(57)【要約】【課題】  太陽歯車とキャリアとの接触を防止して、太陽歯車及びキャリアの耐久性を向上できる遊星歯車装置の歯車締結構造を提供する。【解決手段】  太陽歯車(6)の軸方向移動を拘束する拘束手段を設ける。拘束手段は、太陽歯車(6)の歯部(6b)の軸方向側方で筒状本体部(6a)の外周部に設けた環状溝(6c)と、筒状本体部(6a)の外周部外径よりも大きな外径を有する環状プレートを略半分割にして構成され、環状溝(6c)内に挿入される２つの半割スペーサ(41,41)と、前記環状溝(6c)内に挿入した前記２つの半割スペーサ(41,41)を、前記太陽歯車(6)に一体的に回転自在に結合された歯車支持軸(23)の端面とで挟むようにして固定するプレート(42)とを備えた。また、拘束手段は、太陽歯車(6)の筒状本体部(6a)と、キャリア(9)又はキャリア(9)に固定されたパイプ(5)との間に設けた軸受(43)でもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車装置の歯車締結構造において、
太陽歯車(6)の軸方向移動を拘束する拘束手段を設けた
ことを特徴とする遊星歯車装置の歯車締結構造。
【請求項２】
請求項１記載の遊星歯車装置の歯車締結構造において、
前記拘束手段は、
前記太陽歯車(6)の歯部(6b)の軸方向側方で筒状本体部(6a)の外周部に設けた環状溝(6c)と、
前記太陽歯車(6)の筒状本体部(6a)の外周部の外径よりも大きな外径を有する環状プレートを略半分割にして構成され、前記環状溝(6c)内に環状に配置して挿入される２つの半割スペーサ(41,41)と、
前記環状溝(6c)内に挿入した前記２つの半割スペーサ(41,41)を、前記太陽歯車(6)に一体的に回転自在に結合された歯車支持軸(23)の端面とで挟むようにして固定するプレート(42)とを備えた
ことを特徴とする遊星歯車装置の歯車締結構造。
【請求項３】
請求項１記載の遊星歯車装置の歯車締結構造において、
前記拘束手段は、
前記太陽歯車(6)の筒状本体部(6a)と、キャリア(9)又はキャリア(9)に固定されたパイプ(5)との間に設けた軸受(43)である
ことを特徴とする請求項１記載の遊星歯車装置の歯車締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車装置の歯車締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、減速比が大きく、しかもコンパクトに構成できるという理由によって、遊星歯車装置が多く用いられている。例えば、風力発電機の回転翼と発電機との間に設置される遊星歯車装置としては、特許文献１（未公開）に開示された風力発電用増速機がある。図４は特許文献１に記載された風力発電用増速機の断面図であり、以下図４に基づき従来技術を説明する。
【０００３】
図４において、風力発電用増速機は、入力側歯車機構（低速側歯車機構）１と出力側歯車機構（高速側歯車機構）２とを備え、回転翼（図示せず）の軸部が入力側歯車機構１に接続され、この回転翼が風を受けて回転してその回転力が出力軸４に伝達されるものである。
入力側歯車機構１は、太陽歯車６と、この太陽歯車６に噛合する複数（この場合、３個の例を示している。）の遊星歯車７…と、この遊星歯車７が噛合するリングギヤ８と、遊星歯車７…を回転自在に支持するキャリア９等を備えている。太陽歯車６の中心には貫通孔が形成されており、該貫通孔にはキャリア９に取り付けられたパイプ５が回転自在に挿入されている。太陽歯車６は、筒状本体部６ａと、この筒状本体部６ａの外周面に設けられる歯部６ｂとから構成されている。
【０００４】
キャリア９は、１対の円盤状の基板部１１，１２を有しており、この１対の基板部１１，１２が周方向に沿って所定ピッチ（この場合、約１２０度ピッチ）で配設される連結部１４…にて連結されている。そして、周方向に沿って隣合う連結部１４、１４間には、基板部１１、１２間にそれぞれ軸部材１５を固定し、この軸部材１５に軸受１６、１６を介して回転自在に前記遊星歯車７を外嵌している。キャリア９は、ケース１０のギヤケース１８に軸受２１を介して、トルクアーム１７に軸受２０を介して回転自在に支持されている。また、前記パイプ５は、その一端部がキャリア９の基板部１１に固着され、他端部が出力側歯車機構２の歯車支持軸２３に軸受を介して回転自在に支持されている。一方の基板部１１から外方へ突出して設けた円筒部１３に、前記回転翼の軸部が連結される。また、ケース１０のギヤケース１８とトルクアーム１７との間には前記リングギヤ８が設けられている。
【０００５】
