JP6165845B2 - 遊星軸受として平軸受を備える遊星歯車ステージ及びその使用 - Google Patents

遊星軸受として平軸受を備える遊星歯車ステージ及びその使用 Download PDF

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Description

本発明は、風力タービン用ギアボックスのための遊星歯車ステージ（遊星歯車変速段）に関する。より詳細に本発明は、遊星歯車を遊星歯車ステージにおいて回転可能な状態で支承する平軸受を備えた遊星歯車ステージに関する。
風力タービン市場は今日、素早く変化している。より高いメガワットの電気が発電可能な、より大規模な風力タービンに対する需要が続いており、こうした風力タービンは「マルチメガワット風力タービン」とも称される。同時に、タービン及びその構成部品のサイズ及び重量を低減せよとの要求が益々重要となっている。
風力タービンにおいて、一般的に風力タービンロータは、ロータのトルク及びスピードを発電機が要求するトルク及びスピードに変換する歯車伝動ユニット又はギアボックスの低速軸を作動させる。マルチメガワット風力タービンに対する需要の高まりにより、こうした風力タービン用のギアボックス等の構成部品の設計を新たにする挑戦へのプレッシャーが強まっている。これは風力タービンの重量及び費用を可及的に低く抑えるか、又は少なくとも許容可能範囲内に抑えるためである。一方、構成部品は、風力タービンの作動中に生成されるロータへの高荷重に確実に耐えなければならない。ギアボックス用の構成部品の重量を低減する１つの方法として、少ない材料を使用する、すなわち材料を薄くすることがある。これにより、ある種の柔軟性がこれら部品に対して与えられる可能性がある。この柔軟性によっては、作動中に風力タービンが変形する可能性が高まるかもしれない。これは、こうした作動中に風力タービン、特にマルチメガワット風力タービンがギアボックスに対して高い動力を生成し、ギアボックス内のスピード変化を引き起こすためである。そのため、ギアボックスの作動中の荷重及びスピードが、設計荷重及び設計スピード、つまり変速機の設計段階での予想荷重及び予想スピードと異なり、更には逆荷重が発生する可能性もある。風力タービン用のギアボックス内のこうした高い特定動力及び荷重、及び上述のギアボックスの重量に関する要件から、ギアボックスの設計段階においては、例えば遊星歯車が大きく変形する可能性があることを考慮する必要がある。
従来技術による設計においては、遊星歯車を支承するためにころ軸受が主に使用されてきた。しかし現在では、遊星軸受として平軸受も又検討されている。
ヨーロッパ公開特許第２３８３４８０号明細書は、風力タービン用遊星歯車ユニットを開示する。遊星歯車ユニットは、サンギア、リングギア及び遊星キャリアを備え、複数の遊星歯車が遊星軸上で軸受上に取り付けられている。更に遊星歯車ユニットは、遊星歯車を支承するために複数の径方向及び軸方向平軸受を備える。径方向の各平軸受は、平軸受の材料で形成されたブッシュを備える。ブッシュは、内輪として遊星軸に取り付けられるか、又は外輪として遊星歯車の孔内に取り付けられる。その場合、対応する外輪又は内輪は各々、遊星歯車の孔又は遊星軸により形成される。軸方向の各平軸受は、平軸受の材料で形成された第１軸受素子を備える。第１軸受素子は、遊星キャリアの壁面と遊星歯車の表側との間の接触面上で、遊星キャリア壁面上又は遊星歯車の表側上に備えられる。その場合、対応する第２軸受素子は各々、遊星歯車の表側又は遊星キャリアにより形成される。
ヨーロッパ公開特許第２３８３４８０号明細書が開示する平軸受装置は、かご形遊星キャリアと共に使用するよう限定されている。かご形遊星キャリアにおいては、遊星歯車は遊星キャリアの２つの壁面の間に位置し、これらの壁面が遊星軸を遊星歯車の両側で支承する。
更に、平軸受が遊星歯車を支承するために使用される場合、上述のような遊星歯車の変形が、こうした軸受装置に不都合となる可能性がある。平軸受が局所的に磨耗する可能性があり、そのために有効性が損なわれ、軸受の故障にさえつながりかねない。
ヨーロッパ公開特許第２３８３４８０号明細書
本発明の課題は、ギアボックスのための遊星歯車ステージを提供することである。
遊星歯車ステージはサンギア、リングギア、及び少なくとも３つの遊星軸を駆動する遊星キャリアを備え、各遊星軸上へは、径方向及び軸方向の接触面を有する少なくとも１つの遊星歯車が、平軸受装置により回転可能な状態で取り付けられる。平軸受装置は、遊星軸に固定的に接続された２つのブッシュを備え、固定された各ブッシュは断面がＬ字型であり、軸方向の接触面及び径方向の接触面を有し、このＬ字型のブッシュはＵ字型の断面を形成するために取り付けられ、両外側で接合点により軸方向にロックされる。本発明の実施形態により、接合点は遊星キャリアの一部、及び／又は遊星軸の一部、及び／又は、例えばロックプレート、サークリップ又は溝等の独立したロック機構により形成してよい。少なくとも遊星歯車の部分が、Ｌ字型のブッシュにより形成されたＵ字型の内部に位置する。更に平軸受装置は、固定されたＬ字型のブッシュの径方向の接触面と遊星歯車の径方向の接触面との間に、径方向の滑り支承部を備え、固定されたＬ字型のブッシュの軸方向の接触面と遊星歯車の軸方向の接触面との間に、軸方向の滑り支承部を備える。
本発明の実施形態による遊星歯車ステージは、例えば単一フランジ遊星キャリア、ダブルフランジ遊星キャリア、及び例えばボギープレート等のバックプレートを備えた遊星キャリア等の全ての種類の遊星キャリアと共に使用可能である。
