JP5568086B2 - 風車用ヨー駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置に関する。

風車においては、風車のタワーの上部に設けられるナセルを旋回させるヨー駆動用の駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置が設けられている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１において開示された風車用ヨー駆動装置は、電動機（３１）からの回転駆動力が伝達される減速機（５０）として構成され、電動機（３１）とともに旋回駆動装置（３０Ａ）に設けられている。そして、この風車用ヨー駆動装置は、上方に配置された電動機（３１）から入力された回転駆動力を減速して伝達する減速機構と、この減速機構が内側に配置されるケースとを備えて構成されている。減速機構は、風車のタワー（２）の上部のリングギア（内歯ギア１３ａ）と噛み合うピニオン（５３）が取り付けられた出力軸（５２）から回転駆動力を出力するように構成されている。

特許文献１に開示されたような風車用ヨー駆動装置においては、ヨー駆動動作の際における減速機構の作動時の潤滑性の確保のためにケース内に潤滑油が封入される。そして、電動機とケースとの間や、ケースと出力軸との間には、ケース内の潤滑油を封止する要素部材であるシール要素が配置される。しかし、減速機構の作動中に発生する摩擦熱の影響やケースの外部の気温の影響によって、ケース内に潤滑油とともに封入されている気体の圧力の過度の上昇が生じると、これらのシール要素の破損を招いてしまう虞がある。尚、ケース内における上昇した気体の圧力を低下させるために、開閉操作可能なニップルをケースに設け、定期的にニップルを緩めて開放することでケース内と外部とを連通させる手動操作を行うことが考えられる。しかし、手動操作が必要なために管理の手間が増大することになり、更に、手動操作が可能なタイミングは限られるため、ケース内の気体の圧力がシール要素の破損圧力に達してしまう前に上記操作ができなければ、シール要素の破損を招いてしまう可能性がある。

これに対し、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに、手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させる機構が設けられた減速機として、特許文献２に開示されているように、上部旋回体を備えた運搬車両に用いられる遊星歯車減速機が知られている。この特許文献２に開示された減速機は、内部に減速機構が配置されたケース（ハウジング４８）に対して大気開放型のブリーザ（６５）が設けられている。尚、特許文献２に開示の減速機は、風車用ヨー駆動装置とは異なり、出力軸（５６）に設けられたピニオン（ピニオンギア６０）が上方に配置され、回転駆動力を入力する駆動モータ（油圧モータ８）が下方に配置されている。

特開２００４−２３２５００号公報（第６−７頁、第１図、第４図） 特開平８−３２４３２３号公報（第５−６頁、第４図）

特許文献１に開示されたような風車用ヨー駆動装置において、特許文献２に開示されたようなブリーザが設けられた減速機を適用することで、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させることができ、シール要素の破損を防止することができる。しかしながら、特許文献２に開示の減速機は、大気開放型のブリーザによってケース内の気体の圧力を低下させるものであるため、常時外部の空気の侵入を許容することになるため、外部の空気とともに、不要な水分やごみ等の異物をケース内に侵入させてしまう虞がある。異物がケース内に侵入すると、減速機構の作動不良や損傷を招いてしまう虞がある。また、大気開放された構成であるため、ケース内の潤滑油の外部への流出を招いてしまう虞もある。尚、ケース内の気体の圧力の上昇とケース内の潤滑油の流出とを抑制する観点から、外部に対して閉鎖されるとともに気体の容積を多く確保して圧力上昇を緩和するタンク等の容積体をケースに連通させた状態で取り付けることも考えられる。しかしながら、この場合、圧力上昇を十分に緩和するためには大型のタンクが必要となり、風車用ヨー駆動装置の機構の大型化を招いてしまうことになる。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させ、シール要素の破損を防止するとともに、ケース内の潤滑油の流出とケース内への異物の侵入とを抑制し、機構の大型化を招いてしまうことも抑制することができる、風車用ヨー駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る風車用ヨー駆動装置は、風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置であって、電動機から入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに、風車のタワーに固定された歯車に噛み合うピニオンが設けられた出力軸から回転駆動力を出力する減速機構と、前記電動機が取り付けられるとともに、前記減速機構が内側に配置されるケースと、前記電動機と前記ケースとの間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止する第１シール部材と、前記ケースと前記出力軸との間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止するシールユニットと、前記ケース内に連通する連通路と当該連通路の上端側における外部への開口を前記ケース内の気体の圧力の上昇に応じて開放するとともに下降に応じて遮蔽する弁体とを有し、前記ケースにおいて当該ケースよりも上方に配置される前記電動機が取り付けられる上端側に設けられるリリーフバルブと、を備えている。そして、本発明に係る風車用ヨー駆動装置は、前記ケースにおける上端側の部分には、内側に向かって段状に曲折して延びるように形成されるとともにケース内の潤滑油の油面よりも上方に配置された肩部と、前記肩部よりも内側に配置されて上下方向に延びる壁部と、が形成され、前記リリーフバルブは、前記ケースに対して上方に向かって突出して配置されるように取り付けられ、前記連通路の前記ケース内への開口が当該ケースにおいて前記肩部よりも内側であって前記壁部よりも外側で開口するように配置されていることを特徴とする。

この発明によると、減速機構の作動中に発生する摩擦熱の影響やケースの外部の気温の影響によってケース内の気体の圧力が上昇すると、弁体が連通路を開放するようにリリーフバルブが作動する。このため、ケース内の高圧の気体がリリーフバルブを介して外部へと逃がされることになる。これにより、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させることができる。そして、ケース内の潤滑油を封止する要素部材であるシール要素として設けられた第１シール部材の破損や、シールユニットに設けられたシール要素の破損を防止することができる。また、高圧の気体が一部逃がされてケース内の気体の圧力が下降すると、再び弁体が連通路を遮蔽するようにリリーフバルブが作動する。このため、ケース内の気体が高圧になったときだけ連通路が開放され、ケース内の気体の圧力がシール要素の破損の虞がない圧力のときには連通路は遮蔽された状態に維持される。これにより、ケース内への異物の侵入を抑制することができる。

