JP2015535582A - 連結された遊星歯車段を備えた歯車装置 - Google Patents

Abstract

特に風力発電設備用の歯車装置（１）であって、駆動側の第１遊星歯車段（２）、第２遊星歯車段（３）および被動側の第３遊星歯車段（４）を備え、各遊星歯車段（２；３；４）は、中心の太陽歯車（５；６；７）、該太陽歯車（５；６；７）を包囲する内歯車（１４；１５；１６）、および径方向に太陽歯車（５；６；７）と内歯車（１４；１５；１６）の間に配置され、回転可能な状態で遊星キャリア（８；９；１０）に支承された遊星歯車（１１；１２；１３）を備える。各遊星歯車段（２；３；４）は、歯車装置（１）の駆動側の回転数を被動側で高めることが可能であるよう、歯車装置（１）の長手方向に調整された回転軸を中心に回転可能な状態で構成されている手段により、互いに連結されている。本発明により、第１および第２遊星歯車段（２；３）を連結するための手段は被動接続部（２１）を備え、該被動接続部（２１）は、第２遊星歯車段（３）の太陽歯車（６）または内歯車（１５）を、第３遊星歯車段（４）の遊星キャリア（１０）または内歯車（１６）に回転不能な状態で連結する。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の歯車装置に関する。

特に風力発電設備においては、変速機入力軸と変速機出力軸の間で、トルクおよび回転数を変換する歯車装置が使用されている。この場合、歯車装置入力軸に作用する、回転数が低くて高いトルクは、歯車装置出力軸に作用する、より回転数が高く低減されたトルクへと変換される。基本的に、このような歯車装置は、連続的に相前後して切換えられる遊星歯車段、または平行して切換えられる遊星歯車段を備えた歯車装置のタイプに分類される。後に述べた範疇には、いわゆる差動装置が当てはまる。この差動装置は、一般的には３つの遊星歯車段から構成される。

第１の両段を適切に連結することで、トルクをこの両遊星歯車段に適切に分配可能である。第３遊星歯車段で合計すると出力が一体化し、それに伴い、対応してより高い変速比領域が達成可能である。

本発明の課題は、請求項１に記載された特徴により解決される。更なる有利な実施形態は、従属請求項及び図面により明らかとなる。

本発明は歯車装置、特に風力発電設備用の歯車装置を提案するものである。本発明による歯車装置は、第１、第２および第３遊星歯車段を備える。第１遊星歯車段は駆動側に、第３遊星歯車段は被動側に、および第２遊星歯車段は好適には第１と第３遊星歯車段の間で、歯車装置に配置される。各遊星歯車段は、中心の太陽歯車、この太陽歯車を包囲する内歯車、およびこれら太陽歯車と内歯車の間に配置された遊星歯車を備える。遊星歯車は、回転可能な状態で遊星キャリアに支承される。遊星歯車段の太陽歯車、遊星キャリアおよび／または内歯車は、歯車装置の周方向に回転可能な状態または固定した状態で構成可能である。後述の場合、太陽歯車、遊星キャリアおよび／または内歯車は、歯車装置のハウジングに堅固に連結されるか、またはハウジングの一部として構成される。３つの遊星歯車段は、歯車装置の駆動側の回転数を被動側で高めることが可能であるよう、手段により互いに連結される。この手段は、歯車装置の長手方向に調整された回転軸を中心に回転可能な状態で構成される。手段は、特に歯車装置の中心軸である共通の回転軸を備えるか、またさもなくば、各々について別個の回転軸を含むことが可能である。回転軸は互いに平行するよう調整される。好適には、回転軸は少なくとも部分的に、互いに同軸となるよう調整される。手段は、第２および第３遊星歯車段を連結するための被動接続部を含む。好適には、被動接続部は第２遊星歯車段の太陽歯車または内歯車を、第３遊星歯車段の遊星キャリアまたは内歯車に回転不能な状態で連結する。従って、被動接続部は共通の回転軸を中心に回転可能なユニットを構成する。これにより、歯車装置を、構造空間を極めて省いて構成可能である。さらに、歯車装置を構成する際の労力が低減されるため、製造費用がより適切となる。

第１および第２遊星歯車段を連結するための手段が、駆動接続部を含むことが有利である。従って、太陽歯車、遊星キャリアおよび／または内歯車である互いに連結された素子が、共通の回転軸を中心に回転可能な一つのユニットとなるよう、第１および第２遊星歯車段を互いに連結可能である。これにより構成の際の労力が低減されるため、歯車装置を極めて省コストで実現可能である。さらに、高価で故障しがちな支承部が省略可能であるため、歯車装置が動作不能状態となる危険性が低減される。

