(57)【要約】【課題】ミスアライメントの発生を抑制することができると共に、荷重等配機能を有する遊星歯車装置を提供する。【解決手段】太陽歯車１０及び内歯車２０の両者に噛合する複数の遊星歯車３０が、キャリア４０に設けられた複数の遊星歯車軸４１に各々回転可能に軸支されており、遊星歯車軸４１は、中空軸４５と、中空軸４５の中空部４６に中空軸４５の内周面４７と間隔をおいて配置される主軸４８と、中空軸４５と主軸４８との間に介在し且つ遊星歯車３０の軸方向中央部に相当する領域に位置し、中空軸４５を主軸４８に取付ける取付部４９を有し、取付部４９は、中空軸４５と主軸４８との偏角を許容する許容機構を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車及び内歯車の両者に噛合する複数の遊星歯車が、キャリアに設けられた複数の遊星歯車軸に各々回転可能に軸支されてなる遊星歯車装置であって、
前記遊星歯車軸は、
中空軸と、
前記中空軸の中空部に当該中空軸の内周面と間隔をおいて配置される主軸と、
前記中空軸と前記主軸との間に介在し且つ前記遊星歯車の軸方向中央部に相当する領域に位置し、前記中空軸を前記主軸に取付ける取付部と、
を有し、
前記取付部は、前記中空軸と前記主軸との偏角を許容する許容機構を有してなる遊星歯車装置。
【請求項２】
前記遊星歯車がやまば歯車からなる請求項１記載の遊星歯車装置。
【請求項３】
前記許容機構が、前記中空軸の内周面に形成された複数の内歯と、前記主軸の外周面に形成され且つ前記内歯と噛合する外歯とを有してなる請求項１または請求項２記載の遊星歯車装置。
【請求項４】
前記外歯の頂部に凸部を設け、その外周面に湾曲面が形成されてなる請求項３記載の遊星歯車装置。
【請求項５】
前記内歯が前記中空軸の内周面の全周に渡って形成されてなり、前記外歯が前記主軸の外周面の全周に渡って形成されてなる請求項３または請求項４記載の遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガスタービン発電設備用減速装置やジェットエンジン用減速装置等のような各種減速装置に搭載される遊星歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種減速装置に搭載される遊星歯車装置として、例えば、外歯を有する歯車である太陽歯車と、外歯を有して前記太陽歯車に噛合する歯車である複数の遊星歯車と、各遊星歯車の回転軸を支持して複数の遊星歯車の相対位置決めをする共通のキャリアと、内歯を有して複数の遊星歯車に噛合する内歯車とを備えた装置がある。このような遊星歯車装置のうち、高速大容量の遊星歯車装置では、騒音振動低減に対する要求がある場合、通常、やまば歯車を設けた遊星歯車機構が採用されている。
【０００３】
しかしながら、やまば歯車を設けた遊星歯車装置は、歯車の直径に対して歯幅が広い形状になることが多く、遊星歯車軸の弾性変形に伴うミスアライメントが発生し、歯車や軸受寿命が低下する虞がある。
【０００４】
そこで、遊星歯車軸の片側の剛性を他方より低くすることで、ミスアライメントの発生を抑制する遊星歯車装置が提案されている。（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７５９１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１０３３号公報
【特許文献３】特開２０１１−９４７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３等に記載されているように、ミスアライメントの発生を抑制するため、遊星歯車軸の片側の剛性を他方より低くする（構造的に低剛性（柔）な部分を設ける）と、作動中にかかる負荷により、装置の各部が変形することが考えられる。したがって、前記変形を高精度で予測する技術が必要不可欠となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ミスアライメントの発生を抑制することができると共に、荷重等配機能を有する遊星歯車装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため本発明は、太陽歯車及び内歯車の両者に噛合する複数の遊星歯車が、キャリアに設けられた複数の遊星歯車軸に各々回転可能に軸支されてなる遊星歯車装置であって、前記遊星歯車軸は、中空軸と、前記中空軸の中空部に当該中空軸の内周面と間隔をおいて配置される主軸と、前記中空軸と前記主軸との間に介在し且つ前記遊星歯車の軸方向中央部に相当する領域に位置し、前記中空軸を前記主軸に取付ける取付部とを有し、前記取付部は、前記中空軸と前記主軸との偏角を許容する許容機構を有してなる遊星歯車装置を提供するものである。前記遊星歯車は、やまば歯車であってもよい。
【０００９】