更に、本発明の実施形態による遊星歯車ステージにおいては、平軸受装置はどのようなサイズの遊星歯車と共にも使用可能である。なぜならＬ字型のブッシュは、Ｕ字型を形成するために接続される側部において、例えば研磨、又はスペーサ又は更なるブッシュをＬ字型のブッシュの間に配置するなどして、サイズを容易に調整可能であるためである。
更に、平軸受装置は２つのＬ字型のブッシュを備えるため、遊星歯車ステージが取り付けられているギアボックスの作動中に発生する可能性のある遊星歯車の変形に、より容易に適応可能であり、これにより磨耗が低減し、平軸受装置の寿命が延びる。
本発明の実施形態により、固定されたＬ字型のブッシュと遊星歯車の軸方向の接触面の接触面角度は−２．５度と＋２．５度との間、例えば＋０．２度と＋２．５度との間、又は＋０．５度と１．５度との間でよい。
Ｌ字型のブッシュは幅を有し、遊星軸は直径を有する。Ｌ字型のブッシュの幅と遊星軸の直径との比率は、本発明の実施形態により０．３以上でよく、例えばまた更なる実施形態により０．５以上でよい。
Ｌ字型のブッシュは、遊星軸に対する回転に対して、例えば遊星軸内のキー溝内に備えられたキー等の位置決め素子により固定してよい。
本発明の実施形態により、２つの固定されたＬ字型のブッシュを固定的に共に接続してよい。
本発明の他の実施形態により、平軸受装置は更に、２つの固定されたＬ字型のブッシュの間にスペーサを備えてよい。
また更なる実施形態により、平軸受配装置は更に、２つの固定されたＬ字型のブッシュの間に少なくとも１つの更なるブッシュを備えてよい。本発明の実施形態により、少なくともいくつかのＬ字型のブッシュ及びＬ字型のブッシュの間のブッシュは、固定的に接続されてよい。本発明の他の実施形態により、固定されたＬ字型のブッシュと隣接するブッシュとの間、及び／又は２つの隣接する更なるブッシュの間には、スペーサが存在してよい。
本発明の実施形態により、径方向の滑り支承部は、固定されたＬ字型のブッシュの径方向の接触面及び／又は遊星歯車の径方向の接触面の上に施された平軸受の材料のコーティングを備えてよい。
本発明の他の実施形態より、径方向の滑り支承部は、例えば自由回転ブッシュ等の径方向のプレーンブッシュを備えてよい。本発明の実施形態により、少なくも一つの自由回転ブッシュは、平軸受の材料製又は鉄製、又は平軸受の材料でコーティングされた鉄製でよい。
本発明の更なる実施形態により、軸方向の滑り支承部は、固定されたＬ字型のブッシュの軸方向の接触面上、及び／又は遊星歯車の軸方向の接触面上に施された平軸受の材料のコーティングを備えてよい。
遊星キャリアは、ダブルフランジ遊星キャリアでよい。ダブルフランジ遊星キャリアは、かご形遊星キャリアと称してもよい。かご形遊星キャリア又はダブルフランジ遊星キャリアにおいては、遊星キャリアは２つの壁面を有し、その壁面の間に遊星歯車が位置し、壁面が遊星軸を遊星歯車の両側で支承する。こうした実施形態により、固定されたＬ字型のブッシュを軸方向にロックするための接合点は、遊星キャリアの支台により一方の外側に、及び遊星軸のカラーにより他方の外側に形成してよい。
他の実施形態により、遊星キャリアは単一フランジ遊星キャリアでよい。このような場合、遊星軸は遊星キャリアと一体的に成形してよい。
単一フランジ遊星キャリアの場合、固定されたＬ字型のブッシュを軸方向にロックするための接合点は、遊星キャリアの支台により形成してよく、他の側においては、例えばサークリップ、ロックプレート又は溝等のロック機構により形成してよい。
また更なる実施形態により、遊星キャリアはバックプレートを備えてよい。バックプレートは、例えばボギープレートでよい。このような場合、固定されたＬ字型のブッシュを軸方向にロックするための接合点は、例えばサークリップ、ロックプレート又は溝等のロック機構により両外側に形成してよい。
本発明の実施形態により、１つの遊星軸上に、１つ、２つ、又は２つを超える遊星歯車を回転可能な状態で取り付けてよい。１つを超える遊星歯車が同一の遊星軸上に備えられる場合、各遊星歯車は、遊星歯車自体の平軸受装置により支承される。
更に本発明は、請求項１〜２２の何れか一項に記載の遊星歯車ステージの、風力タービン用ギアボックスにおける使用を提供する。
また、本発明は風力タービン用ギアボックスを提供する。ギアボックスは、本発明の実施形態による、少なくとも１つの遊星歯車ステージを備える。本発明の実施形態により、ギアボックスは更に平行型ギアステージを備える。
異なる図面で使用された同一の符号は、同一、類似又は相似の素子を指すことを注意されたい。
当業者に既知の風力タービン用ギアボックスの概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 Ｕ字型を形成するためのＬ字型のブッシュ及びその取り付けを示す概略図である。 Ｕ字型を形成するためのＬ字型のブッシュ及びその取り付けを示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージと共に使用可能な軸受装置の異なる実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態による遊星歯車ステージを備えたギアボックスの図である。
記載では、異なる実施形態を参照して本発明を説明する。従って異なる図面を参照する。これらの図面は制限的であることを意図しておらず、本発明は請求項によってのみ制限されることを理解されたい。従って、図面は説明を目的としており、図中のいくつかの素子のサイズは、明確であることを目的として拡大される場合がある。
「備える」という語句は、いかなる形でも本発明を制限するとは解釈されない。請求項で使用された「備える」という語句は、その後に記述された手段に限定されることを意図しておらず、他の素子、部分又はステップを排除するものではない。
