JP5484883B2 - 遊星歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は、遊星歯車装置に関するものである。

遊星歯車装置は、外周に歯面を有する太陽歯車と、内周側に歯面を有し、太陽歯車の外周側に間隔をあけて配置されるとともに外周側がケーシングに支持されている内歯車と、太陽歯車および内歯車の間で、それらと歯合するように配置されている遊星歯車とを備えている。
遊星歯車装置は、少ない段数で大きな減速比が得られ、かつ、大きなトルクが伝達できるので、変速装置、増減速装置としてよく用いられている。

遊星歯車を複数個にすると、１個の遊星歯車にかかる荷重が減少する。これにより、各歯車を小型化できるので、遊星歯車装置をコンパクト化できる。
ところが、各歯車の加工誤差、組立て誤差等により各歯車間に働く荷重が等しくならない不等配が発生する。各歯車間に不等配が発生すると、大きな荷重を受ける歯車およびその歯車を支持する軸受などが損傷する恐れがある。

通常の精度を持つ歯車を用いて不等配を解消するものとして、たとえば、特許文献１に示されるものが提案されている。
これは、内歯車がゴムあるいは板ばねの弾性部材を介してケーシングに支持され、弾性部材の弾性によって内歯車を移動可能として加工誤差や組立て誤差等に起因する荷重不等配の影響を少なくしようとするものである。

実公昭５８−７１５０号公報

ところで、この不等配をなくすため、加工誤差や組立て誤差を小さくしようとすると費用がかかりすぎるという課題がある。
また、特許文献１に示されるように、内歯車がゴムあるいは板ばねの弾性部材を介してケーシングに支持されるものでは、強度面で問題がある。すなわち、たとえば、石炭ミルの粉砕テーブルを回転駆動する遊星減速装置のように歯車に高負荷（荷重）が作用するものの場合、弾性部材が破損される恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑み、荷重等配を向上させるとともに高負荷にも対応し得る遊星歯車装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様は、外周に歯面を有する太陽歯車と、内周側に歯面を有し、該太陽歯車の外周側に間隔をあけて配置されるとともに外周側がケーシングに支持されている内歯車と、前記太陽歯車および前記内歯車の間で、それらと歯合するように配置されている少なくとも１個の遊星歯車と、が備えられている遊星歯車装置であって、前記内歯車と前記ケーシングとの結合部には、少なくとも一部にスプライン結合部が含まれている遊星歯車装置である。

このように、内歯車とケーシングとの結合部には、少なくとも一部にスプライン結合部が含まれているので、内歯車は、スプライン結合部におけるスプライン溝とこれに噛み合うスプライン歯との間の隙間分だけ周方向に移動することができる。また、スプライン歯の剛性は内歯車の剛性に比べて小さいので、若干の弾性変形が可能である。
内歯車はケーシングに対して、スプライン溝とこれに噛み合うスプライン歯との間の隙間分およびスプライン歯の弾性変形分だけ周方向に移動することができるので、加工誤差、組立て誤差等による荷重不等配を調節することができ、荷重等配を向上されせることができる。
また、スプライン結合部はゴム、板ばね等に比較して強度が高いので、歯車に高負荷（荷重）が作用するものにも対応することができる。

前記態様では、前記結合部には、前記内歯車と前記ケーシングとの間に介装される少なくとも１個の支持部材が用いられている構成としてもよい。

このようにすると、内歯車と支持部材との間および／またはケーシングと支持部材との間にスプライン結合部を設けることができるので、内歯車とケーシングとの間を直接スプライン結合する場合と比較してスプライン結合部の精度管理等が容易で、スプライン結合部を容易に加工することができる。

前記構成では、前記支持部材は、前記内歯車との間がスプライン結合とされ、前記ケーシングに対して、周方向および半径方向に移動可能に取り付けられていることが好適である。

このようにすると、支持部材の取り付け時に、スプライン溝とスプライン歯との位置関係を容易に調節することができる。
また、支持部材が複数ある場合、一旦遊星歯車装置を組み立てた後、各支持部材に作用する荷重を測定し、それらが略一定になるように支持部材の取付位置を容易に調節することができる。

本発明によると、内歯車とケーシングとの結合部には、少なくとも一部にスプライン結合部が含まれているので、荷重等配を向上されせることができるし、歯車に高負荷（荷重）が作用するものにも対応することができる。

