(57)【要約】本発明は、特に風力発電設備の歯車装置に関する。歯車装置は、歯車装置ハウジング（３、４、１３）および少なくとも１つの遊星歯車段を備える。遊星歯車段は少なくとも１つの遊星キャリア（２）を備え、遊星キャリア（２）は少なくとも１つの第１流路（１４）を備え、第１流路（１４）は潤滑剤を導く。遊星キャリア（２）は、特にロータ軸受とすることが可能な、少なくとも１つの軸受（１）により、回転可能な状態で歯車装置ハウジング（３）に支持される。歯車装置ハウジング（３）の少なくとも１つの部分、遊星キャリア（２）の少なくとも１つの部分、および軸受（１）の少なくとも１つの部分は、キャビティ（１６）を構成する。本発明に従い第１流路（１４）は、潤滑剤の少なくとも１部分が軸受（１）に到達するよう、潤滑剤が第１流路（１４）からキャビティ（１６）に溢出可能であるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車装置ハウジング（３、４、１３）および少なくとも１つの遊星歯車段を備える歯車装置であって、
該遊星歯車段は少なくとも１つの遊星キャリア（２）を備え、該遊星キャリア（２）は少なくとも１つの第１流路（１４）を備え、該第１流路（１４）は潤滑剤を導き、
前記遊星キャリア（２）は、少なくとも１つの軸受（１）により、回転可能な状態で前記歯車装置ハウジング（３）に支持され、
前記歯車装置ハウジング（３）の少なくとも１つの部分、前記遊星キャリア（２）の少なくとも１つの部分、および前記軸受（１）の少なくとも１つの部分は、キャビティ（１６）を構成する歯車装置において、
前記第１流路（１４）は、潤滑剤の少なくとも１部分が前記軸受（１）に到達するよう、潤滑剤が前記第１流路（１４）から前記キャビティ（１６）に溢出可能であるように、構成されることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車装置であって、少なくとも１つの部材（２１）を備え、該部材（２１）は、前記遊星キャリア（２）と共に前記第１流路（１４）を構成し、および前記第１流路（１４）から導かれた潤滑剤が、前記遊星キャリア（２）から前記部材（２１）を通って流れ、および／または前記部材（２１）において、前記第１流路（１４）から前記キャビティ（１６）に溢出するよう、前記遊星キャリア（２）に取り付けられることを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歯車装置であって、前記第１流路（１４）はノズルに通じ、潤滑剤が前記ノズルから前記キャビティ（１６）に溢出することを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記歯車装置ハウジング（１３）は少なくとも１つの第２流路（１０）を備え、該第２流路（１０）は潤滑剤を導き、少なくとも１つの手段（７、８、９、１５）を備え、該手段（７、８、９、１５）は潤滑剤の少なくとも第１部分を、前記第２流路（１０）から前記第１流路（１４）に導くことを特徴とする歯車装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の歯車装置であって、少なくとも１つの遊星軸（７）が、潤滑剤の第１部分を、前記第２流路（１０）から前記第１流路（１４）に導く手段として構成されることを特徴とする歯車装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記遊星軸（７）は潤滑剤の第２部分を、少なくとも１つの軸受（６）に導き、該軸受（６）は、遊星歯車（５）を回転可能な状態で前記遊星軸（７）に支持することを特徴とする歯車装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一項に記載の歯車装置であって、潤滑剤を導く２個部分からなる接続を、前記歯車装置ハウジング（１３）と前記遊星キャリア（２）の間に備え、前記２個部分からなる接続の第１部分（９）が前記第１流路（１４）に通じ、および前記２個部分からなる接続の第２部分が前記第２流路（１０）に通じることを特徴とする歯車装置。
