JP2004162777A - Fixed structure of rotary shaft part and gear - Google Patents

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Hitoshi Miyamoto
仁 宮本
Tomoyuki Takahashi
知之 高橋
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed structure of a rotary shaft part and a gear capable of dispensing with special finish machining in a connection part of the rotary shaft part and the gear, fixing them simply, simultaneously, and firmly, and achieving meshing accuracy and alignment accuracy of the rotary shaft part and the gear simultaneously and allowing easy assembly and disassembly of the rotary shaft part and the gear with reduced cost. <P>SOLUTION: Rotation force of the rotary shaft part 16 is transmitted to a helical gear 19 through a spline connection part 20 between an outer peripheral face of the rotary shaft part 16 of a step-up gear 6 and an inner peripheral face of the helical gear 19. Load applied in the radial direction of the spline connection part 20 is received by annular in-low parts 21, 22 arranged in both side parts of the spline connection part 20. The inner peripheral face of the helical gear 19 is fitted and inserted into the outer peripheral face of the rotary shaft part 16 to perform alignment of the rotary shaft part 16 and the helical gear 19 smoothly. Since the rotary shaft part 16 and the helical gear 19 are supported by the in-low parts 21, 22, it is possible to prevent play due to internal wear for the spline connection part 20 and prevent the helical gear 19 from falling down. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば一般機械類の動力伝達装置に使用される回転軸部と歯車の固定構造に係わり、特に、回転軸部と歯車を簡易に且つ強固に固定でき、回転軸部と歯車の分解、組立てを安価に且つ容易に行うことが可能な回転軸部と歯車の固定構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
動力伝達軸である回転軸部の外周面に歯車の内周面をスプライン結合により支持する固定構造は、例えば土木建設機械、各種車両、一般の産業機械、果ては風力発電装置など大型機に採用されている。この回転軸部と歯車は、互いが相対回転しない噛み合った状態で動力伝達部に配設される。このため、回転軸部の外周面と歯車の内周面との間のスプライン結合部に微小な振動を生じると、各スプライン噛合面に磨耗を発生し、その磨耗によりガタつきが増大するようになる。そのスプライン結合部のガタつきが増大すると、大きな振動や騒音を発生するため、動力伝達部の性能を著しく低下させる原因につながるばかりでなく、耐用期間を短くする。
【0003】
かかる不具合を解消すべく、スプライン結合による固定構造の一例として、例えば実公平6−3204号公報によれば、歯車変速機の回転軸部にクラッチハブを嵌着固定すると共に、ボス部の肩部に外スプラインを有する歯車を回転自在に支承し、同歯車の外スプラインとクラッチハブ外周にスプライン結合したスリーブの内スプラインとを係合させることにより動力を伝達する同期噛合装置が開示さている。この同期噛合装置は、回転軸部の回転に伴い潤滑油が前記回転軸部の軸心に沿って潤滑油を注入する注入油路から径方向に延びる供給油路を介して、前記歯車のボス部外周と前記スリーブの内周面との間のスプライン噛合面に導かれて薄い油膜を形成するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
実公平6−3204号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
通常、回転軸部や歯車は鍛造成形により構成される。それらの鍛造成形後に、回転軸部の外周面に形成された外スプラインと歯車の内周面に形成された内スプラインとに加熱処理が施される。その熱処理後に、各スプラインに研磨などによる仕上げ加工がなされ、双方の同軸精度を確保している。しかしながら、歯車の内スプラインの谷部を高い寸法精度で仕上げ加工することは極めて困難であり、各製品ごとにバラツキが生じやすく不良品の発生も少なくないという諸々の課題がある。そのために厳格な品質管理を行わなければならないという問題点があった。
【0006】
また、歯車の内スプラインに仕上げ加工を施したのち、その内外径を計測しておき、その計測値に基づき回転軸部の外スプラインに仕上げ加工を施すことによって、回転軸部と歯車との中心位置合わせを行う方法がある。しかしながら、このような方法は、製作工程が極めて煩雑となり、多量生産するにあたり製作コストの高騰につながる。
【0007】
また、回転軸部や歯車の鍛造成形後に熱処理を行うと、熱処理による変形を生じるため、スプラインの仕上げ加工後に熱処理を行うことはできず、スプラインの歯面部の許容応力を増大させたり、その表面強度を高めることができないという諸々の課題が発生する。
【0008】
一方、回転軸部に歯車をキー結合により支持する固定構造は、回転軸部の強度の低下を防止するために、通常、数個のキー部材が回転軸部の周方向に所要の位相差をもって配される。従って、スプライン結合による固定構造と比べると、回転軸部と歯車とを部分的に噛合状態にすることとなり、許容応力が小さくなり、取付強度が弱くなる。このため、回転軸部の外周面に歯車の内周面を圧密に外嵌して密嵌固定する必要がある。しかしながら、この場合には交換、修理や点検時の分解、組立てが極めて困難となる。
【0009】
ところで、スプライン結合により支持する固定構造の他の一例として、風力発電装置に使用される増速機がある。この風力発電装置は、塔(支柱)の上端に水平に旋回可能なナセルが設けられ、このナセルの一端部に風力により水平軸を中心に回転するブレード(プロペラ)が支持されている。このナセル内には前記水平軸の回転を増速する増速機と、同増速機に連結された発電機とが載置されている。前記塔の高さは30〜60mもあり、その塔上に載るナセルに設けられるブレードの長さも30mにおよぶ巨大なものである。
【0010】
前記ブレードは、塔の上端で風を受けて前記水平軸を中心に回転する。この回転は、ブレードが巨大であることと、大重量であることとから、例えば1分間に20回転という低速で回転する。その回転は、前記水平軸を介して増速機に伝達され、同増速機を介して回転速度を約2000回転に大きく増速させて発電機に伝え、同発電機を駆動して発電する。前記増速機の回転軸部には大型のはすば歯車がスプライン結合により取り付けられている。
【0011】
台風や強風などの格別な事由がない限り、この風力発電装置は稼働し続ける。この種の風力発電装置を構成する主要な構成部品は、適度な耐用年数、例えば約30年間は、可能な限り交換しないようにすることが望ましい。このような事情において、高所にある塔の上端で旋回するナセル内に配される増速機の構成部品として、例えば前記はすば歯車は、かなり広い歯幅をもって形成されており、耐久性を高めている。