本発明の第一実施形態にかかる遊星減速装置が用いられている石炭ミルの概略構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態にかかる遊星減速装置の縦断面図である。 本発明の第一実施形態にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 本発明の第一実施形態の別の実施態様にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 本発明の第二実施形態にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 本発明の第二実施形態の別の実施態様にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 本発明の第二実施形態のさらに別の実施態様にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 本発明の第三実施形態にかかる内歯車およびケーシングの結合状態を示す平面図である。 図８のＶ−Ｖ断面図である。 図８のＷ−Ｗ断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる遊星減速装置（遊星歯車装置）１について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、第一実施形態にかかる遊星減速装置１が用いられている石炭ミル３の概略構成を示す模式図である。図２は、遊星減速装置１の縦断面図である。

石炭ミル３には、略円筒型をしたハウジング５と、ハウジング５の下部に配置された略円形台状の粉砕テーブル７と、粉砕テーブル７を回転可能に支持する遊星減速装置１と、遊星減速装置１に回転駆動力を伝達するモータ９と、粉砕テーブル７の外周部の上面に離隔可能とされた粉砕ローラ１１と、粉砕ローラ１１を粉砕テーブル７に押圧する油圧荷重装置１３と、ハウジング５の上部に配置され図示省略の給炭機からの石炭を粉砕テーブル７の上面中央部に供給する供給管１５と、が備えられている。

粉砕ローラ１１は、アーム１７の端部を中心に回動可能に支持されている。粉砕ローラ１１は油圧荷重装置１３によってアーム１７が揺動させられ、粉砕テーブル７に押し付けられると、粉砕テーブル７の回転に伴い回転駆動される。油圧荷重装置１３は粉砕ローラ１１が被粉砕物である石炭を押付ける押圧力を制御している。
石炭ミル３には、図示を省略しているが、粉砕された微粉を分級し、外部へ供給する部材が備えられている。

遊星減速装置１は、モータ９の回転数を減速し、減速された速度で粉砕テーブル７を回転させるものである。
遊星減速装置１には、粉砕テーブル７を回転可能に支持するケーシング１９と、モータ９の回転が伝達される入力軸２１と、入力軸２１の端部に固定して取り付けられた外周に歯面を有する太陽歯車２３と、内周側に歯面を有し、太陽歯車２３の外周側に間隔をあけて配置されるとともにケーシング１９に支持されている内歯車２５と、内歯車２５および太陽歯車２３間の空間に配置され、ケーシング１９に内歯車２５および太陽歯車２３と同一回転中心を持つように回転可能に支持されたキャリア２７と、それぞれキャリア２７に回転可能に支持され、太陽歯車２３および内歯車２５と歯合する複数の遊星歯車２９と、が備えられている。

ケーシング１９は、略円筒形状をし、軸線中心が略鉛直方向（図２の上下方向）に位置するようにハウジング５に固定して取り付けられている。ケーシング１９の内部には、内歯車２５、キャリア２７、遊星歯車２９および太陽歯車２３を収納する内部空間３１が設けられている。
内部空間３１は、上部が開放され、キャリア２７の上部に取り付けられた出力軸３３の先端が粉砕テーブル７に固定して取り付けられている。
ケーシング１９の下部には、キャリア２７の軸支部および入力軸２１が配置される貫通孔３５が設けられている。

入力軸２１、太陽歯車２３、キャリア２７および出力軸３３は、略同一回転中心回りに回転するようにされている。
遊星歯車２９は、自転するとともに太陽歯車２３の回りを公転し、この遊星歯車２９の公転によってキャリア２７は回転する。キャリア２７の回転は、出力軸３３を介して粉砕テーブル７に伝達される。これにより、粉砕テーブル７は出力軸３３回りに回転する。
内歯車２５は、上下方向および周方向の移動が拘束されるようにケーシング１９に支持されている。

図３は、内歯車２５とケーシング１９との結合状態を示す平面図であり、内歯車２５の周方向の結合状態を示している。
内歯車２５の外周とケーシング１９の内周との結合部には、複数、たとえば、３個のスプライン結合部３７が設けられている。
スプライン結合部３７は、ケーシング１９の内周に設けられた凸であるスプライン歯３９が、内歯車２５の外周に設けられた凹部であるスプライン溝４１に嵌合して構成されている。

スプライン歯３９およびスプライン溝４１は、内歯車２５の軸線方向に延在している。これに限らず、スプライン歯３９およびスプライン溝４１は、内歯車２５の軸線方向に対し傾斜する方向に延在するようにしてもよい。
スプライン結合部３７は、内歯車２５の全周に亘り略等間隔に設けられている。これに限らず、内歯車２５の全周の一部分に配置するようにしてもよい。
スプライン結合部３７の数や形状（幅、長さおよび高さ）は、負荷等に応じて適宜設定される。

