる。

　歯車伝動装置とモータを合わせた装置の全長が短いという特徴は、歯車伝動装置の軸線方向の両側に被駆動部材が取り付けられる場合に特に有効である。例えば、その歯車伝動装置を、支柱の両側に配置されている一対のパネルが回転する太陽光発電装置の駆動装置として利用するとよい。歯車伝動装置は、その出力軸が水平方向に沿って延びるように支柱に取付けられるとよい。歯車伝動装置の出力軸に一対のパネルを取付ける場合、一対のパネル間の距離が短ければ、歯車伝動装置に加わる曲げモーメントを小さくすることができる。また、本明細書に開示する歯車伝動装置を利用すると、一対のパネル間の距離を短くできるので、太陽光発電装置のサイズを小型化することができる。キャリアを歯車伝動装置の出力軸の一部としてもよい。この場合さらに、歯車伝動装置のキャリアを、太陽光発電装置の主軸としてもよい。なお、太陽光発電装置の「主軸」とは、支柱に交差する方向（例えば水平方向）に延びており、一対のパネルが取り付けられるシャフトを意味する。

　なお、本明細書でいう「パネル」とは、表面に複数の太陽電池を備えているものの他に、表面に反射鏡を備えているものも含む。そのパネルが、太陽の動きを追尾する。なお、「太陽の動きを追尾する」とは、パネルが太陽に直交する姿勢を保つように回転することの他に、パネルで反射された光が一箇所に集光されるようにパネルが回転することも含む。すなわち、本明細書でいう「太陽光発電装置」とは、パネルに取り付けられた太陽電池で発電する形態の他に、パネル（反射鏡）で反射された光を利用して発電する形態も含む。

　歯車伝動装置を用いる太陽光発電装置では、太陽光発電装置の主軸の軸受が、歯車伝動装置内の歯車群と同じケース内に配置される。軸受や歯車には潤滑剤を供給する必要がある。そのため、歯車伝動装置を用いた太陽光発電装置では、潤滑剤の量は、太陽光発電装置の主軸の軸受が配置されている空間を満たすとともに、歯車伝動装置内の歯車群のうち最も上方に位置する歯車が浸るだけ必要となる。

　歯車伝動装置を利用した太陽光発電装置では、潤滑剤の使用量を少なくするために、第２歯車を、キャリアの軸線よりも下方に配置してもよい。なお、第２歯車は、キャリアの軸線を含む水平面よりも下方に配置されていればよく、必ずしもキャリアの軸線の鉛直下方に位置している必要はない。上記したように、歯車伝動装置のケース内には、キャリア（あるいは、太陽光発電装置の主軸）を支持する軸受と、モータの出力軸に固定されている第２歯車が収納されている。キャリアを支持する軸受と第２歯車には、潤滑剤を供給することが必要である。その潤滑剤は、歯車伝動装置のケース内に封入される。この太陽光発電装置では、潤滑剤の量は、キャリアを支持する軸受の下方部分が浸る程度でよい。第２歯車がキャリアの軸線よりも下方に配置されているので、第２歯車からキャリアへトルクを伝達するための歯車群は、必然的にキャリアの軸線よりも下方に位置する。

　第２歯車が歯車伝動装置の出力軸の鉛直下方に配置される場合、太陽光発電装置の支柱の軸線と歯車伝動措置の軸線が、ねじれの位置関係であることが好ましい。第２歯車を、支柱の径方向の外側に配置することができる。それにより、歯車伝動装置の出力軸と支柱の間に、第２歯車を配置するためのスペースを設ける必要がなくなる。歯車伝動装置と支柱の間の距離を短くすることができる。

　本明細書が開示する技術は、大型の太陽光発電装置に適している。本明細書では、「大型の太陽光発電装置」とは、歯車伝動装置の出力軸（パネルを取り付けた主軸）の直径が第２歯車の直径よりも大きいことを意味する。そのような太陽光発電装置では、出力軸の軸線を含む水平面よりも下方に位置する第２歯車が潤滑剤に覆われる。その一方で、大径の出力軸を支持する軸受の僅かな部分だけが潤滑剤に浸っていればよい。そのような太陽光発電装置は、大径の軸受（出力軸を支持する軸受）を有しているにも関わらず、必要な潤滑剤が比較的に少量で済む。

　上記したように、この太陽光発電装置に採用する歯車伝動装置は、偏心揺動型であってよい。歯車伝動装置は、内歯歯車と外歯歯車のいずれか一方が他方に対して偏心回転する。そのような歯車伝動装置は、キャリアの周方向に複数のクランクシャフトが配置されていることがある。夫々のクランクシャフトは、キャリアの回転とともに、キャリアの軸線（すなわち、出力軸の軸線）の下方を通過するときに潤滑剤に浸る。

