JPH0422799A - ターボ圧縮機の増速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ターボ圧縮機のインペラ軸とモータ軸との
間に介在し、モータ軸の回転を増速しで、インペラ軸に
伝達する、遊星ギア式変速機からなるターボ圧縮機の増
速装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、ターボ圧縮機は、インペラを高速で回転させ
るために、モータ軸とインペラとの間に、増速装置を介
在している。

一般に、上記増速装置としては、第１０図に示すような
遊星ギア式の変速機か用いられている。

同図を参照して、モータ軸側（図示せず）に一体回転可
能に連結されたリングギア９ｏに、複数の遊星ギア９Ｉ
が、内接されており、各遊星ギア９１は、インペラ軸９
２に一体回転可能に連結された太陽ギア９３に外接して
いる。各遊星ギア９１は、公転が規制された状態で自転
自在に、ハウジング側に軸支されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の変速機においては、太陽ギアの回転軸線α（イン
ペラ軸の軸線）、リングギアの回転軸線β、及び遊星ギ
アの回転軸線γの相互の平行度のずれや、この平行度の
ずれに伴う各ギアの回転時の心振れ等に起因して、リン
グギア９０と遊星ギア９１との歯当たり部Ｔが、第１１
図及び第１２図に示すように、歯あたり面９１ａの歯す
じ方向に沿う一端部９１ｂ側のみに偏倚する。したがっ
て、リングギア９０から、遊星ギア９１の歯すじ方向の
一端部９１ｂに、接触抗力Ｆが負荷されることになり、
多大な回転モーメントを生起して、遊星ギア９１を傾斜
させようとする。これにより、各ギアの円滑な回転が妨
げられ、各ギアの偏摩耗が促進されると共に、騒音レベ
ルが増大されるという問題かあった。

また、上記の遊星ギア９）の傾斜は、遊星ギア９１の端
面９１ｃに摺接されるスラスト軸受９４によって、規制
されているが、遊星ギア９１を回転させようとする力が
大きいことから、スラスト軸受９４に過大な荷重が負荷
され、このスラスト軸受９４（第１３図参照）の摩耗を
促進し、軸受寿命を縮めたり、焼き付きを起こさせたり
していた。

ところで、上記のギア音の大部分は、伝達トルクによる
歯のたわみ振動（回転方向の振動であり、第１４図の一
点鎖線によりたわみを示している）に起因していること
が知られている。また、この歯のたわみ振動は、実際問
題として、歯のかみあい率（一対の歯に注目して、その
歯がかみあいに参加して、かみあいを終了するまでの間
、平均して同封でトルクを伝達しているかを示す数値）
の改善によっては、低減てきないことも知られている。

この発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、騒
音を低減し、且つ軸受の摩耗や焼付きを防止することが
できるターボ圧縮機の増速装置を提供することを目的と
する。

く課題を解決するための手段〉 上記問題を解決するため、この発明のターボ圧縮機の増
速装置は、ターボ圧縮機のインペラ軸に一体回転可能に
連結された太陽ギアと、この太陽ギアに外接し、公転が
規制された状態で且つ自転自在に、ターボ圧縮機のハウ
ジング側に軸支され、端面かスラスト軸受に摺接される
複数の遊星ギアと、各遊星ギアを内接させ、モータ軸側
と一体回転可能なリングギアとを備えたターボ圧縮機の
増速装置において、−Ｆ記遊星ギアの歯当たり面に、歯
すじ方向に沿って中央部が膨らむように、クラウニング
を施してあると共に、上記歯当たり面の歯先部及び歯元
部は、歯形曲線から所定量だけ逃がしてあることを特徴
とするものである。

〈作　用〉 上記の構成のターボ圧縮機の増速装置によれば、上記遊
星ギアの歯当たり面に、歯すじ方向に沿って中央部が膨
らむように、クラウニングを施しであるので、各ギア相
互間の回転軸線の平行度のずれにより、リングギアと遊
星ギアか互いにかみあっている歯の、歯すじ方向がずれ
ていたとしても、リングギアと遊星ギアとの歯あたりは
、歯すじ方向の略中央部に存することになる。したかっ
て、遊星ギアを傾斜させようとする力（回転モーメント
）を抑制することができる。

