JP6018203B2

JP6018203B2 - 周転円運動型変速機において使用するためのジャーナル軸受およびジャーナル軸受における流体力学的油流を促進する方法

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Publication number: JP6018203B2
Application number: JP2014527156A
Authority: JP
Inventors: ガニメ，ジョージ・ハンナ; ホールマン，ダレン・リー; サン，チャンジィ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: US20130053202A1; JP2014528046A; CA2845493A1; EP2748474A1; US8491435B2; CN103765023B; BR112014003782A2; CA2845493C; EP2748474B1; CN103765023A; WO2013032610A1

Description

本出願は、一般的には、変速機において使用するためのジャーナル軸受に関し、より詳細には、周転円運動型変速機のジャーナル軸受における油流を促進するための軸受ピン設計に関する。

変速機は、風力タービン、自動車、航空機、および機関車などの多数のシステムにおいて、動力を伝達するために使用される。変速機は、典型的には、ハウジング、軸、軸受、および歯車などの構成要素を備える。様々な変速機設計が、種々の速度伝達要件を満たすために利用可能である。本明細書においては、中心歯車すなわち太陽歯車を中心として回転する１つまたは複数の外歯車すなわち遊星歯車から構成される周転円運動型歯車システムが対象となる。

一般的には、周転円運動型変速機は、星形タイプ、遊星タイプ、または差動タイプとして特徴づけられる。星形タイプの変速機においては、キャリアおよび軸受ジャーナルピンは、固定され、入力トルク／速度は、太陽歯車軸を経由する。出力トルク／速度は、リング歯車を経由し、その逆もありうる。特定の一例においては、ロータの回転に応答して航空機エンジン補機を駆動するために、航空機において星形周転円運動型変速機を使用することが知られている。また、かかる変速機の遊星歯車およびそれに付随する軸受は、高荷重を受け、したがってかかる過酷な使用下において摩耗率が高くなることと、これらの摩耗する主要な構成要素のメンテナンス、修理、および交換を行う場合に構成要素に手が届きにくいことが知られている。

変速機における歯車、軸受、および軸が、欠陥を有する場合があり、経時的に故障する場合があり、または単純に摩耗する場合がある。これらの損傷または摩耗した構成要素は、損傷状況または摩耗状況の検出後に交換される場合がある。しかし、かかる交換のために変速機を休止状態に置くことは、一般的には結果として収益低下につながる。各構成要素がどのように故障しても、変速機の残余耐用寿命（ＲＵＬ）に影響を及ぼす。星形タイプの周転円運動型変速機のメンテナンスに関連して特に関心の対象となるものは、構成要素パーツに対する摩耗を最小限に抑えるまたは解消する役割を果たす、変速機軸受内の流体力学的油流である。各軸受の本体と付随するジャーナルピンとの間おいて流体力学的潤滑流体流が欠如することによって、軸受および遊星歯車の中の潤滑性が結果的に不足し得るため、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間に直接的な接触が生じる結果となる場合がある。この直接的な接触により、結果として軸受が急速に摩損する場合がある。

したがって、変速機軸受における摩耗と引き裂きを最小限に抑えるまたは解消するために、構成要素パーツの潤滑性、特に流体力学的油流の改善が軸受内において実現される、新規の、改良された周転円運動型変速機が必要である。

本出願は、周転円運動型変速機において使用するためのジャーナル軸受の一実施形態に関する。このジャーナル軸受は、非円形形状ジャーナルピンと、非円形形状ジャーナルピンが中に配設されるジャーナル軸受本体とを備える。非円形形状ジャーナルピンは、高圧事象時のジャーナル軸受本体上の少なくとも高圧箇所におけるジャーナル軸受本体の形状を模擬し、これにより、高圧事象時に非円形形状ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間における潤滑流体の自由な流れを可能にする。

さらに、本出願は、周転円運動型変速機の別の実施形態に関する。この変速機は、太陽歯車と、複数の遊星歯車と、複数のジャーナル軸受と、遊星キャリアとを備える。複数の遊星歯車は、太陽歯車の周囲におよび太陽歯車と噛合関係に位置決めされる。複数のジャーナル軸受はそれぞれ、複数の遊星歯車の中の１つを回転可能に支持する。複数のジャーナル軸受はそれぞれ、固定円弧形状を有し高圧事象下において変形を被るジャーナル軸受本体、および非円形ジャーナルピンを備えるように構成される。非円形ジャーナルピンは、ジャーナル軸受本体内に少なくとも部分的に配設される。遊星キャリアは、複数の非円形ジャーナルピンのそれぞれと固定関係において構成される。複数の非円形ジャーナルピンはそれぞれ、各ジャーナル軸受本体の固定円弧形状を模擬し、これにより高圧事象時にジャーナル軸受本体との間における潤滑流体の自由な流れを可能にするように構成される。