【請求項８】
ロータ、ロータ軸受、および請求項１〜７の何れか一項に記載の歯車装置を備える風力発電設備であって、前記第１流路（１４）から前記キャビティ（１６）に溢出する潤滑剤の少なくとも１部分が、前記ロータ軸受（１）に到達することを特徴とする風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に風力発電設備の歯車装置において、遊星歯車段における遊星キャリアの軸受に潤滑剤を供給する、潤滑剤供給構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備においては、特にロータ軸受に高い負荷がかかる。従って、ロータ軸受に対して、圧力潤滑機構により潤滑剤を供給する必要がある。そのために、通常は、歯車装置ハウジングの外側を走る外部オイルラインが設置される。
【０００３】
そうしたラインによって、追加的な費用が発生する。さらに、ラインが露出している状態であり、破損し易い。特に、組み立て、または保全作業の間に、ラインが破損する恐れがある。さらに、ロータ軸受は極めて大型の場合が多く、ロータ軸受の領域において設置スペースが限られてしまい、そのために潤滑剤の供給が、より困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、特に風力発電設備のロータ軸受とすることが可能な、遊星キャリアの軸受に対して、上述の従来技術に内在する欠点を回避しつつ、潤滑剤を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明に従い、請求項１に記載の特徴を有する歯車装置によって解決される。更なる好適な実施形態および発展形態は，従属請求項より明らかとなる。
【０００６】
本発明による歯車装置は、少なくとも１つの遊星歯車段を備える。「遊星歯車段」とは、遊星歯車機構と理解され、本発明による歯車装置の部分である。
【０００７】
本発明による歯車装置の部分である歯車装置ハウジングは、遊星歯車段を封入する。歯車装置ハウジングは、複数のハウジング部分から構成可能である。好適には、歯車装置ハウジングが第１ハウジング半部および第２ハウジング半部を備える。両ハウジング半部は直接に、互いに接続可能であるが、好適には、遊星歯車段の内歯車が両ハウジング半部の間に位置する。従って、内歯車が第３のハウジング部分を構成する。
【０００８】
さらに遊星歯車段は、少なくとも１つの遊星キャリアを備える。遊星キャリアは少なくとも１つの第１流路を備え、第１流路は潤滑剤を導く。潤滑剤として、特に従来使用されているギヤ油を備える。
【０００９】
遊星キャリアは、少なくとも１つの軸受により、回転可能な状態でハウジングに支持される。
【００１０】
歯車装置ハウジングの少なくとも１つの部分、遊星キャリアの少なくとも１つの部分、および軸受の少なくとも１つの部分は、キャビティを構成する。これは、歯車装置ハウジングの部分、遊星キャリアの部分、および軸受の部分が各々、キャビディの境界面部分を構成することを意味する。特にキャビティにおいては、歯車装置ハウジングの部分、遊星キャリアの部分、および軸受の部分に加え、歯車装置の更なる構成部品により境界を限定可能である。しかしながらキャビティの境界は、もっぱら上述の３つの構成部品によっても限定可能である。
【００１１】
本発明に従い、潤滑剤は、第１流路を経て軸受に供給される。そのために第１流路は、潤滑剤が第１流路からキャビティに溢出可能であるように構成される。従って、第１流路はキャビティに通じる。さらに第１流路は、第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤の少なくとも１部分が、軸受に到達可能であるように構成される。このようにして、軸受において特に潤滑すべき部品、つまり内輪および外輪、並びに転がり軸受の場合には転動体、またはすべり軸受の場合には摺動面が、潤滑剤で潤される。
