(57)【要約】【課題】耐摩耗性の向上を図れ、また容易に製造することができる遊星歯車用滑り軸受を提供する。【解決手段】この遊星歯車用滑り軸受１は、遊星歯車機構における遊星歯車３９を支持軸３８に回転自在に支持する。遊星歯車用滑り軸受１は、遊星歯車３９の軸受嵌合孔３９ａの内周面に沿って円周方向に並ぶ複数の軸受分割体２により円筒状に設けられる。各軸受分割体２の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体２に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部２ａ，２ａが設けられている。各軸受分割体２は、気孔内に潤滑油が含浸した焼結金属材から成る。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車機構における遊星歯車を支持軸に回転自在に支持する遊星歯車用滑り軸受であって、
前記遊星歯車の軸受嵌合孔の内周面に沿って円周方向に並ぶ複数の軸受分割体により円筒状に設けられ、
前記各軸受分割体の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部が設けられている遊星歯車用滑り軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星歯車用滑り軸受において、前記各軸受分割体が焼結金属材から成る遊星歯車用滑り軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遊星歯車用滑り軸受において、前記遊星歯車の内周面と、前記複数の軸受分割体の外周面との円周方向の位置決めを行う位置決め手段が、前記各遊星歯車と前記各軸受分割体とに渡って設けられている遊星歯車用滑り軸受。
【請求項４】
請求項３に記載の遊星歯車用滑り軸受において、前記位置決め手段は、前記遊星歯車の内周面および前記各軸受分割体の外周面のいずれか一方に設けられた凹み部と、いずれか他方に設けられ前記凹み部に係合する凸部とを有する遊星歯車用滑り軸受。
【請求項５】
請求項３に記載の遊星歯車用滑り軸受において、前記位置決め手段は、前記遊星歯車の内周面および前記各軸受分割体の外周面にそれぞれ互いに対向するように設けられた軸方向に延びるキー溝と、これらキー溝に嵌め込まれたキーとを有する遊星歯車用滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遊星歯車用滑り軸受に関し、例えば、風力発電装置の増速機において適用し得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置の増速機内の遊星歯車用軸受向けに滑り軸受を採用する技術が提案されている。風力発電装置向けの軸受として滑り軸受を採用する際は、耐摩耗性と過度の昇温が一番の課題となる。そこで、滑り軸受に焼結含油軸受を適用することで、軸受の潤滑性能を向上させ摩耗と過度の昇温を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０３１６号公報
【特許文献２】特開２０１１−４７４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遊星軸受向けに焼結軸受を用いる場合を考える。焼結含油軸受は多孔質のため軸受内に油が保持されており、滑り軸受の中でも耐摩耗性に優れた構造である。一方で製造面では、例えば、風力発電装置で使用されるような大型軸受として焼結軸受を製造することが難しい。そのため、円周方向に分割した焼結体を製造しそれらを組み合わせることで一つの焼結軸受とする（特許文献１，２）。しかしながら、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、分割構造とすると、分割した焼結体７０の内周面における円周方向両端部７０ａ，７０ａに局所的に過大な面圧がかかる。前記分割した焼結体７０の内周面は、支持軸７１の外周面と同様に真円となるように形成されている。前記局所的な面圧に起因する油膜形成不良が生じ、焼結軸受または支持軸７１の摩耗などにより早期に異常が発生する問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、耐摩耗性の向上を図れ、また容易に製造することができる遊星歯車用滑り軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の遊星歯車用滑り軸受は、遊星歯車機構における遊星歯車を支持軸に回転自在に支持する遊星歯車用滑り軸受であって、