好適には、駆動接続部により、両遊星歯車段のうちの一方の遊星歯車段の太陽歯車を他方の遊星歯車段の遊星キャリアに回転不能な状態で連結する。この結果、第１遊星歯車段の太陽歯車が第２遊星歯車段の遊星キャリアに、または第１遊星歯車段の遊星キャリアが第２遊星歯車段の太陽歯車に、駆動接続部により回転不能な状態で連結される。代替的または追加的に、駆動接続部により、第１および第２遊星歯車段の両内歯車を回転不能な状態で互いに連結可能である。従って、第１遊星歯車段から第２遊星歯車段へトルクを伝達可能である。従って、有利にも高速モードへの高い変速比を実現可能である。さらに、第１および第２遊星歯車段を連結することにより、故障しがちで高価な支承部を省略可能であるため、歯車装置の構造的な体積が低減される。

第１および第２遊星歯車段を連結するための手段が２つの駆動接続部を備えた場合、特に高速モードへの高い変速比が実現可能である。この場合好適には、各駆動接続部が両遊星歯車段の異なる素子、つまり太陽歯車、遊星キャリアおよび／または内歯車を、互いに連結する。両駆動接続部のうちの第１駆動接続部が、第１遊星歯車段の太陽歯車を第２遊星歯車段の遊星キャリアと共に、および第２駆動接続部が、第１遊星歯車段の遊星キャリアを第２遊星歯車段の太陽歯車と共に、回転不能な状態で互いに連結された各ユニットとして構成した場合に、歯車装置を特に簡単な構造で実現可能である。代替的に、第１駆動接続部は第１および第２遊星歯車段の両太陽歯車を連結し、第２駆動接続部は、第１遊星歯車段の太陽歯車を第２遊星歯車段の遊星キャリアに連結する。双方の場合とも、歯車装置を極めてコンパクトに構成可能である。さらに、高速モードへの高い変速比を構造的に簡単な方法で実現可能である。また有利にも、第１および第２遊星歯車段に作用するトルクを低減可能であり、支承する必要のあるトルクがより低減されるため、これら第１および第２遊星歯車段を、極めて構造空間を省いて構成可能である。

手段が、第１、第２および第３遊星歯車段を互いに堅固に連結する全接続部を含む場合に、歯車装置を構成する際の労力が低減され、これに伴って製造コストを低減可能である。全接続部は、各遊星歯車段の太陽歯車、遊星キャリアおよび／または内歯車のうちの各１つの素子が、共通の回転軸を中心に歯車装置の周方向に回転可能なユニットを構成するよう、３つの遊星歯車段を互いに連結する。

全接続部が、第１遊星歯車段の太陽歯車を、第２または第３遊星歯車段の太陽歯車およびこれら両遊星歯車段の他方の遊星歯車段の内歯車に回転不能な状態で連結した場合に、絶対回転数および相対回転数を確実に低くし、および各遊星歯車セットのトルクも確実に低くすることが可能である。従って全接続部は、第１遊星歯車段の太陽歯車を、第２遊星歯車段の太陽歯車および第３遊星歯車段の遊星キャリアに連結する。代替的に全接続部は、第１遊星歯車段の太陽歯車を、第２遊星歯車段の遊星キャリアおよび第３遊星歯車段の太陽歯車に連結する。従って有利にも、高速モードへの高い変速比を、歯車装置の構造空間を最小にして実現可能である。歯車装置に関する上述の利点が、歯車装置において駆動側のトルクが分配されず、全体が第１遊星歯車段に入力される際に特に効力を発する。

代替的に全接続部が、第１遊星歯車段の内歯車を、第２遊星歯車段の太陽歯車および第３遊星歯車段の遊星キャリアに回転不能な状態で連結することが有利である。従って、第１遊星歯車段の内歯車、第２遊星歯車段の太陽歯車及び第３遊星歯車段の遊星キャリアは、回転軸を中心に共に回転可能なユニットを構成する。これにより、駆動側のトルクを３つの遊星歯車段に分配可能であるため、遊星歯車セットのトルクを低く保つことが可能となる。従って、前記で詳述した全接続部を連結する利点は、駆動側のトルクが歯車装置の全ての遊星歯車段に分配可能である場合に、特に効力を発する。これにより、３つの各遊星歯車段が支承する必要のあるトルクがより低減されるため、歯車装置を極めて構造空間を省いて構成可能となる。

全接続部が、第１、第２および第３遊星歯車段の内歯車を、回転不能な状態で互いに連結することも有利である。これにより、歯車装置を構成する際の労力が低減されるため、歯車装置をより省コストで製造可能である。

