JP2015535581A - Gear device with double pinion type gear set - Google Patents
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Abstract
本発明は、特に風力発電設備用の歯車装置(1)に関する。歯車装置(1)は、駆動側の第1遊星歯車段(2)、第2遊星歯車段(3)、および被動側の第3遊星歯車段(4)を備える。第1、第2、第3遊星歯車段(2;3;4)は、駆動側のトルクが、第1および第2遊星歯車段(2;3)に分配可能であり、および第3遊星歯車段(4)において一体となるよう互いに連結されている。第1または第2遊星歯車段(2;3)は第3遊星歯車段(4)の内歯車(10)に連結され、両第1および第2遊星歯車段(2;3)の他方は、第3遊星歯車段(4)の少なくとも1つの遊星歯車(11)に連結されている。本発明により、遊星歯車段(2;3;4)のうちの1つの遊星歯車段は、遊星歯車段の中心の太陽歯車(5;6;7)と径方向外側に位置する内歯車(8;9;10)の間の領域にダブルピニオンタイプ歯車セット(14)を備える。該ダブルピニオンタイプ歯車セット(14)により、太陽歯車(5;6;7)または内歯車(8;9;10)の回転方向を反転可能である。【選択図】図1The present invention relates to a gear device (1) particularly for wind power generation facilities. The gear device (1) includes a first planetary gear stage (2) on the driving side, a second planetary gear stage (3), and a third planetary gear stage (4) on the driven side. The first, second and third planetary gear stages (2; 3; 4) are capable of distributing drive-side torque to the first and second planetary gear stages (2; 3), and the third planetary gear stage. In the step (4), they are connected to each other so as to be integrated. The first or second planetary gear stage (2; 3) is connected to the internal gear (10) of the third planetary gear stage (4), the other of the first and second planetary gear stages (2; 3) is It is connected to at least one planetary gear (11) of the third planetary gear stage (4). According to the invention, one planetary gear stage of the planetary gear stage (2; 3; 4) is connected to the sun gear (5; 6; 7) at the center of the planetary gear stage and the internal gear (8 ; 9; 10) with a double pinion type gear set (14). With the double pinion type gear set (14), the rotational direction of the sun gear (5; 6; 7) or the internal gear (8; 9; 10) can be reversed. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、請求項1の前提部に記載の歯車装置に関する。
The present invention relates to a gear device according to the premise part of
特に風力発電設備においては、変速機入力軸と変速機出力軸の間で、トルクおよび回転数を変換する歯車装置が使用されている。この場合、歯車装置入力軸に作用する、回転数が低くて高いトルクは、歯車装置出力軸に作用する、より回転数が高く低減されたトルクへと変換される。基本的に、このような歯車装置は、連続的に相前後して切換えられる遊星歯車段、または平行して切換えられる遊星歯車段を備える歯車装置のタイプに分類される。後に述べた範疇には、いわゆる差動装置が当てはまる。この差動装置は、一般的には3つの遊星歯車段から構成される。 In particular, in a wind power generation facility, a gear device that converts torque and rotational speed is used between a transmission input shaft and a transmission output shaft. In this case, a low and high torque acting on the gear device input shaft is converted into a higher and reduced torque acting on the gear device output shaft. Basically, such gearing is classified into the type of gearing comprising a planetary gear stage that is continuously switched in succession or a planetary gear stage that is switched in parallel. The so-called differential device applies to the category described later. This differential is generally composed of three planetary gear stages.
第1の両段を適切に連結することで、トルクをこの両遊星歯車段に適切に分配可能である。第3遊星歯車段で合計すると出力が一体化し、それに伴い、対応するより高い変速比領域が達成可能である。 By appropriately connecting the first two stages, the torque can be appropriately distributed to the two planetary gear stages. When summed at the third planetary gear stage, the output is integrated, and accordingly a corresponding higher gear ratio region can be achieved.
