WO2011024712A1 - 遊星軸受構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a planetary bearing structure applied to, for example, a step-up gear of a wind power generator.
- a wind turbine generator is a device that generates power by a generator that is driven by rotating a rotor head provided with wind turbine blades by receiving wind force and increasing the speed of the rotation by a gearbox.
- An example of a speed up gear that speeds up the rotation of the rotor head is a planetary planetary gear speed increasing mechanism.
- the planetary planetary gear speed increasing mechanism includes a plurality of planetary gears attached to a carrier that rotates integrally with an input shaft, and the planetary gear is mounted on a sun gear that rotates integrally with an output shaft and a housing of the speed increaser. It is configured to revolve by meshing with a fixed internal gear.
- the planetary planetary gear speed increasing mechanism increases the number of rotations of the carrier connected to the input shaft (revolution of the planetary gear) according to the gear ratio set for the planetary gear, the sun gear, and the internal gear, It is a device that outputs from the output shaft of the sun gear that rotates at an increased speed.
- Each of the planetary gears of the planetary planetary speed increasing mechanism described above is rotatably supported by a carrier via a planetary bearing.
- a rolling bearing or a sliding bearing is usually used.
- the bearing is lubricated by an oil bath. This oil bath utilizes the fact that the planetary gear passes once through the lubricating oil accumulated in the lower part of the housing every time the carrier makes one revolution.
- a slide bearing is used as a planetary bearing, forced oil supply to the normal bearing portion is necessary. That is, a lubrication structure that reliably supplies the lubricant to the sliding surface of the bearing portion using a lubricant pump or the like is required.
- a helical lubricating oil passage that is located inside the motor side rotating member and extends in the direction opposite to the rotation direction of the motor side rotating member toward the direction in which the lubricating oil flows is disclosed. There is something. (For example, see FIG. 1 of Patent Document 1)
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate forced lubrication in a planetary bearing using a sliding bearing as a bearing portion, and to ensure a sliding surface with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide a planetary bearing structure that can be lubricated and lubricated.
- a first aspect of the present invention includes a planetary pin fixed to a carrier, and a planetary gear having a sliding bearing attached to an inner peripheral surface of a shaft hole, and the planetary pin can freely rotate the planetary gear via the sliding bearing.
- a planetary bearing structure in which both end surfaces of the planetary gear rotate with a pair of gaps formed between the planetary gears and the opposing wall surfaces of the carrier, and the gear end surfaces and the opposing wall surfaces that form the pair of gaps On one of the surfaces, a pair of spiral grooves that are opposite to each other is provided, and when the gap is oil bathed in the lubricating oil by rotation of the carrier, the lubricating oil introduced from one suction side gap is It is a planetary bearing structure in which a lubricating oil path that passes between the planetary pin and the sliding bearing and is discharged from the other discharge side gap is formed.
- a spiral groove is provided on either one of the gear end surface and the opposing wall surface forming the gap, and the pair of spiral grooves are opposite to each other. Since the lubricating oil introduced from one suction side clearance passes between the planetary pin and the sliding bearing and is discharged from the other discharge side clearance, the planetary bearing structure is lubricated.
- the spiral groove provided in the opposite direction for each pair of gaps by being bathed in oil forms a flow in which the lubricating oil is sucked into the gap by one of the suction side gaps when the planetary gear rotates. Then, a flow for discharging (outflowing) the lubricating oil out of the gap is formed in the other discharge-side gap.
- the reverse spiral groove plays the same role as the lubricating oil pump, so that the sliding bearing disposed between the planetary pin and the planetary gear is Lubricating oil can be reliably supplied and lubricated.
- the surface on which the spiral groove is provided for each pair of gaps is a combination formed on both gear end faces of the planetary gear, a combination formed on both opposing wall surfaces on the carrier side, or a gear end face formed on one gap side. And, any combination formed on the opposite wall surface on the other gap side may be used.
- a pair of circumferential grooves formed in an axial position substantially coincident with the gap and continuous in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the planetary pin It is preferable to include an oil supply groove formed in an axial direction so as to connect between the circumferential grooves, so that the lubricating oil flows between the outer peripheral surface of the planetary pin and the sliding surface of the slide bearing. And therefore a more reliable supply of lubricating oil is possible.
- the oil supply groove is inclined in the rotation direction of the planetary gear from the inlet-side gap toward the outlet-side gap, whereby the suction is performed from one suction-side gap and the other is discharged. The flow of lubricating oil flowing out from the side gap becomes even smoother.
- a second aspect of the present invention includes a planetary pin fixed to a carrier, and a planetary gear having a sliding bearing attached to an inner peripheral surface of a shaft hole, and the planetary pin can freely rotate the planetary gear via the sliding bearing.
- a planetary bearing structure in which both end faces of the planetary gear rotate with a pair of gaps formed between the opposite end faces of the carrier and the opposite end walls of the carrier.
- a spiral groove of the same orientation is provided in one of the surfaces, and both are used as suction side clearances.
- a circular pin is formed on the outer peripheral surface of the planetary pin at an axial position substantially coincident with the clearance.
- a pair of circumferential grooves that are continuous in the circumferential direction, an oil drain groove that is formed at an intermediate position between the circumferential grooves and that continues in the circumferential direction, and a herringbone groove that connects the circumferential groove and the oil drain groove And formed Provided with a plurality of oil drain holes that penetrate radially from the oil drain passage provided through the axial center position of the star pin to the oil drain groove, and the rotation of the carrier causes the gap to be an oil bath in the lubricating oil.
- the lubricating oil is introduced, the lubricating oil introduced from the suction side gap flows from the circumferential groove to the oil draining groove through the herringbone groove, and then is discharged from the oil draining hole through the oil draining passage.
- a planetary pin is provided on either one of the gear end face and the opposing wall surface forming the gap, and the spiral groove of the same direction is provided in a pair of gaps to form both suction side gaps.
- a pair of circumferential grooves formed in an axial position substantially coincident with the gap and continuous in the circumferential direction, and drained oil formed in an intermediate position between the circumferential grooves and continued in the circumferential direction.
- a plurality of drainage passages that radiate from the drainage flow passage provided through the axial center position of the planetary pin to the drainage groove.
- the planetary bearing structure is an oil bath in the lubricating oil, it is possible to increase the amount of lubricating oil supplied to the lubricating oil passage is sucked from the pair of suction-side gap.
- the lubricating oil is placed over the entire circumference between the outer peripheral surface of the planetary pin and the sliding surface of the slide bearing. Accordingly, the oil is supplied substantially evenly, so that reliable lubrication can be performed.
- the cross-sectional area of the spiral groove is gradually reduced in the direction of sucking or discharging the lubricating oil.
- the spiral groove is preferably formed as a separate member from the gear end surface or the opposed wall surface.
- resin such as PEEK (polyether ether ketone) and PTFE (polytetrafluoroethylene), for example.
- the lubricating oil is supplied by utilizing the pump function formed by the spiral groove. Therefore, the forced lubrication using the conventional lubricating oil pump for the lubrication of the planetary bearing using the sliding bearing in the bearing portion. Is no longer necessary.
- a simple and simple configuration in which a spiral groove is formed on one surface of a groove formed between the carrier and the planetary gear can provide a pump function for taking in and discharging the lubricating oil during the oil bath.
- a planetary bearing structure that reliably supplies and lubricates the moving surface can be provided at low cost. Therefore, if this planetary bearing structure is applied to a speed increaser for a wind power generator, etc., it contributes to the cost reduction of the speed increaser and the wind power generator and is also effective for improving reliability and durability through reliable lubrication. is there.