【0012】
前記はすば歯車は歯スジが軸に対して傾いているため、一方の歯面端で点接触が始まり、次に歯の接触幅が次第に増大して最大になり、そして次第に減少して歯面の終わりで歯幅の反対側の点接触で噛み合いが終わる。その構造上、各歯面にはラジアル方向に過大な荷重がかかる。このため、回転軸部の外周面と歯車の内周面との間のスプライン結合部にへたりや変形を生じると、はすば歯車が倒れ、その歯面が偏って噛合した状態で動力を伝達することとなる。従って、はすば歯車の倒れを防止するためには、前記スプライン結合部に複雑な機械加工及び製品に高い寸法精度等が必要であり、回転軸部の外径と歯車の内径との位置合わせを正確に行う必要があり、設備費や製造コスト等が増加することに加えて、厳格な品質管理をも行わなければならない。
【0013】
しかしながら、上記特許文献1は、回転軸部と歯車との間のスプライン結合部の嵌合精度(歯面当たり)、回転軸部と歯車との中心位置合わせを具体的に明示するものではなかった。上記風力発電装置の場合もそうであるが、従来の技術においては、スプラインの噛合精度と、回転軸部の中心と歯車の中心との心合わせ精度とが同時に満足されるものではなかった。
【0014】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、回転軸部と歯車との結合部における格別の仕上げ加工が不要で、同時に簡易に且つ強固に固定でき、回転軸部と歯車との噛合精度と、回転軸部と歯車との心合わせ精度とを同時に達成することができると共に、回転軸部と歯車の分解、組立てを安価に且つ容易に行うことが可能な回転軸部と歯車の固定構造を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本件請求項1に係る発明は、回転軸部と歯車の固定構造であって、前記回転軸部の外周面と前記歯車の内周面との間にスプライン結合部とインロー部とを有してなることを特徴とする回転軸部と歯車の固定構造にある。
【0016】
本発明の固定構造は、前記回転軸部の外周面に形成された外スプラインと前記歯車の内周面に形成された内スプラインとが噛み合わされると共に、前記回転軸部の外周面と前記歯車の内周面とに鏡面加工が施されて周方向にわたり延在する環状のインロー部に嵌め合わされることにより支持するように構成されている。
【0017】
本発明は、従来のようにスプライン結合部には回転軸部の回転力が前記歯車に作用するものの、そのラジアル方向の荷重はインロー部により受けさせるためスプライン結合部の山部及び谷部には差ほど強力なラジアル方向の荷重を受けさせる必要がなくなる。つまり、本発明の回転軸部と歯車の固定構造は、前記回転軸部の回転力が前記スプライン結合部を介して前記歯車に直接に伝達するが、スプライン結合部のラジアル方向にかかる荷重の殆どは前記インロー部で受ける。
【0018】
前記インロー部は、前記回転軸部の外周面と前記歯車の内周面とを周方向にわたり全面接触させて支持する機能と、前記回転軸部の中心位置が前記歯車の中心に合致する心決め機能とを有している。従って、前記回転軸部の外周面に前記歯車の内周面を嵌挿することにより、前記回転軸部及び前記歯車の中心が同一直線上に自動的に一致することになり、前記回転軸部及び前記歯車の心決めが無理なく円滑に行われる。
【0019】
前記インロー部によって前記回転軸部と前記歯車との嵌着部周面を全面で支持することができるため、従来のようにスプライン結合部、特に従来から加工が難しいとされている谷部の仕上げ加工や、スプライン結合部の歯当たりの厳密な加工精度を高める必要がなくなる。その結果、浸炭、高周波などによる焼き入れ・焼き戻しを行うことにより前記スプライン結合部の表面硬さを大幅に増大することができるようになる。
【0020】
従って、前記スプライン結合部に対して内部磨耗によるガタつきを防止することができるようになり、前記歯車の倒れを完全に防止することができる。このため、初期設定された良好な歯当たりを長期間にわたり確保することができるようになり、許容応力を極めて高めることができる。その結果、振動や騒音を発生することなく、前記回転軸部と前記歯車との耐久性を大幅に向上することができるようになる。
【0021】
また、上述のように前記インロー部により前記回転軸部と前記歯車とを支持することができるため、前記スプライン結合部に通常許容される適度なクリアランス程度の隙間をもって嵌着固定することができるようになり、交換、修理や点検時の回転軸部と歯車の分解、組立てを容易に且つ安価に行うことができるようになる。
【0022】
請求項2に係る発明は、前記スプライン結合部が前記回転軸部の外周面と前記歯車の内周面との間の中間部に配され、前記インロー部が前記スプライン結合部の両端部に配されていることを特徴としている。
【0023】
この発明によれば、前記歯車は、前記スプライン結合部の両側部に配された前後一対のインロー部を介して前記回転軸部に支持されることとなる。従って、かなり広い歯幅をもつ歯車を安定して確実に支持することができるようになり、前記スプライン結合部にかかるラジアル荷重を比較的に小さくすることができる。この発明は、通常の平歯車に対しても有効であるが、一方の歯すじの一端から噛み合いが始まるはすば歯車に特に好適に適用できる。前記スプライン結合部の両側部を前記インロー部にて支持することにより、はすば歯車のスラスト荷重による倒れが小さくなる。従って、はすば歯車の噛合面のミスアライメント低減によって、同歯車の片当たりを防止することができると共に、同歯車の耐久性が極めて向上する。
【0024】
請求項3に係る発明は、前記スプライン結合部の両側部に形成された環状のスプライン加工逃げ部の少なくとも一方にスペーサを介装させてなり、前記回転軸部の外周面と前記歯車の内周面との間の前記スペーサと対応する部位に前記インロー部が構成されていることを特徴としている。
【0025】
前記回転軸部の外周面に形成された外スプラインと前記歯車の内周面に形成された内スプラインとの各環状のスプライン加工逃げ部の少なくとも一方にスペーサを介装するときは、たとえスプライン加工逃げ部に直接インロー部を形成できなくとも、同スプライン加工逃げ部に前記スペーサを介してインロー部を配することができる。このため、前記歯車のハブ部をコンパクト化して縮小することができるようになり、同歯車の設置空間を軸方向に大幅に拡大させることなく、極めて有効に使用することができる。また特に、はすば歯車を使用した場合には、歯スジが軸に対して傾いているため、トルクに比例した軸方向のスラストが生じるが、前記スペーサを前記歯車の機械的な抜け止め構造として使用することができ、前記歯車のスラスト方向の位置ずれを防止することができる。
【0026】
請求項4に係る発明は、前記回転軸部の軸心に沿った潤滑油路と同潤滑油路から径方向に延びる供給油路とを有しており、同供給油路のポート部が前記スプライン加工逃げ部に開口して配されていることを特徴としている。
【0027】
この発明は、前記スプライン加工逃げ部を潤滑油通路の一部又は油溜部として使用することを特徴としている。前記スプライン加工逃げ部は、上記インロー部と前記スプライン結合部との間に形成されるため、前記インロー部により潤滑油の流れを閉鎖して、潤滑油を前記スプライン結合部に向けて円滑に供給することができるようになる。従って、例えば上記スペーサの一部に流出孔を形成することにより、前記スプライン結合部内に流れる潤滑油を外部に円滑に導出することができるようになり、常時、新たな潤滑油を前記スプライン結合部内に供給することができる。このため、前記スプライン結合部の潤滑性を極めて向上させることができるようになり、同スプライン結合部の内部磨耗や擦過傷などを防止することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を風力発電装置の増速機に適用される回転軸部と歯車の固定構造について図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、本実施形態では風力発電装置の増速機に適用される回転軸部と歯車の固定構造を例に挙げて説明するが、本発明の回転軸部と歯車の固定構造は、風力発電装置の増速機に適用されるだけでなく、例えば大型ブルドーザや油圧ショベルなどの大型の土木建設機械や自動車の歯車変速機などの各種の動力伝達装置にも使用できる。
【0029】
図1は本発明の代表的な実施形態である回転軸部と歯車の固定構造が適用された風力発電装置の概略構成を示している。同図において、風力発電装置1は細長い塔2の上端に垂直軸線回りに旋回可能なナセル3を設置している。同ナセル3の一端部には風力により略水平な回転軸4を中心として回転する複数のブレード5を備えている。ナセル3内には前記回転軸4の回転を増速する増速機6とその増速機6に連結された発電機7とを備えている。
【0030】