また、本発明によると、リリーフバルブは、ケースの上端部において上方に向かって突出するように設けられ、ケース内の潤滑油の油面から上方に離れた位置に配置されている。そして、リリーフバルブの連通路におけるケース内への開口が、ケースにおいて段状に曲折した肩部よりも内側であって上下方向に延びる壁部よりも外側で開口するように配置されている。このため、ケース内での減速機構の回転に伴ってケースの中心部分で生じる潤滑油の撹拌によって飛散する潤滑油は、ケースの壁部と衝突してこの壁部に沿って下方に落下することになる。これにより、ケースの中心部分での撹拌で飛散した潤滑油について、リリーフバルブのケース内への開口まで達することが効率よく遮られ、連通路の開放中に潤滑油が外部へ流出することが抑制されることになる。また、ケース内での減速機構の回転に伴ってケースの内壁に沿ってせり上がる潤滑油は、ケース内の潤滑油の油面よりも上方に配置されたケースの肩部と衝突して下方に落下することになる。これにより、ケースの内壁に沿ってせり上がる潤滑油について、リリーフバルブのケース内への開口まで達することが効率よく遮られ、連通路の開放中に潤滑油が外部へ流出することが抑制されることになる。従って、ケース内の潤滑油の外部への流出を抑制することができる。また、リリーフバルブは、連通路と弁体とを有して構成される小型の構造体として設けられ、ケースにおいて電動機が取り付けられる上端側で上方に向かって突出するようコンパクトに配置される。このため、リリーフバルブが設けられた風車用ヨー駆動装置の機構が大型化することも抑制される。

従って、本発明によると、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させ、シール要素の破損を防止するとともに、ケース内の潤滑油の流出とケース内への異物の侵入とを抑制し、機構の大型化を招いてしまうことも抑制することができる、風車用ヨー駆動装置を提供することができる。

本発明に係る風車用ヨー駆動装置は、前記ケースは、筒状に形成されるとともに前記減速機構が内側に配置されるケース本体と、前記第１シール部材を挟んで前記電動機が取り付けられるとともに、前記ケース本体において上方に向かって開口するよう配置される開口部を覆うように当該ケース本体に対して取り付けられるモータフランジと、を有し、前記ケース本体と前記モータフランジとの間には、前記ケース内の潤滑油を封止する第２シール部材が配置され、前記壁部は、前記モータフランジにおいて、前記電動機の出力軸が内側に配置される筒状の部分として形成されていることが好ましい。

この発明によると、製造の容易化及び効率化の観点から、ケースが、筒状のケース本体とこのケース本体の開口部を第２シール部材を介して覆うとともに電動機が取り付けられるモータフランジとで構成される。尚、シール要素である第２シール部材は、前述した第１シール部材及びシールユニットと同様にリリーフバルブの作動によって破損が防止される。そして、モータフランジにおいて、電動機の出力軸が内側に配置される部分について、筒状の部分として形成することで、ケースの中心部分での撹拌で飛散した潤滑油のリリーフバルブの開口への到達を抑制する壁部としての機能を果たさせるように構成することができる。これにより、モータフランジを有効的に活用して効率よく壁部を構成することができる。

本発明に係る風車用ヨー駆動装置は、前記リリーフバルブは、その上端部が、前記モータフランジよりも上方に位置するとともに前記電動機を前記モータフランジに取り付ける取り付けボルトの頭部よりも下方に位置するように、配置されていることが好ましい。

この発明によると、リリーフバルブは、その上端部が電動機取り付け用の取り付けボルトの頭部よりも下方に位置するように配置される。このため、リリーフバルブが設けられた風車用ヨー駆動装置のモータフランジに電動機を取り付ける作業を行う際に、リリーフバルブが邪魔とならず、作業性が損なわれてしまうことが防止される。そして、リリーフバルブは、その上端部がモータフランジよりも上方に位置するように配置される。このため、上記のように電動機取り付け作業の作業性を損なうことのない範囲で、リリーフバルブ内を上下に延びる連通路の長さを十分に長く確保することができる。このため、壁部と肩部とによって遮られることを免れた僅かな潤滑油がリリーフバルブのケース内への開口まで達した場合であっても、十分な上下方向の長さが確保された連通路に沿って下方に落下することになる。これにより、リリーフバルブの外部への開口まで潤滑油が達することが効率よく遮られ、連通路の開放中に潤滑油が外部へ流出することが更に抑制されることになる。

本発明に係る風車用ヨー駆動装置は、前記リリーフバルブに固定されて外部の空気を前記ケース内に吸込み可能な吸込みバルブを更に備え、前記吸込みバルブは、前記連通路及び外部に連通する吸込み用連通路と、前記吸込み用連通路における前記連通路に連通する側と反対側で下方に向かって開口する開口を前記ケース内の気体の圧力の下降に応じて開放するとともに上昇に応じて遮蔽する吸込み用弁体と、を有していることが好ましい。

