KR20180054685A - 유성 기어들이 장착되어 있는 풍력 터빈용 유성 기어장치 - Google Patents

유성 기어들이 장착되어 있는 풍력 터빈용 유성 기어장치 Download PDF

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KR20180054685A
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요하네스 헬즐
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미바 글라이트라거 오스트리아 게엠바하
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Abstract

본 발명은, 썬 기어(3), 중공형 기어(17), 적어도 하나의 제1 볼트 시트(12)를 포함하는 제1 볼트 수용 요소(10)를 구비하는 유성 캐리어(9), 적어도 하나의 유성 기어 볼트(8) 및 적어도 하나의 유성기어(5)를 포함하는, 풍력 터빈용 유성 기어장치(1)에 관한 것이다. 베어링 어셈블리(19)는 유성기어(5)에 회전 가능한 고정 방식으로 결합되어 있는 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 및 제2 유성 기어 수용 부싱(21)을 포함하되, 제1 유성 기어 수용 부싱(20)과 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 사이에는 축 방향 베어링 갭(25)이 형성되어 있다. 베어링 어셈블리(19)는 유성 기어 볼트(8) 위에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브(28)를 포함하되, 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브 위에 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 형성되어 있으며, 축 방향 위치설정 플랜지(29)는 유성 기어 수용 부싱들(20) 사이의 축 방향 베어링 갭(25) 내에 장착되어 있고, 이러한 방식으로 유성 기어 볼트(8) 위에서 유성기어(5)의 축 방향 위치 고정 특히 축 방향 베어링이 실시된다.

Description

유성 기어들이 장착되어 있는 풍력 터빈용 유성 기어장치
본 발명은 유성 기어장치 및 유성 기어장치가 장착된 풍력 터빈에 관한 것이다.
일반적인 유성 기어장치가 본 출원의 출원인에 의해 출원된 WO2013/106878 A1호에 의해 공지되어 있다. 이 특허문헌에서, 유성 샤프트와 유성 캐리어 사이에 슬라이딩 베어링이 배치되어 있으며, 유성 기어는 회전 가능하게 고정되는 방식으로 유성 샤프트에 결합되어 있다. 유성 기어의 액시얼 베어링을 위해 2개의 런-온 디스크가 제공되어 있으며, 런-온 디스크는 유성 기어와 유성 캐리어 사이의 유성 기어 양 측에 배치되어 있다.
본 발명의 기저를 이루는 목적은 유성 기어의 베어링 성능이 개선된 유성 기어장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명 목적은 청구항 제1항에서 청구하고 있는 유성 기어장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 풍력 터빈용 유성 기어장치가 형성된다. 유성 기어장치는 썬 기어, 중공형 기어, 적어도 하나의 제1 볼트 시트를 포함하는 제1 볼트 수용 요소를 구비하는 유성 캐리어, 회전 가능한 고정 방식으로 제1 볼트 시트 내에 장착되어 있는 적어도 하나의 유성 기어 볼트, 유성 기어 볼트에 대해 베어링 어셈블리에 의해 회전 가능한 고정 방식으로 유성 기어 볼트 위에 장착되어 있는 적어도 하나의 유성기어를 포함하며, 상기 유성기어는 썬 기어와 중공형 기어 모두와 맞물려 있다. 베어링 어셈블리는 유성기어에 회전 가능한 고정 방식으로 결합되어 있는 제1 유성 기어 수용 부싱 및 제2 유성 기어 수용 부싱을 포함하되, 제1 유성 기어 수용 부싱과 제2 유성 기어 수용 부싱 사이에는 축 방향 베어링 갭이 형성되어 있다. 베어링 어셈블리는 유성 기어 볼트 위에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브를 포함하되, 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브 위에 축 방향 위치설정 플랜지가 형성되어 있으며, 축 방향 위치설정 플랜지는 유성 기어 수용 부싱들 사이의 축 방향 베어링 갭 내에 장착되어 있고, 이러한 방식으로 유성 기어 볼트 위에서 유성기어의 축 방향 위치 고정 특히 축 방향 베어링이 실시된다.
본 발명에 따른 유성 기어장치의 이러한 디자인은, 유성 기어의 축 방향 베어링이 공간-절감 방식으로 유성 기어장치 내에 배치되고, 이러한 방식으로 디자인된 유성 기어장치 특히 유성 기어는 유지보수가 용이하다는 이점이 있다. 또한, 기존의 유성 기어장치에서, 원래 제공되어 있던 롤러 베어링을 이러한 방식으로 디자인된 슬라이딩 베어링으로 교체할 수 있다.