- FIG. 1B It is a figure which shows 1st Embodiment about the planetary bearing structure which concerns on this invention, and is a left view of the planetary gear shown to FIG. 1B. It is a figure which shows 1st Embodiment about the planetary bearing structure which concerns on this invention, and is sectional drawing of the principal part which shows a planetary bearing structure. It is a figure which shows 1st Embodiment about the planetary bearing structure which concerns on this invention, and is a right view of the planetary gear shown to FIG. 1B. It is a figure which shows the outline
- FIG. 6 is an upper half sectional view of a planetary gear showing a structure in which a spiral groove formed in another member is attached to a gear end surface of a planetary gear as a modification of the structure in which the spiral groove is provided. It is a side view which shows the wind power generator which applied the planetary bearing structure of this invention to the gearbox. It is principal part sectional drawing which shows the schematic structural example inside a nacelle about the wind power generator shown in FIG. It is a figure which shows 2nd Embodiment about the planetary bearing structure which concerns on this invention, and is a left view of the planetary gear shown to FIG. 7B.
- a wind turbine generator 1 shown in FIG. 5 includes a tower (also referred to as a “post”) 2 standing on a foundation B, a nacelle 3 installed at the upper end of the tower 2, and a substantially horizontal lateral rotation axis. And a rotor head 4 which is rotatably supported around and provided on the front end side of the nacelle 3.
- a plurality of (for example, three) wind turbine blades 5 are attached to the rotor head 4 in a radial pattern around its rotational axis.
- An anemometer 7 for measuring the peripheral wind speed value and an anemometer 8 for measuring the wind direction are installed at appropriate positions (for example, the upper part) of the outer surface of the nacelle 3.
- a speed increaser 10 connected to the rotor head 4 via the main shaft 9 and a generator 12 connected to the output shaft 11 of the speed increaser 10 are provided. is set up. In other words, the rotational speed of the rotor head 4 is transmitted to the speed increaser 10 connected via the main shaft 9, thereby increasing the speed of the output shaft 11 side of the speed increaser 10. Then, when the generator 12 is driven at the output speed increased through the speed increaser 10, the electric power generated by the power generator 12 can be obtained. Furthermore, a windmill control device 13 that performs various operation controls of the wind turbine generator 1 is provided inside the nacelle 3.
- the above-described speed increaser 10 is generally configured by combining a plurality of speed increasing mechanisms, and the rotation speed of the main shaft 9 serving as an input shaft is the final output speed of the output shaft 11 through a plurality of speed increases. It is increased to.
- FIGS. 2 and 3 show, as an example of a planetary gear device to which the planetary bearing structure of the present invention is applied, for example, a planetary planetary gear device (hereinafter referred to as “planetary type”) that performs the first stage speed increase of the speed increaser 10 described above. 20) (referred to as "speed increaser").
- planetary type planetary planetary gear device
- speed increaser the carrier 21 is connected to the main shaft 9 and rotates.
- three planetary pins 30 are fixed to the carrier 21, and the planetary gear 40 is rotatably attached to each planetary pin 30 via a sliding bearing 50 and a bearing back metal 51 of the sliding bearing 50. ing. Note that the relationship between the planetary pin 30 and the sliding bearing 50 in FIG. 3 (difference between the inner diameter and the outer diameter) is extremely shown for the sake of illustration.
- the planetary gearbox 20 includes three planetary gears 40 attached to a carrier 21 that rotates integrally with the main shaft 9 that serves as an input shaft.
- the planetary gear 40 rotates integrally with the output shaft 22.
- the sun gear 23 and the internal gear 25 fixed to the housing 24 are engaged with each other and revolved. That is, the planetary gearbox 20 rotates the carrier 21 connected to the main shaft (input shaft) 9 (revolution of the planetary gear) according to the gear ratio set for the planetary gear 40, the sun gear 23, and the internal gear 25. )
- the number of revolutions is increased, and the increased number of revolutions is output from an output shaft 22 connected to the sun gear 23 to a two-stage speed increasing mechanism (not shown).
- lubricating oil is stored up to, for example, the lubricating oil surface Lo shown in FIG. It is desirable that the lubricating oil surface Lo has such a depth that at least the shaft hole 40a of the revolving planetary gear 40 can be bathed in the lubricating oil.
- the planetary gearbox 20 described above includes a planetary bearing structure in which the planetary pin 30 rotatably supports the planetary gear 40 as shown in FIGS. 1A, 1B and 1C, for example. That is, the illustrated planetary bearing structure includes a planetary pin 30 fixed to the carrier 21 and a planetary gear 40 in which the sliding bearing 50 is attached to the inner peripheral surface of the shaft hole 40 a. The planetary pin 30 is interposed via the sliding bearing 50. Thus, the planetary gear 40 is rotatably supported.
- the sliding bearing 50 in this case has a structure in which, for example, PEEK (polyether ether ketone) resin is attached to the inner peripheral surface of the bearing back metal 51.
- a pair of left and right clearances SL and SR are formed between the left and right gear end surfaces 41L and 41R serving as both ends of the planetary gear 40 and the opposing wall surfaces 21L and 21R of the carrier 21. Rotate.
- the clearances SL and SR are minute clearances set to such an extent that the gear end surfaces 41L and 41R of the planetary gear 40 can rotate without being buffered with the carrier 21.
- the left and right sides in the present embodiment are, for example, the paper plane direction of the planetary gear 40 shown in FIG. 1B.
- spiral groove 42L, 42R reversed by the pair of left and right gaps SL, SR is provided on the gear end surfaces 41L, 41R forming the pair of left and right gaps SL, SR.
- the spiral grooves 42L and 42R are formed by forming a plurality of substantially arc-shaped spiral grooves at equal pitches in the circumferential direction from the outer peripheral side of the planetary gear 40 toward the inner peripheral side of the shaft hole 40a. Further, in the spiral grooves 42L and 42R formed on the left and right gear end faces 41L and 41R, the spiral direction of the spiral is reverse with respect to the rotational direction of the planetary gear 40 and the sliding bearing 50 (see arrow R). .
- the eight spiral grooves 42L and 42R are formed on the left and right gear end surfaces 41L and 41R, respectively, but the present invention is not limited to this.
- the spiral grooves 42L and 42R described above when the gaps SL and SR are bathed in the lubricating oil by the rotation of the carrier 21, the lubricating oil flows into the minute gaps SL and SR by the rotation (spinning) of the planetary gear 40.
- the flow direction of the lubricating oil is also reversed. That is, in the illustrated configuration example, the spiral groove 42R formed on the gear end surface 41R on the right side of the planetary gear 40 forms a flow of sucking the lubricating oil from the outer peripheral side toward the shaft hole 40a, and at the same time, the planetary gear.
- the spiral groove 42L formed on the gear end surface 41L on the left side of 40 forms a flow for discharging the lubricating oil from the shaft hole 40a in the outer peripheral direction.
- the lubricating oil sucked and introduced from the right-side gap SR on the suction side passes between the planetary pin 30 and the sliding bearing 50.
- a lubricating oil path is formed to be discharged from the left-side gap SL on the discharge side. That is, the spiral grooves 42L and 42R that rotate on one surface of the minute gaps SL and SR lubricate the sliding surface between the planetary pin 30 and the sliding bearing 50, together with a pump function that pushes and supplies the lubricating oil to the lubricating oil path. Since the pump function of discharging the lubricating oil is exhibited, the lubricating oil can be reliably supplied to the sliding bearing 50 disposed between the planetary pin 30 and the planetary gear 40 for lubrication.