この構成を備えた遊星歯車装置は、前記取付部が前記遊星歯車の軸方向中央部に相当する領域に位置しているため、前記遊星歯車軸は、前記遊星歯車の軸方向中央部を支持することになる。したがって、ミスアライメントが発生することを抑制することができる。
【００１０】
また、前記許容機構は、前記中空軸の内周面に形成された複数の内歯と、前記主軸の外周面に形成され且つ前記内歯と噛合する外歯とを有することができる。このように構成することで、前記中空軸と前記主軸とをギヤカップリングで連結（接続）した構成とすることができる。
【００１１】
前記中空軸と前記主軸とをギヤカップリングで連結（接続）する場合、内歯と外歯のかみ合いには隙間（バックラッシ）を持たせることになるが、そのために、遊星歯車の軸直角平面上の位置がずれ、遊星歯車と太陽歯車、内歯歯車との噛み合い状態を悪化させる可能性がある。それを回避するため、前記許容機構において、前記外歯の頂部に凸部を設け、その外周面に湾曲面を形成することができる。このように構成することで、前記許容機構における偏角の許容を妨げることなく、前記内歯と前記外歯との間に形成される軸直角方向の隙間をより小さくすることができる。前記湾曲面は、球面であってもよい。また、前記湾曲部の軸方向長さは、前記外歯の歯幅より短くてもよく、歯幅中央付近のみでもよい。
【００１２】
さらにまた、前記内歯は、前記中空軸の内周面の全周に渡って形成してもよく、前記中空軸の内周面の任意の位置に、任意の数で形成してもよい。同様に、前記外歯は、前記主軸の全周に渡って形成してもよく、前記主軸の外周面の任意の位置に、任意の数で形成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ミスアライメントの発生を抑制することができる遊星歯車装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかる遊星歯車装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すII−II線に沿った断面図であり、ミスアライメントが生じていない状態を示す図である。
【図３】図１に示すII−II線に沿った断面図の一部であり、ミスアライメントが生じた状態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる遊星歯車装置の図２に準じた断面の一部を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る遊星歯車装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にかかる遊星歯車装置を模式的に示す斜視図、図２は、図１に示すII−II線に沿った断面図である。なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施形態にかかる遊星歯車装置１は、太陽歯車１０と、太陽歯車１０と同心円上且つ太陽歯車１０の外側に配設された内歯車２０と、太陽歯車１０及び内歯車２０の両者に噛合する複数（本実施形態では３つ）の遊星歯車３０と、各々の遊星歯車３０を回転可能にそれぞれ軸支する遊星歯車軸４１が設けられたキャリア４０を備えている。
【００１８】
太陽歯車１０は、遊星歯車装置１の中心に位置しており、その外周面には外歯１１が形成されている。この外歯１１には、後に詳述する遊星歯車３０の外歯３１が噛合するようになっている。また、太陽歯車１０は、入力軸５０に固定されており、入力軸５０と一体となって回転する。
【００１９】
内歯車（リングギヤ）２０は、その内周面に内歯２１が形成されており、この内歯２１には、後に詳述する遊星歯車３０の外歯３１が噛合するようになっている。なお、この内歯車２０は、自転する構成であってもよく、自転（回転）しない構成であってもよいが、本実施形態では、自転しない構成とした。
【００２０】
遊星歯車３０は、やまば歯車であり、太陽歯車１０と内歯車２０との間に、太陽歯車１０を中心として互いに等間隔で（互いに１２０度位相をずらして）配設されている。各々の遊星歯車３０の外周面には外歯３１が形成されており、各々の遊星歯車３０の外歯３１が太陽歯車１０の外歯１１及び内歯車２０の内歯２１と噛合するようになっている。この遊星歯車３０は、図２に示すように、後に詳述する遊星歯車軸４１の中空軸４５の外周面に軸受７０を介して回転可能に軸支されている。
【００２１】
キャリア４０は、出力軸６０の一端に固定され且つ出力軸６０の軸芯から放射状に等間隔（前記軸芯を中心として１２０度位相をずらした位置）で延出した３本のキャリア本体４２を有しており、各々のキャリア本体４２には、遊星歯車３０の回転軸である遊星歯車軸４１が各々固定されている。
【００２２】
遊星歯車軸４１は、図２に示すように、円筒形の中空軸４５と、中空軸４５の中空部４６に中空軸４５の内周面４７と間隔をおいて配置される主軸４８と、中空軸４５と主軸４８との間に介在して中空軸４５を主軸４８に取付ける取付部４９を備えている。
【００２３】