第１および第３遊星歯車段を連結するための手段がブリッジ接続部を含む場合に、歯車装置の駆動側の回転数を、被動側で効率的および効果的に高めることが可能である。好適には、ユニットとして共通の回転軸を中心に回転可能であるよう、ブリッジ接続部が、第１遊星歯車段の太陽歯車を第３遊星歯車段の遊星キャリアに連結する。さらに、これにより歯車装置を極めてコンパクトに構成可能である。

特に駆動側のトルクが極めて高い場合、好適には、駆動側のトルクを少なくとも２つの遊星歯車段、特に第１および第２遊星歯車段に分配可能であり、および第３遊星歯車段において一体とすることが可能であるよう、遊星歯車段が互いに連結される。しかし代替的に、駆動側のトルクを、全接続部を利用して３つの遊星歯車段の全てに分配することも可能である。従って、遊星歯車段が支承する必要のあるトルクがより低減されるため、遊星歯車段のサイズを低減可能である。この結果、歯車装置の構造的な体積が低減される。

駆動接続部または全接続部が、駆動側で駆動軸として構成されているか、または駆動軸に回転不能な状態で連結されている場合に、構造空間を省き、簡単な構造で、駆動側のトルクを複数の遊星歯車段に分配可能である。

特に駆動側の全トルクが第１遊星歯車段に導かれ、歯車装置が、特に被動接続部、駆動接続部および／または全接続部である２つの手段を備える場合に、歯車装置を、構成する際の労力を低減し、省コスト、軽量で、絶対回転数および相対回転数を低減しつつ、極めて良好な噛み合い効率、高速モードへの高い変速比を備え、コンパクトな設計で実現可能である。

駆動側のトルクを複数の遊星歯車段に分配する場合、歯車装置が、特に被動接続部、駆動接続部、ブリッジ接続部および／または全接続部である３つの手段を備える場合に、上述の利点が効力を発する。

歯車装置は、全キャリアが駆動軸に連結され、および／または第３遊星歯車段の太陽歯車が被動軸に連結される場合、簡単な構造で、かつ堅牢に実現可能である。駆動軸および被動軸は、互いに特に同軸状に配置され、および／または同一の回転方向を示す。

第３遊星歯車段を、第３遊星歯車段の特に太陽歯車により平歯車段に連結することも、同様に有利である。これにより、さらに定格回転数を高めることが可能である。平歯車段は、風力発電設備の高速適用において歯車装置が使用可能であるよう構成可能である。この場合、高速適用のための発電機は、毎分約１，５５０の定格回転数で駆動される。しかし代替的に、より大型の発電機を毎分約４５０の明らかにより低い発電機回転数で使用する中速適用としても、平歯車段を構成可能である。両実施形態において、構成がコンパクトであり、堅牢で、かつ同時に高い変速比が可能であるとういう利点が有効に作用する。

以下に、本発明を添付の図面を参照して詳説する。
２つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた歯車装置の一実施形態の概略的な半図である。 ２つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた、図１の歯車装置の代替的な実施形態の概略的な半図である。 １つの駆動接続部、１つのブリッジ接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第３実施形態の概略的な半図である。 １つの全接続部、１つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第４実施形態の概略的な半図である。 １つの全接続部、１つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第５実施形態の概略的な半図である。 １つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第６実施形態の概略的な半図である。 １つの駆動接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第７実施形態の概略的な半図である。 １つの全接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第８実施形態の概略的な半図である。 １つの全接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第９実施形態の概略的な半図である。 １つの全接続部および１つの被動接続部を備えた、歯車装置の第１０実施形態の概略的な半図である。

図１乃至図１０は、歯車装置１の代替的な各実施形態を示す。歯車装置１は特に風力発電設備用であり、第１遊星歯車段２、第２遊星歯車段３および第３遊星歯車段４の各遊星歯車段を備える。第１遊星歯車段２は、駆動側で駆動軸１７の領域に配置されている。第３遊星歯車段４は、被動側で被動軸１８の領域に構成されている。第２遊星歯車段３は、第１遊星歯車段２および第３遊星歯車段４の間に配置されている。各遊星歯車段２、３、４は、中心の各太陽歯車５、６、７、この太陽歯車を包囲する内歯車１４、１５、１６を備える。径方向でこの太陽歯車と内歯車の間に、複数の遊星歯車が配置されている。遊星歯車は、径方向内側の領域で太陽歯車５、６、７と噛み合い、径方向外側の領域で内歯車１４、１５、１６と噛み合う。概略的な半図であるため、図においては、各遊星歯車段２、３、４の１つに関して、１つのみの遊星歯車１１、１２、１３が示される。遊星歯車１１、１２、１３は、各遊星歯車段２，３，４において、遊星キャリア８、９、１０により、歯車装置の径方向で支承されている。遊星歯車１１、１２、１３は、各遊星キャリア８、９、１０に回転可能な状態で支承され、収容されている。３つの遊星歯車段２，３，４は、駆動側の回転数が低く高いトルクが、被動側の回転数が高く低いトルクに変換されるよう、互いに連結されている。