또한, 베어링 어셈블리는 제1 유성 기어 수용 부싱 내에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시를 포함하고, 제2 유성 기어 수용 부싱 내에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시를 포함하며, 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시 및 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시는 베어링 러닝 슬리브와 접촉 면 위에서 상대 이동하기 위한 슬라이딩 면을 구비하면 유리할 수 있다. 이러한 슬라이딩 베어링 부시는 마모가 발생한 경우에 쉽게 교체될 수 있고, 이러한 슬라이딩 베어링 부시는 각 유성 기어장치의 사양에 적합하게 생산될 수 있다.
또한, 베어링 어셈블리는 베어링 러닝 슬리브의 축 방향 위치설정 플랜지와 제1 유성 기어 수용 부싱 사이에 배치되는 제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크를 포함하고, 베어링 어셈블리는 베어링 러닝 슬리브의 축 방향 위치설정 플랜지와 제2 유성 기어 수용 부싱 사이에 배치되는 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크를 포함할 수 있다. 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크의 이러한 구성에 의해, 유성 기어가 더 쉽게 작동될 수 있으며, 베어링 어셈블리 내에서 예를 들면 유성 기어 내의 헬리컬 기어에 의해 축 방향 힘이 전달될 수 있다.
또한, 제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크는 고정 수단에 의해 제1 유성 기어 수용 부싱 위에 고정되고, 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크는 고정 수단에 의해 제2 유성 기어 수용 부싱 위에 고정될 수 있다. 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크가 베어링 어셈블리 안쪽에 견고하게 고정되어서 축 방향 슬라이딩 베어링의 슬라이딩 면들이 정확하게 사전에 결정될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 유성 캐리어는 위에 적어도 하나의 제2 볼트 시트가 형성되어 있는 제2 볼트 수용 요소를 포함하고, 유성기어는 제1 볼트 시트와 제2 볼트 시트 사이에서 유성 기어 볼트 위에 배치될 수 있다. 이것의 이점은, 이러한 방식으로 유성 기어 볼트가 양 측면 위에서 지지될 수 있다는 것이다. 이렇게 함으로써, 전체 시스템의 강성(rigidity)이 증가되고, 이에 따라 유성 기어장치가 작동하는 동안에 진동이 감소된다.
베어링 러닝 슬리브는 제1 베어링 러닝 슬리브 파트 및 제2 베어링 러닝 슬리브 파트를 포함하고, 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들 중 하나 위의 일 단부면 위에 축 방향 위치설정 플랜지가 형성되어 있고, 축 방향 위치설정 플랜지가 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들 사이의 내부에 배치되도록, 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들이 서로에 대해 위치하고 있는 실시형태가 또한 유리하다. 분할 디자인에 의해 베어링 러닝 슬리브가 간단하면서도 저렴하게 생산될 수 있으며, 또한 베어링 슬리브 설치가 용이해질 수 있다는 이점이 있다.
일 개선에 따르면, 유성 기어 수용 부싱들 중 적어도 하나는 축 방향 갭을 형성하는 단부면 단차부를 포함하고, 2개의 유성 기어 수용 부싱들은 그들 단부면에서 서로 접촉할 수 있다. 이러한 방식으로, 축 방향 베어링 갭의 축 방향 범위가 정밀하게 정의될 수 있다는 이점이 있다. 이러한 방식으로 축 방향 베어링 유격이 결정될 수 있다.
또한, 유성 기어 볼트 내에 베어링 러닝 슬리브 영역에서 유성 기어 볼트 밖으로 윤활제를 안내하는 적어도 하나의 윤활제 유입구가 형성되어 있고, 유성 기어 볼트 내에 적어도 하나의 윤활제 배출구가 형성되어 있되, 윤활제 배출구는 축 방향 위치설정 플랜지 영역에서 유성 기어 볼트 내로 개방되어 있으면 유리할 수 있다. 윤활유 유입구와 윤활제 배출구에 의해 외부 윤활제가 공급되어 축 방향 베어링과 레이디얼 베어링이 상세하게 윤활될 수 있다는 점에서 유리하다.
도 1은 유성 기어장치에 사용되는 유성 캐리어의 일 실시형태의 사시도이다.
도 2는 도 3에서 단면라인 Ⅱ-Ⅱ에 따른 유성 캐리어의 단면도이다.
도 3은 도 2에서 단면라인 Ⅲ-Ⅲ에 따른 유성 캐리어의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 단면라인 Ⅳ-Ⅳ에 따른 유성 캐리어의 단면도이다.