図2は風力発電装置における増速機の要部の一構成例を概略的に示している。同図において、増速機6のハウジング8には、それぞれベアリング9〜14を介して平行に配された第1〜第3の回転軸部15〜17が回転自在に支承されている。図示例によれば、前記ブレード5からの回転は前記第1回転軸部15に伝えられ、同第1回転軸部15の回転は、大径の第1はすば歯車18を介して前記第2回転軸部16を増速して回転する。同第2回転軸部16の回転は、前記第1はすば歯車18よりも小径の第2はすば歯車19を介して前記第3回転軸部17の回転となり、同第3回転軸部17からの出力は前記発電機7の入力軸に伝えられる。
【0031】
本発明の特徴とするところは、回転軸部15,16の外周面とはすば歯車18,19の内周面との間にスプライン結合部20,20とインロー部21,22とが構成されることと、回転軸部15,16とはすば歯車18,19とをスプライン結合部20,20を介して噛合すると共に、周方向にわたり鏡面加工を施された環状のインロー部21,22に嵌合することにより支持されることを主要な構成としている。
【0032】
本発明は、従来と同様にスプライン結合部20,20には回転軸部15,16の回転力が歯車18,19に作用するが、スプライン結合部20,20にかかるラジアル方向の荷重はインロー部21,22により直接に受けることができる。このため、スプライン結合部20,20の山部及び谷部には、過大なラジアル方向の荷重を受ることはない。
【0033】
図3は本発明の第1の実施例に係る回転軸部とはすば歯車の固定部の一構成例を概略的に示している。入力軸である第1回転軸部15と出力軸である第3回転軸部17との間に平行に配された第2回転軸部16の前記ベアリング11に対する挿入端部(図3の左側)は、挿入方向に向かう環状段部を介して形成されており、その挿入端部よりも大径の軸部には、第2回転軸部16の外周面と第2はすば歯車19の内周面との合わせ面の一部がスプライン結合部20により一体に取り付けられている。このスプライン結合部20の前後両側部には、第1及び第2スプライン加工逃げ部23,24が形成されている。第1スプライン加工逃げ部23の環状空間には同心上にスペーサ25が嵌着固定されている。
【0034】
前記はすば歯車19のハブ部19aの開口端部(図3の左側)の内周面は、環状段部を介して内スプラインを有する中央内部の内径よりも大きい寸法に設定されている。そのハブ部19aの開口端部の内周面と回転軸部16の外周面との間には、前記スペーサ25を挟んで周方向にわたり延在する環状の第1インロー部21が設けられると共に、前記第2スプライン加工逃げ部24に隣接して、同じく第2のインロー部22が設けられている。前記第1インロー部21は、前記スペーサ25を介して回転軸部16の外周面とはすば歯車19の内周面とを周方向にわたり全面に接触させて支持している。前記第2インロー部22は、回転軸部16の外周面とはすば歯車19の内周面とを直接に支持している。
【0035】
前記スプライン結合部20の前後両側に各インロー部21,22が形成されているため、各スプライン加工逃げ部23,24を潤滑油留めとして使用することができる。図示例によれば、前記スペーサ25と反対側の前記第2スプライン加工逃げ部24には、回転軸部16の軸心に沿った潤滑油路26から径方向に延びる供給油路27のポート部27aが回転軸部16のスプライン加工逃げ用環状溝に開口して配されている。
【0036】
前記潤滑油路26と第2スプライン加工逃げ部24とは、前記供給油路27を介して連通している。そのスプライン加工逃げ部24の環状空間内に溜められた潤滑油は、回転軸部16の回転に伴いスプライン結合部20に導かれ、各スプライン歯合面間に薄い潤滑膜が形成される。前記スペーサ25の内部にはスプライン結合部20に連通した流出孔25aが形成されており、スプライン結合部20からの潤滑油が、外部へ導出されるようになっている。なお、前記潤滑油路26は、図2に示すように潤滑油用密封栓28によって封止されている。
【0037】
このような潤滑構造は、前記スペーサ25の内部にスプライン結合部20に連通した流出孔25aが形成されているため、スプライン結合部20内に流れる潤滑油を外部に円滑に導出して、常時、新たな潤滑油をスプライン結合部20内に供給することができる。このため、前記スプライン結合部20内の潤滑性を極めて向上させることができ、同スプライン結合部20の内部磨耗や擦過傷などを防止することができる。
【0038】
各インロー部21,22は、前記回転軸部16の中心と前記はすば歯車19の中心とを心決めする機能を有している。回転軸部16の外周面にはすば歯車19の内周面を嵌挿すると、はすば歯車19の中心位置が回転軸部16の中心と同一直線上に自動的に一致することになり、回転軸部16及びはすば歯車19の心決めが無理なく円滑に行われる。
【0039】
図示例による回転軸部16とはすば歯車19の固定構造は、前記スプライン結合部20を介して回転軸部16の回転力をはすば歯車19に直接に伝達する。一方の各インロー部21,22は、回転軸部16の外周面とはすば歯車19の内周面とを周方向にわたり全面に接触させているため、スプライン結合部20,20のラジアル方向にかかる荷重を直接に受ける。
【0040】
このように、各インロー部21,22により回転軸部16とはすば歯車19とを支持することができるため、はすば歯車19の支持が安定化してスプライン結合部20,20にかかるラジアル荷重を小さくすることができる。また、はすば歯車19のスラスト荷重による倒れを小さくすることができるようになり、はすば歯車19の噛合面のミスアライメント低減によって、同歯車19の片当たりが防止できると共に、同歯車19の耐久性を極めて向上させることができる。更には、前記スプライン結合部20の仕上げ加工を厳格に行い、その歯当たりの加工精度を高める必要がない。そのため、浸炭、高周波などによる焼き入れ・焼き戻しを行うことにより前記スプライン結合部20の表面硬さを大幅に増大することができる。
【0041】
図4は第2の実施例である回転軸部と歯車の固定部の要部を示している。この第2実施例において、上記第1実施例と異なるところは、前記第1及び第2インロー部21,22の双方が、前記第2回転軸部16の外周面と前記第2はすば歯車19の内周面の間の前記スペーサ25,29と対応する部位に配され、第2回転軸部16と第2はすば歯車19とを全面に接触させて支持している点にある。
【0042】
この第2実施例では、第2はすば歯車19のハブ部19aの開口端部前側(図4の左側)は上記第1実施例に係る第2はすば歯車19と同一構造を有しているが、同ハブ部19aの開口端部後側(図4の右側)に前記第2回転軸部16の外スプラインの外径よりも大径の環状段部が形成されている。その開口端部と前記第2回転軸部16との間に第2スプライン加工逃げ部24が形成されている。同第2スプライン加工逃げ部24の環状空間に同心上にスペーサ29が介装されている。前記第2回転軸部16の軸心に沿った潤滑油路26から径方向に延びる供給油路27のポート部27aが、前記スペーサ29に面する方向に開口して配されている。
【0043】
この構造上の変更により、上記第1実施例と同様の作用効果を有することに加えて、第2スプライン加工逃げ部24内に直接にインロー部を形成できなくとも、同第2スプライン加工逃げ部24内に前記スペーサ29を介して第2インロー部22を形成することができるようになり、はすば歯車19のハブ部19aの軸方向長さが上記第1実施例の歯車ハブ部よりも短く設定することができる。このため、前記はすば歯車19をコンパクト化することができるようになり、その設置空間を極めて有効に使用することができる。また、はすば歯車19は歯スジが軸に対して傾いているため、トルクに比例した軸方向のスラストを生じるが、スペーサ29をはすば歯車19の機械的な抜け止め構造として使用することができ、第2はすば歯車19のスラスト方向の位置ずれを防止することができる。
【0044】
図5は第3の実施例である回転軸部と歯車の固定部の要部を示している。この第3実施例において、上記各実施例と異なるところは、前記第1及び第2インロー部21,22の双方が、スペーサ25,29を排除して前記第2回転軸部16の外周面と前記第2はすば歯車19の内周面とを直接に支持している点にある。従って、はすば歯車19のハブ部19aの軸方向長さが上記各実施例の歯車ハブ部よりも長く設定されることとなる。
【0045】
図示例にあっては、はすば歯車19のハブ部19aの開口端部後側(図5の右側)は上記第1実施例と同一構造であるが、同ハブ部19aの開口端部前側は、環状段部を介して内スプラインを有する中央内部の内径よりも小さい寸法に設定されている。その開口端部の端面は、第2回転軸部16の外周面に接触されており、その開口端部と第2回転軸部16との間に第1スプライン加工逃げ部23が形成されている。同スプライン加工逃げ部23と前記潤滑油路26とは、前記スプライン結合部20を介して連通している。そのスプライン加工逃げ部23の環状空間内に供給された潤滑油は、外部へ導出されるようになっている。