図１乃至図１０に示された実施形態は、各実施形態の素子、つまり太陽歯車５、６、７、遊星キャリア８、９、１０および内歯車１４、１５、１６の各々の間の連結が異なることにより、互いに区別される。こうした各々の連結は、歯車装置１が極めて構造空間を省いて構成されるよう、互いに決定される。これにより歯車装置の重量が低減されるため、特に風力発電設備において、主として用いることができる。さらに、歯車装置１の異なる実施形態は、構成する際の労力が僅かであることを特徴としており、それにより製造コストを低減可能である。これに加えて、歯車装置１に関して既述の連結コンセプトにおいては、高速モードへの高い変速比が、良好な噛み合い効率のもと、絶対回転数および相対回転数並びに遊星歯車セットのトルクを低くして実現可能である。

図１乃至図５に示された歯車装置１の実施形態においては、第１グループが構成される。第１グループでは、遊星歯車段２、３、４は、駆動側のトルクが遊星歯車段２、３、４のうちの少なくとも２つの遊星歯車段に分配可能であるよう、互いに連結されている。被動側では、分配されたトルクが第２遊星歯車段（図１および図２）または第３遊星歯車段において一体となる。

図６乃至図１０に示された歯車装置１の実施形態においては、第２グループが構成される。第２グループでは、駆動側のトルクは、複数の遊星歯車段２、３、４へは分配されない。その代わり、これらの実施形態においては、駆動側の全トルクが第１遊星歯車段２へと導かれる。

図１で示された歯車装置は、３つの遊星歯車段２、３、４を連結するための手段を備える。従って、第１遊星歯車段２および第２遊星歯車段３は、第１駆動接続部１９および第２駆動接続部２０により、互いに連結されている。第１駆動接続部１９は、第１遊星歯車段２の第１遊星キャリア８を第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６に接続する。第２駆動接続部２０は、第１遊星歯車段２の第１太陽歯車５を第２遊星歯車段３の第２遊星キャリア９に連結する。第２遊星歯車段３を第３遊星歯車段４に連結するために、歯車装置１は第３連結部を備え、該第３連結部は被動接続部２１として構成されている。被動接続部２１は、第２遊星歯車段３の第２内歯車１５を、第３遊星歯車段４の第３遊星キャリア１０に接続する。第１駆動接続部１９、第２駆動接続部２０および被動接続部２１は各々、歯車装置１の実質的に周方向に回転可能なユニットを構成する。この結果、これらにより接続された、各遊星歯車段２、３、４の素子が、同様の回転数で周方向に回転する。

図１によると、第１駆動接続部１９は、駆動軸１７に連結されているか、または第１駆動接続部１９の駆動側領域で、駆動軸のようなものとして構成されている。第１駆動接続部１９により、駆動側のトルクが、第１遊星歯車段２の第１遊星キャリア８および第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６に分配される。これにより、両遊星歯車段２、３が支承する必要のある力がより低減されるため、両遊星歯車段２、３を、構造空間を極めて省いて構成可能である。第１遊星歯車段２の第１内歯車１４は、固定した状態で構成されている。このために第１内歯車１４は、図１には示されていない、歯車装置１のハウジングに連結されているか、またはハウジングのようなものとして構成されている。第１駆動接続部１９により、部分トルクが第１遊星歯車段２に導かれることで、第１遊星キャリア８に回転可能に支承されている第１遊星歯車１１が、固定した第１内歯車１４内で転がり、それによって、径方向内側で連結されている第１太陽歯車５が、駆動軸１７に対して調整された回転に移行されるよう、第１遊星キャリア８が回転する。

従って、第２遊星キャリア９が第２駆動接続部２０により、第１遊星キャリア８および駆動軸１７に対して調整された回転に移行する。第２遊星キャリア９は、第１遊星歯車段２における変速比により、第１駆動接続部１９および第１駆動接続部１９により連結された第２太陽歯車６よりも早く回転する。このため、径方向外側の領域において第２遊星歯車１２に係合する第２内歯車１５は、第２駆動接続部２０に対して調整された回転に移行される。第２内歯車１５は被動接続部２１により第３遊星キャリア１０に連結されているため、径方向内側の領域で第３遊星歯車１３に係合する第３太陽歯車７が、駆動軸１７に対して調整された回転に移行されるよう、第３遊星歯車１３が、第３遊星歯車段４の固定した第３内歯車１６内で転がる。第３太陽歯車７は、被動側で被動軸１８に連結されているか、または被動軸のようなものとして構成されている。