欧州特許第1240443B1号明細書は、風力発電設備用のこの種の歯車伝動装置を開示する。この歯車伝動装置は、駆動側に対称的に構成された遊星歯車段からなり、この遊星歯車段の後段に、少なくとも1つの歯車装置段が接続される。遊星歯車段は、少なくとも2つの、等寸法に設計され、並列接続された遊星歯車装置から構成され、遊星歯車装置は出力を分岐する。出力を分岐する遊星歯車装置の後段に、負荷を補償する差動歯車装置段が接続されている。差動歯車装置段は、受動的差動装置として、補償的遊星歯車装置の形状で構成されている。差動歯車装置段は、遊星歯車装置からなる遊星歯車段の接続された両固定軸に出力を均等に分岐させる。この場合、一方の固定軸が太陽歯車と作用結合し、他方の固定軸が差動歯車装置段の内歯車と作用結合しており、この差動歯車装置段の遊星キャリアが被動部を形成する。代替的には、差動歯車装置段を、軸弾性的に支承され互いに反対方向にはすばにかみ合わせた差動平歯車対の形式による能動的差動装置として形成する。差動歯車装置段は、一方では、遊星歯車装置からなる遊星歯車装置段の接続された両固定軸に出力を均等に分岐させ、他方では、歯車装置段として歯車伝動装置の全変速に関与する。この場合、一方の固定軸は差動平歯車対の一方の差動平歯車と作用結合し、他方の固定軸は、他方の差動平歯車と作用結合している。 EP 1240443B1 discloses a gear transmission of this kind for wind power installations. This gear transmission is composed of a planetary gear stage symmetrically configured on the drive side, and at least one gear unit stage is connected to the subsequent stage of the planetary gear stage. The planetary gear stage is composed of at least two planet gear units designed in equal dimensions and connected in parallel, and the planetary gear unit branches the output. A differential gear stage for compensating for the load is connected to the rear stage of the planetary gear unit for branching the output. The differential gear stage is configured in the form of a compensatory planetary gear as a passive differential. The differential gear device stage equally divides the output to both fixed shafts connected to the planetary gear stage comprising the planetary gear unit. In this case, one fixed shaft is operatively coupled to the sun gear, and the other fixed shaft is operatively coupled to the internal gear of the differential gear unit stage, and the planet carrier of the differential gear unit stage forms the driven part. . Alternatively, the differential gear stage is formed as an active differential in the form of a differential spur gear pair which is axially elastically supported and meshed in opposite directions. The differential gear stage, on the one hand, splits the output equally between the two fixed shafts connected to the planetary gear stage comprising the planetary gear unit, and on the other hand, it is involved in all gear changes of the gear transmission as a gear unit stage. . In this case, one fixed shaft is operatively coupled to one differential spur gear of the differential spur gear pair, and the other fixed shaft is operatively coupled to the other differential spur gear.
本発明の課題は、請求項1に記載された特徴により解決される。更なる有利な実施形態は,従属請求項及び図面により明らかとなる。
The object of the invention is solved by the features described in
本発明は歯車装置、特に風力発電設備用の歯車装置を提案するものである。本発明による歯車装置は、第1、第2および第3遊星歯車段を備える。第1遊星歯車段は、駆動側に配置される。第3遊星歯車段は、被動側に配置される。好適には、第2遊星歯車段は歯車装置の長手方向で、第1および第3遊星歯車段の間に構成される。3つの遊星歯車段は、駆動側のトルクを、第1および第2遊星歯車段に分配可能であり、および第3遊星歯車段において一体とすることが可能であるよう、互いに連結される。従って、好適には第1および第2遊星歯車段を並列接続し、駆動側のトルクをこれらの遊星歯車段に分配するため、極めて高いトルクに対して、歯車装置をコンパクトに構成可能である。そのため、第1および第2遊星歯車段はより低減された負荷に対して構成可能であり、これらの遊星歯車段のサイズを低減可能である。これにより、歯車装置を、極めてコンパクトかつ構造空間を省いて構成可能である。第3遊星歯車段において接続して合計することにより、駆動側と比較してより高いトルクへ被動側で変換可能であり、これにより、適用を意図している風力発電設備の効率性が向上可能である。分配されたトルクを第3遊星歯車段において結合するために、第1または第2遊星歯車段は、第3遊星歯車段の内歯車に連結される。他方の遊星歯車段は、第3遊星歯車段の、少なくとも1つの遊星歯車または遊星キャリアに連結される。好適には、遊星歯車は回転可能な状態でキャリアに支承される。さらに該キャリアには、両第1遊星歯車段のうちの一方の遊星歯車段が、遊星歯車段、キャリアおよび遊星歯車がユニットとして歯車装置の周方向に回転可能であるよう、連結される。この結果、第3遊星歯車段の内歯車および第3遊星歯車段の遊星キャリアの各々が、歯車装置の周方向に移動可能であるよう、両第1遊星歯車段の一方により駆動される。 The present invention proposes a gear device, particularly a gear device for wind power generation equipment. The gear device according to the present invention comprises first, second and third planetary gear stages. The first planetary gear stage is disposed on the drive side. The third planetary gear stage is disposed on the driven side. Preferably, the second planetary gear stage is configured between the first and third planetary gear stages in the longitudinal direction of the gear unit. The three planetary gear stages are connected to each other so that the drive side torque can be distributed to the first and second planetary gear stages and can be integrated in the third planetary gear stage. Therefore, since the first and second planetary gear stages are preferably connected in parallel and the driving torque is distributed to these planetary gear stages, the gear device can be configured compactly for extremely high torque. Therefore, the first and second planetary gear stages can be configured for a reduced load, and the size of these planetary gear stages can be reduced. Thereby, a gear apparatus can be comprised very compactly and a structure space can be omitted. By connecting and summing up at the third planetary gear stage, it is possible to convert to a higher torque on the driven side compared to the driving side, thereby improving the efficiency of the wind power generation equipment intended for application It is. In order to combine the distributed torque at the third planetary gear stage, the first or second planetary gear stage is connected to the internal gear of the third planetary gear stage. The other planetary gear stage is connected to at least one planetary gear or planet carrier of the third planetary gear stage. Preferably, the planetary gear is supported on the carrier in a rotatable state. Further, one of the first planetary gear stages is connected to the carrier so that the planetary gear stage, the carrier and the planetary gear can rotate as a unit in the circumferential direction of the gear unit. As a result, the internal gear of the third planetary gear stage and the planet carrier of the third planetary gear stage are each driven by one of the first planetary gear stages so that they can move in the circumferential direction of the gear device.