　本明細書に開示する技術によると、使用する潤滑剤の量を節約できる太陽光発電装置を実現することができる。その反面、この太陽光発電装置は、多量の潤滑剤を使用する場合に比べて冷却性能が劣る可能性がある。また、太陽光発電装置は直射日光に長時間曝される。そのため、ケース内に封入されている潤滑剤の温度が、太陽光によって上昇する可能性がある。第２歯車が出力軸の軸線よりも下方に位置しているという技術的特徴をさらに有効に利用すると、太陽光の熱による潤滑剤の温度上昇を抑制することのできる太陽光発電装置を実現することができる。すなわち、第２歯車は、歯車伝動装置の出力軸に対して、南中時の太陽位置の反対側に配置されていることが好ましい。さらには、モータも、その出力軸に対して、南中時の太陽位置の反対側に配置されていることが好ましい。あるいは、第２歯車は、その出力軸の鉛直下方に配置されていることが好ましい。さらには、モータも、その出力軸の鉛直下方に配置されていることが好ましい。いずれの場合も、潤滑剤が封入されているケース部分、あるいは、モータは、歯車伝動装置の出力軸の陰に位置するので、直射日光を受ける時間が短くなる。そのため、太陽光による潤滑剤の温度上昇やモータの温度上昇が抑制される。また、歯車伝動装置の出力軸が受ける直射日光の熱量の一部は、その出力軸やその出力軸に取り付けられている太陽電池パネルから放熱される。そのことも、潤滑剤の温度上昇やモータの温度上昇を抑制することに寄与する。

　本明細書に開示する歯車伝動装置は、モータを接続したときに、歯車伝動装置とモータを合わせた装置の全長を短くすることができる。また、その歯車伝動装置を利用して、コンパクトな太陽光発電装置を実現することができる。

実施例１の太陽光発電装置の側面図を示す。 実施例１の太陽光発電装置の背面図を示す。 図１のIII－III線に沿った断面図を示す。 図３のIV－IV線に沿った断面図を示す。 実施例１の太陽光発電装置で使用する歯車伝動装置の変形例を示す。 図５の破線２９で囲った部分の拡大図を示す。 実施例２の太陽光発電装置の側面図を示す。 実施例２の太陽光発電装置の背面図を示す。 図７のIX－IX線に沿った断面図を示す。 図８のX－X線に沿った断面図を示す。 図９のXI-XI線に沿った断面図を示す。

　実施例を説明する前に、各実施例の技術的特徴のいくつかを記す。なお、主要な技術的特徴は、各実施例の説明に含まれている。
（特徴１）外歯歯車が、偏心回転するとともに内歯歯車に対して回転する。クランクシャフトには偏心体が形成されており、その偏心体が、外歯歯車に係合している。クランクシャフトが回転すると、偏心体が偏心回転し、外歯歯車が偏心回転する。
（特徴２）モータの軸線が、歯車伝動装置の軸線と平行である。
（特徴３）歯車伝動装置は、内歯歯車と、内歯歯車の軸線の周りを偏心回転するとともに内歯歯車に対して回転する外歯歯車と、外歯歯車を支持するキャリアを備えている。キャリアは、外歯歯車の偏心回転を許容しながら外歯歯車を支持している。キャリアは、外歯歯車の回転に伴って、内歯歯車に対して回転する。キャリアが、歯車伝動装置の出力軸の一部を構成する。
（特徴４）太陽光発電装置２００では、支柱の軸線と歯車伝動装置の出力軸の軸線はねじれの位置にある。そして、モータが支柱の径方向の外側に配置されている。

（実施例１）
　図１と図２に、歯車伝動装置１０を使用した太陽光発電装置１００を示す。図１は太陽光発電装置１００の側面図を示し、図２は太陽光発電装置１００の背面図を示す。図３に、図１のIII－III線に沿った断面図を示す。なお、図２では、パネル１０２の中間部分の図示を省略している。

　まず、太陽光発電装置１００について説明する。太陽光発電装置１００は、支柱１１２と一対のパネル１０２を備えている。一対のパネル１０２は、支柱１１２の両側に配置されており、支持部材１０６によってシャフト１１０に固定されている。一対のシャフト１１０は、太陽光発電装置１００の主軸に相当する。出力軸が水平方向に沿って延びるように、歯車伝動装置１０が支柱１１２に取り付けられている。一対のシャフト１１０は、歯車伝動装置１０の軸線１０８方向の両側で、歯車伝動装置１０の出力部材（歯車伝動装置１０の出力軸）に取り付けられている。一対のシャフト１１０は、歯車伝動装置１０の出力軸の両側から水平に延びている。歯車伝動装置１０は、一対のパネル１０２を、軸線１０８の周りに回転させる。支柱１１２と歯車伝動装置１０の間に、旋回用歯車伝動装置１１が配置されている。歯車伝動装置１０は、連結部材１１１を介して、旋回用歯車伝動装置１１の出力部材に取り付けられている。旋回用歯車伝動装置１１は、歯車伝動装置１０と一対のパネル１０２を、軸線１１４の周りに回転させる。パネル１０２は、水平方向に延びている軸線１０８と鉛直方向に延びている軸線１１４の２軸周りに回転する。軸線１０８は歯車伝動装置１０の軸線を表しており、軸線１１４は旋回用歯車伝動装置１１の軸線を表している。軸線１１４は支柱１１２の軸線にも相当する。軸線１０８と軸線１１４は交差している。本実施例の太陽光発電装置１００では、軸線１０８と軸線１１４は直交している。