さらに、本出願は、遊星歯車ジャーナル軸受における流体力学的油流を促進する方法を提供する。この方法は、固定円弧ジャーナル軸受本体を用意するステップと、固定円弧ジャーナル軸受本体の近傍に非円筒形状ジャーナルピンを配設するステップと、固定円弧ジャーナル軸受本体内に入力潤滑流体流を供給するステップとを含む。非円形形状ジャーナルピンは、高圧事象時の固定円弧ジャーナル軸受本体上の少なくとも高圧箇所における固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬し、これにより、高圧事象時に非円形形状ジャーナルピンと固定円弧ジャーナル軸受本体との間における入力潤滑流体の自由な流れを可能にするように構成される。

複数の図面および添付の特許請求の範囲と組み合わせて以下の詳細な説明を考察することにより、本出願のこれらのおよび他の特徴ならびに改良が、当業者には明らかになろう。

本開示の上述のおよび他の態様、特徴、ならびに利点は、添付の図面と組み合わせて以降の詳細な説明を考慮することにより、さらに明らかになろう。

本明細書において説明され得るような一実施形態による非円形遊星ピンを備える変速機の部分破断図である。本明細書において説明され得るような一実施形態によるピンチングプロファイルを図示する、図１の遊星歯車の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような典型的な軸受隙間および圧力プロファイルを図示する、先行技術のジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような一実施形態によるピンチングプロファイルを図示する、図３のジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような一実施形態による非円形遊星ピンおよび関連するピンチングプロファイルを図示する、ジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような別の実施形態による非円形遊星ピンおよび関連するピンチングプロファイルを図示する、ジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような別の実施形態による非円形遊星ピンおよび関連するピンチングプロファイルを図示する、ジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような別の実施形態による非円形遊星ピンおよび関連するピンチングプロファイルを図示する、ジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。本明細書において説明され得るような別の実施形態による非円形遊星ピンおよび関連するピンチングプロファイルを図示する、ジャーナル軸受の概略端面図のグラフ表示である。

適切に設計されたジャーナル軸受システムにおいては、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間の摩擦が、流体力学的効果により最小限に抑えられ、それにより、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間の表面間接触が、解消されるか、そうでないにせよ最小限に抑えられる。本明細書において説明される周転円運動型の星形タイプの歯車軸受などの流体潤滑軸受においては、潤滑流体膜内の圧力が、ジャーナルピンに対するジャーナル軸受本体の回転によって維持される。この流体潤滑により、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間における完全油膜潤滑または境界条件潤滑が結果的に得られる。典型的には、このタイプの軸受システムは、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間に回転効果が得られるまでは潤滑化が生じないため、摩耗をより受けやすい。低回転速度においては、潤滑化により、ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間に完全な分離が実現されない場合がある。流体力学的条件下においては、または高回転速度下においては、潤滑「楔」が形成され、これが、ジャーナル軸受本体から離れる方向にジャーナルピンを引き上げる。また、ジャーナル軸受本体またはジャーナルピンは、相互に対して水平方向に回転方向へと若干シフトする。ピンチング圧力の影響下においては、本明細書において説明されるように、潤滑「楔」は、形成され得ず、そのため、潤滑流体流は、ジャーナル軸受本体の周囲において「旋回」し、ジャーナル軸受本体から出る。これにより、軸受内における潤滑性の欠如が結果的に生じ、そのためジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間において直接的接触が結果的に生じる場合がある。この直接的接触により、軸受の急速な摩損が結果として生じ得る。

次に、同様の数字が複数の図面にわたって同様の要素を指している図面を参照すると、図１は、非円形キャリアすなわちジャーナルピン（以下で説明される）を備える、変速機１０の部分破断図である。変速機１０は、典型的には、変速機ハウジング（図示せず）内に収容される。変速機ハウジングは、遊星キャリア１２の周囲に延在し、ハウジングに対する固定位置に遊星キャリア１２を支持する。遊星キャリア１２、ならびにより具体的には固定ジャーナルピン１４およびジャーナル軸受本体２４をそれぞれ備える複数のジャーナル軸受は、各遊星歯車１６の中心軸１８を中心とした軌道運動のために複数の遊星歯車１６を支持するように構成される。遊星歯車１６の個数は、固定ジャーナルピン１４の個数に等しい。したがって、図示する実施形態においては、２つの遊星歯車１６が用意されるが、任意の個数の遊星歯車が備えられてもよい。遊星歯車１６は、固定ジャーナルピン１４よりも実質的に大きな直径で構成される。遊星歯車１６はそれぞれ、複数の外部歯車歯２０を有し、これらの歯は、図示する実施形態においては、平歯車歯である。