도 5는 오버행 플래닛 볼트를 구비하는 유성 캐리어의 단면도이다.
도 6은 통합형 플래닛 볼트를 구비하는 유성 캐리어의 단면도이다.
먼저, 다양하게 기재되어 있는 예시적 실시형태들에서 동일한 부분에는 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭이 부여되어 있으며, 이에 따라 명세서 전반에 기재되어 있는 설명들은 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭의 동일 부분에 적용될 수 있음을 숙지해야 한다. 또한, 명세서에서 예컨대 상부, 하부, 측면 등과 같이 위치와 관련된 상세 설명들은 현재 설명되어 있는 도면과 관련되어 있으므로, 위치가 변경되면 그에 맞추어 조정되어야 한다.
도 1은 풍력 터빈용 유성 기어장치(1) 내부의 사시도이다. 도 2는 유성 기어장치(1)의 단면을 나타내는 도면으로, 유성 기어장치(1)에서 중심축선(2) 위에 있는 부분만을 도시하고 있다.
유성 기어장치(1) 구조에 대한 아래의 설명은 도 1 및 도 2 전반에 기초한 것이다.
풍력 터빈은 곤돌라가 상단부에 배치되어 있는 타워를 포함하며, 곤돌라 내에는 로터 블레이드를 구비하는 로터가 장착되어 있는 것으로 알려져 있다. 상기 로터는 유성 기어장치(1)를 통해 곤돌라 내에 위치하는 제너레이터에 작동 가능하게 연결되어 있다. 여기서, 유성 기어장치(1)에 의해 로터의 저속이 제너레이터 로터의 고속으로 변환된다. 풍력 터빈의 이러한 디자인은 선행 기술에서 발견되며, 관련 문헌들 모두가 참고가 된다.
유성 기어장치(1)는, 제너레이터 로터에 이르는 샤프트(4)에 움직일 수 있게 결합되는 썬 기어(3)를 포함한다. 썬 기어(3)는 복수의 유성기어(5)들에 의해 둘러싸여 있다. 썬 기어(3)는 예를 들어 2개의 유성기어(5), 바람직하기로는 3개 또는 4개의 유성기어(5)로 둘러싸여 있다. 썬 기어(3)와 유성기어(5)들은 서로가 맞물리는 외부 스퍼 기어(6, 7)를 구비한다. 외부 스퍼 기어(6, 7)는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
유성기어(5)들은 유성 기어 볼트(8)들에 의해 제1 볼트 수용 요소(10)와 제2 볼트 수용 요소(11)가 제공되어 있는 유성 캐리어(9) 내에 장착된다. 볼트 수용 요소들(10, 11) 내에 유성 기어 볼트(8)가 장착되는 제1 볼트 시트(12) 및 제2 볼트 시트(13)가 형성되어 있다. 예컨대 고정 수단 같은 추가의 고정 수단에 의해 유성 기어 볼트(8)는 유성 캐리어(9) 내에 고정될 수 있다.
유성 캐리어(9) 특히 볼트 수용 요소들(10, 11)은 주물 재료편으로부터 단품(one piece)으로 제작될 수 있다.
대안이 되는 다른 실시예에서, 고정 수단에 의해 제2 볼트 수용 요소(11)가 제1 볼트 수용 요소(10) 위에 고정될 수 있고, 두 볼트 수용 요소들(10, 11)은 분리될 수도 있다. 또한, 안내 핀이 제공될 수 있다. 안내 핀에 의해 제2 볼트 수용 요소(11)의 위치가 제1 볼트 수용 요소(10)에 대해 고정된다.
도 2에 특히 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 제1 볼트 시트(12)는 막힌 보어 형태로 설계될 수 있고, 제2 볼트 시트(13)는 관통 보어 형태로 설계되어 있다. 이에 따라, 유성 기어 볼트(8)가 제2 볼트 시트(13)에서부터 2개의 볼트 수용 요소들(10, 11) 내로 삽입될 수 있다.
또한, 유성기어(5)가 두 개의 볼트 수용 요소들(10, 11) 사이의 대략 중앙에 장착되고, 축 방향 자유 공간(16)이 유성기어(5)의 제1 단부면(14)과 제1 볼트 수용 요소(10) 사이에 그리고 유성기어(5)의 제2 단부면(15)과 제2 볼트 수용 요소(11) 사이에 형성되어, 유성기어(5)가 유성 캐리어(9) 내에서 자유로이 움직일 수 있다.