　上記したように、一対のパネル１０２は、支柱１１２に対して、軸線１０８と軸線１１４の２軸の周りに回転する。そのため、この太陽光発電装置１００は、パネル１０２の表面１０４を、太陽の動きに合わせて（太陽の動きを追尾して）常に太陽の方向に向けることができる。パネル１０２の表面１０４には、多数の太陽電池（図示省略）が配置されている。

　図２の符号１２は、歯車伝動装置１０を駆動するモータを示す。モータ１２は、歯車伝動装置１０から軸線１１４方向にオフセットした位置に配置されている。別言すると、軸線１１４方向からモータ１２を見ると、モータ１２は、歯車伝動装置１０とオーバーラップしている。すなわち、モータ１２は、歯車伝動装置１０から軸線１０８方向にオフセットした位置に配置されていない。仮に、モータ１２が歯車伝動装置１０から軸線１０８方向にオフセットした位置に配置されていると、一対のパネル１０２の間に、歯車伝動装置１０の長さにモータ１２の長さを加えた距離を確保する必要がある。一対のパネル１０２の間の距離が長くなると、パネル１０２の重量によって歯車伝動装置１０に大きな曲げモーメントが作用する。本実施例の太陽光発電装置１００は、一対のパネル１０２間の距離を短くすることができるので、歯車伝動装置１０に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。また、太陽光発電装置１００は、一対のパネル間の距離を短くすることによって、そのサイズを小さくすることができる。

　次に、歯車伝動装置１０について説明する。図３は、図１のIII－III線に沿った断面を示している。図３では、支柱１１２の図示を省略している。歯車伝動装置１０は、連結部材１１１を介して、旋回用歯車伝動装置１１の出力部材２１に取り付けられている。出力部材２１は、旋回用歯車伝動装置１１の回転トルクを出力する出力軸であり、旋回用歯車伝動装置１１のキャリアに相当する。旋回用歯車伝動装置１１のケース２３は、支柱１１２（不図示）に固定されている。そのため、歯車伝動装置１０は、支柱１１２の軸線１１４の周りを回転することができる。なお、旋回用歯車伝動装置１１は、連結部材１１１を回転させることができるものであれば、どのようなタイプの歯車伝動装置を用いてもよい。本実施例では、旋回用歯車伝動装置１１の基本的な構造は歯車伝動装置１０と同じである。そのため、歯車伝動装置１０を詳細に説明するが、旋回用歯車伝動装置１１の詳細な説明は省略する。

　歯車伝動装置１０は、外歯歯車１８と内歯歯車２を備えている。外歯歯車１８は内歯歯車２と噛合っている。外歯歯車１８は、後述するクランクシャフト１４の回転に伴って偏心回転する。なお、内歯歯車２は、歯車伝動装置１０のケースの内周面の一部に形成されている。別言すると、内歯歯車２が、歯車伝動装置１０のケースを兼ねている。外歯歯車１８の歯数と内歯歯車２の歯数は異なっている。そのため、外歯歯車１８が偏心回転すると、外歯歯車１８と内歯歯車２の歯数差に応じて、外歯歯車１８が内歯歯車２に対して回転する。外歯歯車１８は、キャリア６に偏心回転可能に支持されている。また、キャリア６は、一対のアンギュラ玉軸受８によって、内歯歯車２に回転可能に支持されている。外歯歯車１８が偏心回転すると、外歯歯車１８はキャリア６とともに、内歯歯車２に対して回転する。キャリア６は、歯車伝動装置１０の出力部材、あるいは、出力軸と表現することもできる。キャリア６の両端に、一対のシャフト１１０が固定されている。そのため、キャリア６とシャフト１１０が、歯車伝動装置１０の出力軸と表現することもできる。また、キャリア６を、シャフト１１０の一部と表現することもできる。さらに、一対のアンギュラ玉軸受８を、シャフト１１０を支持する主軸受８と表現することもできる。