被動側で高い回転数を実現可能とするために、第3遊星歯車段の内歯車および遊星キャリアは、内歯車および遊星キャリアが、遊星歯車段の周方向で反対方向に動くよう、他の遊星歯車段の双方と連結する。3つの遊星歯車段のうちの1つの遊星歯車段は、ダブルピニオンタイプ遊星歯車装置として構成される。「ダブルピニオンタイプ遊星歯車段」とは、中心の太陽歯車が複数の遊星歯車の第1セットを備え、該第1セットは少なくとも1つの遊星歯車を含む。この遊星歯車は、太陽歯車、および複数の遊星歯車における第2セットの、少なくとも1つの更なる第2遊星歯車と噛み合う。第2遊星歯車は内歯車内で噛み合い、その際内歯車は、少なくとも部分的に遊星歯車段を包囲する。遊星歯車は、回転可能な状態で遊星キャリアに支承されるため、遊星歯車の回転軸は太陽歯車の周りを動くことができる。ダブルピニオンタイプ遊星歯車段においては、遊星キャリアが固定されている場合に、内歯車と太陽歯車が異なる方向に動く。従って有利なことに、極めて簡単かつ構造空間を省いて、3つの遊星歯車段を連結可能である。さらにダブルピニオンタイプ遊星歯車段により、2個の隣接する遊星歯車段の同一部品、特に内歯車を、同様に作用する、つまり固定するか、または歯車装置の長手方向軸を中心に回転するよう構成可能である。従ってこの構造により、歯車装置の構造が単純化され技術的な動作不能状態に陥る危険性が低減されると共に、コンパクトな設計かつ高い変速比の可能性という利点が組み合わされる。 In order to be able to achieve a high rotational speed on the driven side, the internal gear and planet carrier of the third planetary gear stage are connected to other planetary gears so that the internal gear and planet carrier move in opposite directions in the circumferential direction of the planetary gear stage. Connect to both gear stages. One of the three planetary gear stages is configured as a double pinion type planetary gear device. In a “double pinion type planetary gear stage”, the central sun gear comprises a first set of planetary gears, the first set comprising at least one planetary gear. The planetary gear meshes with the sun gear and a second set of at least one further second planetary gear in the plurality of planetary gears. The second planetary gear meshes within the internal gear, where the internal gear at least partially surrounds the planetary gear stage. Since the planetary gear is supported by the planet carrier in a rotatable state, the rotation axis of the planetary gear can move around the sun gear. In the double pinion type planetary gear stage, when the planet carrier is fixed, the internal gear and the sun gear move in different directions. Thus, advantageously, three planetary gear stages can be connected very simply and without structural space. Furthermore, the double pinion type planetary gear stage is configured to act in the same way, i.e., to fix the same part of two adjacent planetary gear stages, in particular the internal gear, or to rotate about the longitudinal axis of the gear unit. Is possible. This structure thus simplifies the structure of the gear arrangement and reduces the risk of technical inoperability, combined with the advantages of a compact design and the possibility of a high gear ratio.
