(57)【要約】【課題】  大幅な高効率化を目指して給油量を削減した場合であっても、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止して、歯面の焼付きや接触疲労強度の低下を防ぐこと。【解決手段】  本発明の歯車装置は、上記課題を解決するために、互いに噛み合う２個の歯車で構成された歯車対と、該歯車対の噛み合い部へ潤滑油を供給する給油ノズルと、前記歯車対の噛み合い部の終わり側に設けられ、前記歯車対の少なくとも一方の歯面に媒体を供給して前記歯面上に付着している前記潤滑油を除去する媒体供給ノズルとを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合う２個の歯車で構成された歯車対と、該歯車対の噛み合い部へ潤滑油を供給する給油ノズルと、前記歯車対の噛み合い部の終わり側に設けられ、前記歯車対の少なくとも一方の歯面に媒体を供給して前記歯面上に付着している前記潤滑油を除去する媒体供給ノズルとを備えていることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車装置において、
前記歯車対は、駆動歯車と、該駆動歯車より径が大きく、該駆動歯車と噛み合って回転する従動歯車とから成ることを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車装置において、
前記媒体供給ノズルは、前記駆動歯車及び前記従動歯車のそれぞれの歯面上に前記媒体を供給するように設置されていることを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車装置において、
前記媒体供給ノズルは、前記歯車対の軸方向から前記媒体を供給するように設置されていることを特徴とする歯車装置
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車装置において、
前記媒体供給ノズルは、前記歯車対の径方向から前記媒体を供給するように設置されていることを特徴とする歯車装置
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の歯車装置において、
前記媒体供給ノズルから供給される媒体は圧縮気体であることを特徴とする歯車装置。
【請求項７】
請求項６に記載の歯車装置において、
前記媒体供給ノズルは、前記圧縮気体を前記歯車対の少なくとも一方の歯面に供給して前記歯面上に付着している前記潤滑油を除去する給気ノズルであることを特徴とする歯車装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の歯車装置において、
前記歯車対の少なくとも一方の歯車の周囲を覆うシュラウドを備えていることを特徴とする歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車装置に係り、例えば、船舶或いはガスタービン用減速機等の産業機械に好適な歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶或いはガスタービン用減速機等の産業機械で使用される歯車装置は、大容量で連続運転されるものが多いため、歯車装置の伝達効率を向上させることは、省資源の観点から非常に重要である。
【０００３】
歯車装置の歯車が動力を伝達する際に発生する損失は、歯面が擦れ合うことにより生じる摩擦損失、潤滑油をはね飛ばす際に生じる撹拌損失、歯車の周囲の流体（例えば、空気）がつれ回ることにより生じる抵抗による風損が、一般的には挙げられる。従って、これらの損失を低減することが、歯車装置の伝達効率向上につながる。
【０００４】
通常、噛み合う歯車対の噛み合い部へ潤滑油を直接供給する強制給油方式の歯車装置においては、給油量を削減することにより、上記の潤滑油をはね飛ばす際に生じる撹拌損失を低減することができる。しかし、給油量を削減すると、歯面の冷却が十分に行なわれないため、歯面が高温となり歯面間の潤滑油膜が破断し、歯面の焼き付きが発生する可能性が高まる。
【０００５】
また、浸炭焼入れ歯車においては、歯面が焼戻し温度を超える温度になると表面硬度が低下し、接触疲労強度が低下することにより、ピッチングなどの表面疲労損傷が発生する可能性が高まると考えられている。
【０００６】
従って、信頼性を低下させずに撹拌損失を低減するには、歯車及び歯面の温度上昇の抑止が重要となる。
【０００７】
この課題に対し、例えば特許文献１には，歯車の周囲に適切な囲いを設け、潤滑油が滞留しない構造とすることで、撹拌損失を低減し、歯車及び歯面の温度上昇を抑止する技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、歯車本体に螺旋羽根部を設けることで、螺旋羽根部が空気を吸入して排出し、これにより歯車本体が冷却され、歯車及び歯面の温度上昇を抑止する技術が開示されている。
