JP6573473B2 - 動力分割歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は動力分割歯車装置に関する。

特許文献１から特に風力発電所において用いられる動力分割歯車装置が知られている。特許文献１から知られている動力分割歯車装置は、回転可能に支承されるとともに駆動歯部を有する駆動側の軸と、回転可能に支承されるとともに被動歯部を有する被動側の軸とを有しており、被動側の軸は駆動側の軸に対して同軸的に配置されている。当該動力分割歯車装置はさらに、複数の第一の遊星軸と、複数の第二の遊星軸とを有しており、前記第一の遊星軸の個々の遊星軸に、それぞれ第一の遊星歯部が成形されており、軸方向にずらされた状態で第二の遊星歯部が成形されており、前記第二の遊星軸の個々の遊星軸に、それぞれ第三の遊星歯部が成形されており、軸方向にずらされた状態で第四の遊星歯部が成形されている。特許文献１によれば第一の遊星軸の第一の遊星歯部は駆動側の軸の駆動歯部と噛み合っており、第二の遊星軸の第三の遊星歯部は第一の遊星軸の第二の遊星歯部と噛み合っている。特許文献１の動力分割歯車装置は全体で４個の第一の遊星軸を有しており、当該第一の遊星軸の第一の遊星歯部は、駆動側の軸の駆動歯部と噛み合っている。このような動力分割歯車装置によりすでに、大きな動力が高い変速比で伝達され得る。しかしながら変速比がさらに増大すると、動力分割歯車装置に対する構成空間が増大する結果となり、それにより、従来技術から知られている動力分割歯車装置に対する変速比の増大は、直接的には可能でない。

従って、構成空間がスペースの点で最適化された状態で、変速比の増大を可能にする動力分割歯車装置が求められている。

独国特許出願公開第１０２０１００４１４７４号明細書

上記の点に鑑み、本発明は新式の動力分割歯車装置を創出することを課題とする。

上記の課題は請求項１に記載の動力分割歯車装置によって解決される。本発明に係る動力分割歯車装置では、第一の遊星軸の第一の遊星歯部は駆動歯部と噛み合っており、第二の遊星軸の第四の遊星歯部は、被動歯部と噛み合っており、第一の遊星軸の第二の遊星歯部は第二の遊星軸の第三の遊星歯部と噛み合っており、第一の遊星軸は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されている。第一の遊星軸に対する不均一な角度分割により、第一の遊星軸と第二の遊星軸の位置はスペースの点で最適化された状態で選択され得る。特に構成空間がスペースの点で最適化された状態で、全体的に高い変速比が提供され得る。

有利な発展的構成によれば、第一の遊星軸は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、それにより第一の遊星軸のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して正のオフセット角の分だけずらされていることと、第一の遊星軸のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して負のオフセット角の分だけずらされていることが交互に行われ、これにより隣接する第一の遊星軸は交互に、比較的大きな角度間隔と比較的小さな角度間隔を有している。第二の遊星軸であって、当該第二の遊星軸の数は好適に第一の遊星軸の半分に相当する第二の遊星軸は、周方向においてそれぞれ、二つの第一の遊星軸の間に、比較的大きな角度間隔を有して設けられている。当該構成は、できる限り小さな構成空間で、全体的に高い変速比を確保するために特に好適である。

オフセット角Δαの値に関しては好適に以下の式、すなわちΔα：１°≦Δα≦ｋ^＊３６０°／Ｎ１が当てはまる。当該式においてＮ１は第一の遊星軸の第一の数であり、ｋは増倍定数であり、０．３≦ｋ≦０．５である。オフセット角の値に関しては特に以下の式、すなわちΔα：ｋｕ^＊３６０°／Ｎ１≦Δα≦ｋｏ^＊３６０°／Ｎ１が当てはまり、当該式においてＮ１は第一の遊星軸の第一の数であり、ｋｕおよびｋｏは増倍定数であり、ｋｕは０．０５であり、ｋｏは０．３である。オフセット角に対するこれらの設計は特に好適である。

本発明の好適な発展的構成は従属請求項と、以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではない。図面に示されるのは以下の通りである。

本発明に係る動力分割歯車装置の概略的な軸方向断面を示す図である。 図１の動力分割歯車装置の被動側端部を概略的かつ斜視的に示す図である。 図１の動力分割歯車装置の駆動側端部を概略的かつ斜視的に示す図である。

本発明は、特に風力発電所において応用するための動力分割歯車装置に関する。図１から図３は本発明に係る動力分割歯車装置１０の一の実施の形態を示している。動力分割歯車装置１０は回転可能に支承されている駆動側の軸１１であって、当該駆動側の軸に駆動歯部１２が成形されている駆動側の軸を有しており、当該実施の形態において駆動歯部１２は輪歯車２５の内歯として形成されている。図１と図２の動力分割歯車装置１０はさらに、回転可能に支承されている被動側の軸１３であって、当該被動側の軸に被動歯部１４が成形されている被動側の軸を有しており、図１の実施の形態において被動歯部１４は太陽歯車２６の外歯として形成されている。