また、歯当たり面の、歯先部及び歯元部は、あらかじめ
、歯形曲線から所定量だけ逃がしであるので、歯のかみ
あいによるたわみ振動を低減することができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面に基づいて説明する。

第４図は、この発明の一実施例としての増速装置を含む
ターボ圧縮機を示す断面図であり、同図を参照して、こ
のターボ圧縮機は、ハウジングｌの中心部に、モータ（
図示せず）に連動する増速装置Ａを介して、インペラ２
を駆動回転し、ガイドベーン３により一風量調節しつつ
吸い込んだ気体を、インペラ２の出口に臨ませたデイフ
ユーザ４を介して、渦室５へ導入するものである。

増速装置Ａは、第６図を参照して、モータ側と一体回転
するリングギア６、このリングギア６に円周等配に内接
した複数の遊星ギア７、及び各遊星ギア７を外接させ、
インペラ軸２ａと一体回転する太陽ギア８を備えている
。

第４図、第５図及び第７図を参照して、リングギア６は
、モータ側に一体回転可能に連結されたリングギア保持
体９の一端に固定されている。

第５図及び第６図を参照して、遊星ギア７は、ハウジン
グｌに固定されたギアマウントｌＯの凹部１０ａに、太
陽ギア８を中心とする公転が規制された状態で、軸１１
によって自転自在に保持されている。遊星ギア７の各端
面７ａと、凹部１０ａの側面１０ｂとの間には、ワッシ
ャからなるスラスト軸受１２が介在している。

第１図及び第２図を参照して、遊星ギア７の歯あたり面
７１には、歯すじ方向ｍに沿って中央部がＩθ〜２０μ
ｍ程度（第２図においてｄで示される）膨らむように、
滑らかなりラウニングが、施されている。第　図におい
て、７２は通常のエンドリリーフである。

また、第１図及び第３図を参照して、歯あたり面７１の
歯たけ方向ｎに沿う歯先部７１ａ及び歯元部７１ｂは、
インボリュート曲線からなる歯形曲線ｌから、それぞれ
逃がし量ｅ及び逃がし量ｆ（歯形曲線１からの追い込み
量）だけ、逃げしである。逃がし量ｅ及び逃がし量ｆは
、歯のかみあいによるトルク伝達時に、上記歯先部７１
ａ及び歯−元部７１ｂにそれぞれ生ずるたわみ量に、略
相当する量であることが好ましい。すなわち、歯先部７
１ａでの逃げ量ｅは、５〜１０μｍ程度が好ましく、歯
元部７１ｂでの逃げ量は、４〜８μｍ程度が好ましい。

歯あたり面７１において、歯形曲線ｌは、歯たけ方向ｎ
の中央部分７ｔｃすなわちピッチ円の円周Ｒの前後部分
で、歯高の略２０〜３０％程度の長さ分、残しておき、
歯先部７　Ｌａと歯元部７１ｂへと滑らかに連続させる
ことが好ましい。

なお、リングギア６及び太陽ギア８の歯あたり面には、
クラウニングを施していない。

この実施例によれば、モータ側の回転を、リングギア６
から、遊星ギア７を介して太陽ギア８に伝えて、インペ
ラ２を、１万ｒｐｍ、程度に増速させる。

このとき、各ギアの回転軸線の平行度のずれによって、
リングギア６の歯の歯すじ方向か、遊星ギア７の歯すじ
方向に対して傾斜した状態て、リングギア６と遊星ギア
７の互いの歯が、かみあう場合、遊星ギア７にクラウニ
ングか施されているので、歯あたり部Ｔは、上記の傾斜
にかかわらず、歯すじ方向の略中央部に位置する（第８
図参照）。

