JP2010508480A - 遊星キャリア上に遊星ギアを回転可能に支持するための軸受構造 - Google Patents

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Abstract

遊星ギアを遊星キャリアに回転可能に支持するための軸受構造に関し、間隙を置いて対置された二つの円錐ローラー（８，１０）を有している。許容軸受荷重を増すために、少なくとも一つのラジアル軸受１２が二つの円錐ローラー軸受（８．１０）間の上記間隙に配されている。ラジアル軸受は円筒ローラー軸受、ニードル軸受、ボール軸受叉は平軸受として形成できる。許容軸受負荷を均一に分布させるために、二つの円錐ローラーの間に配されたラジアル軸受は、遊び叉は予荷重が調節できる。

Description

本発明は、遊星キャリア上に遊星ギアを回転可能に支持するために、二つの軸方向に間隙をもって配置された円錐ローラー軸受を有する軸受構造に関する。
大きい力と回転モーメントを伝達でき、しかもできる限り少ない構成または重量が求められる遊星ギア駆動機構は、益々多く用いられてきている。このような遊星ギア機構の典型的用途は風力発電における駆動機構である。この機構には、その稼動中に部分的に十分に知られていない力と回転モーメントが作用する。この駆動機構は、塔の先端に配置されているので、強くて、変化する風にしばしば曝されており、駆動機構の重量軽減が特に重要となる。それは塔またはローターマストに対する要求強度を減らすことができるからである。
ＥＰ１２５２４４２Ｂ１には、請求項１の包囲概念に記載したような軸受構造が公知である。この構造では、遊星ギアを遊星キャリアに支持するのは、距離を隔てて対置された二つの円錐ローラー軸受による。円錐ローラー間の距離は、構造上の理由から、遊星ギアから遊星キャリアに伝達される曲げモーメントを生じる。この円錐ローラー軸受の間には利用されない空間が残されているので、駆動装置の耐用荷重に寄与することなく、必要な空間を増大させることになる。
[先行技術文献]
[特許文献]
ＥＰ１２５２４４２Ｂ１
従って、本発明は、予荷重により、所定の構造空間が軸受構造の最大の耐荷重を得るために最適に利用が可能な請求項１の包括概念に記載されたタイプの軸受構造を作ることを目的としている。
この発明は、構造空間を大きくすることなく軸受構造の耐荷重を高めるために、二つの円錐ローラー軸受の間の空間が、別の軸受要素を設けるために利用できるという認識をその基としている。
それ故、この発明は、遊星ギアを回転可能に遊星キャリアに支持する、軸方向に隔てられて対置された二つの円錐ローラー軸受を有する軸受構造から出発している。発明に従えば、二つの円錐ローラー軸受間に、一つ叉は複数のラジアル軸受が設けられている。
二つの円錐ローラー軸受とその間に設けられた一つ叉は複数のラジアル軸受の組合せにより、利用可能な空間が稼動中において、最適に利用されるので、軸受の耐荷重叉は荷重値が高められる。このラジアル軸受が、円錐ローラー軸受の負担を軽減するので、その寿命が延び、ひいては全体の軸受寿命が延びる。円錐ローラー軸受は、遊星キャリア上の遊星ギアの傾きを防止し、それにより耐用寿命の減少を防止する。ラジアル軸受は、円錐ローラー軸受が受けていた余分な力を受け取る。
本発明の好ましい実施例においては、遊星キャリアに作用する曲げモーメントにより決められる円錐ローラー間の軸方向空間はラジラル軸受が満たし、構造的に必要な空間を十分に利用する。発明の構造上の形態としては、後に実施例に従って詳しく説明するように、円錐ローラー軸受は、円錐ローラーの回転軸が円錐ローラーの間において交差し、円錐ローラーの走行軌道の半径内側において交差するように配置されている。
本発明に従えば、ラジアル軸受は円筒ローラー軸受として形成されている。円筒ローラー軸受は、簡単且つ信頼性があり、様々の寸法と荷重用のものが、市場において入手できる。
本発明のその他の形態は、ラジアル軸受をニードル軸受叉はボール軸受とされる。
少なくとも三つの軸受列に亘り、均一な荷重分布を達成するために、色んな方法と装置が利用できる。ラジアル軸受がローラー軸受の場合には、ローラーの全てが、全周囲に一様な形になるように、ローラーを並べることができる。
本発明の別の形態によれば、ラジアル軸受の内輪は、遊び叉は予荷重が調節可能になっている。このために、例えばラジアル軸受の内輪の内面が円錐状に形成されて、この円錐と相補形状の円錐状外表面を有する軸方向に動きうるスリーブに当接している。スリーブの軸方向移動は、ラジアル軸受の内輪を半径方向に広げそれにより軸受の遊び叉は予荷重が調節可能である。