本発明の有利な発展形態において、ダブルピニオンタイプ遊星歯車段は、遊星歯車段の太陽歯車と噛み合う、径方向内側第1遊星歯車、および遊星歯車段の内歯車と噛み合う、径方向外側遊星歯車を備える。これらの遊星歯車は、各々の回転軸を中心に互いに反対方向に回転可能であるよう、相互に連結される。従って有利にも、従来の遊星歯車装置と比較した場合、内歯車または太陽歯車の回転方向を反転可能である。本発明においては、構造的に簡単な方法により、これを実現可能である。従って3つの遊星歯車段は、歯車装置が極めて構造空間を省きかつ簡単な構造で構成可能であるよう、互いに連結可能である。これにより、歯車装置の製造費用並びに動作不能状態となる危険性が著しく低減される。 In an advantageous development of the invention, the double pinion type planetary gear stage comprises: a radially inner first planetary gear meshing with a sun gear of a planetary gear stage; Prepare. These planetary gears are connected to each other so that they can rotate in directions opposite to each other about their respective rotation axes. Thus, advantageously, the direction of rotation of the internal gear or sun gear can be reversed when compared to conventional planetary gear sets. In the present invention, this can be achieved by a structurally simple method. Therefore, the three planetary gear stages can be connected to each other so that the gear unit can be constructed with a very simple structure and saves a great deal of space. This significantly reduces the manufacturing costs of the gear unit and the risk of becoming inoperable.
両歯車が互いに歯車装置の径方向に調整され、および/または互いに噛み合う場合に、両歯車を簡単な構造で互いに連結可能である。 When the two gears are adjusted in the radial direction of the gear device and / or mesh with each other, the two gears can be connected to each other with a simple structure.
両歯車が、歯車キャリアにより歯車装置の径方向に共に支承されることもまた、有利である。従って、歯車キャリアは遊星歯車を、遊星歯車が歯車装置の周方向で遊星キャリアにより導かれユニットとして動くことが可能であるよう、回転可能な状態で支承する。両遊星歯車を遊星キャリアで連結することにより、径方向内側第1遊星歯車およびこの第1遊星歯車と噛み合う太陽歯車が、各々の回転軸の周りで反対方向に回転する。これにより、極めてコンパクトかつ簡単な構造で、トルク分配型歯車装置を実現可能である。 It is also advantageous for both gears to be supported together in the radial direction of the gearing by a gear carrier. Thus, the gear carrier supports the planetary gear in a rotatable state so that the planetary gear can be guided as a unit by the planetary carrier in the circumferential direction of the gear unit and move as a unit. By connecting both planetary gears with a planetary carrier, the radially inner first planetary gear and the sun gear meshing with the first planetary gear rotate in opposite directions around the respective rotation axes. As a result, a torque distribution gear device can be realized with an extremely compact and simple structure.
遊星キャリアが太陽歯車の周りを回転可能な状態で構成された場合に、3つの遊星歯車段を極めてコンパクトかつ構造空間を省いて、確実に連結可能である。 When the planetary carrier is configured to be rotatable around the sun gear, the three planetary gear stages are extremely compact and can be reliably connected without any structural space.
しかしながら代替的に、遊星キャリアは固定した状態でも構成可能である。ダブルピニオンタイプ遊星歯車セットが、固定した遊星キャリアを第1遊星歯車段に備えた場合に、上述の利点が特に効力を発する。 Alternatively, however, the planet carrier can be configured in a fixed state. The advantages described above are particularly effective when the double pinion type planetary gear set is provided with a fixed planet carrier in the first planetary gear stage.
少なくとも2つの隣接する遊星歯車段が共通の全キャリアを備えた場合に、歯車装置を極めて省コストで製造可能である。この場合全キャリアは、2個の隣接する遊星歯車段の遊星キャリアを含む。全キャリアは、これら遊星キャリアを回転不能な状態で互いに連結する。特に、遊星キャリアを備えたダブルピニオンタイプ歯車セットが第1遊星歯車段または第2遊星歯車段に構成された場合、歯車装置を、全キャリアにより特に構造空間を省いて構成可能である。好適には、全キャリアは一個部品として鋳造プロセスにより製造する。これにより、歯車装置の製造費用を低減可能である。しかしながら代替的に、全キャリアを複数部品として構成可能でもあり、その場合好適には、個々の遊星キャリアを全キャリアの各部品として構成する。遊星キャリアは、摩擦接続、接着剤による接続および/または形状接続により、互いに接続可能である。遊星キャリアを解除可能に接続するために、好適には、遊星キャリアを固定手段、特にねじ、ボルトおよび/または鋲により互いに接続する。全キャリアがこのように2個部品により構成される場合、全キャリアの組み立て並びに分解が容易になる。 If at least two adjacent planetary gear stages are equipped with a common all carrier, the gear arrangement can be manufactured at a very low cost. In this case, the entire carrier includes planet carriers of two adjacent planetary gear stages. All carriers link these planet carriers together in a non-rotatable state. In particular, when the double pinion type gear set provided with the planetary carrier is configured in the first planetary gear stage or the second planetary gear stage, the gear device can be configured with all the carriers, particularly by omitting the structural space. Preferably, the entire carrier is manufactured as a single piece by a casting process. Thereby, the manufacturing cost of a gear apparatus can be reduced. Alternatively, however, the entire carrier can be configured as a plurality of parts, in which case the individual planet carriers are preferably configured as individual parts of the entire carrier. The planet carriers can be connected to each other by frictional connection, adhesive connection and / or shape connection. In order to releasably connect the planet carriers, the planet carriers are preferably connected to each other by fixing means, in particular screws, bolts and / or scissors. When all the carriers are constituted by two parts in this way, all the carriers can be easily assembled and disassembled.