したかって、リングギア６の歯あたり面６１から遊星ギ
ア７の歯あたり面７１へは、歯すじ方向の略中央部に接
触抗力Ｆが、及ぼされることになり、各ギアの回転軸線
の平行度のずれによって、遊星ギア７を傾斜させる力が
発生することを抑制することができる。これは、太陽ギ
ア８と遊星ギア６との関係においても同様である。した
かって、各ギア６．７．８を円滑に回転させることがで
き、騒音を低減することができる。また、歯あたり面の
偏摩耗を防止して、ギアの耐久性を向上させることがで
きる。

さらに、遊星ギア７を傾斜させようとする力を抑制する
（接触抗力Ｆによって生起される回転モーメントを小さ
くする）ことができるので、従来、上記傾斜させようと
する力が大きいことに起因して生起されていたスラスト
軸受１２への過荷重を、本実施例では、抑制することか
でき、これにより、スラスト軸受Ｉ２の摩耗を防止して
、軸受寿命を延ばすことかできると共に、焼きつき等も
防止することができる。

しかも、歯先部７１ａ及び歯元部７１ｂに、歯形曲線ｌ
からの逃げを設けているので、たわみ振動をによる騒音
を抑制することができ、加えて、この逃げｆｉｅ、ｆを
、ｌ・ルク伝達時のたわみ量に略等しく設定しているの
で、歯のたわみ振動に起因した騒音の発生を確実に抑制
することができ、−層騒音を低減させることができる。

さらに、歯先部７１ａ及び歯元部７１ｂでの逃げは、各
ギアの回転軸線の平行度のずれによって生起される、歯
すじ方向のねじれ（第９図参照）に対して、上記クラウ
ニングと同様の効果をもたすので、−層、騒音低減効果
が高い。

特に、リングギア６及び太陽ギア８の双方とかみ合う遊
星ギア７のみに、クラウニングや逃げを設けるだけで、
リングギア６や太陽ギア８には、クラウニング等の加工
を施す必要がなく、製造コストを安価にすることかでき
る。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、歯の歯すじ方向のクラウニングの形状や、歯先部及
び歯元部での逃がし量は、増速装置の各部品の寸法精度
、インペラの回転数、伝達ｌ・ルクに応じて、適宜に設
定することができ、その他、この発明の要旨を変更しな
い範囲で種々の設計変更を施すことかできる。

〈試験例及び比較例〉 試験例の増速装置：歯すじ方向に沿って中央部がｌθ〜
２０μｍ程度膨らむように、クラウニングを施すと共に
、エンドリリーフを設け、且つ歯先部及び歯元部での、
歯形曲線からの逃げ量を、４〜８μｍに設定した遊星ギ
アを用いた。

太陽ギアの歯先部に、逃げは設けていない。

比較例の増速装置：遊星ギアにはエンドリリーフのみを
設け、クラウニングは施していない。太陽ギアには、ピ
ッチ円の円周よりも歯先部に、歯形曲線から、１０〜２
０μｍの逃げを設けている。

なお、上記の試験例及び比較例のいずれも、リングギア
には、ワイヤカットによる加工品（面粗度３Ｓ）を用い
た。

試験例及び比較例について、モータ出力２００ＫＷ１万
ｒｐｍ、で、試験機（１（Ｔ２２０Ｊ、　Ａ６−１２Ｊ
ＴＳＳＵ）により、騒音測定を行ったところ、次頁、表
１に示すような結果を得た。表１中、Ｐ及びＱは、比較
例及び試験例の騒音レベルを示し、△は、ＰからＱを差
し引いた差分である。なお、測定機は、測定対象から１
ｍ離れ、床面から１．５ｍの高さにあるものとし、また
、Ｃスケール（ｄＢ）を用いた。

（以下、余白） 表 その結果、試験例は、比較例に対し、ギア音では、平均
４〜８デシベル、騒音を低減させることかでき、上記ク
ラウニング及び歯形曲線からの逃げによる効果が、実証
された。

