JP2009030705A - Gear supporting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車支持構造に係り、特に、歯車の噛み合いを一定に保持することのできる歯車支持構造に関する。 The present invention relates to a gear support structure, and more particularly, to a gear support structure that can keep the meshing of a gear constant.
遠心圧縮機は、ケーシング内に、気体を圧縮する羽根車および該羽根車と一体に回転する主軸を設け、この主軸を回転させることでケーシング内に吸い込まれた気体を圧縮するものである。また、近年では、遠心圧縮機の性能向上を目的に、気体の吸込量を調節する流量調整機構が設けられるようになってきた。 The centrifugal compressor is provided with an impeller for compressing gas and a main shaft that rotates integrally with the impeller, and compresses the gas sucked into the casing by rotating the main shaft. In recent years, for the purpose of improving the performance of a centrifugal compressor, a flow rate adjusting mechanism for adjusting a gas suction amount has been provided.
流量調節機構を有する遠心圧縮機としては、例えば、特許文献1あるいは特許文献2記載の遠心圧縮機が知られている。
As a centrifugal compressor having a flow rate adjusting mechanism, for example, a centrifugal compressor described in Patent Document 1 or
特許文献1記載の遠心圧縮機では、流量調節機構として、流入路内に、主軸の軸線に略直交する面内で揺動可能な吸込ベーンを、主軸の周囲を取り囲むように複数配置し、この吸込ベーンの主軸に対する角度を変えることにより、流入路から羽根車に供給される気体の量(すなわち吸込口から吸い込む気体の量)を調節することができる。 In the centrifugal compressor described in Patent Document 1, as the flow rate adjusting mechanism, a plurality of suction vanes that can swing in a plane substantially perpendicular to the axis of the main shaft are arranged in the inflow path so as to surround the periphery of the main shaft. By changing the angle of the suction vane with respect to the main shaft, the amount of gas supplied from the inflow path to the impeller (that is, the amount of gas sucked from the suction port) can be adjusted.
吸込ベーンは、主軸と平行に延在する取付軸を有しており、この取付軸には、ベーン歯車が同軸に設けられている。主軸の回りには、ベーン歯車よりも主軸側に配置されて、各ベーン歯車と噛み合うとともに主軸の回りに回転自在である環状のリング歯車と、ベーン歯車のうちの一つと噛み合うとともに、主軸と平行に延在してケーシングを貫通する駆動軸を有する駆動ギアとが設けられている。 The suction vane has an attachment shaft extending in parallel with the main shaft, and a vane gear is coaxially provided on the attachment shaft. Around the main shaft, it is arranged closer to the main shaft than the vane gear, meshes with each vane gear and is rotatable around the main shaft, and meshes with one of the vane gears and parallel to the main shaft And a drive gear having a drive shaft extending through the casing.
すなわち、駆動歯車とこれに噛み合うベーン歯車およびリング歯車は、主軸の径方向に配列されている。そして、ケーシングの外側に設けられた歯車駆動部によって、駆動軸を介して駆動歯車を回転させると、ベーン歯車のうちの駆動歯車と噛み合っているベーン歯車が回転する。このベーン歯車が回転すると、このベーン歯車に噛み合うリング歯車も回転し、このリング歯車と噛み合っている他のベーン歯車も回転することとなる。 That is, the drive gear, the vane gear and the ring gear meshing with the drive gear are arranged in the radial direction of the main shaft. And if a drive gear is rotated via a drive shaft by the gear drive part provided in the outer side of the casing, the vane gear which meshes with the drive gear among the vane gears will rotate. When the vane gear rotates, the ring gear that meshes with the vane gear also rotates, and the other vane gear that meshes with the ring gear also rotates.