請求項及び明細書で使用された「接続される」という語句は、別段の指定がない限り、「直結」に限定されると理解される必要がない。従って、部分Ｂに接続された部分Ａは、部分Ｂに直結された部分Ａに限定されず、部分Ａと部分Ｂとの間の間接接続をも含み、換言すると、部分Ａと部分Ｂとの間に中間部分が存在する場合をも含む。
本発明の全ての実施形態が、本発明の全ての特徴を備えるとは限らない。以下の明細書及び請求項においては、請求項に記された実施形態の何れもが、いかなる組合せにおいても使用可能である。
本発明は、ギアボックスのための遊星歯車ステージを提供する。遊星歯車ステージはサンギア、リングギア、及び少なくとも３つの遊星軸を駆動する遊星キャリアを備え、各遊星軸上へは、径方向及び軸方向の接触面を有する少なくとも１つの遊星歯車が、平軸受装置により回転可能な状態で取り付けられる。１つを超える遊星歯車が同一の遊星軸上に備えられる場合、各遊星歯車は、遊星歯車自体の平軸受装置により支承される。平軸受装置は、
遊星軸に固定的に接続された２つのブッシュであって、固定された各ブッシュは断面がＬ字型であり、径方向の接触面及び軸方向の接触面を有し、このＬ字型のブッシュはＵ字型の断面を形成するために取り付けられ、両外側で接合点によりロックされ、少なくとも遊星歯車の部分が、Ｌ字型のブッシュにより形成されたＵ字型の内部に位置するブッシュと、
固定されたＬ字型のブッシュの径方向の接触面と遊星歯車の径方向の接触面との間の、径方向の滑り支承部と、
固定されたＬ字型のブッシュの軸方向の接触面と遊星歯車の軸方向の接触面との間の、軸方向の滑り支承部と、を備える。
本発明の実施形態により、取り付けられたＬ字型のブッシュをロックするための接合点は、遊星キャリアの一部、及び／又は遊星軸の一部、及び／又は、例えばロックプレート、サークリップ又は溝等の独立したロック機構が挙げられるが、それらに限定されないロック機構により形成してよい。
平軸受は、ジャーナル軸受、流体軸受又は滑り軸受と称してもよいことを注意されたい。
本発明の実施形態による、ギアボックスのための遊星歯車ステージは、風力タービン用ギアボックスで使用されることを意図している。
本発明の実施形態による遊星歯車ステージは、例えば単一フランジ遊星キャリア、ダブルフランジ遊星キャリア、及び例えばボギープレート等のバックプレートを備えた遊星キャリア等の全ての遊星キャリアと共に使用可能である。
更に、本発明の実施形態による遊星歯車ステージにおいては、平軸受装置はどのようなサイズの遊星歯車と共にも使用可能である。なぜならＬ字型のブッシュは、Ｕ字型を形成するために接続される側部において、例えば研磨、又はスペーサ又は更なるブッシュをＬ字型のブッシュの間に配置するなどして、サイズを容易に調整可能であるためである。
更に、平軸受装置は２つのＬ字型のブッシュを備えるため、遊星歯車ステージが取り付けられているギアボックスの作動中に発生する可能性のある遊星歯車の変形に、より容易に適応可能であり、これにより摩耗が低減し、平軸受装置の寿命が延びる。
本発明は、異なる実施形態を参照して以下に説明される。これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするためのみを目的としており、いかなる形でも本発明を制限することを意図していない。
図１はギアボックス１の例を示す。ギアボックス１は、第１遊星歯車ステージ２ａ、第２遊星歯車ステージ２ｂ及び平行型ギアステージ３を備える。第１及び第２遊星歯車ステージ２ａ，２ｂは、遊星キャリア４及び複数の遊星歯車５を備え、遊星歯車５の各々は、遊星歯車装置７により遊星軸６上に回転可能な状態で取り付けられる。本発明の実施形態により、遊星歯車装置７は平軸受装置７により形成される。遊星歯車ステージ２ａ，２ｂは、更にリングギア８、サンギア９を備える。図示例では、平行型ギアステージ３は低速軸１０及び高速軸１１を備える。
図１は本発明の理解を容易にするためのみを目的としており、いかなる形でも本発明を制限することを意図していないことを理解されたい。本発明の実施形態による遊星歯車ステージ２は、当業者にとり既知であるいかなる種類のギアボックスにおいても使用してよい。例えば、ギアボックス１は１つのみの遊星歯車ステージ２を備えてもよく、又は平行型ギアステージ３は、低速軸１０及び高速軸１１のほかに中間軸を備えてもよい。
本発明は遊星歯車ステージ２に関する。より詳細に本発明は、遊星歯車５を、遊星歯車５の遊星軸６上で平軸受装置７により回転可能な状態で支承する構想に関する。図２は、本発明の実施形態による平軸受装置７の第１実施形態を示す。平軸受装置７は、遊星軸６に固定的に接続された２つのブッシュ１２を備える。固定された各ブッシュ１２はＬ字型の断面を有する。更なる記載及び請求項では、これらのブッシュ１２は「固定されたＬ字型のブッシュ１２」と称される。図３は「Ｌ字型のブッシュ」が意味する物を概略的に図示し、説明する。実際は、本発明の実施形態による軸受で使用されたブッシュ１２はフランジ付きブッシュ１２、すなわちフランジ１２ａを一方の側に有するブッシュである。これは図３（ａ）で詳説され、図３（ａ）はフランジ付きブッシュ１２の断面図を示す。断面図の上半分のみ、又は下半分のみを考慮する場合（図３（ｂ）参照）、このフランジ付きブッシュ１２はＬ字型である。従って、更なる記載及び／又は請求項においてＬ字型のブッシュが参照される場合は常に、図３（ａ）に示されたフランジ付きブッシュを意味する。
固定されたＬ字型のブッシュ１２の各々は、径方向の接触面１３及び軸方向の接触面１４を備える。固定されたＬ字型のブッシュ１２は、断面においてＵ字型を形成するよう取り付けられる。これは図４に概略的に示され、説明される。フランジ付きブッシュ１２は、図４（ａ）に見られるフランジ１２ａを備えた側と反対側に、共に取り付けられる。換言すると、フランジ付きブッシュ１２は、ブッシュのフランジ１２ａが互いに可及的に離れて位置するよう取り付けられる。この断面図の上半分のみ、又は下半分のみを考慮する場合（図４（ｂ）参照）、このフランジ付きブッシュ１２は、Ｕ字型を形成するよう共に取り付けられる。従って、更なる記載及び／又は請求項において、Ｕ字型を形成するよう共に取り付けられたＬ字型のブッシュが参照される場合は常に、図４（ａ）に示された設計を意味する。