유성기어(5)의 외측 위에, 중공형 기어(17)가 배치된다. 중공형 기어(17)는 유성기어(5)의 스퍼 기어(7)와 맞물리는 내부 톱니(18)를 구비한다. 중공형 기어(17)는 풍력 터빈 로터의 로터 샤프트와 함께 움직이도록 결합되어 있다.
스퍼 기어들(6, 7)과 내부 톱니(18)는 스퍼 기어, 헬리컬 기어 또는 예컨대 이중 헬리컬 기어 형태로 설계될 수 있다.
이와 같이 유성 기어장치(1)는 원래 종래 기술 특히 전술한 종래 기술에 대한 문헌으로부터 이미 알려져 있으므로, 이제부터는 더 자세하게 설명할 필요가 없을 것으로 생각된다.
이하에서 유성 기어(5)를 언급할 때 단수를 사용한다는 점에 유의해야 한다. 물론, 본 발명에 따르면 유성기어(5)가 복수 개일 수 있다.
유성기어(5)는 베어링 어셈블리(19)에 의해 유성 기어 볼트(8) 위에 지지되며, 이러한 방식으로 유성 기어 볼트(8)에 대해 상대 회전할 수 있다. 또한, 베어링 어셈블리(19)에 의해, 작동하는 동안에 유성기어(5)와 볼트 수용 요소들(10, 11) 사이의 축 방향 자유 공간(16)이 유지될 수 있고, 이러한 방식으로 유성기어(5)가 자유로이 회전할 수 있다.
베어링 어셈블리(19)는 유성기어(5) 내에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 장착되어 있는 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 및 제2 유성 기어 수용 부싱(21)을 포함한다. 이는, 예를 들어 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)을 유성기어(5)의 내부 실린더 면(22) 내에 삽입함으로써 달성된다. 유성기어(5)의 내부 실린더 면(22)은 정지부로 사용되는 단차부(gradation)도 포함할 수 있다. 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)을 유성기어(5)의 내부에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 장착하기 위해, 예를 들면 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)을 유성기어(5) 내에 프레스 끼워맞춤(press fit)으로 장착할 수 있다. 이에 부가하여 또는 대신에, 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)이 유성기어(5) 내에 세트 스크류 같은 고정 수단으로 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)이 유성기어(5) 내에 접착제 또는 용접 같은 재료-접합식 연결로 고정될 수 있다.
또한, 2개의 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 중 적어도 하나는 일 단부면(23) 위에 단차부(24)를 구비하며, 이에 의해 축 방향 베어링 갭(25)이 형성된다. 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)은 바람직하기로는 중공형 실린더 형태로 설계되며, 단차부(24)는 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)의 내부 실린더 면에 형성된다. 특히, 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)의 단부면들(23)이 최종적으로 설치된 상태에서 서로 인접할 수 있다.
도시되어 있지 않은 다른 실시형태에서, 유성기어(5)의 실린더 면(22) 중앙에 쇼울더가 배치될 수 있으며, 쇼울더 위에서 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)이 지탱되어 축 방향 베어링 갭(25)이 형성된다.
다른 실시형태에 따르면, 2개의 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 중 하나는 단편으로 유성기어(5)에 연결되거나 2개의 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 중 하나는 유성기어(5)와 단편으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 유성 기어 수용 부싱(20)의 내부 케이싱 면 위에 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26)가 장착될 수 있고, 제2 유성 기어 수용 부싱(21)의 내부 케이싱 면 위에 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(27)가 배치될 수 있다. 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)은 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 내에 프레스-연결에 의해 장착되는 것이 바람직하다. 이 경우, 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)은 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 내에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 장착되는 것이 바람직하다. 특히, 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 내에 쇼울더가 형성될 수 있으며, 쇼울더 위에 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)이 장착된다. 이러한 방식으로, 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)의 축 방향 위치가 고정될 수 있다.
또한, 베어링 러닝 슬리브(28)가 제공되며, 이는 프레스-연결에 의해 유성 기어 볼트(8) 위에 고정되는 것이 바람직하다. 베어링 러닝 슬리브(28)는 유성 기어 볼트(8) 위의 시트에 고정될 수 있다. 베어링 러닝 슬리브(28)는 축 방향 베어링 갭(25) 내에 장착되는 축 방향 위치설정 플랜지(29)를 포함한다. 축 방향 위치설정 플랜지(29) 및 축 방향 베어링 갭(25)에 의해 유성기어(5)가 그 축 방향 위치에 고정될 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26, 27)는 슬라이딩 면(30)을 구비할 수 있고, 슬라이딩 면에 의해 베어링 러닝 슬리브(28) 위에 지지되어 유성기어(5)의 슬라이딩 베어링이 형성된다.