- the surfaces on which the spiral grooves 42L and 42R are provided for the pair of left and right gaps SL and SR are combinations formed on the gear end surfaces 41L and 41R of the planetary gear 40 and combinations formed on the opposing wall surfaces 21L and 21R on the carrier 21 side.
- any combination of forming on the gear end surface (41L or 41R) on one gap SL or gap SR side and forming on the opposite wall surface (21R or 21L) on the other gap SR or SL side may be used. That is, the spiral grooves 42L and 42R are formed on either the gear end surface 41L or the opposing wall surface 21L that forms the gap SL and either the gear end surface 41R or the opposing wall surface 21R that forms the clearance SL.
- the planetary pin 30 described above has a pair of left and right circumferential grooves 31L and 31R which are formed at axial positions substantially coincident with the gaps SL and SR and are continuous in the circumferential direction, and the circumferential grooves 31L and 31R. And an oil supply groove 32 formed in the axial direction so as to connect the two.
- one or a plurality of oil supply grooves 32 are provided at an equal pitch in the circumferential direction of the planetary pin 30 (for example, two at 180 ° pitch or four at 90 ° pitch).
- the lubricating oil easily flows between the outer peripheral surface of the planetary pin 30 and the sliding surface of the sliding bearing 50, and therefore the flow resistance of the lubricating oil flow path is reduced. Thus, a more reliable supply of the lubricating oil becomes possible. In other words, the flow of the lubricating oil flowing through the lubricating oil path becomes smooth, and it is possible to stably supply the lubricating oil having a low oil temperature and continue good lubrication.
- the cross-sectional areas of the spiral grooves 42L and 42R described above that is, the flow path cross-sectional areas of the spiral grooves 42L and 42R for sucking and discharging the lubricating oil are substantially the same from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the planetary gear 40.
- the planetary gear 40 is gradually reduced from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
- the cross-sectional area is defined by the groove width and groove depth of the spiral grooves 42L and 42R.
- the groove depth is made the same and the groove width is gradually increased.
- the groove width is the same and the groove depth is gradually reduced, or the groove width is gradually narrowed and the groove depth is gradually reduced.
- the pump function that forms the flow of the lubricating oil by the spiral grooves 42L and 42R by changing the cross-sectional area of the spiral grooves 42L and 42R gradually decreasing from the outer peripheral side to the inner peripheral side is Since the flow is gradually increased to the inner peripheral side, the flow rate is further improved.
- the spiral grooves 42L and 42R are directly formed on the gear end surface or the opposing wall surface by machining the metal surface of the planetary gear 40 or the carrier 21.
- the spiral grooves 42L and 42R are not parts that require mechanical strength such as gears, the spiral grooves 42L and 42R are formed on the separate member 43 as in the modification shown in FIG. It can also be attached to the gear end surfaces 41L and 41R of the planetary gear 40A and the opposing wall surfaces 21L and 21R of the carrier 21 by bonding or the like.
- the spiral grooves 42L and 42R having such a separate structure can be formed by, for example, resin molding or the like, the manufacturing becomes easier as compared with the spiral grooves 42L and 42R formed by machining a metal. The manufacturing cost can be reduced.
- a resin such as PEEK (polyether ether ketone) or PTFE (polytetrafluoroethylene). By using these resins, the slidability between the gear end surface and the opposite wall surface of the carrier can also be improved.
- the flow of the lubricating oil that is sucked from the suction side clearance SR and flows out of the discharge side clearance SL is inclined in the rotational direction of the planetary gear 40 and the sliding bearing 50. Accelerated by the lubrication groove 32A. That is, the oil supply groove 32A is dragged by the rotation on the outer peripheral side to accelerate the flow in the direction of sucking and discharging the lubricating oil. As a result, the lubricating oil path that is configured so that the lubricating oil sucked and introduced from the right gap SR passes between the planetary pin 30 and the sliding bearing 50 and is discharged from the left gap SL is the flow of the lubricating oil. Becomes even smoother.
- spiral grooves 42L 'and 42R are formed at both left and right ends of the planetary gear 40, and the spiral groove 42L' provided in the left gap SL is directed to the spiral of the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B. It differs from the groove 42L in the opposite direction. That is, the directions of the spiral grooves 42L ′ and 42R formed at the left and right ends of the planetary gear 40 are the same in the rotational directions of the planetary gear 40 and the sliding bearing 50.
- a pair of left and right circumferential grooves 31L and 31R which are formed at axial positions substantially coincident with the gaps SL and SR and continue in the circumferential direction, and the circumferential grooves 31L and 31R
- An oil drain groove 33 that is formed at a substantially intermediate position and continues in the circumferential direction, and a herringbone groove 34 that connects the circumferential grooves 31L and 31R and the oil drain groove 33 are formed.
- a plurality of oil drain holes 36 are provided at the axial center position of the planetary pin 30B so as to penetrate radially from the oil drain passage 35 provided through the planetary pin 30B in the axial direction. In the illustrated configuration example, eight oil drain holes 36 are provided radially at a 45-degree pitch, but the present invention is not limited to this.
- the pumps of the spiral grooves 42L 'and 42R are used from the left and right gaps SL and SR on the suction side.
- Lubricating oil is introduced.
- the lubricating oil flows from the circumferential grooves 31L and 31R through the herringbone groove 34 to the oil draining groove 33, and then from the oil draining hole 36 opened to the oil draining groove 33 to the outside through the oil draining channel 35. Discharged.
- the lubricating oil sucked and introduced from the gaps SL and SR is guided from the circumferential grooves 31L and 31R to the oil drain groove 33 through the herringbone groove 34, and further from the oil drain hole 36 to the oil drain passage 35.
- a lubricating oil path that is guided and flows out of the planetary bearing structure is formed.
- the lubricating oil that has flowed out of the oil discharge passage 35 is returned to, for example, a lubricating oil reservoir (see the lubricating oil surface Lo in FIG. 3) provided at the lower portion of the housing 24 where the planetary gear 40 revolves together with the carrier 21. Recirculate.
- lubricating oil is supplied using the pump function formed by spiral grooves 42L and 42R, conventional lubrication of a planetary bearing using a sliding bearing for the bearing portion is used. Forced lubrication using a lubricating oil pump becomes unnecessary. That is, the lubricating oil is taken in and discharged during the oil bath by a simple and simple configuration in which spiral grooves 42L and 42L are formed on one surface of the gaps (grooves) SL and SR formed between the carrier 21 and the planetary gear 40. Therefore, a planetary bearing structure that reliably lubricates and lubricates the sliding surface of the sliding bearing 50 can be provided at low cost.
- this planetary bearing structure is applied to the speed increaser 10 or the like of the wind power generation apparatus 1, it contributes to the cost reduction of the speed increaser 10 or the wind power generation apparatus 1 and also improves reliability and durability through reliable lubrication. Also effective.