この発明によると、連通路に連通する吸込み用連通路を有する吸込みバルブが更に設けられる。そして、高圧になったケース内の気体がリリーフバルブの作動によって外部へ逃がされて連通路が遮蔽された状態に戻った後、ケース内の気体の圧力が所定の圧力以下の負圧になると、吸込み用弁体が吸込み用連通路を開放するように吸込みバルブが作動する。このため、外部の気体が吸込みバルブ及びリリーフバルブを介して吸い込まれることになる。これにより、ケース内の気体の圧力が負圧になったときにケース内の気体の圧力を自動的に所定の圧力まで戻すことができ、ケース内の状態を安定した圧力の状態に維持することができる。そして、ケース内の気体の圧力が負圧の状態から所定の圧力の状態まで戻ると、再び吸込み用弁体が吸込み用連通路を遮蔽するように吸込みバルブが作動する。このため、ケース内の気体の圧力が所定の圧力以下の負圧になったときだけ吸込み用連通路が開放され、それ以外の状態のときには吸込み用連通路は遮蔽された状態に維持される。これにより、ケース内への異物の侵入を抑制することができる。また、吸込みバルブはリリーフバルブに固定されて設けられるため、リリーフバルブと一体的にコンパクトに構成することができる。そして、ケースに対してリリーフバルブと吸込みバルブとを同時に取り付けることができるため、取り付け工数の低減を図ることもできる。

本発明によると、ケース内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース内の気体の圧力を低下させ、シール要素の破損を防止するとともに、ケース内の潤滑油の流出とケース内への異物の侵入とを抑制し、機構の大型化を招いてしまうことも抑制することができる、風車用ヨー駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る風車用ヨー駆動装置が適用される風車を示す斜視図である。 図１に示す風車におけるタワーに対するナセルの取り付け部分を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る風車用ヨー駆動装置を示す正面図である。 図３に示す風車用ヨー駆動装置の平面図である。 図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図５の一部を拡大して示す拡大断面図である。 図３に示す風車用ヨー駆動装置におけるリリーフバルブの正面図であって、部分的に切欠き断面で示す図である。 変形例に係るリリーフバルブ及び吸込みバルブを示す正面図であって、部分的に切欠き断面で示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態は、風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置に関して、広く適用することができるものである。

図１は、本発明の一実施の形態に係る風車用ヨー駆動装置１が適用される風車１０１を示す斜視図である。図１に示すように、風車１０１は、タワー１０２、ナセル１０３、ローターハブ１０４、ブレード１０５等を備えている。タワー１０２は、地上から鉛直上方に向かって延びるように設置され、ナセル１０３は、タワー１０２に対して回転自在に支持されている。また、ナセル１０３は、後述する風車用ヨー駆動装置１によって水平面内で旋回するように設置され、その内部には、図示しない動力伝達軸や発電機等が配置されている。ローターハブ１０４は、上記の動力伝達軸に連結され、ナセル１０３に対して回転可能に設けられている。そして、ブレード１０５は、複数枚（本実施形態では、３枚）設けられ、ローターハブ１０４に対して均等角度に放射状に延びるように取り付けられている。

また、図２は、タワー１０２に対するナセル１０３の取り付け部分を拡大して示す断面図を風車用ヨー駆動装置１及びその駆動用の電動機１００とともに示す図である。ナセル１０３は、その底部１０３ａにおいて、タワー１０２の上部に対して軸受１０６を介して回転自在に支持されている。そして、タワー１０２の上部には、内周に内歯が形成された歯車であるリングギア１０７が固定されている（尚、図２では、リングギア１０７の内歯の各歯の図示を省略している）。ナセル１０３内においては、回転駆動力を入力する電動機１００に連結された風車用ヨー駆動装置１が、底部１０３ａに対して取り付けられている。また、風車用ヨー駆動装置１は、その出力用のピニオン１０がナセル１０３の底部１０３ａに形成された孔から下方に突出してリングギア１０７に噛み合うように配置されている。そして、風車用ヨー駆動装置１は、リングギア１０７の内側の周方向に沿って複数個所（例えば、４箇所）に配置されている。尚、本実施形態では、タワー１０２の上部に固定された歯車として、内周に内歯が形成されたリングギア１０７を例示したが、この通りでなくてもよい。即ち、タワー１０２の上部に固定された歯車が、外周に外歯が形成されたリングギアとして設けられ、ピニオン１０がこのリングギアの外歯に噛み合うように配置されてもよい。

次に、本発明の一実施の形態に係る風車用ヨー駆動装置１について詳しく説明する。図３は、本実施形態に係る風車用ヨー駆動装置１を示す正面図であり、図４は、風車用ヨー駆動装置１を示す平面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。図２乃至図５に示す風車用ヨー駆動装置１は、上述のようにナセル１０３の底部１０３ａに配置され、ナセル１０３をタワー１０２に対して旋回させる駆動装置として用いられる。この風車用ヨー駆動装置１は、減速機構１１、ケース１２、リリーフバルブ１３、第１シール部材１４、第２シール部材１５、シールユニット１６等を備えて構成されている。

風車用ヨー駆動装置１は、ケース１２から突出するように位置する後述の出力軸１９に設けられたピニオン１０が下方に配置され、ケース１２における電動機１００が取り付けられる側の端部が上方に配置された姿勢で、ナセル１０３に対して取り付けられる。尚、図２及び図３では、ピニオン１０を模式的に示している。そして、風車用ヨー駆動装置１は、上側に配置された電動機１００から入力された回転駆動力をピニオン１０に出力し、リングギア１０７に噛み合うこのピニオン１０を回転させることで、ナセル１０３を旋回させる。尚、以下の説明においては、風車用ヨー駆動装置１がナセル１０３において配置される際の姿勢を基準として上下方向を規定して説明する。即ち、風車用ヨー駆動装置１にて、ピニオン１０が配置される側である出力側を下端側として、電動機１００が取り付けられる側である入力側を上端側として説明する。