다른 실시형태에서, 도시되어 있지 않지만, 슬라이딩 면(30)이 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26, 27)의 내부 실린더 면 위가 아니라 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26, 27)의 외부 실린더 면 위에 배치될 수 있다. 그러한 실시형태에서, 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26, 27)는 베어링 러닝 슬리브(28) 위에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 압박되고, 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26, 27)와 유성 기어 수용 부싱(20, 21) 사이에서 상대 운동이 일어난다.
또한, 제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(31)가 축 방향 위치설정 플랜지(29)와 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 사이에 배치될 수 있고, 이와 유사하게 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(32)가 축 방향 위치설정 플랜지(29)와 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 사이에 배치될 수 있다.
제1 실시예에서, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)은 고정 수단(33)에 의해 제1 또는 제2 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 위에 배치될 수 있다. 이에 따라 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)과 축 방향 위치설정 플랜지(29) 사이에서 상대 운동이 일어난다. 이러한 고정 수단은 예컨대 알렌 스크류(Allen screw) 또는 접시머리 나사(countersunk screw)로 구성될 수 있다.
또는, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)을 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)에 지지하기 위해 고정 수단(33) 대신 접착제를 사용할 수도 있다.
도시되어 있지 않은 다른 실시형태에서, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)은 고정 수단(33) 또는 접착제에 의해 축 방향 위치설정 플랜지(29)에 고정될 수 있으며, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)과 유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 사이에 상대 운동이 일어날 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)은 축 방향 베어링 갭(25) 내부에 반경 방향으로 외부 또는 내부 주연 면 중 어느 하나에 고정되어서, 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32)이 축 방향 베어링 갭(25) 내에 느슨하게 삽입될 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 베어링 러닝 슬리브(28)는 제1 베어링 러닝 슬리브 파트(34)와 제2 베어링 러닝 슬리브 파트(35)로 형성될 수 있다. 이러한 베어링 러닝 슬리브(28) 실시형태는, 각각의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)이 간단하게 제작될 수 있고, 서로 별개로 설치될 수 있다는 이점이 있다. 이렇게 분할 축 방향 위치설정 플랜지(29) 구성은 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35) 중 하나 위에 형성된다. 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)은 설치된 상태에서 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 대략적으로 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)의 중앙에 배치되도록 서로에 대해 위치한다.
도시되어 있지 않은 다른 실시형태에서, 베어링 러닝 슬리브(28)는, 결합되어 있는 상태인 도 2에 도시되어 있는 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)과 유사한 형상일 수 있으며, 단편으로 설계된다.
또한, 윤활제 유입구(36)는 유성 기어 볼트(8) 내에 형성될 수 있으며, 이에 의해 오일 같은 윤활제가 2개의 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)의 슬라이딩 면(30)으로 공급될 수 있다. 특히, 베어링 러닝 슬리브(28)는 적어도 하나의 보어를 포함할 수 있다. 보어는 유성 기어 볼트(8)의 주연 영역 내의 개구와 동일한 형상 및 크기이며, 이에 따라 윤활제가 슬라이딩 면(30)에 직접 안내될 수 있다. 또한, 복수의 보어들과 윤활제 유입구(26) 개구들이 둘레 주위에 형성 분포되어, 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27)에 다수의 지점에서 윤활제가 공급될 수 있다.
베어링 러닝 슬리브(28) 내의 보어들이 유성 기어 볼트(8) 내 윤활제 유입구(36)의 개구들과 일치되는 것을 보증하기 위해, 베어링 러닝 슬리브(28)와 유성 기어 볼트(8) 사이에 회전 가능한 고정 연결을 보증하기 위한 키 또는 다른 형상-맞춤 연결이 사용될 수 있다.
또한, 윤활제 배출구(37)가 제공될 수 있다. 윤활제 배출구에 의해 축 방향 베어링 갭(25) 내로 밀어 넣어진 윤활제가 축 방향 베어링 갭(25)으로부터 제거될 수 있다.