前記遊星歯車の軸受嵌合孔の内周面に沿って円周方向に並ぶ複数の軸受分割体により円筒状に設けられ、
前記各軸受分割体の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部が設けられている。
【０００７】
この構成によると、遊星歯車用滑り軸受が複数の軸受分割体から構成されるため、風力発電装置等に適用される大型の滑り軸受であっても、各軸受分割体を容易に製作することができる。
また各軸受分割体の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体に近づくに従って大径となるクラウニング部が設けられているため、支持軸と各軸受分割体の円周方向両端部との間に局所的な面圧がかかることを抑制することができる。前記クラウニング部として、複合Ｒのクラウニング部が適用されているため、例えば、単一Ｒのクラウニング部を用いるよりも、支持軸に対して逃げる形状となっているため円周方向両端部での局所的な応力を防止することができる。これにより、支持軸と軸受分割体との間で油膜形成不良を抑制し、支持軸および各軸受分割体に、摩耗などによる早期の異常が発生することを未然に防止することができる。
【０００８】
前記各軸受分割体が焼結金属材から成るものであってもよい。この場合、外径寸法が例えば３００ｍｍ以上の支持軸に適用される大型の滑り軸受であっても、焼結金属材から成る各軸受分割体を容易に且つ安価に製作することができる。また焼結金属材の気孔内に潤滑油が含浸したものを適用することで、各軸受分割体の内周面と支持軸の外周面との間に潤滑油を滲出すことで耐摩耗性に優れた遊星歯車用滑り軸受を実現し得る。
【０００９】
前記遊星歯車の内周面と、前記複数の軸受分割体の外周面との円周方向の位置決めを行う位置決め手段が、前記遊星歯車と前記各軸受分割体とに渡って設けられてもよい。
従来技術において、円周方向の位置決めがない滑り軸受と遊星歯車の間で相対的に回転すると、例えば遊星ピン等にある給油孔を塞ぎ、十分に油膜が形成されない可能性がある。
この構成によれば、遊星歯車の内周面と、複数の軸受分割体の外周面との円周方向の位置決めを行うことで、給油孔から潤滑油を所望の位置に供給することができる。したがって、各軸受分割体の内周面と支持軸の外周面との間に必要十分な油膜を形成することができる。
【００１０】
前記位置決め手段は、前記遊星歯車の内周面および前記各軸受分割体の外周面のいずれか一方に設けられた凹み部と、いずれか他方に設けられ前記凹み部に係合する凸部とを有するものであってもよい。この場合、凹み部に凸部を係合することで、複数の軸受分割体の外周面との円周方向の位置決めを容易に且つ確実に行うことができる。また、例えば、キー構造等を有する位置決め手段よりも部品点数を低減し、構造を簡素化することが可能となる。
【００１１】
前記位置決め手段は、前記遊星歯車の内周面および前記各軸受分割体の外周面にそれぞれ互いに対向するように設けられた軸方向に延びるキー溝と、これらキー溝に嵌め込まれたキーとを有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の遊星歯車用滑り軸受は、遊星歯車機構における遊星歯車を支持軸に回転自在に支持する遊星歯車用滑り軸受であって、前記遊星歯車の軸受嵌合孔の内周面に沿って円周方向に並ぶ複数の軸受分割体により円筒状に設けられ、前記各軸受分割体の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部が設けられているため、耐摩耗性の向上を図れ、また容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】この発明の実施形態に係る遊星歯車用滑り軸受等の断面図である。
【図１Ｂ】図１（Ａ）のIB部の拡大図である。
【図２】同遊星歯車用滑り軸受の各軸受分割体の断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る遊星歯車用滑り軸受の各軸受分割体の断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る遊星歯車用滑り軸受等の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る遊星歯車用滑り軸受等の断面図である。
【図６】図５のVI-VI線断面図である。