出力側歯車機構（高速側歯車機構）２は、前記歯車支持軸２３に外嵌される第１歯車２５と、この第１歯車２５に噛合する歯部が設けられた軸部材（図示せず）の回転によって回転する第２歯車（図示せず）と、この第２歯車に噛合してこの第２歯車の回転によって回転する前記出力軸４とを有している。歯車支持軸２３は、前記太陽歯車６の筒状本体部６ａに連続する筒状体であって、筒状本体部６ａと軸継手２３ａを介してスプライン又は歯車継手結合されており、一体に回転する。歯車支持軸２３は、軸受３１、３２を介して回転自在に回転し、歯車支持軸２３及び前記第１歯車２５に設けられた軸継手部３７（スプライン又は歯車継手）を介して前記第１歯車２５が回転する。
【０００６】
また、前記第２歯車は、ギヤケース１８に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持された軸部材（図示せず）の一端部に外嵌固定されている。この軸部材の他端部には、第１歯車２５に噛合する歯部（図示せず）が設けられている。出力軸４の一端部には、前記第２歯車に噛合するピニオン（ギヤ部）３０が設けられている。
【０００７】
【特許文献１】特許願２００３−４０４５８４号公報（平成１５年１２月３日出願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の遊星歯車装置においては、次のような問題が生じている。すなわち、入力側歯車機構１の太陽歯車６は、歯部６ｂで複数の遊星歯車７に噛合しており、各遊星歯車７の荷重分担を向上させる目的のため、軸継手２３ａでフロートさせる、つまり軸継手２３ａを介することにより半径方向に移動自在となるように外嵌されている。ところが、太陽歯車６の筒状本体部６ａは、出力側歯車機構２の歯車支持軸２３と軸継手２３ａによってスプライン等を介して一体的に回転可能となっており、軸方向にも移動可能な構成となっている。このため、太陽歯車６が回転中にキャリア９のスラスト面９ａと接触することがある。太陽歯車６とキャリア９のスラスト面９ａとの間には相対回転が生じているので、上記接触による太陽歯車６及びキャリア９のスラスト面９ａの摺動部の磨耗が激しく、部品寿命を劣化させている。特に、風力発電機では、発電制御用の油圧配管や電気配線を軸方向に貫通させるために、本来遊星歯車装置の動力伝達には不要であるパイプ５を太陽歯車６の中心部に設けている。このため、太陽歯車６の前記摺動部の径が大きくなり、太陽歯車６及びキャリア９の摺動部の周速度は従来よりも速くなり、摺動部の磨耗度が激しい。さらに、風力発電機等は高い塔の上部に設置されているため、部品故障時のメンテナンスは非常に困難である。この結果、部品の耐久性を大幅に向上することが強く望まれている。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、太陽歯車とキャリアとの接触を防止して、太陽歯車及びキャリアの耐久性を向上できる遊星歯車装置の歯車締結構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、第１発明は、遊星歯車装置の歯車締結構造において、太陽歯車の軸方向移動を拘束する拘束手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この場合において、前記拘束手段は、
前記太陽歯車の歯部の軸方向側方で筒状本体部の外周部に設けた環状溝と、
前記太陽歯車の筒状本体部の外周部の外径よりも大きな外径を有する環状プレートを略半分割にして構成され、前記環状溝内に環状に配置して挿入される２つの半割スペーサと、
前記環状溝内に挿入した前記２つの半割スペーサを、前記太陽歯車に一体的に回転自在に結合された歯車支持軸の端面とで挟むようにして固定するプレートとを備えてもよい。
【００１２】
また、この場合において、前記拘束手段は、前記太陽歯車の筒状本体部と、キャリア又はキャリアに固定されたパイプとの間に設けた軸受であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によると、太陽歯車の軸方向移動を拘束しているので、太陽歯車とキャリアとの所定の隙間を維持できる。これにより、太陽歯車とキャリアとの接触による磨耗を無くし、太陽歯車及びキャリアの耐久性、すなわち遊星歯車装置の耐久性を大幅に向上できる。
【００１４】
また、第２発明によると、太陽歯車は、太陽歯車に一体的に回転自在に結合された歯車支持軸に半割スペーサを介して固定されているため、軸方向移動が拘束され、太陽歯車とキャリアとの所定の隙間を維持できる。このため、太陽歯車とキャリアとの接触による磨耗を防止でき、遊星歯車装置の耐久性を向上できる。