動力分割歯車装置１０はさらに複数の第一の遊星軸１５と、複数の第二の遊星軸１６とを有している。第一の遊星軸１５の個々の遊星軸に、それぞれ第一の遊星歯部１７が成形されており、軸方向にずらされた状態で第二の遊星歯部１８が成形されており、当該実施の形態において第一の遊星軸１５の第一の遊星歯部１７は、第一の遊星歯車１９によって提供され、軸方向にずらされた第二の遊星歯部１８は軸方向にずらされた第二の遊星歯車２０によって提供される。第二の遊星軸１６の個々の遊星軸は、第三の遊星歯部２１と第四の遊星歯部２２とを有しており、当該第四の遊星歯部は個々の第三の遊星歯部２１に対して軸方向にずらされており、第二の遊星軸１６の個々の第三の遊星歯部２１は図に示す実施の形態において、第三の遊星歯車２３によって提供されており、第二の遊星軸１６の第四の遊星歯部２２は、第二の遊星軸の軸方向にずらされた第四の遊星歯車２４によって提供されている。

第一の遊星歯車１９によって提供されている、第一の遊星軸１５の第一の遊星歯部１７は駆動歯部１２と噛み合っており、当該駆動歯部は上述の通り、平歯であり、実施されている形態では輪歯車２５の内歯である。

第四の遊星歯車２４によって提供されている、第二の遊星軸１６の第四の遊星歯部２２は被動歯部１４と噛み合っており、当該被動歯部は太陽歯車２６の外歯として形成されている。

さらに第二の遊星歯車２０によって提供されている、第一の遊星軸１５の第二の遊星歯部１８と、第三の遊星歯車２３によって提供されている第二の遊星軸１６の第三の遊星歯部２１は互いに噛み合っている。

第一の遊星軸１５は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、第二の遊星軸１６は好適に、１°より小さい許容誤差を除いて均一な角度分割によって円周にわたって配分されている。これにより動力分割歯車装置の全体的な変速比が所望のように高い状態で、遊星軸１５，１６もしくは遊星歯車の最適な構成が可能であり、それにより最適化された構成空間において動力分割歯車装置１０の全体的に高い変速比が提供され得る。

第一の遊星軸１５の第一の数は偶数であるとともに、第二の遊星軸１６の第二の数よりも大きい。第二の遊星軸１６の第二の数は偶数または奇数である。図に示す実施の形態において動力分割歯車装置１０は、６個の第一の遊星軸１５と３個の第二の遊星軸１６を含んでいる。しかしながら図１から図３において示されている第一の遊星軸１５と第二の遊星軸１６の数は純粋に例示的な性質を有している。図１から図３において示されているものとは異なり、動力分割歯車装置１０が、８個の第一の遊星軸１５と４個の第二の遊星軸１６を有することも可能である。第一の遊星軸１５と第二の遊星軸１６の他の数も可能であるが、第一の遊星軸１５の数は偶数であるとともに、第二の遊星軸１６の数は好ましくは第一の遊星軸１５の数の半分に相当する。

第一の遊星軸１５は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、それにより第一の遊星軸１５のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して正のオフセット角＋Δαの分だけずらされていることと、第一の遊星軸１５のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して負のオフセット角−Δαの分だけずらされていることが交互に行われる。このとき正のオフセット角は、個々の第一の遊星軸１５の時計回りの方向におけるずれに相当し、負のオフセット角は、個々の第一の遊星軸１５の時計回りの方向と逆のずれに相当する。

このように第一の遊星軸１５を、正のオフセット角の分だけ、および負のオフセット角の分だけ、時計回りの方向に、および時計回りの方向と反対に交互にずらすことにより、図３から分かるように、比較的大きな角度間隔β１を有して互いに隣接して配置される第一の遊星軸１５の対と、比較的小さな角度間隔β２を有して互いに隣接して配置される第一の遊星軸１５の対が交互に成立する。従って角β１，β２は以下の式、すなわちβ１＝β＋Δα，β２＝β−Δαのように計算される。当該式においてβ＝３６０°／Ｎ１であり、Ｎ１は第一の遊星軸１５の第一の数である。

オフセット角Δαの値については式１°≦Δα≦ｋ^＊３６０°／Ｎ１が当てはまり、当該式においてＮ１は第一の遊星軸の第一の数であり、ｋは増倍定数である。当該増倍定数ｋは好ましくは０．４である。