【図７】いずれかの遊星歯車用滑り軸受が用いられた風力発電装置のナセル等を部分的に破断して示す断面図である。
【図８】同風力発電装置の増速機の断面図である。
【図９】図８のVIII-VIII線断面図である。
【図１０Ａ】従来例の遊星歯車用滑り軸受等の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０（Ａ）のIXB部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る遊星歯車用滑り軸受を図１および図２と共に説明する。この遊星歯車用滑り軸受は、例えば、後述する風力発電装置の増速機に用いられる。
図１（Ａ）は、遊星歯車用滑り軸受１および支持軸３８を軸受軸心に垂直な平面で切断して見た断面図である。支持軸３８は、外径の直径寸法が例えば約２００ｍｍ〜３００ｍｍのものが用いられる。遊星歯車用滑り軸受１は、前記増速機の遊星歯車機構３３（図８）における遊星歯車３９を支持軸３８に回転自在に支持する。図１（Ａ）および図２に示すように、遊星歯車用滑り軸受１は、遊星歯車３９の軸受嵌合孔３９ａの内周面に沿って円周方向に並ぶ複数（この例では９個）の軸受分割体２により円筒状に設けられる。
【００１５】
遊星歯車３９における軸受嵌合孔３９ａの内周面に、遊星歯車用滑り軸受１の外周面が圧入嵌合された状態で固定されている。各軸受分割体２は、焼結金属材から円筒形状を円周方向に複数分割した部分円筒形状に形成されている。前記焼結金属材として、例えば、Ｆｅを主成分とする多孔質の焼結金属材が適用される。この焼結金属材の気孔内に潤滑油が含浸されている。
【００１６】
＜クラウニング部について＞
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、各軸受分割体２の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体２に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部２ａ，２ａが設けられている。つまり各軸受分割体２の内周面は、真円ではなく、支持軸３８の外周面よりも所定長さ大径の曲率半径に形成された円周方向中間部２ｂと、この円周方向中間部２ｂから円周方向両端側に滑らかに繋がり隣接する軸受分割体２に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニング部２ａ，２ａとを有する。
【００１７】
複合Ｒのクラウニング部２ａは、例えば、円周方向中間部側から円周方向両端に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなるような複数の円弧を組み合わせたクラウニングであってもよく、その他、例えば、対数クラウニングであってもよい。複合Ｒのクラウニング部２ａは、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切なクラウニング形状を求めて定められる。
【００１８】
＜作用効果＞
以上説明した遊星歯車用滑り軸受１によれば、遊星歯車用滑り軸受１が複数の軸受分割体２から構成されるため、風力発電装置等に適用される大型の滑り軸受であっても、各軸受分割体２を容易に製作することができる。外径寸法が例えば５００ｍｍ以上の支持軸３８に適用される大型の滑り軸受であっても、焼結金属材から成る各軸受分割体２を容易に且つ安価に製作することができる。また焼結金属材の気孔内に潤滑油が含浸したものを適用することで、各軸受分割体２の内周面と支持軸３８の外周面との間に潤滑油を滲出すことで耐摩耗性に優れた遊星歯車用滑り軸受１を実現し得る。
【００１９】
各軸受分割体２の内周面における円周方向両端部に、隣接する軸受分割体２に近づくに従って大径となるクラウニング部２ａ，２ａが設けられているため、支持軸３８と各軸受分割体２の円周方向両端部との間に局所的な面圧がかかることを抑制することができる。前記クラウニング部２ａとして、複合Ｒのクラウニング部２ａが適用されているため、例えば、単一Ｒのクラウニング部を用いるよりも、支持軸３８と各軸受分割体２において、支持軸３８に対して逃げる形状となっているため各軸受分割体２の円周方向両端部での局所的な応力を防止することができる。これにより、支持軸３８と軸受分割体２との間で油膜形成不良を抑制し、支持軸３８および各軸受分割体２に、摩耗などによる早期の異常が発生することを未然に防止することができる。
【００２０】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２１】