全キャリアが駆動軸に回転不能な状態で連結されるか、または駆動側で少なくとも部分的に駆動軸のようなものとして構成される場合に、歯車装置が動作不能状態となる危険性を低減可能である。従って、全キャリアを回転可能な状態で構成することにより、遊星歯車段の内歯車を固定した状態で構成可能となり、これにより、高価で故障しがちな内歯車の支承部が省略可能となる。 Reduces the risk of gear units becoming inoperable when all carriers are connected to the drive shaft in a non-rotatable manner or at least partially configured as a drive shaft on the drive side It is. Therefore, by configuring all the carriers in a rotatable state, it is possible to configure the planetary gear stage with the internal gear fixed, thereby making it possible to omit an internal gear bearing that tends to be expensive and fail.
第1および第2遊星歯車段の両内歯車が、特にダブルピニオンタイプ歯車セットとして構成された第2遊星歯車段において、固定した状態で構成されることが好適である。この場合好適には、固定した内歯車が、歯車装置のハウジングの少なくとも一部を構成する。高価で、特に高い負荷がかかる場合に故障しがちな内歯車の支承部が省略されるため、有利なことに、歯車装置を構成する際の労力が低減可能である。これにより歯車装置がより堅固に構成され、技術的な動作不能状態に陥る危険性が低減される。 It is preferable that the internal gears of the first and second planetary gear stages are configured in a fixed state, particularly in the second planetary gear stage configured as a double pinion type gear set. In this case, the fixed internal gear preferably constitutes at least a part of the housing of the gear device. Since the internal gear bearings, which are expensive and tend to break down especially when a high load is applied, are omitted, it is possible to advantageously reduce the labor in constructing the gear device. This makes the gear device more rigid and reduces the risk of falling into a technically inoperable state.
特に第1遊星歯車段がダブルピニオンタイプ遊星歯車セットとして構成された場合に、第1、第2および第3遊星歯車段の内歯車のうち、第1および第2遊星歯車段の内歯車がユニットを構成することも有利である。この構造により、歯車装置を構成する際の労力が低減可能である。 In particular, when the first planetary gear stage is configured as a double pinion type planetary gear set, among the internal gears of the first, second, and third planetary gear stages, the internal gears of the first and second planetary gear stages are units. It is also advantageous to configure With this structure, it is possible to reduce labor when configuring the gear device.
第2遊星歯車段の太陽歯車が中空軸として構成され、該中空軸内に、中実軸として構成された、第1遊星歯車段の太陽歯車が少なくとも部分的に延在する場合、歯車装置を極めてコンパクトに構成可能である。中実軸として構成された、第1遊星歯車段の太陽歯車は、代替的に中空軸としても構成可能である。こうした中空軸は、電線を貫通させるために使用可能でもある。 When the sun gear of the second planetary gear stage is configured as a hollow shaft and the sun gear of the first planetary gear stage configured as a solid shaft extends at least partially in the hollow shaft, It can be configured extremely compactly. The sun gear of the first planetary gear stage configured as a solid shaft can alternatively be configured as a hollow shaft. Such hollow shafts can also be used to penetrate wires.