中空軸４５は、軸方向の長さが遊星歯車３０の歯幅と略同一であり、その中空部４６は、中空軸４５と同心円の円柱形状を有している。この中空軸４５の内周面４７の軸方向中央部には、内歯４９ａが全周に沿って形成されている。なお、内歯４９ａの幅（中空軸４５の軸方向に相当する長さ）は、所望により任意に決定することができる。なお、図２に符号Ｃで示す一点鎖線は、中空軸４５の軸芯であり、符号Ｐで示す一点鎖線は、遊星歯車３０の傾きを示す。
【００２４】
主軸４８は、中空軸４５と同心円の円柱形状を有しており、その基端側がキャリア本体４２に固定されている。主軸４８の先端部の外周面には、中空軸４５に形成された内歯４９ａが噛合する外歯４９ｂが全周に沿って形成されている。この外歯４９ｂは、内歯４９ａと略同一の幅（中空軸４５の軸方向に相当する長さ）を有している。なお、図２に符号Ｃで示す一点鎖線は、主軸４８の軸芯でもある。
【００２５】
取付部４９は、中空軸４５に形成された内歯４９ａと、主軸４８に形成された外歯４９ｂから構成されている。即ち、取付部４９は、中空軸４５と主軸４８とをギヤカップリングで連結（接続）する、またはスプラインによる嵌め合いで連結（接続）するものであり、中空軸４５と主軸４８との偏角を許容する許容機構として作用する。なお、取付部４９（内歯４９ａ及び外歯４９ｂ）は、前述した構成により、遊星歯車３０の軸方向中央部に相当する領域に位置することになる。
【００２６】
この構成を備えた遊星歯車装置１は、入力軸５０を回転させて太陽歯車１０を回転させると共に、各々の遊星歯車３０を自転もしくは公転させ、これらの遊星歯車３０の回転をキャリア４０に伝達することにより、入力軸５０の回転動力を減速して出力することが可能となっている。
【００２７】
また、本発明にかかる遊星歯車装置１は、取付部４９が、遊星歯車３０の軸方向中央部に相当する領域に位置しているため、主軸４８は、遊星歯車３０の軸方向中央部を支持することになる。したがって、ミスアライメントが発生することを抑制することができる。なお、図２は、ミスアライメントが発生していない状態を示しており、軸芯Ｃと、遊星歯車３０の傾きを示す線Ｐは、平行となっている。
【００２８】
また、本発明にかかる遊星歯車装置１の他の実施形態として、例えば、図４に示すように、主軸４８に形成された外歯４９ｂの頂部に凸部を設け、その外周面（凸部の外周面）に湾曲面を形成してもよい。このように構成することで、中空軸４５に形成された内歯４９ａの歯溝と、外歯４９ｂの歯（凸部）との隙間をさらに小さくすることができるため、内歯４９ａと外歯４９ｂとのガタにより生じる軸直角方向の変位を制限することができる。なお、前記湾曲面は、外歯４９ｂの外周面全体に形成されていてもよく、任意の一部に形成されていてもよい。なお、前記湾曲面は、球面状の湾曲面であってもよく、外歯４９ｂの歯幅中央付近の一部でもよい。
【００２９】
そしてまた、本実施形態では、内歯４９ａを中空軸４５の内周面４７の全周に沿って環状に形成し、外歯４９ｂを主軸４８の外周面の全周に沿って環状に形成した場合について説明したが、これに限らず、内歯４９ａ及び外歯４９ｂは、互いに係合して中空軸４５と主軸４８とを連結し且つ中空軸４５と主軸４８との偏角を許容する許容機構として作用することが可能であれば、中空軸４５の内周面４７及び主軸４８の外周面の全周に連続した環状に形成する必要はなく、任意の位置に任意の長さで、任意数形成してもよい。
【００３０】
さらにまた、本実施形態では、取付部４９が、中空軸４５に形成された内歯４９ａと、主軸４８に形成された外歯４９ｂとから構成される場合について説明したが、これに限らず、中空軸４５と主軸４８との偏角を許容する許容機構として作用することが可能であれば、例えば、弾性部材等で構成することもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、遊星歯車３０の回転をキャリア４０に伝達する場合について説明したが、これに限らず、遊星歯車装置１は、遊星歯車３０の回転を内歯車２０に伝達する構成であってもよい。
【００３２】
そしてまた、本実施形態では、３つの遊星歯車３０を有する遊星歯車装置１について説明したが、これに限らず、遊星歯車３０の配設数は任意に決定することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、遊星歯車３０がやまば歯車である場合について説明したが、これに限らず、遊星歯車３０の種類は、任意により決定することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…遊星歯車装置、１０…太陽歯車、２０…内歯車、３０…遊星歯車、４０…キャリア、４１…遊星歯車軸、４５…中空軸、４８…主軸、４９…取付部、４９ａ…内歯、４９ｂ…外歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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