図３に示すように、各軸受分割体２の内周面における円周方向中間部にも、複合Ｒのクラウニング部が設けられてもよい。具体的には、各軸受分割体２の内周面は、円周方向中間部に設けられた第１の複合Ｒのクラウニング部２ｂａと、円周方向両端部に設けられた第２の複合Ｒのクラウニング部２ａとを有する。
【００２２】
第１の複合Ｒのクラウニング部２ｂａは、円周方向中間部における両側において、支持軸３８の外周面よりも所定長さ大径の曲率半径に形成され、この部分から円周方向中間に向かうに従って支持軸３８の外周面に略沿うようなクラウニングに形成されている。第２の複合Ｒのクラウニング部２ａは、第１の複合Ｒのクラウニング部２ｂａから円周方向両端側に滑らかに繋がり隣接する軸受分割体に近づくに従って大径となる複合Ｒのクラウニングに形成されている。第２の複合Ｒのクラウニング部２ａは、第１の実施形態における複合Ｒのクラウニング部２ａと同様の構成となっている。
【００２３】
図３の構成によれば、第１の実施形態の遊星歯車用滑り軸受よりも、支持軸３８と各軸受分割体２との接触面積が大きくなり面圧を低減し接触応力を抑制することができる。この場合、軸受分割体２の分割数をさらに多くしても支持軸３８との接点が増えるため、面圧の抑制が可能である。その他第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２４】
＜位置決め手段＞
従来技術において、円周方向の位置決めがない滑り軸受と遊星歯車の間で相対的に回転すると、例えば支持軸等にある給油孔を塞ぎ、十分に油膜が形成されない可能性がある。
そこで、図４に示すように、遊星歯車３９の内周面と、複数の軸受分割体２の外周面との円周方向の位置決めを行う位置決め手段３が、遊星歯車３９と各軸受分割体２とに渡って設けられてもよい。
【００２５】
この例の位置決め手段３は、遊星歯車３９における軸受嵌合孔３９ａの内周面に設けられた複数（軸受分割体と同数）の凹み部４と、各軸受分割体２の外周面に設けられた凸部５とを有する。前記複数の凹み部４に、対応する凸部５が係合する。各凹み部４は、軸受嵌合孔３９ａの内周面において軸受軸方向に延びる溝部であり、遊星歯車３９を軸受軸方向に垂直な平面で切断した断面が矩形孔となる凹断面形状に形成されている。凸部５は、軸受軸方向に延びる凸状であり、前述の焼結金属材から軸受分割体２の本体と共に一体成形されている。
【００２６】
この位置決め手段３によれば、遊星歯車３９の内周面と、複数の軸受分割体２の外周面との円周方向の位置決めを行うことで、支持軸３８の給油孔３８ａ（図８）から潤滑油を所望の位置に供給することができる。したがって、各軸受分割体２の内周面と支持軸３８（図８）の外周面との間に必要十分な油膜を形成することができる。なお図示しないが、軸受嵌合孔の内周面に半径方向内方に突出する複数の凸部が設けられ、各軸受分割体の外周面に凹部が設けられ、前記複数の凸部に、対応する凹部が係合する構造であってもよい。この場合にも前述と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
図５および図６に示すように、位置決め手段３Ａは、遊星歯車３９の内周面および各軸受分割体２の外周面にそれぞれ互いに対向するように設けられた軸受軸方向に延びるキー溝６，７と、これらキー溝６，７に嵌め込まれたキー８とを有する。この位置決め手段３Ａによれば、遊星歯車３９の内周面と、複数の軸受分割体２の外周面との円周方向の位置決めを行うことで、支持軸３８の給油孔３８ａ（図８）から潤滑油を所望の位置に供給することができる。したがって、各軸受分割体２の内周面と支持軸３８の外周面との間に必要十分な油膜を形成することができる。
【００２８】
各実施形態では、９個の軸受分割体により円筒状に設けられているが、円筒状を形成する軸受分割体の数は９個に限定されるものではない。円筒状を形成する軸受分割体の数は２個以上であればよい。但し、滑り軸受のバランスおよびメンテナンス性等を考慮して軸受分割体の数は３個以上とすることがより望ましい。
各軸受分割体の内周面における円周方向中間部は、直線形状の平坦面としてもよい。
【００２９】
＜風力発電装置について＞
図７は、いずれかの遊星歯車用滑り軸受が用いられた風力発電装置９のナセル１０等を部分的に破断して示す断面図である。ナセル１０内の増速機３０において、いずれかの遊星歯車用滑り軸受が用いられる。風力発電装置９は、支持台１１上にナセル１０を水平旋回自在に設け、このナセル１０のケーシング１２内に主軸Ｍｓを回転自在に支持し、この主軸Ｍｓのケーシング１２外に突出した一端に、旋回翼であるブレード１３を取り付けてなる。主軸Ｍｓの他端は増速機３０に接続され、増速機３０の出力軸３４が発電機１４のロータ軸に結合されている。