図示する実施形態においては、２つの固定ジャーナルピン１４が、歯車１０の中心軸２２の周囲に均等に離間されて設けられる。複数の摺動タイプまたはローラタイプの軸受本体２５が、遊星歯車１６に対して回転するように固定ジャーナルピン１４を支持する。図示する実施形態においては、軸受２４は、ジャーナル軸受として構成される。具体的には、ジャーナル軸受本体２５が、遊星キャリア１２の端部部分の近傍に、およびより具体的には固定ジャーナルピン１４の近傍に取り付けられ、これにより、各ジャーナルピン１４の第１の端部に係合しこの第１の端部を支持し、遊星キャリア１２から直接的に固定ジャーナルピン１４のこの端部を支持する。

また、変速機１０は、遊星キャリア１２内に取り付けられ、遊星歯車１６により囲まれ、太陽歯車軸２８がその一部として形成される、単一の太陽歯車２６を備える。太陽歯車２６は、中心軸２２を中心とした変速機ハウジングに対する太陽歯車２６の回転のために、周囲の遊星歯車１６と接触することによりラジアル方向に支持される。太陽歯車２６は、変速機１０に制御配線（図示せず）を通すために、その軸２２に沿っておよび軸延長部（図示せず）の軸に沿って中空ボア（図示せず）を備えてもよい。太陽歯車２６は、遊星歯車１６よりも実質的に小さな直径で構成される。

太陽歯車２６は、遊星歯車１６上の外歯車歯２０と噛合状態にある複数の外爪すなわちはすば歯車歯３０を有する。その結果、外部デバイスにより供給される入力回転駆動力３２に応答して太陽歯車軸２８が軸２２を中心として回転することにより、太陽歯車２６は、中心軸２２を中心として回転する。したがって、入力回転駆動力３２は、太陽歯車２６を介して遊星歯車１６へと完全に伝達され、これにより、遊星歯車１６は、それらの中心軸１８を中心としてそれぞれ駆動される。

変速機１０は、リング歯車３４をさらに備える。リング歯車３４は、典型的には、適切な方法で外部デバイス（図示せず）に対して結合され、これにより、リング歯車３４は、この外部デバイス（図示せず）に対して回転出力トルク３６を印加するように構成される。リング歯車３４は、太陽歯車２６を介して変換されて、入力回転駆動力３２に応答してリング歯車３４に対して遊星歯車１６を回転させる、太陽歯車軸２８からの入力回転駆動力３２を受ける。

リング歯車３４は、内爪すなわちはすば歯車歯３８のアレイを備えるように構成される。リング歯車３４上のリング歯車歯３８は、各遊星歯車１６上の複数の外歯車歯２０と噛合状態に構成される。その結果、中心軸２２を中心とした太陽歯車軸２８および太陽歯車２６の回転に応答して、遊星歯車１６がそれら自体の中心軸１８を中心として軌道運動することにより、リング歯車３４は、遊星キャリア１２に対して回転する。したがって、外部デバイスから太陽歯車軸２８に伝達される入力回転駆動力３２は、リング歯車３４に対して完全に伝達される。

動作時に、入力トルクおよびより具体的には入力回転駆動力３２は、太陽歯車２６に伝達され、次いで２つの遊星歯車１６間において、ならびにしたがって２つの軸受本体２５および２つのジャーナルピン１４を備える２つのジャーナル軸受２４間において分割されて、リング歯車３４へと伝達される。この構成により、太陽歯車２６によって供給される高トルクが、遊星歯車１６間で分散される。潤滑油などの入力潤滑流体が、ジャーナル軸受２５を潤滑するために供給される。動作時に、入力回転駆動力３２したがって入力トルクが、星形構成の太陽歯車２６に対して印加される際に、固定ジャーナルピン１４は、静止状態にあり、遊星歯車１６は、それら自体の中心を中心として回転する。さらに、リング歯車３４は、太陽歯車２６の回転とは逆方向に回転する。