- this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
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Abstract
滑り軸受を用いた遊星軸受の強制給油を不要とし、簡単な構成で確実に摺動面まで給油して潤滑できる遊星軸受構造。キャリア(21)に固定された遊星ピン(30)と、軸穴(40a)の内周面に滑り軸受(50)を取り付けた遊星歯車(40)とを備え、遊星ピン(30)が滑り軸受(50)を介して遊星歯車(40)を回動自在に支持し、歯車端面(41L,41R)がキャリア(21)の対向壁面(21L,21R)との間に左右一対の隙間(SL,SR)を形成して回転する遊星軸受構造において、歯車端面(41L,41R)または対向壁面(21L,21R)のいずれか一方に設けられて隙間(SL,SR)で逆向きにしたスパイラルグルーブ(42L,42R)を備え、潤滑油の中で油浴されることにより、吸込側の隙間(SR)から導入した潤滑油が遊星ピン(30)と滑り軸受(50)との間を通り、排出側の隙間(SL)から排出される潤滑油経路が形成される。
Description
本発明は、たとえば風力発電装置の増速機等に適用される遊星軸受構造に関する。
風力発電装置は、風車翼を備えたロータヘッドが風力を受けて回転し、この回転を増速機により増速するなどして駆動される発電機により発電する装置である。
ロータヘッドの回転を増速する増速機には、たとえばプラネタリ型遊星歯車増速機構がある。このプラネタリ型遊星歯車増速機構は、入力軸と一体に回転するキャリアに取り付けられた複数の遊星歯車を備え、この遊星歯車が、出力軸と一体に回転する太陽歯車及び増速機のハウジングに固定された内歯車と噛合して公転するように構成されている。すなわち、プラネタリ型遊星歯車増速機構は、遊星歯車、太陽歯車及び内歯車に設定されたギア比に応じて、入力軸と連結されたキャリアの回転(遊星歯車の公転)数を増速し、増速された回転数で回転する太陽歯車の出力軸から出力する装置である。
ロータヘッドの回転を増速する増速機には、たとえばプラネタリ型遊星歯車増速機構がある。このプラネタリ型遊星歯車増速機構は、入力軸と一体に回転するキャリアに取り付けられた複数の遊星歯車を備え、この遊星歯車が、出力軸と一体に回転する太陽歯車及び増速機のハウジングに固定された内歯車と噛合して公転するように構成されている。すなわち、プラネタリ型遊星歯車増速機構は、遊星歯車、太陽歯車及び内歯車に設定されたギア比に応じて、入力軸と連結されたキャリアの回転(遊星歯車の公転)数を増速し、増速された回転数で回転する太陽歯車の出力軸から出力する装置である。
上述したプラネタリ型遊星増速機構の遊星歯車は、それぞれが遊星軸受を介してキャリアに回動自在に支持されている。この遊星軸受には、通常転がり軸受や滑り軸受が使用されている。
遊星軸受に転がり軸受を使用する場合、軸受部の潤滑は油浴により行われる。この油浴は、キャリアが1回転するたびに、ハウジング内の下部にためた潤滑油の中を遊星歯車が1回通過することを利用している。
一方、遊星軸受に滑り軸受を使用する場合には、通常軸受部に対する強制給油が必要である。すなわち、潤滑油ポンプ等を用いて、軸受部の摺動面まで確実に潤滑油を供給する潤滑構造が必要になる。
遊星軸受に転がり軸受を使用する場合、軸受部の潤滑は油浴により行われる。この油浴は、キャリアが1回転するたびに、ハウジング内の下部にためた潤滑油の中を遊星歯車が1回通過することを利用している。
一方、遊星軸受に滑り軸受を使用する場合には、通常軸受部に対する強制給油が必要である。すなわち、潤滑油ポンプ等を用いて、軸受部の摺動面まで確実に潤滑油を供給する潤滑構造が必要になる。
また、車両減速部の潤滑構造としては、モータ側回転部材の内部に位置し、潤滑油の流れる方向に向かってモータ側回転部材の回転方向と反対廻りに延びる螺旋形状の潤滑油路を開示したものがある。(たとえば、特許文献1の図1等を参照)
上述したように、遊星軸受に滑り軸受を使用すると強制給油が必要になるから、強制給油を実現するためには、潤滑油ポンプや複雑な給油経路の形成が必要になる。このため、強制潤滑は、潤滑構造の複雑化等により工作に要する作業工数が増加するので、遊星軸受をコストアップさせる要因となるため好ましくない。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸受部に滑り軸受を用いた遊星軸受において、強制給油を不要とし、簡単な構成で確実に摺動面まで給油して潤滑することができる遊星軸受構造を提供することにある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸受部に滑り軸受を用いた遊星軸受において、強制給油を不要とし、簡単な構成で確実に摺動面まで給油して潤滑することができる遊星軸受構造を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の第一の態様は、キャリアに固定された遊星ピンと、軸穴内周面に滑り軸受を取り付けた遊星歯車とを備え、前記遊星ピンが前記滑り軸受を介して前記遊星歯車を回動自在に支持するとともに、前記遊星歯車の両端面が前記キャリアの対向壁面との間に一対の隙間を形成して回転する遊星軸受構造において、前記一対の隙間を形成する前記歯車端面と前記対向壁面とのいずれか一方の面に、対でそれぞれ逆向きにしたスパイラルグルーブを備え、前記キャリアの回転により前記隙間が潤滑油の中で油浴された際、一方の吸込側隙間から導入した潤滑油が前記遊星ピンと前記滑り軸受との間を通り、他方の排出側隙間から排出される潤滑油経路を形成した遊星軸受構造である。
本発明の第一の態様は、キャリアに固定された遊星ピンと、軸穴内周面に滑り軸受を取り付けた遊星歯車とを備え、前記遊星ピンが前記滑り軸受を介して前記遊星歯車を回動自在に支持するとともに、前記遊星歯車の両端面が前記キャリアの対向壁面との間に一対の隙間を形成して回転する遊星軸受構造において、前記一対の隙間を形成する前記歯車端面と前記対向壁面とのいずれか一方の面に、対でそれぞれ逆向きにしたスパイラルグルーブを備え、前記キャリアの回転により前記隙間が潤滑油の中で油浴された際、一方の吸込側隙間から導入した潤滑油が前記遊星ピンと前記滑り軸受との間を通り、他方の排出側隙間から排出される潤滑油経路を形成した遊星軸受構造である。
このような遊星軸受構造によれば、隙間を形成する歯車端面と対向壁面とのいずれか一方の面に、対でそれぞれ逆向きにしたスパイラルグルーブを備え、キャリアの回転により隙間が潤滑油の中で油浴された際、一方の吸込側隙間から導入した潤滑油が遊星ピンと滑り軸受との間を通り、他方の排出側隙間から排出される潤滑油経路を形成したので、遊星軸受構造が潤滑油内で油浴されることにより、一対の隙間毎に逆向きに設けられたスパイラルグルーブは、遊星歯車が回転することにより、一方の吸込側隙間で潤滑油を隙間内に吸い込む流れを形成し、他方の排出側隙間で潤滑油を隙間外へ排出(流出)させる流れを形成する。このため、遊星軸受構造が潤滑油内で油浴された状態では、逆向きのスパイラルグルーブが潤滑油ポンプと同様の役割を果たすので、遊星ピンと遊星歯車との間に配設された滑り軸受へ潤滑油を確実に供給して潤滑することができる。
この場合、一対の隙間毎にスパイラルグルーブを設ける面については、遊星歯車の両歯車端面に形成する組合せ、キャリア側の両対向壁面に形成する組合せ、あるいは、一方の隙間側で歯車端面に形成し、かつ、他方の隙間側で対向壁面に形成する組合せのいずれでもよい。
この場合、一対の隙間毎にスパイラルグルーブを設ける面については、遊星歯車の両歯車端面に形成する組合せ、キャリア側の両対向壁面に形成する組合せ、あるいは、一方の隙間側で歯車端面に形成し、かつ、他方の隙間側で対向壁面に形成する組合せのいずれでもよい。