【００１２】
第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤は、２つの態様で軸受に移動可能である。一方では第１流路を、潤滑剤が第１流路から軸受に噴出されるよう構成可能である。従って、第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤は、第１流路と軸受の間隙を埋め、弾道軌道で軸受に到達する。第１流路から溢出した潤滑剤は、潤滑剤が第１軸受に到達するまで、キャビティを通る経路の途中で、歯車装置の更なる部分に触れることがない。
【００１３】
他方では第１流路を、第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤の少なくとも１部分が、軸受に流れるよう構成可能である。これは、第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤が、キャビティの境界面に沿って、第１軸受に流れることを意味する。特に潤滑剤は、遊星キャリア、またはキャビティの境界面を構成する遊星キャリアの部分に沿って、第１軸受に流れることが可能である。従って遊星キャリアは、第１流路からキャビティに溢出した潤滑剤を、軸受に導くことが可能であるように構成される。
【００１４】
好適には、歯車装置は圧力潤滑機構を備える。この場合、潤滑剤、特に第１流路からキャビティに溢出する潤滑剤が、圧力により附勢される。圧力潤滑機構、特に風力発電設備の歯車装置のための圧力潤滑機構は、従来技術から既知である。
【００１５】
当業者は、潤滑剤が第１流路からキャビティに溢出すべき最適な位置を決定できる。しかしながらこの位置は、例えば上述のキャビティなど、歯車装置において遊星キャリアに覆われていない領域に該当する可能性がある。それにもかかわらず、第１流路を定められた位置にまで導くことを可能とするために、少なくとも１つの部材を配置可能である。この部材は、遊星キャリアと共に第１流路を構成し、第１流路を通って導かれた潤滑剤が、続いてこの部材を通って流れるよう、遊星キャリアに取り付けられる。従って潤滑剤は、遊星キャリアからキャビティに溢出するのではなく、遊星キャリアから、まず部材に流入する。この部材において、潤滑剤が第１流路からキャビティに溢出する。
【００１６】
そうした部材を使用することで、潤滑剤を導く流路が備わってはいるものの、遊星キャリアをできる限り変更せずに留めることが可能になる。遊星キャリアには、第１流路を形成する孔を施すのみでよい。部材が、第１流路の更なる部分を構成する。当業者は、部材のみを変更することで、第１流路の経路および状態を最適化可能であり、更に遊星キャリアを変更する必要がない。
【００１７】
第１流路が、第１流路からキャビティに溢出する潤滑剤が、第１軸受に噴出するよう構成されている場合、第１流路と軸受の間に、潤滑剤噴流が形成される。この噴流の特性に目指す影響を及ぼすために、本発明の有利な発展形態は、潤滑剤が溢出するノズルを備える。第１流路は、このノズルに通じる。ノズルにより、例えば潤滑剤がノズルから溢出する際の噴出モデルおよび／または速度に対して、目指す影響を及ぼすことができる。
【００１８】
潤滑剤を第１流路に供給するために、好適には、歯車装置ハウジングが少なくとも１つの第２流路を備える。第２流路は潤滑剤を導く。潤滑剤は、第２流路に対して外部から、例えば圧力潤滑機構により供給される。圧力潤滑機構において、第２流路に供給された潤滑剤が、圧力で附勢される。
【００１９】
潤滑剤が第２流路から第１流路に到達するように、少なくとも１つの手段を備え、この手段は潤滑剤の少なくとも１部分を、第２流路から第１流路に導く。この場合、第１流路は潤滑剤の第１部分を導く役割を果たす。
【００２０】