도 3은 도 2의 단면 라인 Ⅲ-Ⅲ에 따른 유성 캐리어의 단면을 도시하고 있는데, 도 1 및 도 2에서와 같이 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭을 사용하였다. 불필요한 반복을 하지 않기 위해, 도 1 및 도 2에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 4는 도 3의 단면 라인 Ⅳ-Ⅳ에 따른 유성 캐리어의 단면을 도시하고 있는데, 도 1 및 도 2에서와 같이 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭을 사용하였다. 불필요한 반복을 하지 않기 위해, 도 1 내지 도 3에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 3 및 도 4의 전반으로부터 특히 명확하게 알 수 있듯이, 축 방향 위치설정 플랜지(29) 영역에서 윤활제 배출구(37)가 복수의 개구들 내로 바깥쪽으로 연장하는 것이 바람직하다. 특히, 베어링 러닝 슬리브(28)가 축 방향 위치설정 플랜지(29)의 영역 내에 레이디얼 보어들을 구비할 수 있다. 이 레이디얼 보어들은 유성 기어 볼트의 윤활제 배출구(37)와 일치하기 때문에, 윤활제가 축 방향 베어링 갭(25)으로부터 제거될 수 있다. 전술한 윤활제 유입구(36) 및 윤활제 배출구(37) 구성에 의해, 레이디알 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27) 및 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32) 모두에 충분한 양의 윤활제가 공급될 수 있다.
도 2를 참고하여, 유성 캐리어(9) 내로의 이러한 유성 기어(5)의 가능한 설치를 설명한다.
제1 방법 단계에서, 제1 유성 기어 수용 부싱(20)이 유성기어(5) 내로 압입되고 필요하다면 고정된다. 다른 방법 단계에서, 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26)가 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 내로 압입된다. 또는, 제1 유성 기어 수용 부싱(20)을 유성기어(5) 내로 삽입하기 전에, 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26)가 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 내로 압입될 수도 있다.
추가의 방법 단계에서, 제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(31)가 축 방향 베어링 갭(25) 내로 삽입된다. 이제 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 축 방향 베어링 갭(25) 내에 장착되도록, 베어링 러닝 슬리브(28)가 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26) 내로 삽입될 수 있다.
추가의 방법 단계에서, 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(27)가 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 내로 압입될 수 있고, 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(32)가 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 위에 위치할 수 있다.
추가의 방법 단계에서, 제2 유성 기어 수용 부싱(21)이 유성기어(5) 내에 압입될 수 있으며, 필요하다면 유성기어(5)에 고정될 수 있다. 이러한 방식으로, 유성기어(5)가 각 부분들과 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크들(31, 32) 사이에 배치되어 있는 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시들(26, 27) 및 베어링 러닝 슬리브(28)의 유성 기어 수용 부싱(20, 21)과 함께 유닛을 형성하게 된다.
추가의 방법 단계에서, 상기 유닛이 유성 캐리어(9) 내로 삽압될 수 있고, 유성 기어 볼트(8)가 제2 볼트 시트(13)로부터 2개의 볼트 시트들(12, 13) 내로 밀어질 수 있으며, 필요하다면 고정될 수 있다.
도 5는 유성 기어장치(1)의 또 다른 상정 가능한 독립된 실시형태를 보여주고 있다. 여기서, 도 1 내지 도 4에서와 같이 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭을 사용하였다. 불필요한 반복을 하지 않기 위해, 도 1 내지 도 4에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 5에 따른 실시형태에서, 유성 기어 볼트(8)를 수용하기 위해 제1 볼트 수용 요소(10)만이 제공되어 있다. 즉, 유성 기어 볼트(8)가 제1 볼트 시트(12) 내에 오버행 방식으로 장착되어 있다. 또한 이 실시형태에서, 유성 기어 볼트(8)가 제1 볼트 시트(12) 내에 회전 가능하게 고정된 방식으로 장착되어 있다.
유성 기어 볼트(8)를 제1 볼트 수용 요소(10) 내에 고정시키기 위해, 하나 또는 그 이상의 고정 요소들(38)이 제공될 수 있다. 고정 요소들(38)은 예컨대 나사 형태로 설계될 수 있다. 또한, 유성 기어 볼트(8)가 쇼울더(39)를 구비할 수 있다. 특히, 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)이 쇼울더(39)와 제1 볼트 수용 요소(10) 사이에 클램핑된다. 이러한 유형의 클램핑은 고정 요소들(38)을 타이트하게 함으로써 이루어질 수 있다.
도 6은 유성 기어장치(1)의 또 다른 상정 가능한 독립된 실시형태를 보여주고 있다. 여기서, 도 1 내지 도 5에서와 같이 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호와 동일한 부재 명칭을 사용하였다. 불필요한 반복을 하지 않기 위해, 도 1 내지 도 5에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 6에 따른 다른 실시형태에서, 유성 기어 볼트(8)는 단편으로 또는 제1 볼트 수용 요소(10)와 일체로 설계된다. 이러한 실시형태에서, 제1 볼트 시트(12)는 재료-접합 결합에 의해 형성된다.