第3遊星歯車段が双方の他の両遊星歯車段の太陽歯車に連結されることは、それにより歯車装置の幾何学的サイズを低減可能であるため有利である。第1または第2遊星歯車段をダブルピニオンタイプ遊星歯車段として構成した場合、第1遊星歯車段の太陽歯車は、好適には第3遊星歯車段の遊星キャリアに連結される。この場合、同時に第2遊星歯車段の太陽歯車は、第3遊星歯車段の内歯車に回転不能な状態で連結される。代替的に第3遊星歯車段がダブルピニオンタイプ歯車セットとして構成された場合、好適には、第1遊星歯車段の太陽歯車は第3遊星歯車段の内歯車に、第2遊星歯車段の太陽歯車は第3遊星歯車段の遊星キャリアに回転不能な状態で連結される。3つの遊星歯車段が前述の実施形態に従って互いに連結された場合、歯車装置を極めて構造空間を省いて構成可能である。さらにこれにより、極めて堅固でより故障しにくい歯車装置が達成される。 It is advantageous for the third planetary gear stage to be connected to the sun gears of both other planetary gear stages, thereby reducing the geometric size of the gearing. When the first or second planetary gear stage is configured as a double pinion type planetary gear stage, the sun gear of the first planetary gear stage is preferably coupled to the planet carrier of the third planetary gear stage. In this case, the sun gear of the second planetary gear stage is connected to the internal gear of the third planetary gear stage in a non-rotatable state at the same time. Alternatively, if the third planetary gear stage is configured as a double pinion type gear set, the sun gear of the first planetary gear stage is preferably the internal gear of the third planetary gear stage and the sun of the second planetary gear stage. The gear is non-rotatably connected to the planet carrier of the third planetary gear stage. When three planetary gear stages are connected to each other according to the above-described embodiment, the gear device can be constructed with very little structural space. This also achieves a gear system that is extremely robust and less prone to failure.
以下に、本発明を添付の図面を参照して詳説する。
図1は、歯車装置1の概略的な半図である。歯車装置1は、駆動側で歯車装置1に配置された第1遊星歯車段2を含む。被動側では、歯車装置1は第3遊星歯車段4を備える。歯車装置1の長手方向には、第1遊星歯車段2と第3遊星歯車段4の間に、第2遊星歯車段3が配置されている。3つの第1、第2、第3遊星歯車段2、3、4は、駆動側のトルクが、第1および第2遊星歯車段2,3に分配されるよう互いに連結されている。これにより、第1および第2遊星歯車段2、3が各々支える必要のあるトルクがより低減されるため、歯車装置1を極めてコンパクトに構成可能となる。
FIG. 1 is a schematic half view of the
第1および第2遊星歯車段2,3で分配されたトルクは、再び歯車装置1の被動側の領域で、第3遊星歯車段4において一体となる。全ての遊星歯車段2、3、4は、中心の各太陽歯車5、6、7、この太陽歯車を包囲する内歯車8、9、10およびこれら太陽歯車と内歯車の間に径方向で配置された遊星歯車11を備える。第1および第3遊星歯車段2,4の遊星歯車11は各々、回転可能な状態で遊星キャリア12,13に支承されている。従って遊星歯車11は、遊星キャリア12、13に導かれ、歯車装置1の周方向で各太陽歯車5、7の周りで回転する。
The torque distributed in the first and second planetary gear stages 2 and 3 is united again in the third
第2遊星歯車段3はダブルピニオンタイプ遊星歯車段として構成されている。第2遊星歯車段3は、径方向内側第1遊星歯車15および径方向外側第2遊星歯車16を備える。径方向内側第1遊星歯車15は、第2遊星歯車段3の太陽歯車6と噛み合う。これとは対照的に、径方向外側第2遊星歯車16は、太陽歯車6と内歯車9の間の領域に、径方向外側の領域で第2遊星歯車段3の内歯車9と噛み合うよう、遊星キャリア18により配置されている。両遊星歯車15、16は、各々の回転軸を中心に常に互いに反対方向で回転するよう、相互に連結されている。このために、遊星歯車15、16は領域17で互いに噛み合う。