潤滑剤の第１部分を、第２流路から第１流路に導く手段は、種々の態様で構成可能である。潤滑剤の第１部分を導く手段の第１実施形態においては、潤滑剤を導く流路系が、遊星軸を貫通する。つまり、少なくとも１つの遊星軸が、潤滑剤の第１部分を第２流路から第１流路に導く手段として構成される。従って、潤滑剤はまず第２流路を通り、その後遊星軸を通り、そして最後に第１流路を通って流れる。第２流路と遊星軸の間、並びに遊星軸と第１流路の間に、潤滑剤を導く更なる手段を配置可能である。
【００２１】
潤滑剤を導く遊星軸、つまり潤滑剤の第１部分を導く手段としての遊星軸は、好適には、少なくとも１つの第３流路を備える。第３流路は軸方向に走る。潤滑剤は第３流路を通り、第２流路から第１流路に流れる。
【００２２】
潤滑剤を導くよう構成された遊星軸の個数の違う、種々の実施形態が考えられる。そのため、例えば厳密に１つの遊星軸を、潤滑剤を導くよう構成可能である。代替的に、全ての遊星軸または複数の遊星軸が潤滑剤を導くが、残りは導かないようにすることも可能である。
【００２３】
さらに遊星軸は、好適には、潤滑剤の第２部分を少なくとも１つの軸受に導く手段として構成される。この軸受は、遊星歯車を回転可能な状態で遊星軸に支持する。従って、潤滑剤の第１部分が第１流路を通り、少なくとも部分的に、遊星キャリアを支持する軸受に到達する間、遊星軸に配置された第４流路は、潤滑剤の第２部分を、少なくとも部分的に、遊星歯車を支持する軸受に導く。これにより、遊星キャリアの軸受および遊星歯車の軸受に対して、互いに接続する単一の流路系を介して供給可能となる。
【００２４】
好適には、第４流路は第３流路に直交し、第３流路および第４流路が交差する。従って、第４流路は第３流路を、第１部分と第２部分に分割する。潤滑剤は、第２流路から、第３流路の第１部分を通って流れる。潤滑剤の第２部分は、そこから第４流路に到達し、一方潤滑剤の第１部分は、第３流路の第２部分を通り、第１流路に導かれる。第４流路、第３流路の第１部分、第２流路、および潤滑剤を導くことが可能な状態で、第２流路を第３流路と接続する態様に関する好適な実施形態は、国際公開第03/078870 A1号パンフレットが開示する。
【００２５】
代替的に、潤滑剤の第１部分を、第２流路から第１流路に導く手段を、遊星軸のうちの１本を使用せずに実現可能である。この場合、第１流路は完全に遊星キャリアを貫通し、遊星軸に沿って走る。
【００２６】
潤滑剤のラインが、遊星軸を貫通するか沿うかにかかわらず、好適には、潤滑剤を導く２個部分からなる接続を、歯車装置ハウジングと遊星キャリアの間に備える。国際公開第03/078870 A1号パンフレットは、そうした接続を開示している。
【００２７】
この場合、第２流路が接続の第１部分に通じる。第２流路が第１部分に通じる部分は、例えば第２部分の穴として構成可能である。潤滑剤はこの穴を通って、第２流路から第１部分に到達可能である。
【００２８】
接続の第２部分は、潤滑剤を導きつつ、第１流路と接続される。遊星軸が潤滑剤のラインに関与している場合、潤滑剤はまず第２流路を通り、それから第１部分、その後第２部分、第３流路を通り、最後に第１流路を流れる。
【００２９】
これに対して、遊星軸が潤滑剤のラインに関与していない場合、第２部分が第１流路に直通する。これは、第１流路が直接に潤滑剤を導きつつ、第２部分と接続していることを意味する。そのために第２部分は、第１部分と同様に孔を備える。潤滑剤はこの孔を通り、第２部分から、直接に第１流路に到達可能である。潤滑剤は、特に遊星軸を通っては流れない。
【００３０】
国際公開第03/078870 A1号パンフレットが開示するように、第１部分はU字型リングまたはUリングとして構成可能である。この場合、第１部分は遊星キャリアに固定的に接続される。特に、第１部分は遊星キャリアと共に回転する。
【００３１】
第２部分は、好適には歯車装置ハウジングを走る、リング状の溝である。Uリングは、この溝の中で回転する。この場合Uリングは、潤滑剤が漏出不可能な状態で溝に係合する。潤滑剤を導くために、Uリングおよび溝の双方は、潤滑剤を導きつつ、上述の流路系に接続される。
【００３２】
Uリングは、遊星キャリアに替えて、代替的に歯車装置ハウジングに取り付け可能である。従ってその場合、遊星キャリアが環状の溝を備える必要がある。