特許文献2記載の遠心圧縮機では、駆動軸を有する駆動歯車とリング歯車が噛合い、駆動歯車を回転させるとリング歯車が回転する。このリング歯車が回転するとリング歯車にかみ合う複数のベーン歯車が回転することとなる。
In the centrifugal compressor described in
これらの遠心圧縮機では、ベーン歯車、駆動歯車、およびリング歯車を用いて、ベーン歯車に接続された吸込ベーンの向きを調節する構成とされており、各歯車の噛み合い部にはグリースが充填されている。
特許文献1の装置では、リング歯車の外周側に噛み合い部が設けられ、駆動ギアとベーン歯車を径方向に並べて配置しているため、径方向に設置場所が必要になる。径方向の小型化を図るためにはリング歯車の内部にベーン歯車を配置することが望まれる。このように配することにより、駆動歯車およびベーン歯車をリング歯車の内および外に配置することができ、径方向の小型化が可能になる。しかし、この場合リング歯車をベーン歯車によって支持することになるため、リング歯車の上部と下部ではベーン歯車に加わる荷重が異なる。また、極低温雰囲気ではグリースなどによる潤滑が十分得られない。このため、各歯車には偏摩耗の発生が懸念される。 In the device of Patent Document 1, since the meshing portion is provided on the outer peripheral side of the ring gear and the drive gear and the vane gear are arranged side by side in the radial direction, an installation place is required in the radial direction. In order to reduce the size in the radial direction, it is desirable to dispose the vane gear inside the ring gear. By arranging in this way, the drive gear and the vane gear can be arranged inside and outside the ring gear, and the size in the radial direction can be reduced. However, since the ring gear is supported by the vane gear in this case, the load applied to the vane gear is different between the upper portion and the lower portion of the ring gear. Also, lubrication with grease or the like cannot be obtained sufficiently in an extremely low temperature atmosphere. For this reason, there is a concern about the occurrence of uneven wear in each gear.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、リング歯車と他の歯車の噛み合いを一定にして歯車の偏摩耗を抑制することのできる歯車支持構造を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a gear support structure capable of suppressing uneven wear of a gear while maintaining constant meshing between a ring gear and another gear.
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
リング歯車と、該リング歯車と噛み合って該リング歯車を回転駆動する駆動歯車と、前記リング歯車と噛み合って複数の出力軸をそれぞれ回転駆動する複数の出力歯車と、前記リング歯車、駆動歯車および出力歯車を収容するケーシングと、前記出力歯車の側面に前記出力軸に対して回転自在に配置した転動体を備え、該転動体は、前記リング歯車の一部と接する部分を備え、該部分を介して前記リング歯車を支持する。 A ring gear, a drive gear that meshes with the ring gear and rotationally drives the ring gear, a plurality of output gears that mesh with the ring gear and rotationally drive a plurality of output shafts, and the ring gear, drive gear, and output A casing for housing the gear, and a rolling element disposed on a side surface of the output gear so as to be rotatable with respect to the output shaft, the rolling element having a portion in contact with a part of the ring gear, To support the ring gear.
本発明は、以上の構成を備えるため、リング歯車と他の歯車の噛み合いを一定にして歯車の偏摩耗を抑制することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to keep the meshing between the ring gear and the other gear constant and suppress the uneven wear of the gear.
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1,2,3は本発明の歯車支持構造を遠心圧縮機に適用した第1の実施形態を説明する図であり、図1は縦断面図、図2は転動体の詳細を示す図、図3は、リング歯車の支持構造の詳細を示す図である。 Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 1, 2 and 3 are views for explaining a first embodiment in which the gear support structure of the present invention is applied to a centrifugal compressor, FIG. 1 is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 is a view showing details of a rolling element, FIG. 3 is a diagram showing details of the ring gear support structure.