図２に示された歯車装置１の連結コンセプトにおいては、第１遊星歯車段２および第２遊星歯車段３は、同様に第１駆動接続部１９および第２駆動接続部２０により連結されている。第１駆動接続部１９は、類似して駆動軸１７に回転不能な状態で接続されるか、または駆動側で駆動軸１７として構成されている。さらに、第２遊星歯車段３および第３遊星歯車段４も、被動接続部２１に作動接続されている。図１に示された第１実施形態と異なり、第１駆動接続部１９は第１太陽歯車５並びに第２遊星キャリア９を含む。従って駆動側のトルクは、駆動軸１７を介して歯車装置１に導かれ、その際、第１駆動接続部１９はトルクを第１遊星歯車段２および第２遊星歯車段３に分配する。第２駆動接続部２０は、第１遊星歯車段２の第１内歯車１４を、第２遊星歯車段３の第２内歯車１５に回転不能な状態で連結する。上述のように、歯車装置１は第３連結部として被動接続部２１を含む。該被動接続部２１は、第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６を、第３遊星歯車段４の第３遊星キャリア１０に回転不能な状態で連結する。さらに、第１遊星歯車段２の第１遊星キャリア８および第３遊星歯車段４の第３内歯車１６は、固定した状態で構成されている。これにより、駆動軸１７は、第１駆動接続部１９および被動接続部２１を同じ方向で回転させる。第２駆動接続部２０は、この回転方向と反対方向に回転する。

この結果、図２の第１太陽歯車５および第２遊星キャリア９は、駆動軸１７に作用するトルクにより回転する。その際、トルクが第１遊星歯車段２および第２遊星歯車段３に分配される。第１遊星歯車段２において、第１遊星キャリア８が固定した状態で構成されているため、第１遊星歯車１１は、第１内歯車１４が駆動軸１７の回転方向と反対に動くよう作用する。第２駆動接続部２０により、第１内歯車１４に回転不能な状態で連結されている第２内歯車１５についても同様である。この結果、第２遊星キャリア９および第２内歯車１５は互いに反対方向に回転し、それにより、第２遊星歯車１２と噛み合う第２太陽歯車６の回転数が高まる。被動接続部２１により、第２太陽歯車６は合計されたトルクを第３遊星キャリア１０に伝達する。この作用により、第３遊星歯車１３が固定した第３内歯車１６内で転がり、従って第３太陽歯車７が、第３遊星キャリア１０と比較して調整された回転に移行する。

図３に示された、歯車装置１の代替的な実施形態は、同様に３つの連結部を備える。第１連結部は、駆動接続部１９により、第１遊星歯車段２の第１遊星キャリア８および第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６の間で構成されている。第１駆動接続部１９は、駆動軸１７に連結されているか、または駆動側で、駆動軸のようなものとして構成されている。この結果、駆動側のトルクが、第１遊星キャリア８および第２太陽歯車６に分配される。歯車装置１は、被動側で第２遊星歯車段３と第３遊星歯車段４の間に、被動接続部２１を備える。該被動接続部２１は、第２遊星歯車段３の第２内歯車１５および第３遊星歯車段４の第３内歯車１６を回転不能な状態で互いに連結する。歯車装置１の第３連結部は、ブリッジ接続部２２により構成されている。該ブリッジ接続部２２は、第２遊星歯車段３をバイパスするため、第１遊星歯車段２を第３遊星歯車段４に連結する。ブリッジ接続部２２は、駆動側で第１遊星歯車段２の第１太陽歯車５、および被動側で第３遊星歯車段４の第３遊星キャリア１０を含む。

従って、駆動側で導かれるトルクが、駆動接続部１９により第１遊星キャリア８および第２太陽歯車６に分配される。第１内歯車１４を固定しているため、第１太陽歯車５が駆動軸１７に対して調整された回転に移行されるよう、第１遊星歯車１１が転がる。従ってブリッジ接続部２２により、第３遊星キャリア１０が同様に、同一方向に回転する。第２遊星歯車段３の領域には、第２遊星キャリア９が固定した状態で構成されている。この第２遊星キャリア９に回転可能に支承された第２遊星歯車１２は、第２太陽歯車６により、第２内歯車１５が第１駆動接続部１９と反対の回転に移行されるよう駆動される。第３内歯車１６は、被動接続部２１により、第２内歯車１５に対して調整された回転に移行される。従って、第３内歯車１６および第３遊星キャリア１０が互いに反対の方向に回転するため、径方向内側で噛み合う第３太陽歯車７の回転数が著しく高まる。第２遊星歯車段の遊星キャリアおよび内歯車に対する連結を同時に交換した場合、つまりダブルピニオンタイプ遊星歯車セットの内歯車を固定し、遊星キャリアが第３遊星歯車段の内歯車に接続された場合、図３で示された実施形態の代替形態として、第２遊星歯車段をダブルピニオンタイプ遊星歯車セットとして構成可能である。