図５に示す減速機構１１は、電動機１００から入力された回転駆動力をその回転速度を減速して伝達するとともに、ピニオン１０が設けられた出力軸１９から回転駆動力を出力するように構成されている。尚、ピニオン１０は、出力軸１９にスプライン結合を介して取り付けられるとともに押さえ部材１９ａによって出力軸１９に固定されている。減速機構１１は、平歯車を備えて構成された平歯車減速機、太陽ギアと遊星ギアと遊星枠とを備えて構成された遊星歯車減速機、クランク軸と外歯歯車とキャリアとを備えて構成された偏心型減速機、又は、これらの任意の組み合わせによる減速機等を備えて構成される。図５では、出力軸１９以外の部分については破線で示し、詳細な図示を省略している。

減速機構１１としては、例えば、電動機１００の出力軸１００ａに連結される入力軸２０、入力軸２０に連結される遊星歯車機構、遊星歯車機構に連結されるスパーギア、スパーギアに連結される偏心型減速機、偏心型減速機に連結される出力軸１９、を備えた機構として構成することができる。また、上記の偏心型減速機としては、例えば、ケース１２における後述のケース本体１７の内周に配置された内歯に噛み合う外歯歯車、上記スパーギアが端部に固定されるとともに外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸、クランク軸を回転自在に保持するとともに出力軸１９が固定されるキャリア、を備えた減速機として構成することができる。

図２乃至図５に示すケース１２は、ケース本体１７とモータフランジ１８とを備えて構成されている。ケース１２には、電動機１００が取り付けられるとともに内側に減速機構１１が配置される。また、このケース１２の内部は外部に対して後述する第１シール部材１４、第２シール部材１５、シールユニット１６等によって密封されており、この密封されたケース１２の内部には潤滑油が充填されている。尚、図５では、ケース１２内の潤滑油の油面２５を二点鎖線で図示している。

ケース本体１７は、上下方向における両端部が開口した筒状に形成されている。そして、ケース本体１７において上方に向かって開口するよう配置される上端側の開口部１７ａはモータフランジ１８により覆われている。一方、ケース本体１７において下方に向かって開口する下端側の開口部からは出力軸１９が突出している。また、ケース本体１７の内側には減速機構１１が配置されている。尚、ケース本体１７は、上下方向に沿って配置されるケース１２の軸方向（即ち、風車用ヨー駆動装置１の回転中心線方向と平行な方向）と垂直な断面の外形が円形となるように形成されている。また、ケース本体１７の下端側の端部の内周には軸受２１が嵌め込まれており、この軸受２１を介して出力軸１９がケース本体１７に対して回転自在に保持されている。また、ケース本体１７には、その下端側の外周における全周に亘って、ナセル１０３の底部１０３ａへの取り付け用のハブ１７ｂが形成されている。

モータフランジ１８は、ケース本体１７の上端側の開口部１７ａを覆うようにケース本体１７に対して取り付けられる蓋状の部材として形成されており、上端側に向かって段状に縮径する部分を有する外形となるように形成された筒状体として設けられている。このモータフランジ１８の内側にはモータ１００の出力軸１００ａ及び入力軸２０が配置されている。また、モータフランジ１８の下端側の端部は、ケース本体１７の上端側の端部に対してボルトにより固定されている。一方、モータフランジ１８の上端側には、ケース１２よりも上方に配置される電動機１００が後述する第１シール部材１４を挟んで取り付けられている。尚、電動機１００は、電動機１００における下端部に設けられた取り付けプレート１００ｂを介して複数の取り付けボルト１０８によってモータフランジ１８に対して固定されている。

図６は、図５の一部を拡大して示す拡大断面図である。図３乃至図６に示すように、ケース１２における上端側の部分であるモータフランジ１８には、壁部２２と肩部２３とが形成されている。壁部２２は、電動機１００の出力軸１００ａが内側に配置される筒状の部分として形成され、風車用ヨー駆動装置１の回転中心線方向を中心とする周方向に沿って配置されている。

モータフランジ１８には、壁部２２の周方向における一部に対してケース１２の径方向（風車用ヨー駆動装置１の回転中心線方向に対して垂直な方向）の外側に向かって側方に広がるように形成されるとともに上方に向かって箱状に盛り上がるように膨出するよう形成された側方膨出部２４が設けられている。そして、肩部２３が、この側方膨出部２４に形成されている。肩部２３は、壁部２２の中途の高さまで上方に向かって突出した側方膨出部２４の上端部分において、ケース１２の径方向の内側に向かって段状に曲折して延びるように形成された部分として形成されている。この肩部２３は、ケース１２内の潤滑油の油面２５よりも上方に配置されている。また、肩部２３の内側の壁面は、上下方向に対して約９０°折れ曲がるように湾曲する湾曲面２３ａとして形成されている。尚、前述の壁部２２は、肩部２３よりもケース１２の径方向の内側に配置されて上下方向に延びる本実施形態の壁部を構成している。そして、壁部２２の内側の周方向に亘って設けられた壁面は、上下方向に略真っ直ぐに延びる内周面２２ａとして形成されている。

図５及び図６に示す第１シール部材１４は、ケース１２の上端側の端部の周方向に沿って延びるリング状に形成された略円形断面又は略楕円形断面のＯリングシール部材として設けられている。そして、この第１シール部材１４は、電動機１０８の取り付けプレート１００ｂとケース１２のモータフランジ１８との間で、それらに対して当接して固定された状態で配置されている。これにより、ケース１２内の潤滑油を封止している。

図５に示す第２シール部材１５は、ケース本体１７の上端部の周方向に沿って延びるリング状に形成された略円形断面又は略楕円形断面のＯリングシール部材として設けられている。そして、この第２シール部材１５は、ケース本体１７の上端部とモータフランジ１８の下端部との間で、それらに対して当接して固定された状態で配置されている。これにより、ケース１２内の潤滑油を封止している。尚、この第２シール部材１５と前述の第１シール部材１４とは、本実施形態において、ケース１２内の潤滑油を封止する要素部材であるシール要素を構成している。

