KR20140037616A

KR20140037616A - 유성기어장치

Info

Publication number: KR20140037616A
Application number: KR20120103981A
Authority: KR
Inventors: 박현용
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-03-27
Also published as: KR101939403B1

Abstract

본 발명은, 최외곽에 배치되고 내주면에 치형이 형성되는 링기어; 외주면에 치형이 형성되고, 상기 링기어와 치합되어 상기 링기어의 내주면을 따라 공전함과 동시에 자전하는 다수개의 유성기어; 다수개의 상기 유성기어의 공전중심에 위치하고, 상기 유성기어와 치합되어 자전하는 선기어; 상기 다수개의 유성기어를 연결하는 캐리어; 및 상기 각각의 유성기어의 중심을 관통하여 고정되고, 상기 캐리어와 상기 유성기어를 결합시키는 유성핀; 을 포함하는 유성기어장치에 있어서, 상기 유성기어와 유성핀 사이에 마련되고, 상기 유성핀을 지지하는 저널베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 캐리어 및 링기어의 하중으로 인한 유성핀의 각도이격이 발생해도 유성기어는 각도의 이격없이 원래의 위치에서 회전하는 효과가 있다. 이로 인해 증속기의 기어장치가 원활하고 정숙하게 회전하는 효과가 있으며, 따라서 증속기의 내구성을 높일 수 있다.

Description

유성기어장치{Planetary gear device}

본 발명은 유성기어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 증속기에 사용되는 유성기어장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드(1)의 회전동력이 증속기(2)를 거쳐 발전기(3)로 전달되고, 상기 발전기(3)는 전력을 생산한다.

상기 증속기(2)는 상기 블레이드(1)의 회전속도를 상기 발전기(3)가 전력을 생산하기에 바람직한 속도로 증속하는 역할을 하고, 일반적으로 유성기어장치를 사용한다.

상기 유성기어장치는 일반적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 최외곽의 링기어(10), 상기 링기어(10) 내부의 유성기어(20) 및 선기어(30), 상기 다수개의 유성기어(20)를 연결하는 캐리어(40), 상기 유성기어(20)가 상기 캐리어(40)에 고정되어 회전하도록 하는 유성핀(50) 등을 포함한다.

풍력발전기의 증속기에 사용되는 상기 유성기어장치는 일반적으로 대형의 장치이고 따라서, 상당한 하중이 각각의 기어와 상기 유성핀(50)에 가해진다.

특히, 비교적 큰 하중을 가진 상기 링기어(10) 및 캐리어(40)가 상기 유성핀(50)에 하중에 의한 가압력을 가하게 되면, 상기 유성핀(50)은 원래의 위치에 비해 축방향을 기준으로 상하로 각도가 이격이 되고, 이로 인해 상기 유성기어장치의 회전은 원활하게 이루어지지 못하게 된다.

또한, 상기 유성핀(50)과 유성기어(20) 사이에 별도의 베어링 등을 설치하지 않고 플렉시블(flexible)한 유성핀을 사용하거나, 베어링을 사용하더라도 롤러베어링을 사용하는 것이 일반적이다.

그러나, 플렉시블한 유성핀을 사용하면 증속기의 회전시 상기 유성핀(50)과 결합하는 상기 캐리어(40) 정숙한 회전을 하지 않고 요동이 발생하는 문제가 있다.

롤러베어링을 사용하더라도 상기 유성핀(50)의 상하 각도 이격으로 인해 상기 유성기어(20)가 원활하게 회전하지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유성기어장치의 회전시 유성핀이 축방향으로 각도 이격이 발생해도 유성기어는 각도 이격이 발생하지않는 수단을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 최외곽에 배치되고 내주면에 치형이 형성되는 링기어; 외주면에 치형이 형성되고, 상기 링기어와 치합되어 상기 링기어의 내주면을 따라 공전함과 동시에 자전하는 다수개의 유성기어; 다수개의 상기 유성기어의 공전중심에 위치하고, 상기 유성기어와 치합되어 자전하는 선기어; 상기 다수개의 유성기어를 연결하는 캐리어; 및 상기 각각의 유성기어의 중심을 관통하여 고정되고, 상기 캐리어와 상기 유성기어를 결합시키는 유성핀; 을 포함하는 유성기어장치에 있어서, 상기 유성기어와 유성핀 사이에 마련되고, 상기 유성핀을 지지하는 저널베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어장치를 제공한다.