베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)을 유성 기어 볼트(8) 위에 고정시킬 수 있도록 하기 위해, 축 방향 고정 요소(40)가 제공될 수 있다. 축 방향 고정 요소에 의해 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)이 클램핑된다. 축 방향 고정 요소(40)는, 도시되어 있는 바와 같이 디스크 형태로 설계될 수 있으며, 나사와 같은 다른 고정 수단(41)에 의해 유성 기어 볼트(8) 위에 고정될 수 있다.
도시되어 있지 않은 일 실시형태에 따르면, 축 방향 고정 요소(40)가 유성 기어 볼트(8) 위에 직접 나사가 있는 샤프트 너트 형태로 설계될 수 있다.
도시되어 있지 않은 다른 실시형태에 따르면, 축 방향 고정 요소(40)가 유성 기어 볼트(8) 위에 직접 고정되는 축 방향 고정 링 형태로 설계될 수 있다. 물론, 다른 형상의 고정 요소들(40)도 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 따른 실시형태들과 유사하게, 도 5 및 도 6에 따른 실시형태에서 유성 기어 볼트(8) 내에 윤활제 공급이 형성될 수 있다.
또한, 다양하게 도시되어 설명된 다양한 실시형태들의 특징들의 조합이 그들 자체로 본 발명에 따른 독립된 해법 내에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 독립된 해법에 의해 해결되는 문제가 명세서로부터 취해질 수 있다.
주로 도 1 내지 도 6에 도시되어 있는 각 실시형태들이 본 발명에 따른 독립된 해법의 주제를 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 목적들과 해법들이 이들에 대한 상세한 설명으로부터 취해질 수 있다.
마지막으로, 형식적인 측면에서, 개별 부분들의 구조를 더 잘 이해하기 위해, 부분들의 크기가 실제 크기로 표현되지 않았고 및/또는 확대 및/또는 축소되어 있음을 알아야 한다.
1　　　　　　유성 기어장치(planetary gearing)
2　　　　　　유성 기어장치의 중심축선
3　　　　　　썬 기어(sun gear)
4　　　　　　샤프트(shaft)
5　　　　　　유성기어(planetary gear)
6　　　　　　썬 기어의 스퍼 기어(spur gearing of sun gear)
7　　　　　　유성 기어의 스퍼 기어(spur gearing of planetary gear)
8　　　　　　유성 기어 볼트(planetary gear bolt)
9　　　　　　유성 캐리어(planetary carrier)
10　　　　　제1 볼트 수용 요소(first bolt receiving element)
11　　　　　제2 볼트 수용 요소(second bolt receiving element)
12　　　　　제1 볼트 시트(first bolt seat)
13　　　　　제2 볼트 시트(second bolt seat)
14　　　　　유성 기어의 제1 단부면(first end face of planetary gear)
15　　　　　유성 기어의 제2 단부면(second end face of planetary gear)
16　　　　　축 방향 자유 공간(axial free space)
17　　　　　중공형 기어(hollow gear)
18　　　　　내부 톱니(internal toothing)
19　　　　　베어링 어셈블리(bearing assembly)
20　　　　　제1 유성 기어 수용 부싱(first planetary gear receiving bushing)
21　　　　　제2 유성 기어 수용 부싱(second planetary gear receiving bushing)
22　　　　　유성 기어의 실린더 면(cylinder surface of planetary gear)
23　　　　　단부면(end face)
24　　　　　단차부(gradation)
25　　　　　축 방향 베어링 갭(axial bearing gap)
26　　　　　제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(first radial sliding bearing bush)
27　　　　　제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(second radial sliding bearing bush)
28　　　　　베어링 러닝 슬리브(bearng running sleeve)
29　　　　　축 방향 위치설정 플랜지(axial positioning flange)
30　　　　　슬라이딩 면(sliding surface)
31　　　　　제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(first axial sliding bearing disc)
32　　　　　제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(second axial sliding bearing disc)
33　　　　　고정 수단(fastening means)
34　　　　　제1 베어링 러닝 슬리브 파트(first bearing running sleeve part)
35　　　　　제1 베어링 러닝 슬리브 파트(second bearing running sleeve part)
36　　　　　윤활제 유입구(lubricant inlet)
37　　　　　윤활제 배출구(lubricant outlet)
38　　　　　고정 요소(fastening element)
39　　　　　쇼울더(shoulder)
40　　　　　축 방향 고정 요소(axial securing element)
41　　　　　추가 고정 수단(additional fastening means)

Claims (9)

  1. 썬 기어(3),
    중공형 기어(17),
    적어도 하나의 제1 볼트 시트(12)를 포함하는 제1 볼트 수용 요소(10)를 구비하는 유성 캐리어(9),
    회전 가능한 고정 방식으로 제1 볼트 시트(12) 내에 장착되어 있는 적어도 하나의 유성 기어 볼트(8),
    유성 기어 볼트(8)에 대해 베어링 어셈블리(19)에 의해 회전 가능한 고정 방식으로 유성 기어 볼트(8) 위에 장착되어 있는 적어도 하나의 유성기어(5)를 포함하며, 상기 유성기어(5)는 썬 기어(3)와 중공형 기어(17) 모두와 맞물려 있는, 유성 기어장치(1)에 있어서,