上記本発明の第一の態様に係る遊星軸受構造において、前記遊星ピンの外周面には、前記隙間と略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する一対の円周溝と、該円周溝の間を連結するよう軸方向に形成された給油溝とを備えていることが好ましく、これにより、遊星ピンの外周面と滑り軸受の摺動面との間に潤滑油がまわりやすくなり、従って、潤滑油のより確実な供給が可能になる。
この場合、前記給油溝は、前記入口側隙間から前記出口側隙間へ向けて、前記遊星歯車の回転方向へ傾斜していることが好ましく、これにより、一方の吸込側隙間から吸い込んで他方の排出側隙間から流出させる潤滑油の流れは、より一層スムーズになる。
この場合、前記給油溝は、前記入口側隙間から前記出口側隙間へ向けて、前記遊星歯車の回転方向へ傾斜していることが好ましく、これにより、一方の吸込側隙間から吸い込んで他方の排出側隙間から流出させる潤滑油の流れは、より一層スムーズになる。
本発明の第二の態様は、キャリアに固定された遊星ピンと、軸穴内周面に滑り軸受を取り付けた遊星歯車とを備え、前記遊星ピンが前記滑り軸受を介して前記遊星歯車を回動自在に支持するとともに、前記遊星歯車の両端面が前記キャリアの対向壁面との間に一対の隙間を形成して回転する遊星軸受構造において、前記隙間を形成する前記歯車端面と前記対向壁面とのいずれか一方の面に設けられ、一対の前記隙間に同じ向きのスパイラルグルーブを設けてともに吸い込み側隙間とし、前記遊星ピンの外周面には、前記隙間と略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する一対の円周溝と、該円周溝の中間位置に形成されて円周方向へ連続する排油溝と、前記円周溝と前記排油溝とを連結するヘリングボーン溝とが形成され、前記遊星ピンの軸中心位置を貫通して設けた排油流路から前記排油溝へ放射状に貫通する複数の排油穴を設けて、前記キャリアの回転により前記隙間が潤滑油の中で油浴された際、前記吸込側隙間から導入した潤滑油が、前記円周溝から前記ヘリングボーン溝を通って前記排油溝へ流れた後、前記排油穴から前記排油流路を通って排出される潤滑油経路を形成した遊星軸受構造である。
このような遊星軸受構造によれば、隙間を形成する歯車端面と対向壁面とのいずれか一方の面に設けられ、一対の隙間に同じ向きのスパイラルグルーブを設けてともに吸い込み側隙間とし、遊星ピンの外周面には、隙間と略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する一対の円周溝と、該円周溝の中間位置に形成されて円周方向へ連続する排油溝と、円周溝と排油溝とを連結するヘリングボーン溝とが形成され、遊星ピンの軸中心位置を貫通して設けた排油流路から排油溝へ放射状に貫通する複数の排油穴を設けて、キャリアの回転により隙間が潤滑油の中で油浴された際、吸込側隙間から導入した潤滑油が、円周溝からヘリングボーン溝を通って排油溝へ流れた後、排油穴から排油流路を通って排出される潤滑油経路を形成したので、遊星軸受構造が潤滑油内で油浴されることにより、一対の吸込側隙間から吸い込んで潤滑油経路に供給する潤滑油量を増すことができる。また、遊星ピンの外周面にヘリングボーンを形成して排油溝の排油穴へ導くことにより、遊星ピンの外周面と滑り軸受の摺動面との間には、全周にわたって潤滑油が略均等に供給されるようになり、従って、確実な潤滑を行うことができる。
上記本発明の第一の態様または第二の態様において、前記スパイラルグルーブの断面積は、潤滑油の吸込方向または排出方向へ向けて、漸次縮小されることが好ましい。これにより、スパイラルグルーブにより潤滑油の流れを形成するポンプ機能はより一層向上する。
上記本発明の第一の態様または第二の態様において、前記スパイラルグルーブは、前記歯車端面または前記対向壁面と別部材に形成されてなることが好ましい。これにより、スパイラルグルーブの形成が容易になり、製造コストの低減が可能になる。なお、スパイラルグルーブを形成する好適な別部材としては、たとえばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂がある。
上述した本発明によれば、スパイラルグルーブにより形成されるポンプ機能を利用して潤滑油を供給するので、軸受部に滑り軸受を用いた遊星軸受の潤滑に従来の潤滑油ポンプを用いた強制給油が不要となる。すなわち、キャリアと遊星歯車との間に形成される溝の一面にスパイラルグルーブを形成するという簡単かつ単純な構成により、油浴時に潤滑油を取り込んで排出するポンプ機能を得ることができるので、摺動面まで確実に給油して潤滑する遊星軸受構造を低コストで提供することができる。
従って、この遊星軸受構造を風力発電装置の増速機等に適用すれば、増速機や風力発電装置のコスト低減に貢献するとともに、確実な潤滑により信頼性や耐久性の向上にも有効である。
従って、この遊星軸受構造を風力発電装置の増速機等に適用すれば、増速機や風力発電装置のコスト低減に貢献するとともに、確実な潤滑により信頼性や耐久性の向上にも有効である。
以下、本発明に係る遊星軸受構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1の実施形態>
本発明に係る遊星軸受構造は、たとえば風力発電装置の増速機等に好適である。図5に示す風力発電装置1は、基礎B上に立設されるタワー(「支柱」ともいう。)2と、タワー2の上端に設置されるナセル3と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル3の前端部側に設けられるロータヘッド4とを有している。
<第1の実施形態>
本発明に係る遊星軸受構造は、たとえば風力発電装置の増速機等に好適である。図5に示す風力発電装置1は、基礎B上に立設されるタワー(「支柱」ともいう。)2と、タワー2の上端に設置されるナセル3と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル3の前端部側に設けられるロータヘッド4とを有している。
ロータヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚(たとえば3枚)の風車翼5が取り付けられている。これにより、ロータヘッド4の回転軸線方向から風車翼5に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
ナセル3の外周面適所(たとえば上部等)には、周辺の風速値を測定する風速計7と、風向を測定する風向計8とが設置されている。
ナセル3の外周面適所(たとえば上部等)には、周辺の風速値を測定する風速計7と、風向を測定する風向計8とが設置されている。
ナセル3の内部には、たとえば図6に示すように、ロータヘッド4と主軸9を介して連結された増速機10と、増速機10の出力軸11に連結された発電機12とが設置されている。すなわち、ロータヘッド4の回転数は、主軸9を介して連結された増速機10に伝達されることにより、増速機10の出力軸11側が増速された値となる。そして、発電機12が増速機10を介して増速された出力側の回転数で駆動されることにより、発電機12によって発電された電力が得られるようになっている。
さらに、ナセル3の内部には、風力発電装置1の各種運転制御を行う風車制御装置13が設けられている。
さらに、ナセル3の内部には、風力発電装置1の各種運転制御を行う風車制御装置13が設けられている。
上述した増速機10は、通常複数段の増速機構を組み合わせた構成とされ、入力軸となる主軸9の回転数は、複数段階の増速を経て最終的な出力軸11の出力回転数まで増速される。