【００３０】
ナセル１０は、旋回軸受ＢＲ１により旋回自在に支持される。ケーシング１２には、支持台１１に対してナセル１０を相対的に旋回駆動する図示外の駆動源が設置されている。
ブレード１３は、旋回軸受ＢＲ２により旋回自在に支持される。旋回軸受ＢＲ２は、風力発電装置のブレード１３を主軸Ｍｓに対して、主軸軸心Ｌ１に略垂直な軸心Ｌ２回りに旋回自在に支持する。主軸Ｍｓの突出した先端部Ｍｓａには、ブレード１３を旋回駆動する図示外の駆動源が設けられる。先端部Ｍｓａにこの旋回軸受の外輪が連結固定され、内輪の内周面に設けたギヤが、前記駆動源の駆動軸のピニオンギヤに噛み合っている。この駆動源を駆動させ、この旋回駆動力を前記内輪に伝達することで、ブレード１３が旋回可能となる。したがって、旋回軸受ＢＲ２は、風力発電装置９のブレード１３を主軸Ｍｓに対して、主軸軸心Ｌ１に略垂直な軸心Ｌ２回りに旋回自在に支持する。このように、ブレード１３の角度およびナセル１０の向きを風の状態に合わせて随時変更する。
【００３１】
＜遊星歯車用滑り軸受の適用例＞
図８，９に示すように、風力発電装置の増速機３０は、入力軸３１の回転を増速して低速軸３２に伝達する遊星歯車機構３３と、低速軸３２の回転を増速して出力軸３４に伝達する二次増速装置３５とを備える。入力軸３１は、主軸Ｍｓ（図７）に接続され、出力軸３４は発電機１４（図７）に接続される。
【００３２】
遊星歯車機構３３は、旋回自在なキャリア３７の周方向複数箇所に支持軸３８が設けられ、各支持軸３８の遊星歯車３９が遊星歯車用滑り軸受１を介して回転自在に支持されている。各支持軸３８の軸方向両端部には、遊星歯車用滑り軸受１の軸方向位置を規制するリング状の規制手段１５，１５が設けられている。キャリア３７は、入力軸３１と一体に回転するように設けられ、軸受４１，４２を介してケーシング４３に旋回自在に支持されている。キャリア３７に支持された各遊星歯車３９は、ケーシング４３に設けられた内歯のリングギヤ４４に噛み合い、かつこのリングギヤ４４と同心位置に設けられた外歯の太陽歯車４５と噛み合う。太陽歯車４５は、前記低速軸３２に設けられている。低速軸３２は軸受４７，４８を介してケーシング４３に回転自在に支持されている。
【００３３】
二次増速装置３５は、ギヤ列により構成されている。この例では、二次増速装置３５は、低速軸３２に固定されたギヤ５０が中間軸５１の小径側ギヤ５２に噛み合い、中間軸５１に設けられた大径側ギヤ５３が出力軸３４のギヤ５４に噛み合うギヤ列とされている。中間軸５１および出力軸３４は、それぞれ軸受５５，５６および軸受５７，５８によってケーシング４３に回転自在に支持されている。
【００３４】
＜増速機３０の動作について＞
入力軸３１が回転すると、入力軸３１と一体のキャリア３７が旋回し、キャリア３７の複数箇所に支持された遊星歯車３９が公転移動する。このとき遊星歯車３９は、固定のリングギヤ４４に噛み合いながら公転することで、自転を生じる。この公転しながら自転する遊星ギヤ３９に噛み合う太陽歯車４５は、入力軸３１に対して増速されて回転する。この太陽歯車４５の回転が二次増速装置３５で増速されて出力軸３４に伝えられる。
【００３５】
以上の説明では、遊星歯車用滑り装置１を風力発電装置の増速機３０に使用する例を示したが、遊星歯車用滑り装置１は他の機械にも使用することが可能である。
【００３６】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１…遊星歯車用滑り軸受、２…軸受分割体、２ａ…複合Ｒのクラウニング部、３，３Ａ…位置決め手段、４…凹み部、５…凸部、６，７…キー溝、８…キー、３３…遊星歯車機構、３８…支持軸、３９…遊星歯車、３９ａ…軸受嵌合孔
【図１Ａ】
2020051435.tif 000003
【図１Ｂ】
2020051435.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020051435.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
2020051435.tif 000012
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2020051435.tif 000014