図５に示すシールユニット１６は、ケース１２と出力軸１９との間に配置されている。そして、本実施形態では、シールユニット１６は、シール要素である第３シール部材２６、第４シール部材２７及び第５シール部材２８と、シールハウジング２９と、軸受保持部材３０とを備えて構成されている。このシールユニット１６は、上記の各シール要素（２６、２７、２８）を備えることで、ケース１２内の潤滑油を封止するように構成されている。

軸受保持部材３０は、リング状に形成されており、軸受２１の下端側に配置されている。そして、この軸受保持部材３０は、出力軸１９の外周に取り付けられており、上端側をケース本体１７に支持された軸受２１の下端側を支持するとともに、下端側の内周において第５シール部材２８を保持している。尚、軸受保持部材３０は、例えば、螺合することで出力軸１９に取り付けられている。また、第５シール部材２８は、出力軸１９の外周に沿って延びるリング状に形成された略円形断面又は略楕円形断面のＯリングシール部材として設けられ、軸受保持部材３０の内周に密着して保持されるとともに出力軸１９の外周に当接して配置されている。これにより、第５シール部材２８は、軸受保持部材３０と出力軸１９との間でケース１２内の潤滑油を封止している。

第４シール部材２７は、リング状に形成され、その内周に設けられたリップ部が軸受保持部材３０の外周に対して摺接する状態で当接して配置されている。また、シールハウジング２９は、リング状の部材として形成され、ケース１２の下端部に対して図示しないボルトで取り付けられるとともに、第４シール部材２７を保持するように構成されている。尚、第４シール部材２７は、その外周がシールハウジング２９の内周に密着した状態で、シールハウジング２９に保持されている。これにより、第４シール部材２７は、シールハウジング２９と軸受保持部材３０との間でケース１２内の潤滑油を封止している。

第３シール部材２６は、ケース本体１７の下端部の周方向に沿って延びるリング状に形成された略円形断面又は略楕円形断面のＯリングシール部材として設けられている。そして、この第３シール部材２６は、ケース本体１７の下端部とシールハウジング２９の上端部との間で、それらに対して当接して固定された状態で配置されている。これにより、ケース１２内の潤滑油を封止している。

図７は、リリーフバルブ１３の正面図であって、部分的に切欠き断面で示す図である。図２乃至図７に示すリリーフバルブ１３は、ケース１２における上端側に設けられ、バルブ本体３１、弁体３２、バネ３３、バルブ本体３１に形成された連通路３４、等を備えて構成されている。このリリーフバルブ１３は、ケース１２のモータフランジ１８に対して上方に向かって突出して配置されるように取り付けられる。また、図６によく示すように、リリーフバルブ１３は、その上端部１３ａが、モータフランジ１８の上端部の高さ位置（図中破線Ｂで示す）よりも上方に位置するように、配置されている。そして、リリーフバルブ１３は、更に、その上端部１３ａが、電動機１００をモータフランジ１８に取り付ける取り付けボルト１０８の頭部１０８ａの下端部の高さ位置（図中破線Ｃで示す）よりも下方に位置するように、配置されている。

図６及び図７によく示すように、バルブ本体３１は、管状部材や継手部材、締結部材が直列に並んで組み合わされるとともに一体に結合されることで構成され、その長手方向が上下方向に延びる姿勢でモータフランジ１８に対して取り付けられる。このバルブ本体３１の下端部の外周には雄ネジ部分が設けられ、モータフランジ１８の側方膨出部２４における上端部に貫通形成された貫通孔２４ａの内周に設けられた雌ネジ部分に螺合するように構成されている。また、バルブ本体３１には、上下方向に貫通する孔が設けられており、この孔が、ケース１２内に連通する連通路３４を構成している。尚、リリーフバルブ１３は、この連通路３４の下端部におけるケース１２内への開口３４ａがケース１２において肩部２３よりもケース１２の径方向の内側の位置であって壁部２２よりもケース１２の径方向の外側の位置で開口するように、配置されている。

図６及び図７に示す弁体３２は、連通路３４の上端側における外部への開口３４ｂをケース１２内の気体（例えば、空気）の圧力の上昇に応じて開放するとともに、ケース１２内の気体の圧力の下降に応じて開口３４ｂを遮蔽する部材として設けられている。尚、開口３４ｂは弁体３２が着座及び離座する弁座を構成しており、弁体３２における開口３４ｂに当接する箇所にはＯリングシール部材３５が嵌め込まれている。また、弁体３２には、その下面側の中央部分から連通路３４内に向かって突出するように形成された弁棒３６が設けられている。

バネ３３は、コイルバネとして設けられており、連通路３４の上端側において、弁棒３６が内側を貫通した状態で配置されている。また、バネ３３は、その上端部が連通路３４において上方側に向かって縮径するよう形成された段部に対して係止した状態で配置されている。一方、バネ３３の下端部は、弁棒３６の下端側に螺合したナット部材３７に当接するとともに、そのナット部材３７の周囲に配置されて連通路３４の内周の溝に嵌め込まれたスナップリング等として構成された抜け止め用のリング部材３８にも係止するように配置されている。そして、バネ３３は、圧縮された状態で連通路３４内に配置されており、連通路３４の段部とナット部材３７との間で生じる弾性力によって、弁棒３６を介して弁体３２を開口３４ｂに着座させる方向である下方に向かって付勢している。

次に、上述した風車用ヨー駆動装置１の作動について説明する。風車用ヨー駆動装置１は、電動機１００の運転が行われることにより作動する。電動機１００の運転が開始されると、電動機１００の出力軸１００ａから回転駆動力が減速機構１１に入力され、この回転駆動力が減速機構１１において減速して伝達されて出力軸１９から出力される。そして、出力軸１９の回転とともに大きなトルクがリングギア１０７に噛み合うピニオン１０から出力される。これにより、ピニオン１０の回転に伴って、ナセル１０３の底部１０３ａにケース１２において固定された風車用ヨー駆動装置１とともに、ナセル１０３がタワー１０２に対して旋回することになる。