The second planetary gear stage 3 is configured as a double pinion type planetary gear stage. The second planetary gear stage 3 includes a radially inner first
両遊星歯車15、16は、太陽歯車6と内歯車9の間の領域で、遊星キャリア18により互いに回転可能な状態で支承されて保持され、歯車装置の周方向に導かれる。従って両遊星歯車15、16は、遊星キャリア18により、ユニットとして太陽歯車6の周りを回転可能な状態で構成されている。第1遊星歯車段2の第1遊星キャリア12および第2遊星歯車段3の遊星キャリア18は、全キャリア19として構成されている。この結果、第1遊星歯車段2の遊星歯車11並びに第2遊星歯車段3の遊星歯車15、16は、全キャリア19に連結されることで、歯車装置1の周方向で、各太陽歯車5,6の周りまたは歯車装置1の長手方向軸を中心として共に回転する。
Both
図1により、歯車装置1は駆動側で駆動軸20を備える。駆動軸20により、比較的回転数の低い高いトルクが、歯車装置1内へ導入される。駆動軸20は、第1遊星歯車段2の第1遊星キャリア12に連結されている。全キャリア19が、第1遊星歯車段2の第1遊星キャリア12および第2遊星歯車段3の遊星キャリア18の双方を含むことで、駆動軸20に作用するトルクにより、両遊星キャリア12、18が回転に移行される。従って、駆動軸20の高いトルクは、実質的に同一の、特に60対40の配分で、歯車装置1の第1および第2遊星歯車段に2、3に分配される。
As shown in FIG. 1, the
第1および第2遊星歯車段2、3の両内歯車8、9は、各々固定した状態で構成されている。このために内歯車8、9は、図1には示されていない、歯車装置1のハウジングに連結されているか、またはこのハウジングの少なくとも一部を構成する。これにより、内歯車の高価で複雑な支承部が省略されるため、歯車装置1を、極めて構造空間を省き、簡単な構造かつ省コストで実現可能である。
Both the
内歯車8、9を固定しているため、第1遊星キャリア12により回転に移行される、第1遊星歯車段2の遊星歯車11は、第1遊星歯車段2の第1太陽歯車5が回転に移行されるよう、第1内歯車8内で転がる。この場合、第1太陽歯車5の回転方向は駆動軸20または第1遊星キャリア12の回転方向に対応する。これとは対照的に、第2遊星歯車段3の径方向外側第2遊星歯車16は、径方向内側第1遊星歯車15が領域17での連結に起因して径方向外側第2遊星歯車16と比較して反対方向の回転に移行されるよう、固定した第2内歯車9内で転がる。径方向内側第1遊星歯車15が、第2遊星歯車段3の第2太陽歯車6と噛み合うため、第2太陽歯車6が回転に移行される。しかしながらダブルピニオンタイプ歯車セットであるため、前述のように回転方向が反転し、第2太陽歯車6は第1太陽歯車5と比較して反対方向に回転する。これは特に、第2太陽歯車6および該第2太陽歯車6と噛み合う径方向内側第1遊星歯車15が、互いに各々の回転軸に対して反対方向に回転することに起因する。
Since the
第2遊星歯車段3の第2太陽歯車6は、中空軸21として構成されている。この実施形態においては、第1太陽歯車5は中実軸22として構成されている。中実軸22は、第2遊星歯車段3の中空軸21を通って延在する。中空軸21は被動側で、第3遊星歯車段4の第3内歯車10に回転不能な状態で連結されている。これに対して中実軸22は、第1遊星歯車段2の第1太陽歯車5を、第3遊星歯車段4の第3遊星キャリア13に連結する。第3遊星キャリア13はさらに、第3遊星歯車段4の遊星歯車11を、回転可能な状態で支承して受容する。第3遊星歯車段4の第3遊星キャリア13および第3内歯車10は、第2遊星歯車段3における少なくとも1つのダブルピニオンタイプ歯車セット14による回転方向の反転に起因して、周方向で互いに反対方向に回転する。これにより、第3遊星歯車段4の遊星歯車11の回転数が、駆動軸20の回転数と比較して著しく高められる。従って、第1および第2遊星歯車段2、3に分配されたトルクは、第3太陽歯車7に連結された被動軸23が駆動軸20と比較して高められた回転数で駆動されるよう、第3遊星歯車段4の第3太陽歯車7において一体となる。
The
前述された、3つの遊星歯車段2、3、4の第1連結変更形態には、少なくとも1つのダブルピニオンタイプ歯車セット14により規定される回転方向の反転に関連して、歯車装置1を極めてコンパクトかつ省コストで構成可能という利点がある。さらに、第1および第2遊星歯車段2、3の両内歯車8、9を固定しているため、高価で故障しがちな支承部を省略可能であるため、歯車装置1が故障する可能性が低減される。
The first coupling variant of the three planetary gear stages 2, 3, 4, which has been described above, makes the