図2及び図3は、本発明の遊星軸受構造が適用される遊星歯車装置の一例として、たとえば上述した増速機10の第1段増速を行うプラネタリ型遊星歯車装置(以下、「プラネタリ型増速機」と呼ぶ)20の概要を示している。このプラネタリ型増速機20は、これを風力発電装置1の増速機として使用する場合、キャリア21が主軸9に連結されて回転する。図示の構成例では、キャリア21に3本の遊星ピン30が固定され、各遊星ピン30には、滑り軸受50及び滑り軸受50の軸受バックメタル51を介して遊星歯車40が回転自在に取り付けられている。
なお、図3における遊星ピン30と滑り軸受50との関係(内径及び外径の差)は、図示の都合上実際より極端に示されている。
図2及び図3は、本発明の遊星軸受構造が適用される遊星歯車装置の一例として、たとえば上述した増速機10の第1段増速を行うプラネタリ型遊星歯車装置(以下、「プラネタリ型増速機」と呼ぶ)20の概要を示している。このプラネタリ型増速機20は、これを風力発電装置1の増速機として使用する場合、キャリア21が主軸9に連結されて回転する。図示の構成例では、キャリア21に3本の遊星ピン30が固定され、各遊星ピン30には、滑り軸受50及び滑り軸受50の軸受バックメタル51を介して遊星歯車40が回転自在に取り付けられている。
なお、図3における遊星ピン30と滑り軸受50との関係(内径及び外径の差)は、図示の都合上実際より極端に示されている。
また、プラネタリ型増速機20は、入力軸となる主軸9と一体に回転するキャリア21に取り付けられた3個の遊星歯車40を備え、この遊星歯車40が、出力軸22と一体に回転する太陽歯車23及びハウジング24に固定された内歯車25と噛合して公転するように構成されている。すなわち、プラネタリ型増速機20は、遊星歯車40、太陽歯車23及び内歯車25に設定されたギア比に応じて、主軸(入力軸)9と連結されたキャリア21の回転(遊星歯車の公転)数を増速する装置であり、増速された回転数は太陽歯車23と連結された出力軸22から図示しない2段増速機構等に出力される。
また、キャリア21とともに遊星歯車40が公転するハウジング24内には、たとえば図3に示す潤滑油面Loまで潤滑油が溜められている。この潤滑油面Loは、少なくとも公転する遊星歯車40の軸穴40aが潤滑油内で油浴される程度の深さを有することが望ましい。
また、キャリア21とともに遊星歯車40が公転するハウジング24内には、たとえば図3に示す潤滑油面Loまで潤滑油が溜められている。この潤滑油面Loは、少なくとも公転する遊星歯車40の軸穴40aが潤滑油内で油浴される程度の深さを有することが望ましい。
上述したプラネタリ型増速機20は、たとえば図1A、図1B及び図1Cに示すように、遊星ピン30が遊星歯車40を回転可能に支持する遊星軸受構造を備えている。すなわち、図示の遊星軸受構造は、キャリア21に固定された遊星ピン30と、軸穴40aの内周面に滑り軸受50を取り付けた遊星歯車40とを備え、遊星ピン30が滑り軸受50を介して遊星歯車40を回動自在に支持するように構成されている。なお、この場合の滑り軸受50は、たとえば軸受バックメタル51の内周面にPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂を張り付けた構造となっている。
また、図示の遊星軸受構造は、遊星歯車40の両端部となる左右の歯車端面41L,41Rが、キャリア21の対向壁面21L,21Rとの間に、左右一対の隙間SL,SRを形成して回転する。この隙間SL,SRは、遊星歯車40の歯車端面41L,41Rがキャリア21と緩衝しないで回転できる程度に設定した微小隙間である。なお、本実施形態における左右は、たとえば図1Bに示した遊星歯車40の紙面方向である。
また、図示の遊星軸受構造は、遊星歯車40の両端部となる左右の歯車端面41L,41Rが、キャリア21の対向壁面21L,21Rとの間に、左右一対の隙間SL,SRを形成して回転する。この隙間SL,SRは、遊星歯車40の歯車端面41L,41Rがキャリア21と緩衝しないで回転できる程度に設定した微小隙間である。なお、本実施形態における左右は、たとえば図1Bに示した遊星歯車40の紙面方向である。
このような遊星軸受構造において、左右一対の隙間SL,SRを形成する歯車端面41L,41Rには、左右一対の隙間SL,SRで逆向きにしたスパイラルグルーブ42L,42Rが設けられている。このスパイラルグルーブ42L,42Rは、遊星歯車40の外周側から軸穴40aの内周側へ向けて、略円弧状の螺旋凹溝部を円周方向へ等ピッチに複数形成したものである。また、左右の歯車端面41L,41Rに形成されたスパイラルグルーブ42L,42Rは、螺旋の渦巻き方向が遊星歯車40及び滑り軸受50の回転方向(矢印Rを参照)を基準として逆向きとなっている。
なお、図示の構成例では、左右の歯車端面41L,41Rにそれぞれ8本のスパイラルグルーブ42L,42Rを形成しているが、これに限定されることはない。
なお、図示の構成例では、左右の歯車端面41L,41Rにそれぞれ8本のスパイラルグルーブ42L,42Rを形成しているが、これに限定されることはない。
上述したスパイラルグルーブ42L,42Rは、キャリア21の回転により隙間SL,SRが潤滑油の中で油浴されると、遊星歯車40の回転(自転)によって微小な隙間SL,SRに潤滑油の流れを生じさせる。このとき、スパイラルグルーブ42L,42Rの向きは、遊星歯車40の回転方向において逆向きとなるので、潤滑油の流れ方向もそれぞれ逆向きとなる。すなわち、図示の構成例においては、遊星歯車40の右側となる歯車端面41Rに形成されたスパイラルグルーブ42Rが、潤滑油を外周側から軸穴40aの方向に吸い込む流れを形成し、同時に、遊星歯車40の左側となる歯車端面41Lに形成されたスパイラルグルーブ42Lが、潤滑油を軸穴40aから外周方向へ排出する流れを形成する。
このため、潤滑油の中で油浴された遊星歯車40の遊星軸受構造には、吸込側となる右側の隙間SRから吸い込んで導入した潤滑油が遊星ピン30と滑り軸受50との間を通り、排出側となる左側の隙間SLから排出される潤滑油経路が形成される。すなわち、微小な隙間SL,SRの一面で回転するスパイラルグルーブ42L,42Rは、潤滑油経路に潤滑油を押し込んで供給するポンプ機能とともに、遊星ピン30と滑り軸受50との摺動面を潤滑した潤滑油を吸い出すように排出するポンプ機能とを発揮するので、遊星ピン30と遊星歯車40との間に配設された滑り軸受50へ潤滑油を確実に供給して潤滑することができる。
この場合、左右一対の隙間SL,SR毎にスパイラルグルーブ42L,42Rを設ける面については、遊星歯車40の歯車端面41L,41Rに形成する組合せ、キャリア21側の対向壁面21L,21Rに形成する組合せ、あるいは、一方の隙間SLまたは隙間SR側で歯車端面(41Lまたは41R)に形成し、かつ、他方の隙間SRまたはSL側で対向壁面(21Rまたは21L)に形成する組合せのいずれでもよい。すなわち、隙間SLを形成する歯車端面41Lまたは対向壁面21Lのいずれか一方と、隙間SLを形成する歯車端面41Rまたは対向壁面21Rのいずれか一方とにスパイラルグルーブ42L,42Rを形成し、さらに、スパイラルグルーブ42L,42Rの向きを左右の隙間SL,SRで逆向きとすれば、遊星歯車40と一体に回転するスパイラルグルーブ42L,42Rにより、あるいは、固定側のスパイラルグルーブ42L,42Rが遊星歯車40に対して相対的に回転した状況となることにより、潤滑油を吸い込んだり排出したりする流れを発生させるポンプ機能を得ることができる。
また、上述した遊星ピン30には、隙間SL,SRと略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する左右一対の円周溝31L,31Rと、円周溝31L,31Rの間を連結するよう軸方向に形成された給油溝32とを備えている。この場合の給油溝32は、1本または遊星ピン30の円周方向に等ピッチで複数本(たとえば、180度ピッチの2本や90度ピッチの4本など)設けられている。