　クランクシャフト１４が回転すると、キャリア６とともにシャフト１１０が回転する。上記したように、それぞれのシャフト１１０にパネル１０２が固定されている。クランクシャフト１４は、一対の円錐ころ軸受１３によって、キャリア６に支持されている。クランクシャフト１４には、偏心体１６が形成されている。偏心体１６は外歯歯車１８に係合している。そのため、外歯歯車１８は、クランクシャフト１４を介して、キャリア６に支持されていると表現することもできる。クランクシャフト１４が回転すると、偏心体１６が偏心回転し、外歯歯車１８が偏心回転する。クランクシャフト１４の一端に、入力歯車２６が固定されている。入力歯車２６は、第１歯車の一例である。なお、歯車伝動装置１０は、３本のクランクシャフト１４を有している。３本のクランクシャフト１４の関係については後述する。

　図４は、図３のIV－IV線に沿った断面図を示している。図４に示すように、リング歯車３０は、３個の入力歯車２６を囲むように配置されている。リング歯車３０は、その内周に内歯が形成されており、その外周に外歯が形成されている。クランクシャフト１４に固定されている入力歯車２６は、リング歯車３０の内歯に噛合っている。リング歯車３０の外歯に、中継歯車３６が噛合っている。中継歯車３６に、モータ１２の出力軸４２（図３を参照）に固定されているモータ歯車４０が噛合っている。別言すると、中継歯車３６が、リング歯車３０とモータ歯車４０の間に配置されており、リング歯車３０の外歯とモータ歯車４０に噛合っている。なお、モータ歯車４０は、第２歯車の一例である。入力歯車２６とリング歯車３０と中継歯車３６とモータ歯車４０は夫々平歯車である。また、図４では、入力歯車２６とリング歯車３０と中継歯車３６とモータ歯車４０について、歯の一部の図示を省略している。

　図３に示すように、モータ１２とキャリア６は、中継歯車３６に対して、軸線１０８方向の片側に配置されている。別言すると、モータ１２とクランクシャフト１４が、中継歯車３６に対して、軸線１０８方向の同じ側に位置している。また、モータ１２の出力軸４２とクランクシャフト１４が、中継歯車３６に対して、軸線１０８方向の片側で延びていると表現することもできる。あるいは、歯車伝動装置１０の軸線１０８に直交する方向から見ると、モータ１２とキャリア６、モータ１２とクランクシャフト１４、モータの出力軸４２とクランクシャフト１４の夫々が、オーバーラップしていると表現することもできる。そのため、歯車伝動装置１０の径方向（軸線１０８に直交する方向）の外側に、モータ１２が位置する。モータ歯車４０の軸線４０Ｃは、歯車伝動装置１０の軸線１０８と平行である。すなわち、モータ１２は、歯車伝動装置１０の軸線１０８に平行に配置されている。なお、中継歯車３６の軸線３６Ｃも、歯車伝動装置の軸線１０８と平行である。

　中継歯車３６をリング歯車３０とモータ歯車４０の間に配置することにより、リング歯車３０又はモータ歯車４０の外径が増大することを抑制することができる。リング歯車３０又はモータ歯車４０の外径が増大すると、歯車伝動装置１０の径方向（軸線１０８に直交する方向）において、連結部材１１１のサイズが増大する。特に、リング歯車３０の外径を増大させると、歯車伝動装置１０と旋回用歯車伝動装置１１の距離を増大させる必要がある。この場合、旋回用歯車伝動装置１１に大きなモーメント荷重が作用する。

　なお、リング歯車３０とモータ１２の出力軸４２の距離を短くすれば、中継歯車３６を省略することができる。しかしながら、その場合、モータ１２とクランクシャフト１４を、リング歯車３０に対して、軸線１０８方向の同じ側に配置することができない。すなわち、モータ１２を、歯車伝動装置１０から軸線１０８方向にオフセットした位置に配置する必要がある。歯車伝動装置１０の径方向から見たときに、モータ１２と歯車伝動装置１０がオーバーラップしない。そのため、一対のパネル１０２（図２を参照）の間に、歯車伝動装置１０の長さにモータ１２の長さを加えた距離を確保する必要がある。

　キャリア６が中継歯車３６に対して軸線１０８方向の一方の側に位置し、モータ１２が中継歯車３６に対して軸線１０８方向の他方の側に位置すると、モータ１２を歯車伝動装置１０に取り付けたモータ付歯車伝動装置の軸線１０８方向の全長が長くなる。歯車伝動装置１０の径方向の外側にモータ１２を配置することによって、モータ付歯車伝動装置の軸線１０８方向の全長を短くすることができる。