【００１５】
また、第３発明によると、太陽歯車をキャリア又はキャリアに固定されたパイプの外周部に軸受を介して外嵌しているので、この軸受により太陽歯車のキャリアに向かう方向への移動が拘束される。このため、太陽歯車とキャリアとの所定隙間を維持できるので、両者同士の接触による磨耗を防止して、遊星歯車装置の耐久性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る遊星歯車装置の歯車締結構造の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。尚、適合機械として風力発電機を例に挙げて説明する。
【００１７】
まず、図１に基づき、第１実施形態を説明する。
図１において、風力発電用増速機は、入力側歯車機構（低速側歯車機構）１と出力側歯車機構（高速側歯車機構）２とを備えており、入力側歯車機構１に回転翼（図示せず）の軸部が接続され、この回転翼が風を受けて回転してその回転力が出力側歯車機構２の出力軸４に伝達されるものである。
【００１８】
入力側歯車機構１は、前記回転翼に直結する軸部に固定されたキャリア９と、このキャリア９に回転自在に支持された複数（例えば３個）の遊星歯車７（１個のみ図示している。）と、この遊星歯車７と噛合する太陽歯車６とリングギヤ８とを備えている。パイプ５は、詳細は後述するようにキャリア９に取り付けられ、パイプ５の一端側には上記太陽歯車６が回転自在に挿入されている。パイプ５はパイプ状部材から構成されており、パイプ５の貫通孔内に風力発電の各種制御を行うための油圧配管や電気配線（いずれも図示せず）を通すようにしている。太陽歯車６は、パイプ５に回転自在に挿入される筒状本体部６ａと、この筒状本体部６ａの外周面の一端側に設けられる歯部６ｂとから構成されている。
【００１９】
キャリア９は、１対の円盤状の基板部１１，１２を有しており、１対の基板部１１，１２が周方向に沿って所定ピッチ（遊星歯車７が３個の場合、約１２０度ピッチ）で配設される複数箇所の連結部１４…にて連結されている。周方向に沿って隣合う連結部１４、１４間には、前記基板部１１、１２間にそれぞれ軸部材１５を固定し、軸部材１５に軸受１６、１６を介して回転自在に前記遊星歯車７を外嵌している。前記ケース１０は、トルクアーム１７と、リングギヤ８と、出力軸４側のギヤケース１８とを有しており、キャリア９はこのケース１０のトルクアーム１７に軸受２０を介して、ギヤケース１８に軸受２１を介してそれぞれ回転自在に支持されている。また、前記パイプ５は、その一端部がキャリア９の入力軸側の基板部１１に取り付けられており、他端部が出力側歯車機構２の歯車支持軸２３に軸受３８を介して回転自在に支持されている。キャリア９の入力軸側の基板部１１には外方へ突出する円筒部１３が設けられており、この円筒部１３には回転翼（図示せず）の軸部が連結される。円筒部１３と、キャリア９の基板１１の一部と、パイプ５とは一体的に回転するようになっており、以下、これら円筒部１３と、キャリア９の基板１１の一部と、パイプ５とをもって入力軸１９と呼ぶ。
【００２０】
ケース１０のトルクアーム１７とギヤケース１８との間には、前記リングギヤ８が取り付けられている。なお、トルクアーム１７の、入力軸１９の円筒部１３の外周側、及びパイプ５の他端部の外周側には、それぞれシール部Ｓ、Ｓが配置されている。なおまた、ケース１０はトルクアーム１７とギヤケース１８とリングギヤ８とで分割構成された例で示しているが、これに限定されず、例えば一体的に構成してもよい。
【００２１】
上記のように構成された入力側歯車機構１では、前記回転翼が風を受けて回転すれば、入力軸１９が図１の矢印Ａ１方向に回転し、この入力軸１９の回転に伴ってキャリア９が回転して、遊星歯車７がリングギヤ８に噛合しながら太陽歯車６の廻りに公転しつつ自転する。これによって、太陽歯車６が歯車支持軸２３の軸心の回りに回転する。
【００２２】