Δαについては特に式ｋｕ^＊３６０°／Ｎ１≦Δα≦ｋｏ^＊３６０°／Ｎ１が該当し、当該式においてＮ１は第一の遊星軸の第一の数であり、ｋｕおよびｋｏは増倍定数であり、ｋｕは０．０５であり、ｋｏは０．３である。

周方向において、好適に均一な角度分割によって円周にわたって配分されている第二の遊星軸１６は好適に、比較的大きな角度間隔β１を有する二つの第一の遊星軸１９の間に設けられており、特に好ましくは比較的大きな角度間隔β１を有するそれぞれ二つの第一の遊星軸１５の間の中心に設けられている。

１０ 動力分割歯車装置
１１ 駆動側の軸
１２ 駆動歯部
１３ 被動側の軸
１４ 被動歯部
１５ 第一の遊星軸
１６ 第二の遊星軸
１７ 第一の遊星歯部
１８ 第二の遊星歯部
１９ 第一の遊星歯車
２０ 第二の遊星歯車
２１ 第三の遊星歯部
２２ 第四の遊星歯部
２３ 第三の遊星歯車
２４ 第四の遊星歯車
２５ 輪歯車
２６ 太陽歯車

Claims (9)

1. 回転可能に支承されている駆動側の軸（１１）であって、当該駆動側の軸に駆動歯部（１２）が成形されている駆動側の軸と、
   回転可能に支承されている被動側の軸（１３）であって、当該被動側の軸に被動歯部（１４）が成形されている被動側の軸と、
   第一の数の第一の遊星軸（１５）であって、当該第一の遊星軸（１５）の個々の遊星軸に、それぞれ第一の遊星歯部（１７）が成形されており、軸方向にずらされた状態で第二の遊星歯部（１８）が成形されている第一の数の第一の遊星軸と、
   第二の数の第二の遊星軸（１６）であって、当該第二の遊星軸（１６）の個々の遊星軸に、それぞれ第三の遊星歯部（２１）が成形されており、軸方向にずらされた状態で第四の遊星歯部（２２）が成形されている、第二の数の第二の遊星軸と、
   を有する動力分割歯車装置（１０）であり、
   前記第一の遊星軸（１５）の前記第一の遊星歯部（１７）は、前記駆動歯部（１２）と噛み合っており、前記第二の遊星軸（１６）の前記第四の遊星歯部（２２）は、前記被動歯部（１４）と噛み合っており、
   前記第一の遊星軸（１５）の前記第二の遊星歯部（１８）は前記第二の遊星軸（１６）の前記第三の遊星歯部（２１）と噛み合っており、
   前記第一の遊星軸（１５）は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、
   前記第二の遊星軸（１６）は均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、
   前記第二の遊星軸（１６）は周方向においてそれぞれ、互いに比較的大きな角度間隔で設けられている二つの隣接する第一の遊星軸（１５）の間に配置されている、動力分割歯車装置。
2. 第一の遊星軸（１５）の前記第一の数は第二の遊星軸（１６）の前記第二の数よりも大きく、第一の遊星軸（１５）の前記第一の数は偶数であり、第二の遊星軸（１６）の前記第二の数は偶数または奇数であることを特徴とする、請求項１に記載の動力分割歯車装置。
3. 前記第一の遊星軸（１５）は不均一な角度分割によって円周にわたって配分されており、それにより前記第一の遊星軸（１５）のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して正のオフセット角の分だけずらされていることと、前記第一の遊星軸（１５）のうちの一つが均一な角度分割の位置に対して負のオフセット角の分だけずらされていることが交互に行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の動力分割歯車装置。
4. 前記オフセット角Δαの値に関して式１°≦ Δα≦ｋ＊３６０°／Ｎ１が該当し、当該式においてＮ１は第一の遊星軸の前記第一の数であり、ｋは増倍定数であることを特徴とする、請求項３に記載の動力分割歯車装置。
5. 前記増倍定数ｋの値は０．４であることを特徴とする請求項４に記載の動力分割歯車装置。
6. 前記オフセット角Δαの値に関して式ｋｕ＊３６０°／Ｎ１≦ Δα≦ｋｏ＊３６０°／Ｎ１が該当し、当該式においてＮ１は第一の遊星軸の前記第一の数であり、ｋｕおよびｋｏは増倍定数であることを特徴とする、請求項３に記載の動力分割歯車装置。
7. 前記増倍定数のｋｕの値は０．０５であり、前記増倍定数のｋｏの値は０．３であることを特徴とする、請求項６に記載の動力分割歯車装置。
8. 個々の第二の遊星軸（１６）は周方向においてそれぞれ、互いに比較的大きな角度間隔で設けられている二つの第一の遊星軸（１５）の間の中心に配置されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の動力分割歯車装置。
9. 第一の遊星軸（１５）の前記第一の数は第二の遊星軸（１６）の前記第二の数の２倍の大きさであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の動力分割歯車装置。

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