　歯車伝動装置１０の他の特徴を説明する。中継歯車３６は、深溝玉軸受３４を介してシャフト３２の一端に支持されている。シャフト３２はシャフト台３５に圧入されており、シャフト台３５はモータ１２の反対側で連結部材１１１に固定されている。すなわち、中継歯車３６は、片持ち支持されている。歯車伝動装置１０は、シャフト３２やシャフト３２を支持する軸受を配置するためのスペースを、モータ１２とキャリア６の間に確保する必要がない。そのため、モータ付歯車伝送装置の軸線１０８に直交する方向（歯車伝動装置１０の径方向）のサイズをコンパクトにすることができる。なお、シャフト台３５は、連結部材１１１に着脱可能である。そのため、中継歯車３６は、モータ１２の反対側からモータ歯車４０とリング歯車３０に噛合わせることができる。これにより、モータ付歯車伝動装置の組立作業が容易になる。

　図３に示すように、リング歯車３０は、キャリア６と連結部材１１１の間に配置されている。リング歯車３０とキャリア６の間、及び、リング歯車３０と連結部材１１１の間には僅かな隙間だけが存在する。リング歯車３０は、キャリア６と連結部材１１１の双方にほぼ接しているということもできる。そのため、歯車伝動装置１０は、軸受を用いることなく、リング歯車３０が軸線１０８に沿って移動することを防止することができる。

　また、図４に示すように、歯車伝動装置１０は、３本のクランクシャフト１４を備えている。夫々のクランクシャフト１４には、入力歯車２６が固定されている。そして、入力歯車２６の全てが、リング歯車３０の内歯に噛合っている。歯車伝動装置１０は、３つの入力歯車２６によって、軸受を要することなく、リング歯車３０が径方向に移動することを防止することができる。歯車伝動装置１０は、軸受を用いることなく、リング歯車３０を所定位置に回転可能に支持することができる。

　図３に示すように、歯車２６、３０、３６及び４０は、同じ閉鎖空間内に収容されている。ここでいう「閉鎖空間」とは、シャフト１１０と連結部材１１１と内歯歯車２とキャリア６とモータ１２とシャフト台３５で囲まれている空間を意味する。なお、内歯歯車２とモータ１２とシャフト台３５は、連結部材１１１に固定されている。キャリア６は、シャフト１１０に固定されている。内歯歯車２とキャリア６の間にオイルシール４が配置されており、シャフト１１０と連結部材１１１の間にオイルシール２８が配置されている。オイルシール４、２８によって閉鎖空間が形成される。この閉鎖空間は、歯車伝動装置１０のケース内空間とみなすこともできる。この閉鎖空間内に、潤滑剤（オイル）が封入されている。オイルシール４、２８は、歯車伝動装置１０の閉鎖空間内のオイルが外部に漏れることを防止している。

　上記したように、歯車伝動装置１０では、軸受を用いることなく、リング歯車３０を所定位置に回転可能に支持している。リング歯車は、軸受で支持してもよい。図５に示す太陽光発電装置１００では、歯車伝動装置１０に代えて、歯車伝動装置１０Ａを使用する。歯車伝動装置１０Ａでは、リング歯車３０Ａが、軸受によって、連結部材１１１とキャリア６に支持されている。

　図６に示すように、リング歯車３０Ａの表裏面に溝３１が設けられている。一対の深溝玉軸受３３が溝３１内に配置されており、リング歯車３０Ａを、キャリア６と連結部材１１１に対して回転可能に支持している。深溝玉軸受３３利用することによって、リング歯車３０Ａが径方向に移動することを確実に防止することができるので、リング歯車３０Ａから３つの入力歯車２６（図４参照）に均等にトルクを伝達することができる。なお、リング歯車３０Ａを、内歯歯車（歯車伝動装置１０Ａのケース）２と連結部材１１１に対して回転可能に支持してもよい。また、深溝玉軸受３３に代えて、アンギュラ玉軸受やスラスト軸受等を使用してもよい。

（実施例２）
　図７と図８は、歯車伝動装置１０を備えた太陽光発電装置２００を示す。図７は太陽光発電装置２００の側面図を示し、図８は太陽光発電装置２００の背面図を示す。図９に、図７のIX－IX線に沿った断面図を示す。図１０に、図８のX－X線に沿った断面図を示す。以下、太陽光発電装置２００について説明する。太陽光発電装置２００は太陽光発電装置１００の変形例であり、太陽光発電装置１００と同じ部品には同じ番号を付すことにより説明を省略することがある。なお、太陽光発電装置２００は、歯車伝動装置１０に代えて、歯車伝動装置１０Ａを備えることもできる。

　図７、図８に示すように、モータ１２が、シャフト１１０の軸線１０８の鉛直下方に配置されており、支柱１１２の径方向（軸線１１４に直交する方向）の外側に位置している。すなわち、太陽光発電装置２００では、モータ１２が、シャフト１１０の軸線１０８の鉛直下方に配置されている。別言すると、モータ歯車４０が、シャフト１１０の軸線１０８の鉛直下方に配置されている。