図１のジャーナル軸受本体２５のピンチングプロファイルのグラフ表示と概略端面図の組合せの図２において最も良く図示されるように、入力回転駆動力３２（太陽歯車２６における）と、リング歯車３４における回転出力３６したがって出力トルクとの組合せの結果、各遊星歯車１６の変形、特に軸受本体２５の変形が生じ、箇所４２における関連するジャーナルピン１４（図２には図示せず）のピンチングが生じる。各遊星歯車１６のリム厚さに応じて、各ジャーナルピン１４の外径（ＯＤ）と関連する軸受本体２５の内径（ＩＤ）およびしたがって遊星歯車１６との間の隙間が、完全に塞がれた状態になり得る。この塞がりにより、潤滑油流が複数の軸受２４のそれぞれの高荷重を受ける部分に到達することが妨げられる可能性がある。ジャーナル軸受２４の全ての部分およびしたがって遊星歯車１６を潤滑する代わりに、潤滑油流は、各遊星歯車１６の荷重を受ける円弧部分に到達する前に、各遊星歯車１６の側部を通り出る。

次に図３および図４を参照すると、遊星歯車に対して印加される力により遊星歯車およびジャーナル軸受の前述のピンチング変形を示す、単一の遊星歯車の端面図での軸受隙間およびピンチングプロファイルが、概略図とグラフ表示の組合せにおいて図示される。図３においては、公知の周転円運動型歯車５０の一部分ならびにより具体的にはジャーナル軸受本体５２およびジャーナルピン５４を備える軸受が図示される。ジャーナル軸受本体５２は、形成された潤滑油供給開口５６を有し、潤滑流体流５８は、この潤滑油供給開口５６を通りジャーナル軸受本体５２の内部に導入される。概略的に図示するように、歯車５０の動作時には、円周圧力分布プロファイル６０は、関連する遊星歯車（図示せず）およびしたがってジャーナル軸受本体５２に対して印加される力を鑑みて変化する。より具体的には、図示するように、最大圧力（Ｐ_max）６２は、ジャーナルピン５４の外径（ＯＤ）６６がジャーナル軸受本体５２の内径（ＩＤ）６８に最も近くなる箇所６４において達成される。この高圧箇所６４の形成は、歯車５０に対して印加される力の結果として歯車５０が凹状変形することに起因する。ジャーナル軸受本体５２とジャーナルピン５４との間のこの最小距離により、潤滑流体５８は、箇所６４を越えて流れ歯車５０を潤滑することが不可能となる。図４は、公知の歯車５０と、箇所６４において結果的に生じる変形と、ジャーナル軸受本体５２とジャーナルピン５４との間の潤滑流体用の最小流通路とをさらに図示する。結果として、歯車５０は、摩耗を被る。

次に図５〜図９を参照すると、図１の歯車１０などの周転円運動型歯車において使用するためのジャーナル軸受アセンブリと、このジャーナル軸受における流体力学的油流を促進する方法との代替的な実施形態を図示する。複数の軸受アセンブリが図示され、これらはそれぞれ、間に潤滑流体流の自由な流れをもたらす、ジャーナル軸受本体および修正されたジャーナルピンを備える。全周軸受または円筒ジャーナル軸受、楕円形状軸受またはレモン形状軸受、オフセット軸受、圧力ダム軸受、三円弧軸受、四円弧軸受等々の多円弧軸受、およびティルティングパッド軸受または枢支パッド軸受を含む、様々な固定円弧軸受が、当技術において公知である。説明される修正されたジャーナルピンは、任意のかかるタイプのジャーナル軸受アセンブリに組み込まれ得ることが予期される。図５をより具体的に参照すると、図１のジャーナル軸受２４などの、ジャーナル軸受本体およびジャーナルピンの圧力プロファイルのグラフ表示および断面図の組合せが図示される。より具体的には、円筒固定円弧ジャーナル軸受として一般的に構成される、ジャーナル軸受本体７２およびジャーナルピン７４から構成される軸受７１を備える、変速機７０の一部分が図示される。図示する実施形態においては、ジャーナル軸受本体７２は、入力回転駆動力すなわちトルクの影響下にあり、したがって複数の箇所すなわちエリア７８および７９において変形７６の形態でラジアル方向歪みを呈する。ジャーナル軸受本体７２およびジャーナルピン７４に対して印加される圧力の上昇が、複数の軸方向位置において、ならびに具体的には箇所７８および７９において認められる点を指摘しておく。潤滑流体流８０が、ジャーナル軸受本体７２とジャーナルピン７４との間に存在する。ジャーナルピン７４をより具体的に参照すると、ジャーナル軸受本体７２とジャーナルピン７４との間に潤滑流体流８０の流れをもたらすように修正された、修正済みジャーナルピンが図示される。ジャーナルピン７４は、固定され、回転しないため、ジャーナル軸受本体７２の高圧円弧は、軸直径の１つのセクターつまりエリア７８に限定される。より具体的には、図示する実施形態においては、ジャーナルピン７４は、高ピンチ圧が箇所７８において生ずる平坦部分８２を備え、したがって、高圧位置７８において遊星歯車またはジャーナル軸受本体７２の内径（ＩＤ）を潤滑するのに十分な潤滑流体流８０を流し得るのに十分な隙間が形成される。より具体的には、ジャーナルピン７４は、平坦部分８２を備えるように、およびしたがって固定円弧タイプ軸受を実質的に模擬し、この軸受の同一の流体力学的挙動を模擬するように、構成される。