次に、出力側歯車機構２は、歯車支持軸２３を介して外嵌される第１歯車２５と、この第１歯車２５に噛合う歯部２９を有する軸部材２８の回転によって回転する第２歯車２６と、この第２歯車２６に噛合してこの第２歯車２６の回転によって回転する前記出力軸４とを有している。歯車支持軸２３は、前記太陽歯車６の筒状本体部６ａに連結した筒状体であって、太陽歯車６の筒状本体部６ａと一体に回転する。すなわち、一方の歯車支持軸２３の一端部には、前記筒状本体部６ａの歯車支持軸２３側外径よりも大きな内径を有する拡径部２３ｂを形成しており、拡径部２３ｂの内周部にはスプライン２４ａ等の軸継手を形成している。他方の太陽歯車６の筒状本体部６ａの歯車支持軸２３側の外周部にはスプライン２４ｂ等の軸継手を形成してあり、このスプライン２４ｂよりも歯部６ｂ側（入力側）の外周部には環状溝６ｃを形成している。そして、この環状溝６ｃ内に、２つの半割スペーサ４１，４１を環状にして挿入している。この２つの半割スペーサ４１，４１は、前記筒状本体部６ａのスプライン２４ｂの外周部外径よりも大きな外径を有する環状プレートを略半分に分割して形成したものである。環状溝６ｃと半割スペーサ４１，４１との間の径方向隙間は、太陽歯車６が複数の遊星歯車７から偏荷重を受けたときに径方向に移動可能な程度の大きさに設定され、軸方向隙間は、太陽歯車６の軸方向の移動を拘束する程度に形成されている。さらに、筒状本体部６ａのスプライン２４ｂは前記歯車支持軸２３の拡径部２３ｂのスプライン２４ａに噛合うように挿入し、この歯車支持軸２３の拡径部２３ｂの端面を前記半割スペーサ４１，４１の端面に当接させ、この半割スペーサ４１，４１を挟むように歯車支持軸２３の外端面に環状プレート４２を当ててボルトで固定している。尚、太陽歯車６を径方向に移動可能とするために、ここでは２つの半割スペーサ４１，４１と太陽歯車６の環状溝６ｃとの間に所定の隙間を設けているが、これに限定されず、２つの半割スペーサ４１，４１と歯車支持軸２３の外端面及び環状プレート４２との隙間を、前記太陽歯車６が径方向に移動自在に設けてもよい。
【００２３】
そして、ケース１０のギヤケース１８内に収納される前記第１歯車２５が、前記歯車支持軸２３の外周部に設けられたスプライン等の軸継手部３７により外嵌固定されている。歯車支持軸２３が回転すると、この軸継手部３７により前記第１歯車２５が回転する。
【００２４】
また、第２歯車２６は、ギヤケース１８に軸受２７、２７を介して回転自在に支持された軸部材２８の一端部に外嵌固定されている。軸部材２８は、出力軸４の近傍に配置されている。軸部材２８の他端部には、第１歯車２５に噛合する歯部２９が設けられている。また、前記出力軸４の一端部には、上記第２歯車２６に噛合するピニオン（ギヤ部）３０が設けられている。
【００２５】
上記出力側歯車機構２では、第１歯車２５が回転すれば、歯部２９が第１歯車２５と噛合している軸部材２８が回転する。さらに軸部材２８が回転すれば、第２歯車２６が回転して、この第２歯車２６にギヤ部３０が噛合している出力軸４が回転する。なお、出力軸４は、図１に示すように、その一端部が軸受３４を介してギヤケース１８のリングギヤ８側の側壁３５に回転自在に支持され、その他端部が軸受３６，３６を介してギヤケース１８の外端壁２２に回転自在に支持されている。また、前記各歯車機構１，２の各軸受１６，２０，２１，２７，３１，３２，３４，３６等は潤滑油が供給され、各回転体が滑らかに回転するように構成されている。
【００２６】
従って、この増速機では、前述のように回転翼（図示せず）が風に当たることによって入力軸１９が図１の矢印Ａ１方向に回転すれば、キャリア９が回転して、遊星歯車７及びリングギヤ８を介して太陽歯車６が回転する。そして、太陽歯車６が回転すれば、この太陽歯車６の軸継手（スプライン２４ｂ）にて歯車支持軸２３が回転することになり、歯車支持軸２３の外周部に設けられた軸継手部３７が回転すれば、上記したように出力軸４が矢印Ａ２のように回転する。また、出力軸４は発電機（図示せず）等に接続されていて、この出力軸４の回転によって、発電機が駆動して発電されるようになっている。
【００２７】
第１実施形態によると、太陽歯車６は半割スペーサ４１，４１を介して歯車支持軸２３に連結されており、この歯車支持軸２３は、軸受３１，３２を介してケース１０のギヤケース１８によって軸方向の移動を拘束されている。この結果、太陽歯車６はその軸方向の移動が拘束されるため、太陽歯車６とキャリア９との間の所定隙間が維持され、両者が接触することはない。このため、従来のような太陽歯車６とキャリア９の接触による磨耗が無くなるので、太陽歯車６及びキャリア９の耐久性を向上でき、故障頻度を大幅に低減できる。また、半割スペーサ４１，４１と太陽歯車６の環状溝６ｃとの間の径方向隙間は、太陽歯車６が径方向へ移動可能な所定大きさとしているため、遊星歯車７の偏荷重を受けたときの太陽歯車６の調芯性が保たれ、遊星歯車機構の荷重分担が乱れることがない。従って、遊星歯車７の偏荷重を受けても太陽歯車６はスムーズに回転でき、耐久性を向上できる。尚、半割スペーサ４１，４１は環状円盤プレートの略半分割なので、太陽歯車６の環状溝６ｃ内に容易に挿入でき、組立作業性がよい。
【００２８】
