JP5622716B2 - 遊星歯車装置および風力発電装置 - Google Patents
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Description
リング歯車と、
前記リング歯車の内周側に設けられた太陽歯車と、
前記リング歯車と前記太陽歯車の間に、前記リング歯車および前記太陽歯車と噛合するように配置されている少なくとも1個の遊星歯車と、
キャリヤに固定されるとともに前記遊星歯車の軸穴に挿入される遊星ピンと、
前記遊星歯車と前記遊星ピンとの間に配置され、前記遊星ピンの外周面に取り付けられるすべり軸受とを備え、
前記すべり軸受は、樹脂系材料で形成され、前記遊星ピンの外周面のうち少なくとも前記遊星歯車の軸穴内周面との当接部位に設けられており、
前記遊星ピンの外周面に取り付けられた前記すべり軸受の外周面が、前記遊星歯車の軸穴内周面に対して摺動するように構成されたことを特徴とする。
なお、本発明において「当接部位」とは、すべり軸受の外周面と遊星歯車の軸穴内周面とが油膜を介して当接する部位を含む。また、すべり軸受は、遊星ピンの全周にわたって設けてもよいし、周方向の一部分に設けてもよい。
これにより、遊星歯車が傾いた場合であっても、遊星ピンに設けられたすべり軸受が遊星歯車の軸穴内周面に片当たりすることを抑制できる。
また、遊星ピンの外周面のうち少なくとも遊星歯車の軸穴内周面との当接部位にすべり軸受を設けることで、遊星歯車と遊星ピンとの摺動部位に確実にすべり軸受を配置することができ、良好な摺動性を安定的に確保できる。
図1を参照して、本発明の実施形態に係る風力発電装置について説明する。ここで、図1は、本発明の実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。
同図に示すように、風力発電装置1は、主として、基礎B上に立設されたタワー2と、タワー2の上端に設置されたナセル3と、ナセル3に取り付けられたハブ4と、ハブ4に取り付けられた複数枚の回転翼5とで構成されている。
ナセル3は、ハブ4を支持するとともに、その内部に増速機10や発電機9を収納している。すなわち、ナセル3の内部には、ハブ4に連結された主軸7と、主軸7に連結された増速機10と、増速機10の出力軸8に連結された発電機9とが設けられている。
増速機10は、主軸7と発電機9との間に配置され、主軸7を介してハブ4側から入力された回転を増速して、発電機9に出力するようになっている。
一例として、図2に示す増速機10は、第1段増速を行うプラネタリ型の遊星歯車装置20と、第2段増速を行う平歯車増速装置30とがケーシング本体11内に収納された構成となっている。
遊星歯車24は、すべり軸受23を介して遊星ピン22に支持されており、リング歯車16及び太陽歯車25と噛み合っている。
同図において、プラネタリ型の遊星歯車装置20の場合、キャリア21が回転することによって遊星ピン22は図中矢印A方向に公転する。増速機10における増速時、遊星ピン22には、図中矢印B方向に荷重がかかっている。ここで、遊星ピン22はキャリア21に固定されているので、公転軌道中、どの位置においても遊星ピン22は図中矢印B方向に荷重がかかることとなる。したがって、増速時においては、増速側負荷領域28において、負荷がかかった状態で遊星歯車24の軸穴内周面と摺動する。一方、減速時においては、増速時と逆方向の減速側負荷領域29において、負荷がかかった状態で遊星歯車24の軸穴内周面と摺動する。
潤滑油の供給機構として、図2に示すように、遊星ピン22の内部には、潤滑油流路42が形成されていてもよい。遊星歯車装置20の下方に設けられるオイルバス(図示略)から潤滑油流路42に潤滑油が供給され、潤滑油流路42を通って潤滑油供給孔からすべり軸受23と遊星歯車24の間の隙間に潤滑油が供給される。
同図に示すように、潤滑油流路42は、例えば、軸中心に沿って穿孔される主流路43と、主流路43から遊星ピン22の外周面に向けて半径方向に形成される分岐流路44とから構成される。
また、すべり軸受23の外周面には油溝41が設けられている。油溝41は、例えば、すべり軸受23の軸方向に並行に一または複数形成されていてもよいし、螺旋状に形成されていてもよい。この場合、潤滑油流路43の分岐流路44の端部に設けられる潤滑油供給孔45は、油溝41内に開口している。これによって、オイルバスから潤滑油流路42を介して供給される潤滑油は、油溝41を通ってすべり軸受23の軸方向に供給され、さらにすべり軸受23と遊星歯車24の軸穴内周面との摺動によって、軸穴内周面に満遍なく分散し、油膜を形成する。この油膜によりすべり軸受23と遊星歯車24の摺動性が向上する。
次に第2実施形態に係る遊星歯車装置20について説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、本実施形態においては、遊星歯車装置20の構成のみについて記載するが、第1実施形態と同様に、この遊星歯車装置20を風力発電装置1(図1および図2参照)に適用することもできる。
スリーブ27は、円筒形状を有しており、遊星歯車24の軸穴内周面に嵌合されている。このスリーブ27は、すべり軸受23との摺動性の向上を目的として設けられている。したがって、スリーブ27の内周面は、遊星歯車24の軸穴内周面より滑らかな表面となっている。