図1に示すように、遠心圧縮機11は駆動装置(図示せず)によって主軸(図示せず)に取付けられた羽根車12を回転させることにより、ケーシング13に設けられた流路14を通過して羽根車に供給された気体を羽根車の回転により圧縮するものである。圧縮された気体は吐出口(図示せず)を通過して外部へと供給される。
As shown in FIG. 1, the
この遠心圧縮機には、羽根車へ気体を導く流路内に気体の流量を制御するための複数のベーン15が設けられている。
The centrifugal compressor is provided with a plurality of
このベーンは歯車機構によりベーン軸18を中心に揺動される。歯車機構は駆動機構(図示せず)に接続された駆動軸16に固定した第1の歯車(駆動歯車)17と、ベーン15を揺動駆動するベーン軸18に固定された第3の歯車(ベーン歯車)19と、これら第1、第3の歯車の間に介在し、駆動歯車17からの回転駆動力を第3の歯車(ベーン歯車)19に伝達する歯車としての第2の歯車(リング歯車)20とを備えている。
The vane is swung around the
すなわち、これら第1、第2、第3の歯車は径軸方向に直列(駆動力が伝達される順)に配され、第1の歯車はリング歯車の外周側に設けられた歯と噛合い、第3の歯車は複数個設けられ、それぞれリング歯車の内周側に設けられた歯と噛合う。 That is, these first, second, and third gears are arranged in series in the radial direction (in the order in which the driving force is transmitted), and the first gear meshes with the teeth provided on the outer peripheral side of the ring gear. A plurality of third gears are provided and mesh with teeth provided on the inner peripheral side of the ring gear.
これら各歯車17、19、20は、ケーシング13内に収容される。また、第1の歯車17と第3の歯車19は回転軸(駆動軸16,ベーン軸18)を備え、それぞれケーシング内に固定された軸受22により回転自在に支持されている。
These
図1ないし図3に示すように、第3の歯車(ベーン歯車)19を支持する複数のベーン軸18のうち、例えば3つのベーン軸には、ベーン歯車19を挟むように樹脂製の転動体21を軸方向に固定して回転自在に取り付ける。
As shown in FIGS. 1 to 3, among the plurality of
本実施形態では、前記樹脂としてカーボン繊維を含むPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を使用した。この樹脂製の転動体は第3の歯車(ベーン歯車)よりも外径が小さく、ベーン歯車とリング歯車がピッチ円で噛合うような大きさに調整されており、リング歯車の歯先と接触してリング歯車を支持する。 In this embodiment, PTFE (polytetrafluoroethylene) containing carbon fibers is used as the resin. This resin rolling element has an outer diameter smaller than that of the third gear (vane gear), and is adjusted to a size such that the vane gear and the ring gear mesh with each other with a pitch circle, and is in contact with the tooth tip of the ring gear. To support the ring gear.
この転動体がない場合、リング歯車の上部では噛合うベーン歯車は常にリング歯車が押付けられた状態になる。反対にリング歯車の下部では隙間が増加してしまう。すなわち、リング歯車はわずかな角度だけ往復駆動されるのみであるため歯面の接触状態が各歯車間で異なり偏摩耗を招くことがある。しかし、この例のように、リング歯車の内周側を樹脂製の転動体によって支持することにより、偏摩耗を防ぐことができる。 In the absence of this rolling element, the meshing vane gear is always pressed against the ring gear above the ring gear. On the other hand, the gap increases at the lower part of the ring gear. That is, since the ring gear is reciprocated only by a small angle, the contact state of the tooth surfaces differs among the gears and may cause uneven wear. However, as in this example, uneven wear can be prevented by supporting the inner peripheral side of the ring gear with a resin rolling element.