図示例において遊星キャリア４は、ダブルフランジ遊星キャリアとも称するかご形遊星キャリアである。かご形遊星キャリアは２つの壁面４ａ，４ｂを備える。遊星歯車５は、これら２つの壁面４ａ，４ｂの間に位置し、これらの壁面４ａ，４ｂが遊星軸６を遊星歯車５の両側で支承する。図示例では、Ｌ字型のブッシュ１２をロックするための接合点は、遊星キャリア４の支台１５により一方の外側に、及び遊星軸６のカラー１６により他方の外側に形成される。
少なくとも遊星歯車５の部分は、固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。図２に示された例では、遊星歯車５の形状は、遊星歯車５の部分のみが、固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。この実施例により、遊星歯車５はより小さい部分とより大きい部分を備える。より小さい部分は、固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。この利点は、依然として遊星歯車５の全幅を使用可能である一方で、遊星キャリア４は、図２の遊星歯車５の最も幅広部分に等しい幅を遊星歯車５が有し、軸受を遊星歯車の周囲で設計した場合と比較して、より小型化が可能であることである。遊星キャリア４のサイズが小型化可能である場合、遊星キャリア４がより変形しにくく、これは磨耗及びそれに伴う寿命の観点から平軸受装置にとり極めて有利である。
Ｌ字型のブッシュ１２の各々は幅Ｗを有し、遊星軸６は直径ｄを有する（図ではｄ／２のみが示される）。本発明の実施形態により、Ｌ字型のブッシュ１２の幅Ｗと遊星軸６の直径ｄの比率は、０．３以上とするか、又は換言するとＷ／ｄ≧０．３でよい。例えばＬ字型のブッシュ１２と遊星軸６の直径ｄの比率は、０．５以上とするか、又は換言するとＷ／ｄ≧０．５でよい。
更に平軸受装置７は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の径方向の接触面１３と遊星歯車５の径方向の接触面１８との間に、径方向の滑り支承部１７を備え、固定されたＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４と遊星歯車５の軸方向の接触面２０との間に、軸方向の滑り支承部１９を備える。
図示例では、径方向の滑り支承部１７は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の各々の径方向の接触面１３と遊星歯車５の径方向の接触面１８の双方の上に施された平軸受の材料のコーティング１７で形成してよい。しかし、本発明の他の実施形態によるが図示されていない実施形態により、平軸受の材料１７を固定されたＬ字型のブッシュ１２の径方向の接触面１３又は遊星歯車５の径方向の接触面１８の、一方のみの上に施してもよい。
更なる実施形態及び図５により、径方向の滑り支承部１７は径方向のプレーンブッシュ１７、より詳細には径方向の平軸受１７により形成してよい。本発明の実施形態により、径方向の平軸受１７は、少なくとも１つの自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７（図５参照）により形成してよい。「自由回転ブッシュ」又は「浮動ブッシュ」とは、ブッシュのどの側面も、いかなる形でも軸受装置７の別の部分と接続していないことを意味する。本発明の実施形態により、自由回転ブッシュ１７は、完全に平軸受の材料で形成してよい。本発明の実施形態により、自由回転ブッシュ１７は鉄製、又は平軸受の材料でコーティングされた鉄製でよい。
本発明の更なる実施形態により、軸方向の滑り支承部１９は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４上、及び／又は遊星歯車５の軸方向の接触面２０上に施された平軸受の材料のコーティング１９で形成してよい。図２に示された例では、平軸受の材料のコーティング１９は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４上のみに施されている。図５の例では、平軸受の材料のコーティング１９は、遊星歯車５の軸方向の接触面２０上のみに施されている。更に、本発明の更なる実施形態によるが図示されていない実施形態により、平軸受の材料のコーティング１９は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４及び遊星歯車５の軸方向の接触面２０の双方の上に施してよい。
更に、図５に示された例では、図２に示された例と同様に、遊星歯車５の形状は、遊星歯車５の部分が固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。より詳細には、遊星歯車５はより小さい部分とより大きい部分を備え、より小さい部分は固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。