本実施形態のスプライン結合部３７では、スプライン歯３９がケーシング１９側に、スプライン溝４１が内歯車２５側に設けられているが、図４に示されるようにスプライン歯３９が内歯車２５側に、スプライン溝４１がケーシング１９側に設けられるようにしてもよい。

以上のように構成された本実施形態にかかる遊星減速装置１および石炭ミル３の動作について説明する。
モータ９が作動されると、遊星減速装置１の入力軸２１が回転し、それに伴い太陽歯車２３が回転する。太陽歯車２３が回転すると、固定された内歯車２５および太陽歯車２３と噛み合っている遊星歯車２９が自転しつつ太陽歯車２３の周りを公転する。
遊星歯車２９の公転動作によりキャリア２７は軸線中心回りに回転する。このキャリア２７の回転が出力軸３３によって粉砕テーブル７に伝達され、粉砕テーブル７は出力軸３３回りに回転する。

油圧荷重装置１３はアーム１７を揺動し、粉砕ローラ１１を粉砕テーブル７の外縁部に押し付ける。粉砕ローラ１１は、粉砕テーブル７の回転に伴い回転駆動される。
この状態で、供給管１５から粉砕テーブル７の中央部分に石炭が供給される。石炭は、粉砕テーブル７上において遠心力によって外周方向に移動し、粉砕テーブル７と粉砕ローラ１１との間にかみこまれ、粉砕される。
粉砕された石炭の微粉は、分級されつつ外部に搬出される。

このとき、各歯車の加工誤差、組立て誤差等によって複数の遊星歯車２９と内歯車２５との複数の噛み合い部および複数の遊星歯車２９と太陽歯車２３との複数の噛み合い部にかかる荷重、すなわち、負荷が異なる不等配が起こることがある。このような荷重不等配が起こると、大きい荷重がかかる歯車の歯が破損することが心配される。

本実施形態では、内歯車２５とケーシング１９との結合部には、スプライン結合部３７が含まれているので、内歯車２５は、スプライン結合部３７におけるスプライン溝４１とスプライン歯３９との間の隙間分だけ周方向に移動することができる。
また、スプライン歯３９の剛性は内歯車２５の剛性に比べて小さいので、若干の弾性変形が可能である。
内歯車２５はケーシング１９に対して、スプライン溝４１とこれに噛み合うスプライン歯３９との間の隙間分およびスプライン歯３９の弾性変形分だけ周方向に移動することができるので、加工誤差、組立て誤差等による荷重不等配を調節することができ、荷重等配を向上されせることができる。
また、スプライン結合部３７はゴム、板ばね等に比較して強度が高いので、歯車に高負荷（荷重）が作用するものにも対応することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態にかかる遊星減速装置１について、図５を用いて説明する。本実施形態にかかる遊星減速装置１は、第一実施形態と同様に石炭ミル３に用いられている。
本実施形態は、内歯車２５のケーシング１９に対する結合構造が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

図５は、本実施形態にかかる内歯車２５およびケーシング１９の結合状態を示す平面図であり、内歯車２５の周方向の結合状態を示している。
本実施形態では、内歯車２５の外周面とケーシング１９の内周面とは、間隔があけられるようにされている。内歯車２５の外周面とケーシング１９の内周面との間に、支持部材４３が介装されている。
支持部材４３は、扇形断面をした棒材であり、内歯車２５の軸線方向に延在するように配置されている。

支持部材４３は、外側部分がケーシング１９の内周面に接し、ボルト４５によってケーシング１９に固定して取り付けられている。支持部材４３の内側部分は、内歯車２５の外周面に接している。支持部材４３と内歯車２５とは、スプライン結合部４４によってスプライン結合されている。すなわち、内歯車２５とケーシング１９との結合部には、スプライン結合部４４が含まれている。

スプライン結合部４４は、支持部材４３の内周に設けられた凸であるスプライン歯４７が、内歯車２５の外周に設けられた凹部であるスプライン溝４９に嵌合して構成されている。
なお、スプライン結合部４４は、支持部材４３側にスプライン溝４９を、内歯車２５側にスプライン歯４７を設けるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、スプライン結合部４４が、内歯車２５と支持部材４３との間に形成されているが、これに限定されることはない。
たとえば、図６に示されるように、支持部材４３の内側部分が内歯車２５にボルト５１によって固定して取り付けられ、ケーシング１９と支持部材４３とがスプライン結合部５３によってスプライン結合されるようにしてもよい。スプライン結合部５３におけるスプライン歯は、図６に示されるように支持部材４３側に設けてもよいし、ケーシング１９側に設けてもよい。