【００３３】
本発明による歯車装置は、ロータ、およびロータ軸受を備える風力発電設備での使用に、特に適している。歯車装置において、第１流路から溢出する潤滑剤の少なくとも１部分が、ロータ軸受に到達可能である。従ってロータ軸受とは、遊星キャリアにおける上述の軸受である。この軸受は、軸方向、またはロータおよび遊星キャリアの回転軸の方向に、ロータハブと、遊星歯車段または遊星キャリア、遊星軸、遊星歯車、遊星歯車と噛み合う内歯車、または遊星歯車と噛み合う太陽歯車の間に配置される。
【００３４】
一般的に遊星キャリアは、２つの軸受により歯車装置ハウジングに支持される。本発明は更に発展可能であり、これらの軸受のうち１つのみを潤滑する、つまり第１流路からキャビティに溢出する潤滑剤が、少なくとも部分的に、両軸受のうちの１つのみに到達するだけでなく、第１流路と同様の更なる流路を備え、潤滑剤の少なくとも１部分が第２軸受に到達するよう、歯車装置ハウジングの少なくとも１つの更なる部分、遊星キャリアの少なくとも１つの更なる部分、および第２軸受の少なくとも１つの部分から構成される更なるキャビティ内の潤滑剤が、更なる流路から溢出可能である。
【００３５】
図面は、以下に詳述する本発明の実施形態を示す。この場合、同一の符号は、同一または機能的に同一の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】遊星キャリアにおける流路を経て、ロータ軸受に潤滑剤を供給する、潤滑剤供給構造を示す図である。
【図２】追加的なアタッチメントにより、ロータ軸受に潤滑剤を供給する、潤滑剤供給構造を示す図である。
【図３】潤滑剤を供給する流路の、特殊な配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１の遊星歯車段は、遊星キャリア２を備える。遊星キャリア２は、ロータ軸受１および更なる軸受１１により、歯車装置ハウジングに支持される。歯車装置ハウジングは、第１ハウジング半部３および第２ハウジング半部１３を備える。歯車装置ハウジングの更なる部分は内歯車４を構成する。内歯車４は、第１ハウジング半部３と第２ハウジング半部１３の間に配置される。
【００３８】
遊星歯車５は、２つの軸受６により、回転可能な状態で遊星軸７上に支持される。遊星軸７は、遊星キャリア２内に固定される。遊星歯車５は、一方では内歯車４と、および他方では太陽歯車１９と噛み合う。太陽歯車１９は、太陽歯車軸１２により駆動される。
【００３９】
ロータ軸受１には、次のように潤滑剤が供給される。圧力潤滑機構により圧力で附勢された潤滑剤は、第２流路１０に導かれる。第２流路１０は、第２ハウジング半部１３を貫通する。第２流路は、第２ハウジング半部１３に施されたリング状の溝に通じる。この溝は、太陽歯車軸１２および遊星キャリア２の共通の回転軸を中心として周方向に走る。U字型リング９は、溝とU字型リング９が、矩形の断面を有するリング状のキャビティを形成するよう溝に係合する。
【００４０】
遊星キャリア２は穴を備え、遊星軸７はこの穴に入る。この穴はディスク８で覆われる。この場合、ディスク８、遊星軸７および遊星キャリア２が、キャビティ２０を構成する。さらに、ディスク８は孔を備える。この孔により、このキャビティ２０は、潤滑剤を導きつつ、U字型リング９およびリング状の溝から構成されるキャビティと接続される。従って、潤滑剤は第２流路１０から上述のキャビティおよびディスク８の孔を通り、遊星軸７、ディスク８および遊星キャリア２から構成されるキャビティ２０に到達する。
【００４１】
遊星軸７は、軸方向に走る第３流路１７を備える。この第３流路１７は、遊星軸７、ディスク８および遊星キャリア２から構成されるキャビティ２０を、更なるキャビティ１５と接続する。更なるキャビティ１５は、遊星キャリア２および遊星軸７から構成される。従って、潤滑剤の少なくとも第１部分は、第３流路１７を通り、遊星キャリア２および遊星軸７から構成されるキャビティ１５に到達する。
【００４２】