【0046】
この構造上の変更により、部品点数を削減することができ、各インロー部21,22の双方が、前記回転軸部16の外周面と前記はすば歯車19の内周面とを直接に支持するため、かなり広い歯幅をもつ歯車を安定して確実に支持することができる。前記歯車として、一方の歯すじの一端から噛み合いが始まり、他端の点接触で噛み合いが終わるはすば歯車にかかるラジアル荷重を比較的に小さくすることができる。なお、はすば歯車に限らず通常の平歯車に対しても、同様に有効である。
【0047】
図6はブレードの入力軸である回転軸部と歯車の固定部の一構成例を概略的に示している。なお、同図において上記各実施例と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。図示例による第1インロー部21は、上記各実施例と同様にスペーサ25を排除して上記第1回転軸部15の外周面と第1はすば歯車18の内周面を直接に支持している。前記第2インロー部22は、スペーサ29を介して第1回転軸部15の外周面と第1はすば歯車18の内周面とを周方向にわたり全面接触させて支持している。
【0048】
第1はすば歯車18のハブ部18aの開口端部前側(図6の左側)には、流出孔18bが形成されている。同ハブ部18aの開口端部後側は、前記第1回転軸部15の外スプラインの外径よりも大きい内径寸法を有する中央内部よりも大きい寸法に設定されている。その開口端部後側と前記第1回転軸部15との間に第2スプライン加工逃げ部24が形成されており、同スプライン加工逃げ部24の環状空間にスペーサ29が同心上に介装されている。
【0049】
前記第1回転軸部15の軸心に沿った環状の潤滑油路26から径方向に延びる供給油路27のポート部27aが、前記第2スプライン加工逃げ部24に開口して配されており、前記潤滑油路26と前記第2スプライン加工逃げ部24とは、前記供給油路27を介して連通している。そのスプライン加工逃げ部24の環状空間内に溜められた潤滑油は、前記第1回転軸部15の回転に伴い前記スプライン結合部20に導かれ、各スプライン歯合面間に薄い潤滑膜が形成される。スプライン結合部20に供給された潤滑油は、第1スプライン加工逃げ部23から前記流出孔18bを介して外部へと導出される。この第4実施例にあっても、上記各実施例と同様の作用効果が得られることは勿論である。
【0050】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る回転軸部と歯車の固定構造は、スプライン結合部に対して内部磨耗によるガタつきを防止することができるようになり、歯幅の広い歯車の倒れを完全に防止することができる。このため、初期設定された良好な歯当たりを長期間にわたり確保することができ、許容応力を極めて高めることができる。その結果、振動や騒音を発生することなく、回転軸部と歯車との耐久性を大幅に向上することができる。
【0051】
また、各インロー部により回転軸部と歯車とを支持することができるため、スプライン結合部に通常許容される適当量の隙間をもって嵌着固定することができるようになり、交換、修理や点検時の回転軸部と歯車の分解、組立てを安価に且つ容易に行うことができるようになる。なお、上記実施形態及び実施例は本発明の曲型的な例を挙げたに過ぎず、その適用範囲も風力発電装置の増速機以外に、例えば一般機械類の変速機などにも適用可能であり、その構成も請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内において多様な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転軸部と歯車の固定構造が適用された代表的な実施形態である風力発電装置の概略構成図である。
【図2】同風力発電装置の増速機の一例を概略的に示す要部の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例に係る回転軸部とはすば歯車の固定部の一構成例を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係る回転軸部とはすば歯車の固定部の一構成例を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係る回転軸部とはすば歯車の固定部の一構成例を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図6】本発明の第4の実施例に係る回転軸部と歯車の固定部の一構成例を概略的に示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
1 風力発電装置
2 塔
3 ナセル
4 回転軸
5 ブレード
6 増速機
7 発電機
8 ハウジング
9〜14 ベアリング
15〜17 第1〜第3回転軸部
18,19 第1及び第2はすば歯車
18a,19a ハブ部
20 スプライン結合部
21,22 第1及び第2インロー部
23,24 第1及び第2スプライン加工逃げ部
25,29 スペーサ
25a,18b 流出孔
26 潤滑油路
27 供給油路
27a ポート部
28 潤滑油用密封栓
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing structure of a rotating shaft and a gear used for a power transmission device of general machinery, for example, and particularly, can easily and firmly fix the rotating shaft and a gear, and disassemble the rotating shaft and the gear. The present invention relates to a structure for fixing a rotating shaft portion and a gear, which can be easily and inexpensively assembled.
[0002]
[Prior art]
The fixed structure that supports the inner peripheral surface of the gear by the spline connection on the outer peripheral surface of the rotating shaft portion that is the power transmission shaft is used for large-sized machines such as civil engineering construction machines, various vehicles, general industrial machines, and finally wind power generators. ing. The rotating shaft portion and the gear are arranged in the power transmission portion in a state where the rotating shaft portion and the gear do not rotate relative to each other. For this reason, when a minute vibration is generated in the spline coupling portion between the outer peripheral surface of the rotating shaft portion and the inner peripheral surface of the gear, wear is generated on each spline meshing surface, and the rattling is increased by the wear. Become. When the rattling of the spline connection increases, large vibrations and noises are generated, which not only leads to a significant decrease in the performance of the power transmission unit, but also shortens the service life.