また、図７に示されるように、支持部材４３と内歯車２５とがスプライン結合部４４によって結合され、ケーシング１９と支持部材４３とがスプライン結合部５３によってスプライン結合されるようにしてもよい。
これらは、いずれにしても内歯車２５とケーシング１９との結合部に、スプライン結合部４４および／またはスプライン結合部５３が含まれていることになる。

以上のように構成された本実施形態にかかる遊星減速装置１および石炭ミル３の動作については、基本的に第一実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。
このように、内歯車２５と支持部材４３との間および／またはケーシング１９と支持部材４３との間にスプライン結合部４４，５３を設けるので、内歯車２５とケーシング１９との間を直接スプライン結合する場合と比較してスプライン結合部４４，５３の精度管理等が容易で、スプライン結合部４４，５３を容易に加工することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態にかかる遊星減速装置１について、図８〜図１０を用いて説明する。本実施形態にかかる遊星減速装置１は、第一実施形態と同様に石炭ミル３に用いられている。
本実施形態は、内歯車２５のケーシング１９に対する結合構造が第一実施形態および第二実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態および第二実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態および第二実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

図８は、本実施形態にかかる内歯車２５およびケーシング１９の結合状態を示す平面図であり、内歯車２５の周方向の結合状態を示している。図９は、図８のＶ−Ｖ断面図である。図１０は、図８のＷ−Ｗ断面図である。
本実施形態では、ケーシング１９は、軸線方向で分割され、分割された部材の間にドーナツ形状の中間空間５５が形成されている。

支持部材４３は、半径方向の厚さがケーシング１９の内周面と内歯車２５の外周面との間隔よりも小さくなるようにされている。
支持部材４３と内歯車２５とは、スプライン結合部４４によってスプライン結合されている。すなわち、内歯車２５とケーシング１９との結合部には、スプライン結合部４４が含まれている。

支持部材４３の外側部分は、ケーシング１９の内周面との間に薄板部材であるスペーサ５７が介装され、ケーシング１９の外周面から中間空間５５を通るボルト５９によってケーシング１９に固定して取り付けられている。
ボルト５９は、中間空間５５に沿って周方向に移動できるので、支持部材４３の周方向位置を調節できる。言い換えれば、支持部材４３は、周方向に移動可能に取り付けられていることになる。

また、支持部材４３は、スペーサ５７の枚数および厚さを調節することで、半径方向の位置を調節できる。言い換えれば、支持部材４３は、半径方向に移動可能に取り付けられていることになる。

以上のように構成された本実施形態にかかる遊星減速装置１および石炭ミル３の動作については、基本的に第一実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。
このように、支持部材４３が半径方向および周方向に移動可能に取り付けられているので、支持部材４３の取付位置を容易に調節することができる。
したがって、支持部材４３の取り付け時に、スプライン結合部４４のスプライン溝とスプライン歯との位置関係を容易に調節することができる。

また、支持部材４３が複数ある場合、一旦遊星減速装置１を組み立てた後、各支持部材４３に作用する荷重を測定し、それらが略一定になるように支持部材４３の取付位置を容易に調節することができる。
これにより、荷重等配をより一層向上させることができる。

なお、本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。
たとえば、各実施形態では石炭ミル３に用いる遊星減速装置１に適用したものとして説明しているが、たとえば、風車の遊星増速機等、各種製品に用いられる遊星歯車装置に適用できる。

１ 遊星減速装置
１９ ケーシング
２３ 太陽歯車
２５ 内歯車
２９ 遊星歯車
３７，４４，５３ スプライン結合部

Claims (1)

1. 外周に歯面を有する太陽歯車と、
   内周側に歯面を有し、該太陽歯車の外周側に間隔をあけて配置されるとともに外周側がケーシングに支持されている内歯車と、
   前記太陽歯車および前記内歯車の間で、それらと歯合するように配置されている少なくとも１個の遊星歯車と、
   が備えられている遊星歯車装置であって、
   前記内歯車と前記ケーシングとの結合部には、少なくとも一部にスプライン結合部が含まれ、
   前記結合部には、前記内歯車と前記ケーシングとの間に介装される複数の支持部材が用いられ、
   前記支持部材は、前記内歯車と前記支持部材との間および／または前記ケーシングと前記支持部材との間がスプライン結合とされ、
   前記内歯車は、前記ケーシングに対して、周方向および半径方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする遊星歯車装置。

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