次に図６を参照すると、図１のジャーナル軸受２４などの別のジャーナル軸受構成の圧力プロファイルのグラフ表示および断面図の組合せが図示される。より具体的には、楕円形状またはレモン形状の固定円弧ジャーナル軸受９１として一般的に構成される、ジャーナル軸受本体９２およびジャーナルピン９４を備える変速機９０の一部分が図示される。楕円形状またはレモン形状の固定円弧軸受は、隙間がボアの一方向において小さく、これにより同方向における事前荷重が上昇することを特徴とする。この楕円形状またはレモン形状の軸受は、典型的な円筒軸受に比べて荷重支持能力が低いことをさらに特徴とする。図示する実施形態においては、ジャーナル軸受本体９２は、入力回転駆動力すなわちトルクの影響下にあり、したがって複数の箇所９８および９９において変形９６の形態のラジアル方向歪みを呈する。先述の実施形態と同様に、ジャーナル軸受本体９２およびジャーナルピン９４に対して印加される圧力の上昇が、複数の軸方向位置において、および具体的には箇所９８において認められる点を指摘しておく。潤滑流体流１００が、ジャーナル軸受本体９２とジャーナルピン９４との間に存在する。ジャーナルピン９４をより具体的に参照すると、非円形形状を備えるように修正され、これによりジャーナル軸受本体９２とジャーナルピン９４との間における潤滑流体流１００の流れを可能にする、修正されたジャーナルピンが図示される。先述のように、ジャーナルピン９４は、回転しないため、ジャーナル軸受本体９２の高圧円弧は、実質的にピン直径の１つのセクターに限定される。図示する実施形態においては、ジャーナルピン９４は、箇所９８および９９などにおいて高ピンチング圧が生ずる複数の形状設定された円弧部分１０２を備え、したがって、高圧箇所においてジャーナル軸受本体９２および遊星歯車内径（ＩＤ）を潤滑するのに十分な潤滑流体流１００を流し得るのに十分な隙間が形成される。より具体的には、形状設定された部分１０２により、ジャーナルピン９４は、図示する固定円弧タイプの楕円形状軸受またはレモン形状軸受を実質的に模擬し、この楕円形状またはレモン形状の軸受の同一の流体力学的挙動を模擬するように、実質的に構成される。

次に図７を参照すると、図１のジャーナル軸受２５およびジャーナルピン１４などのジャーナル軸受およびジャーナルピン構成の別の実施形態の、圧力プロファイルのグラフ表示および断面図の組合せが図示される。より具体的には、圧力ダム形状の固定円弧ジャーナル軸受１１１として一般的に構成されるジャーナル軸受１１２およびジャーナルピン１１４を備える変速機１１０の一部分が図示される。このタイプの軸受においては、浅いリリーフ切削部すなわち溝が、軸受の上半部にわたって軸受の中心に形成される。この溝は、ジャーナルピン１１４を安定化させ、高荷重容量に耐え得る軸受を実現するために、下方力を生じさせるように急激に中断する。同様に、ジャーナル軸受１１２は、設計パラメータに応じてオフセット固定円弧ジャーナル軸受として形状設定され得ることが予期される。図示する実施形態においては、ジャーナル軸受１１２は、入力回転駆動力すなわちトルクの影響下にあり、先述の実施形態と同様に、複数の箇所１１８および１１９において変形１１６の形態でラジアル方向歪みを呈する。先述の実施形態と同様に、ジャーナル軸受１１２およびジャーナルピン１１４に対して印加される圧力の上昇が、複数の軸方向位置において、ならびに具体的には箇所１１８および１１９において認められる点を指摘しておく。潤滑流体流１２０が、ジャーナル軸受１１２とジャーナルピン１１４との間に存在する。ジャーナルピン１１４をより具体的に参照すると、ジャーナル軸受１１２とジャーナルピン１１４との間における潤滑流体流１２０の流れを可能にするように修正された、修正済みジャーナルピンが図示される。より具体的には、ジャーナルピン１１４は、非円形ジャーナルピン１１４として説明されるのが最も良い。先述のように、ジャーナルピン１１４は、回転しないため、ジャーナル軸受本体１１２の高圧円弧は、ピン直径の１つのセクターに限定される。より具体的には、図示する実施形態においては、ジャーナルピン１１４は、箇所１１８などにおいて高ピンチング圧が生ずる浅いリリーフ切削部または溝１２３の形態の形状設定された部分１２２を備え、したがって、高圧箇所において遊星歯車内径（ＩＤ）を潤滑するのに十分な潤滑流体流１２０を流し得るのに十分な隙間が形成される。形状設定された部分１２２により、ジャーナルピン１１４は、図示する固定円弧タイプの圧力ダム形状軸受を実質的に模擬し、この圧力ダム形状軸受の同一の流体力学的挙動を模擬するように、実質的に構成される。