次に、図２に基づき第２実施形態を説明する。図２において、図１に示す構成部材と略同一機能を有する部材には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
第２実施形態では、入力側歯車機構１の太陽歯車６は、軸継手２３ａを介してスプライン結合により出力側歯車機構２の歯車支持軸２３と一体的に回転可能に連結されている。また、太陽歯車６のキャリア９側の端部内周部とパイプ５との間に軸受４３を設けており、この軸受４３の外輪を太陽歯車６に、内輪をキャリア９にそれぞれ当接させている。この場合、軸受４３の内部隙間は、太陽歯車６が遊星歯車７から偏荷重を受けたときに径方向に移動可能な程度の大きさに設定される。この軸受４３によって、太陽歯車６のキャリア９へ向かう方向の移動を拘束している。その他の構成は、第１実施形態と同じであるから説明を省く。
【００２９】
第２実施形態の構成によると、軸受４３を設けたため、キャリア９に接近する方向の太陽歯車６の移動が拘束されるので、太陽歯車６はキャリア９と接触することがなく、両者間の接触による磨耗が無くなる。これにより、太陽歯車６とキャリア９の耐久性を向上でき、故障頻度を大幅に低減できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００３０】
次に、図３により第３実施形態を説明する。図３で、前出の図面に記載の部材と略同一機能を有する部材には同一符号を付して、ここでの説明を省く。
入力側歯車機構１の太陽歯車６は、軸継手２３ａを介してスプライン結合等により出力側歯車機構２の歯車支持軸２３と一体的に回転可能に連結されている。また、太陽歯車６のキャリア９側端部には軸方向に突出した環状突出部６ｄを設け、この環状突出部６ｄの外周部とキャリア９の基板部１１との間に軸受４４を設けている。本例では、軸受４４の内輪を太陽歯車６の前記環状突出部６ｄの外周面に、外輪をキャリア９の基板部１１に設けた環状段差部１１ａの外周面にそれぞれ当接させている。この軸受４４によって、太陽歯車６はキャリヤ９の基板部１１へ向かう方向の移動が拘束されると共に、キャリア９に対して回転自在に支持されている。尚、他の構成は第２実施形態と同一であるため、説明を省く。
【００３１】
第３実施形態によると、太陽歯車６は軸受４４によってキャリア９へ向かう方向の移動が拘束されるため、太陽歯車６とキャリア９との間に有する所定隙間が維持され、両者間の摺動部を無くすことができる。これにより、太陽歯車６とキャリア９との摺動による磨耗を防止できるので、耐久性を大幅に向上できる。尚、他の作用、効果は前記第２実施形態と同様であるから、その説明を省く。
【００３２】
尚、上記実施形態では、風力発電機への適用例で説明したが、本発明の適用はこれに限定されず、各種機械の遊星歯車装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遊星歯車装置を用いた風力発電機用増速機の側面断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る遊星歯車装置を用いた風力発電機用増速機の側面断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る遊星歯車装置を用いた風力発電機用増速機の側面断面図である。
【図４】従来技術に係る遊星歯車装置を用いた風力発電機用増速機の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…入力側歯車機構、２…出力側歯車機構、４…出力軸、５…パイプ、６…太陽歯車、６ａ…筒状本体部、６ｂ…歯部、６ｃ…環状溝、７…遊星歯車、８…リングギヤ、９…キャリア、９ａ…スラスト面、１０…ケース、１１，１２…基板部、１３…円筒部、１４…連結部、１５…軸部材、１６…軸受、１７…トルクアーム、１８…ギヤケース、１９…入力軸、２０，２１…軸受、２２…外端壁、２３…歯車支持軸、２３ａ…軸継手、２３ｂ…拡径部、２４ａ，２４ｂ…スプライン（軸継手）、２５…第１歯車、２６…第２歯車、２７…軸受、２８…軸部材、２９…歯部、３０…ピニオン（ギヤ部）、３１，３２…軸受、３４…軸受、３５…側壁、３６…軸受、３７…軸継手部、４１…半割スペーサ、４２…環状プレート、４３…軸受、４４…軸受。
【図１】
2005233277.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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