[0003]
In order to solve such a problem, as an example of a fixing structure by spline coupling, according to Japanese Utility Model Publication No. 6-3204, for example, a clutch hub is fitted and fixed to a rotating shaft portion of a gear transmission and a shoulder portion of a boss portion. Discloses a synchronous meshing device for transmitting power by rotatably supporting a gear having an outer spline and engaging an outer spline of the gear with an inner spline of a sleeve splined to the outer periphery of the clutch hub. The synchronous meshing device includes a boss of the gear via a supply oil passage extending radially from an injection oil passage through which lubricating oil is injected along the axis of the rotation shaft along with rotation of the rotation shaft. The thin oil film is formed by being guided to the spline meshing surface between the outer periphery and the inner peripheral surface of the sleeve.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 6-3204
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Usually, the rotating shaft and the gears are formed by forging. After the forging, the outer splines formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft and the inner splines formed on the inner peripheral surface of the gear are heated. After the heat treatment, each spline is finished by polishing or the like to ensure the coaxial accuracy of both. However, it is extremely difficult to finish the valleys of the inner spline of the gear with high dimensional accuracy, and there are various problems that variations are likely to occur in each product and defective products are often generated. Therefore, there was a problem that strict quality control had to be performed.
[0006]
In addition, after finishing the inner spline of the gear, the inner and outer diameters are measured, and the outer spline of the rotating shaft is finished based on the measured value, so that the center of the rotating shaft and the gear is There is a method of performing alignment. However, in such a method, the manufacturing process becomes extremely complicated, which leads to an increase in manufacturing cost in mass production.
[0007]
Also, if heat treatment is performed after forging of the rotating shaft or gear, deformation due to heat treatment will occur, so heat treatment cannot be performed after finishing the spline, and the allowable stress on the tooth surface of the spline will increase, Various problems occur that the strength cannot be increased.
[0008]
On the other hand, in a fixed structure in which a gear is supported on a rotary shaft by a key connection, several key members are usually provided with a required phase difference in a circumferential direction of the rotary shaft in order to prevent a reduction in strength of the rotary shaft. Be placed. Therefore, as compared with the fixing structure by the spline connection, the rotating shaft portion and the gear are partially engaged with each other, so that the allowable stress is reduced and the mounting strength is weakened. For this reason, it is necessary to tightly fit the inner peripheral surface of the gear to the outer peripheral surface of the rotating shaft portion by tightly fitting the outer peripheral surface. However, in this case, replacement, disassembly at the time of repair or inspection, and assembly are extremely difficult.
[0009]
By the way, as another example of the fixed structure supported by the spline connection, there is a speed increaser used for a wind power generator. In this wind power generator, a nacelle capable of turning horizontally is provided at the upper end of a tower (post), and a blade (propeller) that rotates about a horizontal axis by wind force is supported at one end of the nacelle. In the nacelle, a gearbox for increasing the rotation of the horizontal shaft and a generator connected to the gearbox are mounted. The height of the tower is as large as 30 to 60 m, and the length of a blade provided on a nacelle mounted on the tower is as large as 30 m.
[0010]
The blade rotates around the horizontal axis by receiving wind at the upper end of the tower. This rotation is performed at a low speed of, for example, 20 rotations per minute due to the large size and heavy weight of the blade. The rotation is transmitted to the gearbox via the horizontal axis, and the rotation speed is greatly increased to about 2,000 revolutions via the gearbox, transmitted to the generator, and the generator is driven to generate electricity. . A large helical gear is attached to the rotating shaft of the gearbox by spline coupling.
[0011]
Unless there are special reasons such as typhoons or strong winds, the wind turbines will continue to operate. It is desirable that the major components that make up this type of wind power plant be replaced as little as possible for a reasonable service life, for example about 30 years. Under such circumstances, as a component of the gearbox arranged in the nacelle that turns at the upper end of the tower at a high position, for example, the helical gear is formed with a considerably wide tooth width, and the durability is high. Is increasing.
[0012]
In the helical gear, since the tooth streaks are inclined with respect to the axis, point contact starts at one end of the tooth surface, and then the contact width of the tooth gradually increases to a maximum, and then gradually decreases to a tooth. At the end of the surface, meshing ends at point contact on the opposite side of the tooth width. Due to its structure, an excessive load is applied to each tooth surface in the radial direction. For this reason, when the spline coupling portion between the outer peripheral surface of the rotating shaft portion and the inner peripheral surface of the gear is set or deformed, the helical gear falls down, and power is transmitted in a state where the tooth surfaces are biased and meshed. Will be communicated. Therefore, in order to prevent the helical gear from falling, complicated machining and high dimensional accuracy are required for the spline connection part, and the positioning between the outer diameter of the rotating shaft and the inner diameter of the gear is required. Must be performed accurately, and in addition to an increase in equipment costs and manufacturing costs, strict quality control must be performed.
[0013]
However, Patent Literature 1 does not specifically specify fitting accuracy of the spline connection portion between the rotating shaft portion and the gear (tooth surface) and center alignment of the rotating shaft portion and the gear. . As in the case of the above-mentioned wind power generator, the conventional technology has not been able to simultaneously satisfy the spline meshing accuracy and the alignment accuracy between the center of the rotating shaft and the center of the gear.
[0014]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and a specific object of the present invention is that no special finishing work is required at a joint between a rotating shaft and a gear, and at the same time, it is easily and firmly fixed. It is possible to simultaneously achieve the meshing accuracy between the rotating shaft and the gear and the alignment accuracy between the rotating shaft and the gear, and to perform the disassembly and assembly of the rotating shaft and the gear at low cost and easily. It is an object of the present invention to provide a structure for fixing a rotating shaft portion and a gear, which is possible.
[0015]
Means for Solving the Problems and Functions and Effects
The invention according to claim 1 is a structure for fixing a rotating shaft portion and a gear, comprising a spline coupling portion and a spigot portion between an outer peripheral surface of the rotating shaft portion and an inner peripheral surface of the gear. And a structure for fixing the rotating shaft portion and the gear.
[0016]
The fixing structure of the present invention is configured such that an outer spline formed on an outer peripheral surface of the rotating shaft portion and an inner spline formed on an inner peripheral surface of the gear mesh with each other, and an outer peripheral surface of the rotating shaft portion and the gear The inner peripheral surface is mirror-finished, and is fitted to an annular spigot portion extending in the circumferential direction to support the inner peripheral surface.
[0017]
According to the present invention, although the rotational force of the rotating shaft portion acts on the gear at the spline coupling portion as in the related art, the load in the radial direction is received by the spigot portion. There is no need to receive a radial load as strong as the difference. That is, in the fixing structure of the rotating shaft portion and the gear of the present invention, the rotational force of the rotating shaft portion is directly transmitted to the gear through the spline connecting portion, but most of the load applied in the radial direction of the spline connecting portion. Is received at the spigot section.