次に図８を参照すると、先述の実施形態とほぼ同様である非円形ジャーナルピンを備える変速機の一実施形態が、圧力プロファイルのグラフ表示および断面図の同様の組合せに図示される。この特定の実施形態においては、多円弧固定円弧ジャーナル軸受１５１として一般的に構成されるジャーナル軸受１５２およびジャーナルピン１５４を備える変速機１５０の一部分が図示される。図示する実施形態は、三円弧構成を備えるが、任意の個数の円弧を備えるジャーナル軸受が、本開示によりおよび設計パラメータに応じて予期される。より具体的には、ジャーナル軸受１５２が、入力回転駆動力すなわちトルクの影響以下にあり、先述の実施形態と同様に、複数の箇所１５８および１６０において変形１５６の形態のラジアル方向歪みを呈する、変速機１５０の一部分が図示される。先述の実施形態と同様に、ジャーナル軸受１５２およびジャーナルピン１５４に対して印加される圧力の上昇が、複数の軸方向位置において、ならびに具体的には箇所１５８および１６０において認められる点を指摘しておく。潤滑流体流１６２が、ジャーナル軸受１５２とジャーナルピン１５４との間に存在する。ジャーナルピン１５４をより具体的に参照すると、ジャーナル軸受１５２とジャーナルピン１５４との間における潤滑流体流１６２の流れを可能にするように修正された、修正済みジャーナルピンが図示される。より具体的には、ジャーナルピン１５４は、非円形ジャーナルピン１５４として説明されるのが最も良い。先述のように、ジャーナルピン１５４は、回転しないため、ジャーナル軸受本体１５２の高圧円弧は、ピン直径の１つのセクターに限定される。図示する実施形態においては、ジャーナルピン１５４は、箇所１５８および１６０などにおいて最高ピンチング圧が生ずる複数の形状設定される部分１６４を備え、したがって、高圧箇所において遊星歯車内径（ＩＤ）を潤滑するのに十分な潤滑流体流１６２を流し得るのに十分な隙間が形成される。形状設定された部分１６４により、ジャーナルピン１５４は、図示する多円弧固定円弧タイプの軸受を実質的に模擬し、同一の流体力学的挙動を模擬するように、実質的に構成される。

最後に、先述の実施形態とほぼ同様である非円形ジャーナルピンを備える変速機の別の実施形態が、圧力プロファイルのグラフ表示および断面図の組合せにおいて図９で図示される。この特定の実施形態においては、ティルティングパッドまたは枢支パッドの固定円弧ジャーナル軸受１７１として一般的に構成される、ジャーナル軸受１７２およびジャーナルピン１７４を備える変速機１７０の一部分が図示される。図示する実施形態は、四円弧切欠構成を備えるが、任意の個数の円弧切欠を備えるジャーナル軸受が、本開示により予期される。ティルティングパッドまたは枢支パッドの固定円弧ジャーナル軸受においては、複数のパッドが、備えられ、変化する荷重と共に移動するように設計される。各パッドは、個別に枢動し、ジャーナルピンの曲線と実質的に整列するように、構成される。この軸受設計の利点は、回転時におけるジャーナルピン１７４に対する支持ジャーナル軸受本体１７２の整列がより正確である点、およびジャーナルピンの安定性が高い点である。図９は、変速機１７０の一部分を図示するが、ジャーナル軸受１７２は、入力回転駆動力すなわちトルクの影響下にあり、したがって複数の箇所１７８および１８０において変形１７６の形態のラジアル方向歪みを呈する。さらに、先述の実施形態と同様に、ジャーナル軸受１７２およびジャーナルピン１７４に対して印加される圧力の上昇が、複数の軸方向位置において、ならびに具体的には箇所１７８および１８０において認められる点を指摘しておく。潤滑流体流１８２が、ジャーナル軸受１７２とジャーナルピン１７４との間に存在する。ジャーナルピン１７４をより具体的に参照すると、ジャーナル軸受１７２とジャーナルピン１７４との間における潤滑流体流１８２の流れを可能にするように修正された、修正済みジャーナルピンが図示される。さらに、ジャーナルピン１７４は、非円形ジャーナルピン１７４として説明される。先述のように、ジャーナルピン１７４が、静止状態にあることにより、ジャーナル軸受本体１７２の高圧円弧は、ピン直径の１つのセクターに限定される。図示する実施形態においては、ジャーナルピン１７４は、箇所１７８および１８０などにおいて最高ピンチング圧が生ずる円弧切欠の形態の複数の形状設定される部分１８４を備え、したがって、高圧箇所においてジャーナル軸受本体１７２および遊星歯車内径（ＩＤ）を潤滑するのに十分な潤滑流体流１８２を流し得るのに十分な隙間が形成される。形状設定された部分１８２により、ジャーナルピン１７４は、図示するティルティングパッドまたは枢支パッドの固定円弧タイプの軸受を実質的に模擬し、同一の流体力学的挙動を模擬するように、実質的に構成される。