また、風車用ヨー駆動装置１には、前述のようにリリーフバルブ１３が設けられているため、ケース１２内の気体の圧力が上昇して所定の圧力を超えると、弁体３２に作用する気体の圧力によって弁体３２がバネ３３の付勢力に抗して押し上げられる。これにより、弁体３２が開口３４ｂから離座してこの開口３４ｂが開放され、ケース１２内の高圧の気体が外部へ逃がされる（排出される）ことになる。一方、高圧の気体が一部逃がされてケース１２内の気体の圧力が下降すると、バネ３３の付勢力によって、ナット部材３７及び弁棒３６を介して弁体３２が押し下げられる。これにより、弁体３２が開口３４ｂに着座してこの開口３４ｂが遮蔽されることになる。

以上説明した風車用ヨー駆動装置１によると、減速機構１１の作動中に発生する摩擦熱の影響やケース１２の外部の気温の影響によってケース１２内の気体の圧力が上昇すると、弁体３２が連通路３４を開放するようにリリーフバルブ１３が作動する。このため、ケース１２内の高圧の気体がリリーフバルブ１３を介して外部へと逃がされることになる。これにより、ケース１２内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース１２内の気体の圧力を低下させることができる。そして、ケース１２内の潤滑油を封止するシール要素である第１乃至第５シール部材（１４、１５、２６、２７、２８）の破損を防止することができる。また、高圧の気体が一部逃がされてケース１２内の気体の圧力が下降すると、再び弁体３２が連通路３４を遮蔽するようにリリーフバルブ１３が作動する。このため、ケース１２内の気体が高圧になったときだけ連通路３４が開放され、ケース１２内の気体の圧力がシール要素の破損の虞がない圧力のときには連通路３４は遮蔽された状態に維持される。これにより、ケース１２内への異物の侵入を抑制することができる。

また、風車用ヨー駆動装置１によると、リリーフバルブ１３は、ケース１２の上端部において上方に向かって突出するように設けられ、ケース１２内の潤滑油の油面２５から上方に離れた位置に配置されている。そして、リリーフバルブ１３の連通路３４におけるケース１２内への開口３４ａが、ケース１２において段状に曲折した肩部２３よりも内側であって上下方向に延びる壁部２２よりも外側で開口するように配置されている。このため、ケース１２内での減速機構１１の回転に伴ってケース１２の中心部分で生じる潤滑油の撹拌によって飛散する潤滑油は、壁部２２の内周面２２ａと衝突してこの内周面２２に沿って下方に落下することになる。これにより、ケース１２の中心部分での撹拌で飛散した潤滑油について、リリーフバルブ１３のケース１２内への開口３４ａまで達することが効率よく遮られ、連通路３４の開放中に潤滑油が外部へ流出することが抑制されることになる。

また、ケース１２内での減速機構１１の回転に伴ってケース１２の内壁に沿ってせり上がる潤滑油は、ケース１２内の潤滑油の油面２５よりも上方に配置された肩部２３の湾曲面２３ａと衝突して下方に落下することになる。これにより、ケース１２の内壁に沿ってせり上がる潤滑油について、リリーフバルブ１３のケース１２内への開口３４ａまで達することが効率よく遮られ、連通路３４の開放中に潤滑油が外部へ流出することが抑制されることになる。従って、ケース１２内の潤滑油の外部への流出を抑制することができる。また、リリーフバルブ１３は、連通路３４と弁体３２とを有して構成される小型の構造体として設けられ、ケース１２において電動機１００が取り付けられる上端側で上方に向かって突出するようコンパクトに配置される。このため、リリーフバルブ１３が設けられた風車用ヨー駆動装置１の機構が大型化することも抑制される。

従って、本実施形態によると、ケース１２内の気体の圧力の上昇が生じたときに手動操作を伴うことなく自動的にケース１２内の気体の圧力を低下させ、シール要素（１４、１５、２６〜２８）の破損を防止するとともに、ケース１２内の潤滑油の外部への流出とケース１２内への外部からの異物の侵入とを抑制し、機構の大型化を招いてしまうことも抑制することができる、風車用ヨー駆動装置１を提供することができる。

また、風車用ヨー駆動装置１によると、製造の容易化及び効率化の観点から、ケース１２が、筒状のケース本体１７とこのケース本体１７の開口部１７ａを第２シール部材１５を介して覆うとともに電動機１００が取り付けられるモータフランジ１８とで構成される。そして、モータフランジ１８において、電動機１００の出力軸１００ａが内側に配置される部分について、筒状の部分として形成することで、ケース１２の中心部分での撹拌で飛散した潤滑油のリリーフバルブ１３の開口３４ａへの到達を抑制する壁部２２としての機能を果たさせるように構成することができる。これにより、モータフランジ１８を有効的に活用して効率よく壁部２２を構成することができる。

また、風車用ヨー駆動装置１によると、リリーフバルブ１３は、その上端部１３ａが電動機１００の取り付け用の取り付けボルト１０８の頭部１０８ａよりも下方に位置するように配置される。このため、リリーフバルブ１３が設けられた風車用ヨー駆動装置１のモータフランジ１８に電動機１００を取り付ける作業を行う際に、リリーフバルブ１３が邪魔とならず、作業性が損なわれてしまうことが防止される。そして、リリーフバルブ１３は、その上端部１３ａがモータフランジ１８よりも上方に位置するように配置される。このため、上記のように電動機１００の取り付け作業の作業性を損なうことのない範囲で、リリーフバルブ１３内を上下に延びる連通路３４の長さを十分に長く確保することができる。このため、壁部２２と肩部２３とによって遮られることを免れた僅かな潤滑油がリリーフバルブ１３のケース１２内への開口３４ａまで達した場合であっても、十分な上下方向の長さが確保された連通路３４に沿って下方に落下することになる。これにより、リリーフバルブ１３の外部への開口３４ｂまで潤滑油が達することが効率よく遮られ、連通路３４の開放中に潤滑油が外部へ流出することが更に抑制されることになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施することができる。