別の形態においては、ラジアル軸受の内輪は、回転可能な偏芯輪上に座している。この偏芯輪の回転により、ラジアル軸受の偏芯量が周方向に調節可能で、ラジアル軸受は円錐ローラー軸受に対して押し付けられる。
加えて、遊星ギアに、半径方向内側に向かう環状台座を形成し、この環状台座の半径方向内側の座面がラジアル軸受の外輪の載置面に当接している。
組立を容易にし、軸受構造のコストを削減するために、さらに別の形態においては、二つの円錐ローラー軸受とラジアル軸受は、共通の外輪を持っている。
ラジアル軸受をローラー軸受とする他に、滑り軸受とする実施例も可能である。
本発明の軸受構造は、風力タービン駆動装置における遊星駆動装置の構成部品として非常に有効利用でき、それに適するように構成できる。
本発明は、添付された図面を参照して幾つかの実施例が以下に詳細に説明される。
図１は、二つの円錐ローラー軸受と一つの円筒ローラー軸受を有する軸受構造の軸方向断面の概観を示している。 図２は、二つの円錐ローラー軸受と一つの円筒ローラー軸受およびこれら三つの軸受に共通する一つの軸受外輪の部分断面の概観を示している。 図３は、図２に示された構造と類似の軸受で、円筒ローラーの遊びを調節する装置を有する構造を示している。 図４は、偏芯量を調節する装置を有する軸受構造の断面図を示している。
図１には、遊星キャリア２が示され、その上には、特別の構造を有する軸受構造６上に遊星ギアが回転可能に軸支されている。軸受構造６は、円錐ローラー８ｃを有し、軸方向に隔てられた互いに対向する円錐ローラー軸受８，１０とこれらの円錐ローラー軸受８，１０の間に配置されたラジアル軸受１２を有している。ラジアル軸受１２は、図１において、円筒ローラーとして形成され、内輪１２ａ、外輪１２ｂ及びその間に配列された円筒ローラー１２ｃを有している。図１から分かるように、ラジアル軸受１２は二つの円錐ローラー軸受８，１０の間に残された空間を満たしている。円錐ローラー軸受８，１０とラジアル軸受１２は、図１から分かるように、それぞれが、内輪８ａ，１２ａと外輪８ｂ、１２ｂを有する夫々独立の軸受である。
遊星ギア４には、半径内方向に向かう環状台座５０が形成されているのが好ましい。この台座の内表面５２に、ラジアル軸受の外輪１３の半径外表面５４が当接している。
図２は、軸受構造１４の部分断面図を示し、この軸受構造は、図１に例示されるように、二つの円錐ローラー軸受１６、１８とその間に配された円筒ローラーとして示されたラジアル軸受２０を有している。図１に示された軸受構造に対して、これら三つの軸受１６，１８，２０は、共通の外輪２２を有している。これにより、軸受構造の組立を特に簡単にできる。さらに図２から分かるように、円錐ローラーの回転軸１７と１９は、円錐ローラー軸受１６，１８の間において、また、円錐ローラーの理想走行軌道（即ち回転軸１７，１９の移動軌跡）の半径方向内側において、交差している。
図３は、図２と類似の軸受構造を示し、二つの円錐ローラー軸受２６，２８とその間に配置された円筒ローラー軸受として形成されたラジアル軸受３０を有している。三つの軸受列における均一な荷重分布を達成するために、ラジアル軸受３０の内輪３２には、矢印３６の方向（軸方向）に調節可能な円錐状のスリーブ３４が装着されている。この円錐状スリーブの移動により軸受内輪３２は多少拡縮されそれにより、ラジアル軸受３０の遊びまたは、予荷重が調節される。
図４は、二つの円錐ローラー軸受の間に配された円筒ローラー３８を通る横断面図であり、この円筒ローラー軸受は、外輪４０、内輪４２、外輪と内輪の間に設けられた円筒ローラー４４および遊星キャリア４６を有している。この遊星キャリア４６と内輪４２の間に遊星キャリア４６上で回転可能に配された偏芯輪４８が設けられている。この偏芯輪の回転調節により遊星キャリア４６に対するラジアル軸受３８の偏芯量が回転方向に調節でき、これによりラジアル軸受３８を円錐ローラー軸受に対して押し付けることができる。
２：遊星キャリア
４：遊星ギア
６：軸受構造
８：円錐ローラー軸受
８ａ：円錐ローラー軸受の内輪
８ｂ：円錐ローラー軸受の外輪
８ｃ：円錐ローラー軸受のローラー
１０：円錐ローラー軸受
１２：ラジアル軸受
１２ａ：ラジアル軸受の内輪
１２ｂ：ラジアル軸受の外輪
１２ｃ：ラジアル軸受のローラー
１４：軸受構造
１６：円錐ローラー軸受
１７：円錐ローラー１６の回転軸
１８：円錐ローラー軸受
１９：円錐ローラー１８の回転軸
２０：ラジアル軸受
２２：外輪
２４：円錐ローラー軸受
２８：円錐ローラー軸受
３０：ラジアル軸受
３２：軸受内輪
３４：円錐状スリーブ
３６：矢印
３８：円筒ローラー軸受
４０：外輪
４２：内輪
４４：円筒ローラー