なお、オーバーオール値では、約２デシベルしか、騒音
レベルか低下していないが、これは、このオーバーオー
ル値には、最も高い騒音レベルにあるインペラによる風
切り音が、寄与していることによる。

〈発明の効果〉 この発明によれば、遊星ギアの歯あたり面の歯すじ方向
に沿って設けたクラウニングによって、遊星ギアの傾斜
させようとする力を抑制することができ、これにより、
各ギアの円滑に回転させることかでき、騒音を低減する
ことかできると共に、遊星ギアからスラスト軸受への過
荷重を防止して、軸受寿命を延ばし且つ焼付きを防止す
ることかできる。また、歯あたり面の歯先部及び歯元部
に、歯形曲線からの逃げを設けているので、たわみ振動
に起因した騒音の発生を抑制して、騒音を一層、低減す
ることができ、しかも、遊星ギアのみに上記クラウニン
グや逃げを設け、リングギアや太陽ギアに設ける必要が
ないので、製造コストを安価にすることができるという
特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の増速装置の遊星ギアの歯
を示す斜視図、 第２図はその歯すじ方向に沿う歯あたり面の断面図、 第３図は歯の側面図、 第４図はターボ圧縮機の全体概略図、 第５図はその増速装置の概略断面図、 第６図は増速装置の主要部の概略図、 第７図は増速装置の分解斜視図、 第８図は遊星ギアとリングギアの歯あたりを示す断面図
、 第９図は遊星ギアとリングギアの歯の歯すじ方向のねじ
れを示す概略図、 第１０図は従来の増速装置の要部の斜視図、第１１図は
その遊星ギアとリングギアの歯あたりを示す断面図、 第１２図はその遊星ギアの歯の斜視図、第１３図はその
遊星ギアの断面図、 第１４図はその遊星ギアの歯のたわみを示す側面図であ
る。 １・・・ハウジング、２ａ・・・インペラ軸、６・・・
リングギア、７・・・遊星ギア、７ａ・・・端面、８・
・・太陽ギア、 １２・・・スラスト軸受、７１・・・歯あたり面、７１
ａ・・・歯先部、７１ｂ・・・歯元部、ｍ・・・歯すじ
方向。 特許出願人　　ダイキン工業株式会社 ７・・・遊星ギア ７１１．、歯あたり面 ７１０・・・歯先部 ７１ｂ・・−歯元部 ｍ−・歯（じ方向 第 図 第 図 １・・・ハウジング ２ｏ・・・インペラ軸 ６−・・リングギア ７−・・遊星ギア ８・−・太陽ギア 第 図 １・・・ハウジング ２ｏ・・・インペラ軸 ６・−・リングギア ７・・・遊星ギア ７ｃ・・・端面 ８８０．太陽ギア １２・・・スラスト軸受 ２０・・・インペラ軸 ６・−・リングギア ７・・・遊星ギア ７ｏ−・・端面 ８・・−大腸ギア ７１・・・歯あたり面 第 図 ａ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ターボ圧縮機のインペラ軸（２ａ）に一体回転可能
   に連結された太陽ギア（８）と、この太陽ギア（８）に
   外接し、公転が規制された状態で且つ自転自在に、ター
   ボ圧縮機のハウジング（１）側に軸支され、端面（７ａ
   ）がスラスト軸受（１２）に摺接される複数の遊星ギア
   （７）と、各遊星ギア（７）を内接させ、モータ軸側と
   一体回転可能なリングギア（６）とを備えたターボ圧縮
   機の増速装置において、上記遊星ギア（７）の歯当たり
   面（７１）に、歯すじ方向（ｍ）に沿って中央部が膨ら
   むように、クラウニングを施してあると共に、上記歯当
   たり面（７１）の歯先部（７１ａ）及び歯元部（７１ｂ
   ）は、歯形曲線から所定量だけ逃がしてあることを特徴
   とするターボ圧縮機の増速装置。