このような構成の遊星ピン30を採用すれば、遊星ピン30の外周面と滑り軸受50の摺動面との間に潤滑油がまわりやすくなり、従って、潤滑油流路の流路抵抗が低減されて潤滑油のより確実な供給が可能になる。すなわち、潤滑油経路を流れる潤滑油の流れがスムーズになり、油温の低い潤滑油を安定供給して良好な潤滑を継続することができる。
このような構成の遊星ピン30を採用すれば、遊星ピン30の外周面と滑り軸受50の摺動面との間に潤滑油がまわりやすくなり、従って、潤滑油流路の流路抵抗が低減されて潤滑油のより確実な供給が可能になる。すなわち、潤滑油経路を流れる潤滑油の流れがスムーズになり、油温の低い潤滑油を安定供給して良好な潤滑を継続することができる。
ところで、上述したスパイラルグルーブ42L,42Rの断面積は、すなわち潤滑油を吸い込んだり排出したりするスパイラルグルーブ42L,42Rの流路断面積は、遊星歯車40の外周側から内周側まで略同一としてもよいが、遊星歯車40の外周側から内周側へ向けて漸次縮小されたものが望ましい。この場合の断面積は、スパイラルグルーブ42L,42Rの溝幅及び溝深さにより規定されるのであり、具体的な流路断面積の縮小構造としては、溝深さを同一にして溝幅を徐々に狭めたもの、溝幅を同一にして溝深さを徐々に浅くしたもの、あるいは、溝幅を徐々に狭めるとともに溝深さも徐々に浅くしたものがある。
このように、スパイラルグルーブ42L,42Rの断面積が外周側から内周側へ徐々に減少する変化をすることにより、スパイラルグルーブ42L,42Rにより潤滑油の流れを形成するポンプ機能は、潤滑油の流れが内周側へ徐々に昇圧されることになるため、より一層向上する。
このように、スパイラルグルーブ42L,42Rの断面積が外周側から内周側へ徐々に減少する変化をすることにより、スパイラルグルーブ42L,42Rにより潤滑油の流れを形成するポンプ機能は、潤滑油の流れが内周側へ徐々に昇圧されることになるため、より一層向上する。
また、上述した実施形態では、遊星歯車40またはキャリア21の金属面を機械加工することにより、歯車端面または対向壁面にスパイラルグルーブ42L,42Rを直接形成している。しかし、このスパイラルグルーブ42L,42Rは、歯車のような機械的強度を要求される部分でないため、たとえば図4に示す変形例のように、スパイラルグルーブ42L,42Rを別部材43に形成して、遊星歯車40Aの歯車端面41L,41Rやキャリア21の対向壁面21L,21Rに接着等により取り付けることも可能である。
このような別体構造のスパイラルグルーブ42L,42Rは、たとえば樹脂成形等による形成が可能であるから、金属を機械加工して形成するスパイラルグルーブ42L,42Rと比較すれば製造が容易になり、従って、製造コストの低減が可能になる。この場合、スパイラルグルーブ42L,42Rを形成する好適な別部材43としては、たとえばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂がある。これらの樹脂を用いることで、歯車端面とキャリアの対向壁面との摺動性も向上させることができるようになる。
このような別体構造のスパイラルグルーブ42L,42Rは、たとえば樹脂成形等による形成が可能であるから、金属を機械加工して形成するスパイラルグルーブ42L,42Rと比較すれば製造が容易になり、従って、製造コストの低減が可能になる。この場合、スパイラルグルーブ42L,42Rを形成する好適な別部材43としては、たとえばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂がある。これらの樹脂を用いることで、歯車端面とキャリアの対向壁面との摺動性も向上させることができるようになる。
<第2の実施形態>
続いて、本発明に係る遊星軸受構造について、第2の実施形態を図7A、図7B及び図7Cに基づいて説明する。なお、上述した実施形態及びその変形例と同様の部分については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の給油溝32Aは、上述した実施形態において軸方向に形成されている遊星ピン30の給油溝32を、入口側隙間から出口側隙間へ向けて遊星歯車40の回転方向へ傾斜させたものである。すなわち、図示の構成例では、遊星ピン30の外周面に、入口側の隙間SRから出口側の隙間SLへ向けて、図中に矢印Rで示す遊星歯車40の回転方向へ傾斜した給油溝32Aが設けられている。
続いて、本発明に係る遊星軸受構造について、第2の実施形態を図7A、図7B及び図7Cに基づいて説明する。なお、上述した実施形態及びその変形例と同様の部分については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態の給油溝32Aは、上述した実施形態において軸方向に形成されている遊星ピン30の給油溝32を、入口側隙間から出口側隙間へ向けて遊星歯車40の回転方向へ傾斜させたものである。すなわち、図示の構成例では、遊星ピン30の外周面に、入口側の隙間SRから出口側の隙間SLへ向けて、図中に矢印Rで示す遊星歯車40の回転方向へ傾斜した給油溝32Aが設けられている。
このような給油溝32Aを遊星ピン30Aに設けたことにより、吸込側の隙間SRから吸い込んで排出側の隙間SLから流出させる潤滑油の流れは、遊星歯車40及び滑り軸受50の回転方向に傾斜した給油溝32Aにより加速される。すなわち、給油溝32Aは、外周側の回転に引きずられるようにして、潤滑油を吸い込んで排出する方向の流れを加速する。
この結果、右側の隙間SRから吸い込んで導入した潤滑油が遊星ピン30と滑り軸受50との間を通り、左側の隙間SLから排出されるように構成された潤滑油経路は、潤滑油の流れがより一層スムーズになる。
この結果、右側の隙間SRから吸い込んで導入した潤滑油が遊星ピン30と滑り軸受50との間を通り、左側の隙間SLから排出されるように構成された潤滑油経路は、潤滑油の流れがより一層スムーズになる。
<第3の実施形態>
続いて、本発明に係る遊星軸受構造について、第3の実施形態を図8A、図8B及び図8C並びに図9に基づいて説明する。なお、上述した実施形態及びその変形例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。
この実施形態では、左右一対の隙間SL,SRを形成する歯車端面41L,41R及び対向壁面21L,21Rにおいて、いずれか一方の隙間形成面にスパイラルグルーブ42L,42Rを設けることは同様であるが、その向きを同方向にしてともに吸い込み側の隙間としている。図示の構成例では、遊星歯車40の左右両端部にスパイラルグルーブ42L′,42Rが形成され、左側の隙間SLに設けるスパイラルグルーブ42L′の向きについて、図1A及び図1Bに示した実施形態のスパイラルグルーブ42Lと逆向きにした点が異なっている。すなわち、遊星歯車40の左右両端部に形成されたスパイラルグルーブ42L′,42Rの向きについては、遊星歯車40及び滑り軸受50の回転方向において同方向となっている。
続いて、本発明に係る遊星軸受構造について、第3の実施形態を図8A、図8B及び図8C並びに図9に基づいて説明する。なお、上述した実施形態及びその変形例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。
この実施形態では、左右一対の隙間SL,SRを形成する歯車端面41L,41R及び対向壁面21L,21Rにおいて、いずれか一方の隙間形成面にスパイラルグルーブ42L,42Rを設けることは同様であるが、その向きを同方向にしてともに吸い込み側の隙間としている。図示の構成例では、遊星歯車40の左右両端部にスパイラルグルーブ42L′,42Rが形成され、左側の隙間SLに設けるスパイラルグルーブ42L′の向きについて、図1A及び図1Bに示した実施形態のスパイラルグルーブ42Lと逆向きにした点が異なっている。すなわち、遊星歯車40の左右両端部に形成されたスパイラルグルーブ42L′,42Rの向きについては、遊星歯車40及び滑り軸受50の回転方向において同方向となっている。