또한, 상기 저널베어링은, 상기 유성기어의 폭 방향으로 중심부가 볼록한 완만한 곡선으로 형성되고, 소정의 두께를 가진 빈 공간인 마찰부가 마련되는 것일 수 있다.

또한, 상기 마찰부에는 유막을 형성하는 윤활유가 공급되는 것일 수 있다.

또한, 상기 캐리어에는 윤활유 공급관이 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 유성핀에는 윤활유 공급관이 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 링기어, 유성기어 및 선기어는 헬리컬기어로 형성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 링기어, 유성기어 및 선기어는 스퍼기어로 형성되는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 캐리어 및 링기어의 하중으로 인한 유성핀의 각도이격이 발생해도 유성기어는 각도의 이격없이 원래의 위치에서 회전하는 효과가 있다.

이로 인해 증속기의 기어장치가 원활하고 정숙하게 회전하는 효과가 있으며, 따라서 증속기의 내구성을 높일 수 있다.

또한, 고속회전에도 적합하므로 롤러베어링에 허용되는 회전속도의 한계보다 더 높은 회전속도에도 적용가능한 효과가 있다.

도 1은 증속기가 설치된 일반적인 풍력발전를 나타낸 개략도,
도 2는 일반적인 유성기어장치를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치를 나타낸 부분 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치에 사용되는 저널베어링을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 링기어(10), 유성기어(20), 캐리어(40), 유성핀(50) 및 저널베어링(60)을 포함한다.

상기 링기어(10)는 풍력발전기의 증속기 내부에 수용되는 기어장치위 최외곽에 배치되고, 내주면에 치형이 형성되고, 상기 유성기어(20)의 자전 및 공전을 안내하는 역할을 한다.

상기 유성기어(20)는 외주면에 치형이 형성되고, 상기 링기어(10)와 치합되어 상기 링기어(10)의 내주면을 따라 공전함과 동시에 자전하며, 상기 블레이드(1, 도 1 참조)로부터 입력되는 회전속도보다 상기 선기어(30)로 출력되는 회전속도가 높아지도록 증속의 역할을 한다.

상기 유성기어(20)의 개수는 상기 유성기어장치의 크기, 증속비 등에 따라 바람직하게 선택할 수 있다.

상기 선기어(30)는 다수개의 상기 유성기어(20)의 공전중심에 위치하고, 상기 유성기어(20)와 치합되어 자전하며 상기 유성기어(20)에 의해 상기 블레이드의 회전속도보다 빠른 회전속도를 가지게 된다.

이때, 상기 링기어(10), 유성기어(20) 및 선기어(30)는 치형의 형상면에서 헬리컬기어 또는 스퍼기어를 사용할 수 있다.

헬리컬기어를 사용할 경우 백래쉬(back lash)가 적으며 비교적 정숙한 회전을 하는 장점이 있고, 스퍼기어를 사용할 경우 기어의 치형 가공이 용이한 장점이 있다.

상기 캐리어(40)는 일측은 상기블레이드의 회전축과 결합하고, 타측은 상기 유성기어(20)를 서로 연결하여 상기 유성기어(20)의 회전을 안내하며, 상기 각 유성기어(20)의 자전 및 공전속도를 동일하게 유지하는 역할을 하고, 캐리어측 윤활유 공급관(200)이 형성된다.

상기 캐리어측 윤활유 공급관(200)은 캐리어(40)의 측면에서 중심방향으로 형성되고, 유성핀측 윤활유 공급관(300)과 연결되도록 형성되며, 이를 통해 상기 저널베어링(60)의 마찰부(100, 도 4 참조)에 윤활유가 공급된다.

상기 유성핀(50)은 상기 각각의 유성기어(20)의 중심을 관통하여 고정되고, 상기 캐리어(40)와 상기 유성기어(20)를 결합시키는 역할을 하며, 유성핀측 윤활유 공급관(200)이 형성된다. 이때, 상기 유성핀(50)의 상기 캐리어(40)측 결합부위는 고정되어 회전하지 않고, 상기 유성기어(20) 측 결합부위는 회전이 가능하도록 결합한다.