    베어링 어셈블리(19)는 유성기어(5)에 회전 가능한 고정 방식으로 결합되어 있는 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 및 제2 유성 기어 수용 부싱(21)을 포함하되, 제1 유성 기어 수용 부싱(20)과 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 사이에는 축 방향 베어링 갭(25)이 형성되어 있고,
    베어링 어셈블리(19)는 유성 기어 볼트(8) 위에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브(28)를 포함하되, 적어도 하나의 베어링 러닝 슬리브 위에 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 형성되어 있으며, 축 방향 위치설정 플랜지(29)는 유성 기어 수용 부싱들(20) 사이의 축 방향 베어링 갭(25) 내에 장착되어 있고, 이러한 방식으로 유성 기어 볼트(8) 위에서 유성기어(5)의 축 방향 위치 고정 특히 축 방향 베어링이 실시되는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    베어링 어셈블리(19)는 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 내에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26)를 포함하고, 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 내에 회전 가능한 고정 방식으로 장착되어 있는 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(27)를 포함하며, 제1 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(26) 및 제2 레이디얼 슬라이딩 베어링 부시(27)는 베어링 러닝 슬리브(28)와 접촉 면 위에서 상대 이동하기 위한 슬라이딩 면(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베어링 어셈블리(19)는 베어링 러닝 슬리브(28)의 축 방향 위치설정 플랜지(29)와 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 사이에 배치되는 제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(31)를 포함하고, 베어링 어셈블리(19)는 베어링 러닝 슬리브(28)의 축 방향 위치설정 플랜지(29)와 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 사이에 배치되는 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(31)는 고정 수단(33)에 의해 제1 유성 기어 수용 부싱(20) 위에 고정되고, 제2 축 방향 슬라이딩 베어링 디스크(32)는 고정 수단(33)에 의해 제2 유성 기어 수용 부싱(21) 위에 고정되는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 캐리어(9)는 위에 적어도 하나의 제2 볼트 시트(13)가 형성되어 있는 제2 볼트 수용 요소(11)를 포함하고, 유성기어(5)는 제1 볼트 시트(12)와 제2 볼트 시트(13) 사이에서 유성 기어 볼트(8) 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  6. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    베어링 러닝 슬리브(28)는 제1 베어링 러닝 슬리브 파트(34) 및 제2 베어링 러닝 슬리브 파트(35)를 포함하고, 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35) 중 하나 위의 일 단부면 위에 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 형성되어 있고, 축 방향 위치설정 플랜지(29)가 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35) 사이의 내부에 배치되도록, 2개의 베어링 러닝 슬리브 파트들(34, 35)이 서로에 대해 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  7. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 기어 수용 부싱들(20, 21) 중 적어도 하나는 축 방향 갭(25)을 형성하는 단부면 단차부(24)를 포함하고, 2개의 유성 기어 수용 부싱들(20, 21)은 그들 단부면에서 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  8. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 기어 볼트(8) 내에 베어링 러닝 슬리브(28) 영역에서 유성 기어 볼트(8) 밖으로 윤활제를 안내하는 적어도 하나의 윤활제 유입구(36)가 형성되어 있고, 유성 기어 볼트(8) 내에 적어도 하나의 윤활제 배출구(37)가 형성되어 있되, 윤활제 배출구는 축 방향 위치설정 플랜지(29) 영역에서 유성 기어 볼트(8) 내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 유성 기어장치.
  9. 유성 기어장치(1)를 구비하는 풍력 터빈으로, 상기 유성 기어장치(1)는 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따라 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
KR1020187010281A 2015-09-15 2016-09-15 유성 기어들이 장착되어 있는 풍력 터빈용 유성 기어장치 KR20180054685A (ko)

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