図3では、リング歯車の支持構造を拡大して示している。なお、図において図1ないし図2に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3 shows an enlarged view of the ring gear support structure. In the figure, the same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図3に示すように、第3の歯車(ベーン歯車)19を支持する複数のベーン軸18のうち、3つのベーン軸に、ベーン歯車19を挟むように、二つの樹脂製の転動体21を止め輪31により軸方向に固定して、ベーン軸に対して回転自在に取付けた。なお、前記樹脂製の転動体21を取り付ける3つのベーン軸は、前記第3の歯車(ベーン歯車)19を支持する複数のベーン軸18の中から等間隔に選択するのが好ましい。
As shown in FIG. 3, two resin-made
このように転動体21を回転自在にすることにより、転動体21がリング歯車20と接触する際の接触を転がり接触とすることができる。このため余分なトルクを発生させることなくリング歯車を支持することができる。
Thus, by making the
図4は、第2の実施形態を説明する図である。図4では、リング歯車の支持構造を拡大して示している。なお、図において図1ないし図2に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the second embodiment. FIG. 4 shows an enlarged view of the ring gear support structure. In the figure, the same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この例では、図4に示すように、第3の歯車(ベーン歯車)19を支持する複数のベーン軸18のうち、3つのベーン軸にベーン歯車19を挟むように、二つの樹脂製の転動体21を取り付ける。取り付けに際しては、図4に示すように、転動体に軸受41を取り付け、該軸受41を介して軸方向に固定してベーン軸と回転自在に取付ける。なお、前記樹脂製の転動体21を取り付ける3つのベーン軸は、前記第3の歯車(ベーン歯車)19を支持する複数のベーン軸18の中から等間隔に選択するのが好ましい。
In this example, as shown in FIG. 4, two resin-made rolling shafts are sandwiched between three
このように転動体21を軸受41により回転自在に取り付けることにより、転動体自身が摺動性を持たない材料製であってもリング歯車との接触を転がり接触とすることができる。このため余分なトルクが発生させることなくリング歯車を支持することができる。
As described above, the
図5,6は、第3の実施形態を説明する図である。図5では、リング歯車の支持構造を拡大して示し、図6では支持部材51の詳細を示している。なお、図において図1ないし図2に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
5 and 6 are diagrams for explaining the third embodiment. FIG. 5 shows an enlarged view of the ring gear support structure, and FIG. 6 shows details of the
図1ないし図4に示す例では、ベーン歯車19の側面に樹脂製の転動体21を設けて、転動体21によりリング歯車を支持した。本実施形態では、図5および図6に示すようにケーシング13に摺動性のあるPTFEに補強材を添加した材料を用いて、円弧状の支持部材51を形成し、このように形成した支持部材51を、その外周側の縁がリング歯車20の内周側歯先と接触するようにケーシング13に取り付けた。
In the example shown in FIGS. 1 to 4, a
このように、リング歯車20の内周側を支持部材51の外周側縁によって、径方向に支持することにより、歯車の偏摩耗を防ぐことができる。また、この例では、前記ベーン歯車19の両側にそれぞれ支持部材51を配置し、該支持部材51のベーン歯車に接しない面側にはそれぞれ凸部51aを設けている。このように構成すると、リング歯車20が軸方向に移動した際、ケーシング13に取り付けた前記支持部材51の凸部51aによってリング歯車の軸方向の移動を制限することができる。
Thus, uneven wear of the gear can be prevented by supporting the inner peripheral side of the
以上説明したように、本実施形態によれば、中空のリング歯車を歯車以外の部材で支持するため、リング歯車および該歯車とかみ合うベーン歯車に加わる歯面の荷重あるいは噛み合い位置を一定に維持することができる。また、極低温雰囲気においてもリング歯車と各歯車の噛み合いを一定にして歯車の偏摩耗を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the hollow ring gear is supported by a member other than the gear, the load or meshing position of the tooth surface applied to the ring gear and the vane gear meshing with the gear is kept constant. be able to. Further, even in an extremely low temperature atmosphere, the meshing between the ring gear and each gear can be kept constant, and uneven wear of the gear can be suppressed.