図６及び図７では、本発明による平軸受装置７の代替的な実施形態が示される。これらの実施形態により、遊星歯車５は又少なくとも部分的に、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。又は換言すると、少なくとも遊星歯車５の部分が、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。しかし図６及び図７において遊星歯車５は、図２及び図５で示された例の場合のような、幅の異なる２つの部分を有しておらず、図６及び図７の例では、遊星歯車５の幅は、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部にぴったりとはめ込まれる幅である。図６では遊星歯車５が、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に部分的に位置する。一方図７で遊星歯車５は、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に完全に位置する。
更に、図６及び図７に示された実施形態により、軸方向の滑り支承部１９が、固定されたＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４における平軸受の材料のコーティング１９として施される。これはいかなる形でも本発明を制限することを意図しておらず、説明を容易にするためのみを目的とすることを理解されたい。
図８は本発明の更なる実施形態を示す。遊星歯車５の部分は、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。この実施形態により、図２及び図５に示された実施形態と同様に、遊星歯車５はより小さい部分とより大きい部分を備え、より小さい部分は固定されたＬ字型のブッシュ１２により形成されたＵ字型の内部に位置する。しかし、この実施形態が図２及び図５に示された実施形態と異なるのは、遊星歯車５の最も幅広部分が、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２がＵ字型を形成するために取り付けられた際の全体幅よりも小さいことである。又は換言すると、遊星歯車５の最も幅広部分は、Ｕ字型の全体幅よりも小さい。
図９に示された更なる実施形態により、従前の例の場合のように遊星歯車５の径方向の接触面１８に略垂直である遊星歯車５の軸方向の接触面２０に替えて、遊星歯車５の軸方向の接触面２０が垂直方向から外れてよい。図９に示されるように、これは接触面角度αにより表される。本発明の実施形態により、遊星歯車５の軸方向の接触面２０の接触面角度αは、−２．５度と＋２．５度との間、例えば＋０．２度と＋２．５度との間、又は＋０．５度と１．５度との間でよい。同様に、軸方向の接触面１４は、−２．５度と＋２．５度との間、例えば＋０．２度と＋２．５度との間、又は＋０．５度と＋１．５度との間の接触面角度αを有してよい。これにより、より経済的な形で材料の取り扱い方法が提供される。換言すると、Ｌ字型のブッシュ１２及び遊星歯車５の軸方向の接触面１４，２０を僅かに傾斜させることにより、Ｌ字型のブッシュ１２及び５を形成する材料の支承特性が向上し、これらの構成部品により安価な材料を使用可能となる。
図１０に示された更なる実施形態により、同一であるか又は対称的であり、従って同じ幅Ｗを有するＬ字型のブッシュ１２に替えて、Ｌ字型のブッシュ１２は非対称的とするか、又は互いに異なってもよい。その結果この実施形態によるＬ字型のブッシュ１２は幅が異なる。または換言すると、第１のＬ字型のブッシュ１２ａは第１幅Ｗ１を、第２のＬ字型のブッシュ１２ｂは第２幅Ｗ２を有する。第１幅Ｗ１は第２幅Ｗ２と異なる。
図５及び図１０に関して上述された例では、１つの自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７が、径方向の滑り支承部として提供される。しかし本発明の更なる実施形態より、径方向の滑り支承部１７は１つを超える自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７を有してよい。図１１は平軸受装置７の実施形態を示し、この実施形態においては、径方向の滑り支承部１７は２つの自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７ａ，１７ｂにより形成される。これらの自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７ａ，１７ｂは、遊星軸６に沿った方向で互いに隣接する。図１１に示された例は、いかなる形でも本発明を制限することを意図しておらず、本発明の更なる実施形態により、径方向の滑り支承部１７は、いかなる適切な個数の自由回転ブッシュ又は浮動ブッシュ１７により、本発明による他の実施形態に関して記載された全ての他の特徴を組み合わせ、形成してよいことを注意されたい。
本発明の実施形態により、固定されたＬ字型のブッシュ１２は、遊星軸６に対する回転に対して位置決め素子２１により固定してよい。図１２は、こうした位置決め素子２１の例を示す。この例では、固定されたＬ字型のブッシュ１２を、遊星軸６に対する回転に対して遊星軸６内のキー溝内に備えられたキーにより固定してよい。
上述の例では、固定されたＬ字型のブッシュ１２は、固定的に互いに接続される。これは、例えばボルトを使用して実施してよい。しかし本発明の他の実施形態により、図１３に示されるように、２つの固定されたＬ字型のブッシュ１２の間にスペーサを備えてよい。本発明のまた更なる実施形態により、少なくとも１つの更なるブッシュ２３を、２つの固定されたＬ字型のブッシュの間に備えてよい（図１４参照）。少なくとも１つの更なるブッシュ２３は、固定的に遊星軸６に接続してよい。本発明の実施形態により、図１４に示されるように、少なくとも１つの更なるブッシュ２３は、固定されたＬ字型のブッシュ１２の間の固定接続に関して記述されたのと同様な方法で、固定されたＬ字型のブッシュ１２と固定的に接続してよい。１つを超える更なるブッシュ２３を、固定されたＬ字型のブッシュ１２の間に備える場合、更なるブッシュ２３も又、互いに固定的に接続してよい。本発明の他の実施形態により、スペーサ２２は、更なるブッシュ２３と固定されたＬ字型のブッシュ１２の各々との間に存在してよい。１つを超える更なるブッシュ２３が存在する場合、スペーサ２２は隣接する更なるブッシュ２３の各々の間にも存在してよい。