상기 유성핀측 윤활유 공급관(300)은 상기 유성핀(50)의 중심부에 길이방향을 따라 형성되고, 또한 상기 캐리어측 윤활유 공급관(200)과 상기 마찰부와 연결되며, 상기 마찰부에 윤활유를 공급하는 역할을 한다.

상기 저널베어링(60)은 상기 유성기어(20)와 유성핀(50) 사이에 마련되고, 상기 유성핀(50)을 지지하는 역할을 한다.

상기 저널베어링(60)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유성기어(20)의 폭 방향으로 중심부가 볼록한 완만한 곡선으로 형성되고, 소정의 두께를 가진 빈 공간인 마찰부(100)가 마련되고, 외측 하우징(61), 내측 하우징(62) 및 스토퍼(63)를 포함한다.

상기 마찰부(100)는 상기 외측 하우징(61) 및 내측 하우징(62) 사이에 마련되고, 상기 유성기어(20)의 자전에 따라 상기 외측 하우징(61)과 내측 하우징(62)이 미끄럼 접촉을 하는 부위이며, 윤활유(R)가 충진된다.

상기 외측 하우징(61)은 상기 유성기어(20)의 내주면에 고정되어 상기 유성기어(20)와 일체로 자전한다.

상기 내측 하우징(62)은 상기 유성핀(50)의 외주면에 고정되어 상기 유성핀(50)과 일체로 회전한다.

상기 스토퍼(63)는 상기 내측 하우징(62)의 양단에 마련되고, 상기 외측 하우징(61)이 상기 내측 하우징(62)의 측면으로 이탈하는 것을 방지한다.

상기 마찰부(100)에 충진되는 윤활유(R)는 유막을 형성하여 회전에 의한 상기 외측 하우징(61)과 내측 하우징(62)의 마찰충격을 완화한다.

상기 마찰부(100)는 상기 유성기어(20)의 폭 방향으로 중심부가 볼록한 완만한 곡선으로 형성되므로, 상기 캐리어(40, 도 3참조) 및 링기어(10, 도 3 참조)의 하중으로 인해 상기 유성핀(50)이 원래의 위치에 비해 축방향을 기준으로 상하로 각도가 이격이 되더라도 상기 유성기어(20)는 원래의 위치에서 각도의 이격없이 회전이 가능하다.

즉, 상기 유성핀(50)의 각도 이격이 발생하면 상기 외측 하우징(61)과 내측 하우징(62) 간 상기 저널베어링(60)의 폭방향으로 미끄러짐이 발생하게 되고 이 경우에도 상기 링기어는 원래의 위치에서 회전하고 각도 이격이 발생하지 않기 때문이다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 링기어
20: 유성기어
30: 선기어
40: 캐리어
50: 유성핀
60: 저널베어링
61: 외측 하우징
62: 내측 하우징
63: 스토퍼
100: 마찰부
200: 캐리어측 윤활유 공급관
300: 유성핀측 윤활유 공급관
R: 윤활유

Claims

최외곽에 배치되고 내주면에 치형이 형성되는 링기어;
외주면에 치형이 형성되고, 상기 링기어와 치합되어 상기 링기어의 내주면을 따라 공전함과 동시에 자전하는 다수개의 유성기어;
다수개의 상기 유성기어의 공전중심에 위치하고, 상기 유성기어와 치합되어 자전하는 선기어;
상기 다수개의 유성기어를 연결하는 캐리어; 및
상기 각각의 유성기어의 중심을 관통하여 고정되고, 상기 캐리어와 상기 유성기어를 결합시키는 유성핀; 을 포함하는 유성기어장치에 있어서,
상기 유성기어와 유성핀 사이에 마련되고, 상기 유성핀을 지지하는 저널베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
제1항에 있어서,
상기 저널베어링은,
상기 유성기어의 폭 방향으로 중심부가 볼록한 완만한 곡선으로 형성되고, 소정의 두께를 가진 빈 공간인 마찰부가 마련되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
제2항에 있어서,
상기 마찰부에는 유막을 형성하는 윤활유가 공급되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
제1항에 있어서,
상기 캐리어에는 윤활유 공급관이 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
상기 유성핀에는 윤활유 공급관이 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
제1항에 있어서,
상기 링기어, 유성기어 및 선기어는 헬리컬기어로 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.
제1항에 있어서,
상기 링기어, 유성기어 및 선기어는 스퍼기어로 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어장치.