図４で示された歯車装置１の実施形態においては、３つの遊星歯車段２、３、４が、上述の実施形態と類似して、３組の連結部により互いに連結されている。歯車装置１は駆動接続部１９を備える。該駆動接続部１９は、第１遊星歯車段２を第２遊星歯車段３に連結する。このために駆動接続部１９は、第１太陽歯車５および第２遊星キャリア９を含む。さらに、第２遊星歯車段３と第３遊星歯車段４の間に、被動接続部２１が構成されている。該被動接続部２１は、第２遊星歯車段３と第３遊星歯車段４の両内歯車１５、１６を連結する。第３連結素子として、歯車装置１は全接続部２３を備える。該全接続部２３は、第１内歯車１４、第２太陽歯車６および第３遊星キャリア１０を、回転軸を中心に回転可能なユニットとして構成する。全接続部２３は、駆動側で駆動軸１７として構成されるか、または駆動軸１７に接続されている。

従って、駆動側のトルクは全接続部２３により、第１遊星歯車段２、第２遊星歯車段３および第３遊星歯車段４に分配される。第１遊星キャリア８を固定しているため、第１太陽歯車５または駆動接続部１９が駆動軸１７と比較して反対の方向に回転するよう、第１内歯車１４が第１遊星歯車１１を駆動する。駆動接続部１９により連結されている、第２遊星キャリア９についても同様である。第２遊星歯車段３において、従って第２遊星キャリア９が回転し、第２太陽歯車６が反対の方向に回転し、第２遊星歯車１２の回転数が高まる。第２遊星歯車１２はさらに、径方向外側に配置された第２内歯車１５と噛み合う。被動接続部２１により、第３内歯車１６が第３遊星キャリア１０と比較して反対の方向に回転し、それにより、第３遊星歯車１３の回転数がさらに高まる。第３太陽歯車７が第３遊星歯車１３と噛み合うため、被動軸１８において、駆動軸１７と比較して明らかに回転数が高まる。

図５に示された実施形態は、図２に示された実施形態と実質的に同一である。しかしながら相違点として、図２において構成されている第２駆動接続部２０は、図５においては全接続部２３に置き換えられている。全接続部は、３つの遊星歯車段２、３、４の３つの内歯車１４、１５、１６を互いに連結し、回転可能なユニットを構成する。従って図５に示された実施形態においては、第３内歯車１６が全接続部２３により、被動接続部２１の回転方向と反対の回転に、同様に移行される。この結果、第３遊星歯車１３の回転数が追加的に高まり、被動軸が被動側でより早く回転する。

以下に示す図６乃至図１０の実施形態においては、駆動側のトルクが分配されない。それに替わり、駆動側のトルクは全体が第１遊星歯車段２へもたらされる。このために、全ての５つの実施形態において、第１遊星キャリア８が駆動軸１７に連結されるか、または駆動側で駆動軸１７として構成されている。従って、第１遊星キャリア８に回転可能に支承された第１遊星歯車１１は、径方向内側の領域において係合する第１太陽歯車５が、駆動軸１７の回転に対して同様に作用する回転に移行されるよう、固定した第１内歯車１４内で回転する。さらに、図６乃至図１０で示された実施形態は、２つのみの連結部を備える。

図６で示された歯車装置１の第１連結部は、駆動接続部１９として構成されている。該駆動接続部１９は、第１太陽歯車５を第２遊星キャリア９に回転不能な状態で連結する。従って第２遊星キャリア９は、駆動軸１７と同じ方向で回転する。第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６が固定した状態で構成されているため、第２遊星歯車１２は第２内歯車１５を、第２遊星キャリア９の回転方向に対応する回転方向に、同様に移行させる。第２遊星歯車段３と第３遊星歯車段４の間の領域に配置された被動接続部２１により、第２内歯車１５のトルクが、第３遊星キャリア１０に伝達される。第３遊星歯車段４の第３内歯車１６は固定した状態で構成されているため、第３太陽歯車７が駆動軸１７に対して調整された回転に移行されるよう、第３遊星歯車１３が転がる。この場合被動軸１８は、第３太陽歯車７に回転不能な状態で連結されている。