　図９に示すように、歯車２６、３０、３６及び４０は同じ閉鎖空間内に収容されている。この閉鎖空間内には、アンギュラ玉軸受８も収容されている。図９の符号Ｌは、閉鎖空間内に封入されている潤滑剤の液面の高さを示している。潤滑剤は、閉鎖空間内の一部だけを満たし、閉鎖空間内の一部は満たしていない。モータ歯車４０と中継歯車３６は、潤滑剤に浸っている。上記したように、潤滑剤は、符号Ｌで示される高さまでしか満たされていない。そのため、内歯歯車２と外歯歯車１８とリング歯車３０と入力歯車２６とアンギュラ玉軸受８と円錐ころ軸受１３は、周方向の一部分だけが潤滑剤に浸っている。太陽光発電装置２００では、歯車伝動装置１０が、ケース内空間を全て満たすだけの潤滑剤の量を必要としない。そのため、潤滑剤の使用量が少ない。太陽光発電装置２００は、モータ歯車４０をシャフト１１０の軸線１０８の下方に配置することにより、潤滑剤の使用量を少なくすることができる。なお、潤滑剤は、液面Ｌよりも上方まで満たされていてもよいが、軸線１０８より下方であることが好ましい。

　モータ歯車４０をシャフト１１０の上側に配置する（図３を参照）と、モータ歯車４０に潤滑剤を供給するために、閉鎖空間内を潤滑剤で満たす必要がある。すなわち、歯車伝動装置１０内を潤滑剤で満たし、さらに、モータ歯車４０が配置されている位置まで潤滑剤を満たすことが必要である。図９に示すように、モータ歯車４０の外径は、シャフト１１０の径、すなわち、歯車伝動装置１０の出力軸の径よりも小さい。そのため、歯車伝動装置１０内の空間の体積は、モータ歯車４０の周囲の空間の体積よりも大きい。太陽光発電装置２００は、空間体積の大きな歯車伝動装置１０内に封入する潤滑剤の量を少なくすることができる。

　歯車伝動装置１０内に封入する潤滑剤の量について説明する。潤滑剤は、歯車伝動装置１０を構成する歯車や軸受のうち、最も鉛直方向の上側に位置する部品（歯車や軸受）の一部分に供給されればよい。例えば、外歯歯車１８と内歯歯車２の噛合わせについて説明する。閉鎖空間内の全てを潤滑剤が満たしていなくても、外歯歯車１８の一部の外歯が潤滑剤に浸っていれば、外歯歯車１８の各外歯は、外歯歯車１８の回転に伴って潤滑剤に浸る。すなわち、外歯歯車１８が内歯歯車２に対して１回転すると、外歯歯車１８の全ての外歯に、潤滑剤が供給される。そのため、外歯歯車１８の全ての外歯が常に潤滑剤に接していなくても、外歯歯車１８と内歯歯車２の間に潤滑剤切れ（外歯歯車１８と内歯歯車２の間に油膜が存在しない状態）が生じることはない。太陽光発電装置２００では、歯車２６、歯車３０、歯車３６、歯車４０、軸受８及び軸受１３のうち、クランクシャフト１４を支持する円錐ころ軸受１３が、最も鉛直方向の上側に位置している。そのため、円錐ころ軸受１３の周方向の一部分が潤滑剤に浸っていればよい。

　図１１は、図９のXI－XI線に沿った断面図を示している。符号Ｌは、潤滑剤の液面の高さを示している。図１１に示すように、歯車伝動装置１０は３つのクランクシャフト１４を備えており、夫々のクランクシャフト１４に入力歯車３８が固定されている。図１１では、１つの円錐ころ軸受１３の周方向の一部分は潤滑剤に浸っているが、他の２つの円錐ころ軸受１３は潤滑剤に浸っていない。しかしながら、クランクシャフト１４は、キャリア６に支持されているので（図９を参照）、キャリア６の回転に伴って軸線１０８の周りを移動する。そのため、潤滑剤の液面の高さＬが最も低い位置の１つの円錐ころ軸受１３の一部に接する高さであれば、キャリア６の回転に伴って、他の円錐ころ軸受１３も潤滑剤に接する。太陽光発電装置２００では、潤滑剤が、鉛直方向の最も下側に位置するクランクシャフト１４を支持している円錐ころ軸受１３の周方向の一部分が接するだけの高さまで閉鎖空間を満たしていればよい。