上述の例では、遊星キャリア４は、ダブルフランジ遊星キャリア又はかご形遊星キャリア４であり、２つの壁面４ａ，４ｂを備える。しかし遊星キャリア４は又、図１５に示されるような単一フランジ遊星キャリア４とすることもできる。このような場合、Ｌ字型のブッシュ１２を遊星軸６に対する回転に対してロックするための接合点は、遊星キャリア４の支台１５により一方の外側に、及び図示の例ではサークリップ２４であるロック機構２４により他方の外側に形成される。別の実施形態により、ロック機構２４は、例えばロックプレート又は溝等が挙げられるが、それらに限定されない、当業者に既知のいかなる適切なロック機構としてもよい。図１５の例では、遊星軸６は遊星キャリア４と一体的に成形される。または換言すると、遊星キャリア４及び遊星軸６は、１個部品として形成される。図１５の例においては、径方向の滑り支承部１７は、浮動ブッシュ１７により形成されることを注意されたい。しかし既に上述したように、径方向の滑り支承部１７は、Ｌ字型のブッシュ１２の径方向の接触面１３及び／又は遊星歯車５の径方向の接触面１８の上に施された平軸受の材料のコーティングにより形成してもよい。軸方向の滑り支承部１９は、遊星歯車５の軸方向の接触面２０に施されたコーティング１９により形成される。しかし、軸方向の滑り支承部１９は、Ｌ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４上、又は遊星歯車５の軸方向の接触面２０及びＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４の双方の上に施されたコーティング１９により形成してもよい。
上述の全ての実施形態では、１つのみの遊星歯車５が各遊星軸６上に備えられる。しかし本発明の更なる実施形態により、各遊星軸６は１つを超える遊星歯車５を備えてよい。図１６は、同一軸上に２つの遊星歯車５が備えられた例を示す。遊星歯車５は直に隣接して備えられる。図示例においては、遊星キャリア４は単一フランジ遊星キャリア４である。この例により、Ｌ字型のブッシュ１２をロックするための接合点は、遊星キャリア４の支台１５により一方の外側に、及び、この場合においてはボルト２５により遊星軸６に固定されたロックプレート２４で形成されたロック機構２４により、他方の外側に形成される。上述したように、ロック機構２４はサークリップ又は溝により形成してもよい。他の実施形態により、遊星キャリア４はダブルフランジ遊星キャリア又はかご形遊星キャリア４としてもよい。図１６の例では再び、径方向の滑り支承部１７は、浮動ブッシュ１７により形成される。しかし既に上述したように、径方向の滑り支承部１７は、Ｌ字型のブッシュ１２の径方向の接触面１３及び／又は遊星歯車５の径方向の接触面１８の上に施された平軸受の材料のコーティングにより形成してもよい。軸方向の滑り支承部１９は、遊星歯車５の軸方向の接触面２０に施されたコーティング１９により形成される。しかし、軸方向の滑り支承部１９は、Ｌ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４上、又は遊星歯車５の軸方向の接触面２０及びＬ字型のブッシュ１２の軸方向の接触面１４の双方の上に施されたコーティング１９により形成してもよい。
本発明のまた更なる実施形態により、２つを超える遊星歯車５を同一の遊星軸６上に備えてもよい（図示されず）。
また更なる実施形態では、遊星キャリア４はバックプレート２６を備えてよい（図１７参照）。
特定の実施形態により、バックプレート２６はボギープレート２６でよく、ボギープレート２６上に遊星軸６が取り付けられ、遊星キャリア４の残余の部分にスタッドにより接続される。各遊星軸６は１対の遊星歯車５を支承し、各対の遊星歯車５は、ボギープレート２６の反対側に取り付けられる。この例では、Ｌ字型のブッシュ１２をロックするための接合点は、両外側でロック機構２４、より詳細には、ボルト２５により遊星軸６に固定されたロックプレート２４により形成される。しかし、例えばサークリップ又は溝等の、他のいかなる適切なロック機構２４も、Ｌ字型のブッシュ１２をロックするための本発明と共に使用可能である。
図を参照して説明された上述の実施形態は、いかなる形でも本発明を制限することを意図していないことを理解されたい。異なる図及び実施形態に関して記された特性は交換可能であり、及び／又は共に使用可能である。
本発明の実施形態による平軸受装置７を潤滑するために、当業者にとり既知の従来の潤滑システムを使用可能である。例えば、ヨーロッパ公開特許第１４８８１３９号明細書又はヨーロッパ公開特許第１７６７８１４号明細書が開示する潤滑システムを、本発明の実施形態による平軸受装置７を潤滑するために使用可能である。好適には、潤滑路及び油溜まりは、平軸受装置７を最良の方法で潤滑可能であるよう設計及び位置させる。
本発明の実施形態による遊星歯車ステージ２においては、上述の平軸受装置７は、単一フランジ遊星キャリア、ダブルフランジ遊星キャリア、又はバックプレートを備えた遊星キャリア等の全てのタイプの遊星キャリアと共に使用してよい。そのため、総体的な解決策が提供され、この解決策は１種類の遊星キャリアに限定されず、従って１種類の遊星歯車ステージに限定されない。