（１）本実施形態では、モータフランジにおける側方膨出部に肩部が設けられている構成を例にとって説明したが、この例に限らず、モータフランジにおける側方膨出部以外の部分に肩部が形成されている構成であってもよい。また、ケース本体に肩部が形成されている構成であってもよい。

（２）本実施形態では、モータフランジにおいて内側に電動機の出力軸が配置された筒状の部分に壁部が設けられている構成を例にとって説明したが、この例に限らず、モータフランジにおける筒状の部分以外の部分に壁部が形成されている構成であってもよい。

（３）リリーフバルブのケースへの取り付け位置については、本実施形態で例示したものに限らず、連通路のケース内への開口が肩部よりも内側で壁部よりも外側で開口する位置において種々変更して実施することができる。

（４）リリーフバルブに加え、リリーフバルブに固定されて外部の空気をケース内に吸込み可能な吸込みバルブが更に備えられている風車用ヨー駆動装置を実施することもできる。図８は、リリーフバルブ１３とこのリリーフバルブ１３に固定された吸込みバルブ３９とを示す正面図であって、部分的に切欠き断面で示す図である。風車用ヨー駆動装置１に対して、図７に示すような単独で取り付けられるリリーフバルブ１３に替えて、図８に示すようなリリーフバルブ１３と吸込みバルブ３９とが一体に設けられたものを取り付けることもできる。尚、図８においては、本実施形態と同様に構成されるリリーフバルブ１３に関する要素については本実施形態と同一の符号を付して説明を省略し、吸込みバルブ３９の構成ついてのみ説明する。

図８に示す吸込みバルブ３９は、リリーフバルブ１３に固定され、吸込み用バルブ本体４０、吸込み用弁体４１、バネ４２、吸込み用バルブ本体４０に形成された吸込み用連通路４３、等を備えて構成されている。この吸込みバルブ３９は、リリーフバルブ１３に対して側方に突出した後に約９０°に曲折するエルボ部分を経て下方に延びるように構成されている。

吸込み用バルブ本体４０は、管状部材や継手部材、締結部材が組み合わされるとともに一体に結合されることで構成されている。この吸込み用バルブ本体４０には、屈曲して延びる長手方向に沿って内部を貫通する孔が設けられており、この孔が、リリーフバルブ１３の連通路３４と外部とに連通する吸込み用連通路４３を構成している。吸込み用弁体４１は、吸込み用連通路４３における連通路３４に連通する側と反対側で下方に向かって開口する開口４３ａをケース１２内の気体の圧力の下降に応じて開放するとともに、ケース１２内の気体の圧力の上昇に応じて開口４３ａを遮蔽する部材として設けられている。尚、開口４３ａは、吸込み用弁体４１が着座及び離座する弁座を構成しており、連通路４３の中途において内側に縮径した部分として形成されている。また、吸込み用弁体４１における開口４３ａに当接する箇所にはＯリングシール部材が嵌め込まれており、吸込み用弁体４１にはその下面側の中央部分から下方に向かって突出するように形成された弁棒４４が設けられている。また、連通路４３は、開口４３ａの下方において更に下方に向かって延びるように形成されており、その下端部において外部に開放されている。

バネ４２は、コイルバネとして設けられており、吸込み用連通路４３における開口４３ａの下方において、弁棒４４が内側を貫通した状態で配置されている。また、バネ４２は、その上端部が開口４３ａの下方において段状に拡径するよう設けられた段部に対して係止した状態で配置されている。一方、バネ４２の下端部は、弁棒４４の下端側に螺合したナット部材４５に当接するとともに、そのナット部材４５の周囲に配置されて吸込み用連通路４３の内周の溝に嵌め込まれたスナップリング等として構成された抜け止め用のリング部材４６にも係止するように配置されている。そして、バネ４２は、圧縮された状態で吸込み用連通路４３内に配置されており、開口４３ａの下方の段部とナット部材４５との間で生じる弾性力によって、弁棒４４を介して吸込み用弁体４１を開口４３ａに着座させる方向である下方に向かって付勢している。

上記のような構成の吸込み用バルブ３９が更に設けられていることで、ケース１２内の気体の圧力が下降して所定の圧力以下の負圧となると、吸込み用弁体４１に作用する外部の空気の圧力（大気圧）によって吸込み用弁体４１がバネ４２の付勢力に抗して押し上げられる。これにより、吸込み用弁体４１が開口４３ａから離座してこの開口４３ａが開放され、外部の空気が吸込み用連通路４３及び連通路３４を経てケース１２内へと流入することになる。一方、外部の空気が流入してケース１２内の気体の圧力が上昇すると、バネ４２の付勢力によって、ナット部材４５及び弁棒４４を介して吸込み用弁体４１が押し下げられる。これにより、吸込み用弁体４１が開口４３ａに着座してこの開口４３ａが遮蔽されることになる。