図７に示された歯車装置１においては、第１遊星歯車段２および第２遊星歯車段３は、駆動接続部１９に回転不能な状態で連結されている。第２遊星歯車段３および第３遊星歯車段４は、被動接続部２１により作動接続されている。この場合、駆動接続部１９は第１太陽歯車５を第２遊星キャリア９に連結する。これにより第２遊星歯車１２が回転に移行され、第２太陽歯車６が回転に移行されるよう、第２遊星歯車１２が固定した第２内歯車１５内で転がる。第２太陽歯車６のトルクは、被動接続部２１により第３遊星キャリア１０に導かれる。第３太陽歯車７を固定しているため、第３内歯車１６は第３遊星歯車１３により回転に移行される。第３内歯車１６は被動側で被動軸１８として構成されるか、または被動軸１８に回転不能な状態で連結されている。駆動軸１７、駆動接続部１９、被動接続部２１および被動軸１８は、同じ方向で回転する。

図８に示された実施形態は、同様に２つの連結部を備える。その際、２つの連結部の一つは、全接続部として構成されている。全接続部２３は、第１遊星歯車段２の第１太陽歯車５、第２遊星歯車段３の第２遊星キャリア９および第３遊星歯車段４の第３太陽歯車７を連結する。従って、これらは駆動軸１７に対応する回転方向に回転する。被動側では、第２遊星歯車段３と第３遊星歯車段４の間に、被動接続部２１が構成されている。該被動接続部２１はこの場合、第２遊星歯車段３の第２太陽歯車６を第３遊星歯車段４の第３キャリア１０に回転不能な状態で連結する。第２遊星歯車段３の第２内歯車１５は、固定した状態で構成されているため、全接続部２３により回転に移行される第２遊星歯車１２は、径方向内側の領域で係合する第２太陽歯車６が回転に移行されるよう、第２内歯車１５内で転がる。第２太陽歯車６の回転方向は、この場合駆動軸１７の回転方向に対応する。この結果、第３太陽歯車７が回転し、第３遊星キャリア１０が同じ方向に回転する。しかしながら、第２遊星歯車段３における変速比により、第３遊星キャリア１０は第３太陽歯車７と比較してより早く回転するため、第３内歯車１６は、駆動軸１７に対して調整された方向で回転に移行される。第３内歯車１６は被動軸１８に回転不能な状態で連結されるか、または被動側で被動軸１８として構成されている。

図９に示された歯車装置１の代替実施形態は、図８に示された歯車装置１に関する連結コンセプトに実質的に対応する。しかしながら相違点として、第２太陽歯車６と第３内歯車１６の間に、被動接続部２１が構成されている。この結果、第３内歯車１６が回転し、第３太陽歯車７が同じ方向に回転する。しかしながら、被動接続部２１は全接続部２３と比較してより早く回転するため、第３遊星キャリア１０は、駆動軸１７に対して調整された回転に移行される。

図１０に示された第１０実施形態により、３つの遊星歯車段２、３、４は、同様に全接続部２３により互いに連結されている。全接続部２３は、第１太陽歯車５、第２太陽歯車６および第３遊星キャリア１０を含む。従ってこれらは、ユニットとして駆動軸１７に対して調整された回転方向で回転する。第２遊星歯車段３および第３遊星歯車段４は、被動接続部２１により連結されている。該被動接続部２１は、第２内歯車１５および第３内歯車１６を回転不能な状態で互いに接続する。第２遊星歯車段３の第２遊星キャリア９は、固定した状態で構成されているため、第２内歯車１５または被動接続部２１は、全接続部２３に対して反対方向の回転に移行される。従って被動接続部２１により、第３内歯車１６および第３遊星キャリア１０が反対の方向に回転する。これにより、第３遊星歯車１３、または第３遊星歯車１３と噛み合う第３太陽歯車７の回転数が高まる。この場合第３太陽歯車７は、被動軸１８として機能する。

全ての１０の実施形態において、遊星キャリアおよび内歯車の連結を同時に交換し、固定ギヤ比の値を１だけ高める場合、固定可能性が許容される場所であればどこでも、１つまたは複数のシングルピニオンタイプ遊星歯車セットをダブルピニオンタイプ遊星歯車セットに変更可能である。さらに、各軸上に電気機械またはその他の力／動力源を配置可能である。第３遊星歯車段に対して、追加的な遊星歯車段および／または平歯車段を後置させることも可能である。