したがって、非円形ジャーナルピンが、ジャーナル軸受本体構造体の形状を模擬し、非円形ジャーナルピンとジャーナル軸受本体との間における潤滑流体の自由な流れを可能にするように構成された、周転円運動型変速機のジャーナル軸受において使用するための非円形ジャーナルピンが提供される。これにより、潤滑流体の自由な流れによって、ジャーナル軸受本体および関連する遊星歯車に対して十分な潤滑化がもたらされる。非円形ジャーナルピンは、静止状態に留まり、軸受内の少なくとも１つの高圧箇所の近傍において少なくとも１つの形状設定された部分を備えるように、構成される。非円形ジャーナルピンは、平坦形状部分、楕円形状部分、オフセット形状部分、多円弧形状部分、円弧形状切欠部分、またはジャーナルピンの形状がジャーナル軸受の形状を模擬することを可能にし、それにより軸受内における潤滑流体の自由な流れをもたらす何らかの他の形状設定部分を備えるように、構成され得る。

複数の例示的な実施形態を参照として本開示を述べたが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行い得ること、および本開示の要素に対して均等物を代用し得ることが、当業者には理解されよう。さらに、本開示の教示に対して特定の状況または材料を適合させるために、本開示の基本範囲から逸脱することなく、多数の修正を行い得る。したがって、本開示は、本開示を実施するために予期される最良の実施態様として開示される特定の実施形態に限定されず、本開示は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが、意図される。

１０変速機
１２遊星キャリア
１４固定ジャーナルピン
１６複数の遊星歯車
１８各遊星歯車１６の中心軸
２０外歯車歯
２２歯車１０の中心軸
２４ジャーナル軸受本体
２５軸受本体
２６太陽歯車
２８太陽歯車軸
３０太陽歯車の歯車歯
３２入力回転駆動力
３４リング歯車
３６回転出力トルク
３８入力歯車歯
５０周転円運動型歯車
５２ジャーナル軸受本体
５４ジャーナルピン
５６開口
５８潤滑流体流
６０円周方向圧力分布プロファイル
６２最大圧力
６４箇所
６６外径
６８内径
７０変速機
７１軸受
７２ジャーナル軸受本体
７４ジャーナルピン
７６変形
７８箇所
７９箇所
８０潤滑流体流
８２平坦部分
９０変速機
９１レモン形状固定円弧ジャーナル軸受
９２ジャーナル軸受本体
９４ジャーナルピン
９６変形
９８箇所
９９箇所
１００潤滑流体流
１０２複数の形状設定された円弧部分
１１０変速機
１１１圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受
１１２ジャーナル軸受
１１４ジャーナルピン
１１６変形
１１８箇所
１１９箇所
１２０潤滑流体流
１２２形状設定された部分
１２３浅いリリーフ切削部または溝
１５０変速機
１５１多円弧固定円弧ジャーナル軸受
１５２ジャーナル軸受
１５４ジャーナルピン
１５６変形
１５８箇所
１６０箇所
１６２潤滑流体流
１６４形状設定された部分
１７０変速機
１７１ティルティングパッドまたは枢支パッドの固定円弧ジャーナル軸受
１７２ジャーナル軸受
１７４ジャーナルピン
１７６変形
１７８箇所
１８０箇所
１８２潤滑流体流