なお、ベーン歯車に配置した転動体はリング歯車よりも低硬度であることが望ましく、歯車として金属を使用する場合には、転動体として樹脂材料を使用する。樹脂材料としては特に吸水性の少ないPTFE、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等、あるいはこれらの複合材や、補強材や固体潤滑材を加えたものが好ましい。補強材としては、繊維状、球状、あるいはフレーク状のガラスやカーボンを用いることができる。固体潤滑材としては二硫化モリブデンやグラファイト、等を用いることができる。 In addition, it is desirable that the rolling elements arranged in the vane gear have a lower hardness than the ring gear, and when a metal is used as the gear, a resin material is used as the rolling element. As the resin material, PTFE, PEEK (polyether ether ketone), PPS (polyphenylene sulfide), or the like having a low water absorption, or a composite material thereof, a reinforcing material, or a solid lubricant is particularly preferable. As the reinforcing material, fibrous, spherical, or flaky glass or carbon can be used. As the solid lubricant, molybdenum disulfide, graphite, or the like can be used.
また、軸受として転がり軸受やすべり軸受に対して、その用途に合わせて樹脂材料を用いることができる。すべり軸受に樹脂材料を用いた場合、PTFE、PEEK、PPS等の樹脂を単独あるいは複合して用いることができる。このすべり軸受には固体潤滑材や補強材を加えてもよい。また、すべり軸受としては、すべり面に補強材等を含むPTFE等の樹脂部材と金属からなる部材とを組み合わせた構造としてもよい。また、樹脂材料に銅や銅系の金属粉未と固体潤滑材を繰り込み混在させたすべり軸受とすることもできる。これらのすべり軸受の樹脂部分に混ぜる補強材としては、繊維状、球状、フレーク状のガラスやカーボンやアルミナを用いることができる。また、同様に樹脂部分に混ぜる固体潤滑材としては、二硫化モリブデンやグラファイト、等を用いることができる。 Moreover, a resin material can be used according to the use with respect to a rolling bearing or a plain bearing as a bearing. When a resin material is used for the slide bearing, resins such as PTFE, PEEK, and PPS can be used alone or in combination. A solid lubricant or a reinforcing material may be added to the slide bearing. The sliding bearing may have a structure in which a resin member such as PTFE including a reinforcing material or the like on the sliding surface and a member made of metal are combined. In addition, a sliding bearing in which copper or copper-based metal powder and a solid lubricant are mixed in the resin material can be provided. As the reinforcing material mixed in the resin portion of these slide bearings, fiber-like, spherical, flaky glass, carbon, or alumina can be used. Similarly, molybdenum disulfide, graphite, or the like can be used as the solid lubricant mixed in the resin portion.
11 遠心圧縮機
12 羽根車
13 ケーシング
14 流路
15 ベーン
16 駆動軸
17 駆動歯車
18 ベーン軸
19 ベーン歯車
20 リング歯車
21 転動体
22 軸受
31 止め輪
41 軸受
51 支持部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該リング歯車と噛み合って該リング歯車を回転駆動する駆動歯車と、
前記リング歯車と噛み合って複数の出力軸をそれぞれ回転駆動する複数の出力歯車と、
前記リング歯車、駆動歯車および出力歯車を収容するケーシングと、
前記出力歯車の側面に前記出力軸に対して回転自在に配置した転動体を備え、
該転動体は、前記リング歯車の一部と接する部分を備え、該部分を介して前記リング歯車を支持することを特徴とする歯車支持構造。 Ring gear,
A drive gear that meshes with the ring gear and rotationally drives the ring gear;
A plurality of output gears that mesh with the ring gear and respectively drive the plurality of output shafts;
A casing that houses the ring gear, the drive gear, and the output gear;
A rolling element disposed on a side surface of the output gear so as to be rotatable with respect to the output shaft;
The rolling element includes a portion in contact with a part of the ring gear, and supports the ring gear through the portion.
前記転動体は前記リング歯車の内周側に形成した歯の先端部を支持することを特徴とする歯車支持構造。 The gear support structure according to claim 1,
The said rolling element supports the front-end | tip part of the tooth | gear formed in the inner peripheral side of the said ring gearwheel, The gear support structure characterized by the above-mentioned.