遊星キャリア２は、第１孔１４を備える。第１孔１４は、遊星キャリア２および遊星軸７から構成されるキャビティ１５をキャビティ１６に接続する。キャビティ１６は、ロータ軸受１の部分、第１ハウジング部分３の部分および遊星キャリア２の部分から構成される。従って潤滑剤は、先述のキャビティ１５から第１流路１４を通り、後述のキャビティ１６に到達する。
【００４３】
遊星キャリア２は歯車装置ハウジング内で回転するため、潤滑剤は遠心力を受ける。潤滑剤がロータ軸受１に到達し、そして遊星キャリア２に沿って外部に流出しないよう確実を期すため、第１流路１４から、第１ハウジング部分３の部分、遊星キャリア２の部分およびロータ軸受１の部分から構成されるキャビティ１６に溢出する潤滑剤が、直接にロータ軸受１へ噴出されるよう、第１流路１４を構成する。
【００４４】
図２の実施形態は、第１流路１４が、遊星キャリア２の孔のみでなく、追加的に、この孔１４の開口部に取り付けられたアタッチメント２１によっても構成される点で、図１の実施形態と異なる。アタッチメント２１は特に、潤滑剤が第１流路１４から、第１ハウジング部分３の部分、遊星キャリア２の部分およびロータ軸受１の部分から構成されるキャビティ１６に溢出する位置が、ロータ軸受１に近接するよう導く役割を果たす。そのため、第１流路１４から溢出する潤滑剤噴流を意図した通り、より正確にロータ軸受１に導くことが可能である。
【００４５】
第４流路１８は、第３流路１７に直交して走る。国際公開第03/078870 A1号パンフレットが開示するように、第４流路１８は、遊星歯車５の２つの軸受６の間の領域に通じる。従って、潤滑剤の第２部分が、第４流路１８を通って遊星歯車５の２つの軸受６に供給される。
【００４６】
第１流路１４は、潤滑剤がロータ軸受１に噴出するのではなく、遊星キャリア２に沿ってロータ軸受１に流れるよう配向可能である。例えば図３に示すように、極めて大型のロータ軸受１を備える遊星歯車段の実施形態において、このような配置が必要となる可能性がある。
【００４７】
ロータ軸受１の直径が極めて大きい場合、遊星キャリア２には、潤滑剤をロータ軸受１に噴出可能であるよう第１流路１４を配向するに足る、十分なスペースがない。しかしながらこの場合、遊星キャリア２において、軸方向に走る面、または好適には第１流路１４から径方向外側にロータ軸受１に向かって走る面に、潤滑剤が溢出するよう第１流路１４を導くことが可能である。
【００４８】
これに対して、潤滑剤が第１流路１４から径方向外側に、ロータ軸受１から離れて走る面に溢出したとすると、結果的に潤滑剤は、ロータ軸受１に到達せずに、この面に沿って外側に流れるであろう。
【００４９】
第１流路１４を、ロータ軸受１の内輪に直接導くことが、特に有利であると知られている。従って、第１流路１４はロータ軸受１の内輪において、第１ハウジング部分３の部分、遊星キャリア２の部分およびロータ軸受１の部分から構成されるキャビティ１６に通じる。第１流路１４からこのキャビティ１６に溢出する潤滑剤は、今度は遊星キャリア２の回転に起因する遠心力のために、内輪においてロータ軸受１に沿って流れる。
【符号の説明】
【００５０】
１    ロータ軸受
２    遊星キャリア
３    第１ハウジング半部
４    内歯車
５    遊星歯車
６    軸受
７    遊星軸
８    ディスク
９    U字型リング
１０  第２流路
１１  軸受
１２  太陽歯車軸
１３  第２ハウジング半部
１４  第１流路
１５  キャビティ
１６  キャビティ
１７  第３流路
１８  第４流路
１９  太陽歯車
２０  キャビティ
２１  アタッチメント
【図１】
2016536550.tif 000003
【図２】
2016536550.tif 000004
【図３】
2016536550.tif 000005
【国際調査報告】
2016536550.tif 000006
2016536550.tif 000007
2016536550.tif 000008
2016536550.tif 000009