【０００９】
更に、特許文献３には、歯車の歯の側面に放熱板を設けることで、放熱板が熱を放熱し、これにより歯車の歯が効率的に冷却され、歯車及び歯面の温度上昇を抑止する技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献４には、歯面に圧縮空気を供給し歯面上に付着している潤滑油を除去するノズルを、歯車対の噛み合い始め側に設けることで、歯車対の噛み合い部へ供給される新たな潤滑油の温度上昇を抑止し、これにより歯面の冷却性と潤滑性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２０８１４６号公報
【特許文献２】特開平８−１５２８３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３３０７号公報
【特許文献４】特開２０１２−２１９９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献１乃至４に記載されている技術は、歯車歯面を含む歯車全体の温度上昇を抑止することができるため、歯面の焼き付きや浸炭焼入れ歯車の接触疲労強度低下の発生に対する安全代が大きくなり、給油量を現状よりも削減でき、高効率化は達成できると考えられる。
【００１３】
しかしながら、歯面の焼き付きや浸炭焼入れ鋼の接触疲労強度低下の発生には、歯車本体の温度、特に歯車歯面の温度がより直接的に影響すると考えられており、大幅な高効率化を目指す上では、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止することが必要であるが、上述した特許文献１乃至４に記載されている技術は、このような点が考慮されているとは言い難く、大幅な高効率化を目指して給油量を削減した場合に、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止して、歯面の焼付きや接触疲労強度の低下が防げるか懸念が残る。
【００１４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大幅な高効率化を目指して給油量を削減した場合であっても、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止して、歯面の焼付きや接触疲労強度の低下を防ぐことができる歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の歯車装置は、上記目的を達成するために、互いに噛み合う２個の歯車で構成された歯車対と、該歯車対の噛み合い部へ潤滑油を供給する給油ノズルと、前記歯車対の噛み合い部の終わり側に設けられ、前記歯車対の少なくとも一方の歯面に媒体を供給して前記歯面上に付着している前記潤滑油を除去する媒体供給ノズルとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大幅な高効率化を目指して給油量を削減した場合であっても、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止して、歯面の焼付きや接触疲労強度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の歯車装置の実施例１を示す概略構成図である。
【図２】本発明の歯車装置の実施例１を示す断面図である。
【図３】本発明の歯車装置の実施例１における歯車と給気ノズルの位置関係の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の歯車装置における歯車と給気ノズルの位置関係の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の歯車装置の実施例２を示す概略構成図である。
【図６】本発明の歯車装置の実施例２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の歯車装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１９】
図１及び図２に、本発明の歯車装置の実施例１を示す。該図に示す如く、本実施例の歯車装置は、互いに噛み合う２個の歯車、即ち、駆動歯車１と、駆動歯車１と噛み合って回転する従動歯車３で構成された歯車対と、歯車対の噛み合い部６へ潤滑油を供給する給油ノズル５と、歯車対の噛み合い部６の終わり側（給油ノズル５とは反対側）に設けられ、駆動歯車１及び従動歯車２のそれぞれの歯面上に圧縮気体（例えば、空気）等の媒体を供給して歯面上に付着している潤滑油を除去する媒体供給ノズルである給気ノズル７及び８と、潤滑油のミストを凝集するミストコレクタ１１とから概略構成されている。