前記リング歯車は、リングの外周側に形成した外周歯、内周側に形成した内周歯を備え、前記駆動歯車は前記外周歯と噛み合い、前記出力歯車は前記内周歯と噛み合い、前記転動体は前記リング歯車の内周歯の先端と接して前記リング歯車を支持することを特徴とする歯車支持構造。 The gear support structure according to claim 1,
The ring gear includes outer peripheral teeth formed on the outer peripheral side of the ring and inner peripheral teeth formed on the inner peripheral side, the drive gear meshes with the outer peripheral teeth, the output gear meshes with the inner peripheral teeth, and the rolling gear. A moving body supports the ring gear in contact with a tip of an inner peripheral tooth of the ring gear.
前記転動体は、軸受を介して前記出力軸に回転自在に取り付けたことを特徴とする歯車支持構造。 The gear support structure according to claim 1,
The gear support structure, wherein the rolling element is rotatably attached to the output shaft via a bearing.
前記転動体の硬度は、リング歯車の硬度よりも低いことを特徴とする歯車支持構造。 The gear support structure according to claim 1,
A gear support structure, wherein the rolling element has a lower hardness than a ring gear.
該リング歯車と噛み合って該リング歯車を回転駆動する駆動歯車と、
前記リング歯車と噛み合って複数の出力軸をそれぞれ回転駆動する複数の出力歯車と、
前記リング歯車、駆動歯車および出力歯車を収容するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けた円弧状支持部材を備え、
該円弧状支持部材は、該部材に形成された円弧状の支持部を前記リング歯車の内周側に形成した内周歯の先端に当接して前記リング歯車を径方向に支持するとともに、円弧状の支持部に形成した凸部を前記リング歯車の側面に当接して前記リング歯車を軸方向に支持することを特徴とする歯車支持構造。 Ring gear,
A drive gear that meshes with the ring gear and rotationally drives the ring gear;
A plurality of output gears that mesh with the ring gear and respectively drive the plurality of output shafts;
A casing that houses the ring gear, the drive gear, and the output gear;
An arcuate support member attached to the casing;
The arcuate support member supports the ring gear in a radial direction by contacting an arcuate support portion formed on the member with a tip of an inner peripheral tooth formed on the inner peripheral side of the ring gear. A gear support structure characterized in that a convex portion formed on an arc-shaped support portion abuts against a side surface of the ring gear to support the ring gear in the axial direction.
該リング歯車と噛み合って該リング歯車を回転駆動する駆動歯車と、
前記リング歯車と噛み合って複数の出力軸をそれぞれ回転駆動する複数の出力歯車と、
前記リング歯車、駆動歯車および出力歯車を収容するケーシングと、
前記出力軸に取り付けたベーンを備え、
前記駆動歯車の回転に連動して回転するベーンの回転により遠心圧縮機に供給する気体の流量を調整する遠心圧縮機の歯車支持構造において、
前記出力歯車の側面に前記出力軸に対して回転自在に配置した転動体を備え、
該転動体は、前記リング歯車の一部と接する部分を備え、該部分を介して前記リング歯車を支持することを特徴とする遠心圧縮機の歯車支持構造。 Ring gear,
A drive gear that meshes with the ring gear and rotationally drives the ring gear;
A plurality of output gears that mesh with the ring gear and respectively drive the plurality of output shafts;
A casing that houses the ring gear, the drive gear, and the output gear;
Comprising a vane attached to the output shaft;
In the gear support structure of the centrifugal compressor that adjusts the flow rate of the gas supplied to the centrifugal compressor by the rotation of the vane that rotates in conjunction with the rotation of the drive gear,
A rolling element disposed on a side surface of the output gear so as to be rotatable with respect to the output shaft;
The rolling element includes a portion in contact with a part of the ring gear, and supports the ring gear through the portion.
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