Claims

周転円運動型変速機において使用するためのジャーナル軸受であって、
非円形形状ジャーナルピンと、
前記非円形形状ジャーナルピンが中に配設されるジャーナル軸受本体と
を備え、
前記非円形形状ジャーナルピンは、高圧事象時の前記ジャーナル軸受本体上の少なくとも高圧箇所における前記ジャーナル軸受本体の形状を模擬し、これにより、前記高圧事象時に前記非円形形状ジャーナルピンと前記ジャーナル軸受本体との間における潤滑流体の自由な流れを可能にする、ジャーナル軸受。
前記高圧事象は、前記ジャーナル軸受本体に対して与えられる回転駆動力に応答したものとなる、請求項１記載のジャーナル軸受。
前記非円形形状ジャーナルピンは、前記高圧箇所の近傍に位置決めされた平坦部分を備える、請求項２記載のジャーナル軸受。
前記ジャーナル軸受本体は、レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体を備える、請求項１記載のジャーナル軸受。
前記ジャーナルピンは、前記レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体における複数の高圧箇所の近傍に位置決めされる複数の形状設定された円弧部分を備え、これにより、前記レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項４記載のジャーナル軸受。
前記ジャーナル軸受本体は、圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体を備える、請求項１記載のジャーナル軸受。
前記非円形形状ジャーナルピンは、前記圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体における高圧箇所の近傍に位置決めされる圧力ダム形状部分を備え、これにより、前記圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項６記載のジャーナル軸受。
前記ジャーナル軸受本体は、多円弧固定円弧ジャーナル軸受本体を備える、請求項１記載のジャーナル軸受。
前記非円形形状ジャーナルピンは、多円弧固定円弧形状を備え、これにより、前記多円弧固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模倣する、請求項８記載のジャーナル軸受。
前記ジャーナル軸受本体は、枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体を備える、請求項１記載のジャーナル軸受。
前記非円形形状ジャーナルピンは、前記枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体における少なくとも１つの高圧箇所の近傍に位置決めされる複数の円弧切欠を備え、これにより、前記枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項１０記載のジャーナル軸受。
太陽歯車と、
前記太陽歯車を中心におよび前記太陽歯車と噛合関係を成すように位置決めされる複数の遊星歯車と、
前記複数の遊星歯車の中の１つをそれぞれが回転可能に支持する複数のジャーナル軸受であって、固定円弧形状を有し高圧事象下において変形を被るジャーナル軸受本体、および前記ジャーナル軸受本体内に少なくとも部分的に配設される非円形ジャーナルピンを備えるように、それぞれが構成される、複数のジャーナル軸受と、
前記複数の非円形ジャーナルピンのそれぞれと固定関係を成すように構成される遊星キャリアと
を備え、
前記複数の非円形ジャーナルピンはそれぞれ、各ジャーナル軸受本体の前記固定円弧形状を模擬し、これにより前記高圧事象時に前記ジャーナル軸受本体との間における潤滑流体の自由な流れを可能にするように構成される、周転円運動型変速機。
前記高圧事象は、前記ジャーナル軸受本体に対して与えられる回転駆動力に応答したものとなる、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
前記非円形形状ジャーナルピンは、高圧箇所の近傍に位置決めされた平坦部分を備える、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
前記ジャーナル軸受本体は、レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体を備え、前記非円形形状ジャーナルピンは、前記レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体における複数の高圧箇所の近傍に位置決めされる複数の形状設定された円弧部分を備え、これにより、前記レモン形状固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
前記ジャーナル軸受本体は、圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体を備え、前記非円形形状ジャーナルピンは、前記圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体における高圧箇所の近傍に位置決めされる圧力ダム形状部分を備え、これにより、前記圧力ダム形状固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
前記ジャーナル軸受本体は、多円弧固定円弧ジャーナル軸受本体を備え、前記非円形形状ジャーナルピンは、多円弧固定円弧形状を備え、これにより、前記多円弧固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
前記ジャーナル軸受本体は、枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体を備え、前記非円形形状ジャーナルピンは、前記枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体における少なくとも１つの高圧箇所の近傍に位置決めされる複数の円弧切欠を備え、これにより、前記枢支パッド固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬する、請求項１２記載の周転円運動型変速機。
遊星歯車ジャーナル軸受における流体力学的油流を促進する方法であって、
固定円弧ジャーナル軸受本体を用意するステップと、
前記固定円弧ジャーナル軸受本体の近傍に非円筒形状ジャーナルピンを配設するステップと、
前記固定円弧ジャーナル軸受本体内に入力潤滑流体流を供給するステップと
を含み、
前記非円形形状ジャーナルピンは、高圧事象時の前記固定円弧ジャーナル軸受本体上の少なくとも高圧箇所における前記固定円弧ジャーナル軸受本体の形状を模擬し、これにより、前記高圧事象時に前記非円形形状ジャーナルピンと前記固定円弧ジャーナル軸受本体との間における前記入力潤滑流体の自由な流れを可能にする、方法。
前記高圧事象は、前記非円筒形状ジャーナル軸受本体に対して与えられる回転駆動力に応答したものとなる、請求項１９記載の方法。