　図７を参照し、モータ１２の好ましい配置位置について説明する。なお、以下に説明するモータ１２の好ましい配置位置は、モータ歯車４０の配置位置にも当てはまる。図７の符号１０１は、南中時の太陽の位置を示している。太陽１０１が南中しているときは、モータ１２や潤滑剤が最も温められる。そのため、モータ１２が主軸１１０の陰に位置することが好ましい。すなわち、モータ１２は、主軸１１０に対して、太陽１０１の反対側に配置されることが好ましい。図７の破線１０３は、軸線１０８を含み、太陽１０１に直交する面を示している。太陽１０１の反対側とは、矢印Ａ１の範囲を意味する。他方、上記したように、モータ１２を主軸１１０の軸線１０８よりも下方に配置すれば、潤滑剤の使用量を少なくすることができる。そのため、モータ１１６は、矢印Ａ２の範囲に配置することが好ましい。モータ歯車４０を軸線１０８の下方に配置するほど、潤滑剤の使用量を少なくすることができる。本実施例の太陽光発電装置２００では、モータ歯車４０を軸線１０８の鉛直下方に配置している。なお、破線１０５は、軸線１０８を含む水平線を示している。

　さらに、モータ１２は、矢印Ａ３の範囲に配置することが好ましい。太陽１０１が南中する位置は、太陽光発電装置２００を設置する地域や、季節によって変化する。そのため、矢印Ａ１、Ａ２の範囲は、地域や季節によって変化する。しかしながら、矢印Ａ３の範囲であれば、太陽１０１が南中しているときに、モータ１２が確実に主軸１１０の陰に位置する。本実施例の太陽光発電装置２００は、モータ１２が矢印Ａ３の範囲に位置している。なお、破線１０７は、軸線１０８を含む垂線を示している。

　太陽光発電装置２００の他の特徴を説明する。図７と図１０に示すように、水平方向に延びている軸線１０８は、鉛直方向に延びている軸線１１４に対して「ねじれの位置」である。別言すると、軸線１０８と軸線１１４は立体交差している。そのため、モータ１２を主軸１１０の鉛直下方に配置しているにも係わらず、モータ１２と旋回用歯車伝動装置１１が干渉することがない。そのため、主軸１１０と旋回用歯車伝動装置１１の間の軸線１１４方向の距離を短くすることができる。別言すると、歯車伝動装置１０と旋回用歯車伝動装置１１の間の垂直方向（軸線１１４方向）の距離を短くすることができる。

　上記したように、中継歯車３６をリング歯車３０とモータ歯車４０の間に配置することにより、リング歯車３０又はモータ歯車４０の外径が増大することを抑制することができる。そのため、モータ歯車４０を収容する空間の体積が増加することを抑制することができ、使用する潤滑剤の量を抑制することができる。また、上記したように、モータ１２とキャリア６は、中継歯車３６に対して、軸線１０８方向の片側に配置されている。そして、中継歯車３６は、深溝玉軸受３４を介してシャフト３２の一端に支持されている。それにより、モータ１２とキャリア６の間の距離が近接するので、潤滑剤の使用量を少なくすることができる。

　上記実施例では、歯車伝動装置１０とモータ１２を、それらの軸線（軸線１０８と軸線４０Ｃ）が平行になるように配置している。歯車伝動装置１０とモータ１２を、歯車伝動装置１０の軸線とモータ１２の軸線が交差するように配置してもよい。その場合でも、モータ１２とキャリア６（あるいはクランクシャフト１４）が中継歯車３６に対して軸線１０８の片側に位置されていればよい。そのような構成を実現するためには、例えば、シャフト３２とモータ１２の出力軸４２の夫々に傘歯車を固定し、双方の傘歯車同士を噛合せればよい。

　上記実施例では、図４、図１１に示すように、リング歯車３０の中心１０８と、中継歯車３６の中心３６Ｃと、モータ歯車４０の中心４０Ｃが同一直線５０上に並んでいる。しかしながら、歯車３０、３６及び４０の位置関係は適宜選択できる。モータ歯車４０とリング歯車３０の位置を決定した後、双方の歯車４０、３０に噛合うように、中継歯車３６を配置すればよい。なお、中継歯車３６は、片持ち支持されずに、両持ち支持されていてもよい。

　上記実施例では、クランクシャフト１４の回転によって外歯歯車１８が偏心回転する歯車伝動装置１０について説明した。本明細書に開示する技術は、クランクシャフトの回転によって内歯歯車が偏心回転する歯車伝動装置に適用することもできる。その場合、内歯歯車の中心が歯車伝動装置の軸線から径方向にオフセットしており、外歯歯車の中心が歯車伝動装置の軸線に一致する。また、クランクシャフトに、クランクシャフトと同軸に回転する平歯車を固定する。そして、リング歯車の内歯をクランクシャフトに固定している平歯車に噛合わせる。クランクシャフトが回転すると、内歯歯車が偏心回転し、外歯歯車が歯車伝動装置の軸線と同軸に回転する。