更に、本発明の実施形態による遊星歯車ステージ２においては、平軸受装置７はどのようなサイズの遊星歯車５と共にも使用可能である。なぜならＬ字型のブッシュ１２は、Ｕ字型を形成するために接続される側部において、例えば研磨、又はスペーサ２２又は更なるブッシュ２３をＬ字型のブッシュの間に配置するなどして、サイズを容易に調整可能であるためである。
更に、平軸受装置７は２つのＬ字型のブッシュ２２を備えるため、Ｌ字型のブッシュ１２は遊星歯車５の変形により容易に適応可能であり、これにより摩耗が低減し、平軸受装置７の寿命が延びる。
第２の態様で本発明は、上記の実施形態で記載した、少なくとも１つの遊星歯車ステージ２を備えるギアボックス１を提供する。本発明の１つの実施形態による遊星歯車ステージ２を備えたギアボックス１は図１８に示される。ギアボックス１は１つの遊星歯車ステージ２及び平行型ギアステージ３を備える。平行型ギアステージ３は、低速軸１０、中間軸２７及び高速軸１１を備える。
遊星歯車ステージ２はリングギア８、サンギア９及び少なくとも３つの遊星軸６を駆動する遊星キャリア４を備え、各遊星軸６上へは、遊星歯車５が平軸受装置７により回転可能な状態で取り付けられる。遊星キャリア４はダブルフランジ遊星キャリア又はかご形遊星キャリア４であり、２つの壁面４ａ，４ｂを有し、その壁面４ａ，４ｂの間に遊星歯車５が取り付けられ、これら壁面４ａ，４ｂが遊星軸６を遊星歯車５の両側で支承する。
Ｌ字型のブッシュ１２はＵ字型の断面を形成するために共に取り付けられ、一方の外側で遊星キャリア４の支台１５により、他方の外側で遊星軸６のカラー１６により軸方向にロックされる。
図１８の例では、平軸受装置７は、Ｌ字型のブッシュ１２の径方向の接触面上と遊星歯車５の径方向の接触面上にコーティング１７により形成された径方向の滑り支承部１７を備える。軸方向の滑り支承部１９は、遊星歯車５の軸方向の接触面上に施されたコーティング１９により形成される。
図１８は説明を容易にするためのみを目的としており、いかなる形でも本発明を制限することを意図していないことを理解されたい。上記の実施形態で記載したいかなる他の遊星歯車ステージ２も、図１８で示したギアボックス１において使用可能である。また、径方向の滑り支承部１７及び軸方向の滑り支承部１９は、上記の実施形態で記載したいかなる他の方法で形成してもよい。更に、遊星キャリア４は単一フランジ遊星キャリアとしてもよく、又は、例えばボギープレート等のバックプレートを備えた遊星キャリアとしてもよい。ギアボックス１は２つの遊星歯車ステージ２ａ，２ｂを備えてよく、これら遊星歯車ステージ２ａ，２ｂの少なくとも１つは、本発明の実施形態による遊星歯車ステージ２とする。更に平行型ギアステージ３は、低速軸１０、中間軸２７及び高速軸１１に替えて、低速軸１０及び高速軸１１のみを備えてもよい。

Claims (23)

  1. ギアボックス（１）のための遊星歯車ステージ（２）であって、該遊星歯車ステージ（２）は、リングギア（８）、サンギア（９）及び少なくとも３つの遊星軸（６）を駆動する遊星キャリア（４）を備え、各遊星軸（６）上へは、少なくとも１つの遊星歯車（５）が平軸受装置（７）により回転可能な状態で取り付けられ、前記遊星歯車（５）は径方向の接触面（１８）及び軸方向の接触面（２０）を有する遊星歯車ステージ（２）において、前記平軸受装置（７）は、
    −前記遊星軸（６）に固定的に接続された２つのブッシュ（１２）であって、固定された各ブッシュ（１２）は断面がＬ字型であり、径方向の接触面（１３）及び軸方向の接触面（１４）を有し、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）はＵ字型の断面を形成するために取り付けられ、軸方向に両外側で接合点（１５，１６，２４）によりロックされ、少なくとも前記遊星歯車（５）の部分が、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）により形成された前記Ｕ字型の内部に位置するブッシュ（１２）と、
    −固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の前記径方向の接触面（１３）と前記遊星歯車（５）の前記径方向の接触面（１８）との間の、径方向の滑り支承部（１７）と、
    −固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の前記軸方向の接触面（１４）と前記遊星歯車（５）の前記軸方向の接触面（２０）との間の、軸方向の滑り支承部（１９）と、を備える遊星歯車ステージ（２）。
  2. 請求項１に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）と前記遊星歯車（５）の前記軸方向の接触面（１４，２０）の接触面角度は−２．５度と＋２．５度との間である遊星歯車ステージ（２）。
  3. 請求項２に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）と前記遊星歯車（５）の前記軸方向の接触面（１４，２０）の接触面角度は＋０．５°度と＋１．５度との間である遊星歯車ステージ（２）。
  4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（２）は幅（Ｗ）を有し、前記遊星軸（６）は直径（ｄ）を有する遊星歯車ステージ（２）において、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）の前記幅（Ｗ）と前記遊星軸（６）の前記直径（ｄ）との比率は、０．３以上である遊星歯車ステージ（２）。
  5. 請求項４に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）の前記幅（Ｗ）と前記遊星軸（６）の前記直径（ｄ）との比率は、０．５以上である遊星歯車ステージ（２）。