【００２０】
更に詳述すると、駆動歯車１は、駆動歯車軸２と同軸となっており、図示しない軸受により回転支持されている。一方、駆動歯車１と噛み合う従動歯車３は、従動歯車軸４と同軸となっており、図示しない軸受により回転支持されている。そして、給油ノズル５は、駆動歯車１と従動歯車２が噛み合う歯車対の噛み合い部６の近傍に設置されている。また、給気ノズル７及び８は、それぞれ駆動歯車１及び従動歯車３の側面（図３に示すように、駆動歯車１及び従動歯車３の軸方向）に設置され、ミストコレクタ１１は、図示しない歯車箱内に設置されていると共に、歯車箱外へ連通した流路（図示せず）を有している。
【００２１】
このような本実施例の歯車装置の構成において、駆動歯車軸２を駆動歯車回転方向１２に回転駆動すると、駆動歯車１が駆動歯車回転方向１２に回転し、駆動歯車１と噛み合う従動歯車３及び従動歯車軸４は、従動歯車回転方向１３に回転する。
【００２２】
この際、給油ノズル５から歯車対の噛み合い部６へ供給された潤滑油は、駆動歯車１と従動歯車３の歯面の潤滑及び冷却を行ない、大部分は歯車対の噛み合い部６から回転下流側へ排出されるが、一部は駆動歯車１と従動歯車３の歯面に付着して残っている。
【００２３】
しかし、本実施例では、駆動歯車１と従動歯車３の歯面に付着して残っている潤滑油は、給気ノズル７から駆動歯車１の歯面へ向かって供給される圧縮気体と、給気ノズル８から従動歯車３の歯面へ向かって供給される圧縮気体により除去される。
【００２４】
そして、駆動歯車１と従動歯車３は、歯面から潤滑油が除去された状態で回転を続け、給油ノズル５から歯面温度よりも低温の新たな潤滑油が供給される。
【００２５】
なお、図示しない歯車箱内部は、飛散してミスト状となった潤滑油と空気が混合した状態であるが、ミストコレクタ１１が潤滑油ミストを凝集するため、歯車箱内の潤滑油ミストの濃度は小さくなっている。
【００２６】
上述した給油ノズル５から噛み合い部６へ供給された潤滑油は、歯面の摩擦エネルギーにより高温となっており、これが歯面に付着したまま次の噛み合いへ移行すると、給油ノズル５から供給される歯面温度よりも低温の潤滑油が歯面に付着しにくくなり、歯面の冷却が十分に行なわれない。
【００２７】
しかし、上述した本実施例のように、給気ノズル７及び８から供給された圧縮気体により高温の潤滑油が除去された歯面は、給油ノズル５から供給される歯面温度よりも低温の新たな潤滑油が付着しやすくなっており、十分な歯面の冷却効果が期待できる。また、噛み合い終わりから次の噛み合い始めまでの区間では、歯面に高温の潤滑油が付着していないために、歯面の熱伝達率が大きくなり、歯面から歯車周囲へ効率的に放熱される。
【００２８】
このような本実施例によれば、大幅な高効率化を目指して給油量を削減した場合であっても、より効率的に歯車歯面の温度上昇を抑止して、歯面の焼付きや接触疲労強度の低下を防ぐことができる。従って、信頼性を損なうことなく、給油量を削減して伝達効率を向上させることができる歯車装置を得ることができる。
【００２９】
また、駆動歯車１及び従動歯車２の周囲には高温となった潤滑油ミストが対流しているが、給油ノズル７及び８から供給された圧縮空気がこれを除去するため、駆動歯車１及び従動歯車２の周囲は潤滑油ミストよりも低温の空気に置換される。これにより、歯面から歯車周囲への放熱がより効率的に行われる。
【００３０】
また、ミストコレクタ１１の効果により、歯車箱内の潤滑油ミストの濃度が小さくなっているため、歯車箱内の気体の密度が小さくなり、歯車の回転に流体がつれ回ることにより生じる風損が低減され、動力損失が低減される。
【００３１】
なお、本実施例では、駆動歯車１と従動歯車３に対し、給気ノズルを１個ずつ設けたが、複数個の給気ノズルを設けてもよい。
【００３２】
また、本実施例では、図３に示すように、給気ノズル７及び８で駆動歯車１及び従動歯車３の軸方向から給気しているが、図４に示すように、駆動歯車１及び従動歯車３の径方向から給気ノズル７及び８で給気してもよい。
【００３３】
更に、本実施例では、駆動歯車１及び従動歯車３の両方に給気ノズル７及び８を設けているがいずれか一方であってもよい。この際には、径が小さい歯車側に給気ノズルを設ける方が好ましい。これは、径が小さな歯車は、体積が小さいため熱容量が小さく、また回転数が大きいため、かみ合い部で温度上昇する頻度が高く、かつ周囲流体へ放熱する時間が短くなることに起因して、温度上昇しやすいためである。
【実施例２】
【００３４】