このように、遊星歯車24の軸穴内周面に、潤滑油の油膜厚さより小さい表面粗さの内周面を有する金属製のスリーブ27を取り付けることにより、遊星歯車24と、遊星ピン22に設けられたすべり軸受23との摺動性を向上させることができる。また、一般に、歯車は硬い材質で形成されるので、スリーブ27の材質として遊星歯車24よりも硬度の低い材質を選択することで、遊星歯車24の内周面に表面加工を施す場合に比べて、加工が容易となる。
例えば、本実施形態では、主にプラネタリ型の遊星歯車装置20について説明したが、太陽歯車が固定されたソーラ型の遊星歯車装置に適用してもよいし、遊星ピン22が固定されたスター型の遊星歯車装置に適用してもよい。
図9は、クラウニングを有する遊星歯車24およびすべり軸受23を示す断面図であり、(A)はすべり軸受23Aにクラウニングを設けた構成を示す図で、(B)は遊星歯車24Bにクラウニングを設けた構成を示す図で、(C)はスリーブ27Cにクラウニングを設けた構成を示す図である
図9(B)に示すように、遊星歯車24Bにクラウニングを設ける場合、遊星歯車24Bの軸穴内周面の軸方向両端側は軸穴内径が大きく、軸方向中心部は軸穴内径が小さくなるような断面円弧形状のクラウニングを遊星歯車24Bに設ける。なお、図中、23Bは上述の実施形態と同一のすべり軸受である。
図9(C)に示すように、スリーブ27Cにクラウニングを設ける場合、スリーブ27Cの軸方向両端側は内径が大きく、軸方向中心部は内径が小さくなるような断面円弧形状のクラウニングをスリーブ27Cに設ける。なお、図中、23Cは上述の実施形態と同一のすべり軸受で、24Cはスリーブ27Cが設けられる遊星歯車である。
上記した構成を採用することにより、遊星歯車24が傾いた場合であっても、遊星ピン22に設けられたすべり軸受23が遊星歯車24の軸穴内周面に片当たりすることを抑制できる。
2 タワー
3 ナセル
4 ハブ
5 回転翼
7 主軸
8 出力軸
9 発電機
10 増速機
11 ケーシング本体
16 リング歯車
20 遊星歯車装置
21 キャリヤ
22 遊星ピン
23、23A〜23C すべり軸受
24、24A〜24C 遊星歯車
25 太陽歯車
26 遊星出力軸
27、27C スリーブ
28 増速側負荷領域
29 減速側負荷領域
30 平歯車増速装置
31 第1平歯車
32 第2平歯車
33 第3平歯車
34 第4平歯車
Claims (7)
- リング歯車と、
前記リング歯車の内周側に設けられた太陽歯車と、
前記リング歯車と前記太陽歯車の間に、前記リング歯車および前記太陽歯車と噛合するように配置されている少なくとも1個の遊星歯車と、
キャリヤに固定されるとともに前記遊星歯車の軸穴に挿入される遊星ピンと、
前記遊星歯車と前記遊星ピンとの間に配置され、前記遊星ピンの外周面に取り付けられるすべり軸受とを備え、
前記すべり軸受は、樹脂系材料で形成され、前記遊星ピンの外周面のうち少なくとも前記遊星歯車の軸穴内周面との当接部位に設けられており、
前記遊星ピンの外周面に取り付けられた前記すべり軸受の外周面が、前記遊星歯車の軸穴内周面に対して摺動するように構成されたことを特徴とする遊星歯車装置。 - 前記すべり軸受の前記外周面と前記遊星歯車の前記軸穴内周面との間に潤滑油が供給されるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の遊星歯車装置。
- 前記すべり軸受の外周面には、前記潤滑油が通る油溝が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の遊星歯車装置。
- リング歯車と、
前記リング歯車の内周側に設けられた太陽歯車と、
前記リング歯車と前記太陽歯車の間に、前記リング歯車および前記太陽歯車と噛合するように配置されている少なくとも1個の遊星歯車と、
キャリヤに固定されるとともに前記遊星歯車の軸穴に挿入される遊星ピンと、
前記遊星歯車と前記遊星ピンとの間に配置されるすべり軸受とを備え、
前記すべり軸受は、樹脂系材料で形成され、前記遊星ピンの外周面のうち少なくとも前記遊星歯車の軸穴内周面との当接部位に設けられており、
前記遊星歯車の軸穴内周面に取り付けられた金属製のスリーブをさらに備え、
前記スリーブの内周面の表面粗さは、前記スリーブの内周面と前記すべり軸受の間に形成される潤滑油の油膜厚さより小さいことを特徴とする遊星歯車装置。 - 遊星歯車装置がプラネタリ型の遊星歯車装置であって、
リング歯車と、
前記リング歯車の内周側に設けられた太陽歯車と、
前記リング歯車と前記太陽歯車の間に、前記リング歯車および前記太陽歯車と噛合するように配置されている少なくとも1個の遊星歯車と、
キャリヤに固定されるとともに前記遊星歯車の軸穴に挿入される遊星ピンと、
前記遊星歯車と前記遊星ピンとの間に配置されるすべり軸受とを備え、
前記すべり軸受は、樹脂系材料で形成され、前記遊星ピンの外周面のうち少なくとも前記遊星歯車の軸穴内周面との当接部位に設けられており、
前記すべり軸受は、相互に離間した第1の部分および第2の部分からなり、
前記第1の部分及び前記第2の部分は、前記遊星ピンの外周面における前記遊星ピンの公転方向両側の部位に設けられていることを特徴とする遊星歯車装置。 - 前記すべり軸受の外周面および前記遊星歯車の軸穴内周面の少なくとも一方に、前記遊星ピンの軸方向に沿ってクラウニングが設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の遊星歯車装置。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の遊星歯車装置を備えることを特徴とする風力発電装置。
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