この変形例によると、連通路３４に連通する吸込み用連通路４３を有する吸込みバルブ３９が更に設けられる。そして、高圧になったケース１２内の気体がリリーフバルブ１３の作動によって外部へ逃がされて連通路３４が遮蔽された状態に戻った後、ケース１２内の気体の圧力が所定の圧力以下の負圧になると、吸込み用弁体４１が吸込み用連通路４３を開放するように吸込みバルブ３９が作動する。このため、外部の気体が吸込みバルブ３９及びリリーフバルブ１３を介して吸い込まれることになる。これにより、ケース１２内の気体の圧力が負圧になったときにケース１２内の気体の圧力を自動的に所定の圧力まで戻すことができ、ケース１２内の状態を安定した圧力の状態に維持することができる。そして、ケース１２内の気体の圧力が負圧の状態から所定の圧力の状態まで戻ると、再び吸込み用弁体４１が吸込み用連通路４３を遮蔽するように吸込みバルブ３９が作動する。このため、ケース１２内の気体の圧力が所定の圧力以下の負圧になったときだけ吸込み用連通路４３が開放され、それ以外の状態のときには吸込み用連通路４３は遮蔽された状態に維持される。これにより、ケース１２内への異物の侵入を抑制することができる。また、吸込みバルブ３９はリリーフバルブ１３に固定されて設けられるため、リリーフバルブ１３と一体的にコンパクトに構成することができる。そして、ケース１２に対してリリーフバルブ１３と吸込みバルブ３９とを同時に取り付けることができるため、取り付け工数の低減を図ることもできる。

本発明は、風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置として、広く適用することができるものである。

１ 風車用ヨー駆動装置
１０ ピニオン
１１ 減速機構
１２ ケース
１３ リリーフバルブ
１４ 第１シール部材
１６ シールユニット
１９ 出力軸
２２ 壁部
２３ 肩部
２５ 油面
３２ 弁体
３４ 連通路
１００ 電動機
１０１ 風車
１０２ タワー
１０３ ナセル
１０７ リングギア（歯車）

Claims (2)

1. 風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置であって、
   電動機から入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに、風車のタワーに固定された歯車に噛み合うピニオンが設けられた出力軸から回転駆動力を出力する減速機構と、
   前記電動機が取り付けられるとともに、前記減速機構が内側に配置されるケースと、
   前記電動機と前記ケースとの間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止する第１シール部材と、
   前記ケースと前記出力軸との間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止するシールユニットと、
   前記ケース内に連通する連通路と当該連通路の上端側における外部への開口を前記ケース内の気体の圧力の上昇に応じて開放するとともに下降に応じて遮蔽する弁体とを有し、前記ケースにおいて当該ケースよりも上方に配置される前記電動機が取り付けられる上端側に設けられるリリーフバルブと、
   を備え、
   前記ケースにおける上端側の部分には、内側に向かって段状に曲折して延びるように形成されるとともにケース内の潤滑油の油面よりも上方に配置された肩部と、前記肩部よりも内側に配置されて上下方向に延びる壁部と、が形成され、
   前記リリーフバルブは、前記ケースに対して上方に向かって突出して配置されるように取り付けられ、前記連通路の前記ケース内への開口が当該ケースにおいて前記肩部よりも内側であって前記壁部よりも外側で開口するように配置され、
   前記ケースは、
   筒状に形成されるとともに前記減速機構が内側に配置されるケース本体と、
   前記第１シール部材を挟んで前記電動機が取り付けられるとともに、前記ケース本体において上方に向かって開口するよう配置される開口部を覆うように当該ケース本体に対して取り付けられるモータフランジと、
   を有し、
   前記ケース本体と前記モータフランジとの間には、前記ケース内の潤滑油を封止する第２シール部材が配置され、
   前記壁部は、前記モータフランジにおいて、前記電動機の出力軸が内側に配置される筒状の部分として形成され、
   前記リリーフバルブは、その上端部が、前記モータフランジよりも上方に位置するとともに前記電動機を前記モータフランジに取り付ける取り付けボルトの頭部よりも下方に位置するように、配置されていることを特徴とする、風車用ヨー駆動装置。
2. 風車に設けられ、風車のナセルを旋回させる駆動装置として用いられる風車用ヨー駆動装置であって、
   電動機から入力された回転駆動力を減速して伝達するとともに、風車のタワーに固定された歯車に噛み合うピニオンが設けられた出力軸から回転駆動力を出力する減速機構と、
   前記電動機が取り付けられるとともに、前記減速機構が内側に配置されるケースと、
   前記電動機と前記ケースとの間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止する第１シール部材と、
   前記ケースと前記出力軸との間に配置され、前記ケース内の潤滑油を封止するシールユニットと、
   前記ケース内に連通する連通路と当該連通路の上端側における外部への開口を前記ケース内の気体の圧力の上昇に応じて開放するとともに下降に応じて遮蔽する弁体とを有し、前記ケースにおいて当該ケースよりも上方に配置される前記電動機が取り付けられる上端側に設けられるリリーフバルブと、
   を備え、
   前記ケースにおける上端側の部分には、内側に向かって段状に曲折して延びるように形成されるとともにケース内の潤滑油の油面よりも上方に配置された肩部と、前記肩部よりも内側に配置されて上下方向に延びる壁部と、が形成され、
   前記リリーフバルブは、前記ケースに対して上方に向かって突出して配置されるように取り付けられ、前記連通路の前記ケース内への開口が当該ケースにおいて前記肩部よりも内側であって前記壁部よりも外側で開口するように配置され、
   前記リリーフバルブに固定されて外部の空気を前記ケース内に吸込み可能な吸込みバルブを更に備え、
   前記吸込みバルブは、前記連通路及び外部に連通する吸込み用連通路と、前記吸込み用連通路における前記連通路に連通する側と反対側で下方に向かって開口する開口を前記ケース内の気体の圧力の下降に応じて開放するとともに上昇に応じて遮蔽する吸込み用弁体と、を有していることを特徴とする、風車用ヨー駆動装置。
   

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