図５及び図６に、本発明の歯車装置の実施例２を示す。該図に示す如く、本実施例の歯車装置においても駆動歯車１は、駆動歯車軸２と同軸となっており、図示しない軸受により回転支持されている。一方、駆動歯車１と噛み合う従動歯車３は、従動歯車軸４と同軸となっており、図示しない軸受により回転支持されている。また、給油ノズル５は、駆動歯車１と従動歯車３が噛み合う歯車対の噛み合い部６の近傍に設置されている。更に、給気ノズル７及び８は、それぞれ駆動歯車１及び従動歯車３の軸方向に設置され、ミストコレクタ１１は、図示しない歯車箱内に設置されていると共に、歯車箱外へ連通した流路（図示せず）を有している。
【００３５】
そして、本実施例では、駆動歯車１、駆動歯車軸２、従動歯車３、従動歯車軸４、給油ノズル５、給気ノズル７及び８と干渉せず、それぞれ駆動歯車１及び従動歯車３の周囲を覆うようにシュラウド９及び１０が設置されている。
【００３６】
このような本実施例の歯車装置の構成において、駆動歯車軸２を駆動歯車回転方向１２に回転駆動すると、駆動歯車１が駆動歯車回転方向１２の方向に回転し、駆動歯車１と噛み合う従動歯車３及び従動歯車軸４は、従動歯車回転方向１３に回転する。
【００３７】
この際、給油ノズル５から歯車対の噛み合い部６へ供給された潤滑油は、駆動歯車１と従動歯車３の歯面の潤滑及び冷却を行ない、大部分は歯車対の噛み合い部６から回転下流側へ排出されるが、一部は駆動歯車１と従動歯車３の歯面に付着して残っている。
【００３８】
しかし、本実施例では、駆動歯車１と従動歯車３の歯面に付着して残っている潤滑油は、給気ノズル７から駆動歯車１の歯面へ向かって供給される圧縮気体と、給気ノズル８から従動歯車３の歯面へ向かって供給される圧縮気体により除去される。
【００３９】
そして、駆動歯車１と従動歯車３は、歯面から潤滑油が除去された状態で回転を続け、給油ノズル５から歯面温度よりも低温の新たな潤滑油が供給される。
【００４０】
上述した給油ノズル５から歯車対の噛み合い部６へ供給された潤滑油は、歯面の摩擦エネルギーにより高温となっており、これが歯面に付着したまま次の噛み合いへ移行すると、給油ノズル５から供給される歯面温度よりも低温の潤滑油が歯面に付着しにくくなり、歯面の冷却が十分に行なわれない。
【００４１】
しかし、上述した本実施例のように、給気ノズル７及び８から供給された圧縮気体により高温の潤滑油が除去された歯面は、給油ノズル５から供給される歯面温度よりも低温の新たな潤滑油が付着しやすくなっており、十分な歯面の冷却効果が期待できる。
【００４２】
更に、本実施例では、シュラウド９及び１０が、それぞれ駆動歯車１及び従動歯車３の周囲を覆っているため、給気ノズル７及び８から供給された圧縮気体は、シュラウド９及び１０に案内されて効率的に歯面から潤滑油を除去することができると共に、歯車周囲の潤滑油ミストも、効率的にシュラウド９及び１０に案内されてシュラウド外へ排出することができる。
【００４３】
このような本実施例によれば、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、歯面に付着した潤滑油を効率的に除去することができる。
【００４４】
また、ミストコレクタ１１の効果により歯車箱内の潤滑油ミストの濃度が小さくなっているため、歯車箱内の気体の密度が小さくなり、歯車の回転に流体がつれ回ることにより生じる風損が低減され、動力損失が低減される。
【００４５】
なお、本実施例では、駆動歯車１と従動歯車３に対し、給気ノズルを１個ずつ設けたが、複数個の給気ノズルを設けてもよい。
【００４６】
また、本実施例では、図３及び図４に示すように、給気ノズル７及び８を駆動歯車１及び従動歯車３の軸方向或いは駆動歯車１及び従動歯車３の径方向のいずれの方向から給気してもよい。
【００４７】
更に、本実施例では、駆動歯車１及び従動歯車３の両方に給気ノズル７及び８を設けているがいずれか一方であってもよい。この際には、径が小さい歯車側に給気ノズルを設ける方が好ましい。これは、径が小さな歯車は、体積が小さいため熱容量が小さく、また、回転数が大きいため、かみ合い部で温度上昇する頻度が高く、かつ、周囲流体へ放熱する時間が短くなることに起因して、温度上昇しやすいためである。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…駆動歯車、２…駆動歯車軸、３…従動歯車、４…従動歯車軸、５…給油ノズル、６…歯車対の噛み合い部、７、８…給気ノズル、９、１０…シュラウド、１１…ミストコレクタ、１２…駆動歯車回転方向、１３…従動歯車回転方向。
【図１】
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【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】
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