Claims (13)

  1. 遊星ギア（４）を遊星キャリア（２）に回転可能に支持するために、軸方向に距離をおいて対置された二つの円錐ローラー軸受（８，１０）を有する軸受構造であって、該二つの円錐ローラー軸受（８，１０）の間に少なくとも一つのラジアル軸受（１２）が配置されていることを特徴とする軸受構造。
  2. 前記少なくとも一つ叉は複数のラジアル軸受（１２）は、前記円錐ローラー軸受（８，１０）の間の軸方向間隙を十分に満たしていることを特徴とする請求項1記載の軸受構造。
  3. 前記円錐ローラー軸受（８，１０）は、円錐ローラーの回転軸（１７，１９）が前記円錐ローラー軸受（８，１０）の間で、円錐ローラーの走行軌道の半径方向内側において交差することを特徴とする請求項1叉は２記載の軸受構造。
  4. 前記少なくとも一つのラジアル軸受（１２）は、円筒ローラー軸受であることを特徴とする請求項1ないし３の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  5. 前記少なくとも一つのラジアル軸受（１２）はニードル軸受であることを特徴とする請求項1ないし３の一つに記載の軸受構造。
  6. 前記少なくとも一つのラジアル軸受（１２）はボール軸受であることを特徴とする請求項1ないし３の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  7. 前記ラジアル軸受（３０）の内輪（３２）が、軸受遊び叉は軸受予荷重に関して調節可能であることを特徴とする請求項1ないし４の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  8. 前記ラジアル軸受（３０）の前記内輪（３２）の内側面が、円錐状に形成されており、該円錐状と相補形の円錐状外面を有する軸方向に移動可能なスリーブ（３４）に当接していることを特徴とする請求項７に記載の軸受構造。
  9. 前記ラジアル軸受（３８）の前記内輪（４２）が回転可能な偏芯輪（４８）に当接していることを特徴とする請求項７に記載の軸受構造。
  10. 前記遊星ギア（４）に半径内方向に向かう環状台座（５０）が形成されており、半径内方向に向かう該環状台座（５０）の外面（５２）が前記ラジアル軸受（１２）の外輪（１３）の半径方向外表面（５４）に当接していることを特徴とする請求項１ないし９の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  11. 前記二つの円錐ローラー軸受（１６，１８）と前記少なくとも一つのラジアル軸受（２０）が共通の外輪（２２）を有することを特徴とする請求項１ないし１０の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  12. 前記少なくとも一つのラジアル軸受が滑り軸受であることを特徴とする請求項１ないし３の少なくとも一つに記載の軸受構造。
  13. 前記軸受構造が、風力タービンの駆動装置における遊星駆動装置の構成部品であることを特徴とする請求項１ないし１２の少なくとも一つに記載の軸受構造。
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