[0018]
The spigot portion has a function of supporting the outer peripheral surface of the rotary shaft portion and the inner peripheral surface of the gear in full contact with each other in the circumferential direction, and a centering in which the center position of the rotary shaft portion matches the center of the gear. It has a function. Therefore, by inserting the inner peripheral surface of the gear into the outer peripheral surface of the rotating shaft portion, the center of the rotating shaft portion and the center of the gear are automatically aligned on the same straight line, and the rotating shaft portion In addition, the centering of the gears is performed smoothly without difficulty.
[0019]
Since the peripheral surface of the fitting portion between the rotating shaft portion and the gear can be supported on the entire surface by the spigot portion, the spline coupling portion as in the related art, particularly the finishing of the valley portion, which is conventionally difficult to process, is finished. There is no need to improve the processing and the strict processing accuracy at the tooth contact of the spline joint. As a result, the surface hardness of the spline joint can be significantly increased by performing quenching / tempering by carburizing, high frequency, or the like.
[0020]
Therefore, it is possible to prevent rattling due to internal wear on the spline connection portion, and it is possible to completely prevent the gear from falling down. For this reason, it is possible to secure the initially set good tooth contact for a long period of time, and it is possible to extremely increase the allowable stress. As a result, the durability of the rotating shaft portion and the gear can be greatly improved without generating vibration or noise.
[0021]
Further, since the rotating shaft portion and the gear can be supported by the spigot portion as described above, the spline coupling portion can be fitted and fixed with a clearance having a moderate clearance ordinarily allowed in the spline coupling portion. This makes it easy and inexpensive to disassemble and assemble the rotating shaft and gear during replacement, repair and inspection.
[0022]
In the invention according to claim 2, the spline coupling portion is disposed at an intermediate portion between an outer peripheral surface of the rotating shaft portion and an inner peripheral surface of the gear, and the spigot portions are disposed at both ends of the spline coupling portion. It is characterized by being done.
[0023]
According to this invention, the gear is supported by the rotary shaft via the pair of front and rear spigot portions arranged on both sides of the spline coupling portion. Therefore, a gear having a considerably wide tooth width can be stably and reliably supported, and the radial load applied to the spline joint can be relatively reduced. The present invention is effective for a normal spur gear, but is particularly suitably applicable to a helical gear whose meshing starts at one end of one of the teeth. By supporting both side portions of the spline connection portion with the spigot portion, the helical gear is less likely to fall due to a thrust load. Therefore, by reducing the misalignment of the meshing surface of the helical gear, it is possible to prevent the one-sided contact of the gear, and the durability of the gear is remarkably improved.
[0024]
The invention according to claim 3 is characterized in that at least one of the annular spline machining relief portions formed on both side portions of the spline coupling portion has a spacer interposed therebetween, and an outer peripheral surface of the rotary shaft portion and an inner peripheral surface of the gear. The spigot portion is formed at a portion corresponding to the spacer between the surface and the surface.
[0025]
When a spacer is interposed in at least one of the annular spline processing relief portions of the outer spline formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft portion and the inner spline formed on the inner peripheral surface of the gear, even if spline processing is performed. Even if the spigot part cannot be formed directly in the relief part, the spigot part can be arranged in the spline processing relief part via the spacer. For this reason, the hub portion of the gear can be made compact and reduced, and the gear can be used extremely effectively without greatly increasing the installation space of the gear in the axial direction. In particular, when a helical gear is used, since the tooth streaks are inclined with respect to the axis, an axial thrust proportional to the torque occurs, but the spacer is provided with a mechanical retaining structure for the gear. And the displacement of the gear in the thrust direction can be prevented.
[0026]
The invention according to claim 4 has a lubricating oil passage along the axis of the rotating shaft portion and a supply oil passage extending radially from the lubricating oil passage, and the port portion of the supply oil passage has the lubricating oil passage. It is characterized in that it is arranged so as to be open to the spline processing relief portion.
[0027]
The present invention is characterized in that the spline machining relief portion is used as a part of a lubricating oil passage or an oil reservoir. Since the spline processing relief portion is formed between the spigot portion and the spline coupling portion, the flow of the lubricating oil is closed by the spigot portion, and the lubricating oil is smoothly supplied to the spline coupling portion. Will be able to Therefore, for example, by forming an outflow hole in a part of the spacer, the lubricating oil flowing in the spline coupling portion can be smoothly led out to the outside, and new lubricating oil is always supplied to the spline coupling portion in the spline coupling portion. Can be supplied to For this reason, the lubricating property of the spline connection part can be extremely improved, and internal wear and abrasion of the spline connection part can be prevented.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, with regard to a fixed structure of a rotating shaft portion and a gear applied to a gearbox of a wind turbine generator.
In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a fixed structure of a rotating shaft portion and a gear applied to a speed increaser of a wind turbine generator. In addition to the above, the present invention can be applied to various power transmission devices such as large civil engineering construction machines such as large bulldozers and hydraulic excavators, and gear transmissions of automobiles.
[0029]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a wind power generator to which a structure for fixing a rotating shaft and a gear according to a typical embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, a wind power generator 1 has a nacelle 3 which can be turned around a vertical axis at an upper end of an elongated tower 2. One end of the nacelle 3 is provided with a plurality of blades 5 that rotate about a substantially horizontal rotating shaft 4 by wind force. The nacelle 3 includes a gearbox 6 for increasing the rotation of the rotary shaft 4 and a generator 7 connected to the gearbox 6.
[0030]
FIG. 2 schematically shows an example of a configuration of a main part of a speed increaser in a wind power generator. In FIG. 1, first to third rotating shaft portions 15 to 17 arranged in parallel via bearings 9 to 14 are rotatably supported on a housing 8 of the speed increasing gear 6. According to the illustrated example, the rotation from the blade 5 is transmitted to the first rotating shaft portion 15, and the rotation of the first rotating shaft portion 15 is transmitted through the first helical gear 18 having a large diameter. The two rotation shaft portions 16 are rotated at an increased speed. The rotation of the second rotary shaft 16 is caused by the rotation of the third rotary shaft 17 via the second helical gear 19 having a smaller diameter than the first helical gear 18, and the third rotary shaft 17 is rotated. The output from 17 is transmitted to the input shaft of the generator 7.
[0031]
A feature of the present invention is that spline coupling portions 20 and 20 and spigot portions 21 and 22 are formed between the outer peripheral surfaces of the rotating shaft portions 15 and 16 and the inner peripheral surfaces of the helical gears 18 and 19. That is, the rotating shaft portions 15 and 16 and the helical gears 18 and 19 are meshed with each other via the spline coupling portions 20 and 20, and are formed on the annular spigot portions 21 and 22 that have been mirror-finished in the circumferential direction. The main configuration is to be supported by fitting.
[0032]
According to the present invention, the rotational force of the rotating shaft portions 15 and 16 acts on the gears 18 and 19 on the spline coupling portions 20 and 20 as in the prior art, but the radial load applied to the spline coupling portions 20 and 20 is reduced by the spigot portion. 21 and 22 directly. Therefore, no excessive radial load is applied to the peaks and valleys of the spline joints 20, 20.