また、遊星ピン30Bの外周面には、隙間SL,SRと略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する左右一対の円周溝31L,31Rと、円周溝31L,31Rの略中間位置に形成されて円周方向へ連続する排油溝33と、円周溝31L,31Rと排油溝33とを連結するヘリングボーン溝34とが形成されている。そして、遊星ピン30Bの軸中心位置には、遊星ピン30Bを軸方向に貫通して設けた排油流路35から排油溝33へ放射状に貫通する複数の排油穴36を設けてある。なお、図示の構成例では、45度ピッチの放射状に8本の排油穴36を設けてあるが、これに限定されることはない。
このため、キャリア21の回転により隙間SL,SRが潤滑油の中で油浴された際には、いずれも吸込側となる左右の隙間SL,SRから、スパイラルグルーブ42L′,42Rのポンプ機能により潤滑油が導入される。この潤滑油は、円周溝31L,31Rからヘリングボーン溝34を通って排油溝33へ流れた後、排油溝33に開口する排油穴36から排油流路35を通って外部へ排出される。すなわち、隙間SL,SRから吸い込んで導入した潤滑油は、円周溝31L,31Rからヘリングボーン溝34を通って排油溝33に導かれ、さらに、排油穴36から排油流路35へ導かれて遊星軸受構造の外部へ流出する潤滑油経路が形成される。なお、排油流路35から流出した潤滑油は、たとえばキャリア21とともに遊星歯車40が公転するハウジング24の下部に設けられた潤滑油溜め(図3の潤滑油面Loを参照)まで戻されて再循環する。
このような遊星軸受構造によれば、潤滑油内で油浴されることにより、左右一対の隙間SL,SRが吸込側となるので、両隙間SL,SRから吸い込んで潤滑油経路に供給する潤滑油量を増すことができる。しかも、遊星ピン30Bの外周面にヘリングボーン34を形成して排油溝33の排油穴36へ導くようにしたので、遊星ピン30Bの外周面と滑り軸受50の摺動面との間には、全周にわたって潤滑油が略均等に供給されるようになり、強制潤滑を行わなくても十分な潤滑油量を得て確実な潤滑を行うことができる。
このように、上述した各実施形態によれば、スパイラルグルーブ42L,42Rにより形成されるポンプ機能を利用して潤滑油を供給するので、軸受部に滑り軸受を用いた遊星軸受の潤滑に従来の潤滑油ポンプを用いた強制給油が不要となる。すなわち、キャリア21と遊星歯車40との間に形成される隙間(溝)SL,SRの一面にスパイラルグルーブ42L,42Lを形成するという簡単かつ単純な構成により、油浴時に潤滑油を取り込んで排出するポンプ機能を得ることができるので、滑り軸受50の摺動面まで確実に給油して潤滑する遊星軸受構造を低コストで提供することができる。
従って、この遊星軸受構造を風力発電装置1の増速機10等に適用すれば、増速機10や風力発電装置1のコスト低減に貢献するとともに、確実な潤滑により信頼性や耐久性の向上にも有効である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
従って、この遊星軸受構造を風力発電装置1の増速機10等に適用すれば、増速機10や風力発電装置1のコスト低減に貢献するとともに、確実な潤滑により信頼性や耐久性の向上にも有効である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
1 風力発電装置
3 ナセル
4 ロータヘッド
5 風車翼
9 主軸
10 増速機
11 出力軸
12 発電機
20 プラネタリ型遊星歯車装置(プラネタリ型増速機)
21 キャリア
21L,21R 対向壁面
22 出力軸
23 太陽歯車
24 ハウジング
25 内歯車
30,30A,30B 遊星ピン
31L,31R 円周溝
32,32A 給油溝
33 排油溝
34 ヘリングボーン溝
35 排油流路
36 排油穴
40,40A 遊星歯車
41L,41L′,41R 歯車端面
42L,42L′,42R スパイラルグルーブ
43 別部材
50 滑り軸受
SL,SR 隙間
3 ナセル
4 ロータヘッド
5 風車翼
9 主軸
10 増速機
11 出力軸
12 発電機
20 プラネタリ型遊星歯車装置(プラネタリ型増速機)
21 キャリア
21L,21R 対向壁面
22 出力軸
23 太陽歯車
24 ハウジング
25 内歯車
30,30A,30B 遊星ピン
31L,31R 円周溝
32,32A 給油溝
33 排油溝
34 ヘリングボーン溝
35 排油流路
36 排油穴
40,40A 遊星歯車
41L,41L′,41R 歯車端面
42L,42L′,42R スパイラルグルーブ
43 別部材
50 滑り軸受
SL,SR 隙間
Claims (6)
- キャリアに固定された遊星ピンと、軸穴内周面に滑り軸受を取り付けた遊星歯車とを備え、前記遊星ピンが前記滑り軸受を介して前記遊星歯車を回動自在に支持するとともに、前記遊星歯車の両端面が前記キャリアの対向壁面との間に一対の隙間を形成して回転する遊星軸受構造において、
前記一対の隙間を形成する前記歯車端面と前記対向壁面とのいずれか一方の面に、対でそれぞれ逆向きにしたスパイラルグルーブを備え、
前記キャリアの回転により前記隙間が潤滑油の中で油浴された際、一方の吸込側隙間から導入した潤滑油が前記遊星ピンと前記滑り軸受との間を通り、他方の排出側隙間から排出される潤滑油経路を形成したことを特徴とする遊星軸受構造。 - 前記遊星ピンの外周面には、前記隙間と略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する一対の円周溝と、該円周溝の間を連結するよう軸方向に形成された給油溝とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の遊星軸受構造。
- 前記給油溝は、前記入口側隙間から前記出口側隙間へ向けて、前記遊星歯車の回転方向へ傾斜していることを特徴とする請求項2に記載の遊星軸受構造。
- キャリアに固定された遊星ピンと、軸穴内周面に滑り軸受を取り付けた遊星歯車とを備え、前記遊星ピンが前記滑り軸受を介して前記遊星歯車を回動自在に支持するとともに、前記遊星歯車の両端面が前記キャリアの対向壁面との間に一対の隙間を形成して回転する遊星軸受構造において、
前記隙間を形成する前記歯車端面と前記対向壁面とのいずれか一方の面に設けられ、一対の前記隙間に同じ向きのスパイラルグルーブを設けてともに吸い込み側隙間とし、
前記遊星ピンの外周面には、前記隙間と略一致する軸方向位置に形成されて円周方向へ連続する一対の円周溝と、該円周溝の中間位置に形成されて円周方向へ連続する排油溝と、前記円周溝と前記排油溝とを連結するヘリングボーン溝とが形成され、
前記遊星ピンの軸中心位置を貫通して設けた排油流路から前記排油溝へ放射状に貫通する複数の排油穴を設けて、
前記キャリアの回転により前記隙間が潤滑油の中で油浴された際、前記吸込側隙間から導入した潤滑油が、前記円周溝から前記ヘリングボーン溝を通って前記排油溝へ流れた後、前記排油穴から前記排油流路を通って排出される潤滑油経路を形成したことを特徴とする遊星軸受構造。 - 前記スパイラルグルーブの断面積が、潤滑油の吸込方向または排出方向へ向けて、漸次縮小されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の遊星軸受構造。
- 前記スパイラルグルーブは、前記歯車端面または前記対向壁面と別部材に形成されてなることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の遊星軸受構造。
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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