本発明は、図示および記載の実施形態に限定されない。請求項の範囲内での変更、および異なる実施形態で示され、記載された特徴の組み合わせが、同様に可能である。

１ 歯車装置
２ 第１遊星歯車段
３ 第２遊星歯車段
４ 第３遊星歯車段
５ 第１太陽歯車
６ 第２太陽歯車
７ 第３太陽歯車
８ 第１遊星キャリア
９ 第２遊星キャリア
１０ 第３遊星キャリア
１１ 第１遊星歯車
１２ 第２遊星歯車
１３ 第３遊星歯車
１４ 第１内歯車
１５ 第２内歯車
１６ 第３内歯車
１７ 駆動軸
１８ 被動軸
１９ 第１駆動接続部
２０ 第２駆動接続部
２１ 被動接続部
２２ ブリッジ接続部
２３ 全接続部

Claims (12)

1. 特に風力発電設備用の歯車装置（１）であって、駆動側の第１遊星歯車段（２）、第２遊星歯車段（３）、および被動側の第３遊星歯車段（４）を備え、各遊星歯車段（２；３；４）は、中心の太陽歯車（５；６；７）、該太陽歯車（５；６；７）を包囲する内歯車（１４；１５；１６）、および径方向に前記太陽歯車（５；６；７）と内歯車（１４；１５；１６）の間に配置され、回転可能な状態で遊星キャリア（８；９；１０）に支承された遊星歯車（１１；１２；１３）を備え、各前記遊星歯車段（２；３；４）は、前記歯車装置（１）の駆動側の回転数を被動側で高めることが可能であるよう、前記歯車装置（１）の長手方向に調整された回転軸を中心に回転可能な状態で構成されている手段により、互いに連結されている前記歯車装置（１）において、前記第１および第２遊星歯車段（２；３）を連結するための前記手段は被動接続部（２１）を備え、該被動接続部（２１）は、前記第２遊星歯車段（３）の前記太陽歯車（６）または前記内歯車（１５）を、前記第３遊星歯車段（４）の前記遊星キャリア（１０）または前記内歯車（１６）に回転不能な状態で連結することを特徴とする歯車装置（１）
2. 請求項１に記載の歯車装置であって、前記第１および第２遊星歯車段（２；３）を連結するための前記手段は、少なくとも１つの駆動接続部（１９；２０）を備え、該駆動接続部（１９；２０）は、両前記遊星歯車段（２；３）のうちの一方の遊星歯車段の前記太陽歯車（５；６）を、他方の遊星歯車段の前記遊星キャリア（８；９）に回転不能な状態で連結する、または前記遊星歯車段（２；３）の両前記内歯車（１４；１５）を回転不能な状態で互いに連結することを特徴とする歯車装置。
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および第２遊星歯車段（２；３）を連結するための前記手段は、２つの駆動接続部（１９；２０）を備えることを特徴とする歯車装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記第１、第２および第３遊星歯車段（２；３；４）を連結するための前記手段は、全接続部（２３）を備えることを特徴とする歯車装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記全接続部（２３）は、前記第１遊星歯車段の前記太陽歯車（５）を、前記第２または第３遊星歯車段（３；４）の前記太陽歯車（６；７）および両前記遊星歯車段（３；４）の他方の遊星歯車段の前記内歯車（１４）に回転不能な状態で連結することを特徴とする歯車装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記全接続部（２３）は、前記第１遊星歯車段（２）の前記内歯車（１４）を、前記第２遊星歯車段（３）の前記太陽歯車（６）および前記第３遊星歯車段（４）の前記遊星キャリア（１０）に、回転不能な状態で連結することを特徴とする歯車装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記全接続部（２３）は、前記第１、第２および第３遊星歯車段（２；３；４）の前記内歯車（１４；１５；１６）を、回転不能な状態で互いに連結することを特徴とする歯車装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記第１および第３遊星歯車段（２；４）を連結するための前記手段がブリッジ接続部（２２）を含み、該ブリッジ接続部（２２）は、前記第１遊星歯車段（２）の前記太陽歯車（５）を前記第３遊星歯車段（４）の前記遊星キャリア（１０）に、回転不能な状態で連結することを特徴とする歯車装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の歯車装置であって、駆動側のトルクを少なくとも２つの遊星歯車段（２；３；４）、特に前記第１遊星歯車段（２）および第２遊星歯車段（３）に分配可能であり、および前記第３遊星歯車段（４）において一体とすることが可能であるよう、前記遊星歯車段（２；３；４）が互いに連結されていることを特徴とする歯車装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記駆動接続部（１９；２０）または前記全接続部（２３）が、駆動側で駆動軸（１７）として構成されているか、または駆動軸（１７）に回転不能な状態で連結されていることを特徴とする歯車装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記歯車装置（１）が、２つまたは３つの手段を備えることを特徴とする歯車装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の歯車装置であって、前記第３遊星歯車段（４）が平歯車段に連結されていることを特徴とする歯車装置。

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