　上記実施例では、歯車伝動装置１０を、太陽光発電装置１００、２００のパネル１０２を回転する駆動装置として使用する例を説明した。歯車伝動装置１０、２００を使用して、他の部品を回転させることもできる。

　また、上記実施例では、パネル１０２の表面１０４に複数の太陽電池を備え、パネル１０２が、その表面１０４が太陽に面するように回転する太陽光発電装置１００について説明した。歯車伝動装置１０は、他のタイプの太陽光発電装置にも好適に使用することができる。他のタイプの太陽光発電装置の一例として、パネルの表面に反射鏡を取り付け、その反射鏡で太陽光を一箇所に集めて発電するタイプの発電装置が挙げられる。

　上記実施例の太陽光発電装置では、複数のクランクシャフトを有する偏心揺動型の歯車伝動装置を採用した。そのため、クランクシャフトは、内歯歯車の軸線からオフセットしている。しかしながら、本明細書に開示する太陽光発電装置は、様々な形態の歯車伝動装置を採用することができる。例えば、クランクシャフトが内歯歯車の軸線と同軸に１つだけ配置されている偏心揺動型の歯車伝動装置を採用することができる。あるいは、本明細書に開示する太陽光発電装置は、楕円形の回転部材と、その回転部材の周りで回転部材の形状に合わせて変形する可撓性の外歯歯車と、その外歯歯車の歯数と異なる歯数を有しているとともに外歯歯車と噛み合っている内歯歯車とを備えており、外歯歯車と内歯歯車の歯数差を利用して減速するタイプの歯車伝動装置を採用することもできる。

　なお、実施例２の太陽光発電装置で利用する歯車伝動装置は、キャリアの軸線の周りを移動する遊星歯車を有するタイプであってもよい。遊星歯車は、キャリアの回転に伴って、キャリアの軸線よりも鉛直下方を通過する。そのときに、遊星歯車は潤滑剤に浸かる。あるいは、歯車伝動装置は、内歯歯車と外歯歯車が相対的に回転する偏心揺動型であってもよい。あるいは、ウォームギヤ、遊星歯車機構などの歯車伝動装置であってもよい。この場合も、モータの出力軸に固定されるモータ歯車が、歯車伝動装置の出力軸の軸線よりも下方に配置されていればよい。この太陽光発電装置は、歯車伝動装置のケース内において、キャリアの全体が浸るほどの量の潤滑剤を必要としない。この太陽光発電装置は、潤滑剤の使用量を少なくすることができる。

　以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
 

Claims (10)

1. 　内歯歯車とその内歯歯車に噛合っている外歯歯車のいずれか一方が他方に対して偏心回転する偏心揺動型の歯車伝動装置であって、
   　歯車伝動装置の軸線に沿って配置されており、内歯歯車と外歯歯車の前記一方を偏心回転させるクランクシャフトと、
   　クランクシャフトの一端に固定されている第１歯車と、
   　内歯と外歯が形成されているとともに、その内歯が第１歯車に噛合っているリング歯車と、
   　リング歯車の外歯に噛み合っている中継歯車と、
   　モータの出力軸の一端に固定されており、中継歯車に噛み合っている第２歯車と、
   を備えており、
   　前記モータとクランクシャフトが、中継歯車に対して歯車伝動装置の軸線方向の同じ側に位置していることを特徴とする歯車伝動装置。
2. 　中継歯車を支持しているシャフトが、中継歯車に対して、前記モータとは反対側で片持ち支持されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
3. 　内歯歯車と外歯歯車の他方に同軸に支持されているとともに、クランクシャフトを支持しているキャリアを備えており、
   　第１歯車が、キャリアの軸線方向に沿ったキャリアの外側に位置しており、
   　キャリアとモータが、中継歯車に対して軸線方向の同じ側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車伝動装置。
4. 　請求項３の歯車伝動装置を利用する太陽光発電装置であって、
   　出力軸が水平方向に沿って延びるように請求項３の歯車伝動装置が取り付けられている支柱と、
   　その支柱の両側に配置されており、前記歯車伝動装置の出力軸に取付けられている一対のパネルを備えていることを特徴とする太陽光発電装置。
5. 　前記キャリアが、歯車伝動装置の出力軸の一部を構成していることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
6. 　第２歯車が、歯車伝動装置の出力軸の軸線よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電装置。
7. 　歯車伝動装置の出力軸の直径が、第２歯車の直径よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電装置。
8. 　第２歯車が、歯車伝動装置の出力軸に対して、南中時の太陽位置の反対側に配置されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
9. 　第２歯車が、歯車伝動装置の出力軸の鉛直下方に配置されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の太陽光発電装置。
10. 　支柱の軸線と歯車伝動装置の軸線が、ねじれの位置関係であることを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電装置。
     

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