図2は歯車装置1の代替実施形態を示し、ダブルピニオンタイプ歯車セット14が第1遊星歯車段2おいて構成されている。第3遊星歯車段4は、図1に示す第1実施形態と同一に構成されている。図1に示す第1実施形態とは対照的に、第1および第2遊星歯車段2、3の間に構成された全キャリア19は、固定して構成されている。この結果、ダブルピニオンタイプ歯車セット14の遊星歯車11または径方向内側第1歯車15および径方向外側第2歯車16は、歯車装置1の長手方向軸を中心として回転しない。その代わり、第1および第2遊星歯車段2、3の両内歯車8、9が回転可能な状態で構成されている。内歯車8、9は互いに連結され、第1内歯車8は駆動軸20に接続されているため、両内歯車8、9は、駆動側のトルクにより回転に移行される。従って、駆動軸20に作用するトルクは、実質的に同一の配分で、両第1および第2遊星歯車段2、3の両内歯車8、9に分配される。第1遊星歯車段2の歯車キャリア18を固定しているため、径方向外側第2歯車16は、回転可能な支承部により歯車キャリア18に固定された、径方向外側第2歯車16の回転軸を中心とした回転に移行される。
FIG. 2 shows an alternative embodiment of the
両歯車15、16が領域17で噛み合うため、径方向内側第1歯車15も回転に移行され、両歯車15,16は互いに反対方向に回転する。これにより、中心の第1太陽歯車5の回転方向が反転するため、第1太陽歯車5は、第2遊星歯車段3の第2太陽歯車6と比較して、それとは反対方向に回転可能である。第2遊星歯車段3の第2太陽歯車6は、歯車装置1の周方向に固定した、第2遊星歯車段3の遊星歯車11と噛み合う。第1実施形態に関して記載したように、第3遊星歯車段4と連結しているため、第3内歯車10が回転し、第3遊星キャリア13が歯車装置1の周方向で反対方向に回転する。これにより、先に第1および第2遊星歯車段2、3に分配されたトルクが、第3遊星歯車段4において所望通りに一体となる。第1および第2太陽歯車5、6が互いに反対に回転するため、第3太陽歯車7のトルクが高まる。
Since both
代替的に、図3に示す実施形態により、ダブルピニオンタイプ歯車セット14は第3遊星歯車段4においても構成可能である。この場合、第1および第2遊星歯車段2、3は、実質的に従来の遊星歯車装置として構成されている。駆動軸20は、第1遊星歯車段2の第1遊星キャリア12に連結されている。第1内歯車8が固定した状態で構成されているため、第1遊星歯車段2の遊星歯車11は、遊星歯車11と噛み合う第1太陽歯車5が回転に移行されるよう、外側に位置する固定された第1内歯車8内で転がる。その際、第1太陽歯車5の回転方向は、駆動軸20の回転方向に対応する。
Alternatively, according to the embodiment shown in FIG. 3, the double pinion type gear set 14 can also be configured in the third
第1遊星キャリア12は、第2遊星歯車段3の第2内歯車9に回転不能な状態で連結されている。第1遊星歯車段2とは対照的に、第2遊星歯車段3の第2遊星キャリア24は、第2遊星キャリア24が固定した状態で構成されるよう、ここでは図示されていないハウジングに連結されている。この結果、外側に位置する第2内歯車9は、第2遊星歯車段3の内側に位置する第2太陽歯車6が、第1太陽歯車5に対して反対方向に回転されるよう、第2遊星歯車段の遊星歯車11を回転に移行する。第1遊星歯車段2の第1太陽歯車5は、第3遊星歯車段4の第3内歯車10に回転不能な状態で連結されている。第2遊星歯車段3の第2太陽歯車6は、第3遊星歯車段4の歯車キャリア18に回転不能な状態で連結されている。この結果、第3内歯車10が回転され、第3遊星歯車段4の歯車キャリア18が歯車装置1の周方向で反対方向に回転される。この結果、領域17で互いに噛み合う歯車15、16が、互いに反対方向の回転に移行される。この場合、径方向内側第1歯車15は、第3太陽歯車7に連結された被動軸23、駆動軸20および第1太陽歯車5または中実軸22が同一方向に回転するよう、第3太陽歯車7を駆動する。
The
全キャリア19は一個部品として構成可能であるが、図示されていない実施形態においては複数個部品としても構成可能である。後述の実施形態においては、歯車キャリア18および第1遊星歯車段2の第1遊星キャリア12は、各々が全キャリア19の部分を構成することになるだろう。歯車キャリア18は、接続領域において第1遊星キャリア12に形状接続、摩擦接続および/または接着剤による接続で接続される。組み立て並びに分解を容易にするために、歯車キャリア18を第1遊星キャリア12に、固定手段、特にねじ、ボルトおよび/または鋲により着脱自在に接続することが好適である。
All the
本発明は、図示および記載の実施形態に限定されない。請求項の範囲内での変更、および異なる実施形態で示され、記載された特徴の組み合わせが、同様に可能である。 The invention is not limited to the embodiments shown and described. Modifications within the scope of the claims and combinations of features shown and described in different embodiments are possible as well.
1 歯車装置
2 第1遊星歯車段
3 第2遊星歯車段
4 第3遊星歯車段
5 第1太陽歯車
6 第2太陽歯車
7 第3太陽歯車
8 第1内歯車
9 第2内歯車
10 第3内歯車
11 遊星歯車
12 第1遊星キャリア
13 第3遊星キャリア
14 ダブルピニオンタイプ歯車セット
15 径方向内側第1歯車
16 径方向外側第2歯車
17 領域
18 歯車キャリア
19 全キャリア
20 駆動軸
21 中空軸
22 中実軸
23 被動軸
24 第2遊星キャリア
DESCRIPTION OF
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