  6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）は、前記遊星軸（６）に対する回転に対して、位置決め素子（２１）により固定される遊星歯車ステージ（２）。
  7. 請求項６に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記位置決め素子（２１）は、前記遊星軸（６）内のキー溝に備えられたキーである遊星歯車ステージ（２）。
  8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）は、固定的に共に接続される遊星歯車ステージ（２）。
  9. 請求項１〜７の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記平軸受装置（７）は更に、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の間にスペーサ（２２）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  10. 請求項１〜７の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記平軸受装置（７）は更に、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の間に、少なくとも１つの更なるブッシュ（２３）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記径方向の滑り支承部（１７）は、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の前記径方向の接触面（１３）及び／又は前記遊星歯車（５）の前記径方向の接触面（１８）の上に施された平軸受の材料のコーティング（１７）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  12. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記径方向の滑り支承部（１７）は少なくとも１つの自由回転ブッシュ（１７）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  13. 請求項１２に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記少なくとも１つの自由回転ブッシュ（１７）は、平軸受の材料製である遊星歯車ステージ（２）。
  14. 請求項１２に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記少なくとも１つの自由回転ブッシュ（１７）は、鉄製又は平軸受の材料でコーティングされた鉄製である遊星歯車ステージ（２）。
  15. 請求項１〜１４の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記軸方向の滑り支承部（１９）は、固定されたＬ字型の前記ブッシュ（１２）の前記軸方向の接触面（１４）上、及び／又は前記遊星歯車（５）の前記軸方向の接触面（２０）上に施された平軸受の材料のコーティング（１９）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  16. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記遊星キャリア（４）はダブルフランジ遊星キャリアである遊星歯車ステージ（２）。
  17. 請求項１６に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）を軸方向にロックするための前記接合点は、前記遊星キャリア（４）の支台（１５）により一方の外側に、及び前記遊星軸（６）のカラー（１６）により他方の外側に形成される遊星歯車ステージ（２）。
  18. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記遊星キャリア（４）は単一フランジ遊星キャリアである遊星歯車ステージ（２）。
  19. 請求項１８に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）を軸方向にロックするための前記接合点は、前記遊星キャリア（４）の支台（１５）により一方の外側に、及びロック機構（２４）により他方の外側に形成される遊星歯車ステージ（２）。
  20. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、前記遊星キャリア（４）はバックプレート（２６）を備える遊星歯車ステージ（２）。
  21. 請求項２０に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、Ｌ字型の前記ブッシュ（１２）を軸方向にロックするための前記接合点は、ロック機構（２４）により両外側に形成される遊星歯車ステージ（２）。
  22. 請求項１〜２１の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、少なくとも２つの遊星歯車（５）が同一の遊星軸（６）上に回転可能な状態で取り付けられている遊星歯車ステージ（２）。
  23. 請求項１〜２２の何れか一項に記載の遊星歯車ステージ（２）であって、風力タービン用ギアボックス（１）に使用される遊星歯車ステージ（２）。
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