[0033]
FIG. 3 schematically shows an example of a configuration of a rotating shaft portion and a fixed portion of a helical gear according to the first embodiment of the present invention. Insertion end of the second rotating shaft portion 16 disposed in parallel between the first rotating shaft portion 15 as the input shaft and the third rotating shaft portion 17 as the output shaft with respect to the bearing 11 (left side in FIG. 3). Is formed through an annular stepped portion extending in the insertion direction, and a shaft portion having a larger diameter than the insertion end portion has an outer peripheral surface of the second rotary shaft portion 16 and the inside of the second helical gear 19. A part of the mating surface with the peripheral surface is integrally attached by a spline coupling portion 20. First and second spline machining relief portions 23 and 24 are formed on both front and rear sides of the spline coupling portion 20. A spacer 25 is fitted and fixed concentrically in the annular space of the first spline processing relief portion 23.
[0034]
The inner peripheral surface of the open end (left side in FIG. 3) of the hub portion 19a of the helical gear 19 is set to have a size larger than the inner diameter of the center inside having the inner spline via the annular step portion. Between the inner peripheral surface of the opening end of the hub portion 19a and the outer peripheral surface of the rotating shaft portion 16, an annular first spigot portion 21 extending in the circumferential direction with the spacer 25 interposed therebetween is provided. A second spigot portion 22 is also provided adjacent to the second spline machining relief portion 24. The first spigot portion 21 supports the outer peripheral surface of the rotating shaft portion 16 and the inner peripheral surface of the helical gear 19 in contact with the entire surface in the circumferential direction via the spacer 25. The second spigot portion 22 directly supports the outer peripheral surface of the rotating shaft portion 16 and the inner peripheral surface of the helical gear 19.
[0035]
Since the spigot portions 21 and 22 are formed on both front and rear sides of the spline connection portion 20, the spline processing relief portions 23 and 24 can be used as lubricating oil stoppers. According to the illustrated example, the port portion of the supply oil passage 27 extending in the radial direction from the lubricating oil passage 26 along the axis of the rotating shaft portion 16 is provided in the second spline machining relief portion 24 on the opposite side to the spacer 25. Reference numeral 27a is disposed in the rotary shaft portion 16 so as to open to the spline processing escape annular groove.
[0036]
The lubricating oil passage 26 and the second spline machining relief portion 24 communicate with each other via the supply oil passage 27. The lubricating oil stored in the annular space of the spline machining relief portion 24 is guided to the spline coupling portion 20 with the rotation of the rotating shaft portion 16, and a thin lubricating film is formed between the spline meshing surfaces. An outflow hole 25a communicating with the spline connection portion 20 is formed inside the spacer 25, and the lubricating oil from the spline connection portion 20 is led out. The lubricating oil passage 26 is sealed by a sealing plug 28 for lubricating oil as shown in FIG.
[0037]
In such a lubricating structure, since the outflow hole 25a communicating with the spline coupling portion 20 is formed inside the spacer 25, the lubricating oil flowing in the spline coupling portion 20 is smoothly led out to the outside, and always, New lubricating oil can be supplied into the spline connection 20. For this reason, the lubricity in the spline connection part 20 can be extremely improved, and the internal abrasion and abrasion of the spline connection part 20 can be prevented.
[0038]
Each of the spigot portions 21 and 22 has a function of centering the center of the rotary shaft portion 16 and the center of the helical gear 19. When the inner peripheral surface of the helical gear 19 is inserted into the outer peripheral surface of the rotating shaft 16, the center position of the helical gear 19 automatically coincides with the center of the rotating shaft 16. The centering of the rotating shaft portion 16 and the helical gear 19 is smoothly and smoothly performed.
[0039]
The fixing structure of the rotating shaft portion 16 and the helical gear 19 according to the illustrated example transmits the torque of the rotating shaft portion 16 directly to the helical gear 19 via the spline coupling portion 20. Each of the spigot portions 21 and 22 makes the outer peripheral surface of the rotating shaft portion 16 and the inner peripheral surface of the helical gear 19 contact the entire surface in the circumferential direction, so that the spline coupling portions 20 and 20 extend in the radial direction. The load is directly received.
[0040]
As described above, since the rotating shaft portion 16 and the helical gear 19 can be supported by the respective spigot portions 21 and 22, the support of the helical gear 19 is stabilized, and the radial force applied to the spline coupling portions 20 and 20. The load can be reduced. In addition, it is possible to reduce the inclination of the helical gear 19 due to the thrust load, to reduce the misalignment of the meshing surface of the helical gear 19, thereby preventing the helical gear 19 from coming into contact with one side. Can be extremely improved in durability. Furthermore, there is no need to strictly perform the finishing processing of the spline connection part 20 and to improve the processing accuracy per tooth. Therefore, by performing quenching and tempering by carburizing, high frequency, or the like, the surface hardness of the spline connection portion 20 can be significantly increased.
[0041]
FIG. 4 shows a main part of a rotary shaft part and a gear fixing part according to a second embodiment. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that both the first and second spigot portions 21 and 22 are connected to the outer peripheral surface of the second rotating shaft portion 16 and the second helical gear. The second rotation shaft portion 16 and the second helical gear 19 are arranged in contact with the spacers 25 and 29 between the inner peripheral surfaces of the rotation shaft 19 and are in contact with and supported by the entire surface.
[0042]
In the second embodiment, the front side (left side in FIG. 4) of the open end of the hub portion 19a of the second helical gear 19 has the same structure as the second helical gear 19 according to the first embodiment. However, an annular step having a diameter larger than the outer diameter of the outer spline of the second rotary shaft 16 is formed on the rear side (the right side in FIG. 4) of the open end of the hub 19a. A second spline machining relief 24 is formed between the opening end and the second rotation shaft 16. A spacer 29 is interposed concentrically in the annular space of the second spline machining relief portion 24. A port portion 27 a of a supply oil passage 27 extending in a radial direction from a lubrication oil passage 26 along the axis of the second rotation shaft portion 16 is arranged so as to open in a direction facing the spacer 29.
[0043]
Due to this structural change, in addition to having the same operation and effect as the first embodiment, even if the spigot portion cannot be formed directly in the second spline machining relief portion 24, the second spline machining relief portion can be formed. The second spigot portion 22 can be formed in the inside 24 via the spacer 29, and the axial length of the hub portion 19a of the helical gear 19 is larger than that of the gear hub portion of the first embodiment. Can be set shorter. Therefore, the helical gear 19 can be made compact, and its installation space can be used very effectively. The helical gear 19 has an axial thrust proportional to the torque because the tooth streaks are inclined with respect to the axis. However, the spacer 29 is used as a mechanical retaining structure for the helical gear 19. The second helical gear 19 can be prevented from being displaced in the thrust direction.
[0044]
FIG. 5 shows a main part of a rotating shaft part and a gear fixing part according to a third embodiment. The third embodiment is different from the above-described embodiments in that both the first and second spigot portions 21 and 22 eliminate the spacers 25 and 29 and make contact with the outer peripheral surface of the second rotary shaft portion 16. The second point is that the inner peripheral surface of the helical gear 19 is directly supported. Therefore, the axial length of the hub portion 19a of the helical gear 19 is set to be longer than the gear hub portion of each of the above embodiments.
[0045]
In the illustrated example, the rear side (the right side in FIG. 5) of the hub portion 19a of the helical gear 19 has the same structure as the first embodiment, but the front side of the open end portion of the hub portion 19a. Is set smaller than the inner diameter of the center inside having the inner spline via the annular step. The end surface of the opening end is in contact with the outer peripheral surface of the second rotating shaft 16, and a first spline processing relief portion 23 is formed between the opening end and the second rotating shaft 16. . The spline machining relief portion 23 and the lubricating oil passage 26 communicate with each other via the spline coupling portion 20. The lubricating oil supplied into the annular space of the spline machining escape portion 23 is led out.
[0046]
By this structural change, the number of parts can be reduced, and each of the spigot portions 21 and 22 directly supports the outer peripheral surface of the rotary shaft portion 16 and the inner peripheral surface of the helical gear 19. Therefore, a gear having a considerably wide tooth width can be stably and reliably supported. As for the gear, the radial load applied to the helical gear can be relatively reduced, with the meshing starting at one end of one of the teeth and ending with the point contact at the other end. In addition, it is similarly effective not only for a helical gear but also for a normal spur gear.
[0047]
FIG. 6 schematically shows a configuration example of a rotating shaft portion which is an input shaft of the blade and a fixed portion of the gear. In the figure, members that are substantially the same as those in the above embodiments are given the same member names and reference numerals. The first spigot portion 21 according to the illustrated example directly removes the spacer 25 and directly supports the outer peripheral surface of the first rotary shaft portion 15 and the inner peripheral surface of the first helical gear 18 as in the above-described embodiments. ing. The second spigot portion 22 supports the outer peripheral surface of the first rotating shaft portion 15 and the inner peripheral surface of the first helical gear 18 in the entire circumferential direction via a spacer 29 and supports the same.
[0048]
An outlet hole 18b is formed on the front side of the opening end of the hub portion 18a of the first helical gear 18 (left side in FIG. 6). The rear side of the open end of the hub portion 18a is set to have a size larger than the center inside having an inner diameter larger than the outer diameter of the outer spline of the first rotary shaft portion 15. A second spline machining relief portion 24 is formed between the rear end of the opening end and the first rotary shaft portion 15, and a spacer 29 is concentrically interposed in the annular space of the spline machining relief portion 24. ing.
[0049]
A port portion 27a of a supply oil passage 27 extending in a radial direction from an annular lubricating oil passage 26 along the axis of the first rotary shaft portion 15 is arranged to be open to the second spline machining relief portion 24. The lubricating oil passage 26 and the second spline machining relief portion 24 communicate with each other via the supply oil passage 27. The lubricating oil stored in the annular space of the spline processing relief portion 24 is guided to the spline coupling portion 20 with the rotation of the first rotation shaft portion 15, and a thin lubricating film is formed between the spline engagement surfaces. Is done. The lubricating oil supplied to the spline coupling portion 20 is led out of the first spline machining relief portion 23 through the outflow hole 18b. Even in the fourth embodiment, it is needless to say that the same operation and effect as the above embodiments can be obtained.
[0050]
As is clear from the above description, the fixed structure of the rotating shaft portion and the gear according to the present invention can prevent rattling due to internal wear on the spline connection portion, and the gear having a wide tooth width can be prevented. Can be completely prevented. Therefore, it is possible to secure the initially set good tooth contact over a long period of time, and to extremely increase the allowable stress. As a result, the durability between the rotating shaft portion and the gear can be significantly improved without generating vibration or noise.
[0051]
Further, since the rotating shaft portion and the gear can be supported by each spigot portion, the spline connecting portion can be fitted and fixed with an appropriate amount of clearance which is normally allowed. The disassembly and assembly of the rotating shaft portion and the gear can be easily performed at low cost. The above-described embodiments and examples are merely examples of the curved shape of the present invention, and the applicable range is also applicable to, for example, transmissions of general machinery in addition to the speed increaser of the wind power generator. The configuration can be variously modified within the scope of the technical matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wind power generator as a typical embodiment to which a structure for fixing a rotating shaft portion and a gear according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part schematically showing an example of a speed increaser of the wind turbine generator.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a rotating shaft portion and a fixing portion of the helical gear according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a rotating shaft portion and a fixing portion of a helical gear according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration example of a rotating shaft portion and a fixing portion of a helical gear according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a rotating shaft portion and a fixed portion of a gear according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Wind power generator
Two towers
3 Nasser
4 Rotation axis
5 blade
6 Gearbox
7 Generator
8 Housing
9-14 bearing
15-17 First to third rotating shafts
18, 19 First and second helical gears
18a, 19a hub
20 spline joint
21, 22 First and second spigot parts
23, 24 First and second spline machining relief
25, 29 spacer
25a, 18b Outflow hole
26 Lubricating oil passage
27 Supply oil passage
27a Port section
28 Sealing stopper for lubricating oil

Claims (4)

回転軸部と歯車の固定構造であって、
前記回転軸部(15,16) の外周面と前記歯車(18,19) の内周面との間にスプライン結合部(20)とインロー部(21,22) とを有してなることを特徴とする回転軸部と歯車の固定構造。
A fixed structure of the rotating shaft and the gear,
A spline coupling portion (20) and a spigot portion (21, 22) between the outer peripheral surface of the rotary shaft portion (15, 16) and the inner peripheral surface of the gear (18, 19). Characteristic fixed structure of rotating shaft and gear.
前記スプライン結合部(20)が前記回転軸部(15,16) の外周面と前記歯車(18,19) の内周面との間の中間部に配され、前記インロー部(21,22) が前記スプライン結合部(20)の両端部に配されてなることを特徴とする請求項1記載の固定構造。The spline coupling portion (20) is disposed at an intermediate portion between the outer peripheral surface of the rotating shaft portion (15, 16) and the inner peripheral surface of the gear (18, 19), and the spigot portion (21, 22) is provided. 2. The fixing structure according to claim 1, wherein the first and second splines are arranged at both ends of the spline connection part. 前記スプライン結合部(20)の両側部に形成された環状のスプライン加工逃げ部(23,24) の少なくとも一方にスペーサ(25,29) を介装させてなり、
前記回転軸部(15,16) の外周面と前記歯車(18,19) の内周面との間の前記スペーサ(25,29) と対応する部位に前記インロー部(21,22) が構成されてなることを特徴とする請求項2記載の固定構造。
A spacer (25, 29) is interposed in at least one of the annular spline processing relief portions (23, 24) formed on both sides of the spline coupling portion (20),
The spigot portions (21, 22) are formed at positions corresponding to the spacers (25, 29) between the outer peripheral surface of the rotary shaft portions (15, 16) and the inner peripheral surface of the gears (18, 19). The fixing structure according to claim 2, wherein the fixing structure is formed.
前記回転軸部(15,16) の軸心に沿った潤滑油路(26)と同潤滑油路(26)から径方向に延びる供給油路(27)とを有してなり、
同供給油路(27)のポート部(27a) を前記スプライン加工逃げ部(23,24) に開口して配されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固定構造。
A lubricating oil passage (26) extending along the axis of the rotating shaft portions (15, 16); and a supply oil passage (27) extending radially from the lubricating oil passage (26).
The fixing structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a port portion (27a) of the supply oil passage (27) is arranged so as to open to the spline machining relief portion (23, 24). .
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